JP4602850B2 - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置に関し、より詳細には、液晶表示装置の製造過程中に液晶を注入する過程で発生する気泡を制御して画像が表示される表示画面領域に気泡が残存しないようにする液晶表示装置に関する。

通常、液晶表示素子は電界を利用して液晶の光透過率を調節することにより画像が表示される。これのために、液晶表示素子は液晶セルらがマトリックス形態に配列された液晶表示パネルと、この液晶表示パネルを駆動するための駆動回路を備える。液晶表示パネルには液晶セルら夫々に電界を印加するための画素電極らと基準電極、即ち、共通電極が設けられる。通常、画素電極は下部基板上に液晶セルらで形成される反面、共通電極は上部基板の全面に一体化されて形成される。画素電極ら夫々はスイッチング素子として用いられる薄膜トランジスター(Thin Film Transistor：以下“TFT”という)に接続される。画素電極はTFTを通じて供給されるデータ信号により共通電極と共に液晶セルが駆動される。

図１は一般的な液晶表示パネルを説明するための斜視図である。
図１を参照すると、従来の液晶表示パネルは液晶8を間に置き合着された上部アレー基板10と下部アレー基板20を備えている。

液晶8は自らに印加された電界に応答して回転されることにより下部アレー基板20を経由して入射される光の透過量を調節するようになる。

上部アレー基板10は上部基板1の背面上に形成されるカラーフィルター4および共通電極6と上部配向膜(図示せず)を備えている。

カラーフィルター4は赤R・緑Gおよび青B色のカラーフィルターを含み特定波長帯域の光を透過させることによりカラーの画像を表示する。隣接した色のカラーフィルター4らの間にはブラックマトリックス2が形成されて隣接したセルから入射される光を吸収することによりコントラストの低下を防止する。

下部アレー基板20は下部基板21の全面にゲート絶縁膜を間に置き絶縁されるデータライン18とゲートライン12が相互交叉するように形成され、交叉する領域にはTFT16が形成される。

TFT16はゲートライン12に接続されたゲート電極、データライン18に接続されたソース電極、活性層およびオーミック接続層を含むチャンネル部を間に置きソース電極と対応するドレーン電極で成り、保護膜を貫通する接触ホールを通じて画素電極14と接続される。

このようなTFT16はゲートライン12からのゲート信号に応答してデータライン18からのデータ信号を選択的に画素電極14に供給する。

画素電極14はデータライン18とゲートライン12により分割されたセル領域に位置し、光透過率が高い透明伝導性物質で成り、ドレーン電極を経由して供給されるデータ信号により共通電極6と電位差を発生させるようになる。

画素電極14と共通電極6との間に発生する電位差により下部基板21と上部基板1との間に位置する液晶8は誘電率異方性により回転するようになる。これによって、光源から画素電極14を経由して供給される光が上部基板1の方へ透過される。

上部アレー基板10と下部アレー基板20はパターンスペーサーによりセルギャップを維持するようになり、パターンスペーサーにより設けられた内部空間には液晶8が注入される。

このような液晶表示パネルを製造するための製造工程は基板洗浄、基板パターニング工程、配向膜形成／ラビング工程、基板合着／液晶注入工程、実装工程、検査工程、リペア(Repair)工程などに分けられる。

基板合着／液晶注入工程はシーラントを利用して上部アレー基板10と下部アレー基板20を合着し、液晶注入口(図示せず)を通じて液晶を注入した後、その液晶注入口を封じる工程である。

液晶注入工程を簡略に考察して見れば、上部アレー基板10と下部アレー基板20を合着しながらシーラントをパターンニングした以後に液晶とスペーサーを注入する。

この際、液晶表示パネルを真空チャンバー(図示せず)内部で上部アレー基板10と下部アレー基板20との間に形成される空間に液晶およびスペーサーを注入する過程で必然的に気泡が発生するようになる。従って、液晶表示パネルから発生した気泡に因り液晶表示パネルに不良品が発生するようになる。

即ち、液晶表示パネルに液晶を注入する過程で発生する気泡を除去して画像が表示される表示画面領域上に残存する気泡を除去しなければならない。

従って、本発明は従来の技術の限界および短所に因る一つ以上の問題点を実質的に明確にするLCD装置に関するものである。本発明の目的は液晶注入工程中に気泡の形成を防止するLCD装置を提供することにある。

本発明の別の目的は液晶注入工程中に気泡の形成を防止するLCD装置を製造する方法を提供することにある。

本発明のまた別の特徴および長所らは後述する記述により説明されるであろうが、部分的には前記記述から明らかになるかまたは本発明の実施例により学ばれることもある。本発明の目的およびその他の長所らは特に添付図面らの外にも記載された記述および本発明の請求の範囲に示唆された構造により実現および達成されるであろう。

実施され幅広く説明された通りの本発明の目的による前記およびその他の長所を達成するために、本発明による液晶表示装置はシーラントにより表示領域内に限定された液晶領域および前記表示領域の外郭に形成された非表示領域を有する液晶表示パネル、および前記非表示領域内で前記シーラントの外郭に配置され、前記非表示領域の外側に凹状面を有するようにパターニングされた少なくとも一つの気泡トラップを備えている。

また別の態様として、液晶表示装置の製造方法は、非表示領域の外側に凹状面を有する少なくとも一つの気泡トラップを上板と下板のうちいずれ一つの非表示領域にパターニングする段階と、前記上板と前記下板のうちいずれ一つの前記表示領域の液晶領域を限定するためのシーラントを形成する段階と、前記液晶領域に液晶を注入する段階、および前記シーラントを利用して前記上板と下板を合着する段階を含む。

前述の一般的な記述および以下詳細な記述全ては単に実験および説明のためのものであり、請求されたような本発明のまた別の説明を提供するために意図されたものである。

前述の通り、本発明による液晶表示装置は、上部アレー基板と下部アレー基板を合着した後に液晶を注入する過程で発生する気泡を制御して、画像が表示される表示画面領域上に気泡が残存しないようにすることができる。

以下、本発明の望ましい実施例を添付した図2乃至図7を参照して詳細に説明する。

図2は本発明の望ましい実施例による液晶表示装置の画面表示領域を説明するための前面図である。
図2を参照すると、本発明による液晶表示装置は、液晶表示素子が配列されて画像を表示する表示画面領域100と液晶表示素子が配列されるようにし、表示画面領域の外郭には非表示画面領域200が形成される。

表示画面領域100には液晶表示素子が配列されて駆動回路(図示せず)から供給されるデータ信号による画像が表示される。

そして、非表示画面領域200には液晶表示装置の製造工程中に基板合着／液晶注入工程で上部アレー基板と下部アレー基板を合着するためのシーラントが形成される。

図3は本発明の望ましい第1実施例による液晶表示装置の液晶表示パネルを説明するための断面図である。
図3に図示された通り、液晶表示パネルの表示画面領域100の外郭上に形成される第1シーラント110と、該第1シーラント110から液晶表示パネルの外郭側へ所定離隔距離に形成される第2シーラント120が形成される。

第1シーラント110および第2シーラント120は、液晶表示装置の液晶表示パネルの外郭領域に所定厚さで閉ループ形態に形成されて上部アレー基板と下部アレー基板との間の液晶注入領域を定義する。

この際、第1シーラント110の角領域には気泡が移動し得る移動空間aが形成されて、表示画面領域100に液晶を注入しながら発生する気泡が移動空間aを通じて第1シーラント110と第2シーラント120が形成された非表示画面領域200へ抜け出られるようにする。

このような液晶表示装置において、上部アレー基板または下部アレー基板上に液晶層を形成した以後に上部アレー基板と下部アレー基板を合着すると、各基板間の押圧により全体液晶表示パネル上に液晶が広がり行き渡るようになる。

図3に図示された通り、液晶を枠付ける第1シーラント110および第2シーラント120が棒形態に形成される場合、表示画面領域100で発生した気泡300が非表示画面領域200へ移動し易いだけでなく、非表示画面領域200に残存する気泡300が表示画面領域100へ再移動するのも容易である。

図4は本発明の望ましい第2実施例による液晶表示装置の液晶表示パネルを説明するための断面図である。
図4は図2に図示された液晶表示装置のA−A'領域を図示したもので、図4を参照すると、液晶表示パネルの外郭領域である非表示画面領域200に第1シーラント列210と第2シーラント列220が形成されている。

表示画面領域100は液晶が注入された液晶表示素子が配列されて供給されるデータ信号による画像が表示される。

非表示画面領域200はブラックマトリックスで形成されることができ、各シーラント列210,220は液晶が注入されて画像を表示するセルのギャップを維持するパターンスペース(図示せず)と同一に形成されることができる。即ち、各シーラント列210,220は上部アレー基板と下部アレー基板が合着されるようにすると共に表示画面領域に液晶が注入されながら発生する気泡300が非表示画面領域200へ移動されることができるようにする。

そして、非表示画面領域200はブラックマトリックスで形成されて表示画面領域100で表示される画像のコントラストを向上させる。

各シーラント列210,220は多数個の気泡トラップ)230が配列されて形成されることができる。このような気泡トラップ230は、図4に図示された通り、棒が所定角度上に連結された鋏形に形成される。

気泡トラップ230は気泡300が表示画面領域100から非表示画面領域200にガイドされ、非表示画面領域200に残存する気泡300が表示画面領域に流入されないように遮断する。

図5は本発明の望ましい実施例によるトラップを説明するための図面である。
図5に図示された通り、気泡トラップ230は“V”字形に形成される。この気泡トラップ230を形成する各棒間の所定角度xは液晶を注入しながら発生する少なくとも一つ以上の気泡300を表示画面領域100に流入されないように遮断し得る角度で設定するのが望ましい。

そして、各気泡トラップ230は表示画面領域100方向へ対面して表示画面領域100から発生した気泡300が非表示画面領域200にガイドされるようにするガイド面211と、液晶表示パネルの外郭方向へ開口され、非表示画面領域200の残存する気泡300が表示画面領域100へ流入されるのを遮断する遮断面212が形成される。

このような各気泡トラップ230が液晶表示パネルの外郭方向へ開口される開口面積は少なくとも一つ以上の気泡300を遮断し得るように設定するのが望ましい。

開口面積は液晶表示パネルの外側方向から内側方向へ凹状に形成されるように気泡トラップ230を形成するのが望ましい。

また、各シーラント列210,220の角領域に形成される気泡トラップ230は、複数個の棒が所定角度で連結される形態に形成するか棒形態で斜線方向に配列することができる。

このような各シーラント列210,220を形成する気泡トラップ230は、フォトリソグラフィー工程および蝕刻工程により基板上にパターンスペーサーを形成すると共に非表示画面領域200上に形成することができる。 また、液晶表示パネルの角領域上には棒形気泡トラップ230が形成されることができる。

第1シーラント列210と第2シーラント列220上に形成される棒形気泡トラップ300は、互いに異なる長さに形成するのが望ましい。

即ち、液晶表示パネルの角領域で第1シーラント列210と第2シーラント列22が形成されない空き領域が互いに異なる面積を有するようになり、各シーラント列210,220に形成される棒形気泡トラップ300の長さを互いに異なるようにするのが望ましい。

また、各シーラント列210,220の棒形気泡トラップ300を同一の長さに形成する場合には液晶表示パネルの外郭に形成される第2シーラント列220の角領域に多数個の棒形気泡トラップ300を形成するのが望ましい。

図6は本発明の別の実施例によるトラップを説明するための図面である。
図6に図示された通り、本発明による鋏形トラップ230は、緩慢な傾斜を成す馬蹄形または“C”字形に形成することができる。

そして、図示の通り、表示画面領域100上に残存する気泡300が非表示画面領域200上へ移動し得るようにガイドするガイド面211と、非表示画面領域200上に残存する気泡が表示画面領域100上に流入されないように遮断する遮断面212を備えている。

このような各気泡トラップ230が液晶表示パネルの外郭方向へ開口される開口面積は、少なくとも一つ以上の気泡300を遮断し得るように設定するのが望ましい。

開口面積は液晶表示パネルの外側方向から内側方向へ凹状に形成されるように気泡トラップ230を形成するのが望ましい。

本発明によるトラップ230は上板と下板との間にギャップを均一に維持するためのスペーサーを形成すると同時に形成するのが望ましい。

図7は本発明による液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
図7を参照すると、非表示画面領域200上にトラップ230を形成すると同時に表示画面領域100上には下板と図示していない上板との間のギャップを均一に維持するために一定間隔を有するようにスペーサー80を形成する。

そして、液晶表示装置はゲートライン60とデータライン62との交差部に形成されたTFT71と、画素領域に形成された画素電極78を追加的に備える。

TFTは下部基板90上に形成されたゲート電極64、ゲート絶縁膜66、活性層68、オーミック接触層70、ソースおよびドレーン電極72,74が順次に積層されて構成される。

ゲート電極64はゲートライン60と連結され、ソース電極72はデータライン62と連結される。ドレーン電極74はTFTを保護するための保護層76に形成されたコンタクトホール79aを通じて画素電極78と接続される。

ここで、スペーサー80はゲートライン60と重なるように形成されると同時に非表示画面領域200上にトラップ230が形成される。

このような本発明の液晶表示装置の製造方法を説明すると次の通りである。
先ず、基板90上にゲートライン60と連結されるゲート電極64を形成する。ゲート電極64はスパッタリングなどの方法により金属薄膜を形成した後、湿式方法を含むフォトリソグラフィー方法でパターニングすることによりゲートライン60と共に形成する。

続いて、ゲート電極64が形成された下部基板90上にゲート絶縁膜66、活性層68およびオーミック接触層70が順次に積層される。

ゲート絶縁膜66は窒化シリコンまたは酸化シリコンの絶縁物質を基板90上に全面蒸着することにより形成される。

活性層68およびオーミック接触層70は、ゲート絶縁膜66上に非晶質シリコン層および不純物がドーピングされた非晶質シリコン層を化学気相蒸着方法(以下“CVD”という)を利用して順次に積層した後、この非晶質シリコン層をフォトリソグラフィー方法でパターニングすることにより形成される。

以後、ゲート絶縁膜66上にオーミック接触層70を覆うようにソースおよびドレーン電極72,74が形成される。ソースおよびドレーン電極72,74はオーミック接触層70を覆うようにゲート絶縁膜16上に金属をCVD方法またはスパッタリング方法で蒸着した後、フォトリソグラフィー方法でパターニングすることによりデータライン62と共に形成される。

ソースおよびドレーン電極72,74はモリブデンMo、MoW、MoTaまたはMoNbなどのモリブデン合金(Mo alloy)で形成される。このようなソースおよびドレーン電極72,74の間のオーミック接触層70を乾式蝕刻してソースおよびドレーン電極72,74の間から活性層68が露出するようになる。所定間隔で離隔されたソースおよびドレーン電極72,74はゲート電極64と対応してチャンネルになる。ゲート電極64にスキャンパルスが印加されるとソースおよびドレーン電極72,74の間が電気的に導通される。

そして、TFTが形成された下部基板90上に保護層76が形成される。保護層76は絶縁物質を全面蒸着した後にパターニングすることにより形成され、パターニング時にドレーン電極74を露出させるコンタクトホール79aが形成される。

保護層76上に画素電極78を形成しゲートライン60と重なる画素電極78上にスペーサー用フォトレジスト80を噴射させ、非表示画面領域200上にはトラップ用フォトレジスト230を噴射させる。

画素電極78は透明伝導性物質であるインジウム−チン−オキサイド(Indium−Tin−Oxide：以下“ITO”という)、インジウム−ジンク−オキサイド(Indium−Zinc−Oxide：以下“IZO”という)、インジウム−チン−ジンク−オキサイド(Indium−Tin−Zinc−Oxide：以下“ITZO”という)らのうちいずれ一つを蒸着した後にパターニングすることにより形成される。画素電極78はコンタクトホール79aを通じてドレーン電極74と電気的に接続される。

スペーサー用フォトレジスト80およびとラップ用フォトレジスト230はインクセット噴射方式で形成される。インクセット噴射装置(図示せず)をゲートライン60の位置に対応するように整列した後、インクセット噴射装置のノズルを通じてスペーサー用フォトレジスト80およびトラップ用フォトレジスト230を基板90上に噴射する。ここで、スペーサー用フォトレジスト80はネガティブタイプであって光に露出されていない領域が除去されてパターニングされる。スペーサー用フォトレジスト80はポジティブタイプであることもある。

続いて、スペーサー用フォトレジスト80およびとラップ用フォトレジスト230を含む基板全面にポジティブタイプのフォトレジストをコーティングする。このポジティブタイプのフォトレジストをソフトベーキングしてフォトレジスト内の溶媒を除去してペースト状態に作る。ここで、フォトレジストはスペーサー用フォトレジスト80およびトラップ用フォトレジスト230と異なるタイプのフォトレジストを用いれば良い。

以後、フォトレジスト上に透過部と遮断部を有するフォトマスク(図示せず)が整列し、紫外線UVを照射して透過部のフォトマスクを紫外線に露出させる。この際、遮断部はスペーサー80およびトラップ230が形成される領域に対応するように整列される。

すると、紫外線に露出された領域のフォトレジスト、スペーサー用フォトレジスト80およびトラップ用フォトレジスト230が除去されてパターニングされる。この際、フォトレジストがポジティブタイプであり、スペーサー用フォトレジスト80およびトラップ用フォトレジスト230がネガティブタイプである場合、フォトレジストは紫外線に露出された領域82aが除去される反面にスペーサー用フォトレジスト80およびとラップ用フォトレジスト230は紫外線に露出されなかった領域が除去される。これによって、スペーサー用フォトレジスト80およびトラップ用フォトレジスト230の両側末端が除去される。

以後、ハードベーキング工程を施行した後、蝕刻液を噴射してフォトレジストが形成されていない画素電極を除去してパターニングした後にフォトレジストをストリップ工程で除去する。但し、スペーサー用フォトレジスト80およびトラップ用フォトレジスト230はストリップされない物性を有する物質で形成する。このようにストリップ工程を済ましたスペーサー用フォトレジスト80はスペーサーになると共にとラップ用フォトレジスト230はトラップになる。

前述の通り、本発明による液晶表示装置は、上部アレー基板と下部アレー基板を合着した後に液晶を注入する過程で発生する気泡を制御して、画像が表示される表示画面領域上に気泡が残存しないようにすることができる。

以上で説明した内容により当業者であれば本発明の技術思想を逸脱しない範囲で多様な変更および修正が可能であるのが分るであろう。従って、本発明の技術的範囲は明細書の詳細な説明に記載された内容に限定されるのではなく特許請求の範囲により定められるべきであろう。

一般的な液晶表示パネルを説明するための斜視図である。 本発明の望ましい実施例による液晶表示装置の画面表示領域を説明するための前面図である。 本発明の望ましい第1実施例による液晶表示装置の液晶表示パネルを説明するための断面図である。 本発明の望ましい第2実施例による液晶表示装置の液晶表示パネルを説明するための断面図である。 本発明の望ましい実施例による気泡トラップを説明するための図面である。 本発明の別の実施例による気泡トラップを説明するための図面である。 本発明による液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。

符号の説明

１，21：基板
２：ブラックマトリックス
４：カラーフィルター
６：共通電極
８：液晶
10：上部アレー基板
12：ゲートライン
14：画素電極
16：薄膜トランジスター
18：データライン
20：下部アレー基板
100：表示画面領域
110，120：シーラント
210，220：シーラント列
200：非表示画面領域
211：ガイド面
212：遮断面
230：トラップ

Claims (6)

1. 表示領域、および該表示領域の外郭に形成された非表示領域を有する液晶表示パネル、および
   前記非表示領域に形成されたシーラントを備え、
   前記シーラントは、配列された複数の気泡トラップを有し、
   前記気泡トラップはそれぞれ、前記外郭方向に向かって凹状面を有するようにパターニングされ、
   前記気泡トラップはそれぞれ、前記表示領域から流入する少なくとも１つの気泡を前記非表示領域に移動させるようにガイドするガイド面と、前記非表示領域から前記表示領域へと移動する気泡を遮断する遮断面とを有し、
   前記遮断面は、前記非表示領域から前記表示領域へと移動する気泡を遮断する所定の大きさの開口面積を有することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記気泡トラップは馬蹄形態、“Ｃ”字形態、“Ｖ”字形態のうちいずれか一つの形状を有するように形成されることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
3. 前記気泡トラップは前記液晶表示パネルの斜め方向に配置される少なくとも一つ以上の棒形トラップを備えることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
4. 表示領域および該表示領域の外郭に形成された非表示領域を有する液晶表示装置の製造方法において、
   上板と下板のうちいずれか一つにおいて、シーラントを前記非表示領域に形成する段階であって、前記シーラントを形成するように複数の気泡トラップをパターニングする段階であって、前記気泡トラップはそれぞれ、前記外郭方向に向かって凹状面を有し、
   前記上板と前記下板との間のギャップを確保するためのスペーサーを形成する段階と、
   前記表示領域に液晶を形成する段階、および
   前記シーラントを利用して前記上板と下板を合着する段階を含み、
   前記気泡トラップは、前記スペーサーと共に同時に形成され、
   前記気泡トラップはそれぞれ、前記表示領域から流入する少なくとも１つの気泡を前記非表示領域に移動させるようにガイドするガイド面と、前記非表示領域から前記表示領域へと移動する気泡を遮断する遮断面とを有し、
   前記遮断面は、前記非表示領域から前記表示領域へと移動する気泡を遮断する所定の大きさの開口面積を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
5. 前記気泡トラップは馬蹄形態、“Ｃ”字形態、“Ｖ”字形態のうちいずれか一つの形状に形成されることを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置の製造方法。
6. 前記気泡トラップは前記液晶表示装置の斜め方向に配置される少なくとも一つ以上の棒形トラップを備えることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置の製造方法。

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