JP2011059686A - 液晶パネルマザー基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶パネルマザー基板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】少なくとも１枚のパネルを有する液晶パネルのマザー基板であって、カラーフィルタ基板と、前記カラーフィルタ基板と対向するアレイ基板と、前記カラーフィルタ基板とアレイ基板との間に形成されたメイン密封材と、サブ密封材と、メインスペーサと、サブスペーサと、を備え、前記メイン密封材は前記パネルの周辺に沿って形成され、前記メインスペーサは前記メイン密封材に囲まれた領域内に配置され、前記サブ密封材は前記パネル外に形成され、前記サブスペーサは前記メイン密封材と前記サブ密封材の間に配置され、前記サブスペーサとメインスペーサの高さは異なり、前記サブスペーサとメインスペーサのそれぞれがカラーフィルタ基板とアレイ基板における構造層に当接した後に維持される両基板間の距離は等しい。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示の技術分野に関し、特に液晶パネルマザー基板及びその製造方法に関する。

薄膜トランジスター液晶ディスプレイ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ−Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ，ＴＦＴ−ＬＣＤと略称する）は、体積が小さく、電力消費が少なく、輻射がなく、製造コストが安いなどの特徴を有し、現在の平板ディスプレイ市場で主導的な地位を占めておる。

ＴＦＴ−ＬＣＤは互いに対向して配置されるカラーフィルタ基板と、アレイ基板とを備える。製造工程において、カラーフィルタ基板とアレイ基板をセル化した後、この２層基板間のセル厚さの均一性を維持させるために、メインスペーサ、サブスペーサ、メイン密封材及びサブ密封材などのような部材を２層基板間に配置して支持する。

図１に示されているのは、カラーフィルタ（Ｃｏｌｏｒ ｆｉｌｔｅｒ、ＣＦ）基板とアレイ（Ａｒｒａｙ）基板をセル化した後の構造の概略図である。図２に示されているのは、従来のカラーフィルタ基板とアレイ基板をセル化した後、Ａ−Ａ線の断面図である。

図１と図２から分かるように、カラーフィルタ基板１と、アレイ基板２と、カラーフィルタ基板１とアレイ基板２との間の構造体とからなるマザー基板１００は、複数の単一パネル３を備える。各単一パネル３の周辺に沿ってメイン密封材４が形成されており、メイン密封材４に囲まれた領域内（即ち、表示領域）にメインスペーサ５が分布されており、このメインスペーサ５は、セル化した後の単一パネル領域内における２層の基板間の距離を維持する役割を果たす。また、隣接する単一パネル３との間及び全ての単一パネル３外、即ち液晶パネルのマザー基板におけるダミー（Ｄｕｍｍｙ）領域に、サブ密封材６が形成されており、サブ密封材６とメイン密封材４との間にサブスペーサ７が散布されており、このサブスペーサ７は、セル化した後の隣接する単一パネル３の間における２層の基板間の距離を維持する役割を果たす。セル化した後のカラーフィルタ１とアレイ基板２との間に、メイン密封材４に囲まれた領域内に液晶が充填されておる。

上記構造の液晶パネルマザー基板に対して真空セル化する場合、以下の問題がある。

カラーフィルタ基板とアレイ基板を真空セル化する工程において、大気が開放された後、メイン密封材４内外の気圧は同じであり、両基板間の距離を維持するためのスペーサが異なる（図３を参照）。よって、メイン密封材４内外の基板が受けられる支持力も異なり、単一パネルの周辺領域（メイン密封材４内外）におけるセル厚さをよく不均一にさせる。それにより、当該領域での液晶の配向が異常になり、液晶パネル画面の品質に影響する。

本発明の１つの実施例に、少なくとも１つのパネルを有する液晶パネルのマザー基板が公開された。前記液晶パネルのマザー基板は、カラーフィルタ基板と、前記カラーフィルタ基板と対向するアレイ基板と、前記カラーフィルタ基板とアレイ基板との間に形成されたメイン密封材と、サブ密封材と、メインスペーサと、サブスペーサと、を備え、前記メイン密封材は前記パネルの周辺に沿って形成され、前記メインスペーサは前記メイン密封材に囲まれた領域内に配置され、前記サブ密封材は前記パネル外に形成され、前記サブスペーサは前記メイン密封材と前記サブ密封材の間に配置され、前記サブスペーサとメインスペーサの高さは異なり、前記サブスペーサとメインスペーサのそれぞれがカラーフィルタ基板とアレイ基板における構造層に当接した後に維持される両基板間の距離は等しい。

本発明のもう１つの実施例に、少なくとも１つのパネルを有する液晶パネルのマザー基板の製造方法が公開された。前記液晶パネルのマザー基板の製造方法は、基板にスペーサ材を堆積した後、マスク露光工程を行い、サブスペーサ領域に対して露光せず、メインスペーサ領域に対して部分露光し、その他の領域に対して完全露光することにより、基板に高さの差があるサブスペーサとメインスペーサを形成し、前記メインスペーサは前記パネル内に配置され、前記サブスペーサは前記パネル外に配置される。

本発明の実施例、又は従来の技術案をより明瞭に説明するために、実施例の説明に必要である図について簡単に紹介する。明らかに、下記の図は本発明に記載の実施例に関するものに過ぎず、当業者にとって、進歩性のある労働をしなくても、これらの図によって他の図も得られる。

カラーフィルタ基板とアレイ基板をセル化した後の構造の概略図である。 従来の理想的にセル化した後の液晶パネルのマザー基板の構造の図１におけるＡ−Ａ線の断面図である。 従来の実際的にセル化した後の液晶パネルのマザー基板の構造の図１におけるＡ−Ａ線の断面図である。 本発明の実施例に係るセル化した後の液晶パネルのマザー基板の構造の図１におけるＡ−Ａ線の断面図である。 本発明の実施例１に係るセル化した後の液晶パネルのマザー基板の構造の概略図である。 本発明の実施例２に係るセル化した後の液晶パネルのマザー基板の構造の概略図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施例における技術案を明瞭に、全面的に説明する。明らかに、ここで説明する実施例は本発明の一部の実施例に過ぎず、全部の実施例ではない。本発明の実施例により、当業者が創造的な労働をしなくて得られる他の実施例の全ても、本発明の保護範囲に入っておる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施例に係る液晶パネルのマザー基板及びその製造方法について詳細に説明する。

図４を併せて、本発明の実施例に係る液晶パネルのマザー基板は少なくとも１枚のパネル３を有し、例えば１２枚のパネル３を有する。当該マザー基板は、カラーフィルタ基板１と、前記カラーフィルタ基板１と対向して配置されたアレイ基板２と、前記カラーフィルタ基板１とアレイ基板２との間に形成されたメイン密封材４と、サブ密封材６と、メインスペーサ５と、サブスペーサ７と、を備える。メイン密封材４は各パネル３の周辺に沿って形成され、前記メイン密封材４に囲まれた領域内に液晶が充填されている。メイン密封材４に囲まれた領域内（即ち、表示領域）にメインスペーサ５が分布され、このメインスペーサ５は、セル化した後の単一パネル領域内における２層基板間の距離を維持させるように働く。また、隣接する単一パネル３との間及び全ての単一パネル３外、即ち液晶パネルのマザー基板におけるダミー（Ｄｕｍｍｙ）領域に、サブ密封材６が形成され、サブ密封材６とメイン密封材４との間にサブスペーサ７が分布されている。このサブスペーサ７は、セル化した後の隣接する単一パネル３の間における２層基板間の距離を維持させるように働く。前記サブスペーサ７とメインスペーサ５の高さは異なり、前記サブスペーサ７とメインスペーサ５のそれぞれがカラーフィルタ基板１とアレイ基板２における構造層に当接して維持される両基板間の距離は等しくなる。

また、該マザー基板が形成された後、マザー基板を切断してパネル３を互いに分離させ、これらの単一パネル３はディスプレイスクリーンの形成に用いられる。

なお、本発明の実施例において、前記サブスペーサ７とメインスペーサ５のそれぞれがカラーフィルタ基板１とアレイ基板２における構造層に当接するが、以下の２種類の方法で実現することができる。

即ち、その一つとして、サブスペーサ７は、カラーフィルタ基板１のガラス基板とアレイ基板２のガラス基板に直接に当接し（図示せず）、メインスペーサ５は、カラーフィルタ基板１とアレイ基板２に対応して配置されたデバイスに当接する（例えば、図４に示すように、メインスペーサ５の一端はカラーフィルタ基板１のブラックマトリックス領域に当接し、他端はＴＦＴデバイス１１に当接する）。

他の一つとして、サブスペーサ７は、カラーフィルタ基板１とアレイ基板２にそれぞれに布設されたＩＴＯ層に当接し（図４に示すように）、メインスペーサ５は、カラーフィルタ基板１とアレイ基板２に対応して配置されたデバイスに当接する（例えば、図４に示すように、メインスペーサ５の一端はカラーフィルタ基板１のブラックマトリックス領域に当接し、他端はＴＦＴデバイス１１に当接する）。

通常は、図４に示したように、メイン密封材４に囲まれた領域に分布されたメインスペーサ５は、カラーフィルタ基板１のブラックマトリックス８と、カラーフィルタ（ＣＦ）樹脂９と、透明電極１０とに堆積され、セル化した後の単一パネル領域における両基板間の距離を維持させるように、その上端はアレイ基板２上の単一パネルにおけるＴＦＴデバイス１１に支持される。また、メイン密封材４とサブ密封材６との間に分布されるサブスペーサ７は、カラーフィルタ基板１の透明電極１０に直接に堆積され、セル化した後の液晶パネルのマザー基板のダミー領域における両基板間の距離を維持させるように、その上端はアレイ基板２のダミー領域の画素電極層に支持される。

ここで以下のことを注意すべきである。即ち、図４に示された構造は、メイン密封材４、サブ密封材６、メインスペーサ５、及びサブスペーサ７と、カラーフィルタ基板１及びアレイ基板２との間の位置関係しか表さず、サブスペーサ７の具体的なサイズと密度を表すものではない。また、図４において、メイン密封材に囲まれた領域の一部しか示されていない。メイン密封材４とサブ密封材６との間に分布されるサブスペーサ７は図４に１つしかないが、複数あってもよい。更に、図４において、カラー基板１とアレイ基板２における、メイン密封材４と、サブ密封材６と、メインスペーサ５と、サブスペーサ７とに対応する領域の構造層しか記載されておらず、その他の部分については簡略化のために省略されている。

本発明の実施例に係る液晶パネルのマザー基板において、カラーフィルタ基板とアレイ基板との間に高さの差があるメインスペーサとサブスペーサを形成することにより、メインスペーサとサブスペーサのそれぞれがカラーフィルタ基板とアレイ基板における構造層に当接した後に維持される両基板間の距離を等しくさせる。このように、真空セル化の工程において、大気が開放された後、単一パネルの周辺領域（メイン密封材内外）の基板内外が受ける圧力は均一になるため、カラーフィルタ基板とアレイ基板は良い平坦性を保持することができ、前記液晶パネルのマザー基板における各単一パネルの周辺領域のセル厚さの均一性を保証することができる。

（実施例１）
図４と図５に示すように、本実施例に係る液晶パネルのマザー基板２００は、例えば１２枚のパネル３を備え、そのメイン密封材４とサブ密封材６との間に形成されるサブスペーサの全ては柱状のスペーサ７１である。サブスペーサ７１の底部はカラーフィルタ基板１に堆積され、その上端はアレイ基板２に支持される。

また、本実施例において、サブスペーサ７１の底部面積はメインスペーサ５の底部面積よりも大きく、サブスペーサ７１の分布密度は、例えばメインスペーサ５の分布密度よりも大きい。メイン密封材４に囲まれた領域の内側、即ち単一パネル内において、メインスペーサ５が両基板間の距離を維持する以外に、その中に充填されている液晶もある程度の維持役割を果たしている。そのため、このような構造の採用により、サブスペーサ７１とダミー領域の基板との接触面積が増大し、単一パネル３の周辺領域（メイン密封材４内外）の基板が受ける大気圧力と、スペーサからの支持力とのバランスをよりよく取れるようにして、単一パネル３の周辺領域のカラーフィルタ基板とアレイ基板との間の距離の一致性をよりよく保証ことができる。

本発明の実施例に係る液晶パネルマザー基板２００は、カラーフィルタ基板とアレイ基板との間に高さの差があるメインスペーサ５とサブスペーサ７１とを形成することにより、メインスペーサ５とサブスペーサ７１のそれぞれがカラーフィルタ基板とアレイ基板における構造層に当接した後に維持される両基板間の距離を等しくさせる。また、サブスペーサの底部面積及び／又は分布密度を増大させることにより、サブスペーサとダミー領域の基板との接触面積を増大させる。このように、真空セル化の工程において、大気が開放された後、単一パネル３の周辺領域（メイン密封材内外）の基板内外が受ける圧力は均一になるため、カラーフィルタ基板とアレイ基板は良い平坦性を保持することができ、前記液晶パネルマザー基板２００における各単一パネル３の周辺領域のセル厚さの均一性を保証することができる。

（実施例２）
図４と図６に示すように、本実施例に係る液晶パネルのマザー基板３００は、例えば１２枚のパネル３を備え、そのメイン密封材４とサブ密封材６との間に形成されるサブスペーサは細長い壁状（Ｗａｌｌ）のスペーサ７２である。サブスペーサ７２の底部はカラーフィルタ基板１に堆積され、その上端はアレイ基板２に支持される。

ある状況において、サブ密封材６に開口を配置する必要があり、カラーフィルタ基板とアレイ基板をセル化する場合、大気が開放された後に、大気はサブ密封材６における開口から液晶パネルマザー基板のダミー領域に入り込む。その時、ダミー領域に位置する基板内外の気圧は同じになり、その上、ダミー領域に配置された細長い壁状のスペーサ７２の支持作用もあるため、単一パネル３の周囲領域のセル厚さは均一に維持される。更に、細長い壁状の構造を採用したサブスペーサ７２は、防護壁のように、大気が開放される際にダミー領域に入リ込む気流のメイン密封材４に対する衝撃を阻止することができ、メイン密封材４が気流の衝撃を受けて損傷、断裂することによる表示領域のバブル発生などの厳重な視覚不良を防止することができる。

本発明の実施例に係る液晶パネルのマザー基板３００は、カラーフィルタ基板とアレイ基板との間に高さの差があるメインスペーサ５とサブスペーサ７２とを形成することにより、メインスペーサ５とサブスペーサ７２のそれぞれがカラーフィルタ基板とアレイ基板における構造層に当接した後に維持される両基板間の距離を等しくさせる。このように、真空セル化の工程において、大気が開放された後、単一パネル３の周辺領域（メイン密封材内外）の基板内外が受ける圧力は均一になるため、カラーフィルタ基板とアレイ基板は良い平坦性を保持することができ、前記液晶パネルのマザー基板における各単一パネル３の周辺領域のセル厚さの均一性を保証することができる。更に、細長い壁状のサブスペーサ７２の配置により、ある状況において大気が開放された場合にダミー領域に入り込み気流のメイン密封材に対する損傷を減少し、表示領域のバブル発生などの不良を防止することができる。

上記の実施例において、メインスペーサとサブスペーサをカラーフィルタ基板に形成することだけを例として、本発明の実施例係る液晶パネルのマザー基板について説明したが、本発明の実施例に係るパネルのマザー基板はこれに限られていない。例えば、液晶パネルのマザー基板の実際の製造工程において、メインスペーサとサブスペーサをアレイ基板に形成し、又はメインスペーサとサブスペーサのそれぞれをカラーフィルタ基板とアレイ基板に配置することもできる。

上記液晶パネルのマザー基板に対応して、本発明の実施例に液晶パネルのマザー基板の製造方法も提供される。即ち、基板にスペーサ材を堆積した後、マスク露光工程を行い、サブスペーサ領域に対して露光せず、メインスペーサ領域に対して部分露光し、その他の領域に対して完全露光することにより、基板に高さの差があるサブスペーサとメインスペーサを形成する。

具体的に、上記液晶パネルのマザー基板の製造工程は以下の通りである。

ステップＳ１：基板にスペーサ材を堆積する。

カラーフィルタ基板に、又はアレイ基板に、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、化学気相蒸着法）工程によりスペーサ材層を形成し、上記スペーサ材はフォトレジストである。

従来の液晶パネルのマザー基板において、メインスペーサの高さは通常３〜４μｍであるが、本発明の実施例において、部分露光技術によりメインスペーサの高さを制御する必要があるため、メインスペーサを依然としてこの高さに維持させるように、基板に堆積するスペーサ材の厚さを６〜７μｍにしなければならない。

メインスペーサとサブスペーサの具体的な高さについて、実際の製造工程におけるメインスペーサとサブスペーサの位置により確定しなければならない。

ステップＳ２：基板におけるスペーサ材に対してマスク露光を行う。

サブスペーサに対応する領域に対して露光せず、メインスペーサに対応する領域に対して部分露光し、その他の領域に対して完全露光することにより、基板に高さの差があるサブスペーサとメインスペーサを形成する。

メインスペーサに対応する領域に対して部分露光する場合、スリット露光（スリットマスク）を採用してもよく、半透明膜露光（ダブルトーンマスク）を採用してもよい。どの部分露光技術を採用しても、露光時間と光の照射強度によりメインスペーサの高さを制御することができる。メインスペーサの両端がちょうど２枚の基板に当接できるように、マスク露光工程を行う際に、メインスペーサの高さを３〜４μｍに制御しなければならない。

上記ステップにより、高さの差があるサブスペーサとメインスペーサを基板に形成することができ、基板の製造工程が完成される。その後、配向膜の塗布、硬化、摩擦、及びセル化などの一系列の製造工程により、完全な液晶パネルのマザー基板が得られる。

本発明の実施例に係る液晶パネルのマザー基板の製造方法は、カラーフィルタ基板とアレイ基板との間に高さの差があるメインスペーサとサブスペーサとを形成することにより、メインスペーサとサブスペーサのそれぞれがカラーフィルタ基板とアレイ基板における構造層に当接した後に維持される両基板間の距離を等しくさせる。上記工程による液晶パネルのマザー基板は、真空セル化の工程において、大気が開放された後に、単一パネルの周辺領域（メイン密封材内外）の気圧は同じになり、基板が受ける支持力も同じになるため、カラーフィルタ基板とアレイ基板は良い平坦性を保持することができ、前記液晶パネルのマザー基板における各単一パネルの周辺領域のセル厚さの均一性を保証することができる。

上記は本発明に係る最良の実施の形態に過ぎず、本発明の保護範囲はこれに限られていない。当業者が本発明に開示された技術範囲内で容易に想到できる変化、又は取替えの全ては、本発明の保護範囲に含まれるはずである。そのため、本発明の保護範囲は請求項の保護範囲を基準にすべきである。

１・・・：カラーフィルタ基板
２・・・：アレイ基板
３・・・：単一パネル
４・・・：メイン密封材
５・・・：メインスペーサ
６・・・：サブ密封材
７・・・：サブスペーサ
７１・・・柱状のスペーサ
７２・・・細長い壁状のスペーサ
８・・・ブラックマトリックス
９・・・ＣＦ樹脂
１０・・・透明電極
１１・・・ＴＦＴデバイス

Claims (12)

1. 少なくとも１枚のパネルを有する液晶パネルのマザー基板であって、
   カラーフィルタ基板と、
   前記カラーフィルタ基板と対向するアレイ基板と、
   前記カラーフィルタ基板と前記アレイ基板との間に形成されたメイン密封材と、サブ密封材と、メインスペーサと、サブスペーサと、を備え、
   前記メイン密封材は前記パネルの周辺に沿って形成され、前記メインスペーサは前記メイン密封材に囲まれた領域内に配置され、前記サブ密封材は前記パネル外に形成され、前記サブスペーサは前記メイン密封材と前記サブ密封材との間に配置され、
   前記サブスペーサと前記メインスペーサの高さは異なり、前記サブスペーサと前記メインスペーサのそれぞれが前記カラーフィルタ基板と前記アレイ基板における構造層に当接した後に維持される両基板間の距離は等しいことを特徴とする液晶パネルのマザー基板。
2. 前記サブスペーサは柱状のスペーサであることを特徴とする請求項１に記載の液晶パネルのマザー基板。
3. 前記サブスペーサの底部の面積は前記メインスペーサの底部の面積よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の液晶パネルのマザー基板。
4. 前記サブスペーサの分布密度は前記メインスペーサの分布密度よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の液晶パネルのマザー基板。
5. 前記サブスペーサは細長い壁状のスペーサであることを特徴とする請求項１に記載の液晶パネルのマザー基板。
6. 前記サブスペーサは前記カラーフィルタ基板、又は前記アレイ基板に形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶パネルのマザー基板。
7. 少なくとも１枚のパネルを有する液晶パネルのマザー基板の製造方法であって、
   基板にスペーサ材を堆積した後、マスク露光工程を行い、サブスペーサ領域に対して露光せず、メインスペーサ領域に対して部分露光し、その他の領域に対して完完全露光することにより、基板に高さの差があるサブスペーサとメインスペーサを形成し、前記メインスペーサは前記パネル内に配置され、前記サブスペーサは前記パネル外に配置されることを特徴とする液晶パネルのマザー基板の製造方法。
8. 前記基板はカラーフィルタ基板、又はアレイ基板であることを特徴とする請求項７に記載の液晶パネルのマザー基板の製造方法。
9. 前記メインスペーサ領域に対する部分露光にはスリットマスク露光、又はダブルトーンマスク露光が採用されることを特徴とする請求項７に記載の液晶パネルのマザー基板の製造方法。
10. 前記基板に堆積されたスペーサ材の厚さは６〜７μｍであることを特徴とする請求項７に記載の液晶パネルのマザー基板の製造方法。
11. マスク露光工程を行った後、前記メインスペーサの高さを３〜４μｍに制御することを特徴とする請求項１０に記載の液晶パネルのマザー基板の製造方法。
12. 前記スペーサ材はフォトレジストを含むことを特徴とする請求項１０に記載の液晶パネルのマザー基板の製造方法。