JP4242368B2 - 液晶デイスプレイパネルとその製造方法 - Google Patents

Description

本発明はデイスプレイ装置とその製造方法に関するもので、特に液晶デイスプレイパネルとその製造方法に関するものである。

マルチメデイアの進展と共に各種の半導体デバイスやデイスプレイが急速に開発されている。薄膜トランジスタ液晶デイスプレイ（ＴＦＴ ＬＣＤ）は高解像度、高占積率、低電力消費及び無放射性のような利点を有し、この業界の主流になって来ている。

図１は従来の液晶デイスプレイパネルを示す模式的な断面図である。図１を参照して、従来の液晶デイスプレイパネル１００は、底部基板１１０、上部基板１３０、及び底部基板１１０と上部基板１３０の間の封止材（図には記載されていない）によって封止された液晶層１２０からなる。又、液晶デイスプレイの応答速度、コントラスト及び視野角といったような性質に関係するセル間隔ｄを液晶材料の光学的性質に従って厳密にコントロールする。具体的には、不均一なセル間隔ｄはデイスプレイの品質に強く影響しイメージの視認性を低下させる。一般的に、セル間隔ｄを維持するために、スペーサ１０２を底部基板１１０と上部基板１３０の間に配置する。

従来、このスペーサ１０２は上部基板１３０を製造する際に形成され、そのため「カラーフィルタ上のスペーサ」（ＳＯＣ）と呼ばれている。このスペーサ１０２は接着層なしで直接底部基板１１０と接しているので、液晶デイスプレイパネル１００上に横方向の外力Ｆがかかると上部基板１３０と底部基板１１０の間の誤配位が生じる可能性がある。その結果、液晶デイスプレイパネル１００のデイスプレイの品質が落ちる。

本発明は均一なセル間隔を持つ液晶デイスプレイパネルを目的とする。

本発明は又液晶の余裕度を上げ、且つ組み立てた液晶デイスプレイパネルの誤配位による光の漏洩を防ぐための上記液晶デイスプレイパネルの製造方法をも目的とする。

本発明はアクテイブ素子アレイ、前面基板、少なくとも一つの第1スペーサ及び液晶層を含む液晶デイスプレイパネルを提供する。ここで、アクテイブ素子アレイは基板；基板上に配置する複数の走査線；基板上に配置する複数のデータ線；その走査線とデータ線は複数の画素領域を定め、且つ走査線及び/又はデータ線は少なくとも一つの開口部を有し；画素領域にそれぞれ配置され、対応する走査線と対応するデータ線と電気的に接続された複数のアクテイブ素子；及び画素領域にそれぞれ配置され対応するアクテイブ素子に電気的に接続した複数の画素電極を含む。又、前面基板はアクテイブ素子アレイ上に配置される。第1スペーサは前面基板とアクテイブ素子アレイの間に配置され、開口部の中に一部埋め込まれる。液晶層は前面基板とアクテイブ素子アレイの間に配置される。

本発明の一実施形態に従って、第1スペーサは柱状の形を持つ。

本発明の一実施形態に従って、液晶デイスプレイパネルは更に少なくとも一つの第２スペーサを含む。そしてそれは前面基板と走査線又はデータ線の間に配置される。又、その第２スペーサは柱状の形を持つことができる。

本発明の一実施形態に従って、開口部の深さは第２スペーサの最大弾性変形より小さい。例えば、開口部の深さは０．２５μｍより小さくて良い。

本発明の一実施形態に従って、開口部の底面積は第１スペーサと前面基板の間の接触面積の少なくとも２／３である。

本発明の一実施形態に従って、前面基板はカラーフィルタを含む。

本発明の一実施形態に従って、アクテイブ素子は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）である。

本発明は又、液晶デイスプレイパネルの製造方法を提供する。先ずアクテイブ素子を用意する。このアクテイブ素子アレイは基板、複数の走査線、複数のデータ線、複数のアクテイブ素子、及び複数の画素電極を含む。ここで、この走査線及び/又はデータ線は少なくとも一つの開口部を有する。アクテイブ素子がそれぞれ配置されている複数の画素領域は基板上の走査線とデータ線により定められる。その後、少なくとも一つの第１スペーサと少なくとも一つの第２スペーサを前面基板上に形成する。次に、液晶層をアクテイブ素子アレイ上に形成する。その後、前面基板をアクテイブ素子アレイ上に配置し、第１スペーサを開口部の中に一部埋め込む。

本発明の一実施形態に従って更に、この方法は液晶層を形成する前に液晶注入領域を定めるアクテイブ素子アレイの上に封止材を形成するステップを含む。

本発明の一実施形態に従って、以下のステップを行なうことによって前面基板をアクテイブ素子アレイの上に配置する。先ず前面基板をアクテイブ素子アレイの上に配列し、第１スペーサを開口部に向けて置く。次に、アクテイブ素子アレイと前面基板を組み立て、その後封止材を硬化する。

本発明の一実施形態に従って、封止材は紫外線又は熱で硬化させる。

本発明の一実施形態に従って、アクテイブ素子アレイは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイであり、前面基板はカラーフィルタを含む。

本発明の一実施形態に従って、アクテイブ素子アレイは「アレイ上のカラーフィルタ（ＣＯＡ）」の基板を含む。又、前面基板は基板とその上に配置した共通電極を含む。

開口部は走査線及び/又はデータ線の製造工程で形成されるので、液晶デイスプレイパネルの組み立て時に前面基板の上に配置した第１スペーサを開口部の中に部分的に埋め込むことが出来る。それ故たとえ前面基板に横方向の外的な力が働いても、前面基板とアクテイブ素子アレイの間の誤配位は有効に防止できる。本発明は製造上のマスクを追加せずに前面基板とアクテイブ素子アレイの間の誤配位による異常デイスプレイ発生問題を解決する。

この発明の上記およびその他の目的、特徴および長所を明確に理解してもらうため、以下により好適な実施例ならびに図面を示し、詳細を説明する。

まとめると、本発明は少なくとも以下の利点を有する。
１．液晶デイスプレイパネルの組み立て後に前面基板上の第１スペーサを入れるための開口部をアクテイブ素子アレイ上に形成する。その結果前面基板に横方向の外力が加わっても、前面基板とアクテイブ素子アレイの間の誤配位は有効に防止できる。誤配位による異常デイスプレイはそれ故防止できる。
２．走査線及び／又はデータ線とその開口部は同じプロセスで形成される。言い換えると、本発明は特別なプロセス用マスクを追加せずにアクテイブ素子アレイ上に開口部を形成する。
３．本発明は液晶デイスプレイパネルの剛性を改善するため、前面基板上に開口部に対応する第１スペーサと第２スペーサを置く。アクテイブ素子アレイと前面基板を組み立て後に生じる第１スペーサと第２スペーサの高さの差により、液晶の余裕度は増加し、別の構造的デザインにも適用可能となる。液晶デイスプレイパネルの製造歩留まりはそれ故改善さ れる。

本発明の本実施形態を以下に詳細に言及するが、その実施例を添付図面において表わす。同じ又は類似の部品についての図面及び記述においては出来る限り同じ引用番号を用いる。

図２は本発明の一実施形態に従う液晶デイスプレイパネルを模式的に表す断面図である。図３は図２に示すアクテイブ素子アレイ２１０の平面図である。図２と図３を参照して、液晶デイスプレイパネル２００はアクテイブ素子アレイ２１０、前面基板２２０、第1スペーサ２０２、及び液晶層２３０を含む。ここで、アクテイブ素子アレイ２１０は基板２１２、複数の走査線２１４、複数のデータ線２１６、及び複数の画素電極２１９を含む薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイでも良い。走査線２１４とデータ線２１６は基板２１２上に配置し、その基板２１２上の複数の画素領域２１７を定める。

図２と図３を参照して、データ線２１６は開口部２０４を有し、開口部２０４はデータ線２１６と同じプロセスで作成する。特に、液晶デイスプレイパネル２００の開口率を維持するために、開口部２０４と対応する画素電極２１９の距離は３μｍより大きくても良い。又、アクテイブ素子２１８は薄膜トランジスタでも良い。アクテイブ素子２１８は画素領域２１７の一つに各々配置され、対応する走査線２１４及び対応するデータ線２１６と電気的に接続されている。画素電極２１９は画素領域２１７に配置され、対応するアクテイブ素子２１８と電気的にそれぞれ接続されている。

図２を参照して、前面基板２２０はアクテイブ素子アレイ２１０の上に配置される。本実施形態においては、前面基板２２０はカラーフィルタでも良く、そしてそれは基板２２１、複数のカラーフィルタフィルム２２４、ブラックマトリックス（ＢＭ）２２６、および共通電極２２８を含む。ここで、カラーフィルタフィルム２２４とブラックマトリックス（ＢＭ）２２６を基板２２１上に配置し、共通電極２２８で覆う。

図２を参照して、第１スペーサ２０２は前面基板２２０とアクテイブ素子アレイ２１０の間に配置される。ここで、第1スペーサ２０２は開口部２０４の中にそれぞれ一部埋め込まれる。より均一なセル間隔でより高い光透過性、及びより優れたコントラストのため、本実施形態の第１スペーサ２０２は、ボール形状のスペーサの代わりに、柱状の形をとることに注意すべきである。特に、対応する第１スペーサ２０２を有効に固定するために、各々の開口部２０４の底面積は対応する第１スペーサ２０２と前面基板２２０の接触面積の少なくとも２／３である。

従って、開口部２０４は例えばデータ線２１６上のような位置に形成され、液晶デイスプレイパネル２００の開口率に影響を与えない。それ故、液晶デイスプレイパネル２００に働く外力が原因で生じるアクテイブ素子アレイ２１０と前面基板２２０の間の誤配位による異常デイスプレイは防ぐことができる。図４に示す別の実施形態において、開口部２０４を走査線２１４上に形成することもでき、液晶デイスプレイパネル２００の開口率に影響を与えないことにも注意すべきである。更に、図５に示すように、開口部２０４をデータ線２１６と走査線２１４の両方の上に形成することも可能である。

図６は本発明の別の実施形態に従う液晶デイスプレイパネルを模式的に表す断面図である。図６を参照して、本発明の液晶デイスプレイパネルは更に、剛性を高めるための第２スペーサ２０６を含む。ここで第２スペーサ２０６はアクテイブ素子アレイ２１０と前面基板２２０の間に配置される。特に、第２スペーサ２０６は前面基板２２０と走査線２１４及び/又はデータ線２１６の間に配置される。

第２スペーサ２０６が走査線２１４又はデータ線２１６の開口部２０４の中に埋め込まれていないことに注意すべきである。第１スペーサ２０２と第２スペーサ２０６は一般的に弾性材料で作られているので、アクテイブ素子アレイ２１０と第２スペーサ２０６とを組み立てる時、第２スペーサ２０６が変形し、第１スペーサ２０２と第２スペーサ２０６の高さに開口部２０４の深さｈと等しい差が生じるというのは当業者には明らかであろう。第２スペーサ２０６の塑性変形と液晶デイスプレイパネル７００のセル間隔の不均一度が悪化するのを防ぐために、第２スペーサ２０６の変形は弾性変形限度内に抑えなければならない。言い換えると、開口部２０４の深さｈは第２スペーサ２０６の最大弾性変形以下が良いであろう。例えば、開口部２０４の深さｈは第２スペーサ２０６の最大弾性変形としての０．２５μｍ以下である。

従って、液晶デイスプレイパネル７００が組立てられた後に、第１スペーサ２０２と第２スペーサ２０６の間には高さの差が生じる。このようにして、一滴充填（ＯＤＦ）技術により液晶デイスプレイパネル７００の液晶層２３０を形成して、液晶の余裕度を改善し、液晶デイスプレイパネル７００の組み立て時の誤配位を防止する。異なる高さのスペーサを有する液晶デイスプレイパネルのプロセスは以下で述べる。ここで、液晶デイスプレイパネルのアクテイブ素子アレイは図３、４、又は５に示されたものと同一である。図５で示した液晶デイスプレイアレイは下述の例から選択されるが、それは本発明を限定するものではない。

図５を参照して、アクテイブ素子アレイ６１０を最初に用意する。ここでアクテイブ素子アレイ６１０は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイでも良い。アクテイブ素子アレイ６１０は、アクテイブ素子アレイ６１０の走査線２１４とデータ線２１６の両者が開口部２０４を有する以外は、図３に示すアクテイブ素子アレイ２１０と実質的に同じである。それ故、アクテイブ素子アレイ６１０の詳細な記述は繰り返さない。

次に、図７Ａを参照して、第１スペーサ２０２と第２スペーサ２０６を前面基板２２０の上に形成する。第１スペーサ２０２と第２スペーサ２０６は弾性材料で作っても良い。第１スペーサ２０２と第２スペーサ２０６の量には本発明で制限はないことに注意すべきであり、適切な量が必要に応じ当業者により決められるべきものである。又、前面基板２２０は図２に示すようにカラーフィルタでも良い。この場合、第１スペーサ２０２と第２スペーサ２０６は図２に示すようにブラックマトリックス２２６の上に形成され、こうして液晶デイスプレイの開口率が維持される。

次に、図７Ｂを参照して、液晶層２３０をアクテイブ素子アレイ６１０の上に形成する。液晶層２３０を形成する前に、図８に示すように液晶注入領域６０２を決めるためにアクテイブ素子アレイ６１０上に封止材６２０が最初に形成されるべきであることに注意すべきである。その後、液晶層２３０を形成するために、液晶分子２３２が一滴充填（ＯＤＦ）技術により液晶注入領域６０２の中に注入され、以下のプロセスでアクテイブ素子アレイ６１０と前面基板２２０の間を封止する。

その後、図７Ｃを参照して、前面基板２２０をアクテイブ素子アレイ６１０の上に配置する。第１スペーサ２０２は開口部２０４に対応する。次に、図７Ｄを参照して、前面基板２２０とアクテイブ素子アレイ６１０を組み立て、そして第１スペーサ２０２を開口部２０４の中に一部埋め込む。ここで、各第２スペーサ２０６は開口部２０４の深さｈに等しい変形を受ける。上記実施形態に従って、開口部２０４の深さｈは第２スペーサ２０６の最大弾性変形以下が良い。

特に、アクテイブ素子アレイ６１０と前面基板２２０の組み立て後に生じる第１スペーサ２０２と第２スペーサ２０６の高さの差により、液晶の余裕度は増大し別の構造デザインにも適用が可能である。液晶デイスプレイパネルのプロセス歩留まりはそれ故改善される。例えば、２０インチの液晶デイスプレイパネルの場合、開口部２０４を有するアクテイブ素子アレイ６１０は液晶の余裕度を２０％改善することができる。

その後、アクテイブ素子アレイ６１０と前面基板２２０の相対位置を固定するため、封止材６２０を硬化させる。こうして、液晶パネルの製造プロセスが完了する。ここで、封止材６２０はその材料性能に従って熱若しくは紫外（ＵＶ）で硬化させることができる。液晶デイスプレイパネル８００の後のプロセスは当業者には明らかなので詳細な記述は繰り返さない。

以上のごとく、この発明を好適な実施例により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。

添付図面は本発明の更なる理解を与えるために入れられており、本明細書の一部を構成する。図面は本発明の実施形態を表わすと共に、明細書の記載と共に本発明の本質を説明する役割を担う。
従来の液晶デイスプレイパネルを表わす模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に従う液晶デイスプレイパネルを表す模式的な断面図である。 図２に表わすアクテイブ素子アレイ２１０の平面図である。 本発明の別の実施形態に従う液晶デイスプレイパネルを表す模式的な平面図である。 本発明の別の実施形態に従う液晶デイスプレイパネルを表す模式的な平面図である。 本発明の別の実施形態に従う液晶デイスプレイパネルを表す模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に従う液晶デイスプレイパネルの製造プロセスを示す模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に従う液晶デイスプレイパネルの製造プロセスを示す模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に従う液晶デイスプレイパネルの製造プロセスを示す模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に従う液晶デイスプレイパネルの製造プロセスを示す模式的な断面図である。 封止材を模式的に表わす三次元図であり、図７Ｂに示すようにアクテイブ素子アレイの上に配置される。

符号の説明

２００ 液晶デイスプレイパネル
２０２ 第1スペーサ
２０４ 開口部
２０６ 第２スペーサ
２１０ アクテイブ素子アレイ
２１２ 基板
２１４ 走査線
２１６ データ線
２１７ 画素領域
２１８ アクテイブ素子
２１９ 画素電極
２２０ 前面基板
２２１ 基板
２２４ カラーフィルタフィルム
２２６ ブラックマトリックス（ＢＭ）
２２８ 共通電極
２３０ 液晶層
６０２ 液晶注入領域
６１０ アクテイブ素子アレイ
６２０ 封止材
７００ 液晶デイスプレイパネル
８００ 液晶デイスプレイパネル

Claims (14)

1. ・ 基板；
   前記基板上の複数の走査線、
   前記基板上の複数のデータ線、
   複数のアクテイブ素子、
   複数の画素電極を含むものであって、
   複数の画素領域が前記走査線と前記データ線で定められ、前記走査線及び/又は前記データ線が少なくとも一つの開口部を有しており、前記複数のアクテイブ素子が前記画素領域にそれぞれ配置され且つ対応する前記走査線及び対応する前記データ線に電気的に接続されており、前記複数の画素電極が前記画素領域にそれぞれ配置され且つ対応する前記アクテイブ素子に電気的に接続されているようにアクテイブ素子アレイと、
   ・前記アクテイブ素子アレイ上に配置される前面基板と、
   ・前記前面基板と前記アクテイブ素子アレイの間に配置され且つ前記開口部の中に一部埋め込まれている少なくとも一つの第１スペーサと、
   ・前記前面基板と前記アクテイブ素子アレイの間に配置された液晶層とを含む
   液晶デイスプレイパネル。
2. 前記第１スペーサが柱状の形を持つ請求項１に記載の液晶デイスプレイパネル。
3. 前記前面基板と前記走査線及び/又は前記データ線の間に配置される少なくとも一つの第２スペーサから更に含む請求項１に記載の液晶デイスプレイパネル。
4. 前記第２スペーサが柱状の形を持つ請求項３に記載の液晶デイスプレイパネル。
5. 前記開口部の深さが前記第２スペーサの最大弾性変形より小さい請求項３に記載の液晶デイスプレイパネル。
6. 前記開口部の深さが０．２５μｍ以下である請求項３に記載の液晶デイスプレイパネル。
7. 前記開口部の底面積が前記第１スペーサと前記前面基板の間の接触面積の少なくとも２／３である請求項１に記載の液晶デイスプレイパネル。
8. 前記前面基板がカラーフィルタを含む請求項１に記載の液晶デイスプレイパネル。
9. 前記アクテイブ素子が薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）である請求項１に記載の液晶デイスプレイパネル。
10. ・基板、複数の走査線、複数のデータ線、複数のアクテイブ素子、及び複数の画素電極を含むものであって、前記走査線又は前記データ線は少なくとも一つの開口部を有しており、且つ前記アクテイブ素子がそれぞれ配置されている複数の画素領域が前記基板上で前記走査線と前記データ線で定められるようにアクテイブ素子アレイを用意し、
    ・前面基板上に少なくとも一つの第１スペーサと少なくとも一つの第２スペーサを形成し ；
    ・前記アクテイブ素子アレイの上に液晶層を形成し、
    ・前記アクテイブ素子アレイの上に前記前面基板を配置し且つ前記開口部の中に前記第１スペーサを一部埋め込む液晶デイスプレイパネルの製造方法。
11. 更に、前記液晶層を形成する前に液晶注入領域を定めるために前記アクテイブ素子アレイの上に封止材を形成することを含む請求項１０に記載の液晶デイスプレイパネルの製造方法。
12. 前記アクテイブ素子アレイの上に前記前面基板を配置するステップが、
    前記アクテイブ素子アレイの上に前記前面基板を配列し且つ前記第１スペーサを前記開口部に向けて置き、
    前記アクテイブ素子アレイと前記前面基板を組み立て、
    前記封止材を硬化させる請求項１１に記載の液晶デイスプレイパネルの製造方法。
13. 封止材を紫外線又は熱で硬化させる請求項１２に記載の液晶デイスプレイパネルの製造方法。
14. 前記アクテイブ素子アレイが薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイであり且つ前記前面基板がカラーフィルタを含む請求項１０に記載の液晶デイスプレイパネルの製造方法。

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