JP4495139B2 - 液晶ディスプレイデバイス - Google Patents

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Description

本発明は、液晶ディスプレイデバイスに関し、特に、連続した隔壁構造体を有する液晶ディスプレイデバイスに関する。
液晶ディスプレイデバイスは、小型、軽量であり、低消費電力で駆動される等の多くの利点を有し、ノートパソコン、PDA、携帯電話等を含む、各種の電気電子機器や通信装置に適用される。製造の観点から言えば、液晶滴下真空張り合わせ法(ODF(one drop filling)法)によって形成された液晶ディスプレイデバイスが、液晶の注入時間を短縮することができるため液晶ディスプレイデバイス製造方法の主流をなしている。
図1は、従来の液晶ディスプレイデバイス100の断面図である。図1に示されるように、液晶ディスプレイデバイス100は、第1基板10と、第2基板50と、第1基板と第2基板との間に配された液晶層70とを含む。また、液晶ディスプレイデバイス100は、ゲートライン(不図示)とデータライン26との交差によって画定された複数の画素領域Pをさらに含む。各画素領域Pは、例えば、薄膜トランジスタ(TFT)の能動素子領域Tと画素電極32とを含む。このTFTは、ゲートライン(不図示)に電気的に接続されたゲート12と、ゲート12上に形成された半導体層20と、半導体層20の上に形成されデータライン26とに接続され、ドレイン24から特定間隔で隔てて形成されたソース22と、を含む。
第1絶縁層14及び第2絶縁層28が、第1基板10上に形成され、ブラックマトリクス(BM)52が、第1基板10に対向する第2基板50の内部表面上に形成される。また、ブラックマトリクス52は、能動素子領域T、ゲートライン(不図示)、及びデータライン26に対応して位置される。
第2基板50が、ブラックマトリクス52の上にカラーフィルター54をさらに含む。カラーフィルター54が、例えば、赤(R)54aと、緑(G)54bと、青(B)54cとの3色の領域にさらに分ける。各色の領域が、画素領域Pに対応して配される。保護層56及び透明共通電極58が、この順に第2基板50の内部表面上に形成される。第1基板10及び第2基板50は、内部表面上の配向層を含む。スペーサ60が液晶層に配され、対向する基板間の間隙を保持する。
一般に、通常の液晶ディスプレイデバイスは、精度の高い間隙を当該基板間に有する2枚の平行な基板を必要とする。2枚の基板10、50は、その間にギャップを有するように位置合わせされて組み立てられる。次に、液晶70が真空注入によってギャップに充填され、ギャップがシーリングされる。しかし、真空注入を用いて大型パネルデバイスを完成するには、効率が悪く、長い時間がかかる。
ここで、液晶注入作業効率の改善のためにODF法が提案されている。フレームが基板のフランジに形成された後、液晶がODF法で基板のフレーム領域に直接注入される。続いて対向する基板が基板上に組み立てられる。しかし、ODF法の適用時に、通常、注入される液晶が不十分または過剰となり、不均一な画面(いわゆる「ムラ」現象)を招く。また、大型TFT駆動型液晶ディスプレイが直立に置かれた際、液晶の分布がムラ現象を生じさせる重力に起因して不平衡となる。よって、液晶ディスプレイに係るデバイス構造体について、不均衡な液晶分布を防ぎ、ムラ現象を改善することが求められている。
図2に示すように、液晶ディスプレイデバイス(以下の特許文献参照)が提示される。図2では、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の画素は、スペーサとなる連続した突出壁108によって囲まれる。スペーサは、重力に起因して液晶が不均衡となることを防止することができる。連続した突出壁108は、ブラックマトリクス102上に配される。
米国公開特許第2004/0263766号
しかし、連続した突出壁108は、隣接した画素領域間で、液晶の分離を招き、組み立ての難度をさらに増す可能性がある。
そこで、本発明の目的は、複数のサブ領域に分けられた液晶ディスプレイデバイスの新規な液晶ディスプレイのセル構造体を提供し、もって、各サブ領域を囲む連続した隔壁構造体を形成し、不均衡な液晶分布を防ぐことにある。
本発明の1態様は、複数の画素領域のアレイを当該基板上に有する第1基板と、前記第1基板と平行に対向し、該第1基板との間に間隙を有する第2基板と、前記第1基板と前記第2基板の間に配された液晶層とを含み、前記アレイが、複数のサブ領域に分けられ、該複数のサブ領域のそれぞれが、複数の画素領域を含む液晶ディスプレイデバイスである。
本発明の別の態様は、複数の画素領域のアレイを当該基板上に有し、該アレイが複数の画素領域を含む複数のサブ領域に分けられる第1基板と、前記第1基板の上に配置された複数のカラーフィルターと、前記第1基板と平行に対向し、該第1基板との間に間隙を有する第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に配された液晶層と、前記複数のサブ領域を囲む連続した隔壁構造体と、を含む液晶ディスプレイデバイスである。
本発明によれば、特に大型液晶ディスプレイにおいて、連続した隔壁構造体で囲むことで、複数の各サブ領域に分け、液晶への重力の影響を防ぎ、もってムラ現象を改善する。
本発明の目的、特徴、及び長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施例通じて最良の実施形態について、図面を参照にして詳細に説明する。
TFT駆動型の大型LCDを代表例として、表示領域と非表示領域とを含む本発明の液晶ディスプレイデバイスを説明する。表示領域が、複数のサブ領域に分けられ、各サブ領域が、連続した隔壁構造体によって囲まれ、重力に起因する不均一なセル間隙と液晶分布を防ぐ。
図3は、本発明の実施例に基づいた液晶装置の平面図である。図3に示されるように、大型液晶ディスプレイデバイス300は、表示領域311aと非表示領域311bとを有するカラーフィルター基板310を含む。表示領域311aは、例えば、サブ領域A〜Fのように複数のサブ領域320に分けられる。サブ領域320は、その寸法が、好ましくは12.7〜38.1cm(若しくは5〜15inch)の範囲にあり、そして複数の画素Pを含む。各サブ領域は正方形または長方形であることが好ましく、画素とカラーフィルターの配置によって決められる。画素及びカラーフィルターの配置は、ストライプ状、モザイク状、又はハニカム状であることが好ましい。
本発明は、カラーフィルター基板310を代表例として説明がなされているがこれに限定されない。例えば、本発明のもう1つの態様では、カラーフィルターオンアレイ(COA(Color filter On Array))基板も適用される。
図4は、図3のカラーフィルター基板310のサブ領域320の概略図である。図4を参照して以下これらの構造について説明する。
カラーフィルター基板310が、例えば、サブ領域A〜Fのように複数のサブ領域320に分けられる。さらに、例えば、領域Aの1つのサブ領域が、ガラス基板またはプラスチック基板等からなる透明基板301を含む。ブラックマトリクス340が透明基板301の上に形成される。透明基板301は、能動素子、ゲートライン、及びデータラインに対応した各画素領域Pの周辺または境界に沿った不透光領域に形成することが好ましい。
赤(R)330a、緑(G)330b、及び青(B)330cを含むカラーフィルター330は、連続した隔壁構造体355によって囲まれたサブ領域320の各画素領域Pに配される。注意すべきことは、連続した隔壁構造体355は、ブラックマトリクス上に位置されるとは限らず、例えば、ゲートラインとデータラインのその他の不透光領域上に位置されることもできる点である。保護層及び透明共通電極は、この順にカラーフィルター基板の上に形成される。
続いて、スペーサ350がブラックマトリクス340の上に形成される。スペーサ350が、対向する基板間に、均一かつ平行なギャップを提供する。スペーサ350は、リソグラフィー及びエッチングによって柱状のスペーサ構造体として形成される。
重力に起因する大型液晶ディスプレイデバイスのムラ現象を防ぐために、本発明は、各サブ領域320を囲む連続した隔壁構造体355を提供する。連続した隔壁構造体355及びスペーサ350は、同一のリソグラフィーエッチングステップで形成することができる。あるいは、連続した隔壁構造体355及びスペーサ350は、異なるリソグラフィーエッチングステップでそれぞれ形成することもできる。連続した隔壁構造体355は、望ましくは、ブラックマトリクス340に沿って配される。連続した隔壁構造体355の幅Wは、ブラックマトリクスの幅Wより小さい。連続した隔壁構造体355の高さhは、スペーサ350の高さHより低く、スペーサ350の高さHの、1/3〜4/5の範囲にあることが望ましい。
注意すべきことは、連続した隔壁構造体の高さは、液晶の粘度によって異なる点である。仮に液晶の粘度が高いときには低めの連続した隔壁構造体355を必要とし、逆に、液晶の粘度が低いときには高めの連続した隔壁構造体355を必要とする。図5に、図4のラインX−Xに沿った連続した隔壁構造体の断面図を示す。
本発明のもう1つの実施例に基づいて、カラーフィルターは、アクティブマトリクス基板上に選択的に形成される。ブラックマトリクス340は、能動素子、ゲートライン、及びデータラインに対応して不透光領域に形成される。赤(R)、緑(G)、及び青(B)を含むカラーフィルターは、隔壁構造体355によって囲まれたサブ領域の各画素Pに配される。注意すべきは、隔壁構造体355がブラックマトリクス上に位置されるとは限らず、例えば、ゲートライン、データライン等の不透光領域上に位置されることもできる点である。保護層と透明画素電極は、アクティブマトリクス基板の上に順次に形成される。
よって、本発明は、第1基板と、基板間に均一で平行な間隙を提供するスペーサを有した、第1基板と平行に対向する第2基板を含む大型液晶ディスプレイデバイスを提供する。複数のカラーフィルターは、画素領域に対応した第1基板の上に形成される。ODF法によって形成された液晶層は、第1基板と第2基板の間に配置される。大型液晶ディスプレイデバイスは、表示領域311aと非表示領域311bをさらに含む。表示領域311aは、複数のサブ領域に分けられる。各サブ領域は、連続した隔壁構造体によって囲まれ、各連続した隔壁構造体の高さはスペーサの高さより低い。
以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。
従来の液晶ディスプレイデバイスの断面図である。 液晶ディスプレイデバイスの各赤色(R)、緑色(G)、及び青色(B)の画素を囲む従来の連続した隔壁構造体の概略図である。 本発明の実施例に基づいた液晶装置の平面図である。 図3のカラーフィルター基板のサブ領域の概略図である。 図4のラインX−Xに沿った連続した隔壁構造体の断面図である。
符号の説明
100 液晶ディスプレイデバイス
10 第1基板
12 ゲート
14 第1絶縁層
20 半導体層
22 ソース電極
24 ドレイン電極
26 データライン
28 第2絶縁層
32 画素電極
50 第2基板
52 ブラックマトリクス
54 カラーフィルター
54a 赤(R)
54b 緑(G)
54c 青(B)
56 保護層
58 共通電極
60 スペーサ
70 液晶層
P 画素領域
T 能動素子領域
108 連続した突出壁
102 ブラックマトリクス
300 大型液晶ディスプレイデバイス
301 透明基板
310 カラーフィルター基板
320 サブ領域
330 カラーフィルター
330a 赤(R)
330b 緑(G)
330c 青(B)
340 ブラックマトリクス
350 スペーサ
355 隔壁構造体
隔壁構造体の幅
ブラックマトリクスの幅
h 隔壁構造体の高さ
H スペーサの高さ
311a 表示領域
311b 非表示領域

Claims (14)

  1. 複数の画素領域のアレイを基板上に有する第1基板と、
    前記第1基板と平行に対向し、該第1基板との間に間隙を有する第2基板と、
    前記第1基板と前記第2基板との間に配された液晶層と、を含み、
    前記複数の画素領域を含む複数のサブ領域に分けられた表示領域を有する液晶ディスプレイデバイスであって、
    前記複数のサブ領域を囲む、連続した隔壁構造体と、前記第1基板と前記第2基板との間に複数のスペーサとを含み、
    前記隔壁構造体が複数のスペーサの高さより低いことを特徴する液晶ディスプレイデバイス。
  2. 前記第1基板上に配された複数のカラーフィルターをさらに含む請求項1に記載の液晶ディスプレイデバイス。
  3. 各カラーフィルター層の周辺領域に配されたブラックマトリクスをさらに含む請求項2に記載の液晶ディスプレイデバイス。
  4. 前記第1基板の能動素子のアレイをさらに含む請求項1に記載の液晶ディスプレイデバイス。
  5. 前記能動素子のアレイが、複数のゲートラインと複数のデータラインとから構成される請求項4に記載の液晶ディスプレイデバイス。
  6. 前記連続した隔壁構造体の高さが、複数のスペーサの高さの、1/3〜4/5である請求項1に記載の液晶ディスプレイデバイス。
  7. 前記連続した隔壁構造体が、各カラーフィルター層の間のブラックマトリクスの上に配される請求項1に記載の液晶ディスプレイデバイス。
  8. 前記連続した隔壁構造体が、前記能動素子のアレイの、前記ゲートライン及び前記データラインの上に配される請求項1に記載の液晶ディスプレイデバイス。
  9. 前記サブ領域の寸法が、12.7〜38.1cmである請求項1に記載の液晶ディスプレイデバイス。
  10. 複数の画素領域のアレイを基板上に有する第1基板と、
    前記第1基板の上に配置された複数のカラーフィルターと、
    前記第1基板と平行に対向し、該第1基板との間に間隙を有する第2基板と、
    前記複数の画素領域を含む複数のサブ領域に分けられた表示領域と
    前記第1基板と前記第2基板との間に配された液晶層と、
    前記複数のサブ領域を囲む連続した隔壁構造体と、
    を含む液晶ディスプレイデバイスであって、
    前記第1基板と前記第2基板との間に複数のスペーサとを含み、
    前記隔壁構造体が複数のスペーサの高さより低いことを特徴する液晶ディスプレイデバイス。
  11. 各カラーフィルター層の周辺領域に配されたブラックマトリクスをさらに含む請求項10に記載の液晶ディスプレイデバイス。
  12. 前記連続した隔壁構造体の高さが、複数のスペーサの高さの、1/3〜4/5である請求項10に記載の液晶ディスプレイデバイス。
  13. 前記連続した隔壁構造体が、ブラックマトリクスの上に配置される請求項10に記載の液晶ディスプレイデバイス。
  14. 前記サブ領域の寸法が、12.7〜38.1cmである請求項10に記載の液晶ディスプレイデバイス。
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