JP4499710B2 - 液晶表示装置内の液晶量調節方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置内の液晶量調節方法に関する。さらに詳細に、本発明は、液晶表示装置内に過剰注入された液晶量を精密に調節するための液晶表示装置内の液晶量調節方法に関する。

最近になって、膨大なデータを短時間内に処理できる情報処理装置（ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ）、及び情報処理装置で処理されたデータを映像として表示する表示装置の技術開発が急速に進められている。

代表的な表示装置の例としては、液晶表示装置（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ）を例に挙げることができる。液晶表示装置は、液晶を利用して映像を表示する。液晶は、電界に応答して配列が変更される電気的特性及び配列に基づいて、光透過率（ｌｉｇｈｔ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ ｉｎｄｅｘ）を変更させる光学的特性を有する。

液晶を利用して映像を表示する液晶表示装置は、液晶を駆動して映像を表示するための液晶制御パート（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｐａｒｔ）及び液晶制御パートに映像を表示するのに必要な光を提供する光供給パート（ｌｉｇｈｔ ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ｐａｒｔ）を備える。

これらの中で、液晶制御パートは、液晶を駆動するための電界を発生するために、互に対向する１対の基板及び基板の間に配置された液晶層を備える。一般に、基板の間に介在された液晶層は、数マイクロメートルの厚さを有する。

数マイクロメートルの厚さを有する液晶層を基板の間に配置するための方法としては、真空注入法（ｖａｃｕｕｍ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍａｎｎｅｒ）または滴下法（ｄｒｏｐ ｆｉｌｌｉｎｇ ｍａｎｎｅｒ）などを例に挙げることができる。

真空注入法は、基板の間に形成された真空圧により、液晶を基板の間に形成された空間に注入し、滴下法は、いずれかの基板に液晶を滴下した後、別の基板を結合させて基板の間に液晶を配置する。

しかしながら、基板の間への液晶の注入が不足な場合、基板の間に空いた空間が形成され、この結果、空いた空間では、映像が表示されない表示不良が発生する。

これに対し、基板の間への液晶の注入が過度な場合、液晶表示装置を地面に対して垂直の方向に配置する場合、液晶が重力によって下方へ移動して、液晶表示装置の下段部分で映像が正確に表示されないという問題を有する。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、液晶表示装置内に過剰注入された液晶を效率的に調節することができる液晶表示装置内の液晶量調節方法を提供することにある。

上記の目的を達成すべく、本発明に係る液晶表示装置内の液晶量調節方法は、第１基板、第１基板と対向する第２基板、及び第１及び第２基板の間に介在された密封部材により形成された収納空間に液晶を収納するステップと、前記密封部材の一部に走査角度が変更される光を走査して、前記密封部材より薄い厚さを有するリペア部を形成するステップと、液晶に圧力を加えて形成されたリペア部の開口を介して、収納空間に収納された液晶の一部を前記収納空間の外部に吐出させるステップと、リペア部の前記開口を密封するステップとを含む。

本発明によれば、液晶表示装置の内部に液晶が一次的に密封された状態で液晶表示装置の内部に液晶が過剰注入された場合、まず、液晶を密封する密封部材の幅をレーザービームを利用して十分に減少させた後、液晶に圧力を加えて幅が十分に減少された部分を破って、過剰注入された液晶を一定量分だけ液晶表示装置から取り出した後、密封部材のうち、破られた部分に光硬化剤のような密封物質で２次的に密封することにより、液晶表示パネルの内部に過剰注入された液晶を容易に液晶表示パネルから除去し得るという効果を有する。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置内の液晶量調節方法について詳細に説明する。しかしながら、本発明は下記の実施の形態に制限されるものではなく、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形、及び変更が可能であり、このような置換、変更などは、特許請求の範囲に属するものである。添付された図面において、第１基板、第２基板、密封部材、液晶、残留密封部、第１反射ミラーユニット、第２反射ミラーユニット及びその他構造物の寸法は、本発明の明確性を期するために、実際より拡大して示したものである。本発明において、第１基板、第２基板、密封部材、液晶、残留密封部、第１反射ミラーユニット、第２反射ミラーユニット及びその他構造物が、「上に」、「上部に」または「下部」に形成されると言及される場合には、第１基板、第２基板、密封部材、液晶、残留密封部、第１反射ミラーユニット、第２反射ミラーユニット及びその他構造物が、第１基板、第２基板、密封部材、液晶、残留密封部、第１反射ミラーユニット、第２反射ミラーユニット及びその他構造物上に直接形成されるか、または下に位置することを意味し、または他の第１基板、第２基板、密封部材、液晶、残留密封部、第１反射ミラーユニット、第２反射ミラーユニット及びその他構造物が基板上にさらに形成されることができる。また、第１基板、第２基板、第１反射ミラーユニット、第２反射ミラーユニット及びその他構造物が、例えば、「第１」、「第２」などと言及される場合、これは、このような部材を限定するためのものではなく、単に、第１基板及び第２基板、第１反射ミラーユニット、第２反射ミラーユニット及びその他構造物を区分するためものである。したがって、例えば、「第１」、「第２」のような記載は、第１基板及び第２基板、第１反射ミラーユニット、第２反射ミラーユニット及びその他構造物に対してそれぞれ選択的にまたは交換的に用いられることができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置内の液晶量を調節するための方法を示すフローチャートである。図２は、図１の方法により液晶量が調節される液晶表示装置を示す断面図である。

図１及び図２に示すように、ステップＳ１０において、液晶表示装置１００内には液晶層１０が注入されて、液晶表示装置１００内には液晶層１０が配置される。本実施の形態において、液晶層１０は、真空法または滴下法などにより液晶表示装置１００内に配置されることができる。

以下、図２を参照して、液晶表示装置１００をさらに具体的に説明する。
液晶表示装置１００は、第１基板２０、第２基板３０、液晶層１０、密封部材４０及び金属パターン５０を備える。

第１基板２０は、ガラス基板のような第１透明基板２１、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２２及び画素電極を備える。

薄膜トランジスタ２２は、第１透明基板２１上に配置される。本実施の形態において、薄膜トランジスタ２２は、液晶表示装置１００の解像度に対応して第１透明基板２１上に複数配置される。例えば、液晶表示装置１００の解像度が１０２４×７６８の場合、薄膜トランジスタ２２は、第１透明基板２１上に１０２４×７６８×３個がマトリックス状に形成される。

各薄膜トランジスタ２２は、ゲートライン（図示せず）に接続したゲート電極Ｇ、ゲート電極Ｇを絶縁するゲート絶縁膜ＧＩ、ゲート電極Ｇと対応するゲート絶縁膜ＧＩ上に配置されたチャネルパターンＣ、及びチャネルパターンＣに配置されたソース電極Ｓ及びドレイン電極Ｇを備える。チャネルパターンＣは、アモルファスシリコンパターン（図示せず）及び導電性不純物により高濃度イオンでドーピングされたｎ^＋アモルファスシリコンパターン（図示せず）を含むことができる。また、ソース電極Ｓは、ゲートラインと直交するデータライン（図示せず）と接続され、ソース電極Ｓ及びドレイン電極Ｄは、チャネルパターンＣ上に離隔して配置される。

画素電極は、薄膜トランジスタ２２のドレイン電極Ｄに電気的に接続される。本実施の形態において、画素電極は、透明な導電性物質を含む。画素電極として用いられることのできる物質の例としては、酸化インジウム・スズ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ、ＩＺＯ）、アモルファス酸化インジウム・スズ（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、ａ−ＩＴＯ）などを例に挙げることができる。

第２基板３０は、ガラス基板のような第２透明基板３１、ブラックマトリックス３２及びカラーフィルタ３４を備えることができる。

本実施の形態において、第２透明基板３１上には、ブラックマトリックス３２が配置される。本実施の形態において、ブラックマトリックス３２として用いられることのできる物質の例としては、光吸収率の高いクロムまたはブラックレジンなどを例に挙げることができる。平面上から見ると、ブラックマトリックス３２は、第１基板２０の画素電極の間に配置される。第１基板２０の画素電極がマトリックス状に配置されたため、ブラックマトリックス３２は、格子状に配置されることができる。ブラックマトリックス３２は、第１基板２０に配置された薄膜トランジスタ２２を隠すだけでなく、外部光を吸収して映像の鮮明度を向上させる機能を果たす。

カラーフィルタ３４は、ブラックマトリックス３２により形成された開口部毎に配置される。本実施の形態において、ブラックマトリックス３２により形成された開口部毎に配置されたカラーフィルタ３４は、白色光からレッド波長を有するレッド光を通過させるレッドカラーフィルタ（Ｒ）、白色光からグリーン波長を有するグリーン光を通過させるグリーンカラーフィルタ（Ｇ）、及び白色光からブルー波長を有するブルー光を通過させるブルーカラーフィルタ（Ｂ）を含む。

密封部材４０は、互いに対向するように配置された第１基板２０及び第２基板３０の間に配置される。例えば、密封部材４０は、第１基板２０及び第２基板３０のエッジに沿って配置されて、第１基板２０及び第２基板３０の間に液晶を収納するための空間を提供する。本実施の形態において、密封部材４０は、光、例えば、紫外線により硬化される光硬化性物質を含むことができる。

液晶層１０は、密封部材４０により形成された空間に配置される。本実施の形態において、液晶層１０に含まれた液晶は、ねじれネマティック液晶、垂直配向液晶などを含むことができる。

図３は、図２に示す金属パターン及び密封部材の配置を示す断面図である。
図３に示すように、金属パターン５０は、例えば、第１基板２０上に配置される。具体的に、金属パターン５０は、密封部材４０及び第１基板２０の間に介在される。さらに詳細に、金属パターン５０は、ピース状を有し、密封部材４０の一部とオーバーラップされる。

金属パターン５０は、密封部材４０のうち、液晶層１０と接触する内側壁４４と対向する外側壁４２の方に配置され、密封部材４０の全体厚がＴである場合、密封部材４０の約８５％〜９５％が金属パターン５０と重なる。したがって、密封部材４０のうち、金属パターン５０と重ならない厚さｔは、密封部材４０の全体厚Ｔの約５％〜１５％である。本実施の形態において、金属パターン５０のうち、密封部材４０と重なった部分は重畳部５６と定義し、金属パターンのうち、密封部材４０と重ならない部分は露出部５５と定義する。一方、金属パターン５０と対応する密封部材４０の一部をリペア領域と定義する。

本実施の形態において、金属パターン５０として用いられることのできる物質の例としては、薄膜トランジスタのゲート電極、薄膜トランジスタのソース／ドレイン電極、画素電極をなす物質を例に挙げることができる。すなわち、アルミニウム、アルミニウム合金、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ａ−ＩＴＯなどが用いられることができる。

図１及び図２を再度参照すれば、液晶表示装置１００に液晶層１０が配置された後、液晶層１０が液晶表示装置１００に過剰注入されたと判断されると、液晶表示装置１００の内部から過剰注入された量分だけ液晶層１０を取り出す工程が行われる。

図４は、図３に示す密封部材及び金属パターンの重なった部分を光で除去することを示す断面図である。図５は、リペア部の平面図である。

図４及び図５に示すように、液晶表示装置１００に過剰注入された液晶層１０の液晶の一部を吐出して、液晶表示装置１００の内部の液晶層１０の液晶量を調節するために、ステップ２０において、金属パターン５０の重畳部５６に光２１２を走査して、リペア部４５を形成する。
このとき、光２１２は、金属パターン５０の重畳部５６の長さ方向に沿って走査されて、リペア部４５が密封部材４０に形成される。

光２１２を金属パターン５０の重畳部５６の長さ方向に沿って走査するために、光２１２を発生する光発生機器２００または液晶表示装置１００を移送しなければならない。すなわち、光２１２を金属パターン５０の重畳部５６の長さ方向に沿って走査するためには、液晶表示装置１００を固定した状態で光発生機器２００を移送したり、または光発生機器２００を固定した状態で液晶表示装置１００を移送しなければならない。

このように液晶表示装置１００または光発生機器２００を移送する場合、これらが移送される途中に発生した振動または微細な衝撃により、光２１２の進行経路が不規則になり、光２１２の進行経路が不規則になる。

本実施の形態では、光２１２が、指定された進行経路に沿って密封部材４０の指定された位置に走査されるようにするために、液晶表示装置１００及び光発生機器２００は固定され、光２１２の走査角度が変更されて、密封部材４０のうち、リペア部４５に光２１２が走査される。

本実施の形態において、光発生機器２００に備えられた光発生装置２１０から発生した光２１２は、例えば、レーザービームであり得る。本実施の形態において、光２１２は、約８００ｎｍ〜約１，２００ｎｍの波長の長さを有することができる。本実施の形態において、光２１２の波長の長さが１，２００ｎｍ以上である場合、第２基板３０及び密封部材４０が、光２１２により損傷される恐れがある。これに対し、光２１２の波長の長さが８００ｎｍ以下である場合、光２１２のエネルギーレベルが低いため、金属パターン５０に充分なエネルギーを提供するのは難しい。したがって、本実施の形態で用いられる光２１２の波長範囲は、約８００ｎｍ〜約１，２００ｎｍであることが好ましい。

一方、液晶表示装置１００及び光発生機器２００が固定された状態で、光２１２の走査角度を調節して密封部材４０にリペア部４５を形成するために、光２１２は、光反射ミラーによって鏡面反射される。このとき、光反射ミラーは、光２１２の走査角度を精密に調節するための回動装置を備えることができる。

液晶表示装置１００及び光発生機器２００が固定された状態で、光２１２の走査角度を調節して密封部材４０にリペア部４５を形成するために、光２１２は、少なくとも２個の光反射ミラーにより反射され得る。このとき、光反射ミラーは、光２１２の走査角度を精密にそれぞれ調節するための回動装置を備えることができる。
具体的に、光発生機器２００は、光発生装置２１０、第１反射ミラーユニット２２０及び第２反射ミラーユニット２３０を備える。

光発生装置２１０は、例えば、レーザービームを発生する。本実施の形態において、波長範囲が約８００ｎｍ〜約１，２００ｎｍであるレーザービームが、第１及び第２反射ミラーユニット２２０、２３０により金属パターン５０の重畳部５６に走査される場合、金属パターン５０は、光２１２のエネルギーを吸収して金属パターン５０は酸化される。

第１反射ミラーユニット２２０は、第１反射ミラー２２２及び第１反射ミラー駆動部２２４を備える。第１反射ミラー駆動部２２４は、第１反射ミラー２２２に到達した光２１２を１次反射するとともに、光２１２の反射角度を調節する。本実施の形態において、第１反射ミラー２２２は、光２１２を第２反射ミラー２３４に向かって反射する。

第２反射ミラーユニット２３０は、第２反射ミラー２３２及び第２反射ミラー駆動部２３４を備える。第２反射ミラー駆動部２３４は、第２反射ミラー２３２に到達した光２１２を２次反射するとともに、光２１２の反射角度を調節する。本実施の形態において、第２反射ミラー２３２は、光２１２を金属パターン５０の重畳部５６に向かって反射する。

本実施の形態において、第１反射ミラー２２２及び第２反射ミラー２３２は、互いに直交する方向に駆動され得る。

図５は、図４に示す第１及び第２反射ミラーユニットによるレーザービームの移動経路を示す平面図である。

図４及び図５に示すように、光発生装置２１０から発生した光２１２は、まず第１反射ミラー２２２に到達して第２反射ミラー２３２に向かって反射される。次に、第２反射ミラー２３２に向かって反射された光２１２は、第２反射ミラー駆動部２３４の第２反射ミラー２３２に向かう。以後、光２１２は、第２反射ミラー２３２の回動により反射角が変更されながら、図５の金属パターン５０の重畳部５６の一方の端部であるＡ地点から重畳部５６の一方の端部と対向する他方の端部であるＢ地点に向かって走査される。次に、光２１２は、Ｂ地点からＡ地点に向かって走査され得る。すなわち、光２１２は、密封部材４０の長さ方向に沿って走査される。

このように、光２１２が、第２反射ミラー２３２及び第２反射ミラー駆動部２３４によりＡ地点及びＢ地点を繰り返し的に走査することによって、金属パターン５０の重畳部５６は、光２１２により急速加熱して、結局、酸化される。

一方、光２１２により金属パターン５０の重畳部５６が酸化される途中に、重畳部５６と対応する密封部材４０の一部も、重畳部５６と共に除去されて、密封部材４０には、幅の大きく減少したリペア部４５が形成される。本実施の形態において、リペア部４５は、平面上から見ると、リセス形状（ｒｅｃｅｓｓｅｄ ｓｈａｐｅ）を有する。

このように、第１及び第２反射ミラーユニット２２０、２３０により光２１２の走査角度を調節しながら光２１２を重畳部５６に走査することによって、リペア部４５の厚さｔを極めて均一に調節することができる。

図１を再度参照すれば、ステップＳ３０において、密封部材４０にリペア部４５が形成された後、リペア部４５を介して液晶表示装置１００内に過剰注入された液晶層１０の液晶量を調節する。

液晶表示装置１００内に過剰注入された液晶層１０の液晶量を調節するために、液晶表示装置１００には圧力が加えられ、液晶表示装置１００に加えられた圧力は、再び液晶層１０に伝達される。液晶層１０に伝達された圧力は、再び密封部材４０のリペア部４５に伝達され、液晶層１０に伝達された圧力がリペア部４５の強度より高い場合、リペア部４５は、液晶層１０に加えられた圧力により損傷される。

次に、損傷されたリペア部４５を介して、液晶表示装置１００内に過剰注入された液晶層１０の液晶の一部が吐出されて、液晶層１０の液晶量が調節される。

図６は、図５に示すリペア部を再密封することを示す断面図である。
図６に示すように、損傷されたリペア部４５からは、液晶層１０の液晶が吐出されることもあるが、外部の空気がリペア部４５を介して液晶層１０の内部に流入することもできる。
これを防止するために、図１のステップＳ４０では、損傷されたリペア部４５に硬化物が配置され、硬化物は硬化される。

具体的に、本実施の形態では、損傷されたリペア部４５に光硬化剤７０を配置し、光硬化剤７０に光を走査して損傷されたリペア部４５を密封する。本実施の形態において、光硬化剤７０は、紫外線により硬化される紫外線硬化剤を使用することが好ましい。これとは異なり、本実施の形態において、硬化物は熱により硬化される熱硬化剤を含んでも良い。

本実施の形態では、例えば、第１及び第２反射ミラーを介して液晶表示装置及び光発生装置を固定し、光の走査角度を変更しながら金属パターンの重畳部に光を走査するが、これとは異なり、光発生装置のうち、光が出射される部分に回動ユニットなどを設置し、回動ユニットを回動させながらレーザービームを重畳部に走査しても良い。

上述した本発明の好ましい実施の形態は、例示の目的のために開示されたものであり、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形、及び変更が可能であり、このような置換、変更などは、特許請求の範囲に属するものである。

本発明の一実施の形態による液晶表示装置内の液晶量を調節するための方法を示すフローチャートである。 図１の方法によって液晶量が調節される液晶表示装置を示す断面図である。 図２に示す金属パターン及び密封部材の配置を示す断面図である。 図３に示す密封部材及び金属パターンのうち、重なった部分を光で除去することを示す断面図である。 残留密封部の平面図である。 図５に示す破られた残留密封部を再密封することを示す断面図である。

符号の説明

１００ 液晶表示装置
１０ 液晶層
２０ 第１基板
３０ 第２基板
４０ 密封部材
５０ 金属パターン

Claims (12)

1. 液晶収納空間を形成するための密封部材を有する液晶表示パネル内に液晶を注入するステップと、
   前記密封部材の一部に走査角度が変更される光を前記密封部材の一部と重なる金属パターンに沿って走査して、前記密封部材の一部を除去して前記密封部材より薄い厚さを有するリペア部を形成するステップと、
   前記液晶に圧力を加えて形成された前記リペア部の開口を介して、前記収納空間に収納された液晶の一部を前記収納空間の外部に吐出させるステップと、
   前記リペア部の前記開口を密封するステップと
   を含み、
   前記金属パターンは前記密封部材と第１基板の間に介在し、前記第１基板の上に形成される画素電極、薄膜トランジスタのゲート電極、ソース及びドレイン電極のうちのいずれか１つをなす物質から形成されることを特徴とする液晶表示装置の液晶量調節方法。
2. 前記リペア部が、前記液晶と接触する前記密封部材の内側面と対向する外側面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の液晶量調節方法。
3. 前記リペア部の幅が、前記密封部材の幅の５％〜１５％であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の液晶量調節方法。
4. 前記光が、８００ｎｍ〜１，２００ｎｍの波長の長さを有するレーザービームであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の液晶量調節方法。
5. 前記リペア部を形成するステップにおいて、
   前記光が、光反射面を有する光反射ミラーにより反射されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の液晶量調節方法。
6. 前記光の走査位置を調節するために、前記光反射ミラーの光反射角度が、調節されることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置の液晶量調節方法。
7. 前記リペア部を形成するステップにおいて、
   前記光が、第１光反射ミラーから１次反射されてから、第２光反射ミラーから２次反射された後、前記密封部材に走査されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の液晶量調節方法。
8. 前記光の走査位置を制御するために、前記第１及び第２光反射ミラーの光反射角度が、それぞれ調節されることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置の液晶量調節方法。
9. 前記１次反射された光及び前記２次反射された光の進行方向が、実質的に垂直であることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置の液晶量調節方法。
10. 前記光が、前記密封部材の長さ方向に沿って走査されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の液晶量調節方法。
11. 前記リペア部の前記開口を密封するステップが、
    前記リペア部内に硬化剤を配置するステップと、
    前記硬化剤を硬化させるステップと
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の液晶量調節方法。
12. 前記硬化剤が、光により硬化される光硬化剤または熱により硬化される熱硬化剤のうちのいずれかを含むことを特徴とする請求項１０に記載の液晶量調節方法。

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