KR100367417B1

KR100367417B1 - 액정디스플레이패널

Info

Publication number: KR100367417B1
Application number: KR10-2000-0028501A
Authority: KR
Inventors: 스기모토미쓰히로
Original assignee: 닛본 덴기 가부시끼가이샤
Priority date: 1999-05-25
Filing date: 2000-05-25
Publication date: 2003-01-10
Also published as: JP3803510B2; TW507108B; JP2000338498A; US6486936B1; KR20000077437A; TW507107B

Abstract

기설정된 간극(gap)으로 서로 이격된 제1 및 제2 기판들, 그리고 제1 및 제2 기판들의 쌍 사이의 간극 내에 밀봉된 액정을 포함하는 액정디스플레이패널에서, 제1 및 제2 기판들 사이의 패널간극은 패널의 외곽주변부 상의 밀봉재 내에 분산된 두 종류의 간극조절재들에 의해 조절된다. 두 종류의 간극조절재들은 제1기판 상에 배치된 절연막(후방막) 및 전선들 보다 연질의 입자들로 된 제1간극조절재, 및 제1기판 상에 배치된 절연막(후방막) 및 전선들 보다 강질의 입자들로 된 제2간극조절재로 구성되고, 제1간극조절재의 표준편차를 고려한 최대입자직경은 제2간극조절재의 표준편차를 고려한 최대입자직경 보다 더 크게 설정된다.

Description

액정디스플레이패널{Liquid crystal display panel}

본 발명은 액정디스플레이패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 디스플레이패널 및 TFT기판 등과 같은 후방패널 사이의 간극(gap)을 위해 특정 재료를 갖는 액정디스플레이패널에 관한 것이다.

최근에, 액정패널들은 이것들이 낮은 전력소비, 큰 디스플레이스크린, 및 균일하고 우수한 영상품질을 갖는 얇고 가벼운 구조로 제조될 수 있기 때문에 대중화 되었다. 이러한 액정패널들의 각각은 기설정된 간격으로 서로 이격된 두 개의 기판들과, 기판들의 쌍 사이의 간극에 채워진 액정으로 구성된다. 우수한 디스플레이 품질을 갖는 액정디스플레이패널들을 얻기 위하여 두 기판들 사이의 간극은 균일하게 유지되고 간극의 울퉁불퉁함(unevenness)은 억제되는 것이 좋다. 간극의 울퉁불퉁함은 가압에 의해 야기된 기판의 부분(국소) 변형에 기인하거나 또는 고온으로 액정을 팽창시킴에 의해 야기되는 기판들의 뒤틀림(distortion)에 기인하여 발생한다. 그러므로, 간극을 균일하게 유지하기 위하여, 일반적으로 기판들 사이의 간극내에 구형상의 간극유지재들을 산란시키는 방법이 사용되어 왔다.

직시형(direct view type) 액정디스플레이패널에 관하여, 확대렌즈를 통해 대형스크린에 영상을 디스플레이하는 투사형 프로젝터에 사용하기 위한 액정디스플레이패널은, 특히 사이즈의 소형화 및 매우 정교한(fine) 품질이 요구되었다. 그러나, 이것은 디스플레이부분의 영역에 산란된 간극조절재들이 투사시간에 상을 만들어 디스플레이품질을 떨어뜨리는 문제점을 갖거나, RGB 디스플레이들이 3-판(plate) 투사형 프로젝터에 조합되는 경우 색들의 고르지 못함(irregularity)이 패널간극의 분산에 기인하여 발생한다는 문제점을 갖는다.

이러한 문제점들을 해결하기 위하여, 간극조절재가 디스플레이영역 내에 산란되지 않는 이격기없는(spacerless) 패널을 구현하는 것이 요구되었고, 또 고정밀도의 간극 균일성을 구현하는 것이 요구되었다.

전술한 바와 같은 투사형 프로젝터에 사용하기 위한 소형 액정디스플레이패널에서는, 이격기없는 설계를 구현하기 위하여, 밀봉패턴부분(패널의 외곽주변부)에만 간극조절재를 분산하여 패널간극을 조절하는 방법이 알려져 있다.

그러나, 밀봉부에 의해서만 간극을 조절하는 방법은 다음의 문제점들을 갖는다: 패널 부착을 위한 가압단계에서, 밀봉재 내에 혼합된 간극조절재가 과도하게 가압되고, 그래서 밀봉패턴 안쪽의 배선패턴이 파괴되거나, 또는 밀봉패턴 안쪽의 배선패턴이 다층배선구조로 설계된다면 전선들이 서로에 대해 단락되게 한다. 게다가, 간극조절에서의 다량의 분산이 기판들의 휨(warp)/기복(waviness) 또는 후방막 또는 전선들의 단차들에 의해 발생한다.

위의 문제점들을 해결하기 위한 기법들이 일본공개특허공보 평3-287127호(이하 "제1간행물"이라 함) 및 일본공개특허공보 소63-155128호(이하 "제2간행물"이라 함)에 개시되어 있고, 이것들은 기존의 액정디스플레이패널들을 보여주는 종래기술로 알려져 있다.

제1간행물은, 제1이격기의 입자직경이 패널 주변부의 밀봉재에 혼합된 제2이격기의 입자직경보다 더 크고 제1 및 제2 이격기들의 정량(ration)이 높은 콘트라스트의 디스플레이를 얻도록 명기되어 있는 기법을 개시한다. 제1간행물에 의하면, 도 1에 보인 것처럼, 9.8 × 10⁸내지 4.9 ×10⁹Pa(100 내지 500kgf/㎟)의 압축탄성계수를 갖는 흑색이며 구형상인 수지미세입자들이 간극 조절을 위한 제1이격기(23)로서 사용되며, 무기물인 제2이격기(24)는 밀봉재(25) 내에 혼합되며, 제1이격기(23)의 입자직경은 제2이격기(24)의 입자직경보다 더 크게 되어 있고, 제1 및 제2 이격기들의 혼합비는 1:0.98 내지 1:0.84의 범위 내로 설정된다. 이 경우, 한 쌍의 기판들(21 및 22)은 기설정된 압력 하에서 가압되어 밀봉재(25)로 서로 고정된다. 이 때, 기판들(21 및 22)은 구부려져 제1이격기(23)는 압력변형을 받게 되고, 따라서 그 후에 부하가 제거되는 경우, 기판들(21, 22) 및 이격기(23)는 이격기(23)의 탄성력에 근거한 반발력에 의해 서로 긴밀한 접촉을 유지한다. 따라서, 기판들 사이의 간극 정확도는 기판들의 표면들의 울퉁불퉁함에 의존하며 그래서 균일한 간극이 형성될 수 있고, 그것에 의해 디스플레이 콘트라스트가 향상된다.

제2간행물은, 높은 탄성계수를 갖는 제1연질입자 및 낮은 탄성계수를 갖는 제2경질입자의 혼합물이 액정디스플레이기기를 위한 이격기로서 사용되어, 균일한 광학적 특성들이 색의 고르지 못함 없이 전체 표면에 대해 얻어질 수 있고 사용가능한 온도범위에 제한이 없는 기법을 개시한다. 제2간행물에 의하면, 액정디스플레이기기 내에, 광투과성전극들(32, 37) 및 배향(oriented)막들(33, 38)이 광투과성기판들(31, 36) 상에 형성되고, 배향막들(33, 38)은 도 2에 보인 것처럼 서로 마주보며 서로로부터 약간 이격되도록 배치된다. 또, 에폭시수지막으로 된 밀봉재(34)가 액정디스플레이기기의 주변부에 형성되어 가는(thin) 간극(39)이 두 개의 배향막들(33 및 38) 사이에 형성되어지고, 이격기(35)는 간극(39) 내에서 흩어진다. 이격기(35)는, 높은 탄성계수를 갖는 제1연질입자들과 제1입자들의 입자량의 10% 또는 그 미만으로 혼합되며 제1입자들 보다는 강질이고 탄성계수가 낮은 제2입자들의 혼합물로 이루어진다. 그 결과로서, 셀간극 길이는 정확히 조절될 수 있고, 전체 표면에 대해 균일한 광학적 특성들을 얻을 수 있고 색들의 고르지 못함이 없게 되고, 사용가능한 온도 범위가 넓어질 수 있게 된다.

그러나, 전술한 종래기술들은 다음의 문제점들을 갖는다:

첫 번째 문제점은, 전술한 기존의 기법들의 어느 것이나, 간극조절재가 다음의 이유로 액정패널의 디스플레이화소부 내에 산란되기 때문에 화소기반 디스플레이 품질이 열화 된다는 것이다. 투사형 프로젝터에 사용하기 위한 액정디스플레이패널은 소형이며 고미세구조로 설계되는 것이 필요하고, 그래서 한 화소에 대한 간극조절재의 점유면적비는 20%에 이르고, 그 결과 간극조절재가 존재하는 화소와 간극조절재가 존재하지 않는 화소 사이에 디스플레이상태의 분산(dispersion)이 있게 된다. 또, 간극조절재의 모양을 고려하면, 화소부에 존재하는 간극조절재는 액정층의 배향(orientation)을 교란시키는 요인이 되거나 그것의 광학적 특성에 기인하여 화소부로 입사하는 광을 산란시키는 요인이 된다.

두 번째 문제점은, 제1간행물을 참조하여 설명한 것처럼 밀봉재 내에 혼합된 간극조절재가 패널 부착을 위한 가압단계에서 과도하게 가압되어 밀봉패턴 안쪽의 배선패턴을 파괴시키고, 밀봉패턴 안쪽의 배선패턴이 다층으로 된 배선구조로 설계된다면 전선들이 단락된다는 것이다. 이는 경질의 재료들을 간극조절재로서 사용하는 것이 간극의 균일화를 향상시키는데 더 효과적이지만 경질의 재료들이 전선들을더 잘 부수기 때문이다.

본 발명의 목적은, 패널간극이 조절되는 액정디스플레이패널을 제공하는 것으로서, 밀봉가압공정에서 발생하는 공정결함이 감소될 수 있고 물리적인 특성값들이 서로 다른 두 종류의 간극조절재들을 패널의 외곽주변부 상의 밀봉재 속으로 분산시킴으로써 간극조절능력이 향상될 수 있는 액정디스플레이패널을 제공하는 것이다.

도 1은 기존의 액정디스플레이패널을 보여주는 단면도,

도 2는 다른 기존의 액정디스플레이패널을 보여주는 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 액정디스플레이패널을 보여주는 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 액정디스플레이패널의 주변부에서 밀봉재의 외면(periphery)을 보여주는 단면도,

도 5는 본 발명의 액정디스플레이패널에서 사용된 간극조절재의 간극값 및 압력 사이의 관계를 보여주는 그래프.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 액정디스플레이패널 2a : TFT기판

2b : 대향기판 3 : 밀봉재

4a, 4b : 간극조절재 5 : 절연막

6 : 전선 7 : 화소영역

8 : 구동회로부 9 : 광차폐층

10 : 외부연결전극 11 : 액정주입구

전술의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의하면, 기설정된 간극(gap)으로 서로 이격된 제1 및 제2 기판들, 및 제1 및 제2 기판들의 쌍 사이의 간극 내에서 밀봉된 액정을 포함하는 액정디스플레이패널은, 제1 및 제2 기판들의 외곽주변부 상에 도포된 밀봉재, 그리고 밀봉재 내에 분산된 두 종류의 간극조절재들을 포함한다.

이 액정디스플레이패널에서, 두 종류의 간극조절재들은 제1기판 상에 배치된 절연막(후방막) 및 전선들 보다 연질인 입자들로 된 제1간극조절재, 및 제1기판 상에 배치된 절연막(후방막) 및 전선들 보다 경질인 입자들로 된 제2간극조절재들로 구성되고, 제1간극조절재의 표준편차를 고려한 최대입자직경은 제2간극조절재의 표준편차를 고려한 최대입자직경 보다 더 크게 된다.

이 액정디스플레이패널에서, 제1간극조절재의 입자직경의 평균(x₁) 및 표준편차(σ₁)와 제2간극조절재의 입자직경의 평균(x₂) 및 표준편차(σ₂) 사이의 관계는 다음의 수학식을 실질적으로 만족하며,

(x₁+3×σ₁)-(x₂+3×σ₂)=△h

여기서 Δh는 밀봉재 안쪽에 위치한 전선들에 의해 형성되는 절연막의 높이차를 나타낸다.

이 액정디스플레이패널에서, 제2간극조절재의 표준편차는 제1간극조절재의 표준편차와 동일한 레벨 또는 그보다 작은 레벨로 설정된다.

이 액정디스플레이패널에서, 제1간극조절재의 압축탄성계수는 9.8 ×10⁸내지 4.9 ×10⁹Pa(파스칼)의 범위 내로 설정된다.

이 액정디스플레이패널에서, 제2간극조절재의 압축탄성계수는 4.9 ×10⁹내지 2.45 ×10¹¹Pa(파스칼)의 범위 내로 설정된다.

이 액정디스플레이패널에서, 제1간극조절재에 대한 상기 제2간극조절재의 혼합비는 약 0.1배 내지 약 2배의 범위 내로 설정된다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 첨부 도면들을 참조하여 설명한다.

[제1실시예]

도 3은 본 발명에 따른 액정디스플레이패널의 제1실시예를 보여주는 개략 평면도이다.

액정디스플레이패널(1)은, TFT기판(2a) 및 대향기판(2b)이 밀봉재(3)에 의해 서로 부착되며 이 패널의 외곽치수는 예를 들어 33.4㎜(폭) × 28.8㎜(높이) ×2.2㎜(두께)로 되어 있는 구조로 설계된다. TFT기판(2a) 상에는, 구동회로부(8) 및 외부연결전극(10)이 밀봉재(3)의 외측에 형성되고 광차폐층(9)은 밀봉재(3)의 내측에 형성된다. 또, 화소영역(7)은 광차폐층(9)에 의해 둘러싸이도록 형성된다. 대향기판(2b) 상에는, 광차폐층(9)이 TFT기판(2a)의 위치에 대응하는 위치에 형성되고, 대향기판(2b)의 외곽치수는 외부연결전극(10)에 대응하는 양만큼 TFT기판의 외곽치수보다 작은 치수로 된다.

밀봉재(3)의 패턴은 액정물질이 주입되는 개구된 하단부를 갖는 액정주입구(11)를 가지며, 밀봉재(3)의 패턴폭은 0.8㎜로 되어 있다. 간극조절재는 밀봉재(3)에 분산되고, 액정디스플레이패널(1)의 셀간극은 밀봉재(3) 내에 분산된 간극조절재에 의해서만 조절된다. 간극조절재는 화소영역(7)으로 산란되지 않는다.

전술한 개개의 치수들은 예시한 것들이므로, 본 발명은 이러한 치수들로 한정되지는 않는다. 광투과형 디스플레이패널 및 광반사형 디스플레이패널은 액정프로젝터를 위해 사용되는 액정디스플레이패널로서 사용되고, 이러한 유형들 중의 어떤 것도 이 실시예에서 사용될 수 있다. 그러나, 반사형 액정디스플레이패널을 위한 TFT기판의 경우, 투명기판으로 한정되지 않으며, 불투명기판이 사용될 수 있다. 용어 "이격기(spacer)", 마이크로퍼얼(Micropearl)" 및 "막대(rod)"는 간극조절재들(4a, 4b)에 대해 동일한 의미를 갖는다. 액정이 재료에 의해 기판들 사이에 밀봉될 수 있고 관련된 재료가 간극조절재에 친화력을 유지할 수 있는 한, 어떠한 재료들도 화소영역 주변부에 공급될 수 있는 밀봉재로서 사용될 수 있다.

도 4는 액정디스플레이패널의 제1실시예의 밀봉패턴부의 구조를 보여주는 단면도이다. 액정디스플레이패널의 셀간극은, TFT기판(2a) 및 대향기판(2b)을 서로 부착시키는 기능을 하는 밀봉재(3) 내에 분산된 두 종류의 간극조절재들에 의해 조절된다. 구동전선들(6)은 구동회로부(8)(도 3에 보여짐)로부터 디스플레이영역(7)(도 3에 보여짐)으로 밀봉재(3)를 횡단하도록 TFT기판(2a)의 표면에 형성되고, 전선들(6)을 보호하기 위한 절연막(5)은 단면이 울퉁불퉁하도록 설계된다.

밀봉재(3) 내에 분산된 두 종류의 간극조절재들에 관하여, 제1간극조절재(4a)는 더 연질(soft)이고 표준편차를 고려하여 제2간극조절재(4b)보다 더 큰 최대입자직경을 갖는다. 제1연질간극조절재(4a)는 대향기판(2a) 및 절연막(5)과 접촉을 유지하나, 그것의 일부는 절연막(5)의 돌출부들에 의해 가압되어 변형되고 다른 일부는 절연막(5)의 요부들에서 실질적으로 비변형상태로 유지된다. 반면에, 제2경질간극조절재(4b)의 일부는 실질적으로 비변형상태가 되도록 절연막(5)의 돌출부들에서 대향기판(2b) 및 절연막(5)과 접촉을 유지하고, 제2경질간극조절재(4b)의 다른 일부는 실질적으로 비변형상태가 되도록 절연막(5)의 요부들에서 대향기판(2b) 또는 절연막(5)(도 4는 이것들과 접촉하지 않은 상태를 보여준다)과 비접촉으로 유지된다.

다음으로, 본 발명에 따른 액정디스플레이패널의 간극을 조절하는 방법을 재료들 및 제조방법에 관련하여 상세히 설명한다.

제1간극조절재(4a)로서 구형상의 수지입자들(평균입자직경: 3.5㎛, 입자직경의 표준편차: 0.25㎛, 상품명: 세키수이 파인 케미컬 코, 엘티디(Sekisui Fine Chemical Co., Ltd.)에서 생산한 마이크로퍼얼)이 사용되었다. 그 압축탄성계수는 약 4.78 ×10⁹Pa(488kgf/㎟)와 동일하였다.

제2간극조절재(4b)로서 막대형 유리입자들(평균입자직경: 3.55㎛, 입자직경의 표준편차: 0.10㎛, 상품명: 일본전기유리회사(Nippon Electric Glass Co., Ltd.)에서 생산한 마이크로-로드(Micro-rod))이 사용되었다. 그 압축탄성계수는 약 8.53 ×10¹⁰Pa(8700kgf/㎟)와 동일하였다.

자외선경화형 접착제(상품명: 쓰리본드 코, 엘티디(Three Bond Co., Ltd)에서 생산한 30Y-296G4)가 밀봉재(3)로서 사용되었다. 두께 0.4㎛의 알루미늄이 전선들(6)로서 형성되었고, 질화막 및 산화막의 무기재료들이 TFT기판(2a)의 간극을 조절하기 위해 밀봉부 근처의 절연막으로서 총두께 1.2㎛로 형성되었다. 한편, 대향기판(2b)의 간극을 조절하기 위해 밀봉부 근처에서는 막형성공정이 행해지지 않았다.

밀봉재(3)의 공급은 다음과 같이 행해졌다: 밀봉재(3)에 대하여 2wt%(2 중량퍼센트)의 제1간극조절재(4a) 및 1wt%의 제2간극조절재(4b)가 혼합되어 밀봉재(3)속으로 분산되었고, 그렇게 얻어진 혼합물은 디스펜서(dispenser)시스템에 의해 TFT기판(2a) 상에 패터닝되었다.

이어서, 밀봉재(3)가 공급된 TFT기판(2a) 및 대향기판(2b)이 서로 맞추어지고 부착되었고, 그래서 형성된 적층판(laminate)에 4000mJ/㎠(λ= 365㎚)의 자외선이, TFT기판(2a) 상에 형성된 절연막(5)의 돌출부들로부터 대향기판(2b)까지의 거리(밀봉재(3)의 셀간극)가 설계값인 3.58㎛와 동일하도록 하는 압력 하에서, 조사되고, 그것에 의하여 밀봉재가 경화되어 이러한 기판들이 접착되었다. 그 후에, TN(Twisted-Nematic)기반의 액정재료가 밀봉패턴의 액정주입구(11)로 주입되었고, 액정주입구(11)는 UV-경화가능형 밀봉접착제로 밀봉되었다.

그렇게 완성된 액정디스플레이패널은 액정셀간극의 설계값으로부터 0.08㎛ 또는 그 미만까지 표준편차를 억제할 수 있었고, 간극조절재들(4a, 4b)의 압력에 기인한 단선(wire breaking)과 같은 결함들의 발생을 방지할 수 있었다. 그 이유는 다음과 같다: 패널간극을 조절하도록 밀봉재가 TFT기판(2a) 및 대향기판(2b)의 상측 및 하측으로부터의 압력으로 경화된 상태 하에서, 제1간극조절재(4a)는 연질이고 제2간극조절재(4b)의 표준편차보다 그 표준편차가 크고 제2간격조절재(4b)의 평균입자직경보다도 큰 입자직경을 가지는 제1간극조절재(4a)가 다수 존재하기 때문에, 그리고 제1간극조절재(4a)의 대부분은 간극조절에 기여하나 그것들이 계면들에서 기판들과 접촉하기 때문에, 제1간극조절재(4a)의 입자들은 유리기판 위에 형성된 배면막의 단차(step)에 따라 쉽사리 깨어지기 때문이다.

한편, 제2간극조절재(4b)는 경질(hard)이고 제1간극조절재(4a)의 평균입자직경 보다 작은 입자직경을 가지는 제2간극조절재가 다수 존재한다. 그러므로, 절연막(5)의 돌출부들과 접촉하는 입자들만이 간극 조절에 기여한다. 전선들(6)이 원인이 된 절연막(5)의 돌출부들은 TFT기판(2a)상에 또는 절연막(5)의 후방막의 단차들 상에 형성되었다.

액정디스플레이패널의 제1실시예와 비교하기 위한 비교예로서, 밀봉재(3)에 대하여 1wt%의 막대형 유리입자들(이 실시예에 보여진 경질의 간극조절재)만이 간극조절재(4)로서 밀봉재(3) 내에 분산된 시료(sample)가 준비되었다. 이것은 액정셀간극의 설계값으로부터 0.08㎛ 또는 그 미만까지 표준편차를 억제할 수 있었으나, 간극조절재(4)의 압력에 기인한 전선절단결함이 발생되었다. 또, 밀봉재(3)에 대하여 2wt%의 구형상의 수지입자들(이 실시예에 보여진 연질의 간극조절재)이 간극조절재(4)로서 밀봉재(3) 내에 분산된 시료가 준비되었으나, 액정셀간극의 설계값으로부터의 표준편차가 0.08㎛ 또는 그 미만과 동일함을 만족하는 어떠한 압력조건도 얻어지지 않았다.

위의 실시예에서, 제1간극조절재(4a)는 3.5㎛의 평균입자직경, 0.25㎛의 표준편차 및 약 4.78 ×10⁹Pa(488kgf/㎟)의 압축탄성계수를 갖는 구형상의 수지입자들로 형성되었으며, 제2간극조절재(4b)는 3.55㎛의 평균입자직경, 0.10㎛의 표준편차 및 약 8.53 ×10¹⁰Pa(8700kgf/㎟)의 압축탄성계수를 갖는 막대형 유리입자들로 형성되었고, 제1간극조절재(4a) 및 제2간극조절재(4b)는 밀봉재(3)에 대해 2wt% : 1wt%의 혼합비로 밀봉재(3) 내에 분산되었다. 그러나, 본 발명은 위의 실시예에 한정되지는 않고, 제1간극조절재(4a)의 압축탄성계수는 9.8 ×10⁸내지 4.9 ×10⁹Pa(100 내지 500kgf/㎟)의 범위이며, 제2간극조절재(4b)의 압축탄성계수는 4.9 ×10⁹내지 2.45 ×10¹¹Pa(500 내지 25000kgf/㎟)범위이며, 제2간극조절재(4b)의 입자직경의 표준편차는 제1간극조절재(4a)의 입자직경의 표준편차보다 작거나 같고, 간극조절재들의 혼합비는 제1간극조절재에 대한 제2간극조절재의 혼합비가 약 0.1배 내지 약 2배의 범위내에 있게 되도록 설정되는 조건 하에서, 위의 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

다음으로, 본 발명의 액정디스플레이패널을 위한 간극조절 원리를 설명한다.

도 5는, 본 발명의 액정디스플레이패널의 두 종류의 간극조절재들의 경우에, 간극조절재를 제어하는데 필요한 실질적인 패널간극값 및 압력 사이의 관계를 보여주는 그래프이다. 제1간극조절재의 압력곡선은 이 간극조절재가 연질의 재료로 이루어졌기 때문에 간극값의 변화에 따라 더 완만하게 상승한다. 반면에, 제2간극조절재의 압력곡선은 이 간극조절재가 강질의 재료로 이루어졌기 때문에 간극값의 변화에 따라 더 급격하게 상승한다. 간극조절재의 압력곡선의 상승을 나타내는 시작점은 간극조절재의 평균입자직경 및 표준편차에 의해 결정된다. 즉, 평균입자직경이 커지거나 표준편차가 커질수록, 간극값은 증가된다. 또, 간극조절재의 표준편차가 감소될수록, 간극조절재의 압력곡선은 더 급격히 상승한다.

전술의 특성들을 고려하여, 도 5에 보여진 간극조절을 위한 적합영역은, 간극값의 상한이 제2경질간극조절재(4b)가 압력에 기여하는 시작점으로 설정되고 간극값의 하한이 제2간극조절재(4b)가 압력에 관해서 제1간극조절재(4a) 보다 우세하지 않는 점으로 설정되도록 정해진다.

그러므로, 제1간극조절재(4a) 및 제2간극조절재(4b)의 평균입자직경 및 표준편차 선택은 TFT기판(2a) 상에 형성된 전선들(6) 또는 절연막(5)과 같은 후방막의 단차들에 의해 결정된다. 후방막의 단차들이 큰 경우, 제1 및 제2 간극조절재들 사이의 평균입자직경의 차이는 크게 설정된다. 후방막의 단차들이 작은 경우, 제1 및제2 간극조절재들 사이의 평균입자직경의 차이는 작게 설정된다. 제2경질간극조절재에 관하여, 간극값의 관점에서 본 간극적합영역은 제2경질간극조절재의 표준편차를 가능한 한 많이 감소시킴으로써 좁아질 수 있게 되어, 패널간극은 높은 정밀도로 조절될 수 있다.

전술한 간극조절 원리에 의하면, 다음의 수학식이 제1간극조절재(4a)의 입자직경의 평균(x₁) 및 표준편차(σ₁), 제2간극조절재(4b)의 입자직경의 평균(x₂) 및 표준편차(σ₂), 그리고 액정디스플레이패널의 밀봉재(3) 안쪽에 위치한 전선들(6)에 의해 형성된 절연막(5)의 높이차(Δh) 사이의 관계를 만족하면 최적의 조건이 된다.

[수학식 1]

(x₁+3×σ₁)-(x₂+3×σ₂)=△h

예를 들면, 제1실시예의 제1간극조절재(4a)가 3.5㎛의 평균입자직경 및 0.25㎛의 표준편차를 갖는 구형상의 수지입자들로 이루어지고 약 4.78 ×10⁹Pa(488kgf/㎟)의 압축탄성계수를 가지며, 제2간극조절재(4b)가 3.55㎛의 평균입자직경 및 0.10㎛의 표준편차를 갖는 막대형상의 유리입자들로 이루어지고 약 8.53 ×10¹⁰Pa(8700kgf/㎟)의 압축탄성계수를 가지는 경우,

Δh = (3.5 + 3 ×0.25) - (3.55 + 3 ×0.10) = 0.4.

절연막(5)은 밀봉부 근처의 패턴영역의 전체 표면에 대해 두께가 실질적으로균일해지도록 1.2㎛의 두께로 형성되므로, 이 실시예의 단차량(Δh)은 전선들(6)의 두께(0.4㎛)와 실질적으로 동일하다.

[제2실시예]

본 발명에 따른 제2실시예를 설명한다. 본 발명의 액정디스플레이패널의 제2실시예는 제1실시예와 동일한 패널구조를 가지며, 제1실시예와 동일한 제조방법으로 제조되고, 따라서 사용하려는 재료들만이 설명될 것이다. 이 실시예는 도 3의 평면도 및 도 4의 단면도를 참조하여 설명한다.

우선, 제1간극조절재(4a)는 3.6㎛의 평균입자직경 및 0.25㎛의 표준편차를 갖는 구형상의 수지입자들(상품명: 세키수이 파인 케미컬 코, 엘티디에서 생산한 마이크로퍼얼)로 형성되었고, 그 압축탄성계수는 약 4.78 ×10⁹Pa(488kgf/㎟)이었디.

제2간극조절재(4b)로서 3.8㎛의 평균입자직경 및 0.06㎛의 표준편차를 갖는 구형상의 실리카입자들(상품명: 소쿠바이 카세이 코, 엘티디(SHOKUBAI KASEI Co., Ltd.)에서 생산한 "SINSIKYU"-SW)이 사용되었다. 그 압축탄성계수는 약 2.45 ×10¹⁰Pa(2500kgf/㎟)와 동일한 것으로 추정되었다.

자외선경화형 접착제(상품명: 쓰리본드 코, 엘티디(Three Bond Co., Ltd)에서 생산한 30Y-296G4)가 밀봉재(3)로서 사용되었다. 두께 0.4㎛의 알루미늄이 전선들(6)로서 형성되었고 질화막 및 산화막의 무기재료들이 TFT기판(2a)의 간극을 조절하기 위해 밀봉부 근처에 절연막으로서 총두께 1.2㎛로 형성되었다. 반면에, 막형성공정은 대향기판(2b)의 간극 조절을 위해 밀봉부 근처에서는 행해지지 않았다.

밀봉재(3)의 공급은 다음과 같이 행해졌다: 밀봉재(3)에 대해 1.5wt%의 제1간극조절재(4a) 및 1.5wt%의 제2간극조절재(4b)가 혼합되어 밀봉재(3) 속으로 분산되었고, 그래서 얻어진 혼합물은 디스펜서시스템에 의해 TFT기판(2a) 상에 패터닝 되었다.

이어서, 밀봉재(3)가 공급되는 TFT기판(2a), 및 대향기판(2b)이 서로 배치되고 부착되었고, 그래서 형성된 적층판에, 4000mJ/㎠(λ= 365㎚)의 자외선이, TFT기판(2a) 상에 형성된 절연막(5)의 돌출부들로부터 대향기판(2b)까지의 거리(밀봉재(3)의 셀간극)가 설계값인 3.95㎛와 동일하도록 하는 압력 하에서, 조사되었고, 그것에 의하여 밀봉재가 경화되어 이러한 기판들이 접착되었다. 그 후에, TN기반의 액정재료가 밀봉패턴의 액정주입구(11)로 주입되었고, 액정주입구(11)는 UV-경화가능형 밀봉접착제로 밀봉되었다.

그렇게 완성된 액정디스플레이패널은 액정셀간극의 설계값으로부터 0.08㎛ 또는 그 미만까지 표준편차를 억제할 수 있었고, 간극조절재들(4a, 4b)의 압력에 기인한 단선과 같은 결함들의 발생을 방지할 수 있었다.

위의 실시예에서, 제1간극조절재(4a)는 3.6㎛의 평균입자직경, 0.25㎛의 표준편차 및 약 4.78 ×10⁹Pa(488kgf/㎟)의 압축탄성계수를 갖는 구형상의 수지입자들로 형성되었으며, 제2간극조절재(4b)는 3.8㎛의 평균입자직경, 0.06㎛의 표준편차 및 약 2.45 ×10¹⁰Pa(2500kgf/㎟)의 압축탄성계수를 갖는 구형상의 실리카입자들로 형성되었고, 제1간극조절재(4a) 및 제2간극조절재(4b)는 밀봉재(3)에 대해 1.5wt% : 1.5wt%의 혼합비로 밀봉재(3) 내에 분산되었다. 그러나, 본 발명은 위의 실시예에 한정되지는 않고, 제1간극조절재(4a)의 압축탄성계수는 9.8 ×10⁸내지 4.9 ×10⁹Pa(100 내지 500kgf/㎟)의 범위, 바람직하게는 1.96 ×10⁹내지 3.92 ×10⁹Pa(200 내지 400kgf/㎟)의 범위이며, 제2간극조절재(4b)의 압축탄성계수는 4.9 ×10⁹내지 2.45 ×10¹¹Pa(500 내지 25000kgf/㎟)의 범위, 바람직하게는 4.9 ×10⁹내지 1.96 ×10¹¹Pa(500 내지 20000kgf/㎟)의 범위이며, 제2간극조절재(4b)의 입자직경의 표준편차는 제1간극조절재(4a)의 입자직경의 표준편차보다 작거나 같고, 간극조절재들의 혼합비는 제1간극조절재에 대한 제2간극조절재의 혼합비가 약 0.1배 내지 약 2배의 범위내에 있게 되도록 설정되는 조건 하에서, 위의 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

전술의 실시예들에서, 액정디스플레이패널은 약 1.3인치의 화소디스플레이영역을 갖는다. 그러나, 두 기판들의 전성(malleability)이 작다면, 본 발명은 수 인치의 패널에 적용될 것이다. 또, 액정디스플레이패널이 TN형으로 만들어진다면, STN형 또는 강유전체 형이 사용될 것이다. 즉, 액정재료는 특정 재료들로 한정되지는 않는다.

본 발명의 액정디스플레이패널에 의하면, 간극조절재에 의한 과도한 부하가 기판 상에 형성된 후방막, 전선들 등에 부과되는 것이 방지될 수 있고, 균일한 부하 분산이 밀봉패턴 내에서 행해질 수 있다. 그러므로, 디스플레이품질이 디스플레이부분의 영역 내에 분산된 간극조절재들의 반사에 기인하여 나빠지는 것을 막을 수 있고, 전선 부분의 파괴 또는 다층으로 된 전선들의 단락이 방지될 수 있어서, 고품질의 소형이면서 매우 정밀한 패널을 얻을 수 있다.

게다가, 투사형 프로젝터에 사용하기 위한 액정디스플레이패널에서는, 3-판(plate) 투사형 프로젝터에서 RGB의 디스플레이들이 조합되는 경우 패널간극의 분산에 기인한 색이 고르지 못함의 발생을 방지할 수 있다.

Claims

기설정된 간극(gap)으로 서로 이격된 제1 및 제2기판들, 그리고 제1 및 제2기판들의 쌍 사이의 간극 내에서 밀봉된 액정을 포함하는 액정디스플레이패널에 있어서,

상기 제1 및 제2기판들의 외곽주변부 상에 도포된 밀봉재; 및

상기 밀봉재 내에 분산된 두 종류의 간극조절재들을 포함하며,

상기 두 종류의 간극조절재들은 상기 제1기판상에 배치된 절연막 및 배선보다 연질인 입자들로 이루어진 제1간극조절재, 및 상기 제1기판상에 배치된 상기 절연막 및 배선보다 경질인 입자들로 이루어진 제2간극조절재를 가지고,

상기 제1기판과 상기 제2기판과의 간극은 상기 절연막 및 배선에 의해 넓거나 좁게 되고,

상기 제1간극조절재의 표준편차를 고려한 최대입자경은, 넓은 간극의 개소(個所)에서 상기 제1 및 제2기판에 대하여 실질적으로 변형이 없는 상태로 접하고, 좁은 간극의 개소에서 상기 제1 및 제2기판에 대하여 변형된 상태로 접하도록 설정되며,

상기 제2간극조절재의 표준편차를 고려한 최대입자경은, 넓은 간극의 개소에서 상기 제1 및 제2기판에 대하여 접하는 일이 없고, 좁은 간극의 개소에서 상기 제1 및 제2의 기판에 대하여 실질적으로 변형이 없는 상태로 접하도록 설정되어 있는 액정디스플레이패널.
제1항에 있어서, 상기 제1기판상에 배치된 절연막은 배선에 의해 형성된 요철구조를 가지는 액정디스플레이패널.
제2항에 있어서, 상기 제1간극조절재의 입자직경의 평균(x₁) 및 표준편차(σ₁)와 상기 제2간극조절재의 입자직경의 평균(x₂) 및 표준편차(σ₂) 사이의 관계는 다음의 수학식을 실질적으로 만족하며,

(x₁+3×σ₁)-(x₂+3×σ₂)=△h

여기서 Δh는 상기 밀봉재 안쪽에 위치한 상기 배선에 의해 형성되는 상기 절연막의 오목면 및 볼록면간의 높이차를 나타내는 액정디스플레이패널.
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제2항에 있어서, 상기 제1간극조절재의 압축탄성계수는 9.8 ×10⁸내지 4.9 ×10⁹Pa의 범위 내로 되게 하는 액정디스플레이패널.
제2항에 있어서, 상기 제2간극조절재의 압축탄성계수는 4.9 ×10⁹내지 2.45 ×10¹¹Pa의 범위 내로 되게 하는 액정디스플레이패널.
제2항에 있어서, 상기 제1간극조절재에 대한 상기 제2간극조절재의 혼합비는 약 0.1배 내지 약 2배의 범위 내로 되게 하는 액정디스플레이패널.
제3항에 있어서, 상기 제1간극조절재에 대한 상기 제2간극조절재의 혼합비는 약 0.1배 내지 약 2배의 범위 내로 되게 하는 액정디스플레이패널.
제9항에 있어서, 상기 제1간극조절재의 압축탄성계수는 9.8 ×10⁸내지 4.9 ×10⁹Pa의 범위 내로 되게 하는 액정디스플레이패널.
제9항에 있어서, 상기 제2간극조절재의 압축탄성계수는 4.9 ×10⁹내지 2.45 ×10¹¹Pa의 범위 내로 되게 하는 액정디스플레이패널.