CN1680863B - 液晶显示器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种液晶显示器，包括一第一基板，一第二基板以及一注入其中的液晶层。第一基板包括栅极线，一形成在栅极线之上的数据线，一与栅极线和数据线电连接的开关元件，一与开关元件电连接的像素电极，一形成在像素电极上的划分液晶域的元件，形成在域划分元件上的第一取向层。第二基板包括公共电极，形成在公共电极上的一第一突起部和一第二突起部。第一突起部和第二突起部具有不同的高度。一第二取向层形成在上述突起部上。

Description

液晶显示器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种平板显示器及其制造方法，尤其涉及一种具有高对比度特性的平板显示器。
背景技术
液晶显示器(LCD)通过液晶材料的光学特性和介电各向异性显示不同的图像。在LCD中，图像质量依赖于观察方向。
为了解决LCD的图像质量依赖于观察方向的问题，目前大力主张采用垂直取向(VA)型LCD。
在VA型LCD中，当没有加电场时，夹在上下基板之间的液晶分子相对于基板表面垂直取向。当在两基板之间加上电场，液晶(LC)分子旋转成与两基板表面平行的方向。
为减小图像的方向依赖性，并且为了改善VA型LCD的图像质量，采用了多域技术。该多域技术从一个域到另一个域独立地控制液晶分子的方向。在VA型LCD中，利用电极的开口部和突起部形成多域。一些LCD仅利用突起部和开口部其中之一。一些LCD则同时利用了两者。
用于形成多域的突起部是在以下工艺中制作的。
首先，在基板上涂覆一层感光材料，该感光层通过一具有某种图案的掩模进行适量曝光。
感光层显影形成上述图案。
感光层的图案即成为形成多域的突起部。
在这种情况下，突起部上的液晶分子没有被垂直取向，而是朝一边倾斜。
VA型LCD通常为常黑模式，当没有施加电场时呈现黑色状态。为了得到常黑模式，液晶分子在没有施加电场时应该垂直排列。如果一部分液晶分子没有垂直排列，在黑色状态下就会发生光泄漏。这将降低了显示质量。
发明内容
本发明的一个实施例提供了一种有效降低黑色状态亮度的液晶显示器。黑色状态下亮度降低，将使对比度(CR)增大，其中对比度为白色亮度和黑色亮度之比。
本发明的一个实施例提供了一种制造上述液晶显示器的方法。
本发明的一个实施例提供的液晶显示器包括：一基板，一形成在基板上的电极，形成在电极上的一第一突起部和一第二突起部，和形成在第一突起部和第二突起部上的一取向层。其中在突出对中第一突起部与第二突起部平行。
第一突起部和第二突起部可以沿两个或多个方向延伸。
第二突起部可以形成在第一突起部的两侧，且可以低于第一突起部。
本发明的一个实施例中的LCD可以如下制造：在一基板上形成一电极，在电极上形成不同高度的第一突起部和第二突起部，并在突起部上形成取向层。其中突起部包括第一突起部和第二突起部，和第一突起部与第二突起部平行。
突起部可以如下形成：在电极上涂覆一感光层，通过光掩模用适量的光对感光层进行曝光。该掩模具有两种用于形成突起部的图案。其中一种图案比另一种宽。较宽的图案可以用于较高的突起部。较窄的图案可以用于较低的突起部。
该方法可进一步包括：形成第一信号线；在第一信号线上形成第一绝缘层；在第一绝缘层上形成第二信号线；在第二信号线上形成第二绝缘层；以及在第二绝缘层上形成电极。
本发明的另一实施例提供的液晶显示器包括：第一基板；形成在第一基板上的栅极线；形成在第一基板上与栅极线相交叉的数据线；与栅极线和数据线电连接的开关元件；与开关元件电连接的像素电极；形成在像素电极上，用于划分液晶域的元件；形成在用于划分液晶域的元件上的第一取向层；第二基板；形成在第二基板上的相对电极；形成在相对电极上的具有不同高度的第一突起部和第二突起部；形成在第一突起部和第二突起部上的第二取向层；和注入第一基板和第二基板之间的液晶层，其中第一突起部与第二突起部平行。
本发明的另一实施例中的LCD可以如下制造：通过光刻法在电极上形成具有不同高度的突起部，其中在光刻法中使用的光掩模具有第一图案以及与第一图案相邻形成的第二图案，和第二图案与第一图案的边缘间的距离在3μm以内且基本上与第一图案平行。
附图说明
图1是本发明一个实施例的简图。
图2是现有技术中突起部以及利用光掩模形成突起部的剖面图。
图3是本发明一个实施例中一双图案突起部(dual pattern protrusion)的结构以及利用一光掩模在上基板上形成该双图案突起部的剖面图。
图4是本发明一个实施例中一双图案突起部的结构以及利用一光掩模在下基板上形成该双图案突起的剖面图。
图5是本发明实施例中的液晶显示器和现有技术的液晶显示器的对比度(CR)的对比图表。
图6是本发明一个实施例中双图案突起部的平面图。
图7是本发明一个实施例中形成在电极上的一突起部图案的平面图。
具体实施方式
应该理解，以下描述的本发明的示例性实施方式可以在不偏离所公开的发明原理的前提下做出不同方式的改变，并且本发明的保护范围也不局限于以下的实施方式。相反，提供以下实施方式是为了使公开完整，并且将完全将本发明的构思通过示例方式以非限制方式传递给本领域技术人员。
下面，将结合附图对本发明进行详细描述。
为便于识别，将附图中的层厚进行了放大。
图1是本发明示例性实施方式的液晶显示器，包括一下基板100，一上基板200，以及一被注入于上下基板之间的液晶层3。
下基板100包括：一栅极线121，一与栅极线相交的数据线171，一与栅极线和数据线电连接的薄膜晶体管(TFT)Q，以及一与TFT电连接的像素电极19。
上基板200包括：一与像素电极19相应的滤色器230，一公共电极210，该公共电极沉积于上基板200的整个显示区域并接收公共电压。
液晶层3可以具有负介电各向异性，并且可以被取向为垂直于上下基板。
当根据像素电极19和公共电极210之间的电压差施加电场时，液晶层3中的液晶分子趋向于在垂直于电场的方向上取向。
下基板100上的像素电极19，上基板200上的公共电极210，以及液晶层构成一电容(CLC)
像素电极19与另一信号线(未示出)形成存储电容(CST)，在其上施加一定电压。该电压可以与共用电压相等。像素电极也可以与前一栅极线以及形成在像素电极和栅极信号线之间的绝缘层一起形成一存储电容。
滤色器230也可以形成在下基板100上。在这种情况下，它可以形成在像素电极之上或之下。
图3是本发明一个实施例中一双图案突起部和用于在上基板上形成该双图案突起部的一光掩模剖面图。
图3示出了一上基板200、一绝缘层205、一电极210、一第一突起部221、一第二突起部222、以及一取向层220。第一突起部221比第二突起部222高。第二突起部222形成在第一突起部221的两侧。第一突起部221宽度大约为4至6μm，第二突起部222宽度大约为1.5至2.5μm。第一突起部和第二突起部的中心间距大约为5至6μm。取向层220可以是垂直取向材料。绝缘层205可以是一保护层(overcoat layer)。该绝缘层可以省略。
图3示出了一掩模20，具有一透明基板25，第一图案21和第二图案22。
在这里，第一图案21对着第一突起部221，第二图案22对着第二突起部222。
第一图案21可以比第二图案22宽。
第一图案21宽度大约为4μm至6μm，第二图案22宽度大约为1.5μm至2.5μm。第一图案21和第二图案22间隔大约为1.5μm至2.5μm。
以下将对在公共电极上形成突起部的过程进行描述。
在基板上，例如玻璃板上，形成遮光层，以阻隔像素电极之间的光泄漏。然后，在遮光层上形成滤色器。保护层可以形成在滤色器上。然后，在保护层205上形成一公共电极210。然后，在公共电极上涂覆一感光层。然后，如图3所示，经由光掩模对感光层曝光。第一突起部221形成在与第一图案21对应的位置。第二突起部222形成在与第二图案22对应的位置。取向层220，例如聚酰亚胺树脂，涂覆在第一突起部和第二突起部之上。
图4表示同样的工艺可以应用于在下基板上形成突起部。
如图3和图4所示，掩模上第一图案和第二图案的宽度彼此不同。即使掩模上的图案阻止光到达阴影区域，光也会通过衍射到达阴影区域。掩模上的一较宽的光屏蔽图案可以阻止光到达阴影区域的中心。到达感光层的光越少，形成的图案越厚。
因为在本发明的实施例中，突起部是通过使用图3中所示的具有第一图案21和第二图案22的光掩模形成，并且利用取向层平滑了突起部的斜度，突起部的整个区域变化平缓。当没有对液晶层施加电场时，在突起部221和222附近的液晶分子被取向为几乎垂直于基板表面。
因此，当突起部被用于在常黑模式液晶显示器中形成域时，在突起部附近的光泄漏得到改善。
表1中示出了黑色亮度、白色亮度以及对比度。
图5是本发明的液晶显示器和现有技术的液晶显示器的对比度(CR)的对比图表。表1示出当掩模上的第一图案21的宽度为5μm(CD，临界尺寸)，第二图案22的宽度为2μm(CD，临界尺寸)，第一图案21和第二图案22之间的间距为2μm，并且现有技术(单图案突起部)的CD是14μm的结果。
表1
表1和图5示出了与具有单图案突起部的液晶显示器相比，在不考虑保护层时，具有双图案突起部的液晶显示器显示拥有好得多的黑色亮度和对比度。如图3和图4所示，用于形成双图案突起部的掩模具有两种宽度不同的图案。
图2示出了一单图案突起部以及它的传统的形成过程。一电极310形成在基板300上，通过使用光掩模30在电极310上形成一单图案突起部331，光掩模30包括一透明平板35，以及一不透明图案31。该不透明图案与突起部图案331相对应。在本例中，突起部331由正性光刻胶制成。随后将一取向层320形成在电极310和突起部331上。
图6示出了本发明一实施例所形成的双图案突起部的平面图。
一第一突起部221和一第二突起部222彼此平行延伸，该第二突起部222可以处于第一突起部221的两侧或处于第一突起部221的一侧。
图7示出了本发明一实施例中形成在电极上的一突起部图案的平面图。
如图1和图7所示，本发明的一实施例具有在下基板100上的像素电极191的一开口部分，以及在上基板200上的公共电极210上的突起部223和224，突起部223和224具有不同的高度。
突起部223和224具有一弯曲部分以及一连接到弯曲部分两侧的垂直部分。
弯曲部分具有两条斜线，彼此之间几乎成直角。
垂直部分与弯曲部分成钝角，并且几乎对应于像素电极19的边缘位置。
较大的突起部223的弯曲部分倾斜地横越像素电极19的整个宽度，较小的突起部224的弯曲部分倾斜地横越像素电极19的整个宽度的一半。
在像素电极19的水平方向上，较大的突起部223和较小的突起部224交替地排列，较大的突起部223和较小的突起部224相互平行。在较大的突起部223和较小的突起部224之间有一个开口部分191。开口部分191与较大的突起部223和较小的突起部224平行。在图7中，较大的突起部223和相邻像素电极的较小的突起部224相连，但是他们也可以彼此分离。
像素电极的开口191可以用一个突起部代替。
在开口191和突起部223和224两侧的液晶分子倾斜方向彼此相反。
由于开口191和突起部223和224具有一弯曲约90度的弯曲部分，在像素电极部分的液晶分子朝四个方向倾斜，从而减小液晶显示器显示质量的观察依赖性。
光屏蔽图案和滤色器可以形成在下基板上。在这种情况下，他们可以位于像素电极之上或之下。保护层可以省略。
根据本发明的实施例，双图案突起部可以具有双重高度。较宽的图案可以比较窄的图案高。可以采用与在公共电极上相同的形成方法，将双重高度的突起形成在像素电极上。该双重高度的突起可以形成在两基板上，也可以形成在两块基板之一上。在这种情况下，在另外一块基板上的电极可以具有一开口。
双重高度的突起使整个突起部分的斜度平滑，并且可以改善液晶显示器黑色状态的质量和对比度。
本发明的示范性实施例也示出了双图案突起可以是三图案或更多图案的突起。该双重高度的突起也可以具有多于两个的高度彼此不同的子突起。
这里是采用本发明的实施例的一些实验示例。以850rpm的速度在一玻璃基板上的一电极上涂覆日本Synthetic Rubber(JSR)公司生产的光致抗蚀剂(PR)PC45920秒。然后利用90℃加热板对光致抗蚀剂进行烘干大约10秒，然后在板上将光致抗蚀剂烘干120秒。通过一光掩模用波长范围为约420nm～500nm的Hg灯对光致抗蚀剂进行曝光后，用2.38％的四甲基氢氧化铵(TMAH；N(CH3)4OH)溶液进行显影。图3中的第二图案22宽度为2μm。第一图案被分裂成每部分宽度为5μm，7.5μm和10μm。第一图案和第二图案之间的间距分别被分裂为1.3μm，1.5μm和2.0μm。一些采用单图案的现有技术也被测试，它分别被分裂成为8μm，11μm和14μm。图3中的第一突起部221厚度约为1.1μm，图3中的第二突起部222厚度约为0.4μm。所有具有双图案突起部的显示器表现出比任何具有单图案突起部的显示器更好的对比度。当掩模上第一图案与第二图案的间距等于或小于1.3μm时，基板上第一突起部可能碰触到第二突起部。即使第一突起部和第二突起部相互接触，显示器的对比度也比现有技术中的显示器好。如果取向层的粘度较低，可以令第一突起部和第二突起部的接触情况比较好。在这种情况下，双图案突起看上去就像单图案突起。如果取向层的粘度足够大，取向层则可以平滑双图案突起的斜度。掩模上的第二图案可以用半色调图案代替狭缝图案。掩模上的半色调图案传输的光量少于第一图案。
虽然本发明的实施例仅公开了使用正型光致抗蚀剂，也可以采用负型光致抗蚀剂。
尽管以上参照示例性实施方式对本发明进行了描述，但是，根据以上描述，作出很多替换性修改和改变对本领域技术人员而言是明显的。因此，本发明包含了所有不脱离权利要求书中提出的本发明精神和范围的条件下的替换性修改或改变。
本申请要求享有2004年3月31日提交的韩国专利申请No.2004-22054的优先权，该申请在此整个引为参考。

Claims (23)

1.一种液晶显示器，包括：
一基板；
一形成在所述基板上的电极；
多个突起对，每个突起对包括具有不同高度且形成于所述电极上的一第一突起部和一第二突起部；
一形成在所述第一突起部和第二突起部上的取向层，
其中，在所述突起对中所述第一突起部与所述第二突起部平行。
2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中所述第一突起部和第二突起部在超过一个的方向上延伸。
3.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中所述第二突起部与第一突起部相邻，并且低于第一突起部。
4.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中所述第二突起部与第一突起部相邻，并且比第一突起部窄。
5.根据权利要求4所述的液晶显示器，
其中所述第一突起部的宽度约为4μm至6μm，所述第二突起部的宽度约为1.5μm至2.5μm，并且所述第一突起部和第二突起部的中心间距约为5μm至6μm。
6.根据权利要求1所述的液晶显示器，
其中所述电极在整个显示区域延伸。
7.根据权利要求1所述的液晶显示器，
其中所述电极多于一个。
8.根据权利要求7所述的液晶显示器，进一步包括：
一形成在所述基板上的栅极线；
一形成在所述基板上与栅极线相交叉的数据线；以及
一与所述栅极线、所述数据线和所述电极电连接的开关元件。
9.一种制造液晶显示器的方法，包括：
在基板上形成一电极；
在所述电极上形成多个突起对，每个突起对包括具有不同高度的第一突起部和第二突起部；以及
在所述突起部上形成取向层，
其中在所述突起对中所述第一突起部与所述第二突起部平行。
10.根据权利要求9所述的方法，其中形成突起部的步骤进一步包括：
在所述电极上涂覆一层感光材料；
使用双图案光掩模对感光材料进行曝光。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：
形成一第一信号线；
在第一信号线上形成一第一绝缘层；
在第一绝缘层上形成一第二信号线；
在第二信号线上形成一第二绝缘层；以及
在第二绝缘层上形成一电极。
12.根据权利要求10所述的方法，
其中所述双图案掩模具有彼此分离的一第一图案和一第二图案，并且第一图案比第二图案宽。
13.根据权利要求12所述的方法，其中
所述第一图案宽度大约为4μm至6μm，
所述第二图案宽度大约为1.5μm至2.5μm，并且
所述第一图案和第二图案的边缘间的间隔大约1.5μm至2.5μm。
14.一种液晶显示器，包括：
一第一基板；
一形成在所述第一基板上的栅极线；
一形成在所述第一基板上与所述栅极线相交叉的数据线；
一与所述栅极线和数据线电连接的开关元件；
一与所述开关元件电连接的像素电极；
一形成在所述像素电极上，用于划分液晶域的元件；
一形成在所述用于划分液晶域的元件上的第一取向层；
一第二基板；
一形成在所述第二基板上的相对电极；
多个突起对，每个突起对包括形成在所述相对电极上的具有不同高度的一第一突起部和第二突起部；
一形成在所述第一突起部和第二突起部上的第二取向层；
一注入所述第一基板和第二基板之间的液晶层，
其中所述第一突起部与所述第二突起部平行。
15.根据权利要求14所述的液晶显示器，其中
所述第一突起部与所述第二突起部相邻。
16.根据权利要求15所述的液晶显示器，
其中所述第二突起部低于所述第一突起部。
17.根据权利要求14所述的液晶显示器，
其中所述第一取向层和第二取向层是垂直取向层；并且
其中所述液晶层具有负介电各向异性。
18.根据权利要求17所述的液晶显示器，其中所述液晶显示器显示常黑模式。
19.根据权利要求16所述的液晶显示器，
其中所述第一取向层和第二取向层为垂直取向层；
所述液晶层具有负介电各向异性；并且
所述液晶显示器显示常黑模式。
20.一种制造液晶显示器的方法，包括：
通过光刻法在电极上形成具有不同高度的突起部，
其中在所述光刻法中使用的光掩模具有：
一第一图案；以及
一与第一图案相邻形成的第二图案；
其中所述第二图案与第一图案的边缘间的距离在3μm以内，并且与第一图案平行。
21.根据权利要求20所述的方法，
其中所述第二图案与第一图案的边缘间的距离在1.3μm以内。
22.根据权利要求20所述的方法，
其中通过所述光掩模上的第一图案和第二图案形成的突起部相互接触。
23.根据权利要求20所述的方法，
其中所述掩模的第二图案是半色调的或是一组狭缝。
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