專(zhuān)利名稱(chēng)：垂直取向模式液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示裝置，更具體地說(shuō)，涉及可高速響應(yīng)的垂直取向(Vertical Align)模式的液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，為了改善TN(Twist Nematic扭轉(zhuǎn)向列)模式的液晶顯示裝置的低視角和響應(yīng)速度特性，提出了一種垂直取向模式的液晶顯示裝置。
這種垂直取向模式的液晶顯示裝置具有如下結(jié)構(gòu)在分別具有未圖示的液晶驅(qū)動(dòng)電極的上下部基板之間插入由介電常數(shù)的各向異性為負(fù)的液晶構(gòu)成的液晶層，在所述上下部基板的各個(gè)相對(duì)面上設(shè)置垂直取向膜，以使偏光軸相互交叉地附著在上下部基板的相對(duì)面的各個(gè)背面上的偏光板。
但是，這種垂直取向模式的液晶顯示裝置具有與液晶為棒形有關(guān)的折射率各向異性，因而基于視角的畫(huà)面的相彼此不同。例如，在形成電場(chǎng)以前，液晶與各基板垂直地取向，因而畫(huà)面的正面變成完全暗的狀態(tài)，光在側(cè)面泄漏，從而導(dǎo)致畫(huà)面質(zhì)量低。
因此，為了補(bǔ)償因液晶的折射率各向異性引起的畫(huà)面質(zhì)量低，而提出了通過(guò)使電場(chǎng)畸變，使液晶在四個(gè)方向上取向，由此提高視角的結(jié)構(gòu)。
例如，在美國(guó)專(zhuān)利6288762中提出了形成突起作為使電場(chǎng)畸變的手段的方法，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
如圖1所示，下部基板11與上部基板12在夾置液晶13的情況下相對(duì)配置，在所述下部基板11和上部基板12的各相對(duì)面上分別形成突起14。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，形成電場(chǎng)時(shí)，在突起14的附近電場(chǎng)發(fā)生畸變，液晶13在對(duì)稱(chēng)的方向上取向，結(jié)果，形成液晶的多疇，可補(bǔ)償因液晶折射率的各向異性引起的畫(huà)面質(zhì)量下降。
此外，作為使電場(chǎng)畸變的方法，提出了具有代替突起的縫隙結(jié)構(gòu)的液晶驅(qū)動(dòng)電極的方法。這種結(jié)構(gòu)如圖2所示，其原理與突起結(jié)構(gòu)相同。圖2中，附圖標(biāo)號(hào)21表示下部基板，22表示上部基板，23和24表示縫隙結(jié)構(gòu)的液晶驅(qū)動(dòng)電極，25表示縫隙。
在利用上述突起和縫隙的垂直取向模式的液晶顯示裝置中，上述突起和縫隙起一種驅(qū)使液晶傾斜(tilting)的源的作用，由圖3A和3B的圖示可知縫隙36之間的距離越近，即相對(duì)的個(gè)數(shù)越多，響應(yīng)時(shí)間就越短。對(duì)于突起結(jié)構(gòu)，這種現(xiàn)象也是相同的。
圖3A和3B中，附圖標(biāo)號(hào)31表示下部基板，32表示上部基板，33和34表示液晶驅(qū)動(dòng)電極，35表示液晶，36表示縫隙。
如果為了縮短響應(yīng)時(shí)間而增加傾斜源，即增加突起或縫隙的數(shù)量，那么會(huì)引起顯示畫(huà)面上向錯(cuò)回線(disclination line)的增加，不僅降低透射率，相反地還導(dǎo)致響應(yīng)時(shí)間增加和驅(qū)動(dòng)電壓增加之類(lèi)的特性降低。
另一方面，為解決該問(wèn)題，富土通公司在2001年SID Digset 1066頁(yè)中提出了鋸齒狀(Jagged)的電極結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖4A和4B所示。
參照?qǐng)D4A和4B，在下部基板41的液晶驅(qū)動(dòng)電極即像素電極43具有鋸齒狀的圖形，在上部基板42上設(shè)有突起44。
在這種結(jié)構(gòu)中，盡管傾斜源再次進(jìn)入突起與大縫隙的之間，但該傾斜源使液晶不對(duì)稱(chēng)地變斜，不產(chǎn)生向錯(cuò)回線。
但是，這種結(jié)構(gòu)由于最終在下部基板與上部基板上分別設(shè)置突起和縫隙之類(lèi)的傾斜源，而在所述基板之間對(duì)合時(shí)，不能完全對(duì)準(zhǔn)的情況下，難以進(jìn)行穩(wěn)定的液晶驅(qū)動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決上述問(wèn)題點(diǎn)而提出的，其目的在于提供一種可高速地進(jìn)行液晶的響應(yīng)的垂直取向模式液晶顯示裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種垂直取向模式的液晶顯示裝置，該裝置包括保持預(yù)定距離相對(duì)配置的下部基板和上部基板；插入所述上下部基板之間并由介電常數(shù)的各向異性為負(fù)的液晶構(gòu)成的液晶層；在所述下部基板內(nèi)側(cè)面上形成的有孔的絕緣膜；在所述絕緣膜上形成的覆蓋所述孔的一半以上的鋸齒狀的像素電極；在所述上部基板內(nèi)側(cè)面上形成的相對(duì)電極；分別夾置所述像素電極與液晶層之間和相對(duì)電極與液晶層之間的垂直取向膜；和以使偏光軸相互交叉地分別附著在所述上下部基板的外側(cè)面上的偏光板。
其中，所述孔形成為高度為2μm以下，短邊長(zhǎng)度為5μm以下，壁面具有10-90°的角度的長(zhǎng)方形。
形成所述像素電極，使被所述像素電極覆蓋的孔部分和未被覆蓋的孔部分之比為1∶1-5∶1，并且，使相鄰的像素電極之間的間隔為10μm以下。
按照本發(fā)明，通過(guò)在下部基板上設(shè)置多個(gè)使液晶非對(duì)稱(chēng)地變斜的傾斜源，可縮短響應(yīng)時(shí)間，并且可提高透射率和上下部基板的結(jié)合裕量。
根據(jù)對(duì)以下參照的本發(fā)明最佳實(shí)施例的說(shuō)明，將明確以上所述的本發(fā)明的目的和其它特征以及優(yōu)點(diǎn)等。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的利用突起的垂直取向模式的液晶顯示裝置的剖面圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的利用縫隙的垂直取向模式的液晶顯示裝置的剖面圖。
圖3A和B是表示基于液晶傾斜的源的各單位長(zhǎng)度的個(gè)數(shù)的響應(yīng)時(shí)間與透射率的變化的圖。
圖4A和B是說(shuō)明利用現(xiàn)有技術(shù)中的鋸齒狀像素電極和突起的垂直取向模式的液晶顯示裝置的圖。
圖5A-C是說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的垂直取向模式的液晶顯示裝置中下部基板結(jié)構(gòu)的圖。
圖6A和B是表示本發(fā)明實(shí)施例的孔及電極結(jié)構(gòu)的圖。
圖7是說(shuō)明使用一般的孔和電極時(shí)的液晶動(dòng)作的圖。
圖8是說(shuō)明使用本發(fā)明的孔和電極時(shí)的液晶動(dòng)作的圖。
圖9是展示本發(fā)明其它實(shí)施例的孔和電極結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
首先，雖未圖示，本發(fā)明的垂直取向模式的液晶顯示裝置具有如下結(jié)構(gòu)具有的ITO材料的液晶驅(qū)動(dòng)電極即各個(gè)像素電極和相對(duì)電極的下部基板和上部基板，在夾置由介電常數(shù)的各向異性為負(fù)的多個(gè)液晶構(gòu)成的液晶層的情況下結(jié)合，在所述下部基板與液晶層之間和上部基板與液晶層之間分別夾持垂直取向膜，并且，以使偏光軸相互交叉地分別附著在各基板的相對(duì)面的背面的偏光板。
在本發(fā)明的垂直取向模式的液晶顯示裝置中，在形成薄膜晶體管的下部基板上涂敷包含抗蝕劑膜的絕緣膜，在這樣的絕緣膜中設(shè)置孔(hole)，在包含所述孔的一部分的絕緣膜上形成鋸齒狀的像素電極。
詳細(xì)地說(shuō)，圖5A-圖5C是說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的垂直取向模式的液晶顯示裝置的示意圖，其中，圖5A是表示下部基板結(jié)構(gòu)的平面圖，圖5B是沿圖5A中A-A′線的剖面圖，圖5C是沿圖5A中B-B′線的剖面圖。
按照這種結(jié)構(gòu)，在下部基板50上形成具有孔54的絕緣膜52，在所述絕緣膜52上與所述孔54的一部分重疊地形成具有鋸齒狀圖形的ITO材料的像素電極56。
其中，所述孔54形成為期望的長(zhǎng)方形，其高度為2μm以下，短邊長(zhǎng)度為5μm以下，并形成10-90°的角度，以便能控制液晶在傾斜角的方向上。
所述像素電極56形成為鋸齒狀，同時(shí)期望被所述像素電極56覆蓋的孔部分和未被覆蓋的孔部分之比為1∶1-5∶1，并且，相鄰的像素電極之間的間隔形成為10μm以下。
更詳細(xì)地說(shuō)，所述絕緣膜52包含抗蝕劑膜，如圖6A所示，用公知的照相(photo)工藝制作孔54。此外，如圖6B所示，所述像素電極56具有鋸齒狀圖形，特別是，在所述絕緣膜52上形成時(shí)，使所述孔54的一半以上被所述像素電極56重疊。
這是由于如圖7所示，如果孔64全部被ITO材料的像素電極66覆蓋，那么傾斜源可使液晶68對(duì)稱(chēng)地取向，此時(shí)，在孔64的中心部分產(chǎn)生向錯(cuò)回線69，降低了透射率。圖7中，未說(shuō)明的附圖標(biāo)號(hào)61是上部基板，65是相對(duì)電極。
相反，由圖8的圖示可知在本發(fā)明的僅僅孔54的一半以上被像素電極覆蓋的情況下，在孔54內(nèi)液晶59的移動(dòng)非對(duì)稱(chēng)地進(jìn)行，由此，不產(chǎn)生向錯(cuò)回線，僅在中間的縫隙產(chǎn)生。圖8中，未說(shuō)明的附圖標(biāo)號(hào)51是上部基板，55是相對(duì)電極。
因此，使像素電極結(jié)構(gòu)為鋸齒狀不僅僅是所謂傾斜源的原因，而且，如圖5B所示，還由于通過(guò)使縫隙57之間的間隔變近，比起圖5C的剖面的情況來(lái)說(shuō)，可使像素電極覆蓋的畫(huà)面面積增加，從而使液晶的受力面積增加。
結(jié)果，本發(fā)明在絕緣膜中具有孔，同時(shí)，像素電極配置為覆蓋所述孔的一半以上，當(dāng)驅(qū)動(dòng)液晶時(shí)，可產(chǎn)生許多傾斜源，并且，未在上部基板上設(shè)置突起或縫隙之類(lèi)的獨(dú)立的傾斜源，在像素內(nèi)可充分地進(jìn)行液晶驅(qū)動(dòng)。
由于未在上部基板上設(shè)置傾斜源，因而可減少由于基板之間的結(jié)合不良引起的穩(wěn)定地驅(qū)動(dòng)液晶的困難和由此引起的畫(huà)面質(zhì)量下降。
另一方面，具有所述下部基板結(jié)構(gòu)的本發(fā)明垂直取向模式的液晶顯示裝置還可在偏光板與下部基板之間和上部基板與偏光板之間設(shè)置相位補(bǔ)償板(phase compensation plate)，相對(duì)于相位補(bǔ)償板的x、y、z方向的位相延遲值(Rth)由下式1求出。
Rth＝[(nx+ny)/2-nz]×d ....(式1)例如，在使用一軸相位補(bǔ)償板時(shí)，期望的相位延遲值(Rth)包含40-800nm的范圍，在使用二軸相位補(bǔ)償板時(shí)，期望的相位延遲值(Rth)包含150-250nm的范圍。
此外，本發(fā)明的垂直取向模式的液晶顯示裝置中，期望液晶的介電常數(shù)的各向異性為-2-10，期望液晶層的厚度設(shè)定為2-6μm，并且，期望液晶層的折射率的各向異性與厚度之積(d*Δn)為200-500nm。
圖9是表示本發(fā)明其它實(shí)施例的孔和電極結(jié)構(gòu)的示意圖。
按照該實(shí)施例，孔54配置在具有鋸齒狀圖形的像素電極56的凹部C1當(dāng)然也有凸部C2兩者。這種情況下，進(jìn)一步增加了傾斜源，可使液晶的響應(yīng)時(shí)間更快。
此外，中間部分的虛設(shè)線56a在形成柵極或數(shù)據(jù)總線或者像素電極56的同時(shí)形成，與上部基板的相對(duì)電極施加同一電壓，可進(jìn)一步穩(wěn)定地驅(qū)動(dòng)液晶。
如上所述，本發(fā)明在下部基板上具有開(kāi)有孔的絕緣膜和鋸齒狀的像素電極，所述像素電極配置成僅覆蓋孔的一半左右，通過(guò)傾斜源的增加，可高速地進(jìn)行液晶響應(yīng)，并且，由于在上部基板上不設(shè)置突起或縫隙之類(lèi)的傾斜源，而可解決因基板間的結(jié)合不良引起的穩(wěn)定地驅(qū)動(dòng)液晶的困難。
因此，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了具有高速響應(yīng)、寬視角、高亮度和高畫(huà)面質(zhì)量的顯示畫(huà)面的液晶顯示裝置。
此外，本發(fā)明可在不脫離其實(shí)質(zhì)的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更。
權(quán)利要求
1.一種垂直取向模式的液晶顯示裝置，其特征在于包括保持預(yù)定距離相對(duì)配置的下部基板和上部基板；插入所述上下部基板之間的由介電常數(shù)的各向異性為負(fù)的液晶構(gòu)成的液晶層；在所述下部基板內(nèi)側(cè)面上形成的有孔的絕緣膜；在所述絕緣膜上形成的覆蓋所述孔的一半以上的鋸齒狀的像素電極；在所述上部基板內(nèi)側(cè)面上形成的相對(duì)電極；分別夾在所述像素電極與液晶層之間和相對(duì)電極與液晶層之間的垂直取向膜；和以使偏光軸相互交叉地分別附著在所述上下部基板的外側(cè)面上的偏光板。
2.如權(quán)利要求1所述的垂直取向模式的液晶顯示裝置，其特征在于所述孔形成為正交四邊形。
3.如權(quán)利要求1所述的垂直取向模式的液晶顯示裝置，其特征在于形成所述孔，使其高度為2μm以下，短邊長(zhǎng)度為5μm以下，壁面具有10-90°的角度。
4.如權(quán)利要求1所述的垂直取向模式的液晶顯示裝置，其特征在于形成所述像素電極，使被所述像素電極覆蓋的孔部分和未被覆蓋的孔部分之比為1∶1-5∶1。
5.如權(quán)利要求1所述的垂直取向模式的液晶顯示裝置，其特征在于形成所述像素電極，使相鄰的像素電極之間的間隔為10μm以下。
6.如權(quán)利要求1所述的垂直取向模式的液晶顯示裝置，其特征在于所述孔形成在鋸齒狀的像素電極的凹部和凸部?jī)烧呱稀?br> 7.如權(quán)利要求1所述的垂直取向模式的液晶顯示裝置，其特征在于還包括在所述上下部基板與偏光板之間設(shè)置的相位補(bǔ)償板。
8.如權(quán)利要求7所述的垂直取向模式的液晶顯示裝置，其特征在于所述相位補(bǔ)償板為一軸或二軸相位補(bǔ)償板，所述一軸相位補(bǔ)償板的相位延遲值包含40-800nm的范圍，所述二軸相位補(bǔ)償板的相位延遲值包含150-250nm的范圍。
9.如權(quán)利要求1所述的垂直取向模式的液晶顯示裝置，其特征在于所述液晶的介電常數(shù)的各向異性為-2--10。
10.如權(quán)利要求1所述的垂直取向模式的液晶顯示裝置，其特征在于所述液晶層的厚度為2-6μm，液晶層的厚度與液晶的折射率各向異性之積為200-500nm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可高速響應(yīng)的垂直取向模式的液晶顯示裝置。本發(fā)明的垂直取向模式的液晶顯示裝置的特征在于包括保持預(yù)定距離相對(duì)配置的下部基板和上部基板；插入該上下部基板之間并由介電常數(shù)的各向異性為負(fù)的液晶構(gòu)成的液晶層；在所述下部基板內(nèi)側(cè)面上形成的有孔的絕緣膜；在該絕緣膜上形成的覆蓋所述孔的一半以上的鋸齒狀的像素電極；在所述上部基板內(nèi)側(cè)面上形成的相對(duì)電極；分別夾在所述像素電極與液晶層之間和相對(duì)電極與液晶層之間的垂直取向膜；和以使偏光軸相互交叉地分別附著在所述上下部基板的外側(cè)面上的偏光板。
文檔編號(hào)G02F1/139GK1475843SQ0314387
公開(kāi)日2004年2月18日 申請(qǐng)日期2003年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月29日
發(fā)明者馬旌祜, 洪承湖 申請(qǐng)人:京東方顯示器科技公司