KR100800940B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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샤프 가부시키가이샤
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Abstract

액정 표시 장치에 관한 것으로, 액정의 체적의 변화가 있어도 표시 품질이 영향받지 않도록 한 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
액정 표시 장치는, 한쌍의 기판(12)과, 한쌍의 기판 사이에서 환상의 시일(18)의 내부에 삽입된 액정과, 환상의 시일(18)과 화소 표시 에리어(20)와의 사이의 프레임부(22)에 형성된 문턱 패턴(24)을 포함하며, 문턱 패턴은 환상의 시일과 상기 문턱 패턴과의 사이의 에리어(26)와 화소 표시 에리어(20)를 연통시키는 입구(28)를 갖는 구성으로 한다.
기판, 시일, 화소 표시 에리어, 프레임부, 문턱 패턴

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도 1은 본 발명의 실시예의 액정 표시 장치를 도시하는 개략적인 단면도.
도 2는 도 1의 한쪽의 기판을 도시하는 평면도.
도 3은 적하 주입법을 설명하는 도면.
도 4는 환경 온도 저하 등에 의한 액정의 체적 감소 시의 액정 표시 장치를 도시하는 도면으로, (a)는 액정이 환상(環狀)의 시일과 문턱 패턴과의 사이의 에리어로부터 입구를 통해 문턱 패턴의 내측으로 이동하는 것을 도시하고, (b)는 액정이 문턱 패턴의 내측에 채워지는 것을 도시하는 도면.
도 5는 환경 온도 상승 등에 의한 액정의 체적 증가 시의 액정 표시 장치를 도시하는 도면으로, (a)는 액정이 문턱 패턴의 내측으로부터 입구를 통해 환상의 시일과 문턱 패턴과의 사이의 에리어로 이동하는 것을 도시하고, (b)는 액정이 환상의 시일과 문턱 패턴과의 사이의 에리어 내에서 이동하는 것을 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 변형예를 도시하는 도면.
도 7은 문턱 패턴 및 주상(柱狀) 스페이서를 갖는 기판의 일례를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 변형예를 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 액정 표시 장치
12, 14 : 기판
16 : 액정
18 : 환상의 시일
20 : 화소 표시 에리어
22 : 프레임부
24 : 문턱 패턴
26 : 에리어
28 : 입구
30 : 기둥형 스페이서
32 : 디스펜서
34 : 배향막
본 발명은 액정 표시 장치의 제조에 관한 것이다.
액정 표시 장치는, 한쌍의 기판과, 이들 기판 사이에 삽입된 액정으로 이루어진다. 예를 들면, 한쪽의 기판은 TFT를 형성한 TFT 기판이고, 다른쪽의 기판은 컬러 필터를 형성한 컬러 필터 기판이다. 또한, 한쪽의 기판에는 광 경화성 시일제로 이루어지는 환상의 시일이 형성되고, 환상의 시일은 한쌍의 기판을 접합한 후 에 자외선을 조사함으로써 경화된다. 액정은 환상의 시일에 의해 둘러싸인 영역에 삽입된다.
종래의 액정 표시 장치의 제조 방법에서는, 환상의 시일에 주입 구멍이 형성되고, 한쌍의 기판을 접합한 후, 액정은 진공 챔버 내에서 환상의 시일에 형성된 주입 구멍으로 주입된다. 그 후, 환상의 시일의 주입 구멍이 메워지고, 한쌍의 기판으로 이루어지는 액정 패널은 진공 챔버의 외부로 추출된다.
최근, 액정 표시 장치의 제조 시, 적하 주입법이 제안되어 있다(예를 들면, 일본 특개2001-133795호 공보 참조). 적하 주입법에서는, 한쪽의 기판에 환상의 시일을 형성하고, 액적 상태의 액정을 그 기판의 환상의 시일 내에 적하한다. 그 다음에, 한쌍의 기판은 진공 챔버 내에서 접합된다. 적하 주입법에 따르면, 기판 접합과 동시에 액정 주입을 완료시킬 수 있어, 제조 공정이 단축되어, 액정 표시 장치의 제조 비용을 저감할 수 있다.
일본 특개2001-133795호 공보에서는, 사각형의 환상의 시일 대신에, 사각형의 4모서리에 개구부를 형성한 형체의 시일을 형성하고, 액정을 시일로 둘러싸인 에리어에 적하한 후에 개구부로 새어 들어온 액정을 닦아내고, 그 후에 개구부를 밀봉재로 밀봉하도록 하고 있다. 또한, 한쌍의 기판 사이에 주상의 스페이서를 형성하는 것을 개시하고 있다.
사용자가 액정 표시 장치를 사용하고 있는 환경의 온도가 상하로 변화되면, 액정 표시 장치 내에 채워져 있는 액정의 체적도 팽창, 수축하여, 액정의 체적의 변화를 액정 표시 장치의 셀 공간이 허용, 흡수할 수 없게 된다. 예를 들면, 액정 표시 장치에서는, 화소 표시 에리어와 환상의 시일 사이의 프레임부에 액정에 섞여 진공 기포가 존재하는 경향이 있다. 사용자가 액정 표시 장치를 사용하고 있는 환경에서는, 기포가 환경 온도 저하 등에 의해 프레임부로부터 화소 표시 에리어로 흘러, 표시 불균일의 원인이 될 우려가 있다. 이 때문에, 액정 표시 장치의 제조 시에는 프레임부에도 기포가 남지 않도록 액정의 양은 약간 많게 설정되어 있다. 그렇게 하면, 환경 온도 상승 시 등에 액정 셀의 팽창이 액정의 팽창량을 커버할 수 없게 되어, 액정 표시 장치를 거의 수직으로 세워 사용하는 경우에, 남은 액정이 중량에 의해 액정 표시 장치의 하부의 위치에 괴여, 그 부분의 셀 두께 불균일이 발생하게 된다.
본 발명의 목적은 액정의 체적의 변화가 있어도 표시 품질이 영향받지 않도록 한 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 한쌍의 기판과, 상기 한쌍의 기판 사이에서 환상의 시일의 내부에 삽입된 액정과, 상기 환상의 시일과 화소 표시 에리어와의 사이의 프레임부에 형성된 문턱 패턴을 구비하고, 상기 문턱 패턴은 상기 환상의 시일과 상기 문턱 패턴과의 사이의 에리어와 화소 표시 에리어를 연통시키는 입구를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
이 구성에 따르면, 액정 표시 장치의 화소 표시 에리어 밖의 프레임부를 효과적으로 이용함으로써, 환경 변화에 수반되는 액정의 체적의 변화를 흡수, 커버한다. 또한, 적하 주입 방법에 의해 제조한 액정 표시 장치의 액정량에 대한 환경 마진을 증가시키는 것이 가능하게 된다.
<실시예>
이하 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예의 액정 표시 장치를 도시하는 개략적인 단면도, 도 2는 도 1의 한쪽의 기판을 도시하는 평면도이다.
도 1 및 도 2에서, 액정 표시 장치(10)는, 제1 및 제2 기판(12, 14)과, 제1 및 제2 기판(12, 14) 사이에 삽입된 액정(16)과, 액정(16)을 둘러싸도록 제1 및 제2 기판(12, 14) 사이에 형성된 환상의 시일(18)을 갖는다. 액정 표시 장치(10)는, 환상의 시일(18)의 내측에 화소 표시 에리어(20)와 프레임부(22)를 갖는다.
문턱 패턴(24)이 환상의 시일(18)과 화소 표시 에리어(20) 사이의 프레임부(22)에 형성된다. 문턱 패턴(24)은 환상의 시일(18)과 문턱 패턴(24)과의 사이의 에리어(26)와 화소 표시 에리어(20)(문턱 패턴(24)의 내측)를 연통시키는 입구(28)를 갖는다. 도 2에서, 환상의 시일(18)은 연속적인 사각형의 형상으로 형성되며, 주입 구멍을 갖지 않는다. 문턱 패턴(24)과 환상의 시일(18) 사이에 입구(28)를 제외하고 폐쇄된 공간이 형성된다.
문턱 패턴(24)은 환상의 시일(18)과 실질적으로 평행하게 환상의 시일(18)로부터 간격을 두고 환상으로 연장된다. 바람직하게는, 입구(28)는 액정 표시 장치(10)의 사용 환경에서의 하부의 위치(액정 표시 장치(10)가 거의 수직으로 세워져 사용되는 경우의 하부의 위치)에 형성된다.
액정 표시 장치(10)는, 액티브 매트릭스형 컬러 액정 표시 장치이다. 한쪽의 기판은 TFT를 형성한 TFT 기판이고, 다른쪽의 기판은 컬러 필터를 형성한 컬러 필터 기판이다. 컬러 필터나 TFT 및 화소 전극 등은 주지의 구조로 할 수 있기 때문에, 여기서는, 컬러 필터나 TFT 및 화소 전극 등의 상세한 설명은 생략한다. 또한, 공지의 배향막이 형성된다. 화소 표시 에리어(20)는 TFT 및 화소 전극이 형성된 에리어이고, 프레임부(22)는 화소 표시 에리어(20) 주위의 블랙 매트릭스로 피복된 에리어이다.
문턱 패턴(24)은 환상의 시일(18)의 재료로 형성될 수 있다. 문턱 패턴(24)은 환상의 시일(18)을 기판(12)에 도포할 때에 환상의 시일(18)과 함께 도포된다. 문턱 패턴(24)은 환상의 시일(18)과 실질적으로 동일한 높이를 갖는다. 혹은, 문턱 패턴(24)은 컬러 필터를 형성하는 재료로 형성될 수 있다. 혹은, 문턱 패턴(24)은 TFT 기판 성막 시의 유기막 재료(절연막 재료)로 형성될 수 있다. 혹은, 문턱 패턴(24)은 주상 스페이서의 재료로 형성될 수 있다. 주상 스페이서(30)의 일례는 도 7에 도시된다.
액정 표시 장치(10)는 적하 주입법에 의해 제조된 것이다. 도 3은 적하 주입법을 설명하는 도면이다. 액정(16)은 디스펜서(32)로부터 액적 상태로 제1 기판(12)(또는 제2 기판(14)) 상에 적하된다. 디스펜서(32)는 XY 방향으로 이동하면서 액적 상태의 액정(16)을 환상의 시일(18)로 둘러싸인 영역에 적하한다. 액적 상태의 액정(16)은 기판(12) 상으로 넓게 퍼져간다.
액정(16)은 문턱 패턴(24)의 내측에 채워지며, 문턱 패턴(24)의 입구(28)로 부터 환상의 시일(18)과 문턱 패턴(24)과의 사이의 에리어(26)로 흐르도록 한다. 에리어(26)로 흘러 들어온 액정(16)은, 에리어(26) 내의 입구(28)로부터 소정 위치까지는 충분히 도달하도록 설정하는 것이 바람직하다. 따라서, 도 2에 도시한 바와 같이, 에리어(26)는, 액정(16)이 충분히 존재하는 부분(26a)과, 액정(16)의 양이 적어 진공 기포를 포함하는 부분(26b)을 갖는다. 에리어(26) 내의 진공 기포는 액정 표시 장치의 사용 상태를 고려한 상태에서 기본적으로 액정 표시 장치의 상부에 모이기 쉬운 경향이 있다. 따라서, 입구(28)가 하부에 형성되어 있으면, 액정(16)이 충분히 존재하는 부분(26a)은 입구(28) 근방에 위치하게 된다.
액정(16)을 제1 기판(12)(또는 제2 기판(14)) 상에 적하한 후, 제1 기판(12)과 제2 기판(14)을 환상의 시일(18)로 진공 챔버 내에서 접합한다. 그리고, 환상의 시일(18)을 경화시킨다. 이에 의해 액정 패널이 완성된다.
도 4는 환경 온도 저하 등에 의한 액정의 체적 감소 시의 액정 표시 장치를 도시하는 도면이다. 문턱 패턴(24)의 내측의 액정의 체적이 감소하면, 문턱 패턴(24)의 내측은, 액정(16)이 충분히 존재하는 부분(27a)에 섞여 진공 기포를 포함하는 부분(27b)을 갖게 된다. 따라서, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 액정(16)이 환상의 시일(18)과 문턱 패턴(24) 사이의 에리어(26)로부터 입구(28)를 통해 문턱 패턴(24)의 내측으로 이동한다. 따라서, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 액정(16)이 문턱 패턴(24)의 내측에 채워져, 진공 기포를 포함하는 부분(27b)이 없어진다. 환상의 시일(18)과 문턱 패턴(24) 사이의 에리어(26)에서는, 액정(16)이 충분히 존재하는 부분(26a)과 액정(16)의 양이 적어 진공 기포를 포함 하는 부분(26b)과의 경계가 입구(28)에 근접한다.
이와 같이, 환경 온도 저하 등에 의한 액정의 체적 감소 시에는, 에리어(26) 내의 입구(28) 근방의 액정이, 액정이 부족한 화소 표시 에리어(20) 내에 보충되어, 화소 표시 에리어(20) 내에서 진공 기포가 생기지 않게 된다.
여기서, 환상의 시일(18)만이 있고, 문턱 패턴(24)이 없는 경우, 사용자가 액정 표시 장치를 사용하고 있는 환경의 온도가 상하로 변화되면, 액정 표시 장치 내에 채워져 있는 액정의 체적도 팽창, 수축하여, 액정의 체적의 변화를 액정 표시 장치의 셀 공간이 허용, 흡수할 수 없게 된다. 예를 들면, 액정 표시 장치에서는, 화소 표시 에리어와 환상의 시일 사이의 프레임부에 액정이 섞여 진공 기포가 존재하는 경향이 있다. 사용자가 액정 표시 장치를 사용하고 있는 환경에서는, 기포가 환경 온도 저하 등에 의해 프레임부로부터 화소 표시 에리어로 흘러, 표시 열화의 원인이 될 우려가 있다.
본 발명에서는, 화소 표시 에리어(20)를 포함하는 문턱 패턴(24)의 내측은 액정(16)으로 채워지고, 진공 기포를 포함하는 부분(27b)이 환상의 시일(18)과 문턱 패턴(24)과의 사이의 에리어(26)에 존재하게 되며, 또한, 입구(28)로부터 떨어진 위치에 존재하기 때문에, 진공 기포가 화소 표시 에리어(20)로 흐르지 않아, 표시 열화의 원인이 해소된다.
도 5는 환경 온도 상승 등에 의한 액정의 체적 증가 시의 액정 표시 장치를 도시하는 도면이다. 문턱 패턴(24)의 내측의 액정의 체적이 증가하면, 문턱 패턴(24)의 내측은, 액정(16)이 충분히 존재하는 부분(27a)만으로 되어, 액정(16) 이 남게 된다. 따라서, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 액정(16)이 문턱 패턴(24)의 내측으로부터 입구(28)를 통해 환상의 시일(18)과 문턱 패턴(24)과의 사이의 에리어(26)로 이동한다. 따라서, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 잉여의 액정(16)이 문턱 패턴(24)의 외측으로 밀려나와, 환상의 시일(18)과 문턱 패턴(24)과의 사이의 에리어(26)에서는, 액정(16)이 충분히 존재하는 부분(26a)과 액정(16)의 양이 적어 진공 기포를 포함하는 부분(26b)과의 경계가 입구(28)로부터 멀어진다.
종래에는, 액정 표시 장치의 제조 시에는 액정의 양은 약간 많게 설정되어 있었다. 그렇게 하면, 환경 온도 상승 시 등에 액정 셀의 팽창이 액정의 팽창량을 커버할 수 없게 되어, 액정 표시 장치를 거의 수직으로 세워 사용하는 경우에, 남은 액정이 중량에 의해 액정 표시 장치의 하부의 위치에 괴어, 그 부분의 셀 두께 불균일이 발생하게 되는 문제가 있었다.
본 발명에서는, 환경 온도 상승 등에 의한 액정 체적 팽창 시에는, 화소 표시 에리어(20)의 남은 액정이 입구(28)를 통하여, 액정을 수용할 여지가 있는 에리어(26)로 흐른다. 따라서, 남은 액정이 중량에 의해 액정 표시 장치의 하부의 위치에 괴어, 그 부분의 셀 두께 불균일이 발생하는 것이 해소된다.
도 6은 본 발명의 변형예를 도시하는 도면이다. 이 예에서는, 기판(12)은 배향막(34)을 포함한다. 배향막(34)은 문턱 패턴(24)의 내측에 형성되어 있다. 또한, 배향막과 동일한 배향막(34a)이 환상의 시일(18)과 문턱 패턴(24)과의 사이의 에리어(26)의 입구(28)에 가까운 제1 부분(26c)에 배치되고, 제1 부분(26c)보다 입구(28)로부터 먼 제2 부분(26d)에는 배향막이 배치되어 있지 않다.
액정(16)은 배향막(34, 34a)에 젖기 쉬운 경향이 있다. 따라서, 환상의 시일(18)과 문턱 패턴(24)과의 사이의 에리어(26)에서는, 액정(16)은 배향막(34a)이 있는 제1 부분(26c)에 구속되기 쉽고, 배향막이 없는 제2 부분(26d)에는 구속되지 않는다. 이 때문에, 액정(16)은 입구(28) 근방의 제1 부분(26c)에 집중하여 존재하게 된다. 배향막(34a)은 액정량 마진에 대하여 필요한 거리만큼에만 배치된다.
도 8은 본 발명의 변형예를 도시하는 도면이다. 도 8의 기판(12)은 문턱 패턴(24)의 형상을 제외하고는 도 2의 기판(12)과 마찬가지이다. 도 8에서는, 문턱 패턴(24)은 사각형의 환상의 시일(18)의 1변과 실질적으로 평행하게 환상의 시일(18)의 1변으로부터 간격을 두고 연장되도록 형성된다. 문턱 패턴(24)의 단부는 환상의 시일(18)의 양측면과 접촉하고, 문턱 패턴(24)과 환상의 시일(18)의 1변과의 사이에 입구(28)를 제외하고 폐쇄된 공간이 형성된다. 따라서, 앞의 실시예에서는 환상의 시일(18)과 문턱 패턴(24)과의 사이의 에리어(26)는 환상이었지만, 도 8의 에리어(26)는 스트레이트이다. 이 경우에도, 입구(28)를 갖는 문턱 패턴(24)의 작용은, 앞의 실시예의 작용과 마찬가지로, 종래에는 제어할 수 없었던 진공 기포를 제어할 수 있게 되어, 환경 온도 변화에 수반되는 액정의 체적의 변화 현상의 마진을 증가시키는 것이 가능하게 된다.
이상 설명한 예는 하기의 특징을 포함한다.
(부기 1)
한쌍의 기판과, 상기 한쌍의 기판 사이에서 환상의 시일의 내부에 삽입된 액정과, 상기 환상의 시일과 화소 표시 에리어와의 사이의 프레임부에 형성된 문턱 패턴을 구비하고, 상기 문턱 패턴은 상기 환상의 시일과 상기 문턱 패턴과의 사이의 에리어와 상기 화소 표시 에리어를 연통시키는 입구를 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
(부기 2)
상기 문턱 패턴은 상기 환상의 시일의 적어도 1변과 실질적으로 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재된 액정 표시 장치.
(부기 3)
상기 문턱 패턴은 상기 환상의 시일과 실질적으로 평행하게 상기 환상의 시일로부터 간격을 두고 환상으로 연장되는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재된 액정 표시 장치.
(부기 4)
상기 문턱 패턴은 상기 환상의 시일의 적어도 1변과 실질적으로 평행하게 상기 환상의 시일의 적어도 1변으로부터 간격을 두고 연장되며, 상기 문턱 패턴과 상기 환상의 시일의 적어도 1변과의 사이에 상기 입구를 제외하고 폐쇄된 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재된 액정 표시 장치.
(부기 5)
상기 환상의 시일과 상기 문턱 패턴과의 사이의 에리어의 상기 입구에 가까운 제1 부분에 배향막이 배치되고, 상기 제1 부분보다 상기 입구로부터 먼 제2 부 분에는 배향막을 배치하지 않는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재된 액정 표시 장치.
(부기 6)
액정은 한쪽으로 적하되며, 환상의 시일은 주입 구멍을 갖지 않는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재된 액정 표시 장치.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 적하 접합 장치에 의해 제작한 패널의 액정량에 대한 환경 마진을 증가시키는 것이 가능하게 된다.

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 액정 표시 장치로서,
    한쌍의 기판과, 상기 한쌍의 기판 사이에서 환상(環狀)의 시일의 내부에 삽입된 액정과, 상기 환상의 시일과 화소 표시 에리어와의 사이의 프레임부에 형성된 문턱 패턴을 포함하며,
    상기 문턱 패턴은 상기 환상의 시일과 상기 문턱 패턴과의 사이의 에리어와 상기 화소 표시 에리어를 연통시키는 입구를 갖고,
    상기 문턱 패턴은 상기 환상의 시일의 적어도 1변과 실질적으로 평행하게 상기 환상의 시일의 적어도 1변으로부터 간격을 두고 연장되며, 상기 문턱 패턴과 상기 환상의 시일의 적어도 1변과의 사이에 상기 입구를 제외하고 폐쇄된 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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