JP2008077116A - 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、外部の圧力や高温及び高湿検査条件で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しようとする。
【解決手段】第１基板５０１の上面に形成された少なくとも一つの有機膜５０２、５０４と、前記有機膜５０２、５０４の上面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、前記シールパターン５０６に添加された支持材５０７と、を備えて構成され、前記支持材５０７は、前記シールパターン５０６の１ｍｍ×１ｍｍ面積当たり少なくとも何れか一つの位置で５５０個以下に分布される液晶表示パネル。
【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て、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、所定の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ことができる。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と略称する）モード液晶表示パネルと、横電界（in-plane switching：以下、ＩＰＳと略称する）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って駆動される。

そして、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って駆動される。

図６は、前述した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に比べて突出され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に比べて突出され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、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の形成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する。

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。このとき、グラスファイバやグラスボールは、シーラントに対して通常１％の重量比で添加される。

図７は、前記ＩＰＳモード液晶表示パネルの場合、図６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と一部が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、シーラントに対して通常１％の重量比で添加される。

図８は、前記シールパターン２０６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の顕微鏡写真を示した例示図である。

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は、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を合着する外部の圧力が印加されるか、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した後、実施される高温及び高湿検査条件で、シールパターン２０６とオーバーコート層２０４、及びオーバーコート層２０４とブラックマトリックス２０２間の界面に透き間を発生させることで、ブラックマトリックス２０２やオーバーコート層２０４が陥没され、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９Ａ及び図９Ｂの例示図に基づいて説明する。

図９Ａ及び図９Ｂ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と一部が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ファイバ３０７が示されている。このとき、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な直径を有する。

まず、図９Ａ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９Ｂ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を陥没させる。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が陥没されるとき、シールパターン３０６とオーバーコート層３０４との界面、及びオーバーコート層３０４とブラックマトリックス３０２との界面に透き間が発生されることで、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。

また、前記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は、温度による膨脹及び収縮によりシールパターン３０６とオーバーコート層３０４との界面、及びオーバーコート層３０４とブラックマトリックス３０２との界面に透き間が発生することで、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。

また、前記シールパターン３０６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シーラントに対して通常１％の重量比で添加されて、図８のように分布され、１ｍｍ×１ｍｍ単位面積当たり平均的に５５０個以上を超過して分布される。

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させるためのグラスファイバやグラスボールが、シーラントに対して１％の重量比で添加されることで、薄膜トランジスタアレイ基板とカラーフィルタ基板とを合着する外部の圧力が印加される場合や、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した後、実施される高温及び高湿検査条件で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が発生されるか、または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、外部の圧力や高温及び高湿検査条件で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基板の上面に形成された少なくとも一つの有機膜と、前記有機膜の上面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、前記シールパターンに添加された支持材とを備えて構成され、前記支持材は、前記シールパターンのシーラントに対して１％未満の重量比で添加され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の上面に形成される場合、外部の空気が画像表示部に流入されることを防止することで、シールパターンの切れ現象を防止することができ、シールパターンと有機膜材質との接着を強化し、液晶表示パネルの不良発生を最小化することで、収率を向上することができ、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は本発明に係る液晶表示パネルの第１の実施の形態の断面構成を示した例示図である。図示されたように、液晶表示パネルは、第１透明基板５０１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、前記オーバーコート層５０４の上面に形成された共通電極５０５と、前記第１透明基板５０１縁部の共通電極５０５の上面に、前記ブラックマトリックス５０２と一部が重なって形成されたシールパターン５０６と、前記シールパターン５０６の１ｍｍ×１ｍｍ単位面積当たり少なくとも何れか一つの位置で５５０個以下に分布された支持材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ている。

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、オーバーコート層５０４及び共通電極が形成され、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。

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。
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。

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、前記第１透明基板５０１に形成された共通電極５０５と共に、液晶を駆動させる画素電極が具備されて、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により合着されて液晶表示パネルを構成する。このとき、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され、前記液晶層を形成する方式は、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沈液した後、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って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べきである。

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する場合、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するため、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、充填後に残留する大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、第１透明基板５０１と第２透明基板５０８とを合着する工程が進行される。

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で形成すると、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恐れがある。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の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。
したがって、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５０６には、セルギャップを維持するための支持材５０７としてグラスファイバやグラスボールが添加される。

本発明に係る液晶表示パネルの第１の実施の形態は、前記シールパターン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個以下の支持材５０７が分布されることを特徴とする。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ファイバやグラスボールが適用される。そして、円柱状のグラスファイバは、２０μｍ程度の長さを有するため、球状に比べて固まる現象を抑制することができ、このとき、グラスファイバは、１ｍｍ×１ｍｍの単位面積当たり少なくとも何れか一つの位置で、２００個以下に分布される。

また、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、スペーサの大きさによって変化し、セルギャップと同様か、またはセルギャップに比べて大きいものが使用され、例えば、スペーサが４．８μｍであると、通常、３．８〜７．５μｍ程度の直径を使用する。前記球状のグラスボールを適用する場合、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５５０〜２００個程度が分布される。例えば、０．０１〜２００個分布される場合は不良率が０％、３５０個以下に分布される場合は不良率が１０％、４５０個以下に分布される場合は不良率が３０％、５００個以下に分布される場合は不良率が４０％、５５０個以下に分布される場合は不良率が５０％に示されることが、本発明者たちによって観察された。

一方、前記円柱状のグラスファイバの直径は、スペーサの大きさによって変化し、セルギャップと同様か、またはセルギャップに比べて大きいものが使用され、例えば、スペーサが４．８μｍであると、通常、３．６〜７．５μｍ程度の直径を使用し、２０μｍ内外の長さを有する。また、球状のグラスファイバを適用する場合、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３０〜２００個程度が分布される。例えば、グラスファイバの直径が５．２μｍ、長さが２０μｍであると、０．０１〜７５個分布される場合は不良率が０％、１００個以下に分布される場合は不良率が１０％、１５０個以下に分布される場合は不良率が４０％、２００個以下に分布される場合は不良率が５０％に示されることが、本発明者たちによって観察された。

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の単位面積当たり少なくとも何れか一つの位置で１００個程度に分布されると仮定する場合、長さが１０μｍであると、数量が２００個程度に分布され、長さが５μｍであると、数量が４５０個程度に分布される。

関連技術では、前記シールパターン５０６に、グラスボールがシーラントに対して通常１％の重量比で添加され、シールパターン５０６の１ｍｍ×１ｍｍの単位面積当たり平均的に５５０個を超過して分布し、グラスファイバの場合は２００個を超過して分布した。よって、シールパターン５０６が有機膜材質のブラックマトリックス５０２やオーバーコート層５０４の上面に形成される場合、第１透明基板５０１と第２透明基板５０８とを合着する外部の圧力が印加されるか、高温及び高湿検査条件でグラスファイバやグラスボールにより共通電極５０５が損傷される領域、及びシールパターン５０６とオーバーコート層５０４、またはオーバーコート層５０４とブラックマトリックス５０２間の界面に透き間が発生される領域がシールパターン５０６全体に稠密且つ広範囲に分布することで、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が発生する。

然し、本発明に係る液晶表示パネルの第１の実施の形態では、前記支持材５０７が関連技術に比べて少ない個数にシールパターン５０６に分布される。よって、シールパターン５０６が有機膜材質のブラックマトリックス５０２やオーバーコート層５０４の上面に形成される場合、第１透明基板５０１と第２透明基板５０８との合着時または合着後、外部の圧力が印加されるか、高温及び高湿検査条件で支持材５０７により共通電極５０５が損傷される領域、及びシールパターン５０６とオーバーコート層５０４、またはオーバーコート層５０４とブラックマトリックス５０２間の界面に透き間が発生される領域がシールパターン５０６全体に稠密にならずに散開され、局部的に分布することで、外部の空気が画像表示部に流入されることを防止し、シールパターン５０６の切れ現象を防止することができる。

前記ブラックマトリックス５０２としては、例えば、黒色の有機顔料やカーボンブラックの少なくとも一つを含むアクリル、エポキシ及びポリイミド樹脂などの着色された有機膜樹脂により形成する。前記オーバーコート層５０４は、アクリル、エポキシまたはポリイミド樹脂により形成する。前記ブラックマトリックス５０２は、図示されてないが、前記第１透明基板５０１または第２透明基板５０８の一端部から前記シールパターン５０６の形成領域まで延長されて形成される。

一方、前述した図１では、カラーフィルタ基板として製作される第１透明基板５０１上に共通電極５０５が形成されるＴＮモード液晶表示パネルに対して説明したが、本発明の第１の実施の形態は、共通電極５０５が薄膜トランジスタアレイ基板として製作される第２透明基板５０８上に形成されるＩＰＳモード液晶表示パネルにも適用される。

図２は、ＩＰＳモード液晶表示パネルのカラーフィルタ基板の断面構成を示した例示図である。図示されたように、第１透明基板６０１上に図１の共通電極５０５を除いたブラックマトリックス６０２、カラーフィルタ６０３及びオーバーコート層６０４が図１のように形成され、シールパターン６０６は、前記第１透明基板６０１縁部のオーバーコート層６０４の上面に前記ブラックマトリックス６０２と一部が重なって形成される。

前記シールパターン６０６には、１ｍｍ×１ｍｍ面積当たり少なくとも何れか一つの位置で５５０個以下に分布された支持材６０７が具備され、第２透明基板６０８は、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。

前記したように、第１透明基板６０１上には、ブラックマトリックス６０２、カラーフィルタ６０３及びオーバーコート層６０４が形成されて、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。

前記ブラックマトリックス６０２としては、樹脂材質の有機膜が適用される。
前記オーバーコート層６０４は、前記ブラックマトリックス６０２及びカラーフィルタ６０３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６０２が厚膜として適用されることで、オーバーコート層６０４は、前記ブラックマトリックス６０２とカラーフィルタ６０３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。

前記第２透明基板６０８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。

このように構成された第１透明基板６０１及び第２透明基板６０８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６０６により合着されて液晶表示パネルを構成する。このとき、第１透明基板６０１と第２透明基板６０８との離隔領域には液晶層が形成され、シールパターン６０６は、第１透明基板６０１や第２透明基板６０８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６０６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、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６０１及び第２透明基板６０８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６０６が形成された領域では、第１透明基板６０１と第２透明基板６０８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。前記スペーサとしては、ボールスペーサまたはカラムスペーサが適用される。前記カラムスペーサは、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される現象を防止するために、シールパターン６０６には、セルギャップを維持するための支持材６０７としてグラスファイバやグラスボールが添加される。

本発明に係るＩＰＳモード液晶表示パネルの第１の実施の形態は、前記シールパターン６０６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個以下の支持材６０７が分布されることを特徴とする。このとき、支持材６０７は、第１透明基板６０１と第２透明基板６０８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ファイバやグラスボールが適用される。そして、円柱状のグラスファイバは、２０μｍ程度の長さを有するため、球状に比べて固まる現象を抑制することができ、このとき、グラスファイバは、１ｍｍ×１ｍｍの単位面積当たり少なくとも何れか一つの位置で、２００個以下に分布される。

また、前記支持材６０７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、スペーサの大きさによって変化し、セルギャップと同様か、またはセルギャップに比べて大きいものが使用され、例えば、スペーサが４．８μｍであると、通常、３．８〜７．５μｍ程度の直径を使用する。前記球状のグラスボールを適用する場合、シールパターン６０６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５５０〜２００個程度が分布される。例えば、０．０１〜２００個に分布される場合は不良率が０％、３５０個以下に分布される場合は不良率が１０％、４５０個以下に分布される場合は不良率が３０％、５００個以下に分布される場合は不良率が４０％、５５０個以下に分布される場合は不良率が５０％に示されることが、本発明者たちによって観察された。

一方、前記円柱状のグラスファイバの直径は、スペーサの大きさによって変化し、セルギャップと同様か、またはセルギャップに比べて大きいものが使用され、例えば、スペーサが４．８μｍであると、通常、３．６〜７．５μｍ程度の直径を使用し、２０μｍ内外の長さを有する。前記球状のグラスファイバを適用する場合、シールパターン６０６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３０〜２００個程度分布される。例えば、グラスファイバの直径が５．２μｍ、長さが２０μｍであると、０．０１〜７５個に分布される場合は不良率が０％、１００個以下に分布される場合は不良率が１０％、１５０個以下に分布される場合は不良率が４０％、２００個以下に分布される場合は不良率が５０％に示されることが、本発明者たちによって観察された。

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の単位面積当たり少なくとも何れか一つの位置で１００個程度に分布されると仮定する場合、長さが１０μｍであると、数量が２００個程度に分布され、長さが５μｍであると、数量が４５０個程度に分布される。

関連技術では、前記シールパターン６０６に、グラスボールがシーラントに対して通常１％の重量比で添加され、シールパターン６０６の１ｍｍ×１ｍｍの単位面積当たり平均的に５５０個を超過して分布し、グラスファイバの場合は２００個を超過して分布した。よって、シールパターン６０６が有機膜材質のブラックマトリックス６０２やオーバーコート層６０４の上面に形成される場合、第１透明基板６０１と第２透明基板６０８との合着時または合着後、外部の圧力が印加されるか、高温及び高湿検査条件でグラスファイバやグラスボールによりシールパターン６０６とオーバーコート層６０４、またはオーバーコート層６０４とブラックマトリックス６０２間の界面に透き間が発生される領域がシールパターン６０６全体に稠密且つ広範囲に分布することで、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が発生する。

然し、本発明に係るＩＰＳモード液晶表示パネルの第１の実施の形態では、前記支持材６０７が関連技術に比べて少ない個数にシールパターン６０６に分布される。よって、シールパターン６０６が有機膜材質のブラックマトリックス６０２やオーバーコート層６０４の上面に形成される場合、第１透明基板６０１と第２透明基板６０８との合着時または合着後、外部の圧力が印加されるか、高温及び高湿検査条件で、支持材６０７によりシールパターン６０６とオーバーコート層６０４、またはオーバーコート層６０４とブラックマトリックス６０２間の界面に透き間が発生される領域がシールパターン５０６全体に稠密にならずに散開され、局部的に分布することで、外部の空気が画像表示部に流入されることを防止し、シールパターン６０６の切れ現象を防止することができる。

前記ブラックマトリックス６０２としては、例えば、黒色の有機顔料やカーボンブラックの少なくとも一つを含むアクリル、エポキシ及びポリイミド樹脂により形成する。前記オーバーコート層６０４は、アクリル、エポキシまたはポリイミド樹脂により形成する。前記ブラックマトリックス６０２は、図示されてないが、前記第１透明基板６０１または第２透明基板６０８の一端部から前記シールパターン６０６の形成領域まで延長されて形成される。

一方、本発明に係る液晶表示パネルの第２の実施の形態は、前述した図１及び図２のような構造を有するＴＮモード及びＩＰＳモード液晶表示パネルで、シールパターン５０６、６０６に第１透明基板５０１、６０１と第２透明基板５０８、６０８とのギャップを維持させるための支持材５０７、６０７が、シーラントに対して１％未満の重量比で添加されたことを特徴とする。

前記したように、シールパターン５０６、６０６に支持材５０７、６０７がシーラントに対して１％未満の重量比で添加される場合、前記シールパターン５０６、６０６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個以下の支持材５０７、６０７が分布されることで、前述した本発明に係るＴＮモード液晶表示パネル及びＩＰＳモード液晶表示パネルの第１の実施の形態と同一の結果を有するようになる。

図３は、前記シールパターン５０６、６０６の内部に０．１％の重量比で添加された支持材５０７、６０７の分布状態を示した例示図で、このようなシールパターン５０６、６０６の内部に０．１％の重量比で添加された支持材５０７、６０７は、前述したように、球状のグラスボールの場合は前記シールパターン５０６、６０６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２０〜５５個分布され、円柱状のグラスファイバの場合は前記シールパターン５０６、６０６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５〜２０個分布される。然し、前記支持材５０７、６０７の重量比は支持材の重量によって変化され、前記支持材は、１００ｍｍ×１００ｍｍで１個程度あっても、液晶表示パネルには影響を与えない。よって、前記グラスファイバの場合、０．０１で７５個程度分布され、グラスボールの場合、０．０１で２００個程度分布される。
前記シールパターン５０６、６０６に添加される支持材５０７、６０７は、シーラントに対して０．９５％〜０．００５％の重量比で添加される。

図４は、本発明に係る液晶表示パネルの第３の実施の形態の断面構成を示した例示図である。図示されたように、第１透明基板７０１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の上面に形成された共通電極７０５と、前記第１透明基板７０１縁部の共通電極７０５の上面に前記ブラックマトリックス７０２と一部が重なって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、前記第１透明基板７０１と第２透明基板７０８とのセルギャップを維持させるために前記シールパターン７０６に添加されて、その直径が前記第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小さい支持材７０７とを備えて構成されている。

前記ブラックマトリックス７０２としては、例えば、黒色の有機顔料やカーボンブラックの少なくとも一つを含むアクリル、エポキシ及びポリイミド樹脂などの着色された有機膜樹脂により形成する。前記オーバーコート層７０４は、アクリル、エポキシ及びポリイミド樹脂により形成する。

前記第１透明基板７０１と第２透明基板７０８とのセルギャップは、通常５μｍ内外で一定に維持される。従って、本発明の第３の実施の形態による前記支持材７０７の直径は、５μｍより小さいことを特徴とし、３．８μｍ程度の直径を有するグラスファイバやグラスボールが適用される。そして、セルギャップの−１μｍ程度の直径を有するグラスファイバやグラスボールが適用される。

本発明に係る液晶表示パネルの第３の実施の形態は、正常状態では５μｍ内外の長さを有するスペーサと共に、第２透明基板７０８と共通電極７０５間に当接してセルギャップを維持し、外部の圧力が印加される場合も支持材７０７の直径が３．８μｍ程度で前記スペーサの高さに比べて小さいため、外部の圧力が分散されて、有機膜材質のブラックマトリックス７０２及びオーバーコート層７０４が陥没されることを最小化することができる。

従って、共通電極７０５が破損されるか、またはシールパターン７０６とオーバーコート層７０４との界面、及びオーバーコート層７０４とブラックマトリックス７０２との界面に透き間が発生されることを防止することで、外部の空気が画像表示部に流入されることを防止し、シールパターン７０６の切れ現象を防止することができる。

一方、前述した図４ではカラーフィルタ基板として製作される第１透明基板７０１上に共通電極７０５が形成されるＴＮモード液晶表示パネルに対して説明したが、本発明の第３の実施の形態は、共通電極７０５が薄膜トランジスタアレイ基板として製作される第２透明基板７０８上に形成されるＩＰＳモード液晶表示パネルにも適用される。

図５は、ＩＰＳモード液晶表示パネルのカラーフィルタ基板の断面構成を示した例示図である。図示されたように、第１透明基板８０１上に図４の共通電極７０５を除いたブラックマトリックス８０２、カラーフィルタ８０３及びオーバーコート層８０４が図４のように形成され、シールパターン８０６は、前記第１透明基板８０１縁部のオーバーコート層８０４の上面に前記ブラックマトリックス８０２と一部が重なって形成される。また、前記ブラックマトリックス８０２は、図示されてないが、前記第１透明基板８０１または第２透明基板８０８の一端部から前記シールパターン８０６の形成領域まで延長されて形成される。

前記第１透明基板８０１と第２透明基板８０８とのセルギャップは、前述したように５μｍ内外に一定に維持される。従って、本発明の第３の実施の形態による前記支持材８０７の直径は、５μｍより小さいことを特徴とし、３．８μｍ程度の直径を有するグラスファイバやグラスボールが適用される。そして、セルギャップの−１μｍ程度の直径を有するグラスファイバやグラスボールが適用される。
本発明に係るＩＰＳモード液晶表示パネルの第３の実施の形態は、正常状態では５μｍ内外の高さを有するスペーサと共に、第２透明基板８０８とオーバーコート層８０４間に当接してセルギャップを維持し、外部の圧力が印加される場合も支持材８０７の直径が３．８μｍ程度で前記スペーサの高さに比べて小さいため、外部の圧力が分散されて、有機膜材質のブラックマトリックス８０２及びオーバーコート層８０４が陥没されることを最小化することができる。

従って、シールパターン８０６とオーバーコート層８０４との界面、及びオーバーコート層８０４とブラックマトリックス８０２との界面に透き間が発生されることを防止することで、外部の空気が画像表示部に流入されることを防止し、シールパターン８０６の切れ現象を防止することができる。

本発明に係るＴＮモード液晶表示パネルの第１の実施の形態の断面構成を示した例示図である。 本発明に係るＩＰＳモード液晶表示パネルの第１の実施の形態の断面構成を示した例示図である。 図１及び図２において、本発明の第２の実施の形態によってシールパターンの内部に０．１％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。 本発明に係るＴＮモード液晶表示パネルの第３の実施の形態の断面構成を示した例示図である。 本発明に係るＩＰＳモード液晶表示パネルの第３の実施の形態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６のＡ「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７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８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８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、５０５：共通電極、５０６：シールパターン、５０７：支持材、５０８：第２透明基板。

Claims (12)

1. 第１基板の上面に形成された少なくとも一つの有機膜と、前記有機膜の上面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、
   前記シールパターンに添加された支持材と
   を備えて構成され、
   前記支持材は、前記シールパターンのシーラントに対して１％未満の重量比で添加される
   ことを特徴とする液晶表示パネル。
2. 前記有機膜は、樹脂系列のブラックマトリックスである
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネル。
3. 前記ブラックマトリックスは、シールパターン形成領域まで延長形成される
   ことを特徴とする請求項２記載の液晶表示パネル。
4. 前記有機膜は、オーバーコート層である
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネル。
5. 前記有機膜は、ブラックマトリックスとオーバーコート層とが積層される
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネル。
6. 前記有機膜の上面に共通電極が更に具備され、
   前記シールパターンが共通電極の上面に形成される
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネル。
7. 前記支持材は、グラスファイバである
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネル。
8. 前記支持材は、前記シールパターンの単位面積当たり少なくとも何れか一つの位置で７５個以下である
   ことを特徴とする請求項７記載の液晶表示パネル。
9. 前記支持材は、グラスボールである
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネル。
10. 前記支持材は、前記シールパターンの単位面積当たり少なくとも何れか一つの位置で２００個以下である
    ことを特徴とする請求項９記載の液晶表示パネル。
11. 前記支持材は、前記シールパターンのシーラントに対して０．９５％〜０．００５％の重量比で添加される
    ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネル。
12. 前記支持材の重量比は、前記支持材の比重によって変わる
    ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネル。

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