JP2004318157A - 液晶表示パネル - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示パネルの合着時または合着後、外部の圧力が印加される場合、空気が液晶表示パネルの画像表示部に流入されることを防止し得る液晶表示パネルを提供する。
【解決手段】第１基板５０１の所定領域及び各画素の境界領域に形成された樹脂材質のブラックマトリックス５０２と、前記各画素に対応して形成されたカラーフィルタ５０３と、前記ブラックマトリックス５０２及びカラーフィルタ５０３を含む第１基板５０１の上部に形成されたオーバーコート層５０４と、前記オーバーコート層５０４上に形成されたシールパターン５０６と、前記シールパターン５０６により前記第１基板５０１と合着される第２基板５０８とを含んで構成され、前記オーバーコート層５０４の厚さが１．２μｍ〜５μｍの範囲の液晶表示パネルを構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示パネルに係るもので、詳しくは、薄膜トランジスタアレイ基板とカラーフィルタ基板とが合着された液晶表示パネルの画像表示部に、空気が流入されることを防止し得る液晶表示パネルに関するものである。

一般に、液晶表示装置は、マトリックス状に配列された各単位画素に画像情報によるデータ信号を個別的に供給して、それら単位画素の光透過率を調節することで、所望の画像を表示し得る表示装置である。

このような液晶表示装置は、各単位画素がマトリックス状に配列された液晶表示パネルと、それら単位画素を駆動するドライバ集積回路（ＩＣ）とを備える。
前記液晶表示パネルは、薄膜トランジスタアレイ基板とカラーフィルタ基板とが互いに対向し、所定間隔（通常、セル-ギャップ（cell-gap）という）を有して合着され、それら薄膜トランジスタアレイ基板とカラーフィルタ基板との離隔間隔に液晶層が形成される。

前記薄膜トランジスタアレイ基板及びカラーフィルタ基板は、有効画像表示部の外郭に沿って形成されるシールパターンにより合着される。このとき、薄膜トランジスタアレイ基板やカラーフィルタ基板上にはスペーサが形成されて、所定セルギャップを有するようになる。

前記薄膜トランジスタアレイ基板及びカラーフィルタ基板の外面には偏光板及び位相差板などが具備され、このような複数の構成要素を選択的に構成することで、光の進行状態または屈折率を変化させ、高い輝度及びコントラスト特性を有する液晶表示装置が構成される。

前記薄膜トランジスタアレイ基板とカラーフィルタ基板とが対向して合着された液晶表示パネルには、共通電極及び画素電極が形成されて前記液晶層に電界を印加する。即ち、共通電極に電圧を印加した状態で、画素電極に印加される電圧を制御することで、各単位画素の光透過率を個別的に調節するようになる。このように画素電極に印加される電圧を単位画素別に制御するために、各単位画素にはスイッチング素子として使用される薄膜トランジスタが形成される。

前記液晶表示装置は、通常、ねじれネマティック（twisted nematic：以下、ＴＮと略称す）モード液晶表示パネルと、横電界（in-plane switching：以下、ＩＰＳと略称す）モード液晶表示パネルとに区分される。

前記ＴＮモード液晶表示パネルは、画素電極が薄膜トランジスタアレイ基板上に単位画素別に形成され、共通電極がカラーフィルタ基板の全面に形成される。従って、液晶層は、薄膜トランジスタアレイ基板に形成された画素電極とカラーフィルタ基板に形成された共通電極間の電界により駆動される。

一方、前記ＩＰＳモード液晶表示パネルは、画素電極と共通電極とが薄膜トランジスタアレイ基板に所定間隔離隔されて形成される。従って、液晶層は、薄膜トランジスタアレイ基板に形成された画素電極と共通電極間の水平電界により駆動される。

図５は、薄膜トランジスタアレイ基板とカラーフィルタ基板とが対向して合着された液晶表示パネルの平面構造を示した例示図である。図示されたように、薄膜トランジスタアレイ基板１０１は、カラーフィルタ基板１０２に比べて一側長辺縁部及び一側短辺縁部が突出して対向合着されている。

前記薄膜トランジスタアレイ基板１０１とカラーフィルタ基板１０２とが合着された領域には、各単位画素がマトリックス状に配列されて画像を表示する画像表示部１１３が具備され、該画像表示部１１３の外郭に沿ってシールパターン１１６が形成される。

前記カラーフィルタ基板１０２に比べて突出した薄膜トランジスタアレイ基板１０１の一側短辺縁部領域には、前記画像表示部１１３の各ゲートラインと接続されるゲートパッド部１１４が具備される。前記カラーフィルタ基板１０２に比べて突出した薄膜トランジスタアレイ基板１０１の一側長辺縁部領域には、前記画像表示部１１３の各データラインと接続されるデータパッド部１１５が具備される。

前記ゲートパッド部１１４は、ゲートドライバ集積回路から供給される走査信号を画像表示部１１３の各ゲートラインに供給し、前記データパッド部１１５は、データドライバ集積回路から供給される画像情報を画像表示部１１３の各データラインに供給する。

前記薄膜トランジスタアレイ基板１０１には、走査信号が印加される各ゲートラインと画像情報が印加される各データラインとが互いに交差して配置され、単位画素をマトリックス状に定義し、その交差部に単位画素をスイッチングするための各薄膜トランジスタが具備される。

前記カラーフィルタ基板１０２には、各単位画素に対応する赤色、緑色または青色のカラーフィルタが具備され、バックライトから発生された光の漏洩を遮断して、隣接する各単位画素の混色を防止するためのブラックマトリックスが具備される。

一方、ＴＮモード液晶表示パネルの場合は、前記薄膜トランジスタアレイ基板１０１に画素電極が具備され、前記カラーフィルタ基板１０２に共通電極が具備されて液晶層を駆動させ、ＩＰＳモード液晶表示パネルの場合は、前記薄膜トランジスタアレイ基板１０１に画素電極及び共通電極が具備されて液晶層を駆動させる。

このように構成された薄膜トランジスタアレイ基板１０１及びカラーフィルタ基板１０２には、スペーサにより所定間隔離隔されるようにセルギャップが設けられ、前記画像表示部１１３の外郭に形成されたシールパターン１１６により合着されて、液晶表示パネル１００を構成する。前記シールパターン１１６の一側には、合着された薄膜トランジスタアレイ基板１０１とカラーフィルタ基板１０２間に液晶を注入するための液晶注入口が具備され、該液晶注入口は、液晶の注入が終了した後で密封される。

一方、前記薄膜トランジスタアレイ基板１０１及びカラーフィルタ基板１０２は、画像表示部１１３ではスペーサにより所定セルギャップが維持されるが、シールパターン１１６が形成された領域では薄膜トランジスタアレイ基板１０１とカラーフィルタ基板１０２との合着圧力によりシーラントが押されて広がることで、セルギャップが変化される。

従って、前記セル-ギャップが変化される現象を防止するために、シールパターン１１６には、セル-ギャップを維持するための支持材としてグラスファイバやグラスボールが添加される。

図６は、ＩＰＳモード液晶表示パネルの場合、図５の「Ａ」領域に対するカラーフィルタ基板１０２の断面構成を示した例示図である。図示されたように、透明基板２０１の一端部から所定間隔離隔された領域及び各画素の境界領域にパターニングされて、バックライトから発生された光の漏洩を遮断し、隣接する各画素の混色を防止する樹脂材質のブラックマトリックス２０２と、前記ブラックマトリックス２０２と一部重なって、単位画素に対応して形成された赤色、緑色または青色のカラーフィルタ２０３と、前記ブラックマトリックス２０２及びカラーフィルタ２０３を含む透明基板２０１の上部全面に形成されたオーバーコート層２０４と、前記透明基板２０１縁部のオーバーコート層２０４の上面に前記ブラックマトリックス２０２と一部重なって形成されたシールパターン２０６とを備えて構成される。

前記ＩＰＳモード液晶表示パネルのカラーフィルタ基板に形成されるブラックマトリックス２０２は、樹脂材質により形成される。
前記オーバーコート層２０４は、前記ブラックマトリックス２０２及びカラーフィルタ２０３の上部全面に形成されて表面を平坦化する。即ち、樹脂材質のブラックマトリックス２０２が厚膜として適用されることで、オーバーコート層２０４は、前記ブラックマトリックス２０２とカラーフィルタ２０３とが重なる領域で段差不良に起因する液晶層の駆動不良を防止するために、有機膜材質により形成される。
そして、前記シールパターン２０６には、前述したように、セルギャップを維持するための支持材としてグラスファイバやグラスボールが添加される。

図７は、前記シールパターン２０６の内部に添加されたグラスファイバの分布状態を顕微鏡で見た場合の模式図である。
前記シールパターン２０６が有機膜材質のブラックマトリックス２０２やオーバーコート層２０４の上面に形成される場合、シールパターン２０６に添加されたグラスファイバ２０７が液晶表示パネルの薄膜トランジスタアレイ基板とカラーフィルタ基板との合着時または合着後、外部の圧力が印加されるとき、ブラックマトリックス２０２及びオーバーコート層２０４を陥没させることで、オーバーコート層２０４とブラックマトリックス２０２、及びブラックマトリックス２０２と透明基板２０１間の界面に隙間が発生し、該隙間を通して外部の空気が画像表示部に流入されて液晶表示パネルの不良を発生させる。以下、これを図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に基づいて説明する。

図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示したように、第１透明基板３０１の一端部から所定間隔離隔した領域及び各画素の境界領域にパターニングされて、バックライトから発生された光の漏洩を遮断し、隣接する各画素の混色を防止する樹脂材質の有機膜であるブラックマトリックス３０２と、前記ブラックマトリックス３０２と一部重なって、単位画素に対応して形成された赤色、緑色または青色のカラーフィルタ３０３と、前記ブラックマトリックス３０２及びカラーフィルタ３０３を含む第１透明基板３０１の上部全面に形成された有機膜であるオーバーコート層３０４と、前記第１透明基板３０１縁部のオーバーコート層３０４の上面に前記ブラックマトリックス３０２と一部重なって形成されたシールパターン３０６と、前記シールパターン３０６に添加されて、シールパターン３０６形成領域のセルギャップを維持するグラスボールまたはグラスファイバ３０７が示されている。ここで、グラスボールまたはグラスファイバ３０７は、セルギャップと同一か、またはセルギャップに比べて大きい直径を有する。

まず、図８（Ａ）に示したように、正常状態では、前記シールパターン３０６に添加されたグラスボールまたはグラスファイバ３０７は、薄膜トランジスタアレイ基板（図示せず）とオーバーコート層３０４間に当接してセルギャップを維持する。
しかし、図８（Ｂ）に示したように、液晶表示パネルの合着時または合着後、外部の圧力が印加される場合は、前述したように、グラスボールまたはグラスファイバ３０７が外部の圧力により押されることで、有機膜材質のブラックマトリックス３０２及びオーバーコート層３０４が陥没する。このように有機膜材質のブラックマトリックス３０２及びオーバーコート層３０４が陥没されることで、オーバーコート層３０４とブラックマトリックス３０２、及びブラックマトリックス３０２と第１透明基板３０１間の界面に隙間が発生し、該隙間を通して外部の空気が画像表示部に流入されて液晶表示パネルの不良を発生させ、シールパターン３０６が切れる現象が発生される。

以上説明したように、ＩＰＳモード液晶表示パネルは、薄膜トランジスタアレイ基板とカラーフィルタ基板とを合着させるシールパターンに、薄膜トランジスタアレイ基板とカラーフィルタ基板とのセルギャップを維持するためのグラスファイバやグラスボールが添加されることで、薄膜トランジスタアレイ基板とカラーフィルタ基板との合着時または合着後、外部の圧力が印加される場合、外部の空気が画像表示部に流入されて液晶表示パネルの不良を発生させ、シールパターンが切れるという問題点があった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、液晶表示パネルの合着時または合着後、外部の圧力が印加される場合、空気が液晶表示パネルの画像表示部に流入されることを防止し得る液晶表示パネルを提供することを目的とする。

このような目的を達成するため、本発明に係る液晶表示パネルは、第１基板の所定領域及び各画素の境界領域に形成された樹脂材質のブラックマトリックスと、前記各画素に対応して形成されたカラーフィルタと、前記ブラックマトリックス及びカラーフィルタを含む第１基板の上部に形成されたオーバーコート層と、前記オーバーコート層上に形成されたシールパターンと、前記シールパターンにより前記第１基板と合着される第２基板とを備えて構成され、前記オーバーコート層の厚さは、１．２μｍ〜５μｍの範囲であることを特徴とする。

また、他の発明に係る液晶表示パネルは、第１基板の所定領域及び各画素の境界領域に形成された樹脂材質のブラックマトリックスと、前記各画素に対応して形成されたカラーフィルタと、前記ブラックマトリックス及びカラーフィルタを含む第１基板の上部に形成されたオーバーコート層と、前記オーバーコート層の上部に形成された共通電極と、前記共通電極上に形成されたシールパターンと、前記シールパターンにより前記第１基板と合着される第２基板とを備えて構成され、前記オーバーコート層の厚さは、１．２μｍ〜５μｍの範囲であることを特徴とする。

本発明に係る液晶表示パネルは、シールパターンが有機膜材質のブラックマトリックス及びオーバーコート層上に形成される場合、オーバーコート層の厚さを１．２μｍ〜５μｍ程度の範囲に形成することで、液晶表示パネルの合着時または合着後、印加される外部の圧力によりシールパターンに添加された支持材が押されて、ブラックマトリックスが陥没されることを防止し、オーバーコート層とブラックマトリックス、及びブラックマトリックスと基板間の界面に隙間が発生されることを防止し、且つシールパターンの切れ現象を防止し得るという効果がある。
また、外部の空気が画像表示部に流入されることを遮断して、液晶表示パネルの不良発生を最小化することで、収率を向上し、且つ製品の原価を節減し得るという効果がある。

以下、本発明の実施の形態に対し、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態によるＩＰＳモード液晶表示パネルの断面構成を示した例示図である。図示されたように、ＩＰＳモード液晶表示パネルは、第１透明基板５０１の一端部から延長される所定領域及び各画素の境界領域にパターニングされて、バックライトから発生された光の漏洩を遮断し、隣接する各画素の混色を防止する樹脂材質の有機膜であるブラックマトリックス５０２と、前記ブラックマトリックス５０２と一部重なって、単位画素に対応して形成された赤色、緑色または青色のカラーフィルタ５０３と、前記ブラックマトリックス５０２及びカラーフィルタ５０３を含む第１透明基板５０１の上部全面に形成されたオーバーコート層５０４と、前記ブラックマトリックス５０２及びオーバーコート層５０４の積層構造上に形成されたシールパターン５０６と、前記シールパターン５０６に添加された支持材５０７と、前記シールパターン５０６により前記第１透明基板５０１と合着される第２透明基板５０８とを備えて構成され、前記オーバーコート層５０４の厚さは、１．２μｍ〜５μｍの範囲であることを特徴とする。

前述したように、第１透明基板５０１上には、ブラックマトリックス５０２、カラーフィルタ５０３及びオーバーコート層５０４が形成され、ＩＰＳモード液晶表示パネルのカラーフィルタ基板として適用される。
そして、前記第２透明基板５０８上には、走査信号が印加される各ゲートラインと画像情報が印加される各データラインとが互いに交差して配置されて、単位画素をマトリックス状に定義し、その交差部に単位画素をスイッチングするための薄膜トランジスタが具備され、単位画素には液晶層を駆動させるための共通電極及び画素電極が具備されて、ＩＰＳモード液晶表示パネルの薄膜トランジスタアレイ基板として適用される。

前記ブラックマトリックス５０２は、樹脂材質の有機膜が適用される。例えば、カーボンブラックや黒色顔料中何れか一つを含むアクリル、エポキシまたはポリイミド樹脂などの着色された有機系樹脂が適用される。
前記オーバーコート層５０４は、前記ブラックマトリックス５０２及びカラーフィルタ５０３の上部全面に形成されて表面を平坦化する。即ち、樹脂材質の有機膜であるブラックマトリックス５０２が厚膜として適用されることで、オーバーコート層５０４は、前記ブラックマトリックス５０２とカラーフィルタ５０３とが重なる領域で段差不良に起因する液晶層の駆動不良を防止するために、有機膜材質により形成される。例えば、エポキシ、アクリルまたはポリイミドなどの樹脂を１．２μｍ〜５μｍの厚さに形成することができる。

前述したように、前記薄膜トランジスタアレイ基板として適用される第２透明基板５０８は、前記カラーフィルタ基板として適用される第１透明基板５０１に比べて一側長辺縁部及び一側短辺縁部が突出して対向合着され、第１透明基板５０１に比べて突出された第２透明基板５０８の一側短辺縁部領域には、前記各ゲートラインと接続されるゲートパッド部が具備され、第１透明基板５０１に比べて突出された第２透明基板５０８の一側長辺縁部領域には、前記各データラインと接続されるデータパッド部が具備される。

前記ゲートパッド部は、ゲートドライバ集積回路から供給される走査信号を薄膜トランジスタアレイ基板に形成された各ゲートラインに供給し、前記データパッド部は、データドライバ集積回路から供給される画像情報を薄膜トランジスタアレイ基板に形成された各データラインに供給する。

このように構成された第１透明基板５０１及び第２透明基板５０８には、スペーサにより所定間隔離隔されるようにセルギャップが設けられ、前記シールパターン５０６により合着されてＩＰＳモード液晶表示パネルを構成する。ここで、第１透明基板５０１と第２透明基板５０８との離隔領域には液晶層が形成され、シールパターン５０６は、第１透明基板５０１や第２透明基板５０８に形成される。

前記シールパターン５０６は、前記液晶層を形成する方式によって平面形態が変化するもので、前記液晶層を形成する方式としては、真空注入方式及び滴下方式に大別される。
前記真空注入方式は、所定の真空が設定されたチャンバ内で、液晶表示パネルの液晶注入口を液晶の充填された容器に浸積した後、真空程度を変化させることで、液晶表示パネルの内部及び外部の圧力差により液晶を注入させる方式で、このように液晶が液晶表示パネルの内部に充填されると、液晶注入口を密封させて液晶表示パネルの液晶層を形成する。

前記真空注入方式における液晶注入口は、前記シールパターン５０６の一側が開放された領域に定義される。よって、液晶表示パネルに真空注入方式により液晶層を形成する場合、シールパターン５０６の一側が開放されるように形成して、液晶注入口の機能を有するようにする。

しかし、このような真空注入方式には次のような問題点がある。
第一に、液晶表示パネルに液晶を充填する時間が非常に長い。一般に、合着された液晶表示パネルは、数百ｃｍ^２の面積に数μｍ程度のギャップを有するため、圧力差を利用した真空注入方式を適用しても、単位時間当りの液晶の注入量は非常に少ない。よって、液晶表示パネルの製作に多くの時間を要することになり、生産性が低下するという問題点があった。また、液晶表示パネルが大型化されるほど、液晶の充填に要する時間が長くなり、液晶の充填不良が発生して、結果的に液晶表示パネルの大型化に対応できないという問題点があった。

第二に、液晶の消耗量が多い。一般に、容器に充填された液晶量に比べて実際に液晶表示パネルに注入される液晶量は非常に少なく、液晶が大気や特定ガスに露出されると、ガスと反応して劣化する。よって、容器に充填された液晶が複数の液晶表示パネルに充填されても、充填後に残留する多量の液晶を廃棄すべきであって、このように高価な液晶が廃棄されることで、結果的に液晶表示パネルの単価が上昇し、製品の価格競争力を弱化させる要因になる。

このような真空注入方式の問題点を克服するために、最近は滴下方式が適用されている。前記滴下方式は、前記第１透明基板５０１や第２透明基板５０８の画像表示部に液晶を滴下及び分配し、それら第１透明基板５０１と第２透明基板５０８とを合着する圧力により、液晶を画像表示部全体に均一に分布して液晶層を形成する方式である。
即ち、液晶表示パネルに滴下方式により液晶層を形成する場合は、液晶が外部から充填されず基板上に直接滴下されるため、前記シールパターン５０６は、液晶が画像表示部の外部に漏洩することを防止するように、画像表示部の外郭を取り囲む閉鎖されたパターンに形成される。

前記滴下方式は、真空注入方式に比べて短時間に液晶を滴下することができ、液晶表示パネルが大型化される場合も液晶層を非常に迅速に形成することができる。
また、液晶を必要量のみ滴下するため、真空注入方式のように高価な液晶の廃棄による液晶表示パネルの単価上昇を防止し、製品の価格競争力を強化させる。
前記滴下方式が適用された液晶表示パネルは、真空注入方式と異なって、液晶層が形成された後で、第１透明基板５０１と第２透明基板５０８とを合着する工程が行われる。

一方、前記滴下方式が適用される場合、シールパターン５０６を熱硬化性シーラントにより形成すると、第１透明基板５０１と第２透明基板５０８とを合着する後続工程において、シーラントが加熱中に流れ出て滴下された液晶を汚染する虞れがある。よって、前記滴下方式が適用される場合、シールパターン５０６は、紫外線（ＵＶ）硬化性シーラントを適用するか、または紫外線硬化性シーラントと熱硬化性シーラントとが混合されたシーラントを適用することができる。

このように、第１透明基板５０１及び第２透明基板５０８は、スペーサが形成された領域では所定セルギャップが維持されるが、シールパターン５０６が形成された領域では第１透明基板５０１と第２透明基板５０８との合着圧力によりシーラントが押されて広がることで、セルギャップが変化する。このとき、スペーサとしては、ボールスペーサまたはカラムスペーサが適用され、カラムスペーサは、アクリルまたはＢＣＢ（Benzo Cyclo Butene）などの有機膜が適用されて写真蝕刻法により形成される。

従って、前記セルギャップが変化する現象を防止するために、シールパターン５０６には、セルギャップを維持するための支持材５０７が添加される。このとき、支持材５０７は、第１透明基板５０１と第２透明基板５０８とのセルギャップに比べて±１μｍ程度の直径を有する球状または円柱状のグラスボールやグラスファイバが適用され、円柱状のグラスファイバは、球状のグラスボールに比べて固まる現象を抑制することができる。

前記支持材５０７は、前記シールパターン５０６のシーラントに比べて１％以下の重量比で添加されるか、または前記シールパターン５０６の１ｍｍ×１ｍｍの少なくとも１つの単位領域に５５０個以下に分布して添加される。前記支持材５０７の数量は、支持材の比重や重量比によって変わる。
前記球状のグラスボールの直径は、スペーサの直径によって変わる。例えば、スペーサの直径が４．８μｍであると、通常、３．８〜７．５μｍ程度の直径を有する球状のグラスボールが使用され、このような球状のグラスボールの直径は、セルギャップと同一か、またはセル-ギャップに比べて大きいものが使用される。また、球状のグラスボールがシールパターン５０６に支持材５０７として添加される場合、シールパターン５０６の１ｍｍ×１ｍｍの単位面積当たり少なくとも何れか一つの位置で５５０〜１５０個程度分布される。

そして、前記円柱状のグラスファイバの直径は、スペーサの直径によって変わる。例えば、スペーサの直径が４．８μｍであると、通常、３．８〜７．５μｍ程度の直径を有し、２０μｍ内外の長さを有する円柱状のグラスファイバが使用され、このような円柱状のグラスファイバの直径は、セルギャップと同一か、またはセルギャップに比べて大きいものが使用される。また、円柱状のグラスファイバがシールパターン５０６に支持材５０７として添加される場合、シールパターン５０６の１ｍｍ×１ｍｍの少なくとも１つの単位領域に３０〜２００個程度分布される。

前記円柱状のグラスファイバは、直径や長さによって数量が変わるが、例えば、長さが２０μｍであると、グラスファイバの数量がシールパターン５０６の１ｍｍ×１ｍｍの少なくとも１つの単位領域に１００個程度分布されると仮定する場合、長さが１０μｍであると、数量が２００個程度分布され、長さが５μｍであると、数量が４５０個程度分布される。

関連技術では、図８（Ｂ）に基づいて説明したように、シールパターン３０６に添加されたグラスボールやグラスファイバ３０７が外部の圧力により押されることで、有機膜材質のブラックマトリックス３０２及びオーバーコート層３０４が陥没して、オーバーコート層３０４とブラックマトリックス３０２、及びブラックマトリックス３０２と第１透明基板３０１間の界面に隙間が発生し、該隙間を通して外部の空気が画像表示部に流入されて液晶表示パネルの不良を発生させ、シールパターン３０６が切れる現象が発生した。

しかし、本発明の第１の実施の形態によるＩＰＳモード液晶表示パネルは、前記ブラックマトリックス５０２とカラーフィルタ５０３とが重なる領域で、段差不良に起因する液晶層の駆動不良を防止するために、有機膜材質により形成されるオーバーコート層５０４の厚さを１．２μｍ〜５μｍ程度の範囲に形成することで、ブラックマトリックス５０２の陥没を防止するようになる。

即ち、前記シールパターン５０６に添加された支持材５０７が液晶表示パネルの合着時または合着後、印加される外部の圧力により押される場合、１．２μｍ〜５μｍ程度の厚さを有するオーバーコート層５０４が緩衝作用をすることで、ブラックマトリックス５０２の陥没を防止し、オーバーコート層５０４とブラックマトリックス５０２、及びブラックマトリックス５０２と第１透明基板５０１間の界面に隙間が発生されることを防止することができる。
従って、外部の空気が画像表示部に流入されることを遮断して、液晶表示パネルの不良発生を最小化することができ、シールパターン５０６が切れる現象を防止することができる。

一方、図１ではブラックマトリックス５０２とオーバーコート層５０４との積層構造上にシールパターン５０６が形成される場合を説明したが、本発明の第１の実施の形態によるＩＰＳモード液晶表示パネルは、シールパターン５０６がブラックマトリックス５０２と部分的に重なって形成される場合にも適用される。

図２は、シールパターンがブラックマトリックスと部分的に重なって形成されたＩＰＳモード液晶表示パネルの断面構成を示した例示図である。図示されたように、ＩＰＳモード液晶表示パネルは、第１透明基板６０１の一端部から所定間隔離隔された領域及び各画素の境界領域にパターニングされて、バックライトから発生された光の漏洩を遮断し、隣接する各画素の混色を防止する樹脂材質の有機膜であるブラックマトリックス６０２と、前記ブラックマトリックス６０２と一部重なって、単位画素に対応して形成された赤色、緑色または青色のカラーフィルタ６０３と、前記ブラックマトリックス６０２及びカラーフィルタ６０３を含む第１透明基板６０１の上部全面に形成されたオーバーコート層６０４と、前記第１透明基板６０１縁部のオーバーコート層６０４の上部に前記ブラックマトリックス６０２と部分的に重なって形成されたシールパターン６０６と、前記シールパターン６０６に添加された支持材６０７と、前記シールパターン６０６により前記第１透明基板６０１と合着される第２透明基板６０８とを備えて構成され、前記オーバーコート層６０４の厚さは、１．２μｍ〜５μｍの範囲であることを特徴とする。

前記オーバーコート層６０４は、図１のオーバーコート層５０４と同様に、１．２μｍ〜５μｍ程度の厚さに形成され、シールパターン６０６と部分的に重なったブラックマトリックス６０２の陥没を防止する。
即ち、前記シールパターン６０６に添加された支持材６０７が液晶表示パネルの合着時または合着後、印加される外部の圧力により押される場合、１．２μｍ〜５μｍ程度の厚さを有するオーバーコート層６０４が緩衝作用をすることで、シールパターン６０６と部分的に重なったブラックマトリックス６０２の陥没を防止し、オーバーコート層６０４とブラックマトリックス６０２、及びブラックマトリックス６０２と第１透明基板６０１間の界面に隙間が発生されることを防止する。
従って、外部の空気が画像表示部に流入されることを遮断して、液晶表示パネルの不良発生を最小化することができ、シールパターン６０６が切れる現象を防止することができる。

図３は、本発明の第２の実施の形態によるＴＮモード液晶表示パネルの断面構成を示した例示図である。図示されたように、ＴＮモード液晶表示パネルは、第１透明基板７０１の一端部から延長される所定領域及び各画素の境界領域にパターニングされて、バックライトから発生された光の漏洩を遮断し、隣接する各画素の混色を防止する樹脂材質の有機膜であるブラックマトリックス７０２と、前記ブラックマトリックス７０２と一部重なって、単位画素に対応して形成された赤色、緑色または青色のカラーフィルタ７０３と、前記ブラックマトリックス７０２及びカラーフィルタ７０３を含む第１透明基板７０１の上部全面に形成されたオーバーコート層７０４と、前記オーバーコート層７０４の上部に形成された共通電極７０５と、前記ブラックマトリックス７０２、オーバーコート層７０４及び共通電極７０５の積層構造上に形成されたシールパターン７０６と、前記シールパターン７０６に添加された支持材７０７と、前記シールパターン７０６により前記第１透明基板７０１と合着される第２透明基板７０８とを備えて構成され、前記オーバーコート層７０４の厚さは、１．２μｍ〜５μｍの範囲であることを特徴とする。

このように、第１透明基板７０１上には、ブラックマトリックス７０２、カラーフィルタ７０３、オーバーコート層７０４及び共通電極７０５が形成され、ＴＮモード液晶表示パネルのカラーフィルタ基板として適用される。ここで、共通電極７０５は、透明な導電性材質のＩＴＯ（indium tin oxide）またはＩＺＯ（indium zinc oxide）により形成される。

そして、前記第２透明基板７０８上には、走査信号が印加される各ゲートラインと画像情報が印加される各データラインとが互いに交差して配置され、単位画素をマトリックス状に定義し、その交差部に単位画素をスイッチングするための薄膜トランジスタが具備され、単位画素には、前記第１透明基板７０１に形成された共通電極７０５と共に、液晶層を駆動させる画素電極が具備され、ＴＮモード液晶表示パネルの薄膜トランジスタアレイ基板として適用される。

前記ブラックマトリックス７０２は、樹脂材質の有機膜が適用される。例えば、カーボンブラックや黒色顔料中何れか一つを含むアクリル、エポキシまたはポリイミド樹脂などの着色された有機系樹脂が適用される。

前記オーバーコート層７０４は、前記ブラックマトリックス７０２及びカラーフィルタ７０３の上部全面に形成されて表面を平坦化する。即ち、樹脂材質の有機膜であるブラックマトリックス７０２が厚膜として適用されることで、オーバーコート層７０４は、前記ブラックマトリックス７０２とカラーフィルタ７０３とが重なる領域で段差不良に起因する液晶層の駆動不良を防止するために、有機膜材質により形成される。例えば、エポキシ、アクリルまたはポリイミドなどの樹脂を１．２μｍ〜５μｍの厚さに形成することができる。

このように構成された第１透明基板７０１及び第２透明基板７０８には、スペーサにより所定間隔離隔されるようにセル-ギャップが設けられ、前記シールパターン７０６により合着されてＴＮモード液晶表示パネルを構成する。このとき、第１透明基板７０１と第２透明基板７０８との離隔領域には液晶層が形成され、シールパターン７０６は、第１透明基板７０１や第２透明基板７０８に形成される。

前述したように、真空注入方式により液晶層を形成する場合、前記シールパターン７０６は、一側が開放されて液晶注入口の機能を有するように形成され、滴下方式により液晶層を形成する場合、前記シールパターン７０６は、画像表示部の外郭を取り囲む閉鎖パターンに形成される。

このような第１透明基板７０１及び第２透明基板７０８は、スペーサが形成された領域では所定セル-ギャップが維持されるが、シールパターン７０６が形成された領域では、第１透明基板７０１と第２透明基板７０８との合着圧力によりシーラントが押されて広がることで、セル-ギャップが変化される。このとき、スペーサとしては、ボールスペーサまたはカラムスペーサが適用され、カラムスペーサは、アクリルまたはＢＣＢなどの有機膜が適用されて写真蝕刻法により形成される。

以上説明したように、セルギャップが変化する現象を防止するために、シールパターン７０６には、セルギャップを維持するための支持材７０７が添加される。このとき、支持材７０７は、第１透明基板７０１と第２透明基板７０８とのセル-ギャップに比べて±１μｍ程度の直径を有する球状または円柱状のグラスボールやグラスファイバが適用され、円柱状のグラスファイバは、球状のグラスボールに比べて固まる現象を抑制することができる。

前記支持材７０７は、前記シールパターン７０６のシーラントに比べて１％以下の重量比で添加されるか、または前記シールパターン７０６の１ｍｍ×１ｍｍの少なくとも１つの単位領域に５５０個以下に分布して添加される。前記支持材７０７の数量は、支持材の比重や重量比によって変化される。

前記球状のグラスボールの直径は、スペーサの直径によって変わる。例えば、スペーサの直径が４．８μｍであると、通常、３．８〜７．５μｍ程度の直径を有する球状のグラスボールが使用され、このような球状グラスボールの直径は、セルギャップと同一か、またはセルギャップに比べて大きいものが使用される。また、球状のグラスボールが、シールパターン７０６に支持材７０７として添加される場合、シールパターン７０６の１ｍｍ×１ｍｍの少なくとも１つの単位領域に５５０〜１５０個程度分布される。

そして、前記円柱状のグラスファイバの直径は、スペーサの直径によって変わる。例えば、スペーサの直径が４．８μｍであると、通常、３．８〜７．５μｍ程度の直径を有し、２０μｍ内外の長さを有する円柱状グラスファイバが使用され、このような円柱状のグラスファイバの直径は、セルギャップと同一か、またはセルギャップに比べて大きいものが使用される。また、円柱状のグラスファイバがシールパターン７０６に支持材７０７として添加される場合、シールパターン７０６の１ｍｍ×１ｍｍの少なくとも１つの単位領域に３０〜２００個程度分布される。

前記円柱状のグラスファイバは、直径や長さによって数量が変わる。例えば、長さが２０μｍであると、グラスファイバの数量がシールパターン７０６の１ｍｍ×１ｍｍの少なくとも１つの単位領域に１００個程度分布されると仮定する場合、長さが１０μｍであると、数量が２００個程度分布され、長さが５μｍであると、数量が４５０個程度分布される。

関連技術では、前記図８（Ｂ）に基づいて説明したように、シールパターン３０６に添加されたグラスボールやグラスファイバ３０７が外部の圧力によって押されることで、有機膜材質のブラックマトリックス３０２及びオーバーコート層３０４を陥没させ、オーバーコート層３０４とブラックマトリックス３０２、及びブラックマトリックス３０２と第１透明基板３０１間の界面に隙間が発生し、該隙間を通して外部の空気が画像表示部に流入されて液晶表示パネルの不良を発生させるため、シールパターン３０６が切れる現象が発生された。

しかし、本発明の第２の実施の形態によるＴＮモード液晶表示パネルは、前記ブラックマトリックス７０２とカラーフィルタ７０３とが重なる領域で段差不良に起因する液晶層の駆動不良を防止するために、有機膜材質により形成されるオーバーコート層７０４の厚さを１．２μｍ〜５μｍ程度の範囲に形成することで、ブラックマトリックス７０２の陥没を防止する。

即ち、前記シールパターン７０６に添加された支持材７０７が液晶表示パネルの合着時または合着後、印加される外部の圧力により押される場合、１．２μｍ〜５μｍ程度の厚さを有するオーバーコート層７０４が緩衝作用をすることで、ブラックマトリックス７０２の陥没を防止し、オーバーコート層７０４とブラックマトリックス７０２、及びブラックマトリックス７０２と第１透明基板７０１間の界面に隙間が発生されることを防止する。
従って、外部の空気が画像表示部に流入されることを遮断し、液晶表示パネルの不良発生を最小化することで、シールパターン７０６が切れる現象を防止する。

一方、図３では、ブラックマトリックス７０２とオーバーコート層７０４との積層構造上にシールパターン７０６が形成される場合を説明したが、本発明の第２の実施の形態によるＴＮモード液晶表示パネルは、シールパターン７０６がブラックマトリックス７０２と部分的に重なって形成される場合にも適用される。

図４は、シールパターンとブラックマトリックスとが部分的に重なって形成されたＴＮモード液晶表示パネルの断面構成を示した例示図である。図示されたように、ＴＮモード液晶表示パネルは、第１透明基板８０１の一端部から所定間隔離隔された領域及び各画素の境界領域にパターニングされて、バックライトから発生された光の漏洩を遮断し、隣接する各画素の混色を防止する樹脂材質の有機膜であるブラックマトリックス８０２と、前記ブラックマトリックス８０２と一部重なって、単位画素に対応して形成された赤色、緑色または青色のカラーフィルタ８０３と、前記ブラックマトリックス８０２及びカラーフィルタ８０３を含む第１透明基板８０１の上部全面に形成されたオーバーコート層８０４と、前記オーバーコート層８０４の上部に形成された共通電極８０５と、前記第１透明基板８０１縁部の共通電極８０５の上部に、前記ブラックマトリックス８０２と部分的に重なって形成されたシールパターン８０６と、前記シールパターン８０６に添加された支持材８０７と、前記シールパターン８０６により前記第１透明基板８０１と合着される第２透明基板８０８とを備えて構成され、前記オーバーコート層８０４の厚さは、１．２μｍ〜５μｍの範囲であることを特徴とする。ここで、共通電極８０５は、透明な導電性材質により形成される。

前記オーバーコート層８０４は、図３のオーバーコート層７０４と同様に、１．２μｍ〜５μｍ程度の厚さに形成され、シールパターン８０６と部分的に重なったブラックマトリックス８０２の陥没を防止する。
即ち、前記シールパターン８０６に添加された支持材８０７が液晶表示パネルの合着時または合着後、印加される外部の圧力により押される場合、１．２μｍ〜５μｍ程度の厚さを有するオーバーコート層８０４が緩衝作用をすることで、シールパターン８０６と部分的に重なったブラックマトリックス８０２の陥没を防止することで、オーバーコート層８０４とブラックマトリックス８０２、及びブラックマトリックス８０２と第１透明基板８０１間の界面に隙間が発生されることを防止する。
従って、外部の空気が画像表示部に流入されることを遮断して、液晶表示パネルの不良発生を最小化することで、シールパターン８０６が切れる現象を防止することができる。

本発明の第１の実施の形態によるＩＰＳモード液晶表示パネルの断面構成を示した例示図である。 図１において、シールパターンとブラックマトリックスとが部分的に重なって形成されたＩＰＳモード液晶表示パネルの断面構成を示した例示図である。 本発明の第２の実施の形態によるＴＮモード液晶表示パネルの断面構成を示した例示図である。 図３において、シールパターンとブラックマトリックスとが部分的に重なって形成されたＴＮモード液晶表示パネルの断面構成を示した例示図である。 薄膜トランジスタアレイ基板とカラーフィルタ基板とが対向して合着された液晶表示パネルの平面構造を示した例示図である。 ＩＰＳモード液晶表示パネルの場合、図５の「Ａ」領域に対するカラーフィルタ基板の断面構成を示した例示図である。 図６において、シールパターンの内部に１％の重量比で添加されたグラスファイバの分布状態を示した例示図である。 図７において、シールパターンに添加されたグラスファイバにより不良が発生される現象を示した例示図である。 図７において、シールパターンに添加されたグラスファイバにより不良が発生される現象を示した例示図である。

符号の説明

５０１：第１透明基板、５０２：ブラックマトリックス、５０３：カラーフィルタ、５０４：オーバーコート層、５０６：シールパターン、５０７：支持材、５０８：第２透明基板。

Claims (12)

1. 第１基板の所定領域及び各画素の境界領域に形成された樹脂材質のブラックマトリックスと、
   前記各画素に対応して形成されたカラーフィルタと、
   前記ブラックマトリックス及びカラーフィルタを含む第１基板の上部に形成されたオーバーコート層と、
   前記オーバーコート層上に形成されたシールパターンと、
   前記シールパターンにより前記第１基板と合着される第２基板と
   を含んで構成され、
   前記オーバーコート層の厚さは、１．２μｍ〜５μｍの範囲である
   ことを特徴とする液晶表示パネル。
2. 第１基板の所定領域及び各画素の境界領域に形成された樹脂材質のブラックマトリックスと、
   前記各画素に対応して形成されたカラーフィルタと、
   前記ブラックマトリックス及びカラーフィルタを含む第１基板の上部に形成されたオーバーコート層と、
   前記オーバーコート層の上部に形成された共通電極と、
   前記共通電極上に形成されたシールパターンと、
   前記シールパターンにより前記第１基板と合着される第２基板と
   を含んで構成され、
   前記オーバーコート層の厚さは、１．２μｍ〜５μｍの範囲である
   ことを特徴とする液晶表示パネル。
3. 前記ブラックマトリックスは、少なくとも前記シールパターン形成領域から第１基板の一端部まで延長形成される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示パネル。
4. 前記ブラックマトリックスは、アクリル、エポキシ及びポリイミド樹脂中何れか一つにより形成される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示パネル。
5. 前記ブラックマトリックスは、カーボンブラックや黒色顔料中何れか一つを含む樹脂である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示パネル。
6. 前記オーバーコート層は、エポキシ、アクリルまたはポリイミド樹脂中何れか一つにより形成される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示パネル。
7. 前記共通電極は、ＩＴＯ（indium tin oxide）またはＩＺＯ（indium zinc oxide）中何れか一つの材質により形成される
   ことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示パネル。
8. 前記シールパターンには、支持材として球状または円柱状のグラスボールやグラスファイバが添加される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示パネル。
9. 前記支持材は、シールパターンのシーラントに比べて１％以下の重量比で添加される
   ことを特徴とする請求項８に記載の液晶表示パネル。
10. 前記支持材は、シールパターンの少なくとも１つの単位領域に５００個以下に分布して添加される
    ことを特徴とする請求項８に記載の液晶表示パネル。
11. 前記支持材は、シールパターンの少なくとも１つの単位領域に１５０個以下に分布して添加される
    ことを特徴とする請求項８に記載の液晶表示パネル。
12. 前記ブラックマトリックスは、前記シールパターンと部分的に重なる
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示パネル。

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