CN101796454A - 液晶显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液晶显示装置及其制造方法。该液晶显示装置具有彼此相向设置的第一及第二基板以及夹在第一及第二基板之间并含有在光或热的作用下进行聚合的聚合性成分的液晶层。在向与通常驱动时透射率-驱动电压特性向高电压侧移动的像素相对应的区域施加规定的电压，使透射率-驱动电压特性向低电压侧移动，且向低电压侧移动的移动量大于或等于所述向高电压侧移动的移动量的状态下，液晶层中的聚合性成分聚合。

Description

液晶显示装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种液晶显示装置及其制造方法。
背景技术
在制造用于液晶显示装置等中的薄膜晶体管基板(TFT基板)的制造工序中，当形成其各层的图案之际，通常对光致抗蚀剂进行曝光处理。此时，为了高精度地进行图案化，经常采用分割曝光方式。该分割曝光方式是一种利用分割曝光装置将TFT基板划分成若干区域后再进行曝光的方式。
当使用分割曝光方式之际，在各个分割曝光区域的边界处，有时会由于制造误差而产生图案移位、图案对接不准的情况。这样一来，若产生图案移位、图案对接不准的话，则在分割边界处电极间的寄生电容等就会出现偏差。若寄生电容不同，则施加在液晶上的电压便相应地产生变化，由此在分割边界处像素的透光率就会产生变化。若透光率产生变化，则从视觉上就会看出该区域出现显示不均，因而危害到液晶显示装置的显示质量。
针对上述问题，例如在专利文献1中公开了一种通过在分割边界附近随意设置透射率不同的像素来降低显示不均的技术。
还有，近年来，在对显示装置高亮度化等的要求日益迫切的情况下，通过让具有负介电常数各向异性的液晶垂直取向，并在基板上设置突起、狭缝来作为取向限制用构造物，从而研究开发出一种视角特性优异的多畴垂直取向型(Multi-domain Vertically Alignedmode)液晶显示装置(MVA-LCD)。还有，如专利文献2所公开的那样，在该MVA-LCD中，聚合物稳定取向(pSA＝Polymer Sustained Alignment)技术对于实现更高亮度及高速响应是很有效的。在PSA技术中，将向液晶中混入单体、低聚物等聚合性成分后得到的液晶组合物密封在基板之间。在向基板间施加电压使液晶分子倾斜的状态下，让单体等聚合而形成聚合物。由此，获得了通过施加电压而向规定倾斜方向倾斜的液晶层，从而能够规定液晶分子的倾斜方向。
专利文献1：日本公开特许公报特开平11-249169号公报
专利文献2：日本公开特许公报特开2003-149647号公报
-发明所要解决的技术问题-
当利用所述分割曝光方式在使用了所述PSA技术的液晶显示装置等的TFT基板上形成图案时，在考虑到发生图案对接不准等的情况下，需要在各个分割曝光区域的边界处确保余量区域(margin)。然而，确保所述余量区域的结果就是会使液晶显示装置的开口率下降。
发明内容
本发明是鉴于所述问题而发明出来的，其目的在于：提供一种有效地抑制产生显示不均并实现良好的显示特性及开口率的液晶显示装置及其制造方法。
-用以解决技术问题的技术方案-
本发明所涉及的液晶显示装置的特征如下所述。该液晶显示装置包括：彼此相向设置的第一及第二基板、夹在第一及第二基板之间并含有在光或热的作用下进行聚合的聚合性成分的液晶层、形成在第一基板上并按照所施加的电压在每个像素区域对液晶分子的倾斜角进行控制的多个像素电极以及形成在第二基板上并与多个像素电极相向设置的相对电极。在向与通常驱动时透射率-驱动电压特性(下面，称作“T-V特性”)向高电压侧移动的像素相对应的区域施加规定的电压，使T-V特性向低电压侧移动，且向低电压侧移动的移动量大于或等于所述向高电压侧移动的移动量的状态下，液晶层中的聚合性成分聚合。
在此，本发明中所说的“使T-V特性向低电压侧移动，且向低电压侧移动的移动量大于或等于所述向高电压侧移动的移动量”是指“使T-V特性向低电压侧移动，且进行移动的移动量的值与所述向高电压侧移动的移动量的值大致相等或者在该向高电压侧移动的移动量的值以上”。
还有，本发明所涉及的液晶显示装置也可以是这样的，即：第一基板包括电连接在像素电极上的薄膜晶体管元件和分别经由薄膜晶体管元件驱动像素电极的栅极线及源极线，并且在以一定周期且同时地向与所述多个像素电极中的所有像素电极对应的栅极线施加脉冲电压，来同时控制所述多个薄膜晶体管元件的导通和截止，对所述像素电极进行驱动，使栅极截止(gate-off)期间向液晶层施加的电压大于栅极导通(gate-on)期间向该液晶层施加的电压的状态下，所述液晶层中的聚合性成分聚合。
本发明所涉及的液晶显示装置的制造方法的特征如下所述。该液晶显示装置的制造方法包括准备步骤和聚合步骤。在该准备步骤中，分别准备：彼此相向设置的第一及第二基板、夹在第一及第二基板之间并合有在光或热的作用下进行聚合的聚合性成分的液晶层、形成在第一基板上并按照所施加的电压在每个像素区域对液晶分子的倾斜角进行控制的多个像素电极以及形成在第二基板上并与多个像素电极相向设置的相对电极。在该聚合步骤中，在向与通常驱动时T-V特性向高电压侧移动的像素相对应的区域施加规定的电压，使T-V特性向低电压侧移动，且向低电压侧移动的移动量大于或等于所述向高电压侧移动的移动量的状态下，让液晶层中的聚合性成分聚合。
还有，本发明所涉及的液晶显示装置的制造方法也可以是这样的，即：第一基板包括电连接在像素电极上的薄膜晶体管元件和分别经由薄膜晶体管元件驱动像素电极的栅极线及源极线，并且在以一定周期且同时地向与多个像素电极中的所有像素电极对应的栅极线施加脉冲电压，来同时控制多个薄膜晶体管元件的导通和截止，对所述像素电极进行驱动，使栅极截止期间向液晶层施加的电压大于栅极导通期间向该液晶层施加的电压的状态下，让所述液晶层中的聚合性成分聚合。
-发明的效果-
根据本发明，能够提供一种有效地抑制产生显示不均并实现良好的显示特性及开口率的液晶显示装置及其制造方法。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的液晶显示装置的剖视图。
图2是本发明的实施方式所涉及的TFT基板的俯视图。
图3是产生了源极线图案移位的TFT基板的俯视图。
图4是本发明的实施方式所涉及的像素的等效电路。
图5是在通常驱动时寄生电容较小的像素与寄生电容较大的像素之间的施加电压比较图。
图6是在液晶层中的聚合性成分聚合时寄生电容较小的像素与寄生电容较大的像素之间的施加电压比较图。
图7是在通常驱动时寄生电容较小的像素与寄生电容较大的像素之间的T-V特性比较图。
图8是在液晶层中的聚合性成分聚合时寄生电容较小的像素与寄生电容较大的像素之间的T-V特性比较图。
图9是本发明的实施方式所涉及的液晶显示装置在通常驱动时寄生电容较小的像素和寄生电容较大的像素之间的T-V特性比较图。
-符号说明-
10    液晶显示装置
11    液晶显示面板
13    TFT基板
14    CF基板
15    液晶层
16    栅极线
17    源极线
18    辅助电容布线
21    TFT
29    相对电极
30    像素电极
40    寄生电容
具体实施方式
下面，根据附图详细地说明本发明的实施方式所涉及的液晶显示装置的结构、它的制造方法及液晶显示装置所实现的改善显示不均的原理。此外，本发明并不局限于下述实施方式。
(液晶显示装置的结构)
图1是本发明的实施方式所涉及的液晶显示装置10的剖视图。液晶显示装置10由液晶显示面板11及背光源(未图示)构成。
液晶显示面板11包括TFT基板(第一基板)13、彩色滤光片(CF)基板(第二基板)14以及夹在它们之间的液晶层15。该TFT基板13具有薄膜晶体管(TFT：Thin Film Transistor)元件，偏光板12a、12b依次设置在TFT基板13及CF基板14各自的外表面上。
如图2所示，在TFT基板13形成有沿X轴方向延伸的多条栅极线16和沿Y轴方向延伸的多条源极线17。由这些栅极线16及源极线17划分出来的各个矩形区域就是像素区域。还有，在TFT基板13形成有与栅极线16平行地设置并横穿像素区域中央的辅助电容布线18。
在成为TFT基板13的基层的玻璃基板19a上形成有栅极线16及辅助电容布线18。
在栅极线16及辅助电容布线18上形成有由例如SiO2(二氧化硅)或SiN(氮化硅)等形成的栅极绝缘膜20。在该栅极绝缘膜20上的规定区域形成有成为TFT21的活性层的半导体膜(例如非晶硅膜或多晶硅膜)22。在该半导体膜22上形成有由SiN等形成的沟道保护膜23，在该沟道保护膜23的Y轴方向的两侧分别形成有TFT21的源极电极24a及漏极电极24b。
还有，在栅极绝缘膜20上，形成有连接在TFT21的源极电极24a上的源极线17、连接在漏极电极24b上的控制电极25a以及辅助电容电极25b。辅助电容电极25b形成在隔着栅极绝缘膜20与辅助电容布线18相向的位置。由辅助电容布线18、辅助电容电极25b及它们之间的栅极绝缘膜20构成辅助电容。还有，控制电极25a沿着与Y轴平行的像素区域的中心线设置，辅助电容电极25b沿着与X轴平行的像素区域的中心线设置。
在这些源极线17、漏极电极24b、源极电极24a、控制电极25a及辅助电容电极25b上，形成有由例如SiN形成的绝缘膜26。
在绝缘膜26上的像素区域中，设置有由ITO(铟锡氧化物)或IZO(铟锌氧化物)等透明导电体形成的像素电极30。像素电极30经由形成在绝缘膜26中的接触孔31电连接在辅助电容电极25b上。
在成为CF基板14的基层的玻璃基板19b的液晶层15一侧的表面上，形成有黑色矩阵(遮光膜)27、彩色滤光片28和相对电极29。
黑色矩阵27由Cr(铬)等金属或黑色树脂形成，该黑色矩阵27设置在与TFT基板13一侧的栅极线16、源极线17及TFT21相向的位置。彩色滤光片28具有红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)三种，在每个子像素中设置有任意一种颜色的彩色滤光片。相邻的红色子像素、绿色子像素及蓝色子像素这三个子像素构成一个像素，从而能够实现各种颜色的显示。
相对电极29由ITO或IZO等透明导电体形成，并且设置在彩色滤光片28上。在该相对电极29上形成有聚酰亚胺等的垂直取向膜(未图示)。
液晶层15由包含在光或热的作用下聚合的聚合性成分(单体或低聚物)且介电常数各向异性为负的液晶构成。在向与通常驱动时T-V特性向高电压侧移动的像素相对应的区域施加规定的电压，使T-V特性向低电压侧移动，且向低电压侧移动的移动量与所述向高电压侧移动的移动量相等的状态下，液晶层15中的聚合性成分聚合。
(液晶显示装置10的制造方法)
下面，对本发明的实施方式所涉及的液晶显示装置10的制造方法进行说明。此外，下面所示的制造方法仅为一个示例，本发明所涉及的液晶显示装置10并不限于用下述方法制造出的液晶显示装置。
首先，准备玻璃基板19a，该玻璃基板19a将成为TFT基板13的基层。并且，在该玻璃基板19a上形成例如将Al(铝)和Ti(钛)层叠起来而形成的金属膜，利用光刻法将该金属膜图案化，从而形成栅极线16和辅助电容布线18。
接着，在玻璃基板19a的整个上表面上形成由例如SiO2或SiN等绝缘物形成的栅极绝缘膜20。并且，在该栅极绝缘膜20上的规定区域，形成将成为TFT21的活性层的半导体膜(非晶硅膜或多晶硅膜)22。
然后，在玻璃基板19a的上面整面地形成SiN膜，利用光刻法将SiN膜图案化，从而在半导体膜22的成为沟道的区域上形成沟道保护膜23。
接着，在玻璃基板19a的上面整面地形成由半导体膜形成的欧姆接触层(未图示)，并且向该半导体膜中导入了高浓度的杂质。此后，在玻璃基板19a上形成例如将Ti、Al和Ti按照这一顺序层叠起来而形成的金属膜，利用光刻法将该金属膜及欧姆接触层图案化，从而形成源极线17、漏极电极24b、源极电极24a、控制电极25a及辅助电容电极25b。
然后，在玻璃基板19a的上面整面地形成由例如SiO2或SiN等绝缘物形成的绝缘膜26。并且，在该绝缘膜26中形成到达辅助电容电极25b的接触孔31。
接着，在玻璃基板19a的上面整面地溅射ITO，从而形成ITO膜。该ITO膜经由接触孔31与辅助电容电极25b电连接。之后，利用光刻法将ITO膜图案化，由此形成像素电极30。
随后，在玻璃基板19a的上面整面地涂敷聚酰亚胺而形成取向膜。这样一来，TFT基板13便做好了。
下面，对CF基板14的制造方法进行说明。
首先，准备玻璃基板19b，该玻璃基板19b将成为CF基板14的基层。并且，在该玻璃基板19b的规定区域上，利用Cr等金属或黑色树脂形成黑色矩阵27。该黑色矩阵27形成在与例如TFT基板13一侧的栅极线16、源极线17及TFT21相向的位置。
接着，使用红色感光树脂、绿色感光树脂及蓝色感光树脂，在玻璃基板19b上形成红色、绿色及蓝色这三种颜色的彩色滤光片28。
随后，在玻璃基板19b的上面整面地溅射ITO而形成了相对电极29以后，在相对电极29上涂敷聚酰亚胺来形成取向膜。这样一来，CF基板14便做好了。
对按照上述方法制作好的TFT基板13和CF基板14进行设置，使TFT基板13和CF基板14夹着间隔物(未图示)而彼此相向，并将介电常数各向异性为负的液晶封入到TFT基板13和CF基板14之间，由此便制作出液晶显示面板11。事先将例如作为聚合性成分的二丙烯酸酯(diacrylate)以相对于液晶而言为0.3wt％的比例等添加到液晶中。
接着，像图6所示的那样，对液晶显示面板11施加电压，使聚合性成分聚合。具体来说，向与液晶显示面板11中的所有像素对应的栅极线16同时施加图6所示的信号。而且还同时向源极线17施加信号，由此在同一时间驱动液晶显示面板11内的所有像素。此时，使栅极截止期间向液晶层施加的电压大于栅极导通期间向液晶层施加的电压。
然后，在这一状态下照射紫外线，由此便在液晶层15中形成聚合物。
接着，在液晶显示面板11的厚度方向的两侧分别设置偏光板12a、12b，并安装上驱动电路及背光源。这样一来，液晶显示装置10便做好了。
(液晶显示装置10所实现的改善显示不均的原理)
下面，对液晶显示装置10所实现的改善显示不均的原理进行说明。
在制造液晶显示面板11的TFT基板13时利用分割曝光方式等形成图案的情况下，在各个分割曝光区域的边界处，有时会由于制造误差而出现图案移位、图案对接不准的情况。
在此，列举出一个产生了例如像图3中箭头所示的源极线图案移位的示例。还有，图4表示的是像素的等效电路，在图4中，40表示源极线-像素电极间的寄生电容，41表示液晶电容，42表示保持电容。
如图3所示，若TFT基板13上的源极线图案产生移位，则在该区域中源极线-像素电极间的寄生电容40就会产生变化。若在各个像素区域中源极线-像素电极间的寄生电容40不同，则施加在液晶上的电压便相应地产生变化，由此像素的透光率就会产生变化。若透光率产生变化，则从视觉上就会看出该区域出现显示不均。在这样的情况下，如图7所示，在通常驱动时，与寄生电容较小的像素的T-V特性相比，寄生电容较大的像素的T-V特性移向高电压一侧。
本发明正是积极地利用上述起因于寄生电容的T-V特性变化来改善显示不均的。通过像下述那样在施加电压上下功夫，来实现与通常驱动时相反的T-V移动状态，并在该状态下进行单体的聚合。经由所述聚合，按照在此所获得的T-V移动(该移动与通常驱动时相反)来规定液晶分子的倾斜方向。在之后进行通常驱动的情况下，单体聚合处理所实现的T-V特性的移动和通常驱动下的移动相互抵消。这样一来，在寄生电容不同的区域之间T-V移动得到改善，从而能够改善显示不均。
具体的电压施加方法如下所述。首先，向与液晶显示面板11中的所有像素对应的栅极线16同时施加图6所示的信号。而且还同时向源极线17施加信号，由此在同一时间驱动液晶显示面板11内的所有像素。此时，使栅极截止期间向液晶层施加的电压大于栅极导通期间向液晶层施加的电压。由此，如图8所示，与寄生电容较小的像素的T-V特性相比，寄生电容较大的像素的T-V特性移向低电压一侧。也就是说，能够实现与通常驱动时相反的T-V移动。若在这样的电压施加条件下进行单体的聚合处理，则能按照施加所述电压而获得的T-V特性移动(即：与通常驱动时产生的T-V特性的移动相反的移动)来规定液晶分子的倾斜方向。为此，在之后进行通常驱动之际，通常驱动时产生的T-V特性的移动和在所述电压施加状态下进行单体聚合处理所获得的T-V特性的移动相互抵消，其结果是能够很好地抑制由于寄生电容40间的差异而引起的显示不均。
还有，根据本实施方式所涉及的液晶显示装置10及其制造方法，无需确保在考虑到发生图案对接不准等时留出的余量区域。由此，使液晶显示装置10的开口率得到提高。
-产业实用性-
综上所述，本发明对于液晶显示装置及其制造方法是很有用的。

Claims (4)

1.一种液晶显示装置，其特征在于：
包括：
彼此相向设置的第一及第二基板，
夹在所述第一及第二基板之间，并含有在光或热的作用下进行聚合的聚合性成分的液晶层，
形成在所述第一基板上，并按照所施加的电压在每个像素区域对液晶分子的倾斜角进行控制的多个像素电极，以及
形成在所述第二基板上，并与所述多个像素电极相向设置的相对电极；
在向与通常驱动时透射率-驱动电压特性向高电压侧移动的像素相对应的区域施加规定的电压，使透射率-驱动电压特性向低电压侧移动，且向低电压侧移动的移动量大于或等于所述向高电压侧移动的移动量的状态下，所述液晶层中的聚合性成分聚合。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述第一基板包括：电连接在所述像素电极上的薄膜晶体管元件和分别经由该薄膜晶体管元件驱动该像素电极的栅极线及源极线，
在以一定周期且同时地向与所述多个像素电极中的所有像素电极对应的栅极线施加脉冲电压，来同时控制所述多个薄膜晶体管元件的导通和截止，对所述像素电极进行驱动，使栅极截止期间向所述液晶层施加的电压大于栅极导通期间向该液晶层施加的电压的状态下，该液晶层中的聚合性成分聚合。
3.一种液晶显示装置的制造方法，其特征在于：
包括：
准备步骤，分别准备：彼此相向设置的第一及第二基板、夹在该第一及第二基板之间并含有在光或热的作用下进行聚合的聚合性成分的液晶层、形成在该第一基板上并按照所施加的电压在每个像素区域对液晶分子的倾斜角进行控制的多个像素电极及形成在该第二基板上并与该多个像素电极相向设置的相对电极，以及
聚合步骤，在向与通常驱动时透射率-驱动电压特性向高电压侧移动的像素相对应的区域施加规定的电压，使透射率-驱动电压特性向低电压侧移动，且向低电压侧移动的移动量大于或等于所述向高电压侧移动的移动量的状态下，让所述液晶层中的聚合性成分聚合。
4.根据权利要求3所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于：
所述第一基板包括：电连接在所述像素电极上的薄膜晶体管元件和分别经由该薄膜晶体管元件驱动该像素电极的栅极线及源极线，
在以一定周期且同时地向与所述多个像素电极中的所有像素电极对应的栅极线施加脉冲电压，来同时控制所述多个薄膜晶体管元件的导通和截止，对所述像素电极进行驱动，使栅极截止期间向所述液晶层施加的电压大于栅极导通期间向该液晶层施加的电压的状态下，让该液晶层中的聚合性成分聚合。
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