CN102681269B - 液晶显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种液晶显示装置及其制造方法。该液晶显示装置具有多个像素单元，每个像素单元包括：液晶层；分别设置在液晶层相对两侧的像素电极和相对电极，且相对电极包括：第一电极图案，与像素电极对应设置；第二电极图案，与第一电极图案连接，用于将一外部电压施加至第一电极图案，使得第一电极图案和像素电极之间形成液晶层的配向电场。本发明改变了外部电压的施加方式，由彩色滤光片基板一侧导入外部电压，提高液晶配向的成功率，从而降低能耗、减少浪费。

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领域，具体而言涉及一种液晶显示装置及其制造方法。
背景技术
目前的PSVA(Polymer Sustained Vertical Alignment，聚合物稳定型垂直配向技术)显示模式的液晶显示装置，其主要包括阵列基板(TFT基板)、相对设置的彩色滤光片基板(CF基板)以及填充于两基板之间的液晶层。与MVA(Multi-Domain Vertical Alignment，多域垂直配向)、PVA(Patterned Vertical Alignment，图形化垂直配向)等广视角显示模式的液晶显示面板相比，PSVA显示模式具有的优点之一是彩色滤光片基板既不存在突起，也不存在ITO刻缝(Indium Tin Oxides Slit，氧化铟锡刻缝)。
现有PSVA技术在成盒制程(Cell Process)中，通过在阵列基板和彩色滤光片基板施加外部电压，并同时给予紫外光照射，使得液晶中的反应单体按照外部电压形成的电场依序排列，从而完成液晶的配向。施加外部电压的方式一般为由阵列基板一侧导入外部电压，经设置于两基板之间的导电胶将外部电压传导至彩色滤光片基板。此种由阵列基板加电压的方式受限于阵列基板的良率，且成盒制程完成后亦不能进行修补。
综上所述，有必要提供一种液晶显示装置及其制造方法来改变外部电压的施加方式，以提升成盒制程良率。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种液晶显示装置及其制造方法，以解决现有技术存在的在阵列基板侧施加外部电压受限于阵列基板的良率的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种液晶显示装置，该液晶显示装置具有多个像素单元，每个像素单元包括：液晶层，其包括介电各向异性为负的液晶分子及反应单体；分别设置在液晶层相对两侧的像素电极和相对电极，该相对电极包括：多个第一电极图案，与像素电极对应设置；第二电极图案，与第一电极图案连接，用于将一外部电压施加至第一电极图案，使得第一电极图案和像素电极之间形成液晶层的配向电场，其中一个像素电极对应设置多个第一电极图案。
其中，第二电极图案设置于第一电极图案的边缘的外侧，相对电极还包括第三电极图案，用于连接第一电极图案和第二电极图案。
其中，第二电极图案至少设置在多个第一电极图案的其中一个的边缘的外侧。
其中，相对电极进一步包括第四电极图案，多个第一电极图案中至少有两个第一电极图案之间通过第四电极图案连接。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种液晶显示装置的制造方法。该液晶显示装置的制造方法包括:提供阵列基板，阵列基板上具有像素电极；提供彩色滤光片基板，彩色滤光片基板上具有第一电极图案和与第一电极图案连接的第二电极图案；将阵列基板和彩色滤光片基板对盒，使得第一电极图案和像素电极相对设置，其中一个像素电极对应设置多个第一电极图案，并将混有反应单体的介电各向异性为负的液晶填充在二者之间，以形成夹持在第一电极图案和像素电极之间的液晶层；通过第二电极图案提供电压至阵列基板和彩色滤光片基板，同时为阵列基板和彩色滤光片基板提供紫外光波段的光源照射，使得液晶层中的反应单体能按照电压所形成的电场依序排列从而对液晶层进行配向。
其中，提供彩色滤光片基板的步骤还包括：采用磁控溅射方式在彩色滤光片基板上形成一透明导电薄膜层时，提供一光罩，使得透明导电薄膜层在溅射过程中经由光罩定义出第一电极图案和第二电极图案。
其中，第二电极图案设置在第一电极图案的边缘的外侧，且透明导电薄膜层在溅射过程中经由光罩定义出第三电极图案，第三电极图案用于连接第一电极图案和第二电极图案。
其中，透明导电薄膜层在溅射过程中经由光罩定义出多个第一电极图案和多个第二电极图案，其中多个第二电极图案至少设置在多个第一电极图案的其中一个的边缘的外侧。
其中，透明导电薄膜层在溅射过程中经由光罩定义出第四电极图案，多个第一电极图案中至少有两个第一电极图案之间通过第四电极图案连接。
其中，多个第一电极图案经由激光切割方式进行分隔。
本发明的有益效果是：本发明通过将彩色滤光片基板上的透明电极层通过成膜过程中形成特定电极图案，使得具有特定电极图案的透明电极层可以顺利导通外部电压使得液晶反应单体对液晶进行配向，即：本发明中，改变了外部电压的施加方式，由彩色滤光片基板一侧导入外部电压，使得外部电压的施加避免受到阵列基板良率的影响，提高液晶配向的成功率，从而降低能耗、减少浪费。
进一步的，由于本发明中，彩色滤光片基板上的第二电极图案是专门设置来用于导入外部电压，而且设置有多个，因此，在成盒制程完成后，若某个第二电极图案有损坏时，可以根据需要进行修补或由其他第二电极图案进行替换。
附图说明
图1是本发明液晶显示装置的液晶层进行光配向前的结构示意图；
图2是图1所示的本发明液晶显示装置的部分放大示意图；
图3是本发明彩色滤光片基板上透明电极图案的第一结构示意图；
图4是本发明彩色滤光片基板上透明电极图案的第二结构示意图；
图5是本发明彩色滤光片基板上透明电极图案的第三结构示意图；
图6是本发明彩色滤光片基板上透明电极图案的第四结构示意图；
图7是本发明彩色滤光片基板上透明电极图案的第五结构示意图；
图8是对本发明液晶显示装置的液晶层进行配向的示意图；
图9是本发明液晶显示装置配向后的示意图；
图10是本发明一种实施方式的液晶显示装置的制造方法的流程图；
图11是本发明制作彩色滤光片基板上透明电极图案的示意图；
图12是本发明透明电极图案的激光切割路径示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
本发明主要提出一种PSVA显示模式的液晶显示装置及其制造方法。
图1是本发明液晶显示装置的液晶层进行光配向前的结构示意图。如图1所示，液晶显示装置10包括阵列基板11、相对设置的彩色滤光片基板12以及填充于两基板之间的液晶层13。
液晶层13填充在阵列基板11和彩色滤光片基板12之间，其包括介电各向异性(dielectric anisotropy)为负的液晶分子131和混在液晶分子131中的反应单体132。其中，液晶分子131为具有透过施加一定电压而在特定方向上取向的特性的液晶材料，其通过施加一定阀值的外部电压来控制取向性。
反应单体132为聚合性单体，在本发明中实施方案中，聚合性单体包括但不限于为丙烯酸酯类树脂(Acrylate Resin)单体分子、甲基丙烯酸酯类树脂(Methacrylate Resin)单体分子、乙烯基树脂(Vinyl Resin)单体分子、乙烯氧基树脂(Vinyloxy Resin)单体分子、环氧树脂(EpoxyResin)单体分子或是上述单体分子的组合。
请结合图2所示，图2是图1所示的本发明液晶显示装置的部分放大示意图。在本发明中，液晶显示装置10具有多个像素单元，每个像素单元包括R、G、B三个像素，由于每个像素的结构是类似的，下文以其中一个像素为例进行说明。
如图2所示，阵列基板11包括透明基板111以及在透明基板上形成的各种配线112、像素电极211及第一配向膜113。彩色滤光片基板12包括透明基板121以及在透明基板上形成的彩色滤光层122、黑矩阵123、第二配向膜124和相对电极221。
第一配向膜113和第二配向膜124是以聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯、聚硅氧烷等为主成分的薄膜。
像素电极211和相对电极221为透明电极层，例如为氧化铟锡(ITO)，或者是氧化铟锌(IZO)，或者是其他同时具有透光性和导电性的材料。
在本发明中，该液晶显示装置10的每个像素对应的显示区域，被分割成液晶分子的取向方向相互不同的多个区域。通过在一个像素内形成液晶分子131的取向方向相互不同的多个区域，即使在从不同角度观看显示画面，也能确保相同的观看效果，视角进一步提高。其中，多个区域优选为4个区域。
图3是本发明彩色滤光片基板上相对电极的图案的第一结构的示意图。如图3所示，对应一个像素的相对电极221的图案包括：第一电极图案221a、221b、221c、221d，第二电极图案222a、222b、222c、222d以及第三电极图案223a、223b、223c、223d。
第一电极图案221a、221b、221c、221d与第一基板11上的一个像素电极211对应设置。
第二电极图案222a与第一电极图案221a连接，并且设置于第一电极图案221a的边缘的外侧，第二电极图案222b与第一电极图案221b连接，并且设置于第一电极图案221b的边缘的外侧，第二电极图案222c与第一电极图案221c连接，并且设置于第一电极图案221c的边缘的外侧，第二电极图案222d与第一电极图案221d连接，并且设置于第一电极图案221d的边缘的外侧。
第三电极图案223a用于连接第一电极图案221a和第二电极图案222a，第三电极图案223b用于连接第一电极图案221b和第二电极图案222b，第三电极图案223c用于连接第一电极图案221c和第二电极图案222c，第三电极图案223d用于连接第一电极图案221d和第二电极图案222d。
其中，第一电极图案221a、221b、221c、221d和第二电极图案222a、222b、222c、222d优选为方形，且第一电极图案221a、221b、221c、221d的面积大于第二电极图案222a、222b、222c、222d的面积。
其中，第二电极图案222a、222b、222c、222d用于将一外部电压施加至第一电极图案221a、221b、221c、221d，使得第一电极图案221a、221b、221c、221d和像素电极211之间形成液晶层13的配向电场。
在本发明中，相对电极221优选磁控溅射法形成，当然也可以采用化学沉积法、喷雾热分解法、溶胶-凝胶法以或水热法。
图4是本发明彩色滤光片基板12上相对电极221的图案的第二结构的示意图。如图4所示，相对电极221的图案进一步包括第四电极图案224a、224b。
第一电极图案221a和第一电极图案221b通过第四电极图案224a连接，第一电极图案221c和第一电极图案221d通过第四电极图案224b连接。
在本发明中，第四电极图案224a、224b的主要作用是连接第一电极图案，进而导通外部电压，形成所需的特定的配向电场。鉴于此作用，本发明的液晶显示装置的彩色滤光片基板上透明电极的图案还可以具有以下结构：
如图5所示，第一电极图案221a和第一电极图案221c通过第四电极图案224a连接，第一电极图案221b和第一电极图案221d通过第四电极图案224b连接。
如图6所示，第一电极图案221a和第一电极图案221c通过第四电极图案224a连接，第一电极图案221b和第一电极图案221d通过第四电极图案224b连接，第一电极图案221a和第一电极图案221b通过第四电极图案224c连接，第一电极图案221c和第一电极图案221d通过第四电极图案224d连接。
如图7所示，第一电极图案221a和第一电极图案221b通过第四电极图案224a连接，第一电极图案221b和第一电极图案221d通过第四电极图案224b连接。
需要说明的是，如图4至图7所示的结构并非穷举，多个第一电极图案之间的连接也可以采用其他的数目共同相接。并且，本发明中的第一电极图案221a、221b、221c、221d，第二电极图案222a、222b、222c、222d，第三电极图案223a、223b、223c、223d和第四电极图案224a、224b、224c、224d优选为采用磁控溅射法在制备相对电极221的成膜制程中通过同一光罩同步形成。
图8是对本发明液晶显示装置的液晶层进行配向的示意图。如图8所示，本发明的施加外部电压的方式为由彩色滤光片基板12一侧接通外部电压。具体而言，在施加外部电压时，彩色滤光片基板12上的第二电极图案作为接触用的透明电极图形，用于将外部电压传至阵列基板11和彩色滤光片基板12，使得相对电极221中的第一电极图案221a、221b、221c、221d与像素电极211之间形成液晶层的配向电场，并对基板11、12施以紫外光波段的光源(如图8中箭头所示)照射，使反应单体能按照给予的电压所造成的电场依序排列，进而完成液晶显示装置中液晶层的配向。具体而言，当有电压信号施加于液晶层13上，且施以紫外光波段的光照射时，反应单体132产生聚合作用，在彩色滤光片基板12的第二配向膜124和阵列基板11的第一配向膜113形成用以取向液晶分子131的高分子聚合物，并使所述液晶分子131在不施加驱动电压时相对于阵列基板11形成85～95度的预倾角，如图9，其为本发明液晶显示装置配向后的示意图。
由于每个像素对应的相对电极221被分割为四个区域，即使观看视角在相对于显示画面的法线方向的上、下、左、右中任一方向上倾斜，都能平衡性极佳地提高视角特性。
如前所述，本发明液晶显示装置中，通过将彩色滤光片基板12的透明电极通过成膜过程中形成至少包括第一电极图案和第二电极图案的特定图形，特定图形可让外部施加电压顺利使得液晶层中的反应单体进行配向，以此提高液晶配向的成功率，减少浪费，降低能耗。
图10是本发明的一种液晶显示装置的制造方法的流程图。如图10所示，本发明的液晶显示装置的制造方法包括以下步骤：
步骤S901：提供阵列基板，阵列基板上具有像素电极；
其中，所述阵列基板是在一透明基板表面通过成膜、曝光、显影、刻蚀等制程所形成的具有驱动配线和像素电极的基板。阵列基板上的驱动配线例如包括横纵交错地设置在玻璃基板上的扫描线和信号线，扫描线和信号线组成了像素的边界，像素电极设置在像素的边界所围合而成的区域内。
由于本发明中所采用的阵列基板可为现有PSVA显示模式的液晶显示装置中所采用的阵列基板，其具体结构和制造方法可参考相关现有技术中的记载，在此不在赘述。
步骤S902：提供彩色滤光片基板，彩色滤光片基板上具有第一电极图案和与所述第一电极图案连接的第二电极图案；
其中，所述彩色滤光片基板包括透明基板以及在透明基板上形成的彩色滤光层、黑矩阵以及配向膜。
由于本发明中所采用的彩色滤光片基板中，彩色滤光层、黑矩阵和配向膜可为现有PSVA显示模式的液晶显示装置中所采用的彩色滤光层、黑矩阵和配向膜，其具体结构和制造方法可参考相关现有技术中的记载，在此不在赘述。
彩色滤光片基板上还包括覆盖在彩色滤光层、黑矩阵表面上的相对电极。
图11是本发明制作彩色滤光片基板上相对电极图案的示意图。本发明中，在彩色滤光片基板的透明基板上形成的彩色滤光层和黑矩阵后，在相对电极成膜时使用光罩(Shadow Mask)形成特定的图形。
如图11所示，形成彩色滤光片上的相对电极时，优选采用磁控溅射方式。
具体而言，将磁板103、与磁板103平行间隔设置的透明基板102以及与透明基板102平行间隔设置的光罩101固定于载体104上，从光罩101一侧进行溅射。使得相对电极在成膜的溅射过程中经由光罩101定义出特定的电极图案。
其中，相对电极的材料优选ITO(氧化铟锡)，当然也可以采用ZnO(原子层沉积生长氧化锌)、IZO(氧化铟锌)，或者是其他同时具有透光性和导电性的材料。
其中，通过光罩101所形成的特定的电极图案至少包括用于形成液晶配向电场的第一电极图案和用于供外部加电压接触用的第二电极图案。
进一步的，通过光罩101所形成的特定的电极图案还可以进一步包括：用于连接第一电极图案和第二电极图案的第三电极图案以及用于实现两个第一电极图案之间的连接的第四电极图案。
具体实施过程中，通过光罩101所形成的特定的电极图案例如可为前述图3至图7所示的特定的电极图案，具体结构可参考前文图3至图7的说明，在此不再赘述。
值得注意的是，彩色滤光片基板上的第一电极图案、第二电极图案、第三电极图案和第四电极图案优选是在成膜的溅射过程中由光罩101定义同步形成。
应理解，本发明的液晶显示装置的制造方法中，通过光罩101所形成的特定的电极图案的方法除了前述的实施方式，还有其他的实施方式。例如，参见图12所示，图12是本发明中第一电极图案经由激光切割方式进行分隔的示意图。在前述步骤S902中，可通过光罩101先形成一整块的第一电极图案和多个第二电极图案，然后经由图中虚线所示的方向将第一电极图案有激光切割进行分隔为两个分隔的区域。进一步，可在第一次激光切割后沿着与图中所示虚线相垂直的方向进行第二次激光切割，以将一整块的第一电极图案分隔为如图3所示四个区域。
当然，可以根据实际需要调整激光切割的路径，得到如图4至图7所示的特定的电极图案。
步骤S903：将阵列基板和彩色滤光片基板对盒，使得第一电极图案和像素电极相对设置；
在步骤S903中，将阵列基板和彩色滤光片基板对盒，即通过液晶成盒制程贴合阵列基板和彩色滤光片基板，并将混有反应单体的介电各向异性为负的液晶填充在二者之间，以形成夹持在第一电极图案和像素电极之间的液晶层；
步骤S904：通过第二电极图案提供电压至阵列基板和彩色滤光片基板，同时为阵列基板和彩色滤光片基板提供紫外光波段的光源照射，使得液晶层中的反应单体能按照电压所形成的电场依序排列从而对液晶层进行配向。
在步骤S904中，在阵列基板和彩色滤光片基板上施加外部电压的方式为由彩色滤光片基板一侧接通外部电压，具体而言，通过接触第二电极图案将外部电压传至阵列基板和彩色滤光片基板，并对基板给予紫外光波段的光源照射。由此，通过相对电极与像素电极之间形成的电场，使得液晶层中的反应单体能按照给予的电压所造成的电场依序排列，进而完成液晶显示装置中液晶层的配向。
综上所述，本发明通过将彩色滤光片基板上的透明电极层通过成膜过程中形成特定电极图案，使得具有特定电极图案的透明电极层可以顺利导通外部电压使得液晶反应单体对液晶进行配向，即：本发明中，改变了外部电压的施加方式，由彩色滤光片基板一侧导入外部电压，使得外部电压的施加避免受到阵列基板良率的影响，提高液晶配向的成功率，从而降低能耗、减少浪费。
进一步的，由于本发明中，彩色滤光片基板上的第二电极图案是专门设置来用于导入外部电压，而且设置有多个，因此，在成盒制程完成后，若某个第二电极图案有损坏时，可以根据需要进行修补或由其他第二电极图案进行替换。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种液晶显示装置，该液晶显示装置具有多个像素单元，其特征在于，所述多个像素单元中的各个像素单元包括：
液晶层，其包括介电各向异性为负的液晶分子及反应单体；
分别设置在所述液晶层相对两侧的像素电极和相对电极，所述相对电极包括：
多个第一电极图案，与所述像素电极对应设置；
第二电极图案，与所述第一电极图案连接，用于将一外部电压施加至所述第一电极图案，使得所述第一电极图案和所述像素电极之间形成所述液晶层的配向电场，其中一个所述像素电极对应设置多个所述第一电极图案。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第二电极图案设置于所述第一电极图案的边缘的外侧，所述相对电极还包括第三电极图案，用于连接所述第一电极图案和所述第二电极图案。
3.根据权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第二电极图案至少设置在多个所述第一电极图案的其中一个的边缘的外侧。
4.根据权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于，所述相对电极进一步包括第四电极图案，所述多个第一电极图案中至少有两个所述第一电极图案之间通过所述第四电极图案连接。
5.一种液晶显示装置的制造方法，其特征在于，该制造方法包括：
提供阵列基板，所述阵列基板上具有像素电极；
提供彩色滤光片基板，所述彩色滤光片基板上具有第一电极图案和与所述第一电极图案连接的第二电极图案；
将所述阵列基板和所述彩色滤光片基板对盒，使得所述第一电极图案和所述像素电极相对设置，其中一个所述像素电极对应设置多个所述第一电极图案，并将混有反应单体的介电各向异性为负的液晶填充在二者之间，以形成夹持在所述第一电极图案和所述像素电极之间的液晶层；
通过所述第二电极图案提供电压至所述阵列基板和所述彩色滤光片基板，同时为所述阵列基板和所述彩色滤光片基板提供紫外光波段的光源照射，使得所述液晶层中的所述反应单体能按照所述电压所形成的电场依序排列从而对所述液晶层进行配向。
6.根据权利要求5所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，所述提供彩色滤光片基板的步骤还包括：
采用磁控溅射方式在所述彩色滤光片基板上形成一透明导电薄膜层时，提供一光罩，使得所述透明导电薄膜层在溅射过程中经由所述光罩定义出所述第一电极图案和所述第二电极图案。
7.根据权利要求6所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，所述第二电极图案设置在第一电极图案的边缘的外侧，且所述透明导电薄膜层在溅射过程中经由所述光罩定义出第三电极图案，所述第三电极图案用于连接所述第一电极图案和所述第二电极图案。
8.根据权利要求6所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，所述透明导电薄膜层在溅射过程中经由所述光罩定义出多个所述第一电极图案和多个所述第二电极图案，其中所述多个第二电极图案至少设置在多个所述第一电极图案的其中一个的边缘的外侧。
9.根据权利要求7所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，所述透明导电薄膜层在溅射过程中经由所述光罩定义出第四电极图案，所述多个第一电极图案中至少有两个所述第一电极图案之间通过所述第四电极图案连接。
10.根据权利要求6所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，所述多个第一电极图案经由激光切割方式进行分隔。
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