KR100724946B1 - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

액정의 열팽창에 의한 표시얼룩 발생이나 열수축에 의한 기포 발생을 방지할 수 있는 액정표시장치를 제공한다. 본 발명의 액정표시장치는 액정누출을 방지하기 위하여 기판의 주변에 형성된 실링제와, 전기 기판상에 형성된 막으로 만들어지는 돌기부와, 갭을 띄고 그 기판에 대향하고 전기 돌기부에 지지되는 별개의 기판을 가지고, 전기 실링제로 둘러쌓인 영역에 대한 전기 돌기부의 면적점유율이 0.0001 이상 0.003 이하이다.
액정표시장치, 주상 스페이서, 표시얼룩

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
도 1은 액정표시장치의 구성을 나타내는 부분절결평면도이다.
도 2는 주상 스페이서를 형성한 칼라필타 기판을 액정 접촉면을 상면으로 한 상태를 도시한 도면이고, 도 1에서의 영역 Ⅳ의 확대도이다.
도 3은 횡전계방식이라 불리는 액정표시장치의 1 화소분의 구성도이고, 도 1에서의 영역 Ⅴ의 확대도이다.
도 4는 도 2의 Ⅵ-Ⅵ선 부분의 단면도이다.
도 5는 액정주입 완료시점에서 주입구 봉지시까지의 경과시간과 액정내압 관계를 설명하는 도면이다.
도 6은 주상 스페이서의 높이를 다르게 하는 동작을 설명하는 도면이다.
도 7은 실시예 1의 주상 스페이서 배치를 설명하는 도면이다.
도 8은 실시예 12의 주상 스페이서 배치를 설명하는 도면이다.
도 9는 종래의 비드상 스페이서의 구성을 설명하는 도면이다.
도 10은 액정의 열팽창에 따라 생기는 문제점을 설명하는 도면이다.
도 11은 액정의 열압축에 따라 생기는 문제점을 설명하는 도면이다.
* 도면의 주요 인용부호의 설명 *
11: TFT 기판 12: 칼라필타 기판
13: 주사신호배선 14, 26: 영상신호배선
15: TFT 16, 17, 18: 착색층
19: 블랙매트릭스층 20: 주입구
21: 실링제 22: 주변 차광층
23: 주상 스페이서 24: 드레인전극
25: 공통전극 27: 공통신호배선
본 발명은 액정주입용의 갭을 일정하게 유지하기 위한 주상 스페이서(돌기부)를 사용하는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
액정표시장치는 도 9에 나타내는 바와 같이, 액정분자의 배향상태를 박막트랜지스터(TFT)(1)로 제어함으로써 백라이트 광원으로부터의 광량(5)을 변화시켜 화상을 만들어 낸다. 액정(LC)을 광셔터로서 사용할 때, 액정층의 두께(갭)의 정도(精度)가 광투과율, 콘트라스트비, 응답속도 등의 표시특성에 영향을 미치므로, 이들을 균일하게 유지하는 것이 중요하다. 그 방법으로서 일반적으로, 스페이서(4) 라고 불리는 비드(bead)상 미립자가 사용된다. 스페이서(4)는 구상(球狀)의 실리카나 디비닐벤젠 중합체로 이루어져 있다.
우선 스페이서 분산공정과 그 후의 액정주입공정을 이하 기술한다.
TFT(1)나 전극배선을 만들어 넣은 TFT 기판(2)에 배향막을 형성하고, 이것을 러빙처리(포로 배향막 표면을 문지르는 처리)한다. 그 후, 스페이서(4)를 TFT 기판 (2)에 산포하고 칼라필타 기판(3)을 소정 갭을 띄고 겹쳐서 접합한다. 또한 소정수의 비드상 스페이서(4)를 기판 전체에 균일하게 분산시키기 위하여, 예를 들어 건식산포방식이 실용화되고 있다.
또한 액정을 주입하는 주입구를 제외하고 2개의 기판 주변을 실링(sealing)제로 봉지하고 있다. 그 후, 이 기판을 진공챔버에 반입한다. 진공챔버에서는 감압동작에 의하여 기판내의 압력이 소정압 이하로 되면, 액정주입구를 액정층에 담그고 진공챔버를 대기압으로 되돌린다. 그리고 대기압과 기판내부압(감압)의 압력차에 의하여 액정이 갭에 충진된다.
그러나 스페이서 분산방식에는 스페이서 응집에 의한 갭균일성의 열화, 스페이서 분산공정에 의한 택트(tact) 증가, 스페이서 부근의 배향얼룩에 기인하는 광누출 등의 많은 기술문제가 지적되고 있다.
특히 횡전계방식으로 대표되는 복굴절모드의 액정표시장치에서는 갭의 설정 스펙이 엄격하게 되어 있으므로(설계치 ±0.1㎛), 스페이서 분산얼룩(괴상얼룩 등)이 횡전계방식의 표시품질을 대폭으로 저하시켜 버린다. 또한 설령 스페이서를 균일하게 분산시킬 수 있다고 하여도 스페이서 지름에는 산포가 있으므로(평균치 ±0.2㎛), 스페이서 자체의 산포도 경시할 수 없는 상황에 있다.
전기 문제를 해결하기 위하여, 유리기판상에 형성된 막(예를 들어 칼라필타층)을 에칭으로 잔존시켜 돌기부를 유리기판상에 만들어 넣는 주상(柱狀) 스페이서 방법이 제안되고 있다. 선택 배치가 가능하므로 주상 스페이서의 분산얼룩은 없고, 정밀한 막형성공정을 사용하므로 갭을 규정하는 스페이서 높이의 균일성도 우수하다. 또한 차광영역내에 선택적으로 주상 스페이서를 만드므로 배향얼룩의 영향을 회피할 수 있다. 예를 들어 일본 특허공개 평10-186379호 공보에는, 차광막으로 별도 돌기부를 제작하는 것이 개시되어 있고, 특허공개 평10-268356호 공보에는 칼라필타막으로 별도 돌기부를 제작하는 것이 개시되어 있다. 또한 특허공개 평9-73088호 공보나 특허공개 평10-48636호 공보에는 배향막 러빙포(布)에 의한 주상 스페이서의 기계적 데미지를 저감시키는 점이나 스페이서 부근의 러빙얼룩을 개선시키는 점을 목적으로 하여 주상 스페이서의 형상이나 배치방법의 최적화가 소개되어 있다.
그러나 전기 주상 스페이서 기술의 실용화에 있어 사용환경온도의 고려라는 새로운 기술상의 문제가 판명하였다. 이하 그 문제점을 참조하면서 설명한다.
(1) 액정 열팽창에 의한 표시얼룩(도 10 참조)
진공주입후, 액정(LC)은 부압(負壓)(P1이 대기압 이하)으로 유지되고 있고, 도 10a에 나타내는 바와 같이 액정내부의 압력(P1)과 대기압과의 차압분, 주상 스페이서(6)는 기판(2)(3)으로부터 압축압력(p)을 받고, 주상 스페이서(6)는 탄성변형( 탄성압축량(F))하고 있다. 그러나 액정(LC)은 광원이나 구동회로로부터의 방사열에 의하여 가열되므로 액정(LC)은 열팽창하고 그 내압(P1)은 증가한다. 그 결과 도 10b에 나타내는 바와 같이, 액정(LC)의 내압(P1)이 대기압 이상의 P2 로 되면 주상 스페이서(6)는 그에 지지된 유리기판(3)과 박리하고, 주상 스페이서(6)에 의한 기판지지효과가 없어진다. 이에 의하여 기판에 균일압력을 가한다는 스페이서의 효과가 상실되고 갭의 균일성 열화에 따른 표시얼룩이 유발된다.
열팽창치는 액정재료에 의존하는 것이고, 예를 들어 열팽창계수 α= 7.46 ×10-4/k 의 액정에 있어서는 실온(약 20 ℃)에서 20 ℃의 온도상승이 있으면 초기 갭 g = 5㎛ 로 하면 열팽창치는 약 0.075㎛ 로 예측된다.
(2) 액정부압에 의한 기포 생성(도 11 참조)
힘의 균형조건에 의하여 주상 스페이서(6)가 액정(LC)의 내압(P1)과 대기압과의 차압 상당분, 반력(f1)으로 유리기판(3)을 밀어올린다(도 11a 참조). 액정(LC)의 온도저하에 의하여 액정(LC)이 열수축하면 이에 부수하여 주상 스페이서(6)의 탄성수축량이 증가한다. 이 탄성수축량의 증가에 의하여 주상 스페이서 (6)의 반력(f2)도 커진다. 동시에 이 반력(f2)과 바란스를 유지하기 위하여 대기압과 액정(LC)의 내압(P3) 와의 차압은 증가한다. 이에 의하여 액정내압은 저하하고 액정(LC)의 부압화는 촉진되고 액정기화에 의하여 기포가 발생하여 버린다.
본 발명은 전기와 같은 문제를 해결하고 액정의 열팽창에 의한 표시얼룩 발생이나 열수축에 의한 기포 발생을 방지할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 액정표시장치는, 액정누출을 방지하기 위하여 기판의 주변에 형성된 실링제와, 기판상에 형성된 막을 에칭하여 만들어지는 돌기부와, 갭을 띄고 그 기판에 대향하고 돌기부에 지지되는 별개의 기판을 가지고, 실링제로 둘러쌓인 영역에 대한 전기 돌기부의 면적점유율이 0.0001 이상 0.003 이하인 것을 특징으로 한다.
또한 면적점유율에 대하여는 0.001 이상 0.002 이하인 것이 바람직하고, 0.001 이상 0.0015 이하인 것이 다시 바람직하다.
또한 본 발명의 액정표시장치는 액정누출을 방지하기 위하여 기판의 주변에 형성된 실링제와, 기판상에 형성된 막을 에칭하여 만들어지는 돌기부와, 갭을 띄고 그 기판에 대향하고 돌기부에 지지되는 별개의 기판을 가지고, 주상 스페이서의 높이를 다르게 하는 것을 특징으로 한다.
이 높이의 차이는 0.05㎛ 이상인 것이 바람직하다.
다시 본 발명의 액정표시장치의 제조방법은, 기판에 형성한 막을 에칭하여 돌기부를 만들고, 그 기판의 주변에 액정주입구를 제외하고 실링제를 환상으로 도포하고, 돌기부와 실링제를 개재시켜 기판에 별개의 기판을 겹치고, 그 후 액정주입구로 실링제로 둘러쌓인 영역내에 액정을 주입하고, 양 기판의 표면에 1000 Pa 이상 40000 Pa 이하의 압력을 가하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 기판의 표면에 1000 Pa 이상 20000 Pa 이하의 압력을 가한다. 또한 양기판의 표면에 전기의 압력을 가할 때 압력인가와 동시에 액정주입구에 봉지제를 도포하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 액정표시장치의 제조방법은, 기판에 형성한 막을 에칭하여 돌기부를 만들고, 그 기판의 주변에 액정주입구를 제외하고 실링제를 환상으로 도포하고, 돌기부와 실링제를 개재시켜 기판에 별개의 기판을 겹치고, 그 후 전기 액정주입구로 전기 실링제로 둘러쌓인 영역내에 액정을 주입하고, 액정의 주입완료시점에서 소정 시간의 간격을 두고 액정표시장치의 주입구에 봉지제를 도포하는 것을 특징으로 한다.
이하 도시한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
실시형태 1
우선 액정표시장치와 박막트랜지스타의 구성을 설명한다. 그 후 주상 스페이서의 면적점유율과 사용환경온도의 관련성을 설명한다.
(1) 액정표시장치의 기본 구성에 대하여
도 1은 액정표시장치의 구성을 나타내는 도면이다. 도 2는 주상 스페이서를 형성한 칼라필타 기판을 액정 접촉면을 상면으로 한 상태를 도시한 도면이고, 도 1 에서의 영역 Ⅳ의 확대도이다.
TFT 기판(11)과 칼라필타 기판(12)은 소정의 갭(미도시)을 띄고 서로 대향배치되고, 이 갭에 액정(LC)이 충진되어 있다. TFT 기판(11)에는 주사신호배선 (13)과 영상신호배선(14)이 서로 교차하도록 형성되어 있다. 이들 배선(13)(14)으로 둘러쌓인 화소영역(Ⅴ)을 스위칭으로 제어하기 위하여 각 배선의 교차점 부근에 TFT(15)가 형성되어 있다. 칼라필타 기판(12)에는 스트라이프상의 적, 녹, 청의 착색층(16)(17)(18)과 이들을 분리하는 블랙매트릭스층(19)이 형성되어 있다. 또한 주상 스페이서(23)는 청색 착색층(16)상에 배치되어 있다.
TFT 기판(11)의 주변은 환상(주입구(20)을 제외하고)으로 형성된 실링제(21)에 의하여 액정누출을 방지하고 있다. 그리고 그 실링제(21)에 둘러쌓인 액정충진영역이 액정의 열팽창이나 열수축에 의하여 직접 압력작용을 받는 영역이다. 또한 주변 차광층(22)이 실링제(21)를 덮고 액정충진영역의 내부에 연장하도록 환상으로 형성되어 있다. 이에 의하여 주변 차광층(22)으로 둘러쌓인 표시영역이 형성된다. 실링제(21)의 재질로서는 주로 에폭시계수지가 사용된다. 블랙매트릭스층(19)의 재질로서 크롬, 니켈, 알루미늄 등의 금속이나 흑색수지가 사용될 수 있다. 금속 블랙매트릭스층의 경우 두께는 0.05∼0.5㎛ 로 설정된다. 수지 블랙매트릭스층의 경우 차광성을 확보하기 위하여 두께는 0.5∼3㎛ 로 설정된다. 착색층의 재질로서 안료를 분산한 아크릴계수지가 사용된다. 착색층의 두께는 색특성에 따라 변화하지만 바람직하게는 0.5∼2.5㎛ 이다.
칼라필타 기판측의 확대도 및 도 4에서의 Ⅵ-Ⅵ선 단면도에 의하면(도 2, 도 4), 칼라필타 기판(12)에 블랙매트릭스층(19)과 착색층(CF)이 적층되어 있다. 그리고 이들 층상에는 주상 스페이서(23)가 오바코트막(보호막)(OC)을 개재하여 형성되어 있다. 주상 스페이서(23)의 재질로는 아크릴수지 등의 감광성수지를 사용한다. 주상 스페이서(23)는 소정 두께분(갭분)으로 막생성한 후, 이것을 포토리소 (photolithography)법에 의하여 에칭(패턴형성)된다. 주상 스페이서(23)에 기인하는 배향얼룩(배향막의 배향처리 불량)이 발생하여도 주상 스페이서(23)와 그 부근을 블랙매트릭스층(19)으로 덮으므로 광누출 등의 표시얼룩의 문제를 회피할 수 있다. 또한 오바코트층(OC)의 재질로는 아크릴계수지 등의 투명 유기절연막을 사용한다. 그 두께는 바람직하게는 0.5∼3.0㎛ 이다.
(2) TFT의 기본 구성에 대하여
도 3은 횡전계방식이라고 불리는 액정표시장치의 1 화소분의 구성도이고, 도 1에서의 영역 Ⅴ의 확대도이다. TFT(15)에 접속하는 드레인전극(24)은 빗형 형상을 나타낸다. 이 드레인전극(24)에 동일층에 형성된 공통전극(25)도 빗형 형상을 나타낸다. TFT(15)가 도통상태이면, 영상신호배선(26)을 전파하는 신호가 드레인전극(24)에 인가되고, 드레인전극(24)과 공통전극(25)의 사이의 전압차에 의하여 TFT 기판(11)에 평행한 전계가 생성된다. 이 전계에 의하여 액정분자의 배향상태를 변화시켜 1 화소의 휘도를 제어한다. 또한 공통전극(25)은 공통신호배선(27)에 접속되어 있다. 이 공통신호배선(27)은 주사신호배선(13)과 평행하게 기판끝까지 연장하고 있고, 이 배선방향에 배치된 각 화소의 공통전극에도 공통신호배선(27)은 전기접속되어 있다. 도중의 각도 θ1은 TFT 기판(11)에 형성된 배향막의 러빙방향 각도(영상신호배선에 대한 각도)를 나타내고 있고, θ1 = 15°이다. 또한 정(正)의 유전이방성을 가지는 액정에서는 일반적으로 러빙방향각도는 영상신호배선(26)에 대하여 0°∼ 30°로 설정되고, TFT 기판(11)상의 배향막 러빙방향과 칼라필타 기판상의 배향막 러빙방향은 동일하게 설정된다.
(3) 주상 스페이서의 면적점유율에 대하여
도 4는 도 2의 Ⅵ-Ⅵ선 부분의 단면도이고, 주상 스페이서(24)의 단면형상을 나타내고 있다. 주상 스페이서(23)는 포토리소법으로 형성되므로 그 단면은 대형(台形) 형상을 나타내고 있다. 따라서 본 명세서중에서는 주상 스페이서(23)의 체적을 높이(h)로 나눈 값을 환산면적으로 사용한다. 그리고 주상 스페이서(23)의 면적점유율이란 실링제로 둘러쌓인 액정충진영역의 기판면적치로, 그 영역에 포함되는 전(全) 주상 스페이서의 환산면적치의 합계를 나눈 수치를 말한다.
또한 동(同) 형상의 주상 스페이서를 1 화소마다 1개 배치하는 경우, 그 면적점유율치로서는 1 화소의 면적치로 1개의 주상 스페이서의 환산면적치를 나눈 수치를 사용할 수도 있다.
면적점유율치가 너무 크면 주상 스페이서(23)는 충분한 압축변형량을 확보할 수 없다. 따라서 액정표시장치의 온도상승으로 액정이 열팽창하면 주상 스페이서 (23)에 의하여 지지된 기판이 주상 스페이서(23)로부터 떨어진다. 주상 스페이서 (23)가 기판을 지지할 수 없으면 기판에 균일 압력이 가해지지 않고 표시얼룩이 발생한다. 또한 면적점유율이 너무 크면 액정 열수축에 의한 주상 스페이서(23)측의 기판에 대한 반력이 증가하고, 이에 의하여 액정내압의 저하가 촉진되어 기포 생성 의 문제를 일으킨다. 실험 결과 주상 스페이서(23)의 면적점유율의 상한치는 0.003, 바람직하게는 0.002, 보다 바람직하게는 0.0015이다(실시예 1, 2, 3, 4 참조)
한편 면적점유율치가 너무 작으면 액정주입시에 액정표시장치에 가해지는 대기압(98000 Pa)에 의하여 주상 스페이서(23)는 압축 파괴된다. 주상 스페이서에 사용되는 아크릴계수지 등의 감광성수지의 압축파괴강도는 9.8 ×107 ∼9.8 ×108 Pa 정도로 일반적으로 생각되고 있다. 대기압(98000 Pa)을 압축파괴강도로 나눈 값은 0.001∼ 0.0001 이므로 주상 스페이서(23)의 면적점유율의 하한치는 0.0001 이다. 또한 주상 스페이서(23)의 설계산포나 액정표시장치의 사용상황(외압 등의 영향)을 고려하면 그 하한치는 바람직하게는 0.0005 정도이다.
실시형태 2
본 실시형태의 특징은 주상 스페이서의 사용환경온도에 기인하는 문제점을 액정표시장치의 가압봉지처리로 개선하는 것에 있다. 이하 가압봉지처리의 개략 및 가압봉지처리의 효과를 기술한다.
TFT 기판 또는 칼라필타 기판의 주위에 액정을 주입하는 액정주입구(기판을 겹치어 주입구로 되는 부분)를 제외하고 열경화성 실링제(일본, 미쯔이 도오아쯔 화학(주)제의 XN31A)를 환상으로 디스펜서장치로 도포한다. 그 후, TFT 기판과 칼라필타 기판을 겹치어 약 200 ℃ 로 가열하고, 60000 Pa 상태에서 1 시간 열경화시킨다. 이 실링제에는 마크로로드 PF-41(일본전기초자(주)제)을 약 2 wt%의 비율로 혼합하였다.
다음, 이 기판을 진공챔버에 반입한다. 진공챔버에서는 감압동작에 의하여 기판내의 압력이 소정압 이하로 되면, 액정주입구를 액정내에 담그고 진공챔버를 대기압으로 되돌린다. 대기압과 기판내부압(감압)의 압력차에 의하여 액정이 갭에 주입된다. 이때 주상 스페이서는 대략 대기압 상당분의 압력이 가해지고, 이에 의하여 주상 스페이서는 압축변형한다. 액정의 주입이 완료하면 액정주입구의 액정은 닦아내어진다. 액정의 표면장력에 의하여 그 내압은 소정 시간 부압으로 유지되고 그리고 서서히 대기압으로 접근한다.
액정주입 완료후에 일정 시간 경과하면 액정표시장치는 가압처리와 동시에 액정주입구가 봉지제로 봉지된다(이것을 가압봉지처리라 한다). 이 가압봉지처리는 기포의 혼입방지나 갭의 균일성 향상에 기여함과 동시에 이하에 나타내는 중요한 효과를 가진다.
도 5에는 액정주입 완료후 주입구 봉지까지의 경과시간과 액정내압과의 관게를 나타내고 있다. 도 5에서 횡축은 주입완료후의 경과시간이고, 그 종축은 액정내압이고, 기판간의 갭치에도 대응하는 것이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 액정주입 완료시점(S1점)에서 시간의 경과에 따라 액정의 내압은 대기압으로 접근하고, 이와 동시에 주상 스페이서의 탄성압축량도 감소한다(즉 갭치가 커진다). 또한 주입구를 봉지하면 갭은 완전히 폐공간으로 되고, 그 후 액정의 내압이 변화하는 것은 없다. 도 5에는 표시얼룩 발생영역(A) 및 기포발생영역(B), 이들 영역 사이에 낀 표시안정영역(C)을 도시하고 있다.
표시얼룩 발생영역(A)이란 액정온도 50 ℃ 이상으로 표시얼룩 불량을 유발하는 영역을 말하고, 기포발생영역(B)이란 액정의 온도가 -20 ℃ 이하로 기포 불량을 유발하는 영역을 말한다.
주입완료시에서 시간 t2 경과하여 버리면, 이동점 S2 까지 액정내압이 변화한다고 생각된다. 이동점 S2 는 표시얼룩 발생영역(A)내에 위치하므로, 가령 그 압력상태로 액정주입구를 봉지하면 고온시험시 표시얼룩 발생의 가능성이 있다. 이것을 회피하기 위하여 주입구 봉지와 동시에 액정패널 기판의 표면 전체를 소정의 압력으로 인가한다(이에 의하여 주상 스페이서를 재압축시킨다). 이 가압봉지에 의하여 액정내압을 이동점 S3(표시안정영역)까지 이동할 수 있다. 즉, 가압봉지처리는 액정내압을 조절할 수 있고, 액정의 고온시, 저온시의 불량 발생을 개선시킬 수 있다.
따라서 가압봉지에 의하여 액정내압을 변화시켜 주상 스페이서를 압축시키면, 액정의 온도상승시에 액정이 열팽창하여도 기판과 주상 스페이서가 박리하기 어렵게 할 수 있다. 다만 그 가압봉지는 반면 기포 발생을 촉진하므로(주상 스페이서의 반력증가), 가압력의 상한치는 40000 Pa, 바람직하게는 20000 Pa 인 것이 좋다(실시예 5, 6, 7 참조). 가압력의 하한치는 일정 가압효과를 확보하기 위하여 1000 Pa인 것이 바람직하다. 또한 그 가압시간은 적어도 5분 정도 필요하다.
또한 액정주입 완료시점에서 소정시간 t3 경과하면, 액정의 내압은 왼료시점 S1 에서 이동점 S3 부근으로 이동한다고 생각된다. 따라서 주입완료한 후, 시간 t 3 정도 경과한 시점에서 봉지제를 도포하면 전기 가압처리 없이 끝낼 수 있다(실시예 8, 9, 10, 11 참조).
실시형태 3
본 실시형태의 특징은 높이가 다른 2 종류의 스페이서를 배치하는 점에 있다. 도 6a에 나타내는 바와 같이, 제1 주상 스페이서(23A)와 제2 주상 스페이서 (23B)에 높이의 차(L)를 설정한다. 이어서, 유리기판(3)이 압축압력(Po)을 받고, 주상 스페이서(23B)의 압축량 α가 L 이하이면, 기판에 대하여 제2 주상 스페이서 (23B)의 반력(f1) 만이 작용한다(도 6b). 따라서 주상 스페이서(23B)의 반력(f1)은 동일 높이의 주상 스페이서(23)를 사용하는 경우의 반력(f1과 f2의 합계)에 비하여 작게 된다(도 6c). 그 결과 동일한 주상 스페이서의 면적점유율, 동일한 주상 스페이서의 압축력의 조건하에서는, 주상 스페이서의 압축변형량을 주상 스페이서의 높이를 다르게 하여도 그것을 동일하게 하는 경우에 비하여 크게 할 수 있다. 즉, 주상 스페이서의 높이를 다르게 하여 주상 스페이서의 압축량을 증가시킬 수 있다. 실험 결과, 2 종류의 주상 스페이서를 동일한 비율로 형성하는 경우, 양자의 높이의 차는 약 0.05㎛ 이상인 것이 바람직한 것을 알 수 있었다(실시예 12, 13 참조).
실시예
이하, 실시형태 1에 관련된 파라메타와 실험 결과(육안평가)를 실시예 1∼4에, 실시형태 2에 관련된 파라메타와 실험 결과를 실시예 5∼11에, 실시형태 3에 관련된 파라메타와 실험 결과를 실시예 12 및 13에 정리하여 기재한다.
실시예 1(도 7 참조)
주상 스페이서(23)의 환산면적치는 1.1 × 10-4 ㎟ 이다.
주상 스페이서(23)의 배치피치는 264㎛(수평방향 H) × 264㎛(수직방향 V)이다.
또한 수평방향(H)이란 주사신호배선의 방향을 말하고, 수직방향(V)이란 영상신호배선의 방향을 말한다.
면적점유율은 0.0016이다.
봉지제 도포시의 가압조건은 가압봉지처리를 하고 있지 않다.
액정주입 완료후에서 주입구 봉지까지의 시간은 60분이다.
그 결과, 패널 육안평가로 고온시험(50 ℃의 동작시험)의 특성, 저온시험(-20 ℃의 동작시험)의 특성이 우수하고 표시얼룩과 기포는 관찰되지 않았다.
실시예 2
주상 스페이서(23)의 환산면적치는 1.1 × 10-4 ㎟ 이다.
주상 스페이서(23)의 배치피치는 176㎛(수평방향) × 264 ㎛(수직방향)이다.
면적점유율은 0.0024이다.
봉지제 도포시의 가압조건은 가압봉지처리를 하고 있지 않다.
액정주입 완료후에서 주입구 봉지까지의 시간은 60분이다.
그 결과, 패널 육안평가로 고온시험에서 표시얼룩이 거의 관찰되지 않았다.
실시예 3
주상 스페이서(23)의 환산면적치는 1.1 × 10-4 ㎟ 이다.
주상 스페이서(23)의 배치피치는 88㎛(수평방향) × 264 ㎛(수직방향)이다.
면적점유율은 0.0048이다.
봉지제 도포시의 가압조건은 가압봉지처리를 하고 있지 않다.
액정주입 완료후에서 주입구 봉지까지의 시간은 60분이다.
그 결과, 패널 육안평가로 고온시험에서 표시얼룩이 약간 관찰되었다.
실시예 4
주상 스페이서(23)의 환산면적치는 1.1 × 10-4 ㎟ 이다.
주상 스페이서(23)의 배치피치는 80㎛(수평방향) × 264 ㎛(수직방향)이다.
면적점유율은 0.0059이다.
봉지제 도포시의 가압조건은 가압봉지처리를 하고 있지 않다.
액정주입 완료후에서 주입구 봉지까지의 시간은 60분이다.
그 결과, 패널 육안평가로 고온시험에서 표시얼룩이 현저히 관찰되고, 저온시험에서 기포도 발생하였다.
실시예 5
주상 스페이서(23)의 환산면적치는 1.1 × 10-4 ㎟ 이다.
주상 스페이서(23)의 배치피치는 240㎛(수평방향) × 240㎛(수직방향)이다.
면적점유율은 0.0019이다.
봉지제 도포시의 가압조건은 가압봉지처리를 하고 있지 않다.
액정주입 완료후에서 주입구 봉지까지의 시간은 120분이다.
그 결과, 패널 육안평가로 고온시험에서 표시얼룩이 관찰되었다.
실시예 6
주상 스페이서(23)의 환산면적치는 1.1 × 10-4 ㎟ 이다.
주상 스페이서(23)의 배치피치는 240㎛(수평방향) × 240㎛(수직방향)이다.
면적점유율은 0.0019이다.
봉지제 도포시의 가압조건은 20000 Pa 이다.
액정주입 완료후에서 주입구 봉지까지의 시간은 120분이다.
그 결과, 패널 육안평가로 표시얼룩 및 기포는 관찰되지 않았다.
실시예 7
주상 스페이서(23)의 환산면적치는 1.1 × 10-4 ㎟ 이다.
주상 스페이서(23)의 배치피치는 240㎛(수평방향) × 240㎛(수직방향)이다.
면적점유율은 0.0019이다.
봉지제 도포시의 가압조건은 49000 Pa 이다.
액정주입 완료후에서 주입구 봉지까지의 시간은 120분이다.
그 결과, 패널 육안평가로 저온시험에서 기포가 관찰되었다.
실시예 8
주상 스페이서(23)의 환산면적치는 0.8 × 10-4 ㎟ 이다.
주상 스페이서(23)의 배치피치는 240㎛(수평방향) × 240㎛(수직방향)이다.
면적점유율은 0.0014이다.
액정주입 완료후에서 주입구 봉지까지의 시간은 0분이다.
봉지제 도포시의 가압조건은 가압봉지처리를 하고 있지 않다.
그 결과, 패널 육안평가로 저온시험에서 기포가 발생하였다.
실시예 9
주상 스페이서(23)의 환산면적치는 0.8 × 10-4 ㎟ 이다.
주상 스페이서(23)의 배치피치는 240㎛(수평방향) × 240㎛(수직방향)이다.
면적점유율은 0.0014이다.
액정주입 완료후에서 주입구 봉지까지의 시간은 30분이다.
봉지제 도포시의 가압조건은 가압봉지처리를 하고 있지 않다.
그 결과, 패널 육안평가로 표시얼룩과 기포는 관찰되지 않았다.
실시예 10
주상 스페이서(23)의 환산면적치는 0.8 × 10-4 ㎟ 이다.
주상 스페이서(23)의 배치피치는 240㎛(수평방향) × 240㎛(수직방향)이다.
면적점유율은 0.0014이다.
액정주입 완료후에서 주입구 봉지까지의 시간은 60분이다.
봉지제 도포시의 가압조건은 가압봉지처리를 하고 있지 않다.
그 결과, 패널 육안평가로 표시얼룩과 기포는 관찰되지 않았다.
실시예 11
주상 스페이서(23)의 환산면적치는 0.8 × 10-4 ㎟ 이다.
주상 스페이서(23)의 배치피치는 240㎛(수평방향) × 240㎛(수직방향)이다.
면적점유율은 0.0014이다.
액정주입 완료후에서 주입구 봉지까지의 시간은 120분이다.
봉지제 도포시의 가압조건은 가압봉지처리를 하고 있지 않다.
그 결과, 패널 육안평가로 고온시험에서 표시얼룩이 관찰되었다.
실시예 12(도 8 참조)
주상 스페이서(23A)의 환산면적치는 2.0 × 10-4 ㎟ 이다.
주상 스페이서(23A)의 배치피치는 240㎛(수평방향 H) × 240㎛(수직방향 V)이다.
주상 스페이서(23A)의 높이는 3.4 ㎛ 이다.
주상 스페이서(23B)의 환산면적치는 0.5 × 10-4 ㎟ 이다.
주상 스페이서(23B)의 배치피치는 240㎛(수평방향) × 240㎛(수직방향)이다.
주상 스페이서(23B)의 높이는 3.6 ㎛ 이다.
면적점유율은 0.0029이다.
봉지제 도포시의 가압조건은 가압봉지처리를 하고 있지 않다.
액정주입 완료후에서 주입구 봉지까지의 시간은 60분이다.
그 결과, 패널 육안평가로 표시얼룩 및 기포는 관찰되지 않았다.
한편, 2종의 주상 스페이서(23A)(23B)를 양방 모두 칼라필타 기판상의 블랙매트릭스와 착색층의 중첩부에 배치하여도 되고(예를 들어 청색층과 적색층상의 각각에 다른 종류의 주상 스페이서를 배치), 제1 주상 스페이서(23A)를 칼라필타 기판상의 블랙매트릭스와 착색층의 중첩부에 배치함과 동시에 제2 주상 스페이서 (23B)를 중첩부에 대향하는 TFT 기판측의 영역에 배치하여도 된다.
실시예 13
주상 스페이서(23A)의 환산면적치는 2.0 × 10-4 ㎟ 이다.
주상 스페이서(23A)의 배치피치는 240㎛(수평방향) × 240㎛(수직방향)이다.
주상 스페이서(23A)의 높이는 3.4 ㎛ 이다.
주상 스페이서(23B)의 환산면적치는 0.5 × 10-4 ㎟ 이다.
주상 스페이서(23B)의 배치피치는 240㎛(수평방향) × 240㎛(수직방향)이다.
주상 스페이서(23B)의 높이는 3.4 ㎛ 이다.
면적점유율은 0.0029이다.
봉지제 도포시의 가압조건은 가압봉지처리를 하고 있지 않다.
액정주입 완료후에서 주입구 봉지까지의 시간은 60분이다.
그 결과, 패널 육안평가로 고온시험에서 표시얼룩이 약간 관찰되었다.
이상 설명한 바와 같이 청구항 1∼4에 관련한 발명에 의하면, 주상 스페이서의 면적점유율을 최적치로 설정하였으므로 고온 사용시에 표시얼룩이 없고, 저온 사용시에 기포의 발생이 없는 액정표시장치를 얻을 수 있다.
청구항 5 및 6에 관련한 발명에 의하면, 주상 스페이서의 높이를 다르게 하므로 주상스페이서의 압축량이 다시 확보될 수 있고, 고온 사용시에 표시얼룩이 없고, 저온 사용시에 기포의 발생이 없는 액정표시장치를 얻을 수 있다.
청구항 7∼9에 관련한 발명에 의하면, 가압봉지처리를 행하므로 고온 사용시에 표시얼룩을 억제할 수 있는 액정표시장치를 얻을 수 있다.
청구항 10에 관련한 발명에 의하면, 액정주입에서 소정 시간 간격을 두고 액정표시장치의 주입구를 봉지제로 봉지하므로 고온 사용시에 표시얼룩이 없고, 저온 사용시에 기포의 발생이 없는 액정표시장치를 얻을 수 있다.

Claims (10)

  1. 액정누출을 방지하기 위하여 기판의 주변에 형성된 실링제와, 전기 기판상에 형성된 막을 에칭하여 만들어지는 돌기부와, 갭을 띄고 그 기판에 대향하고 전기 돌기부에 지지되는 별개의 기판을 가지고, 전기 실링제로 둘러쌓인 영역에 대한 전기 돌기부의 면적점유율이 0.0001 이상 0.003 이하인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 전기 면적점유율이 0.001 이상 0.002 이하인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제1항에 있어서, 전기 면적점유율이 0.001 이상 0.0015 이하인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 전기 막이 아크릴수지인 액정표시장치.
  5. 액정누출을 방지하기 위하여 기판의 주변에 형성된 실링제와, 전기 기판상에 형성된 막을 에칭하여 만들어지는 2 종류의 돌기부와, 갭을 띄고 그 기판에 대향하고 전기 돌기부에 지지되는 별개의 기판을 가지고, 전기 2 종류의 돌기부의 높이를 서로 다르게 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제5항에 있어서, 전기 돌기부의 높이의 차이가 0.05 ㎛ 이상 3.4 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 기판에 형성한 막을 에칭하여 돌기부를 만들고, 그 기판의 주변에 액정주입구를 제외하고 실링제를 환상으로 도포하고, 전기 돌기부와 전기 실링제를 개재시켜 전기 기판에 별개의 기판을 겹치고, 그 후 전기 액정주입구로 전기 실링제로 둘러쌓인 영역내에 액정을 주입하고, 양 기판의 표면에 1000 Pa 이상 40000 Pa 이하의 압력을 가하는 액정표시장치의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 전기 기판의 표면에 1000 Pa 이상 20000 Pa 이하의 압력을 가하는 액정표시장치의 제조방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 전기 양기판의 표면에 압력을 가함과 동시에 전기 액정주입구에 봉지제를 도포하는 액정표시장치의 제조방법.
  10. 기판에 형성한 막을 에칭하여 돌기부를 만들고, 그 기판의 주변에 액정주입구를 제외하고 실링제를 환상으로 도포하고, 전기 돌기부와 전기 실링제를 개재시켜 전기 기판에 별개의 기판을 겹치고, 그 후 전기 액정주입구로 전기 실링제로 둘러쌓인 영역내에 액정을 주입하고, 액정의 주입완료시에서 소정 시간의 간격을 두 고 전기 액정주입구에 봉지제를 도포하는 액정표시장치의 제조방법.
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