DE102005060982A1

DE102005060982A1 - Flüssigkristallanzeigevorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102005060982A1
Application number: DE102005060982A
Authority: DE
Inventors: Sung Hoe Goyang Yoon
Original assignee: LG Philips LCD Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2025-12-21
Also published as: US20100253894A1; GB2425391B; US7907242B2; KR20060110936A; US20060238693A1; FR2884935A1; GB2425391A; GB0525056D0; CN1854867A; JP4496159B2; FR2884935B1; TW200638092A; US7880855B2; TWI334500B; CN1854867B; DE102005060982B4; JP2006301575A

Abstract

Es wird eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung und ein Verfahren zu deren Herstellung beschrieben, in dem eine Justageschicht gebildet wird, die in eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten Unter-Justageschichten aufgeteilt ist, und es wird ein Säulen-Abstandshalter in dem Raum zwischen den Unter-Justageschichten ausgebildet. Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung beinhaltet ein erstes Substrat und ein zweites Substrat, die einander gegenüberliegen, eine erste Justageschicht auf dem zweiten Substrat, wobei die erste Justageschicht eine erste Justageschichtnut in einem vorbestimmten Teilbereich aufweist, einen ersten Abstandshalter in der ersten Justageschichtnut und eine Flüssigkristallschicht zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat.

Description

Priorität Rep. of Korea 20/04/2005 10-2005-0032732

Diese Anmeldung nimmt die Priorität der koreanischen Anmeldung Nr. P2005-32732, eingereicht am 20. April 2005, in Anspruch, die hiermit durch Bezugnahme so einbezogen wird, als wenn sie vollständig hierin dargelegt wäre.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Anmeldung betrifft Flüssigkristallanzeigevorrichtungen und insbesondere eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung und ein Verfahren zu deren Herstellung, in dem eine in eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten Unter-Justageschichten geteilte Justageschicht gebildet und ein Säulen-Abstandshalter in dem Raum zwischen den Unter-Justageschichten ausgebildet wird.

HINTERGRUND

Es werden unterschiedliche flache Anzeigevorrichtungen, wie zum Beispiel LCD (Flüssigkristallanzeigevorrichtung – Liquid Crystal Display Device), PDP (Plasmaanzeige – Plasma Display Panel), ELD (Elektrolumineszenzanzeige – Electro Luminescent Display), VFD (Vakuumfluoreszenzanzeige – Vacuum Fluorescent Display) als Anzeigevorrichtungen in verschiedenen Systemen verwendet.

Von den unterschiedlichen Anzeigevorrichtungen, die die CRT (Kathodenstrahlröhre – Cathode Ray Tube) ersetzen, wird das LCD aufgrund der Vorteile einer guten Bildqualität, eines geringen Gewichts, eines schmalen Querschnitts und eines niedrigeren Stromverbrauchs oftmals für mobile Anzeigevorrichtungen verwendet. Neben mobilen Anzeigevorrichtungen wie zum Beispiel als Bildschirme für Notebook-Computer wird das LCD in unterschiedlicher Form als Bildschirm für Fernseher zum Empfang und zur Anzeige eines Sendesignals und Bildschirm für Computer entwickelt.

Zur Verwendung des LCD als allgemeine Anzeigevorrichtungen richtet sich die Entwicklung des LCD auf die Realisierung eines Hochqualitätsbildes, wie zum Beispiel hohe Auflösung, hohe Leuchtkraft und großformatige Bilder, während die Merkmale eines geringen Gewichts, eines schmalen Querschnitts und eines niedrigen Stromverbrauchs beibehalten werden.

Bezug nehmend auf 1 wird die Flüssigkristallanzeigevorrichtung des Standes der Technik mit einem ersten Substrat 1 und einem zweiten Substrat 2 versehen, die mit einem Abstand zwischen den Substraten verklebt sind, und es wird eine Flüssigkristallschicht 3 zwischen das erste Substrat 1 und das zweite Substrat 2 eingespritzt.

Eine Vielzahl von in regelmäßigen Abständen in einer Richtung auf dem ersten Substrat angeordneten Gateleitungen 4 sowie eine Vielzahl von Datenleitungen 5 in regelmäßigen Abständen senkrecht zu den Gateleitungen 4, um Pixelbereiche ,P' zu definieren, in denen eine Pixelelektrode 6 in jedem der Pixelbereiche ,P' gebildet wird, und eine Vielzahl von Dünnfilmtransistoren ,T' wird jeweils in Bereichen gebildet, in denen sich die Gateleitungen 4 und die Datenleitungen 5 kreuzen, um auf diese Weise als Antwort auf ein Signal auf der Gateleitung 4 zur Übertragung eines Datensignals von der Datenleitung 5 zu jeder Pixelelektrode 6 geschaltet zu werden.

Auf dem zweiten Substrat 2 wird eine schwarze Matrixschicht 7 zur Abschirmung von auf Bereiche mit Ausnahme der Pixelbereiche ,P' einfallendem Licht ausgebildet, die RGG-Farbfilterschichten 8 zum Ausdrücken von Farben jeweils in den Pixelbereichen gegenüberliegenden Bereichen, und eine gemeinsame Elektrode auf der Farbfilterschicht 8.

Die Flüssigkeitskristallanzeige kann ein Bild anzeigen, weil die Flüssigkristallschicht 3 durch ein elektrischen Feld zwischen der Pixelelektrode 6 und der gemeinsamen Elektrode 9 zwischen den ersten und zweiten Substraten ausgerichtet ist, um, abhängig vom Orientierungsgrad der Flüssigkristallschicht 3, die Menge von durch die Flüssigkristallschicht gesendetem Licht zu regeln.

Diese Art von Flüssigkristallanzeigevorrichtung wird als TN (twisted nematic)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung bezeichnet. Da die TN-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung den Nachteil eines schmalen Betrachtungswinkels aufweist, wurde, um diesen Nachteil zu vermeiden, eine IPS (in der Ebene schaltend)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung entwickelt.

Bei der IPS-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung sind die Pixelelektroden und die gemeinsamen Elektroden in regelmäßigen Abständen parallel zueinander angeordnet, um zwischen den Pixelelektroden und den gemeinsamen Elektroden ein elektrisches Feld in der Ebene (in-plane electric field) zu bilden, um die Flüssigkristallschicht auszurichten.

Zum Aufrechterhalten eines festen Spalts der Flüssigkristallschicht werden Abstandshalter zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat 1 und 2 der Flüssigkristallanzeigevorrichtung ausgebildet.

Abhängig von deren Form gibt es Ball-Abstandshalter und Säulen-Abstandshalter. Die Ball-Abstandshalter sind kugelförmig, verstreut auf den ersten und zweiten Substraten 1 und 2, bewegen sich frei sogar nach dem Verkleben der ersten und zweiten Substrate 1 und 2, und bilden einen schmaleren Kontaktbereich mit den ersten und zweiten Substraten 1 und 2 aus. Die Säulen-Abstandshalter sind säulenartig und auf den ersten und zweiten Substraten 1 oder 2 befestigt und in einem Anordnungsschritt ausgebildet. Folglich weist der Säulen-Abstandshalter einen größeren Kontaktbereich mit den ersten und zweiten Substraten 1 und 2 auf als der Ball-Abstandshalter.

Der Säulen-Abstandshalter wird aufgrund der Probleme, die verursacht werden, wenn der Ball-Abstandshalter in dem Flüssigkristall-Verteilungsverfahren verwendet wird, hauptsächlich in Flüssigkristallanzeigevorrichtungen verwendet, die durch das Flüssigkristall-Verteilungsverfahren hergestellt wurden. Bei der Flüssigkristallverteilung werden die Ball-Abstandshalter vor oder nach der Verteilung der Flüssigkristalle und der Verbindung der ersten und zweiten Substrate verstreut. Wenn die Abstandshalter nach dem Verteilen der Flüssigkristalle verstreut werden, verhindert der Flüssigkristall eine gleichmäßige Ausbreitung der Abstandshalter auf exakte Positionen, und wenn die Abstandshalter vor der Verteilung der Flüssigkristalle verstreut werden, stört die Verteilung der Flüssigkristalle die gleichmäßige Verteilung der Abstandshalter, sogar dann wenn die Abstandshalter gleichmäßig verteilt werden. Darüber hinaus ist im letzteren Fall das Fließvermögen der Flüssigkristalle dürftig, da die Flüssigkristalle auf einer nicht gleichmäßig mit Abstandshaltern bestreuten Oberfläche verteilt sind. Daher werden in der durch das Flüssigkristall-Verteilungsverfahren hergestellten Flüssigkristallanzeigevorrichtung die Säulen-Abstandshalter zur Aufrechterhaltung eine Zellspalts zwischen zwei Substraten verwendet.

2 zeigt eine Abschnitt einer IPS-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung des Standes der Technik. Die IPS-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung ist mit einem Dünnfilmtransistorarray-Substrat (TFT-Substrat) 30 versehen, das ein Dünnfilmtransistor-Array darauf aufweist, einem Farbfilterarray-Substrat (CF-Substrat) 40 mit einem darauf angeordneten Farbfilterarray, einer zwischen das TFT-Substrat und das CF-Substrat 40 eingefüllten Flüssigkristallschicht 50 und Säulen-Abstandshaltern 45 zwischen dem TFT-Substrat 30 und dem CF-Substrat 40.

Obwohl nicht gezeigt, beinhaltet das TFT-Substrat 30 ein erstes Substrat mit darauf angeordneten zueinander senkrechten Gateleitungen und Datenleitungen, um Pixelbereiche zu definieren, eine Mehrzahl von TFT, jeweils ausgebildet in Abschnitten, an denen sich Gateleitungen und Datenleitungen kreuzen, eine Pixelelektrode, und eine gemeinsame Elektrode, die abwechselnd auf jedem der Pixelbereiche ausgebildet ist. Zwischen Schichten der Gateleitung und der Datenleitung gibt es einen Gateisolationsfilm, und zwischen Schichten der Datenleitung und der Pixelelektrode gibt es einen Schutzfilm.

Das dem TFT-Substrat 30 gegenüberliegende CF-Substrat 40 umfasst ein zweites Substrat 41, eine schwarze Matrixschicht 42 zur Abdeckung eines Nicht-Pixelbereichs (Gateleitungen, Datenleitungen und TFT-Bereiche), eine Farbfilterschicht 43 mit in einer Folge auf dem zweiten Substrat 41 und gegenüber den Pixelbereichen angeordneten R-, G- oder B-Pigmenten, und eine auf einer gesamten Oberfläche des zweiten Substrats 41 ausgebildeten Überzugsschicht 44, die die schwarze Matrixschicht 42 und die Farbfilterschicht 43 einschließt.

In einem vorbestimmten Bereich der Überzugsschicht 44 werden die Säulen-Abstandshalter 45 ausgebildet und es wird eine Justageschicht 46 auf der Oberfläche des CF- Substrates 40 einschließlich der Säulen-Abstandshalter 45 in einem Array-bildenden Schritt folgenden Zellbildungsschritt ausgebildet. Obwohl nicht gezeigt, wird auch auf dem TFT-Substrat 30 in einem anfänglichen Schritt des Zellbildungsschritts eine Justageschicht ausgebildet.

Die (IPS-Modus)-Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Säulen-Abstandshaltern zeigt eine Helligkeitsinhomogenität in einem schwarzen Zustand.

Bezug nehmend auf 3A verschiebt sich, wenn ein Finger die Oberfläche des TFT-Substrats 30 oder des CF-Substrats 40 des Flüssigkristallfelds 10 berührt und es in eine Richtung bewegt, das CF-Substrat 45 des Flüssigkristallfelds eine Wegstrecke in die Richtung, in die sich der Finger bewegt, wie in 3B gezeigt. In diesem Fall misslingt es jedoch den Flüssigkristallen 50 zwischen den Säulen-Abstandshaltern 45, in einen Ausgangszustand zurückzukehren, so dass eine berührte Oberfläche als milchweißer Fleck auf dem Flüssigkristallfelds 10 zurückbleibt. Darüber hinaus weist ein durch den Finger bewegter Abschnitt weniger der Flüssigkristalle 50 auf, während sich die Flüssigkristalle in einem Endkontaktbereich sammeln, um eine auskragende Form zu bilden. In diesem Fall weist der auskragende Abschnitt mit den darauf gesammelten Flüssigkristallen einen Zellspalt h1 auf, der größer ist als ein Zellspalt h2 eines anderen Abschnitts, der definiert ist durch die Höhe des säulenförmigen Abstandshalters 45. Folglich tritt ein Problem auf, bei dem ein berührter Abschnitt eine ungleichmäßige Helligkeit im Vergleich zu anderen Abschnitten aufweist, was einen Verlust an Licht verursachen kann.

Dieses Problem wird durch eine hohe Reibung zwischen einer oberen Fläche des auf dem CF-Substrat ausgebildeten Säulen-Abstandshalters 45 und dem TFT-Substrat 40 verursacht. Das heißt, dass, nachdem sich das CF-Substrat in Bezug auf das CF-Substrat 30 bewegt, es dem CF-Substrat nicht gelingt, sofort in die Originalposition zurückzukehren, und sogar dann, wenn der Finger von dem CF-Substrat entfernt wird, der Lichtverlust weiter geht.

Die Kraft, mit der der in engem Kontakt mit dem TFT-Substrat 30 stehende Säulen-Abstandshalter 45 das TFT-Substrat 30 zieht, ist größer als die Kraft, mit der das CF-Substrat dazu neigt, an seine ursprüngliche Position zurückzukehren. In einem anderen Aspekt zieht die Schrumpfung oder die Lockerung eines durch eine Veränderung der Umgebungsfeuchtigkeit und -temperatur an dem Flüssigkristallfeld hängenden Polarisationsplatte das Substrat in eine Verformungsrichtung, um das Substrat zu krümmen, was die Orientierung der Flüssigkristalle stört.

Da das berührungsverwandte Problem durch Kontakt auftreten kann, wie zum Beispiel Wischen der Feldoberfläche der Flüssigkristallanzeigevorrichtung, kann die durch die Berührung verursachte Inhomogenität der Helligkeit in einem schwarzen Zustand während der Herstellung oder dem Gebrauch der Flüssigkristallanzeigevorrichtung auftreten. Darüber hinaus gibt es eine Tendenz der durch die Berührung verursachte Inhomogenität der Helligkeit in einem schwarzen Zustand, schlimmer zu werden, wenn die Größe des Bildschirms zunimmt. Wenn das Format des Bildschirms groß ist, ist eine Kontrolle der Flüssigkristallmenge schwierig.

4A zeigt eine Diagramm, das einen gekrümmten Zustand eines Substrats vor der Befestigung der Polarisationsplatte darstellt, und 4B stellt ein Diagramm dar, das einen gekrümmten Zustand eines Substrats nach dem Befestigen der Polarisationsplatte zeigt. Es ist zu erkennen, dass die Krümmung dazu neigt, an den Ecken stärker zu sein als im Zentrum des Flüssigkristallfelds. Dies liegt an einer Differenz der thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Substrat und der Polarisationsplatte, was eine Längendifferenz zwischen der Polarisationsplatte eines Films und dem Substrat einer Glasplatte, herrührend vom Schrumpfen und der Ausdehnung der Polarisationsplatte und des Substrats zur Zeit des thermischen Herstellungsverfahrens (Erwärmen und Abkühlen) nach dem Befestigen der Polarisationsplatte.

5 zeigt ein Flussdiagramm der Schritte eines Verfahrens des Standes der Technik zur Herstellung eines Farbfilterarrays in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung. Das Verfahren beinhaltet die Schritte: Bereitstellen eines zweiten Substrats (S10); Ausbilden einer schwarzen Matrixschicht (S11); Ausbilden einer R, G, B-Farbfilterschicht auf dem zweiten Substrat einschließlich der schwarzen Matrixschicht. In diesem Fall werden entsprechende Farbfilme durch Aufteilen und Strukturieren von Bereichen der Farbfilme (S12) gebildet. Auf dem zweiten Substrat einschließlich der R, G, B-Farbfilterschicht wird eine Überzugsschicht gebildet (S13), und es wird ein organischer Film auf der gesamten Oberfläche der Überzugsschicht gebildet. Der organische Film wird selektiv entfernt, um Säulen-Abstandshalter zu bilden (S14).

Gemäß den folgenden Schritten wird ein TFT-Array gebildet, das in der Lage ist, dem Farbfiltersubstrat gegenüberliegend angeordnet zu werden: ein Metall wird auf einem ersten Substrat abgeschieden und selektiv entfernt, um eine Gateleitung mit einer davon vorragenden Gateelektrode zu bilden; es wird eine gemeinsame Linie in der gleichen Richtung wie die Gateleitung durch Strukturierung des Metalls gebildet, und es wird eine gemeinsame Elektrode gebildet, die in dem Pixelbereich von der gemeinsamen Linie verzweigt. Dann wird ein das Gate isolierender Film auf der gesamten Oberfläche des ersten Substrats gebildet, um die Gateleitung mit der davon verzweigenden Gateelektrode abzudecken; eine Halbleiterschicht wird auf dem das Gate isolierenden Film abgeschieden und selektiv entfernt, um eine Halbleiterschicht auf dem das Gate isolierenden Film über der Gateelektrode auszubilden. Ein Metall wird auf dem das Gate isolierenden Film einschließlich der Halbleiterschicht abgeschieden und selektiv entfernt, um eine Datenleitung mit einer davon verzweigenden Source-Elektrode senkrecht zur Gateleitung und eine Drain-Elektrode mit einem vorgegebenen Abstand von der Source-Elektrode zu bilden. Dann wird eine Schutzschicht auf dem das Gate isolierenden Film einschließlich der Datenleitung und der Source/Drain-Elektroden aufgebracht. Die Schutzschicht wird selektiv entfernt, um ein Kontaktloch auszubilden, das einen vorbestimmten Abschnitt der Drain-Elektrode freilegt, und es wird eine transparente Elektrode auf der gesamten Oberfläche der Schutzschicht einschließlich des Kontaktlochs abgeschieden und selektiv entfernt, um eine Pixelelektrode auszubilden, die mit der Drain-Elektrode und abwechselnd mit der gemeinsamen Elektrode elektrisch verbunden ist.

Ein Verfahren zur Herstellung einer Zelle in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung des Standes der Technik wird mit Bezug auf 6A beschrieben. Ein erstes Substrat mit einer Mehrzahl von darauf definierten Dünnfilmtransistoren, und ein zweites Substrat mit einem darauf definierten Farbfilterarray werden bereit gestellt. Das Dünnfilmtransistor-Array und das Farbfilterarray werden auf einem Anzeigegebiet eines jeden Gerätefelds ausgebildet.

Dann wird eine Justageschicht auf dem Anzeigegebiet jedes Gerätefelds des ersten Substrats und des zweiten Substrats ausgebildet (S21). Flüssigkristalle werden auf einem des ersten oder zweiten Substrats verteilt (S22). Ein Dichtungsmuster mit einer vorbestimmten Breite wird auf einem Nicht-Anzeigegebiet (ein Abschnitt, der den aktiven Abschnitt ausnimmt) auf einem des ersten oder zweiten Substrats ausgebildet (S23).

Das andere Substrat, das keine Flüssigkristalle darauf aufweist, wird invertiert (S24), und das erste und zweite Substrat werden verbunden, um ein Flüssigkristallfeld zu bilden (S25). Obwohl das Flussdiagramm zeigt, dass die Flüssigkristalle auf dem ersten Substrat verteilt werden und das Dichtungsmuster auf dem zweiten Substrat ausgebildet wird, können die Flüssigkristalle auf dem zweiten Substrat verteilt werden, und das Dichtungsmuster kann auf dem ersten Substrat ausgebildet werden. Alternativ können sowohl das Verteilen der Flüssigkristalle als auch die Bildung des Dichtungsmusters lediglich auf dem ersten Substrat vorgenommen werden. In jedem Fall werden die Flüssigkristalle nicht auf dem Substrat verteilt, das invertiert wird.

Ein Ultraviolett (UV) strahl wird durch das Dichtungsmuster auf das erste Substrat oder auf das Dichtungsmuster auf der Rückseite des zweiten Substrats gerichtet, um das Dichtungsmuster zu härten, um das erste und das zweite Substrat zusammenzubinden. Dann wird das Flüssigkristallfeld in Einheiten des Gerätefelds geschnitten/verarbeitet, um eine Mehrzahl von Einheit-Flüssigkristallfeldern auszubilden (S27).

Ein Feldabschnitt (ein Abschnitt des ersten Substrats, der größer ausgebildet ist als das zweite Substrat, um auf diese Weise nach dem Verkleben freigelegt zu werden) des Einheit-Flüssigkristallfeldes wird kontrolliert, um zu bestimmen, ob das Einheit-Flüssigkristallfeld gebilligt oder abgelehnt wird (S28).

Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung des Standes der Technik und das Verfahren zu ihrer Herstellung weisen jedoch die folgenden Probleme auf. Zunächst ist die Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach der Anbringung des Polarisationsfilms auf die Oberfläche des Feldes in die Schrumpfung und die Ausdehnung des Polarisationsfilms eingebunden, was eine Krümmung des Flüssigkristallfeldes, herrührend von dem Unterschied der thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Substrats und des Polarisationsfilms, verursacht. Die Krümmung wird umso intensiver, als die Größe des Feldes zunimmt. Zweitens zeigt die Flüssigkristallanzeigevorrichtung eine Inhomogenität der Helligkeit in einem schwarzen Zustand, wenn das Feld berührt wird, wie zum Beispiel ein Wischen des Feldes.

Die Inhomogenität der Helligkeit tritt in einem schwarzen Zustand auf, weil die Schrumpfung oder Lockerung der an dem Flüssigkristallfeld angebrachten Polarisationsplatte durch Änderung der Umgebungsfeuchtigkeit und -temperatur das Substrat durch Krümmung verzerrt, was die Orientierung der Flüssigkristalle stört. Reiben verursacht eine Verschiebung in einem Bereich von 20 bis ungefähr 100 zwischen den oberen und unteren Substraten, um so das Durchsickern von Licht zu verursachen, wenn die zwei Substrate nicht in der Lage sind, sofort auf ursprüngliche Positionen zurückzukehren, sogar dann, wenn der Finger entfernt wird. Dies geschieht darum, weil die Kraft, mit der ein Säulen-Abstandshalter, der sich in engem Kontakt mit dem gegenüberliegenden Substrat befindet, das gegenüberliegende Substrat zieht, größer ist als die Kraft, die darauf abzielt, das Substrat in die ursprüngliche Position zurückzuführen.

ZUSAMMENFASSUNG

Es wird eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung beschrieben. Es wird eine Ausrichtungs- bzw. Justageschicht ausgebildet, die in eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten Unter-Justageschichten aufgeteilt ist. Ein Säulen-Abstandshalter wird in dem Raum zwischen den Unter-Justageschichten ausgebildet.

Eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung beinhaltet ein erstes Substrat und ein zweites Substrat, die einander gegenüber liegen. Eine erste Justageschicht wird auf dem zweiten Substrat angeordnet. Die erste Justiageschicht weist in einem Abschnitt davon eine erste Justageschichtnut auf. In der ersten Justageschichtnut ist zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat ein erster Abstandshalter angeordnet, und eine Flüssigkristallschicht ist zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet.

In einem anderen Aspekt beinhaltet eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung ein erstes Substrat und ein zweites Substrat, die einander gegenüberliegend anordenbar sind, auf dem ersten Substrat zueinander senkrecht angeordnete Gateleitungen und Datenleitungen, um Pixelbereiche zu definieren, eine schwarze Matrixschicht auf dem zweiten Substrat, die gegenüber von Bereichen anordenbar ist, die die Pixelbereiche ausnehmen, eine Farbfilterschicht auf dem zweiten Substrat, eine Überzugsschicht auf der gesamten Oberfläche des zweiten Substrats einschließlich der schwarzen Matrixschicht und der Farnfilterschicht, eine erste Justageschicht mit einer ersten Justageschichtnut auf der Überzugsschicht über der schwarzen Matrixschicht, einen ersten Abstandshalter in der ersten Justageschichtnut und anordenbar zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat, und einer Flüssigkristallschicht zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat.

In noch einem anderen Aspekt beinhaltet ein Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkeitskristallanzeigevorrichtung das Bereitstellen eines ersten Substrats und eines zweiten Substrats, die beide einen separat definierten Anzeigebereich und einen Nicht-Anzeigebereich aufweisen. Auf dem ersten Substrat wird ein Dünnfilmtransistor-Array ausgebildet. Auf dem zweiten Substrat wird ein Farbfilter-Array ausgebildet. Die erste Justageschicht weist einen davon entfernten Bereich auf, um eine erste Justageschichtnut zu bilden. In dem Anzeigebereich werden Flüssigkristalle angeordnet. In einem Bereich der ersten Justageschichtnut wird auf dem zweiten Substrat ein Abstandshalter angeordnet. Auf dem Nicht-Anzeigebereich wird auf dem zweiten Substrat ein Dichtungsmuster angeordnet. Das zweite Substrat wird invertiert, und einander gegenüberliegende Flächen des ersten Substrats und des zweiten Substrats werden zusammengepresst, um auf diese Weise die ersten und zweiten Substrate zu verbinden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung des Standes der Technik;
2 zeigt einen Abschnitt einer IPS-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung des Standes der Technik;
3A und 3B zeigen eine Draufsicht bzw. einen Abschnitt eines Flüssigkristallanzeigefelds mit einem Berührungsdefekt;
4A und 4B zeigen Diagramme, die eine Krümmungssimulation eines Substrats vor bzw. nach der Befestigung einer Polarisationsplatte darstellen;
5 zeigt ein Flussdiagramm, das die Schritte eines Verfahrens des Standes der Technik zur Herstellung eines Farbfilter-Arrays in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung darstellt;
6 zeigt ein Flussdiagramm, das die Schritte eines Prozesses zur Herstellung einer Zelle in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung des Standes der Technik darstellt;
7A zeigt eine Draufsicht eines Unterpixels in dem Fall, wenn eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung auf einen TN-Modus angewendet wird;
7B zeigt eine Draufsicht eines Unterpixels in dem Fall, wenn eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung auf einen IPS-Modus angewendet wird;
8 zeigt eine Draufsicht eines Farbfilter-Arrays gemäß einer Ausführungsform;
9 zeigt eine Abschnitt entlang der Linie I-I' in 7A oder 7B;
10 zeigt ein Flussdiagramm, das die Schritte eines Verfahrens zur Herstellung des Farbfilter-Arrays darstellt;
11 zeigt ein Flussdiagramm, das die Schritte eines Verfahrens zur Herstellung einer Zelle darstellt;
12 zeigt ein Diagramm eines Verfahrens zur Aufteilung einer Justageschicht;
13 zeigt ein Diagramm einer in einem Tintenstrahlschritt verwendeten Tintenstrahlvorrichtung;
14 zeigt einen Abschnitt eines Offset-Druckers zum Drucken von Säulen-Abstandshaltern oder einer Justageschicht;
15 zeigt eine Draufsicht einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
16 zeigt eine Draufsicht einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
17A und 17B zeigen Draufsichten, die jeweils ein Verfahren zum Einspritzen von Flüssigkristallen darstellen;
18 zeigt eine perspektivische Ansicht eines thermischen Härtungsschritts nach dem Verbinden in einem Zellherstellungsschritt in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung; und
19 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung, die in dem thermischen Härtungsschritt in 18 verwendet wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es wird nun detailliert Bezug genommen auf Beispiele der vorliegenden Erfindung, die in den beigefügten Zeichnungen erläutert werden. Wo immer möglich werden überall in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen verwendet, um auf die gleichen oder ähnliche Teile zu verweisen.
Eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung beinhaltet eine in eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten Unter-Justageschichten aufgeteilte Justageschicht und einen Säulen-Abstandshalter in dem Raum zwischen den Unter-Justageschichten. Der Raum zwischen den Unter-Justageschichten wird als Justageschichtnut bezeichnet.
Es werden Fälle beschrieben werden, in denen die Flüssigkristallanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung auf den TN-Modus und den IPS-Modus angewendet wird.
Bezug nehmend auf die 7A, 8 und 9 beinhaltet ein Flüssigkristallfeld der Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die auf den „twisted nematic" (TN)-Modus angewendet wird, einander gegenüberliegende erste und zweite Substrate 100 und 200 mit einem darauf ausgebildeten Dünnfilmtransistor (TFT)-Array bzw. einem Farbfilter-Array, und zwischen das erste Substrat 100 und das zweite Substrat 200 eingefüllte Flüssigkristalle.
Das TFT-Array auf dem ersten Substrat 100 beinhaltet Gateleitungen 101 und Datenleitungen 102, die senkrecht zueinander sind, um Pixelbereiche zu definieren, ein TFT an jeder Kreuzung der Gateleitungen 101 und der Datenleitungen 102, und eine Pixelelektrode auf jedem der Pixelbereiche.
Das TFT beinhaltet eine Gateelektrode 101a, die von der Gateleitung 101 übersteht, eine Quellelektrode 102a, die von der Datenleitung 102 übersteht, eine mit einem vorbestimmten Abstand von der Quellelektrode 102a beabstandete Drain-Elektrode 102b, und eine Halbleiterschicht (nicht gezeigt), die zwischen Schichten der Gateelektrode 101a und der Drain-Elektrode 102b und der Quellelektrode 102a ausgebildet ist. In diesem Fall liegt der Gate-Isolierungsfilm 104 zwischen der Halbleiterschicht und der Gateelektrode 101a, und die Quellelektrode 102a und die Drain-Elektrode 102b sind der Halbleiterschicht gegenüber liegend positioniert.
Der Gateisolierungsfilm 104 ist zwischen Schichten der Gateleitung 101 und der Datenleitung 102 angeordnet, und ein Schutzfilm 105 zwischen Schichten der Datenleitung 102 und der Pixelelektrode 103. Der Schutzfilm 105 weist ein Kontaktloch 105a auf, das einen vorbestimmten Bereich der Drain-Elektrode 102b freilegt, so dass die Pixelelektrode 103 mit der Drain-Elektrode 102b durch das Kontaktloch 105a verbunden ist.
Auf dem ersten Substrat 100 gegenüberliegenden zweiten Substrat 200 sind eine schwarze Matrixschicht 201, um die Abschnitte mit Ausnahme der Pixelbereiche und der Dünnfilmtransistoren abzudecken, eine R, G, B-Farbfilterschicht 202, die die schwarze Matrixschicht 201 einschließt, und eine Überzugsschicht 203 (in 9 gezeigt) auf der gesamten Oberfläche des zweiten Substrats 200 einschließlich der schwarzen Matrixschicht 201 und der Farbfilterschicht 202 angeordnet. Im TN-Modus kann die Überzugsschicht 203 durch eine gemeinsame Elektrode ersetzt werden, oder die gemeinsame Elektrode (nicht gezeigt) kann auf der gesamten Oberfläche der Überzugsschicht 203 ausgebildet werde.
Das zweite Substrat 200, die schwarze Matrixschicht 201, die Farbfilterschicht 202, die Überzugsschicht 203 und die gemeinsame Elektrode (nicht gezeigt) können zusammengefasst als Farbfilter-Array-Substrat 400 bezeichnet werden, da sie in einem Farbfilter-Array-Herstellschritt ausgebildet werden.
Bezug nehmend auf die 7B, 8 und 9, ist eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die den IPS-Modus verwendet, ähnlich der Struktur des TN-Modus', mit der Ausnahme, dass eine gemeinsame Linie 114 in derselben Richtung mit der Gateleitung 111 ausgebildet ist, die den Pixelbereich auf dem ersten Substrat kreuzt, die Pixelelektrode 113 und die gemeinsame Elektrode 114a abwechselnd in der Pixelregion ausgebildet sind, und die gemeinsame Elektrode nicht auf dem zweiten Substrat 200 ausgebildet ist, sondern die Überzugsschicht 203 auf dem zweiten Substrat 200 ausgebildet ist. Im IPS-Modus stellt die gemeinsame Elektrode 114a einen Zweig der gemeinsamen Linie 114 dar, und die Pixelelektrode 113 ist als ein Körper mit einer Speicherelektrode 113a ausgebildet, von der ein vorbestimmter Abschnitt mit der gemeinsamen Linie 114 in dem Pixelbereich überlappt.
Da der IPS-Modus ähnlich dem TN-Modus ist mit der Ausnahme, dass keine gemeinsame Elektrode auf dem zweiten Substrat 200 gebildet wird, wird eine Beschreibung der auf dem zweiten Substrat ausgebildeten Farbfilterschicht weggelassen.
Zwischen den Unter-Justageschichten der Flüssigkristallanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung wird auf oder gegenüberliegend des Nicht-Pixelbereichs, d.h., auf oder gegenüberliegend der Gateleitung 101 oder 111, der Datenleitung 102 oder 112, oder eines Abschnitts des TFT eine Justageschichtnut 210 ausgebildet. In diesem Fall kann die Justageschichtnut 210 in der Richtung einer Linie ausgebildet werden. Das heißt, dass die Justageschichtnut 210 auf oder gegenüber der Datenleitung 101 oder 111 oder der Datenleitung 102 oder 111 ausgebildet wird. In diesem Fall wird, wie in den 8 und 9 gezeigt, die Justageschichtnut 210 auf der schwarzen Matrixschicht 201 gegenüber der Gateleitung 101 oder 111, oder auf der schwarzen Matrixschicht 201 gegenüber der Datenleitung 102 oder 111, oder auf der schwarzen Matrixschicht 201 gegenüber sowohl der Gateleitung als auch der Datenleitung ausgebildet.
Die Justageschicht 204 kann durch Tintenstrahldruck, Offsetdruck oder Pressen unter Verwendung einer Walze gebildet werden. Die Justageschicht 204 wird auf PI (Polyimid) oder dergleichen in einem Zellherstellungsschritt nach dem Farbfilter-Array-Herstellungsschritt parallel mit der Bildung einer Justageschicht 108 auf der Oberfläche (des Dünnfilmtransistor-Arrays) des ersten Substrats gegenüber der Justageschicht 204 gebildet. In diesem Fall kann auch eine Justageschichtnut in der Justageschicht 108 in einem der Justageschichtnut 210 gegenüberliegenden Bereich gebildet werden (9 zeigt einen Fall ohne die Justageschichtnut).
Darüber hinaus kann die die Justageschichtnut aufweisende Justageschicht 108 auf dem ersten Substrat ausgebildet werden, und die Säulen-Abstandshalter können in der Justageschichtnut ausgebildet werden. In diesem Fall kann der Justageschicht 204 auf dem zweiten Substrat 200 weggelassen werden.
Der Säulen-Abstandshalter 220 wird in der Justageschichtnut 210 begrenzt auf einen vorbestimmten Abschnitt ausgebildet. Das heißt, der Säulen-Abstandshalter 220 wird nicht im gesamten bereich der Gateleitung 101 oder 111, der Datenleitung 102 oder 111 oder der Dünnfilmtransistor-TFT, sondern auf notwendigen Abschnitten davon ausgebildet, wobei er selektiv die Kontaktkonzentration mit dem gegenüberliegenden Substrat 100 (dem ersten Substrat) berücksichtigt, die für die Aufrechterhaltung eines Zeltspalts erforderlich ist. In den Zeichnungen werden die Säulen-Abstandshalter 220 zumindest gegenüber der Gateleitung 101 oder 111 ausgebildet, und die Säulen-Abstandshalter 200 können zusätzlich gegenüber der Datenleitung ausgebildet werden.
Bezug nehmend auf die 8 und 9 gibt es auf der Überzugsschicht 203 die Justageschicht 204 mit der darin definierten Justageschichtnut 210, mit einer vorbestimmten Breite ,a' innerhalb der Breite der Gateleitung 101 oder 111 des ersten Substrats. Der Säulen-Abstandshalter wird in der Justageschichtnut 210 ausgebildet, nachdem die Justageschicht 204 gebildet ist.
Die schwarze Matrixschicht 201 wird gebildet, um Abschnitte mit Ausnahme der Pixelbereiche und Abschnitte der Dünnfilmtransistoren abzudecken. Das heißt, die schwarze Matrixschicht 201 wird in einer Form übereinstimmend mit der Gateleitung 101 oder 111 mit einer Breite größer als die Breite der Gateleitung ausgebildet, und mit einer Form übereinstimmend mit der Datenleitung 102 oder 112 mit einer Breite größer als die Länge der Datenleitung. Da die Datenleitung 102 oder 112 in Längsrichtung schräg ausgebildet ist, wird die Leitung der schwarzen Matrixschicht 201 in Längsrichtung schräg ausgebildet, und wenn die Datenleitung 102 oder 112 senkrecht zu der Gateleitung 101 oder 111 ausgebildet wird, wird die Leitung der schwarzen Matrixschicht in Längsrichtung für die Datenleitung 102 oder 112 ebenfalls senkrecht zu der Gateleitung ausgebildet.
Die Justageschicht 204 wird gebildet, um die Justageschichtnut 210 in der Querrichtung der schwarzen Matrixschicht 201 an einer Position zu definieren, die mit einem vorbestimmten Abstand zu einer inneren Seite von einer Ecke der Leitung in Richtung der Breite beabstandet ist. In diesem Fall wird, wenn angenommen wird, dass die Breite in Längsrichtung der Leitung in Richtung der Breite der Justageschichtnut 210 ,a' ist, und die Breite in Richtung der Breite der Leitung in Längsrichtung der schwarzen Matrixschicht ,b' ist, die Justageschichtnut 210 als "a < b" definiert.
Der Säulen-Abstandshalter 220 kann eine polygonale Säule aufweisen einschließlich einer zylindrischen Säule, die zwischen dem ersten Substrat 100 und dem zweiten Substrat 200 angeordnet ist. Der Säulen-Abstandshalter 220 besteht aus Initiator, fotoreaktivem Polymer und Haftverbesserer. Der Initiator umfasst Fotoinitiator und Thermoinitiator, wobei beide verwendet werden können oder von denen einer selektiv verwendet werden kann. Neben den obigen Komponenten kann des Weitern ein thermoreaktives Polymer enthalten sein. Der Säulen-Abstandshalter 220 kann feine kugelförmige Ball-Abstandshalter im Bereich der Polydispersität beinhalten.
Als Alternative zu dem Säulen-Abstandshalter 220 kann ein Ball-Abstandshalter von einer im Wesentlichen dem Zellspalt entsprechenden Größe in der Justageschichtnut 210 ausgebildet sein.
Da der Säulen-Abstandshalter 220 oder der Ball-Abstandshalter in der Justageschichtnut 210 ausgebildet wird, nachdem die Justageschicht 204 gebildet wurde, kann die Flüssigkristallanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung eine starke Bindung zwischen dem Säulen-Abstandshalter und dem gegenüberliegenden Substrat (erstes Substrat) ausbilden, wenn das den Säulen-Abstandshalter beinhaltende zweite Substrat invertiert und verklebt wird, bevor der Abstandshalter letztendlich gehärtet wird., und der Säulen-Abstandshalter 220 wird letztendlich nach dem Verkleben gehärtet. Das heißt, dass, aufgrund erhöhter molekularer Bewegungen des Materials des Säulen-Abstandshalters, die durch das Erhitzen beim endgültigen Härten verursacht werden, um eine erhöhte Haftkraft mit der gegenüberliegenden Oberfläche eines Substrats (das erste Substrat) zu erzeugen, das Verkleben mit dem gegenüberliegenden Substrat stärker wird.
10 zeigt ein Flussdiagramm, das die Schritte eines Verfahrens zur Herstellung des Farbfilter-Arrays gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Es wird ein zweites Substrat bereitgestellt (S101), und es wird Chrom Cr oder schwarzes Harz auf das zweite Substrat abgeschieden und selektiv entfernt, um eine schwarze Matrixschicht auf Bereichen mit Ausnahme der Pixelbereiche zu bilden (S102). Ein ,R'-Farbfilm, ein ,G'- Farbfilm und ein ,B'-Farbfilm auf dem zweiten Substrat einschließlich der schwarzen Matrixschicht werden gemustert, um die R, G, B-Filme auf den erforderlichen Bereichen zu hinterlassen, wobei sie eine R, G, B-Farbfilterschicht bilden (S103). Eine Überzugsschicht wird auf der gesamten Oberfläche des zweiten Substrats einschließlich der schwarzen Matrixschicht und der R, G, B-Farbfilterschicht gebildet (S104). Nachen ein erstes Substrat (vgl. 100 in 9) bereitgestellt wird, wird ein Metall auf dem ersten Substrat 100 abgeschieden und selektiv entfernt, um eine Gateleitung 101 mit einer davon überstehenden Gateelektrode (vgl. 101a in 7) zu bilden. Im Falle einer IPS-Modus-Vorrichtung wird zur Zeit der Musterung des Metalls eine gemeinsame Linie 114 in der gleichen Richtung wie die Gateleitung (vgl. 11 in 7B) ausgebildet, und eine gemeinsame, von der gemeinsamen Linie verzweigte Elektrode 114a wird in dem Pixelbereich ausgebildet.
Dann wird ein Gateisolierungsfilm 104 auf der gesamten Oberfläche des ersten Substrats 100 gebildet, um die Gateleitung 101 mit der davon überstehenden Gateelektrode 101a abzudecken. Eine Halbleiterschichtmaterial wird auf dem Gateisolierungsfilm 104 abgeschieden und selektiv entfernt, um eine Halbleiterschicht (nicht gezeigt) auf dem Gateisolierungsfilm über der Gateelektrode zu bilden. Ein Metall wird auf dem Gateisolierungsfilm 104 einschließlich der Halbleiterschicht abgeschieden und selektiv entfernt, um eine Datenleitung 102 senkrecht zu der Gateleitung 101 mit einer davon überstehenden Gateelektrode 102a und eine mit einem vorbestimmten Abstand von der Source-Elektrode 102a beabstandete Drain-Elektrode 102b auszubilden. Ein Schutzfilm 105 wird auf dem Gateisolierungsfilm 104 einschließlich der Datenleitung 102 und der Source-/Drain-Elektroden 102a/102b gebildet.
Der Schutzfilm 105 wird selektiv entfernt, um das Kontaktloch 105a zu bilden, das einen vorbestimmten Teil der Datenelektrode 102b freilegt, und es wird eine transparente Elektrode auf der gesamten Oberfläche des Schutzfilms einschließlich des Kontaktlochs 105a abgeschieden und selektiv entfernt, um eine Pixelelektrode 103 zu bilden, die mit der Drain-Elektrode 102b elektrisch verbunden ist. Im Fall des IPS-Modus wird die Pixelelektrode 113 so ausgebildet, dass sie mit der gemeinsamen Elektrode 114a abwechselt.
Nach Abschluss des TDT-Array-Herstellungsschritts und des Farbfilter-Array-Herstellungsschritts auf dem ersten Substrat bzw. dem zweiten Substrat wird der Zell-Herstellungsschritt durchgeführt. In diesem Fall werden die obigen Herstellungsschritte in entsprechenden Anzeigebereichen durchgeführt, nachdem das erste Substrat bzw. das zweite Substrat, die Anzeigebereiche und Nicht-Anzeigebereiche um die Anzeigebereiche herum aufweisen, bereit gestellt wurden. In dem Array-Herstellungsschritt werden auf dem ersten Substrat gegenüber den Nicht-Anzeigebereichen Pads für die Gateleitung und die Datenleitung ausgebildet, und die schwarze Matrixschicht wird auf dem zweiten Substrat ausgebildet. Der Zell-Herstellungsschritt ist ein Schritt zum Verbinden von zwei Substraten, nachdem die Array-Herstellungsschritte auf dem ersten und zweiten Substrat durchgeführt wurden. 11 zeigt ein Flussdiagramm, das die Schritte eines Verfahrens zur Herstellung einer Zelle darstellt. Eine Justageschicht mit einer Justageschichtnut wird auf einem vorbestimmten Teil eines Anzeigebereichs jedes des ersten und zweiten Substrats ausgebildet (S111).
Dann wird ein Säulen-Abstandshalter in einem vorbestimmten Teil der Justageschichtnut gebildet (S112). Der Säulen-Abstandshalter kann über der schwarzen Matrixschicht gegenüber der Gateleitung oder der Datenleitung angeordnet werden. Der Säulen-Abstandshalter kann mit einer Tintenstralileinrichtung durch Tintenstrahlpunktierung in einem benötigten Bereich (13), durch Offsetdruck (14) oder durch Pressen eines Justageschichtmaterials auf der Oberfläche des Substrats mit einer Walze (12) ausgebildet werden.
Ein UV-Strahl wird auf den Säulen-Abstandshalter gerichtet, um den Säulen-Abstandshalter vorläufig zu härten (S113). In diesem Fall hängt das Härtungsverhältnis von der Zusammensetzung des Säulen-Abstandshalters ab. Das heißt, das Härtungsverhältnis des Säulen-Abstandshalters wird bestimmt gemäß den Gehalten an Fotoinitiator und den fotoreaktiven Polymeren (fotoreaktives Acrylmonomer, ein Monomer, das sowohl fotoreaktive als auch thermoreaktive Komponenten enthält, Oligomer oder Polymer) zur Zeit der vorläufigen Härtung. Die Anteile an Fotoinitiator und an fotoreaktivem Polymer werden so eingestellt, dass das Härtungsverhältnis in einem Bereich zwischen ~ 50% ~ 70% liegt, wenn der UV-Strahl auf den Säulen-Abstandshalter gerichtet wird.
Dann wird ein Dichtungsmuster auf dem Nicht-Anzeigebereich des ersten Substrats oder des zweiten Substrats ausgebildet (S114).
Flüssigkristalle werden auf einem der ersten oder zweiten Substrate verteilt (S115). Obwohl das Flussdiagramm zeigt, dass die Flüssigkristalle auf dem ersten Substrat verteilt werden, können die Flüssigkristalle wahlweise auf irgendeinem der ersten oder zweiten Substrate verteilt werden.
Das Substrat, das keine darauf verteilten Flüssigkristalle aufweist, wird invertiert (S116) und die ersten und zweiten Substrate werden zusammengeklebt, wobei die darauf befindlichen Arrays aufeinander ausgerichtet werden, um ein Flüssigkristallfeld zu bilden (S117). In diesem Beispiel wird das zweite Substrat invertiert, da darauf keine Flüssigkristalle verteilt sind.
Dann wird ein UV-Strahl auf die Rückseite des ersten oder zweiten Substrats gerichtet, um das Dichtungsmuster zum Dichten zu härten (S118).
Die ersten und zweiten Substrate werden in einem Ofen wärmebehandelt, um das Dichtungsmuster und den Säulen-Abstandshalter thermisch zu härten. In diesem Schritt wird eine Stützwanne, die keine oder feine Löcher aufweist, verwendet, um zu verhindern, dass sich die verbundenen ersten und zweiten Substrate unter der Eigenlast verformen. In diesem Fall wird der Säulen-Abstandshalter an dem gegenüberliegenden ersten Substrat befestigt, da Moleküle des Säulen-Abstandshalters aufgrund der Wärme in dem thermischen Härtungsschritt eine Haftkraft erzeugen, und vollständig durch das thermische Härten ausgehärtet. Dann wird das Flüssigkristallfeld durch Schneiden/Zerspanen des Flüssigkristallfeldes in Element-Flüssigkristallfelder in eine Mehrzahl von Element-Flüssigkristallfelder aufgeteilt (S119).
Ein Padabschnitt (ein Teil des ersten Substrats, das größer ausgebildet ist als das zweite Substrat, um auf diese Weise nach dem Verkleben freigelegt zu sein) des Element- Flüssigkristallfeldes wird untersucht, um zu entscheiden, ob das Element-Flüssigkristallfeld akzeptiert oder zurückgewiesen wird (S120).
Bezug nehmend auf 12 wird, um die Justageschicht mit einer Justageschichtnut 210 zu bilden, Material der ersten, zweiten und dritten Unter-Justageschichten 204a, 204b und 204c auf die Oberfläche einer Walze 300 aufgebracht, und das Material wird auf die Überzugsschicht (vgl. 203 in 8) des Farbfilterarray-Substrats 400 (gebildet bis zu der Überzugsschicht einschließlich der schwarzen Matrixschicht und der Farbfilterschicht), um die Justageschicht 204 mit der Justageschichtnut zu bilden. In diesem Fall wird die Justageschicht 204 so aufgetragen, dass, wenn zum Beispiel die Breite der Linie in Längsrichtung der schwarzen Matrixschicht (vgl. 201 in 8) 140 μm beträgt, die aufgeteilte Justageschicht 204 bis zu einem Abschnitt ausgebildet wird, der nach innen zu einer Mittellinie der Längsrichtungslinie der schwarzen Matrixschicht von gegenüberliegenden Ecken der Längsrichtungslinie der schwarzen Matrixschicht 201 beabstandet ist. Die Leitungsbreite der Längsrichtungslinie der Justageschicht 210 kann 100 μm betragen.
In diesem Beispiel kann, unter Bezugnahme auf 12, zur Zeit des Aufbringens von Material der ersten bis dritten Unter-Justageschicht 204a, 204b und 204c auf die Oberfläche der Walze 300, der Raum zwischen den Unter-Justageschichten durch Anpassen der Anzahl und der Größe von Durchlaufabschnitten einer beim Aufbringen des Materials auf die Walze verwendeten Maske gebildet werden.
Die in 13 gezeigte Tintenstrahlvorrichtung 310, die in dem Tintenstrahlschritt verwendet wird, beinhaltet einen Kopf 311 mit darin enthaltener Flüssigkeit, eine Verteileinrichtung 312 für die Flüssigkeit, einen Tank 313 zum Bereitstellen der Flüssigkeit, und eine den Tank und den Kopf verbindende Rohrleitung zum Zuführen der Flüssigkeit. Die Tintenstrahlvorrichtung 310 beinhaltet eine Kontrolleinheit (nicht gezeigt) und eine optische Einheit (nicht gezeigt), um eine Position der Tintenstrahlvorrichtung 310 auf dem Substrat zu abzutasten, und zu kontrollieren, ob die Flüssigkeit verteilt wird oder nicht, und wenn sie verteilt wird, die Menge der verteilten Flüssigkeit zu kontrollieren.
Die Tintenstrahlvorrichtung 310 wird zur Ausbildung der Justageschicht 204 oder zur Ausbildung des Säulen-Abstandshalters 220 verwendet.
Zum Beispiel wird bei der Ausbildung der Justageschicht 204 durch die Verwendung der Tintenstrahlvorrichtung 310, eine Düse an dem Kopf 311 geöffnet, um das Justageschichtmaterial, wie zum Beispiel PI (Polyimid), an einer vorbestimmten Position des Farbfilterarray-Substrats 400 mit dem darauf ausgebildeten Farbfilterarray abzugeben. In diesem Fall wird, wenn die Düse an dem Kopf 311 die Weitenrichtungslinie der schwarzen Matrixschicht (einem Abschnitt gegenüber der Gateleitung) auf dem Farbfilterarray-Substrat 400 passiert, die Düse an dem Kopf 311 geschlossen.
Wenn der Säulen-Abstandshalter 220 durch Verwendung der Tintenstrahlvorrichtung 310 gebildet wird, wird die Düse an dem Kopf 311 an einer vorbestimmten Position über der Justageschichtnut ohne darauf ausgebildete Justageschicht geöffnet und gibt eine vorbestimmte Menge Flüssigkeit des Säulen-Abstandshalters ab. In diesem Fall befindet sich das Material des Säulen-Abstandshalters 220 in der Tintenstrahlvorrichtung 310 in flüssigen Zustand und wird durch zwei Härtungsschritte, dem vorläufigen Härten und dem endgültigen Härten, nach der Abgabe vollständig ausgehärtet.
Die Flüssigkeit zur Bildung des Säulen-Abstandshalters 220 beinhaltet Materialien zur Erzeugung des Säulen-Abstandshalters, wie zum Beispiel Komponenten von Fotoinitiator, Thermoinitiator, reaktives Monomer (fotoreaktives Monomer, thermoreaktives Monomer, Monomer, das sowohl Fotoreaktivität als auch Thermoreaktivität besitzt), und Haftverbesserer. Die Komponenten sind Hauptbestandteile des Materials zur Bildung des Säulen-Abstandshalters, zu dem eine nicht-reaktive und flüchtige Lösung zur Anpassung der Viskosität in dem Kopf der Tintenstrahlvorrichtung zugegeben werden kann.
Falls der Säulen-Abstandshalter 220 Ball-Abstandshalter enthält, sind die Ball-Abstandshalter in der Flüssigkeit in Form von feinen Teilchen zur Abgabe durch den Kopf 311 zusammen mit der Flüssigkeit enthalten.
Der Fotoinitiator und der Thermoinitiator unterscheiden sich voneinander im Mechanismus der Initiierung einer Reaktion und werden in einem Bereich zwischen 0,5 ~ 2 Gew.-% in der Zusammensetzung der Flüssigkeit des Säulen-Abstandshalters eingestellt. Der Haftverbesserer weist einen Bereich von 1 ~ 10 Gew.-% in der Zusammensetzung der Flüssigkeit des Säulen-Abstandshalters auf. Der Rest der Zusammensetzung ist das reaktive Monomer, dessen Zusammensetzung mit der Art des Säulen-Abstandshalters variiert.
Das reaktive Monomer einer ersten Art des Säulen-Abstandshalters besteht aus 30 ~ 60 Gew.-% fotoreaktivem Acrylmonomer, 40 ~ 70 Gew.-% thermoreaktivem Epoxymonomer und 5 ~ 15 Gew.-% eines Monomeren, das sowohl Fotoreaktivität als auch Thermoreaktivität aufweist, Oligomer oder Polymer.
Das reaktive Monomer einer zweiten Art des Säulen-Abstandshalters besteht aus 5 ~ 10 Gew.-% fotoreaktivem Acrylmonomer vom spontanen Reaktionstyp, 40 ~ 60 Gew.-% fotoreaktivem Acrylmonomer, 40 ~ 70 Gew.-% thermoreaktivem Epoxymonomer und 5 ~ 15 Gew.-% eines Monomeren, das sowohl Fotoreaktivität als auch Thermoreaktivität aufweist, Oligomer oder Polymer.
Der Fotoinitiator in dem Material der ersten oder zweiten Art des Säulen-Abstandshalters kann Irgacure-369 (chemische Formel 1), TPA (chemische Formel 2) und Irgacure-907 (chemische Formel 3) enthalten.
[Chemische Formel 1]
[Chemische Formel 2]
[Chemische Formel 3]
Der Thermoinitiator kann AIBN enthalten (chemische Formel 4)
[Chemische Formel 4]
Der Haftverbesserer kann ein Silan-Kopplungsmittel enthalten.
[Chemische Formel 5]
Das fotoreaktive Acrylmonomer kann ein Diacrylat-Monomer enthalten (chemische Formeln 6 und 7).
[Chemische Formel 6]
[Chemische Formel 7]
[Chemische Formel 8]
Als Acrylmonomer vom Spontanreaktionstyp gibt es Stilben (chemische Formel 9).
[Chemische Formel 9]
Zusätzlich können die Bestandteile ein Monomer mit Fotoaktivität und Thermoaktivität (chemische Formel 10), oder ein Oligomer oder Polymer (chemische Formel 11) beinhalten (k, l, m und n: sind Integer größer als Eins).
[chemische Formel 10]
[chemische Formel 11]
Das Epoxymonomer vom thermoreaktiven Typ kann die folgende chemische Formel 12 aufweisen.
14 zeigt einen Ausschnitt eines Offsetdruckers zum Druck von Säulen-Abstandshaltern oder einer Justageschicht gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Justageschicht kann durch Offsetdruck gebildet werden. Das heißt, das Muster 321 wird herausgearbeitet durch Einschneiden des anderen Abschnitts 322 in das Substrat 320. Das Druckmaterial 325 wird nur auf dem herausgearbeiteten Abschnitt aufgetragen, und die herausgearbeiteten und eingeschnittenen Flächen des Substrats werden mit der Oberfläche des darauf zu druckenden Farbfilterarray-Substrats 400 ausgerichtet, und das auf die herausgearbeiteten Abschnitte aufgebrachte Material wird auf die Oberfläche des Farbfilterarray-Substrats 400 gedruckt.
Bei diesem Aspekt kann das gleiche Verfahren auf die Oberfläche des Dünnfilmtransistor-Substrats (das erste Substrat mit dem darauf ausgebildeten Dünnfilmtransistorarray) gegenüber dem Farbfilterarray-Substrat angewendet werden.
Bezug nehmend auf 15 weist die Justageschicht 204 die Justageschichtnut 210 in allen vier Leitungen in Richtung der Breite (ein Teil gegenüber der Gateleitung) der schwarzen Matrixschicht 201 oder alle 5 ~ 10 Leitungen in Richtung der Breite der schwarzen Matrixschicht auf. Der Säulen-Abstandshalter wird in Intervallen von zwei Pixeleinheiten (ein Pixel ist ein Set mit jedem der R, G, B-Unterpixel) gebildet. Die Breite der Justageschichtnut 210 ist beschränkt auf die Breite der Weitenrichtungslinie der schwarzen Matrixschicht. Zum Beispiel beträgt, wenn die Breite der Weitenrichtungslinie der schwarzen Matrixschicht 140 μm beträgt, die Breite der Justageschichtnut 210 100 μm. Die Verteilung der Justageschichtnuten 210 variiert mit der Größe und der Auflösung des Felddesigns. Die Justageschicht 204 wird auf dem Farbfilterarray-Substrat 400 gebildet.
Der Säulen-Abstandshalter 220 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird so ausgebildet, dass er eine rechteckige Form aufweist, die mit einem vorbestimmten Abstand von gegenüberliegenden Ecken in Richtung auf die Mitte der Justageschichtnut 210 beabstandet ist. Die Länge in Längsrichtung des Säulen-Abstandshalters 220 ist auf die Breite der Justageschichtnut 210 begrenzt. Wenn die Justageschichtnut 210 eine Breite von 100 μm aufweist, hat die rechteckige Form des Säulen-Abstandshalters eine Länge in Längsrichtung von 40 ~ 80 μm und eine Länge in Querrichtung von 50 ~ 300 μm. Obwohl die Zahlen mit der Auflösung und der Größe des Flüssigkristallfeldes variieren können, wird der Säulen-Abstandshalter 220 so ausgebildet, dass darauf geachtet wird, dass kein Säulen-Abstandshalter 220 im Pixelbereich gebildet wird, wodurch ein Verlust an Apertur vermieden wird.
Auf diese Weise wird, da der Säulen-Abstandshalter gebildet wird, nachdem die Justageschicht gebildet wurde, und die Substrate vor der vollständigen Härtung der Säulen-Abstandshalter zusammengeklebt werden, so dass der Säulen-Abstandshalter an einer oberen Fläche davon zu der Zeit in Kontakt mit dem gegenüberliegenden Substrat gebracht wird, zu der der Säulen-Abstandshalter einen gewissen Grad an Fluidität aufweist und durch Wärmebehandlung gehärtet wird, die Haftung zu dem gegenüberliegenden Substrat besser.
Bezug nehmend auf 16 beinhaltet die Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform einen ersten säulenförmigen Abstandhalter 220a an einer Position des säulenförmigen Abstandhalters in der ersten Ausführungsform, und einen zweiten Säulen-Abstandshalter 220b an einer der Datenleitung gegenüber liegenden Position, um zwei Säulen-Abstandshalter an verschiedenen Positionen zu haben. Der Säulen-Abstandshalter 220a wird in der Justageschichtnut 210 ausgebildet, wo keine Justageschicht 204 darin ausgebildet ist, und der zweite Säulen-Abstandshalter 220b wird auf der Justageschicht 204 gebildet. 15 zeigt den auf der Justageschicht ausgebildeten Säulen-Abstandshalter weil eine Breite in Längsrichtung (in einer leicht schrägen Richtung). Wenn es die Auflösung der Vorrichtung bei der Herstellung des Säulen-Abstandshalters erlaubt, kann die Justageschicht auf der schwarzen Matrixschicht gegenüber der Datenleitung ebenfalls entfernt werden, um eine Justageschichtnut zu bilden.
In der zweiten Ausführungsform wird der Säulen-Abstandshalter gegenüber der Gateleitung im Abstand von den Säulen-Abstandshaltern der ersten Ausführungsform gebildet, und der zweite Säulen-Abstandshalter 220b gegenüber der Datenleitung wird alle 10 ~ 30 Pixeleinheiten positioniert. Dies kann mit der Größe und der Auflösung eines zu gestaltenden Feldes variieren. Zum Beispiel kann der rechteckige Abschnitt des ersten Säulen-Abstandshalters 220a eine Höhe von 40 ~ 80 μm und eine Breite von 50 ~ 300 μm aufweisen, und der rechteckige Abschnitt des zweiten Säulen-Abstandshalters kann eine Höhe von 10 ~ 30 μm und Breite von 50 ~ 100 μm aufweisen.
Ebenfalls in der zweiten Ausführungsform werden die ersten und zweiten Säulen-Abstandshalter 220a und 220b vor dem endgültigen Härten der ersten und zweiten Säulen-Abstandshalter 220a und 220b so an ein gegenüberliegendes Substrat verklebt, dass die ersten und zweiten Säulen-Abstandshalter 220a und 220b mit einem bestimmten Grad an Fluidität an das gegenüberliegende Substrat verklebt werden, um die Haftfähigkeit zwischen den ersten und zweiten Säulen-Abstandshaltern 220a und 220b und dem gegenüberliegenden Substrat (dem ersten Substrat 100) zu verbessern.
Bezug nehmend auf die 17A und 17B sind bei der Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Flüssigkristalle 230 auf einem zentralen Abschnitt der Justageschicht 204a und 204b zwischen den Justageschichtnuten 210 verteilt. Dies berücksichtigt das Invertieren und Verkleben eines gegenüberliegenden Substrats (das erste Substrat) nach dem Verteilen der Flüssigkristalle, so dass das Aushärten der Säulen-Abstandshalter 220 während der Verbreitung der Flüssigkristalle fortschreiten kann, um das Haften der Substrate zu verursachen. In diesem Fall dienen die Justageschichten 204a und 204b zwischen den Justageschichtnuten 210 als eine Art Arbeitsgebiet, so dass jedes Arbeitsgebiet die Charakteristika eines kleinen Feldes aufweist, um die Beständigkeit gegen äußere Spannungen zu erhöhen.
Der Säulen-Abstandshalter wird nach seiner Bildung durch Darmaufrichten eines UV-Strahls mit einer Wellenlänge von 300 ~ 400 μm und einer Intensität von 50 ~ 80 mW/cm² für 15 ~ 240 Sekunden vorläufig gehärtet, abhängig von der Art der Reaktoren des Materials des Säulen-Abstandshalters. Wenn ein UV-Strahl mit einer Wellenlänge in der Nähe von 350 nm verwendet wird, wird die Intensität auf bspw. 5 ~ 20 mW/cm2 verringert, und die Zeitspanne, während der er darauf gelenkt wird, wird erhöht, zum Beispiel länger als 3 Minuten.
Die Überzugsschicht 203 wird über der schwarzen Matrixschicht 201 mit den darauf abgeschiedenen Säulen-Abstandshaltern 220 angeordnet. Die Überzugsschicht 203 ist so ausgebildet, dass sie eine Oberflächenenergie von 50mN/m aufweist, um die Beschichtung der Justageschicht 204 gleichmäßig zu machen. Nach der Ausbildung der Justageschicht 204 weist die Justageschicht 204 eine Oberflächenenergie ähnlich der der Überzugsschicht 203 auf und die verteilten Flüssigkeitskristalle 230 zeigen infolge der molekularen Orientierung durch die Justage und einer Verankerungsenergie in Bezug auf die Flüssigkristalle eine Tendenz, auf der Oberfläche der Justageschicht 204 zu verbleiben.
Der Säulen-Abstandshalter wird durch Daraufrichten eines UV-Strahls mit einer Wellenlänge von 300 ~ 400 μm und einer Intensität von 50 ~ 80mW/cm² für 150 ~ 240 Sekunden ~ 400nm nach seiner Ausbildung vorläufig gehärtet, abhängig von den Arten der Reaktoren des Säulen-Abstandshalter-Materials. Wenn ein UV-Strahl mit einer Wellenlängen in der Nähe von 350nm verwendet wird, wird die Intensität auf bspw. 5 ~ 20mW/cm² verringert, und die Zeitspanne des Daraufrichtens auf bspw. länger als 3 Minuten vergrößert.
Um zu verhindern, dass der Säulen-Abstandshalter mit den Flüssigkristallen reagiert und in dem Feld in einem nachfolgenden Verbindungsschritt, wird das Fotohärten bis zu einem Level durchgeführt, bei dem der Säulen-Abstandshalter keine Fluidität aufweist und bei Erwärmung weich wird.
Die Intensität des UV-Strahls und die Zeitspanne des Härtens werden in dem Fotohärtungsschritt so festgelegt, dass die Glasübergangstemperatur (Tg) der Moleküle des Säulen-Abstandshalters zwischen 50°C ~ 35°C liegt. Das heißt, der Säulen-Abstandshalter wird bei Raumtemperatur fest genug, um einen Zellspalt in bezug auf das gegenüberliegende Substrat zu erhalten und nicht mit den Flüssigkristallen vermischt zu werden. Der Zellspalt wird auf der Grundlage der Höhe des Säulen-Abstandshalters und der verteilten Menge der Flüssigkristalle festgelegt.
Bezug nehmend auf 18 wird nach dem Verkleben des ersten und des zweiten Substrats 100 und 200 der Flüssigkristallanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung zu einem Flüssigkristallfeld 500 der thermische Aushärtungsschritt, ein anderer Aushärtungsschritt des Säulen-Abstandshalters zur gleichen Zeit durchgeführt wie der Schritt des Härtens des Dichtungsmusters 240 in dem Nicht-Bildschirm-Bereich (die Außenseite der gestrichelten Linie).
Der thermische Aushärtungsschritt kann zwei Schritte beinhalten. In einem ersten Schritt wird das Flüssigkristallfeld 3 ~ 5 Minuten bei 50°C belassen, so dass die Moleküle des Säulen-Abstandshalters eine Haftmitteleigenschaft zeigen, und in einem zweiten Schritt wird das Substrat 30 ~ 50 Minuten lang bei 70°C ~ 120°C erwärmt, um die thermische Aushärtungsreaktion zu vervollständigen.
In dem thermische Aushärtungsschritt, wenn die endgültige Härtung auftritt, können die Moleküle des Säulen-Abstandshalters keine Fluidität aufweisen, da eine Vernetzung der Moleküle bereits während des Fotohärtungsschritts durchgeführt worden sein kann, sie zeigen jedoch eine verbesserte molekulare Hafteigenschaft in bezug auf das gegenüberliegende Substrat, so dass der Säulen-Abstandshalter durch eine zusätzliche Vernetzungsreaktion, ausgelöst durch Erwärmen, an dem ersten und dem zweiten Substrat haftet. Das endgültige Härten des Säulen-Abstandshalters kann durch thermisches Härten der Polymerkomponente erreicht werden, die 30 ~ 50 Gew.-% der Zusammensetzung des Säulen-Abstandshalters ausmacht.
Bezug nehmend auf 19 wird, wenn beabsichtigt ist, das Flüssigkristallfeld thermisch zu härten, das Flüssigkristallfeld auf einer Trägerwanne platziert, und die Trägerwanne 350 wird zur Wärmebehandlung in einen Ofen 360 gesetzt. Um das Flüssigkristallfeld 500 zu erwärmen und zu Verhindern, dass sich das Glas des Flüssigkristallfelds während der thermischen Härtungsreaktion, in der das Aushärten des Dichtungsmusters und das endgültige Härten des säulenförmigern Abstandshalters fortschreitet, unter Eigenlast verformt, wird eine Trägerwanne ohne Löcher oder mit feinen Löchern verwendet.
In der Flüssigkristallanzeigevorrichtung wird, nachdem das erste Substrat und das zweite Substrat mit dem darauf ausgebildeten Dünnfilmtransistorarray bzw. dem Farbfilterarray, in dem Zellherstellungsschritt der aufgeteilten Justageschicht gebildet, der in vorbestimmten Bereichen des ersten und zweiten Substrats Nuten aufweist, und es wird der Säulen-Abstandshalter in den Nuten der aufgeteilten Justageschicht gebildet.
Folglich ist durch die Bildung des Säulen-Abstandshalters nach der Bildung der Justageschicht, Verkleben der Substrate nach der vorläufigen Härtung des Säulen-Abstandshalters, und Härten des Säulen-Abstandshalters durch thermisches Härten in einem Dichtungsmuster-Herstellungsschritt in dem Verklebeschritt, da der Säulen-Abstandshalter mit einem gegenüberliegenden Substrat verklebt wird, bevor der Säulen-Abstandshalter endgültig gehärtet wird, und das endgültige Härten des Säulen-Abstandshalters in dem Dichtungsmusterhärtungsschritt nach dem Verkleben durchgeführt wird, die Haftung des Säulen-Abstandshalters zu dem gegenüberliegenden Substrat stark. Demzufolge können, da der Säulen-Abstandshalter mit den oberen und unteren Substraten verklebt ist, die oberen und unteren Substrate nicht verdreht werden, selbst wenn darauf eine äußere Kraft, wie zum Beispiel Schrumpfung des Films, Reiben mit dem Finger oder dergleichen darauf angewendet wird, so dass die zwei Substrate der Kraft als ein Körper widerstehen, was zu geringerer Deformation des Flüssigkristallfeldes und der Innenseite des Flüssigkristallfeldes führt.
Folglich wird die relative Bewegung des ersten oder zweiten Substrats aufgrund einer Berührungsaktivität, wie zum Beispiel Reiben auf dem Flüssigkristallfeld in Bezug auf das gegenüberliegende Substrat verringert. Durch Berührung verursachte Defekte und ein durch Verlagerung verursachter ungleichmäßiger Zellspalt werden verhindert.
Durch Ausbildung des Säulen-Abstandshalters nach der Bildung der Justageschicht, dem Verkleben der Substrate nach dem vorläufigen Härten des Säulen-Abstandshalters, und Härten des Säulen-Abstandshalters durch thermisches Härten in einem Dichtungsmuster-Herstellungsschritt in dem Verklebeschritt ist, da der Säulen-Abstandshalter mit dem gegenüberliegenden Substrat verklebt wird, bevor der Säulen-Abstandshalter vollständig gehärtet wird, und das vollständige Härten des Säulen-Abstandshalters in dem Dichtungsmusterhärtungsschritt nach dem Verkleben durchgeführt wird, die Haftung des Säulen-Abstandshalters an dem gegenüberliegenden Substrat stark.
Da der Säulen-Abstandshalter mit den ersten und zweiten Substraten verklebt wird, werden die ersten und zweiten Substrate nicht verdreht, selbst wenn eine äußere Kraft, wie zum Beispiel Schrumpfung des Films, Reiben mit dem Finger oder dergleichen darauf angewendet wird, so dass die zwei Substrate der Kraft als ein Körper widerstehen, was zu geringerer relativer Bewegung zwischen den ersten und zweiten Substraten führt.
Selbst wenn ein Feld großen Ausmaßes abhängig von der Größe eines Arbeitsgebiets (Justageschicht-beschichtete aufgeteilte Bereiche), das durch die an den Substraten befestigten Säulen-Abstandshalter verklebt ist, Charakteristika eines Feldes kleiner Größe zeigt, wird der Widerstand gegen eine äußere Kraft höher. Das heißt, dass, nimmt man den durch die Justageschichtnut aufgeteilten Justageschichtbereich als Arbeitsbereich, das Feld großen Ausmaßes die Charakteristika eines Feldes kleiner Größe in einem Bereich des Arbeitsbereiches zeigt.
Da der Säulen-Abstandshalter die oberen und unteren Substrate zusammenhält, wird die Deformation der Substrate reduziert, um so Lichtverluste zu verringern, und das Problem der Helligkeitsinhomogenität in einem schwarzen Zustand wird im Falle eines großen Bildschirms verbessert.
Die thermische Ausdehnung der Flüssigkristalle und der Substrate, oder de vergrößerte Zellspalt in einem unteren Teil des Flüssigkristallfelds, die von der übermäßigen Einspritzung von Flüssigkristallen herrühren, können durch eine Struktur verringert werden, in der zwei Substrate vollkommen verklebt sind.
Das Drucken und Reiben der Justageschicht vor der Bildung des Säulen-Abstandshalters verringert die Beschädigung des Reibstoffes, das von Überständen, wie zum Beispiel der Säulen-Abstandshalter herrührt, und verbessert die Gleichmäßigkeit des Reibens, um die Orientierung der Flüssigkristalle zu verbessern.
Das Weglassen der Entwicklung des Säulen-Abstandshalters spart Materialkosten und resultiert in exakten kritischen Dimensionen des Säulen-Abstandshalters und Höhenkonstanz.
Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Modifizierungen und Variationen bei der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können, ohne vom Sinn und Umfang der Erfindungen abzuweichen. Es ist daher beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung die Modifizierungen und Variationen dieser Erfindung abdeckt, vorausgesetzt, sie liegen innerhalb des Umfangs der anhängenden Patentansprüche und ihrer Äquivalente.

Claims

Flüssigkristallanzeigevorrichtung, umfassend: ein erstes Substrat und ein zweites Substrat, die einander gegenüberliegend angeordnet sind; eine erste Justageschicht auf dem zweiten Substrat, wobei die erste Justageschicht eine erste Justageschichtnut in einem vorbestimmten Teilbereich aufweist; einen ersten Abstandshalter in der ersten Justageschichtnut; und eine Flüssigkristallschicht zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, worin der erste Abstandshalter eine polygonale Säulenform aufweist.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, worin der erste Abstandshalter ein Ball-Abstandshalter ist.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, worin der erste Abstandshalter ein Säulen-Abstandshalter ist, der Ball-Abstandshalter darin vermischt enthält.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine zweite Justageschicht auf dem ersten Substrat.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 5, worin die zweite Justageschicht eine zweite Justageschichtnut beinhaltet, die der ersten Justageschichtnut gegenüberliegend angeordnet ist.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, worin das erste Substrat ein darauf ausgebildetes Dünnfilmtransistor-Array beinhaltet, und das zweite Substrat ein darauf ausgebildetes Farbfilter-Array beinhaltet.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 7, worin das Dünnfilmtransistor-Array beinhaltet; Gateleitungen und Datenleitungen, die auf dem ersten Substrat senkrecht zueinander angeordnet sind, um Pixelbereiche zu definieren, einen Dünnfilmtransistor an jeder Kreuzung der Gateleitungen und der Datenleitungen; und eine Pixelelektrode in bzw. auf jedem der Pixelbereiche.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 8, weiterhin umfassend eine gemeinsame Elektrode, die abwechselnd mit der Pixelelektrode in dem Pixelbereich ausgebildet ist.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 8, worin die erste Justageschichtnut so ausgebildet ist, dass sie gegenüberliegend einem den Pixelbereich ausschließenden Bereich des ersten Substrat angeordnet ist.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 10, worin die erste Justageschichtnut so ausgebildet ist, dass sie den Gateleitungen des ersten Substrats gegenüberliegend angeordnet ist.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 10, worin die erste Justageschichtnut so ausgebildet ist, dass sie den Datenleitungen des ersten Substrats gegenüberliegend angeordnet ist.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 10, Weiterhin umfassend einen zweiten Abstandshalter auf der ersten Justageschicht, wobei der zweite Abstandshalter so ausgebildet ist, dass er gegenüberliegend einem den Pixelbereich ausschließenden Bereich angeordnet ist.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, worin sich der erste Abstandshalter auf dem ersten Substrat befindet.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, worin sich der erste Abstandshalter auf dem zweiten Substrat befindet.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 8, worin das Farbfilter-Array beinhaltet; eine auf dem zweiten Substrat so ausgebildete schwarze Matrixschicht, dass sie gegenüberliegend des Bereichs des ersten Substrats mit Ausnahme der Pixelbereiche angeordnet ist, und eine dem Pixelbereich gegenüberliegende Farbfilterschicht.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 16, weiterhin umfassend eine gemeinsame Elelektrodenschicht auf der gesamten Oberfläche des zweiten Substrats einschließlich der schwarzen Matrixschicht und der Farbfilterschicht.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 16, weiterhin umfassend eine Überzugsschicht auf der gesamten Oberfläche des zweiten Substrats einschließlich der schwarzen Matrixschicht und der Farbfilterschicht.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 16, worin die erste Justageschichtnut über der schwarzen Matrixschicht angeordnet ist.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung, umfassend: ein erstes Substrat und ein zweites Substrat, die einander gegenüberliegend angeordnet sind; Gateleitungen und Datenleitungen, die auf dem ersten Substrat senkrecht zueinander angeordnet sind, um Pixelbereiche zu definieren; eine schwarze Matrixschicht auf dem zweiten Substrat, die gegenüberliegend von Bereichen des ersten Substrats mit Ausnahme der Pixelbereiche angeordnet ist, eine Farbfilterschicht auf dem zweiten Substrat; eine Überzugsschicht auf der gesamten Oberfläche des zweiten Substrats einschließlich der schwarzen Matrixschicht und der Farbfilterschicht; eine erste Justageschicht mit einer ersten Justageschichtnut auf der Überzugsschicht über der schwarzen Matrixschicht; einen ersten Abstandshalter in der ersten Justageschichtnut zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat; und eine zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnete Flüssigkristallschicht.
Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung, umfassend: Bereitstellen eines ersten Substrats und eines zweiten Substrats, die jeweils einen Anzeigebereich und einen Nicht-Anzeigebereich aufweisen; Ausbilden eines Dünnfilmtransistor-Arrays auf dem ersten Substrat; Ausbilden eines Farbfilter-Arrays auf dem zweiten Substrat; Ausbilden einer ersten Justageschicht auf dem zweiten Substrat, wobei die erste Justageschicht einen davon entfernten Teilbereich aufweist, um eine erste Justageschichtnut zu bilden; Verteilen von Flüssigkristallen auf dem ersten Substrat in dem Anzeigebereich; Ausbilden eines Abstandshalters in einem Bereich der ersten Justageschichtnut auf dem zweiten Substrat; Ausbilden eines Dichtungsmusters in dem Nicht-Anzeigebereich des ersten oder des zweiten Substrats; Invertieren des zweiten Substrats; und Zusammenpressen der Oberflächen des ersten Substrats und des zweiten Substrats, um auf diese Weise das erste Substrat und das zweite Substrat zu verbinden.
Verfahren nach Anspruch 21, weiterhin umfassend das Lenken eines Ultraviolett (UV)-Strahls auf den Abstandshalter nach Bildung des Abstandshalters.
Verfahren nach Anspruch 21, weiterhin umfassend das Lenken eines Ultraviolett (UV)-Strahls auf das Dichtungsmuster nach dem Zusammenverbinden des ersten und zweiten Substrats.
Verfahren nach Anspruch 21, weiterhin umfassend das thermische Härten des Dichtungsmusters und des Abstandshalters nach dem Zusammenverbinden des ersten und zweiten Substrats.
Verfahren nach Anspruch 21, worin der Abstandshalter aus einem fotoreaktiven Polymer gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 25, worin der Abstandshalter eine Mehrzahl von Ball-Abstandshaltern in einem fotoreaktiven Polymer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 21, worin der Abstandshalter ein Ball-Abstandshalter ist.
Verfahren nach Anspruch 21, worin der Abstandshalter durch Tintenstrahldruck gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 21, worin der Abstandshalter durch Offset-Druck gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 21, worin die erste Justageschicht durch Tintenstrahldruck gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 21, worin die erste Justageschicht durch Offset-Druck gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 21, worin die erste Justageschicht durch Auftragen eines Justageschichtmaterials auf die Oberfläche einer Walze mit Ausnahme eines Teilbereichs, der der ersten Justageschichtnut entspricht, und Nach-Unten-Pressen und Rollen der Walze auf das zweite Substrat gebildet wird, um das Justageschichtmaterial darauf zu drucken.
Verfahren nach Anspruch 21, weiterhin umfassend das Ausbilden einer zweiten Justageschicht auf dem ersten Substrat.
Verfahren nach Anspruch 32, worin die zweite Justageschicht gebildet wird, um eine zweite Justageschichtnut in einem Teilbereich zu ergeben, der der Nut in der ersten Justageschicht gegenüberliegt.
Verfahren nach Anspruch 21, worin das Dünnfilmtransistor-Array umfasst; Gateleitungen und Datenleitungen, die auf dem ersten Substrat senkrecht zueinander angeordnet sind, um Pixelbereiche zu definieren, einen Dünnfilmtransistor an jeder Kreuzung der Gateleitungen und der Datenleitungen; und eine Pixelelektrode in bzw. auf jedem der Pixelbereiche.
Verfahren nach Anspruch 35, worin die erste Justageschichtnut in einem Bereich gebildet wird, der so angeordnet ist, dass er den Pixelbereich ausnimmt.
Verfahren nach Anspruch 36, worin die erste Justageschichtnut so gebildet ist, dass sie der Gateleitung gegenüberliegend angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 36, worin die erste Justageschichtnut so gebildet ist, dass sie der Datenleitung gegenüberliegend angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 35, weiterhin umfassend einen zweiten Abstandshalter auf der ersten Justageschicht, die keine darin gebildete Justageschicht aufweist, wobei der zweite Abstandshalter so orientiert ist, dass er gegenüberliegend eines Bereichs mit Ausnahme des Pixelbereichs angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 35, worin das Farbfilter-Array beinhaltet; eine auf dem zweiten Substrat angeordnete schwarze Matrixschicht, um Bereiche mit Ausnahme der Pixelbereiche abzudecken; und eine Farbfilterschicht in dem Pixelbereich.
Verfahren nach Anspruch 40, weiterhin umfassend eine gemeinsame Elektrodenschicht auf der gesamten Oberfläche des zweiten Substrats einschließlich der schwarzen Matrixschicht und der Farbfilterschicht.
Verfahren nach Anspruch 40, weiterhin umfassend eine Überzugsschicht auf der gesamten Oberfläche des zweiten Substrats einschließlich der schwarzen Matrixschicht und der Farbfilterschicht.
Verfahren nach Anspruch 40, worin die Justageschichtnut gegenüberliegend der schwarzen Matrixschicht gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 21, worin das Abstandshaltermaterial ein reaktives Monomer und mindestens entweder einen Fotoinitiator oder einen Thermoinitiator umfasst.
Verfahren nach Anspruch 44, worin das Abstandshaltermaterial weiterhin einen Haftvermittler enthält.
Verfahren nach Anspruch 44, worin der Fotoinitiator oder der Thermoinitiator ungefähr 0,5 bis ungefähr 2 Gew.-% des Abstandshaltermaterials ausmacht.
Verfahren nach Anspruch 45, worin der Haftvermittler ungefähr 1 bis ungefähr 10 Gew.-% des Abstandshaltermaterials ausmacht.
Verfahren nach Anspruch 44, worin die Zusammensetzung des reaktiven Monomers ein fotoreaktives Acrylmonomer; ein thermoreaktives Epoxymonomer; und eine Monomer, das sowohl Fotoreaktivität als auch Thermoreaktivität aufweist, ein Oligomer oder ein Polymer aufweist; wobei die Zusammensetzung ungefähr 30 bis ungefähr 60 Gew.-%, ungefähr 40 bis ungefähr 70 Gew.-% bzw. ungefähr 5 bis ungefähr 15 Gew.-% beträgt.
Verfahren nach Anspruch 44, worin der Säulenabstandshalter eine Zusammensetzung aufweist, die ein fotoreaktives Acrylmonomer vom Spontanreaktionstyp; ein fotoreaktives Acrylmonomer; ein thermoreaktives Epoxymonomer und ein Monomer, das sowohl Fotoreaktivität als auch Thermoreaktivität besitzt, ein Oligomer oder ein Polymer beinhaltet; wobei die Zusammensetzung ungefähr 5 bis ungefähr 10 Gew.-%, ungefähr 40 bis ungefähr 60 Gew.-%, ungefähr 40 bis ungefähr 70 Gew.-% bzw. ungefähr 5 bis ungefähr 15 Gew.-% beträgt.
Verfahren nach Anspruch 45, worin der Haftvermittler ein Silankopplungsmittel ist.
Verfahren nach Anspruch 49, worin das Acrylmonomer vom Spontanreaktionstyp Stilben ist.
Verfahren nach Anspruch 48, worin das fotoreaktive Acrylmonomer ein Diacrylat-Monomer ist.