JP4801331B2 - ディスプレイ装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ディスプレイ装置とその製造方法に関し、特に、改善した大型のディスプレイパフォーマンスを備えたディスプレイ装置とその製造方法に関するものである。

液晶ディスプレイは、代表的なフラットパネルディスプレイの技術である。液晶分子の誘電異方性と光学異方性により、液晶の分子配向は、外部電場の下で転換することができ、各種の光学効果が作り出される。

液晶ディスプレイパネルは、通常、２つの基板からなり、その間に一定の間隙が保持され、その間隙の中に液晶層が注入されている。各電極がそれぞれ、２つの基板の上に形成され、液晶分子の配向と転換を制御する。

現在、フラットパネル技術の目的が大型ディスプレイの達成であることから、液晶ディスプレイは、いくつかの技術的な問題にぶつかる。１つは、重力によって引き起こされる“重力ムラ”（ｇｒａｖｉｔａｔｉｏｎａｌ ｍｕｒａ）である。

液晶ディスプレイは、動作中、垂直に置かなければならず、液晶ディスプレイのディスプレイ媒質の液晶分子は、必然的に重力の影響を受け、分子が下方へ引かれる。例えば、５０インチの大型液晶ディスプレイの場合、液晶分子は、高重力影響を受け、液晶分子が下方へ引かれ、ディスプレイパフォーマンスを低下させるだけでなく、ディスプレイの液晶分子によってパネルセルを圧迫し、下部へ押し出す。

本発明は、これに鑑みてなされたものであって、その目的は、ディスプレイ装置とその製造方法を提供し、重力によって引き起こされるディスプレイの欠陥を改善し、大型ディスプレイ装置のディスプレイパフォーマンスを高めることにある。

上述の目的を達成するため、ブロッキングがディスプレイ装置のディスプレイ領域上に設置され、ディスプレイ領域を上サブディスプレイ領域と下サブディスプレイ領域の少なくとも２つのサブディスプレイ領域に分けるとともに、上サブディスプレイ領域と下サブディスプレイ領域において、ディスプレイ媒質を上部分と下部分にそれぞれ分ける。よって、ディスプレイパフォーマンスは、重力によって引き起こされる“重力ムラ”から保護される。

本発明は、その間に間隙を備え、その上にそれぞれ対極を有する一対の基板と、前記基板の間に設置され、ディスプレイ領域の周囲を囲み、前記基板に接合するシールパターンと、前記基板の間に設置され、前記ディスプレイ領域を少なくとも２つのサブディスプレイ領域に分割するブロッキングと、前記サブディスプレイ領域の上に設置されたディスプレイ媒質をと含むディスプレイ装置を提供する。

本発明は更に、その上にそれぞれ対極を備えた一対の基板を提供するステップと、ディスプレイ領域を囲むために少なくとも１つの基板の周囲の上にシールパターンを設置するステップと、少なくとも１つの基板の上にブロッキングを設置するステップと、前記シールパターンによってその間に間隙が形成されるように前記基板を接合し、前記基板の間にディスプレイ媒質を設置するステップとを含み、前記ブロッキングは、前記ディスプレイ領域を、各々が前記ディスプレイ媒質を備える少なくとも２つのサブディスプレイ域に分割するディスプレイ装置の製造方法を提供する。

本発明では、前記ブロッキングは、前記基板を接合するためのシール材料を含むことができ、スペーサとフォトスペーサを含むこともできる。

前記シールパターンは、ＵＶ硬化性樹脂を含むことができ、スペーサを含むこともできる。前記ブロッキングと前記シールパターンは、好ましくは、同じシール材料からなり、前記基板を接合する。

前記基板は、例えば、ガラスまたは高分子材料からなり、基板の上に形成されたカラーフィルターとアクティブマトリクスアレイを含むことができる。前記カラーフィルターと前記アクティブマトリクスアレイは、それぞれ前記基板の上に設置することができるか、または、前記基板の１つの上にＣＯＡ（ｃｏｌｏｒ−ｆｉｌｔｅｒ−ｏｎ−ａｒｒａｙ）技術で設置することができる。

前記ブロッキングは、前記アクティブマトリクスアレイに対応して設置することができ、好ましくは、重力方向に対して垂直に設置される。
本発明では、前記ディスプレイ媒質は、液晶または高分子ゲルからなることができる。

本発明のディスプレイ装置とその製造方法によると、ディスプレイ装置のディスプレイ領域上にブロッキング５２を設置することで、液晶３を下部と上部に分けることができ、重力によって引き起こされる“重力ムラ”に起因するディスプレイパフォーマンスの低下を防ぐことができる。よって、重力によって引き起こされるディスプレイの欠陥は、改善され、大型ディスプレイ装置のディスプレイパフォーマンスが高められる。

本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照しながら、詳細に説明する。

図１〜６は、本発明の一実施形態のディスプレイ装置とその製造方法を説明するために用いられる。薄膜トランジスタ液晶ディスプレイが本発明のディスプレイ装置の一例として提供される。
薄膜トランジスタ液晶ディスプレイは、ＴＦＴアレイ基板とカラーフィルター基板を含み、各々の製造方法について、以下に説明する。

＜薄膜トランジスタアレイ基板の製造＞
図１は、本実施形態の薄膜トランジスタアレイ基板を示す上面図である。
まず、図１のように、例えば、ガラスまたは透明な高分子の基板１０が提供される。高分子基板である場合、基板１０は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアクリル、またはポリスチレンの基板とすることができる。次に、ゲートライン３００、３０１とゲート電極３１２がその上に形成される。次に、ゲート絶縁層（図示せず）が基板１０の上に形成される。ゲートライン３００、３０１とゲート電極３１２は、例えば、金属を含む。ゲート絶縁層は、例えば、酸化シリコン層、窒化シリコン（ＳｉＮ_X）層、またはシリコン酸窒化（ＳｉＯＮ）層を含む。

次に、ｎ⁺α−Ｓｉ層３１３とα−Ｓｉ層（ｎ⁺α−Ｓｉ層３１３の下方にあり、図示せず）とが、ゲート絶縁層の部分に形成され、薄膜トランジスタ領域３１０の上にα−Ｓｉ半導体アイランド（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｉｓｌａｎｄ）が形成される。
次に、信号ライン４００、４０１、ソース電極３１６とドレイン電極３１４が形成され、ソース電極３１６は、電気的に信号ライン４００に接続される。

次に、透明フォトレジスト（図示せず）は、基板１０の上に一致して形成され、続いてフォトリソグラフィのステップによってドレイン電極３１４の上方に接触孔３０７が形成され、ドレイン電極３１４の表面の部分に露出する。

最後に、画素電極８０１が、接触孔３０７を介してドレイン電極３１４に電気的に接続された状態で、画素領域３０６の上に形成される。画素電極８０１は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化インジウム・酸化亜鉛（ＩＺＯ）、アルミニウム亜鉛酸化物（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ、ＡＺＯ）または、酸化亜鉛（ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）の層からなることができ、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法、熱蒸着法、化学気相成長法、または噴霧熱分解法によって形成される。

＜カラーフィルター基板の製造＞
現在、カラーフィルターを製造するために、顔料分散法、染色法、電着法、プリント法を含む多くの方法が用いられている。本実施形態では、顔料分散法がカラーフィルター基板の製造に用いられる。

図２は、本実施形態のカラーフィルター基板の製造を図解している。ガラスまたは透明な高分子の基板１０’には、その上に例えば、クロムまたは黒色感光性樹脂が形成された遮光パターン７０１ａが設けられる。遮光パターン７０１ａは、ブラックマトリクスとも言われ、光を遮断し、異なる色のカラーフィルターの樹脂を分け、色の対比を高める。

次に、赤、緑及び青のカラーフィルターユニット（ｃｏｌｏｒ−ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｕｎｉｔｓ）が順次、形成される。例えば、赤色樹脂がまず基板１０’の上にスピンコーティングされ、赤色カラーフィルターユニット７０２が形成される。次に、フォトリソグラフィが行われ、赤色樹脂のみが既定の領域に残る。

同じ方法で、青色及び緑色の樹脂が順次、基板１０’の上にスピンコーティングされ、青色カラーフィルターユニット７０３と緑色カラーフィルターユニット７０４は、それぞれ既定のサブピクセル領域にとどまる。

次に、液晶の分子配向を駆動するために、透明平坦層７０５が、基板１０’の上に形成され、例えば、透明導電材料（インジウムスズ酸化物または、酸化インジウム・酸化亜鉛）の電極層７０６が、透明平坦層７０５の上に形成される。

＜セルプロセス＞
図３では、シーリング材のシールパターン５０は、薄膜トランジスタアレイ基板１０および／またはカラーフィルター基板１０’の上に形成され、２つの基板を接合する。例えば、ＵＶ硬化性樹脂のシールパターン５０には、液晶の注入のための２つの注入口５０ａ、５０ｂが設けられる。

その一方で、本発明の重要なステップが行われる。ブロッキング５２は、薄膜トランジスタアレイのゲートライン（図示せず）に対応して、薄膜トランジスタアレイ基板１０の上に設置され、シールパターン５０で囲まれたディスプレイ領域を２つの独立したサブディスプレイ領域５５ａ、５５ｂに分割する。本実施実施では、ブロッキング５２は、シールパターン５０と同じ材料からなる。すなわち、ＵＶ光照射（或いは熱）によりモノマーを重合することによって得られた高分子ポリマーからブロッキング５２を形成することができる。更に、ブロッキング５２は、基板１０、１０’を接合するのに加えて基板を支える均一の直径の球状スペーサ５２ａを含むように形成されている。この球状スペーサ５２ａは、例えば、プラスチックポリマーから形成されている。

次に、一般の液晶ディスプレイパネルの製造プロセスでは、カラーフィルター基板１０’と薄膜トランジスタアレイ基板１０が、位置合せされ、接合されることで、各画素領域３０６は、カラーフィルターユニット７０２、７０３、または７０４に対応する。

最後に、液晶３が、注入口５０ａ、５０ｂを通して液晶ディスプレイパネルのサブディスプレイ領域５５ａ、５５ｂのそれぞれに注入され、続いてパネルが密閉される。図４は、液晶ディスプレイパネルの断面図で、図５は、ブロッキング５２に沿った液晶ディスプレイの断面図である。

本実施形態では、ブロッキング５２は、ゲートライン３００、３０１に対応して設置される。また、ブロッキング５２は信号ライン４００、４０１に対応して設置することができる。本発明に基づくと、ブロッキング５２は、好ましくは、液晶ディスプレイの動作中において重力方向に対して垂直となるように設置され、液晶分子の落下のブロッキングとして機能する。

本実施形態では、ブロッキング５２は、薄膜トランジスタアレイ基板１０の上に設置される。また、ブロッキング５２はカラーフィルター基板１０’の上に設置することができ、遮光パターン７０１ａに対応し、同じ機能を果たす。

本実施形態では、ブロッキング５２は、シールパターン５０（ＵＶ硬化性樹脂）と同じ材料からなり、そのブロッキング５２は、基板１０、１０’を支えるスペーサ５２ａを備える。本発明に基づくと、図６に示されたように、ブロッキング５２は、支持及び接合の機能を果たすシーリング材料の薄膜で覆われたフォトレジストのフォトスペーサ５２ｂを含むことができる。また、ブロッキング５２は、スペーサ５２ａ及びフォトスペーサ５２ｂの両方を含むことができる。

更に、本実施形態では、１つのブロッキング５２のみが設置されているが、その数量は増加させることができる。例えば、２つのブロッキング５２を基板に設置し、ディスプレイ領域を上、中、下の３つのサブディスプレイ領域に分割してもよい。この場合、上サブディスプレイ領域、中サブディスプレイ領域、下サブディスプレイ領域の順に、その領域（即ち、その高さ）が小さく、又は逆に大きくなるように、２つのブロッキング５２を設置してもよい。また、２つ以上のブロッキング５２を基板に設置してもよく、更に、上方のサブディスプレイ領域の方が、下方のサブディスプレイ領域よりも大きく（即ち、高く）、又は逆に小さくなるようにしてもよい。
また、複数の液晶パネルが組み合わされて一つの大きな画面を構成する場合、複数の液晶パネルの各々に本発明を適用すればよい。即ち、複数の液晶パネルの各々にブロッキングを設ければよい。
よって、ディスプレイ装置は、その間に間隙を備えた一対の基板１０、１０’を含み、対極（画素電極８０１及び電極層７０６）はその上にそれぞれ設置される。シールパターン５０は、基板１０、１０’の間に設置され、ディスプレイ領域を囲み、基板１０、１０’を接合する。ブロッキング５２は、基板１０、１０’の間に設置され、ディスプレイ領域を２つの独立したサブディスプレイ領域５５ａ、５５ｂに分割し、それぞれその中に液晶３を有する。

以上、本発明の好適な実施形態を例示したが、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。

本発明の一実施形態の薄膜トランジスタアレイ基板を示す上面図である。 本実施形態のカラーフィルター基板の製造を図解している。 本実施形態のブロッキングのレイアウトを図解している。 本実施形態の液晶ディスプレイの断面図である。 本実施形態のブロッキングに沿った液晶ディスプレイの断面図である。 別の実施形態のブロッキングに沿った液晶ディスプレイの断面図である。

符号の説明

１０、１０’ 基板
３ 液晶
３００、３０１ ゲートライン
３０６ 画素領域
３０７ 接触孔
３１０ トランジスタ領域
３１２ ゲート電極
３１３ ｎ⁺α−Ｓｉ層
３１４ ドレイン電極
３１６ ソース電極
４００、４０１ データライン
５０ シールパターン
５０ａ、５０ｂ 液晶注入口
５２ ブロッキング
５２ａ 球状スペーサ
５２ｂ フォトスペーサ
５５ａ、５５ｂ サブディスプレイ領域
７０１ａ ブラックマトリクスパターン
７０２ 赤色カラーフィルターユニット
７０３ 青色カラーフィルターユニット
７０４ 緑色カラーフィルターユニット
７０５ 平坦層
７０６ 電極層
８０１ 画素電極

Claims (22)

1. ディスプレイ装置であって、
   その間に間隙を備え、その上にそれぞれ対極を有する一対の基板と、
   前記基板の間に設置され、ディスプレイ領域の周囲を囲み、前記基板に接合するシールパターンと、
   前記基板の間に設置され、前記ディスプレイ領域を少なくとも２つのサブディスプレイ領域に分割し、球状スペーサとフォトスペーサを含むブロッキングと、
   前記サブディスプレイ領域の上に設置されたディスプレイ媒質とを含む、ディスプレイ装置。
2. 前記ブロッキングは、前記基板を接合するためのシール材料を含む、請求項１に記載のディスプレイ装置。
3. 前記シールパターンは、ＵＶ硬化性樹脂を含む、請求項１に記載のディスプレイ装置。
4. 前記シールパターンは、スペーサを含む、請求項１に記載のディスプレイ装置。
5. 前記ブロッキングと前記シールパターンは同じシール材料からなり、前記基板を接合する、請求項１に記載のディスプレイ装置。
6. 前記基板は、ガラスまたは高分子材料からなる、請求項１に記載のディスプレイ装置。
7. カラーフィルターとアクティブマトリクスアレイが、前記基板の上に形成されている、請求項１に記載のディスプレイ装置。
8. 前記アクティブマトリクスは、複数のゲートラインと信号ラインを含み、且つ、前記ブロッキングは、前記ゲートラインまたは前記信号ラインに対応して設置されている、請求項７に記載のディスプレイ装置。
9. 前記カラーフィルターは、ブラックマトリクスを含み、前記ブロッキングは、前記ブラックマトリクスに対応して設置されている、請求項７に記載のディスプレイ装置。
10. 前記ディスプレイ媒質は、液晶または高分子ゲルからなる、請求項１に記載のディスプレイ装置。
11. 前記ブロッキングは、前記ディスプレイ装置が動作している時に重力方向に対して垂直となるように設置されている、請求項１に記載のディスプレイ装置。
12. ディスプレイ装置の製造方法であって、
    その上にそれぞれ対極を備えた一対の基板を提供するステップと、
    ディスプレイ領域を囲むために少なくとも１つの基板の周囲の上にシールパターンを設置するステップと、
    少なくとも１つの基板の上に球状スペーサとフォトスペーサを含むブロッキングを設置するステップと、
    前記シールパターンによってその間に間隙が形成されように前記基板を接合し、前記基板の間にディスプレイ媒質を設置するステップとを含み、
    前記ブロッキングは、前記ディスプレイ領域を、各々が前記ディスプレイ媒質を備える少なくとも２つのサブディスプレイ域に分割する、ディスプレイ装置の製造方法。
13. 前記ブロッキングは、前記基板を接合するためのシール材料を含む、請求項１２に記載の製造方法。
14. 前記シールパターンは、ＵＶ硬化性樹脂を含む、請求項１２に記載の製造方法。
15. 前記シールパターンは、スペーサを含む、請求項１２に記載の製造方法。
16. 前記ブロッキングと前記シールパターンは、同じシール材料からなり、前記基板を接合する、請求項１２に記載の製造方法。
17. 前記基板は、ガラスまたは高分子材料からなる、請求項１２に記載の製造方法。
18. カラーフィルターとアクティブマトリクスアレイが、前記基板の上に設置される、請求項１２に記載の製造方法。
19. 前記アクティブマトリクスに複数のゲートラインと信号ラインを形成するステップと、
    前記ゲートライン、または前記信号ラインに対応するように前記ブロッキングを設置するステップとを更に含む、請求項１８に記載の製造方法。
20. 前記カラーフィルターは、ブラックマトリクスを含み、且つ、前記ブロッキングは、前記ブラックマトリクスに対応して設置される、請求項１８に記載の製造方法。
21. 前記ディスプレイ媒質は、液晶または高分子ゲルからなる、請求項１２に記載の製造方法。
22. 前記ブロッキングは、ディスプレイ装置が動作している時に重力方向に対して垂直となるように設置される、請求項１２に記載の製造方法。

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