CN102112911B - 液晶显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种即使以电容耦合方式进行驱动也能够抑制显示不均的发生的液晶显示装置及其制造方法。本发明的液晶显示装置的制造方法包括：准备在液晶层中含有光聚合性化合物的液晶显示面板的工序；和在向液晶显示面板的液晶层施加电压的状态下，向液晶层照射光而使液晶层中的光聚合性化合物聚合，由此形成取向维持层的工序。形成取向维持层的工序包括：在开关元件为接通状态时，向像素电极与对置电极之间施加规定的电压的第一工序；和在开关元件从接通状态变为断开状态后，使辅助电容对置电极的电压变化为与第一工序的辅助电容对置电极的电压极性相反的电压的第二工序。

Description

液晶显示装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及液晶显示装置及其制造方法，特别涉及由电容耦合方式驱动的液晶显示装置及其制造方法。 
背景技术
近年来，液晶显示装置被用作各种电子设备的显示部。液晶显示装置具有一对基板和设置在这些基板间的液晶层，按照每个像素调整施加到液晶层的电压而使液晶层的取向状态改变，由此进行显示。 
作为液晶显示装置的问题点，已知产生由液晶层的厚度(也称为“单元厚度”)的偏差引起的显示不均。单元厚度虽然由感光性间隔物(Photo Spacer)规定，但由于感光性间隔物的做成有偏差，在显示面内单元厚度存在偏差。当单元厚度有偏差时，就会在显示面内产生延迟(液晶层赋予光的相位差)的大小分布，产生显示不均。 
图13表示单元厚度具有偏差的液晶显示装置的电压-透过率特性。在图13中，表示单元厚度正常(具体为3.0μm)的区域的电压-透过率曲线和单元厚度比正常值小0.3μm的区域的电压-透过率曲线。由于在单元厚度小的区域延迟相对小，从图13可知，单元厚度小的区域的电压-透过率曲线，比单元厚度正常的区域的电压-透过率曲线更处于平躺的状态。即，当在相同电压下进行比较时，单元厚度小的区域，比单元厚度正常的区域透过率低。因此，单元厚度小的区域，在显示面内被看到为亮度低(即暗)的区域。另外，单元厚度比正常值大的区域，与之相反，被看到为比其他区域亮度高(即亮)、带黄色的区域。 
现有技术文献 
专利文献 
专利文献1：专利第3402277号公报 
CN1908792A是最接近的现有技术文件。 
发明内容
发明要解决的课题 
上述的显示不均，在使用被称为电容耦合方式的驱动方法的情况下，尤其显著。电容耦合方式作为有效地提高向液晶层施加的施加电压且不会增加消耗电力的方法被提出(例如参照专利文献1)。 
在此驱动方法中，在向像素写入规定的电压后，使用辅助电容将像素电极的电位自举。具体而言，与扫描配线的扫描同步地对辅助电容配线进行扫描，利用电容耦合导致的上推(或下拉)提高向液晶层施加的施加电压。由此，能够不将对置电极AC驱动地向液晶层施加充分大的电压。 
此时的上推电压(下拉电压)Vbs用辅助电容的电容值Ccs、像素电容的电容值Cpix、辅助电容配线的电压的振幅ΔVcs以下式表示。另外，像素电容的电容值Cpix与液晶电容的电容值Clc和辅助电容的电容值Ccs之和几乎相等(即Cpix≒Clc+Ccs)。 
Vbs＝(Ccs/Cpix)·ΔVcs 
从此式可知，上推电压Vbs由像素电容的电容值Cpix和辅助电容的电容值Ccs的比率决定。因此，当由于单元厚度的偏差使像素电容的电容值Cpix产生偏差时，上推电压Vbs也会产生偏差。 
例如，当单元厚度比正常值小时，液晶电容的电容值Clc由于与液晶层的厚度成反比，所以变大。因此，由于像素电容的电容值Cpix变大，从上式可知，上推电压Vbs变小。因此，在单元厚度小的区域，向液晶层施加的施加电压比单元厚度正常的区域低。因此，在常黑模式的显示装置中，能够看到单元厚度小的区域比单元厚度正常的区域暗。 
另外，当单元厚度比正常值大时，液晶电容的电容值Clc变小。因此，由于像素电容的电容值Cpix变小，上推电压Vbs变大。因此，在单元厚度大的区域，向液晶层施加的施加电压变得比单元厚度正常的区域高。因此，在常黑模式的显示装置中，能够看到单元厚度大的区域比单元厚度正常的区域亮。 
在以电容耦合方式驱动的液晶显示装置中，因为由向液晶层施加的有效施加电压的差引起的显示不均，与已述的由延迟(光路差)引起的显示不均重叠，所以显示品质下降显著。 
图14表示以电容耦合方式驱动的液晶显示装置的电压-透过率特性。在图14中，表示单元厚度正常(具体为3.0μm)区域的电压-透过率曲线和单元厚度比正常值小0.3μm的区域的电压-透过率曲线。另外，图14的图表的横轴，是根据从外部向信号配线和辅助电容配线供给电压和各电容的电容值(正常值)而算出来的、推定为原来施加到液晶层的电压。 
如上所述，在单元厚度小的区域，向液晶层施加的施加电压比单元厚度正常的区域缩小。因此，如图14所示，单元厚度小的区域的电压-透过率曲线，是将单元厚度正常的区域的电压-透过率曲线向高电压侧移动而得的。即，在同样的驱动条件下，与单元厚度正常的区域相比，在单元厚度小的区域中，会看到显示亮度与图14的纵轴方向的偏移量相应地降低。 
另外，在这里是对显示面内单元厚度偏差的情况进行了说明，但单元厚度在面板间也存在偏差。面板间的单元厚度的偏差，例如由感光性间隔物的完成偏差和液晶注入量的偏差而产生。在面板间产生单元厚度偏差的情况下，在每个面板(即每个液晶显示装置)中电压-透过率特性不同。在本申请说明书中，将这种在液晶显示装置间的显示特性差异也称作显示不均。 
另外，当不是单元厚度，而是辅助电容的电容值Ccs产生偏差时，因同样的原理而产生由向液晶层施加的施加电压的差引起的显示不均。形成辅助电容的绝缘层的厚度因某些原因而局部地与正常值不同(例如在母玻璃的端部，绝缘层的厚度与其他部分不同。)，辅助电容的电容值Ccs的偏差由此产生。 
图15表示辅助电容的电容值Ccs有偏差的液晶显示装置的电压-透过率特性。在图15中，表示辅助电容的电容值Ccs正常的区域的电压-透过率曲线和由绝缘膜的厚度比正常值小而使电容值Ccs比正常值大10％的区域的电压-透过率曲线。 
由于在辅助电容的电容值Ccs大的区域中，上推电压Vbs变大，与电容值Ccs正常的区域相比，向液晶层施加的施加电压变大。因此，如图15所示，电容值Ccs大的区域的电压-透过率曲线，成为将电容值Ccs正常的区域的电压-透过率曲线向低电压侧移动得到的。即，在 同样的驱动条件下，与电容值Ccs正常的区域相比，在电容值Ccs大的区域，显示亮度与图15的纵轴方向偏移量相应地变高。 
如上所述，当单元厚度和辅助电容的电容值Ccs偏差时，在以电容耦合方式进行驱动的情况下发生显示不均。因此，显示品质下降。 
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种即使以电容耦合方式进行驱动也能够抑制显示不均的发生的液晶显示装置及其制造方法。 
用于解决课题的手段 
本发明的液晶显示装置的制造方法，其特征在于：上述液晶显示装置包括液晶显示面板，该液晶显示面板具有第一基板、第二基板和设置在上述第一基板与上述第二基板之间的液晶层，上述液晶显示装置具有呈矩阵状排列的多个像素，上述第一基板具有在上述多个像素的各个配置的像素电极、与上述像素电极电连接的开关元件、向上述开关元件供给扫描信号的扫描配线和向上述开关元件供给显示信号的信号配线，上述第二基板具有与上述像素电极相对的对置电极，上述多个像素的各个具有：由上述像素电极、上述液晶层和上述对置电极形成的液晶电容；和由与上述像素电极电连接的辅助电容电极、绝缘层和隔着上述绝缘层与上述辅助电容电极相对的辅助电容对置电极形成的辅助电容，上述液晶显示面板还具有：在上述像素电极与上述液晶层之间和上述对置电极与上述液晶层之间设置的一对取向膜；和取向维持层，其在上述一对取向膜各自的上述液晶层侧的表面由光聚合物形成，并在未向上述液晶层施加电压时规定上述液晶层的液晶分子的预倾方向，上述液晶显示装置的制造方法包括：准备在上述液晶层中含有光聚合性化合物的上述液晶显示面板的工序；和在向上述液晶显示面板的上述液晶层施加电压的状态下，向上述液晶层照射光而使上述液晶层中的光聚合性化合物聚合，由此形成上述取向维持层的工序，形成上述取向维持层的工序包括：在上述开关元件为接通状态时，向上述像素电极和上述对置电极之间施加规定电压的第一工序；和在上述开关元件从接通状态变为断开状态后，使上述辅助电容对置电极的电压变化为与上述第一工序的上述辅助电容对置电极的电压极性相反的电压的第二工序。 
在某合适的实施方式中，在形成上述取向维持层的工序中，向上述对置电极施加一定的电压，向上述信号配线施加振荡电压。 
在某合适的实施方式中，在上述第二工序中，随着上述辅助电容对置电极的电压的变化，上述像素电极的电压发生变化，形成上述取向维持层的工序还包括：在上述开关元件从接通状态变为断开状态之后，使上述信号配线的电压变化的第三工序，在上述第三工序中变化后的上述信号配线的电压与在上述第二工序中变化后的上述像素电极的电压大致相等。 
在某合适的实施方式中，在形成上述取向维持层的工序中，向上述信号配线施加一定的电压，向上述对置电极施加振荡电压。 
在某合适的实施方式中，上述一对取向膜的各个是垂直取向膜，上述液晶层由具有负的介电各向异性的液晶材料形成。 
本发明的液晶显示装置，其特征在于：上述液晶显示装置包括液晶显示面板，该液晶显示面板具有第一基板、第二基板和设置在上述第一基板与上述第二基板之间的液晶层，上述液晶显示装置具有呈矩阵状排列的多个像素，上述第一基板具有在上述多个像素的各个配置的像素电极，上述第二基板具有与上述像素电极相对的对置电极，上述多个像素的各个具有：由上述像素电极、上述液晶层和上述对置电极形成的液晶电容；和由与上述像素电极电连接的辅助电容电极、绝缘层和隔着上述绝缘层与上述辅助电容电极相对的辅助电容对置电极形成的辅助电容，上述液晶显示面板还具有：在上述像素电极与上述液晶层之间和上述对置电极与上述液晶层之间设置的一对取向膜；和取向维持层，其在上述一对取向膜各自的上述液晶层侧的表面由光聚合物形成，并在未向上述液晶层施加电压时规定上述液晶层的液晶分子的预倾角和预倾方位，上述液晶层的厚度在显示面内具有偏差，在显示面内上述液晶层的厚度越小的区域中，由上述取向维持层规定的预倾角越大。 
或者，本发明的液晶显示装置，其特征在于：上述液晶显示装置包括液晶显示面板，该液晶显示面板具有第一基板、第二基板和设置在上述第一基板与上述第二基板之间的液晶层，上述液晶显示装置具有呈矩阵状排列的多个像素，上述第一基板具有在上述多个像素的各 个配置的像素电极，上述第二基板具有与上述像素电极相对的对置电极，上述多个像素的各个具有：由上述像素电极、上述液晶层和上述对置电极形成的液晶电容；和由与上述像素电极电连接的辅助电容电极、绝缘层和隔着上述绝缘层与上述辅助电容电极相对的辅助电容对置电极形成的辅助电容，上述液晶显示面板还具有：在上述像素电极与上述液晶层之间和上述对置电极与上述液晶层之间设置的一对取向膜；和取向维持层，其在上述一对取向膜各自的上述液晶层侧的表面由光聚合物形成，并在未向上述液晶层施加电压时规定上述液晶层的液晶分子的预倾角和预倾方位，形成上述辅助电容的上述绝缘层的厚度在显示面内具有偏差，在显示面内上述绝缘层的厚度越小的区域中，由上述取向维持层规定的预倾角越小。 
在某合适的实施方式中，本发明的液晶显示装置利用电容耦合方式驱动。 
在某合适的实施方式中，上述一对取向膜的各个是垂直取向膜，上述液晶层由具有负的介电各向异性的液晶材料形成。 
发明的效果 
根据本发明，能够提供一种即使以电容耦合方式进行驱动也可以抑制显示不均的发生的液晶显示装置及其制造方法。 
附图说明
图1是示意性地表示本发明合适的实施方式的液晶显示装置100的图，是表示与一个像素对应的区域的俯视图。 
图2是沿着图1中的2A-2A’线的截面图，(a)表示黑显示状态(未施加电压时)的液晶分子的取向状态，(b)表示白显示状态(施加电压时)的液晶分子的取向状态。 
图3是示意性地表示液晶显示装置100的图，是表示与一个像素对应的区域的等效电路图。 
图4是表示以电容耦合方式进行驱动的情况下的电压波形的一个例子的图。 
图5(a)～(c)是示意性地表示液晶显示装置100的制造工序的工序截面图。 
图6是表示PSA处理时的现有的电压施加方法的波形图。 
图7是表示制造液晶显示装置100时的PSA处理时的电压施加方法的波形图。 
图8是表示PSA处理时向液晶层施加的施加电压与预倾角的关系的图表。 
图9是表示预倾角与电压-透过率特性的关系的图表。 
图10是表示在PSA处理时使用图7所示的电压施加方法的情况和使用现有的电压施加方法的情况下，以电容耦合方式进行驱动时的电压-透过率特性的图表。 
图11是表示在PSA处理时使用图7所示的电压施加方法的情况和用现有的电压施加方法的情况下，以电容耦合方式进行驱动时的电压-透过率特性的图表。 
图12是表示制造液晶显示装置100时的PSA处理时的电压施加方法的其他例子的波形图。 
图13是表示单元厚度具有偏差的液晶显示装置的电压-透过率特性的图表。 
图14是表示单元厚度有偏差的、以电容耦合方式进行驱动的液晶显示装置的电压-透过率特性的图表。 
图15是表示辅助电容的电容值有偏差的、以电容耦合方式驱动的液晶显示装置的电压-透过率特性的图。 
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，本发明并不限定于以下的实施方式。 
图1～图3表示本实施方式的液晶显示装置100。图1是示意性地表示液晶显示装置100的与一个像素对应的区域的俯视图，图2(a)和(b)是图1的沿2A-2A’线的截面图。图2(a)一并表示黑显示状态(未施加电压时)的液晶分子的取向状态，图2(b)一并表示白显示状态(施加电压时)的液晶分子的取向状态。图3表示液晶显示装置100的一个像素的等效电路。 
本实施方式的液晶显示装置100以CPA(Continuous Pinwheel  Alignment：连续焰火状排列)模式进行显示。CPA模式是使用垂直取向型液晶层的显示模式即VA(Vertical Alignment：垂直取向)模式的一种，能够实现宽视野角的显示。CPA模式例如公开在特开2003-43525号公报中。 
液晶显示装置100具有液晶显示面板100a，具有呈矩阵状排列的多个像素。液晶显示面板100a具有：有源矩阵基板(第一基板)10；与有源矩阵基板10相对的对置基板(第二基板)20；和设置在有源矩阵基板10与对置基板20之间的液晶层30。 
有源矩阵基板10具有：在各像素配置的像素电极12、与像素电极12电连接的薄膜晶体管(TFT)13、向作为开关元件的TFT13供给扫描信号的扫描配线(栅极总线)14和向TFT13供给显示信号的信号配线(源极总线)15。像素电极12、TFT13、扫描配线14和信号配线15，设置在透明基板(例如玻璃基板、塑料基板)11上。另外，在透明基板11上还设置有辅助电容配线16。 
像素电极12具有多个子像素电极12a。另外，在本实施方式中，例示具有两个子像素电极12a的像素电极12，但一个像素电极12包含的子像素电极12a的个数并不限于此。像素电极12也可以包含3个以上的子像素电极12a。另外，各子像素电极12a的形状也不限定于如例示那样的大致长方形，具有高旋转对称性的形状(大致正方形、大致圆形、具有圆弧状的角部的大致矩形等)均适用。 
对置基板20具有与像素电极12相对的对置电极22。对置电极22设置在透明基板21(例如玻璃基板、塑料基板)上。像素电极12配置于多个像素的各个，与之相对，对置电极22典型地形成为与全部像素电极12相对的一个透明导电膜。另外，虽然在这里未图示，但典型地，在透明基板21与对置电极22之间设置有彩色滤光片。因此，对置电极20也被称为彩色滤光片基板。 
如图3所示，各像素具有由像素电极12、对置电极22和位于它们之间的液晶层30形成的液晶电容41。另外，各像素具有与液晶电容41电并联连接的辅助电容42。辅助电容42由与像素电极12电连接的辅助电容电极17、绝缘层18和隔着绝缘层18与辅助电容电极17相对的辅助电容对置电极19形成。包括辅助电容电极17和辅助电容对置 电极19的辅助电容42的具体结构，能够使用公知的各种结构。例如，能够通过对与信号配线15相同的金属层进行构图来形成辅助电容电极17，使其与辅助电容配线16重叠配置，并将辅助电容配线16的与辅助电容电极17重叠的部分作为辅助电容对置电极19。 
在像素电极12与液晶层30之间和对置电极22与液晶层30之间，设置有一对垂直取向膜32a和32b。另外，在有源矩阵基板10和对置基板20的外侧，设置有正交尼科耳配置的一对偏光板(在这里未图示)。 
液晶层30包含具有负的介电各向异性的液晶分子31，根据需要还含有手性剂。液晶分子31在未向液晶层30施加电压时，相对于垂直取向膜32a和32b的表面大致垂直地取向。 
当施加规定电压时，液晶层30在像素电极12上形成各自呈现轴对称取向的多个液晶畴。多个液晶畴的各个，形成在各子像素电极12a上。在各个液晶畴内，由于液晶分子31几乎全方位(基板面内的全部方位)取向，因此液晶显示装置100的视野角特性优良。在这里，“轴对称取向”与上述特开2003-43525号公报中的“放射状倾斜取向”同义，液晶分子31不在轴对称取向的中心轴(放射状倾斜取向的中心轴)的周围形成向错线地连续取向。 
形成轴对称取向的液晶畴的原因是，子像素电极12a具有独立的接近岛状的外缘，在子像素电极12a的边缘部生成的倾斜电场的取向限制力作用于液晶分子31。在子像素电极12a的边缘部生成的电场，向子像素电极12a的中心倾斜，使液晶分子31放射状倾斜取向。 
另外，可以在对置基板20设置用于使放射状倾斜取向稳定的凸部。凸部配置在与液晶畴的中心对应的区域(即与各子像素电极12a的中心对应的区域)。凸部由透明的介电体材料(例如树脂)形成。另外，也可以代替凸部，设置其他取向控制构造(例如形成于对置电极22的开口部等)。 
在垂直取向膜32a和32b的液晶层30侧的表面，设置有由光聚合物形成的一对取向维持层33a和33b。取向维持层33a和33b是通过在向液晶层30施加有电压的状态下使由将预先混合在液晶材料中的光聚合性化合物聚合而形成的。取向维持层33a和33b如以下说明的那样，当未向液晶层30施加电压时，规定液晶层30的液晶分子31的预倾方 向。预倾方向由“预倾方位”和“预倾角”表示。预倾方位是指，表示未被施加电压的液晶层30内的液晶分子31的取向方向的矢量中液晶层30面内(基板面内)的成分。另外，预倾角是基板面与液晶分子31所成的角。 
液晶分子31直到使光聚合性化合物聚合为止，由垂直取向膜32a和32b取向控制，相对于基板面大致垂直地取向。当施加白显示电压时，液晶分子31如图2(b)所示，呈现按照像素电极12(子像素电极12a)的边缘部产生的倾斜电场而向规定方向倾斜的取向状态。在施加白显示电压状态下形成的取向维持层33a和33b，如图2(a)所示，发挥以下作用，即，在去掉电压之后(未施加电压的状态)也维持(记忆)在向液晶层30施加白显示电压状态下的液晶分子31的取向。另外，在图2(a)和(b)中，将取向维持层33a和33b表示为遍及垂直取向膜32a和32b的表面整体而连续的膜状的层，但取向维持层33a和33b也可以在垂直取向膜32a和32b的表面不连续地形成。 
由于液晶显示装置100具有如上所述的取向维持层33a和33b，在未施加电压时，液晶层30如图2(a)所示，液晶分子31呈现向规定的方向预倾的取向状态。此时的取向状态，与图2(b)所示的白显示状态(施加电压时)的液晶分子31的取向状态匹配。因此，取向的稳定性和响应特性提高。 
如上所述的设置取向维持层33a和33b的技术，被称为PSA(Polymer Sustained Alignment：聚合物稳定取向)技术。PSA技术例如公开在特开2002-357830号公报和特开2003-307720号公报中。 
具有上述结构的液晶显示装置100，以电容耦合方式驱动。图4表示以电容耦合方式进行驱动的情况下的电压波形的一个例子。图4是表示在像素进行白显示的情况下，扫描配线14的电压Vg、对置电极22的电压Vcom、辅助电容配线16的电压Vcs、信号配线15的电压Vs和像素电极12的电压Vp的波形图。 
首先，在时刻T1时通过使扫描配线14的电压Vg从VgL变化为VgH，TFT13成为接通状态(导通状态)，信号配线15的电压Vs(在这里是5V)被传递到像素电极12，进行向液晶电容41的充电。另外，此时，由于信号配线15的电压Vs也被传递到辅助电容电极17，也进 行向辅助电容42的充电。 
接着，在时刻T2时通过使扫描配线14的电压Vg从VgH变化为VgL，TFT13成为断开状态(非导通状态)，将像素电极12和辅助电容电极17与信号配线15电分离。另外，紧接着由于由TFT13具有的寄生电容等的影响所导致的引入现象，像素电极12的电压Vp只降低某电压(在这里是0.5V)。 
接着，在时刻T3时使辅助电容配线16的电压Vcs变化(在这里是从1V变化为3V)，随着辅助电容配线16的此电压变化，像素电极12的电压Vp也变化(在这里是从4.5V变化为6V)。即，像素电极12的电压Vp被上推一定的量(在这里是1.5V)。 
接着，使被上推后的像素电极12的电压Vp，被维持到下一次像素改写时、即时刻T4。当到时刻T4时，通过使扫描配线14的电压Vg再次从VgL变化为VgH，TFT13成为接通(ON)状态，信号配线15的电压Vs(在这里是0V)被传递到像素电极12和辅助电容电极17，进行向液晶电容41和辅助电容42的充电。 
接着，在时刻T5时通过使扫描配线14的电压Vg从VgH变化为VgL，TFT13成为断开(OFF)状态，将像素电极12和辅助电容电极17与信号配线15电分离。紧接着由于引入现象，像素电极12的电压Vp只降低某电压(在这里是0.5V)。 
接着，在时刻T6时辅助电容配线16的电压Vcs变化(在这里是从3V变化为1V)，随着辅助电容配线16的此电压变化，像素电极12的电压Vp也变化(在这里是从-0.5V变化为-2V)。即，像素电极12的电压Vp被下拉一定量(在这里是1.5V)。 
接着，使被下拉后的像素电极12的电压Vp，被维持到下一次像素改写时、即时刻T7时。另外，遍及全部的时刻T1～T7，对置电极22的电压Vcom是一定的(在这里是2V)。即，向对置电极22施加有DC电压。 
通过进行如上所述的电容耦合方式的驱动，能够提高向液晶层30施加的施加电压。因此，能够以不对对置电极22进行AC驱动的方式向液晶层30施加充分大的电压。 
在现有的液晶显示装置中，当单元厚度和辅助电容的电容值偏差 时，以电容耦合方式进行驱动的情况下就会发生显示不均，显示品质降低。对此，在本实施方式的液晶显示装置100中，即使在液晶层30的厚度在显示面内具有偏差的情况下，在显示面内液晶层30的厚度越小的区域，由取向维持层33a和33b规定的预倾角变得越大，由此能够抑制显示不均的发生。另外，即使在形成辅助电容42的绝缘层18的厚度在显示面内具有偏差的情况下，在显示面内绝缘层18的厚度越小的区域，由取向维持层33a和33b规定的预倾角变得越小，由此能够抑制显示不均的发生。 
以下，对液晶显示装置100的制造方法和液晶显示装置100中抑制显示不均的发生的理由，具体进行说明。图5(a)～(c)是示意性地表示液晶显示装置100的制造工序的工序截面图。 
首先，如图5(a)所示，准备具有有源矩阵基板10、对置基板20和液晶层30的液晶面板100a。有源矩阵基板10和对置基板20能够用公知的各种方法制作。在此工序中准备的液晶面板100a，在液晶层30中含有光聚合性化合物。这种液晶层30，能够用对具有负的介电各向异性的向列液晶材料混合规定量的光聚合性化合物的材料形成。作为光聚合性化合物优选具有丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基和乙烯基等能够自由基聚合的官能团的单体或低聚物。出于反应性的观点，进一步优选具有丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基的单体或低聚物，尤其优选多官能团的单体或低聚物。另外，通过用具有液晶结构的单体或低聚物作为光聚合性化合物，能够更稳定地维持液晶分子31的取向。特别优选特开2003-307720号公报记载的在环形结构或稠环结构上直接键合丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基的单体或低聚物。 
接着，如图5(b)所示，在向液晶面板100a的液晶层30施加有电压的状态下，使液晶层30中的光聚合性化合物聚合。向液晶层30施加的施加电压，以不向液晶层30施加DC电压的方式，将电压的极性周期性地反转(即交流驱动)。光聚合性化合物的聚合通过向液晶层30照射光(具体而言是紫外线)来进行。紫外线的照射强度和照射时间，根据所用光聚合性化合物而适当设定。向液晶层30照射紫外线，如图5(b)所示，优选从有源矩阵基板10侧进行。这是因为在从对置基板20侧进行的情况下，紫外线的一部分会被彩色滤光片吸收。 
通过上述的光聚合性化合物的聚合，形成如图5(c)所示的一对取向维持层33a和33b。取向维持层33a和33b的形成，在施加电压到液晶层30的状态下，即在液晶分子31因在像素电极12与对置电极22之间生成的电场而呈现规定的取向状态的状态下进行。因此，取向维持层33a和33b，在垂直取向膜32a和32b上将液晶分子31的取向状态固定。另外，有时将在向液晶层30施加规定电压的同时使光聚合性化合物光聚合而进行用于形成取向维持层33a和33b的工序称为“PSA处理”。在形成取向维持层33a和33b后，根据需要将偏光板和相位差板粘贴在基板10和20的外侧，由此完成液晶显示装置100。 
在本实施方式的制造方法中，PSA处理(图5(b)所示的工序)中的向液晶层30施加电压的方法与以往有很大的不同。以下具体进行说明。 
首先，参照图6，对现有的电压施加方法进行说明。图6是表示扫描配线14的电压Vg、对置电极22的电压Vcom、辅助电容配线16的电压Vcs、信号配线15的电压Vs、像素电极12的电压Vp和向液晶层30施加的施加电压Vlc的波形图。 
如图6所示，扫描配线14的电压Vg是VgH，全部的TFT13总是为接通状态(导通状态)。在此状态下，通过使信号配线15的电压Vs为GND(接地电位)，将像素电极12的电压Vp固定在GND。此时，辅助电容配线16的电压Vcs也是GND。在此状态下，当对对置电极22进行AC驱动时，向液晶层30施加AC电压。另外，有时对信号配线15进行AC驱动而将对置电极22的电压Vcom固定在GND，或是以与信号配线15相反的相位对对置电极22AC进行驱动。但是，当使用这种现有的电压施加方法时，无法抑制显示不均的发生。 
接着，参照图7，对本实施方式的电压施加方法进行说明。图7是表示扫描配线14的电压Vg、对置电极22的电压Vcom、辅助电容配线16的电压Vcs、信号配线15的电压Vs、像素电极12的电压Vp和向液晶层30施加的施加电压Vlc的波形图。 
首先，在时刻T1时通过使扫描配线14的电压Vg从VgL向VgH  变化，TFT13成为接通状态(导通状态)，信号配线15的电压Vs(在这里是正电压)被传递到像素电极12，进行向液晶电容41的充电。将 对置电极22的电压Vcom固定在GND。 
接着，在时刻T2时通过使扫描配线14的电压Vg从VgH向VgL变化，TFT13成为断开状态(非导通状态)，像素电极12与信号配线15电分离。另外，此时，辅助电容电极17也与信号配线15电分离。 
接着，在时刻T3时使辅助电容配线16的电压Vcs向与此前相反的极性的电压(在这里是从正极性向负极性)变化。随着辅助电容配线16的此电压变化，像素电极12的电压Vp也变化。具体而言，正电压的电压Vp被下拉一定量。随着像素电极12的电压Vp的下拉，向液晶层30施加的施加电压Vlc也被下拉。 
接着，被下拉的向液晶层30施加的施加电压Vlc，被维持到下一次像素改写时、即时刻T4时。当成为时刻T4时，通过使扫描配线14的电压Vg再次从VgL向VgH变化，TFT13成为接通状态，信号配线15的电压Vs(在这里是负电压)被传递到像素电极12，进行向液晶电容41的充电。 
接着，在时刻T5时通过使扫描配线14的电压Vg从VgH向VgL变化，TFT13成为断开状态，像素电极12与信号配线15电分离。另外，此时，辅助电容电极17也与信号配线15电分离。 
接着，在时刻T6时使辅助电容配线16的电压Vcs向与此前相反极性的电压(在这里是从负极性向正极性)变化。随着辅助电容配线16的此电压变化，像素电极12的电压Vp也变化。具体而言，作为负电压的电压Vp被上推一定量。随着像素电极12的电压Vp的上推，向液晶层30施加的施加电压Vlc也被上推。接着，被上推后的向液晶层30施加的施加电压Vlc，被维持到下一次像素改写时。 
如上所述，在本实施方式的制造方法中，形成取向维持层33a和33b的工序(PSA处理)包括：当TFT13(开关元件)为接通状态时，向像素电极12和对置电极22之间施加规定的电压的第一工序(图7中所示的时刻T1～T2的工序和时刻T4～T5的工序)；在TFT13从接通状态向断开状态变化之后，使辅助电容对置电极19的电压(来自辅助电容配线16的供给电压)变化为与第一工序中的辅助电容对置电极19的电压极性相反的电压的第二工序(图7中的时刻T3的工序和时刻T6的工序)。 
第二工序中向液晶层30施加的施加电压Vlc的变化量Vbs用辅助电容42的电容值Ccs、像素电容的电容值Cpix、辅助电容配线16的电压振幅ΔVcs以下式表示。在这里，像素电容的电容值Cpix与液晶电容41的电容值Clc和辅助电容42的电容值Ccs之和几乎相等(即Cpix≒Clc+Ccs)。 
Vbs＝(Ccs/Cpix)·ΔVcs 
在单元厚度(液晶层30的厚度)比原来(正常值)小的情况下，液晶电容41的电容值Clc变大，像素电容的电容值Cpix也变大。因此，从上式可知，变化量Vbs变小。即，图7中的时刻T3的电压Vlc的下拉量和时刻T6的电压Vlc的下拉量变小。因此，与单元厚度正常的区域相比，在单元厚度小的区域，向液晶层30施加的施加电压Vlc变大。 
图8表示PSA处理时向液晶层30施加的施加电压Vlc和由取向维持层33a和33b规定的预倾角的一个例子。从图8可知，预倾角因PSA处理时施加的施加电压Vlc的大小而增减。如图8所示，施加电压Vlc越大，预倾角越大；施加电压Vlc越小，预倾角越小。因此，与单元厚度正常的区域相比，在单元厚度小的区域中预倾角变大。 
图9表示预倾角与电压-透过率特性的关系。在图9中，表示预倾角为2.5°时的电压-透过率曲线和预倾角为3.2°时的电压-透过率曲线。从图9可知，当预倾角变大时，电压-透过率特性向低电压侧移动。即，当在相同电压下进行比较时，与预倾角相对小的区域相比，预倾角相对大的区域的透过率变高。 
像这样，根据本实施方式的制造方法，与单元厚度正常的区域相比，单元厚度小的区域的预倾角变大，透过率变高。因此，被看到单元厚度小的区域比单元厚度正常的区域暗的不良情况，通过PSA处理时的电压施加方法进行自我补偿，单元厚度小的区域显示出与其他区域(单元厚度正常的区域)几乎一样的电压-透过率特性。 
另外，与上述情况相反，与单元厚度正常的区域相比，在单元厚度比原来的大的区域中，预倾角变小，透过率变低。因此，被看到单元厚度大的区域比单元厚度正常的区域亮的不良情况，通过PSA处理时的电压施加方法进行自我补偿，单元厚度大的区域显示出与其他区域(单元厚度正常的区域)几乎一样的电压-透过率特性。 
如上所述，在由本实施方式的制造方法制造的液晶显示装置100中，以将由单元厚度的偏差引起的透过率的差异抵消的方式规定预倾角。因此，由单元厚度的偏差导致的显示不均的发生得到抑制，显示品质提高。 
另外，在辅助电容42的电容值Ccs比原来(正常值)大的情况下，从上述式子可知，向液晶层30施加的施加电压Vlc的变化量Vbs也变大。即，图7中的时刻T3的电压Vlc的下拉量和时刻T6的电压Vlc的上推量变大。因此，与电容值Ccs正常的区域相比，在电容值Ccs大的区域中，向液晶层30施加的施加电压Vlc变大。 
因此，与电容值Ccs正常的区域相比，在辅助电容42的电容值Ccs大的区域中，预倾角变小，透过率变低。因此，被看到辅助电容42的电容值Ccs大的区域比电容值Ccs正常的区域亮的不良情况，通过PSA处理时的电压施加方法进行自我补偿，辅助电容42的电容值Ccs大的区域显示与其他区域(电容值Ccs正常的区域)几乎一样的电压-透过率特性。 
另外，与电容值Ccs正常的区域相比，辅助电容42的电容值Ccs比原来小的区域中，预倾角变大，透过率变高。因此，被看到辅助电容42的电容值Ccs小的区域比电容值Ccs正常的区域暗的不良情况，通过PSA处理时的电压施加方法进行自我补偿，辅助电容42的电容值Ccs小的区域显示出与其他区域(电容值Ccs正常的区域)几乎一样的电压-透过率特性。 
如上所述，在由本实施方式的制造方法制造的液晶显示装置100中，以将由辅助电容42的电容值Ccs的偏差引起的透过率的差异抵消的方式规定预倾角。因此，由辅助电容42的电容值Ccs的偏差导致的显示不均的发生得到抑制，显示品质提高。 
另外，在本实施方式的电压施加方法(PSA处理时的电压施加方法)中，从图7可知，通过使辅助电容配线16的电压Vcs以规定的定时变化(使极性反转)，使向液晶层30施加的施加电压Vlc变化。因此，本实施方式的电压施加方法，能够采用用于电容耦合方式的驱动的结构来执行，能够由例如专利文献1所公开的结构来执行。 
辅助电容配线16的电压Vcs的振幅ΔVcs，考虑液晶电容41的电 容值Clc和辅助电容42的电容值Ccs等，以对电压-透过率特性的偏差做适当补偿的方式被适当设定。以下，对振幅ΔVcs的设定例进行说明。 
例如，当液晶电容41的电容值(白显示时)Clc为120fF、辅助电容42的电容值Ccs为200fF时，将信号配线15的电压Vs设定为±14.5V，将辅助电容配线16的电压Vcs设定为±8.5V(即ΔVcs＝17V)。此时，单元厚度正常的区域的电压变化量Vbs，从下式可知，约为10.6V。 
Vbs＝(Ccs/Cpix)·ΔVcs＝(200/200+120)·17＝(0.625)·17≒10.6 
因此，在TFT13为接通状态时(图7的时刻T1～T2)写入的电压Vlc，由于从+14.5V被下拉10.6V，所以成为+3.9V。从图8可知，当在向液晶层30施加的施加电压Vlc为+3.9V的状态下进行PSA处理时，预倾角成为2.5°。 
另一方面，当单元厚度比正常值小0.3μm(即单元厚度是2.7μm)时，液晶电容41的电容值(白显示时)Clc是132fF。因此，单元厚度小0.3μm的区域中向液晶层30施加的施加电压Vlc的变化量Vbs，从下式可知，约为10.2V。 
Vbs＝(Ccs/Cpix)·ΔVcs＝(200/200+132)·17＝(0.602)·17≒10.2 
因此，在TFT13为接通状态时(图7的时刻T1～T2)写入的电压Vlc，由于从+14.5V被下拉10.2V，所以成为+4.3V。从图8可知，当在向液晶层30施加的施加电压Vlc为+4.3V的状态下进行PSA处理时，预倾角成为3.2°。 
如图9所示，与预倾角为2.5°的情况相比，在预倾角为3.2°的情况下，电压-透过率特性向低电压侧移动约0.15V。另一方面，如图13所示，在单元厚度比正常值小0.3μm的区域中，与单元厚度正常的区域相比，本来电压-透过率特性就向高电压侧移动，例如在中间灰度，向高电压侧移动0.1～0.15V。因此，由预倾角增大导致的电压-透过率特性的移动，与由单元厚度降低导致的电压-透过率特性的移动抵消，所以电压-透过率特性的偏移变小，显示不均的发生得到抑制。将图13与图14比较可知，在完成后的液晶显示装置以电容耦合方式驱动的情况下，电压-透过率特性的偏移变得显著，但通过如本实施方式的电压施加方法，能够抑制显示不均的发生。 
图10表示在PSA处理时使用本实施方式的电压施加方法的情况和使用现有的电压施加方法的情况下，以电容耦合方式进行驱动时的电压-透过率特性。从图10可知，在使用现有的电压施加方法的情况下，单元厚度小的区域与单元厚度正常的区域相比，电压-透过率特性较大偏移。与之相对，在使用本实施方式的电压施加方法的情况下，在单元厚度小的区域和单元厚度正常的区域中电压-透过率特性的偏移变小，特别是在低灰度等级的中间灰度下几乎一样。因此，显示不均(在低灰度等级的中间灰度下容易明显看到)的发生得到抑制。 
另外，辅助电容42的电容值Ccs比正常值大10％的区域(即为220fF的区域)的电压变化量Vbs，从下式可知，为约11.0V。 
Vbs＝(Ccs/Cpix)·ΔVcs＝(220/220+120)·17＝(0.647)·17≒11.0 
因此，在TFT13为接通状态时(图7的时刻T1～T2)写入的电压Vlc，由于从+14.5V被下拉11.0V，所以成为+3.5V。从图8可知，当在向液晶层30施加的施加电压Vlc为+3.5V的状态下进行PSA处理时，预倾角成为2.0°。因此，辅助电容42的电容值Ccs大的区域的电压-透过率特性与电容值Ccs正常的区域相比，向高电压侧移动。因此，此向高电压侧的移动，与图15所示的向低电压侧的移动抵消，所以电压-透过率特性的偏移小，显示不均的发生得到抑制。 
图11表示在PSA处理时使用本实施方式的电压施加方法的情况和使用现有的电压施加方法的情况下，以电容耦合方式进行驱动时的电压-透过率特性。从图11可知，在使用现有的电压施加方法的情况下，与电容值Ccs正常的区域相比，在辅助电容42的电容值Ccs大的区域中，电压-透过率特性较大偏移。与之相对地，在用本实施方式的电压施加方法的情况下，辅助电容42的电容值Ccs大的区域与正常的区域的电压-透过率特性的偏移变小，几乎成为同样的电压-透过率特性。因此，显示不均的发生得到抑制。 
另外，在图7中，表示了对PSA处理时，向对置电极22施加一定的电压，向信号配线15施加振荡电压的例子，但本发明不限定于此。图12表示PSA处理时的电压施加方法的其他的例子。 
在图12中，与图7所示例子相反，向信号配线15施加一定的电压，向对置电极22施加振荡电压。在图7所示的例子中，有向信号配 线15供给较高的电压会造成不利影响(例如对设置在有源矩阵基板10上的信号配线驱动电路造成破坏)的忧虑，但在图12所示的例子中，由于不需要向信号配线15供给高电压(例如固定在GND)，所以没有这样的不利影响。 
另外，如图7所示，更加优选在向信号配线15施加振荡电压时，使TFT13为断开状态之后的信号配线15的电压Vs，在随着辅助电容配线16的电压变化被下拉(或上推)之后，在像素电极12要到达的电压的附近变化(例如在已经例示过的情况下，约为±3.9V)。即，形成取向维持层33a和33b的工序，还包括在将TFT13从接通状态变为断开状态之后，使信号配线15的电压Vs变化的第三工序，该第三工序中优选使变化后的信号配线15的电压Vs与第二工序中变化后的像素电极12的电压Vp大致相等。 
由此，即使由于PSA处理时照射紫外线使TFT13处于不充分的断开状态而产生微小的漏泄，也能够防止对PSA处理的不利影响。另外，即使PSA处理时TFT13的断开不充分，也只不过是显示不均降低的效果变少，不会对原本的显示造成不利影响。另外，上述第三工序，既可以与第二工序同时进行，也可以在第二工序之前(即第一工序与第二工序之间)进行。 
另外，本实施方式中，对CPA模式的液晶显示装置100进行说明，但本发明不仅限于此。本发明能够广泛用于具有垂直取向型的液晶层，在向液晶层施加电压时形成有液晶分子倾斜的方位相互不同的多个区域(即取向分割型)的液晶显示装置，例如能够适用于MVA(Multi-domain Vertical Alignment：多畴垂直取向)模式的液晶显示装置。MVA模式的液晶显示装置例如公开在特开平11-242225号公报中。 
工业上的可利用性 
根据本发明，能够提供一种即使以电容耦合方式进行驱动也能够抑制显示不均的发生的液晶显示装置及其制造方法。本发明能够适用于采用PSA技术的液晶显示装置，例如能够适用于CPA模式和MVA模式的液晶显示装置。本发明的液晶显示装置被作为便携式电话、PDA、笔记本计算机、显示器和电视接收机等从小型到大型的液晶显示装置合适地使用。 
附图标记说明 
10  有源矩阵基板(第一基板) 
11  透明基板 
12  像素电极 
12a 子像素电极 
13  薄膜晶体管(TFT) 
14  扫描配线 
15  信号配线 
16  辅助电容配线 
17  辅助电容电极 
18  绝缘层 
19  辅助电容对置电极 
20  对置基板(第二基板) 
21  透明基板 
22  对置基板 
30  液晶层 
31  液晶分子 
32a、32b  垂直取向膜 
33a、33b  取向维持层 
100a 液晶显示面板 
100  液晶显示装置 

Claims (7)

1.一种液晶显示装置的制造方法，
所述液晶显示装置包括液晶显示面板，该液晶显示面板具有第一基板、第二基板和设置在所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层，
所述液晶显示装置具有呈矩阵状排列的多个像素，
所述第一基板具有在所述多个像素的各个配置的像素电极、与所述像素电极电连接的开关元件、向所述开关元件供给扫描信号的扫描配线和向所述开关元件供给显示信号的信号配线，
所述第二基板具有与所述像素电极相对的对置电极，
所述多个像素的各个具有：由所述像素电极、所述液晶层和所述对置电极形成的液晶电容；和由与所述像素电极电连接的辅助电容电极、绝缘层和隔着所述绝缘层与所述辅助电容电极相对的辅助电容对置电极形成的辅助电容，
所述液晶显示面板还具有：在所述像素电极与所述液晶层之间和所述对置电极与所述液晶层之间设置的一对取向膜；和取向维持层，其在所述一对取向膜各自的所述液晶层侧的表面由光聚合物形成，并在未向所述液晶层施加电压时规定所述液晶层的液晶分子的预倾方向，
所述液晶显示装置的制造方法包括：
准备在所述液晶层中含有光聚合性化合物的所述液晶显示面板的工序；和
在向所述液晶显示面板的所述液晶层施加有电压的状态下，向所述液晶层照射光而使所述液晶层中的光聚合性化合物聚合，由此形成所述取向维持层的工序，
所述液晶显示装置的制造方法的特征在于：
形成所述取向维持层的工序包括：
在所述开关元件为接通状态时，向所述像素电极和所述对置电极之间施加规定的电压的第一工序；和
在所述开关元件从接通状态变为断开状态后，使所述辅助电容对置电极的电压变化为与所述第一工序的所述辅助电容对置电极的电压极性相反的电压的第二工序。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于：
在形成所述取向维持层的工序中，向所述对置电极施加一定的电压，向所述信号配线施加振荡电压。
3.如权利要求1或2所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于：
在所述第二工序中，随着所述辅助电容对置电极的电压的变化，所述像素电极的电压发生变化，
形成所述取向维持层的工序还包括：在所述开关元件从接通状态变为断开状态之后，使所述信号配线的电压变化的第三工序，
在所述第三工序中变化后的所述信号配线的电压与在所述第二工序中变化后的所述像素电极的电压大致相等。
4.如权利要求1所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于：
在形成所述取向维持层的工序中，向所述信号配线施加一定的电压，向所述对置电极施加振荡电压。
5.如权利要求1或2所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于：
所述一对取向膜的各个是垂直取向膜，
所述液晶层由具有负的介电各向异性的液晶材料形成。
6.如权利要求3所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于：
所述一对取向膜的各个是垂直取向膜，
所述液晶层由具有负的介电各向异性的液晶材料形成。
7.如权利要求4所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于：
所述一对取向膜的各个是垂直取向膜，
所述液晶层由具有负的介电各向异性的液晶材料形成。
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