CN1991492A - 光照单元和用该单元制造液晶显示器件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于发射具有各向异性照射分布的部分偏振光到偏振器件的光照单元。该光照单元包括：光发生器，用于发射具有各向异性照射分布的光；和偏振器件，用于接收来自该光发生器的光。

Description

光照单元和用该单元制造液晶显示器件的方法

本申请要求享有2005年12月29日在韩国递交的申请号为10-2005-0133669以及在2005年12月29日在韩国递交的申请号为10-2005-0133675的申请的权益，在此引用其全部内容作为参考。

技术领域

本发明涉及一种光照单元，特别是涉及一种用于处理液晶显示(LCD)器件的定向层的光照单元及其制造方法。

背景技术

标准LCD器件包括两基板，各基板在一表面上具有电极。两个基板相对放置，从而使电极所在的表面互相面对，液晶层夹在这两个基板之间。具有上述构造的LCD器件通过使用施加在两个基板上的电压产生的电场改变液晶层分子的取向来显示图像。液晶分子的取向随着电场的变化而改变，从而根据施加的电压改变液晶层的光透射率以产生图像。

典型LCD器件包括用于显示图像的液晶(LC)面板和用于施加驱动信号到该LC面板的驱动单元。LC面板的第一和第二基板粘接在一起，中间留有预定的中间空间以在两个基板中间注入有LC层。

LCD器件可以是各种类型的。在共平面开光(ISP)模式的LCD器件中，第一基板包括沿第一方向以固定间隔分开的多条栅线；沿该栅线垂直方向上以固定间隔放置的多条数据线；互相交叉的栅线和数据线定义的象素区域中以具有多齿的梳状形成的象素电极；和象素电极的齿交替形成的公共电极；多个薄膜晶体管(TFT)，响应来自栅线的信号进行开关以传输数据线的信号到象素电极。

第二基板包括用于阻隔穿过除象素区域之外部分的光的黑矩阵层，和用于实现颜色的滤色片层。

在第一和第二基板上都形成有定向层。处理定向层以为LCD器件的液晶层的分子提供初始取向方向。

现有技术中用于处理定向层的取向方法包括摩擦方法。

在摩擦方法中，诸如聚酰亚胺(PI)的取向材料涂敷在基板上，用摩擦布产生机械摩擦以在取向材料上产生精细凹槽，以产生取向方向。因为摩擦方法可以高速施加在很大的面积上，所以它在工业上广泛应用。

然而，在定向层上形成的凹槽形状随着在摩擦工序中产生的摩擦量的变化而变化。凹槽形状的变化可以导致液晶层中液晶分子的不均匀取向。液晶分子的不均匀取向产生的无规律相位扭曲和光散射可以降低LCD器件的性能。

另外，摩擦工序中产生的尘埃和静电可以降低对最终LCD器件的制造率。

目前各种不使用物理接触制造液晶定向层的方法正在研究中，以解决摩擦方法的问题。在研究的方法中包括使用光定向工艺的技术。在光定向技术中，通过在聚合物膜上照射偏振紫外(UV)光处理液晶定向层。

和摩擦方法相反，使用光定向工艺的定向方法不产生尘埃和静电，可以避免尘埃和静电导致的产率降低。另外，通过允许液晶分子在定向层的整个表面上方均匀地排列，液晶层取向的均匀性可以得到改善，并且相位扭曲或者光散射问题可以消除或者减少。

图1所示为根据现有技术摩擦工序的液晶定向层的定向工序的示意图。

参照图1，根据现有技术的摩擦工序，诸如聚酰亚胺或者类似的聚合物化合物涂敷在基板2上。然后，摩擦鼓7高速旋转以摩擦涂敷后的基板2的表面，使聚合物化合物的表面形成微槽。这里，摩擦鼓7包裹有尼龙或者聚酯纤维的预定的布。

通过摩擦工序，液晶分子以预定预倾角排列在定向剂的表面。同时，由于摩擦工序简单并且适用于大尺寸器件，以及可以在高速生产中使用，它在工业界广泛应用。

然而，定向层上形成的微槽可以根据摩擦中摩擦布和定向层1之间的摩擦力的大小形成不均一的形状。那么，液晶分子取向的不均一可以导致相位扭曲和光散射。而且，摩擦聚合物表面时产生的静电放电(ESD)可以损毁基板。另外，还有由于摩擦鼓7产生的微小尘埃导致的产率下降的问题。

发明内容

因此，本发明涉及一种充分消除由于现有技术的局限和缺点导致的一个或者多个问题的光照单元及其制造方法。

本发明的优点是提供一种能够通过修改极化系统的结构从而允许光部分偏极化并具有各向异性照射分布以入射到偏振器件改善极化效率和功率效率的光照单元及其制造方法。

本发明的附加优点和特征将在后面的描述中得以阐明，通过以下描述，将使它们对于本领域普通技术人员在某种程度上显而易见，或者可通过实践本发明来认识它们。本发明的这些和其他优点可通过书面描述及其权利要求以及附图中具体指出的结构来实现和得到。

为了实现这些和其它优点，按照本发明的目的，作为具体和广义的描述，一种光照单元包括：发射具有各向异性照射分布的光发生器；和接收来自该光发生器的光的偏振器件。

在本发明的另一个方面，提供了一种制造液晶显示器件的方法，该方法包括：在基板上涂敷定向层；制备具有各向异性结构的光照单元以产生具有各向异性照射分布的光；传输具有各向异性照射分布并来自光照单元的光到偏振器件以产生偏振光；和将来自偏振器件的偏振光照射到定向层上。

在本发明的又一个方面，提供了一种制造液晶显示器件的方法，该方法包括：制备第一基板和第二基板；在选自第一基板和第二基板其中之一的定向基板上涂敷第一定向层；传输具有各向异性照射分布并且来自光照单元的光到偏振器件以产生偏振光；将来自偏振器件的偏振光照射到第一定向层上；以及在第一基板和第二基板之间形成液晶层。

在本发明的再一个方面，提供了一种制造液晶显示器件的方法，该方法包括：在第一基板上形成栅线和公共线；在该第一基板上形成和该栅线交叉的数据线；形成和数据线平行的多个公共电极，和形成与公共电极交替排列的象素电极；在包括该象素电极的第一基板上形成第一定向层；沿第一摩擦方向摩擦该第一定向层；传输来自光照单元并且具有各向异性照射分布的光到偏振器件以产生偏振光；和将来自偏振器件并具有0.5或者更大偏振度的偏振光照射到该第一定向层上。

应该理解，上面的概括性描述和下面的详细描述都是示意性和解释性的，意欲对本发明的权利要求提供进一步的解释。

附图说明

本申请所包括用于提供对本发明的进一步理解并且包括在该申请中作为本申请的一部分的附图示出了本发明的实施方式并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。

附图中：

图1是根据现有技术的摩擦工序的液晶定向层的定向工序的示意图；

图2是根据本发明的实施例的光照单元的示意图；

图3A是图2中线II-II’，III-III’，IV-IV’上方平面上的照射分布图；

图3B是图2中线II-II’，III-III’，IV-IV’上方平面上的光分量的分布图；

图4是根据本发明的光照单元的偏振器件的部分截面图；

图5A是现有技术光照单元中根据石英基板数目的偏振度和功率效率的图；

图5B是根据本发明的光照单元中依据石英基板数目的功率效率的图；

图6是根据本发明的另一个实施例的光照单元的示意图；

图7A和图7B是根据本发明的实施例的光照单元的聚光镜的图；

图8A是图6中线II-II’，III-III’，IV-IV’上方平面上的照射分布图；

图8B是图6中线II-II’，III-III’，IV-IV’上上平面上的光分量分布图；

图9是根据本发明的又一个实施例的光照单元的示意图；

图10A和图10B是根据本发明的实施例的光照单元的准直透镜的图；

图11A是图9线II-II’，III-III’，IV-IV’上方平面上的照射分布图；

图11B是图9中线II-II’，III-III’，IV-IV’上方平面上的光分量分布图；

图12是根据本发明的再一个实施例的光照单元的示意图；

图13是根据本发明形成LCD定向层的方法的流程图；

图14是根据本发明的共面开关模式LCD器件的截面图；

图15是制造本发明的共面开关模式LCD器件的方法的流程图；

图16A、16B，图17A、17B和图18A、18B是通过本发明的定向层系统取向后的侧链取向型定向层的结构的概念图；

图19是在本发明在LCD器件的定向层形成工序中相对于偏振度的o黑亮度的图；和

图20是共面开关模式LCD器件的显微镜照片，示出了依据偏振度对黑色亮度的改进。

具体实施方式

现在将对本发明的优选实施方式做详细说明，其实施例在附图中说明。

图2所示为本发明的光照单元的示意图，图3A所示为图2中线II-II’，III-III’，IV-IV’上方平面上的照射分布，而图3B所示为图2中线II-II’，III-III’，IV-IV’上方平面上的光分量分布。

如图2所示，光源201发射出的含有UV射线的非偏振光通过聚光镜203聚合并通过第一反射镜205反射到蝇眼透镜207。

光源201以相对于聚光镜的预定倾斜设置，从而使倾斜光源201发出并聚光镜203反射后的光具有各向异性照射分布，并且具有部分偏振光的特性，在所述偏振光中由于各向异性结构具有彼此不同的p波密度和s波密度。

光通过蝇眼透镜207散开，然后通过第二反射镜209反射以入射到用于会聚光的准直透镜208。通过准直透镜208聚集光和聚集后的光入射到偏振器件211。

入射到偏振器件211的光是具有各向异性照射分布的部分偏振光。

偏振器件211包括石英基板221和用于支撑该石英基板221的支柱210。石英基板221可以是单板或者多层板。

比如，偏振器件211可以包括四层石英基板221。部分偏振光通过透过偏振器件211后转换为偏振光。

具有不同p波和s波密度(比如p波密度大于s波密度)的部分偏振光以布鲁斯特角度B入射到偏振器件211。当部分偏振光透过偏振器件211的石英基板221时，s波部分反射掉而p波部分透过，从而使具有p波密度远远大于s波密度的偏振光直接到形成在基板215上的定向层213。

布鲁斯特角B是石英基板221参照与入射到偏振器件211的光路垂直的水平线的倾斜角。

总之，如图3A所示，由于光源201是倾斜的，光源201发射出并且通过聚光镜203反射的非偏振光具有各向异性的照射特性。在通过包括第一反射镜205、蝇眼透镜207、第二反射镜209和准直透镜208的光学器件后，光具有各向异性照射分布。另外，通过该光学器件后的光甚至在通过偏振器件211后还具有各向异性分布。

通过偏振器件211的光可以和通过光学器件的光具有相同或者不同的各向异性分布和属性。

如图3B所示，因为光源201是倾斜的，光源201发射的非偏振光具有各向异性分布。考虑到聚光镜203反射的光的光分量特性，s波密度和p波密度是彼此不同的，从而反射光是部分偏振的。在完全通过光学器件后光仍然是部分偏振的。通过光学器件后，具有预定非零偏振度的部分偏振光可以通过偏振器件211变成具有理想偏振度的偏振光。

偏振度是光中偏振光和非偏振光之比。

因此，偏振度满足如下的等式1和等式2：

$P=\frac{I_p}{I_u+I_p}$ ，----------------等式1

$P=\frac{I_p-I_s}{I_p+I_s}$ ------------------等式2

等式1中，P是偏振度，I_p是偏振光的的密度，I_u是非偏振光的密度。

等式2中，P是偏振度，I_p是p波密度，I_s是s波密度。

从而，当光的P是零时，光为完全非偏振光。另一方面，当光的P是1时，光是完全线性偏振光。

图4所示为根据本发明实施方式的光照单元的偏振器件的部分截面图，图5A所示为现有技术光照单元中偏振度和功率效率以及石英基板数目之间的关系，图5B所示为根据本发明的光照单元中偏振度和功率效率以及石英基板数目之间的关系。

如图4所示，光照单元200的偏振器件211可以包括四个石英基板221。从偏振器件211发射出的光的偏振度随着偏振器件211包含的石英基板221的数量变化而变化。

入射到偏振器件211的光是具有p波密度大于s波密度的部分偏振光。另外，当光通过偏振器件211的石英基板221时，反射s波而透p波透过，增加了偏振器件211的偏振效率。

如图5A所示，使用现有技术的光照单元，当非偏振光(偏振度为零的光)入射到偏振器件211时，6个石英基板221堆叠以获得具有偏振度为0.5的部分偏振的光。

参照图5B，当部分偏振光(比如具有偏振度0.08的光)入射到偏振器件211时，4个石英基板221堆叠以获得具有偏振度为0.5的部分偏振光。

当非偏振光入射到偏振器件211而且获得偏振度为0.5的部分偏振光时，偏振器件211的功率效率测试显示偏振器件211的功率效率是51％，当具有偏振度0.08的部分偏振光入射到偏振器件211而且获得偏振度为0.5的部分偏振光时，偏振器件211的功率效率是63％。

当偏振器件211不使用时，功率效率是100％，而且功率效率随着石英基板221层的数量增加而降低。

因此，根据本发明，通过修改光照单元200中的光源201的位置和允许具有各向异性照射分布的部分偏振光入射到偏振器件211可以改善偏振效率和功率效率。

为了允许部分偏振光入射到偏振器件211上，本发明实施例中的光源201可以是倾斜的，但是可以通过其他方法比如修改光源201的形状，或者通过在光源201发射出的光的光路中的光学元件中引入各向异性结构以产生具有各向异性照射分布的光从而可以获得具有各向异性照射分布的光并且部分偏振光可以入射到偏振器件211。

图6所示为根据本发明的另一个实施例的光照单元，图7A和图7B所示为根据本发明实施例的光照单元的聚光镜，图8A所示为图6中线II-II’，III-III’，IV-IV’上方平面上的照射分布，图8B所示为图6中线II-II’，III-III’，IV-IV’上方平面上的光分量分布。

下面省略和图2相同的元件的具体描述。

参照图8A，图8B和图9，光照单元200包括光源201和具有各向异性结构的聚光镜203，其中该聚光镜用于聚集从光源201发射出的非偏振光以各向异性分布到第一反射镜205。

具有各向异性结构的聚光镜203将光的照射分布从各向同性的光变成各向异性的光。比如，聚光镜203可以具有椭圆或者矩形平面结构。

因此，如图8A所示，光源201发射出的非偏振光依靠来自具有椭圆或者矩形各向异性结构的聚光镜203的反射变成具有各向异性照射分布的光。随后，光通过包括第一反射镜205，蝇眼透镜207，第二反射镜209和准直透镜208的光学器件。通过光学器件的光具有各向异性照射分布，并且甚至在通过偏振器件之后仍然以各向异性分布照射到基板上。

通过光学器件后的光可以和通过光学器件和偏振器件211二者的光具有相同或者不相同的光学特性和照射分布。

如图8B所示，光源发射的非偏振光通过聚光镜203反射。反射光为包括不同s波密度和p波密度的部分偏振光。反射光甚至在通过光学器件后仍然是部分偏振的。具有非零预定偏振度的部分偏振光可以通过穿过偏振器件211变成具有理想偏振度的偏振光。

穿过光学器件后的部分偏振光可以和穿过光学器件和偏振器件211二者的部分偏振光具有相同或者不相同的偏振度和各向异性照射分布。

图9所示为根据本发明的又一个实施例的光照单元，图10A至图10B所示为根据本发明的实施例的光照单元的准直透镜，图11A所示图9线II-II’，III-III’，IV-IV’上方平面上的照射分布，以及图11B所示为图9中线II-II’，III-III’，IV-IV’上方平面上的光分量分布。

下面将省略和图2中相同的元件的具体描述。

如图9所示，为了允许部分偏振和具有各向异性照射分布的光入射到偏振器件211，准直透镜208形成具有各向异性的结构。

参照图10A和图10B，具有各向异性结构的准直透镜208可以是椭圆形或者矩形透镜形状。

入射到准直透镜208的光是具有各向同性照射分布的非偏振光，而准直透镜208发射出的光是部分偏振光。

参照图11A和图11B，从准直透镜208发射出的部分偏振光具有各向异性照射分布，并且是p波密度大于s波密度的部分偏振。当部分偏振光穿过偏振器件211，s波的预定部分被反射掉，p波透射过，因此通过偏振器件211的光的偏振度大大增加了。

部分偏振光的光密度和照射分布的均匀性随着光通过的石英基板221的数量的增加而降低。

因此，在本发明的实施例中，在光照单元200中偏振器件211的引起偏振的石英基板221的数量可以减少，以改善光照单元的功率效率。

图12所示为根据本发明的再一个实施例的光照单元的示意图。

下面将省略图12中和图2相同的元件的详细描述。

如图12所示，光入射到相对于入射光的光轴倾斜放置的准直透镜208。入射到准直透镜208的光是具有各向同性照射分布的非偏振光。从准直透镜208发射出的光是具有各向异性照射分布的部分偏振光。

因此，部分偏振光入射到光照单元200的偏振器件211。部分偏振光通过穿过偏振器件211的石英基板221后变为具有较大偏振度的部分偏振光。通过使部分偏振光穿过偏振器件211，偏振器件211中引起偏振的石英基板221的数量可以减少，这样可以改善光照单元的功率效率。

图13所示根据本发明形成LCD定向层的方法的流程图。

在操作S100中，制备顶基板和底基板。

在操作S110中，执行清洁工序以去除其上形成有图案的基板上的杂质颗粒。在操作S120中，作为定向层的原料溶液的聚酰亚胺(PI)通过用于印刷定向层的装置印刷到基板上。

在操作S130中，通过加热原料溶液到高的温度以干燥和硬化溶剂。

在操作S140中，通过使用摩擦装置以第一方向摩擦定向层的表面以在定向层上形成凹槽执行第一定向工序。

在操作S150中，在定向层上通过使用光照方法执行第二定向工序。

在第一定向工序中，定向层的主链或者侧链可能受到破坏，或者定向层的部分表面可能变薄，在定向层上产生瑕疵。从而，在第一定向工序之后产生的摩擦瑕疵可以通过执行第二定向工序去除。

通过以具有预定偏振方向的偏振光照射定向层上以执行第二定向工序。第二定向工序使用的偏振光可以具有与摩擦工序的第一方向基本上相同的偏振方向。另一个选择是，偏振光具有和摩擦工序基本上垂直的偏振方向。

照射到定向层的光的偏振方向根据取向材料的属性，以选择和第一定向工序中摩擦的第一方向平行或者垂直的方向。一些材料在与入射光偏振方向垂直的方向上显示光致取向(photo alignment)，而其他材料在与入射光偏振方向平行的方向上显示光致取向。偏振方向选择为使偏振光产生的取向方向和第一工序的摩擦方向基本上相同。

本发明的液晶显示器(LCD)器件包括第一基板和第二基板。第一基板可以包括黑矩阵，具有子滤色片的滤色片，滤色片上的公共电极。第二基板包括包含连接到象素区域的象素电极上的薄膜晶体管(TFT)的开关元件。液晶层设置在第一基板和第二基板之间，以及定向层形成在第一基板和第二基板至少之一的最上层。

制造LCD的方法包括：制备第一基板和第二基板，在第一基板上涂敷定向层，制备具有各向异性结构以产生具有各向异性照射分布的光的光照单元，从光照单元传输具有各向异性照射分布的光到偏振器件，以产生偏振光；来自偏振器件的偏振光照射到定向层，并在第一基板和第二基板之间形成液晶层。

在上述实施例的光照单元中，通过形成各向异性形状的元件或者通过相对于其他元件排列元件以允许将要入射到偏振器件上的光具有各向异性照射分布形成一个或者多个光源，聚光镜和光学器件以具有各向异性结构。从而，当光入射到偏振器件时，光的照射分布具有各向异性特点，并且入射光是部分偏振的。本发明可以通过上述实施例中至少一个实现。

比如，根据本发明，光源的排列和形状和光学器件可以改变从而使光的照射分布可以在入射到偏振器件之前具有各向异性。反射镜的平面结构可以修改成能够反射光并且使反射的光具有各向异性照射分布的结构。

如上所述，在LCD器件的定向层的整个表面执行摩擦工序之后，在摩擦后的定向层的整个表面上进行光照射。从而，可以避免光泄漏和改善对比度。最终，在LCD器件工作中，可以获得高质量的图像，从而增加产品的可靠性。

图14所示为根据本发明的共面开关模式LCD器件的剖面图。

参照图14，在TFT阵列基板310中沉积具有低电阻率的金属以降低或者防止信号延迟。利用光刻法对沉积后的低电阻率金属进行构图，以形成栅线和从栅线分支出的TFT的栅极314。

比如，包括铜、铝、AlNd、钼Mo、铬、钛、钽和MoW的金属可以用来形成栅线和栅极。

和栅线平行的公共线，以及从公共线分支出来的多个公共电极317与栅线和栅极314同时形成。

随后使用等离子增强化学气相沉积(PECVD)在包手栅线的TFT阵列基板310的整个表面上沉积诸如SiNx和SiOx的无机绝缘材料，以形成栅绝缘层319。

诸如非晶硅的下一中材料沉积在栅绝缘层319上，并且可以选择性地构图以栅绝缘层319中位于在栅极314上方的部分上形成岛状的半导体层327。

半导体层327可以包括在非晶硅层327a上的欧姆接触层327b。欧姆接触层327b可以通过在非晶硅327a的部分上植入杂质离子形成。

诸如铬、铝、铜、AlNd、钼、钛、钽、MoW或者铝合金的金属层沉积在栅绝缘层319的整个表面上，并且使用光刻法构图以形成和栅线垂直交叉的数据线，从而限定象素区域。同时，源极326和漏极328形成在半导体层327的两端。

下一步，硅的氮化物层或者诸如苯并环丁烯(BCB)材料的有机绝缘层形成在包括数据线的阵列基板310的整个表面，以形成钝化层338。在漏极328上形成接触孔。

然后使用诸如氧化铟锡(ITO)或者氧化铟锌(IZO)材料在阵列基板310的整个表面上沉积透明导体层，并且进行构图，以形成多个象素电极330。象素电极330连接到漏极328。象素电极与数据线平行并且位于公共电极317之间。具体的是，象素电极330可以和公共电极317交替地排列。

另一个选择是，象素电极330可以由金属形成并且在钝化层338之前形成数据线时和数据线同时形成。

包括象素电极330的阵列基板包括如下所述形成的定向层。

首先，定向层材料形成在阵列基板310的整个表面。在基板上印刷具有极好耐热性和与液晶具有极好亲和力的聚酰亚胺树脂，并且烘干以形成第一定向层381。第一定向层381使用摩擦工序首先取向。

除了聚酰亚胺树脂，定向层可以选自下述材料：聚酰胺酸、聚乙烯亚胺、聚乙烯醇、聚酰胺、聚乙烯、聚亚苯基邻苯二酰胺、聚酯、聚亚胺酯、聚甲基丙烯酸甲酯以及具有当照射紫外光时可以选择性切断键的其它聚合物。这些材料的属性使这些材料的定向层以垂直于入射光偏振方向上光致取向。

另外，定向层可以由多柱式材料(polystylene)形成。多柱式材料在和入射光偏振方向一致的方向上显示光致取向。

使用摩擦定向方法执行第一定向层的第一取向，该摩擦法通过使用缠绕天鹅绒、人造纤维和尼龙形成的摩擦布333以预定方向摩擦第一定向层381进行取向。

在定向层381的第一取向之后，通过在第一定向层381上照射光执行阵列基板310的第二取向。

光可以是部分偏振光，可以具有0.5或者更大的偏振度。

这里，偏振度意味着在照射到第一定向层的非偏振光中偏振光和非偏振光之比。

可以使用倾斜照射法或者垂直照射方法向定向层上照射光。也就是说，光可以基本上垂直于定向层和基板入射，或者以与垂直于基板的方向成一定角度入射。

光照单元可以是用于照射光到基板整个表面的面照射单元。也可以使用在横跨基板表面运动时照射光的扫描型照射单元。

通过在执行了第一取向的第一定向层381上执行第二取向，通过用本发明的照射单元向第一定向层381照射部分偏振光，光照射效率最大，同时基板电极部分附近的高度差异部分为基本上均匀地取向。

使用诸如铬和铬的氧化物的具有高反射率的金属，或者使用防止光在LCD器件中液晶方向不能控制的部分泄漏的黑树脂在滤色片基板370形成黑矩阵373，所述部分包括栅线、数据线和TFT所占部分。

具有与液晶的极好亲和力并且具有感光性的聚酰亚胺材料印刷在涂覆层379上，以形成第二定向层382。然后使用上述第一和第二定向工序对第二定向层382进行取向。

随后，在阵列基板310和滤色片基板370其中之一上形成柱状衬垫料之后，密封图案303沿着阵列基板310或者滤色片基板370的边沿形成。通过将阵列基板310粘接到滤色片基板370上完成液晶(LC)面板。

图15所示为根据本发明制造共面开关模式LCD器件的方法的流程图。

首先，使用如图14(S201和S202)所示的阵列工序和滤色片工序将作为驱动器件的TFT和滤色片层分别地形成在下基板(阵列基板)和上基板(滤色片基板)上。

下基板包括沿一个方向上以预定间隔排列的多条栅线，沿垂直于栅线的方向以预定间隔排列的多条数据线，在栅线和数据线交叉部分限定的各象素区域中以矩阵排列的多个象素电极，和响应栅线的信号进行开关以向各像素电极传送数据线的信号的多个TFT。

上基板包括：用于阻隔来自除了象素区域的光的黑矩阵层；包括红(R)、绿(G)和蓝(B)并且用于实现色彩的滤色片层；和用于实现图像的公共电极。

根据本发明制造的LCD器件，可以是垂直电场型扭曲向列(TN)模式LCD器件，或者垂直取向(VA)模式LCD器件。另外，LCD器件可以是具有能够形成在下基板上的公共电极的共平面开关(IPS)模式LCD器件或者边缘场转换(FFS)模式LCD器件。本发明可以应用到使用各种操作模式的LCD器件。

另外，虽然制造上基板的工序叫做滤色片工序，但是可以根据LCD器件的类型或者模式以及对应的制造工序，滤色片工序和黑矩阵工序和用于形成下基板的阵列工序同时执行。

阵列工序和滤色片工序可以在有多个面板区域形成的大尺寸玻璃基板上集体地形成。

首先，使用阵列工序(S201)形成排列在下基板上并且限定象素区域的多条栅线和数据线。作为驱动器件并且连接到栅线和数据线的的TFT在各个象素区域形成。

使用阵列工序形成连接到各TFT的象素电极，象素电极用于当有信号通过TFT施加到象素电极时驱动象素区域的液晶(LC)层。

上基板包括使用滤色片工序(S202)形成的包含红、绿和蓝滤色片的滤色片层。

随后，定向层涂敷到形成有TFT的下基板100和形成有滤色片层的上基板110上。使用第一定向工序(S203)进行第一取向。

使用通过照射具有偏振度为0.5或者更大的部分偏振光到第一取向后的定向层的第二定向工序对定向层进行进一步取向(S204)。

在具有形成在上基板和下基板其中之一上的公共电极和象素电极的IPS模式LCD器件中，公共电极、象素电极、栅线和数据线以条形图案或者Z字图案形成，产生高度差异。使用仅仅摩擦操作的取向在具有高度差异的器件的区域可能尤其没有效率，导致产生漏光，从而使LCD器件产生的黑图像区域的密度或者对比度减小。本发明通过照射部分偏振光到摩擦的基板改善了黑色亮度，以增加取向均一性，消除或者减少漏光。

在上基板或下基板上衬垫料或者形成有图案的衬垫料，并且密封图案沿外边缘形成以将上基板粘接到下基板(S205)。

以图15的框A所示的次序，上基板和下基板可以互相面对设置并互相粘接在一起。

下一步，在两个基板互相完全粘接之后，在两个基板之间通过注入口注入液晶，密封注入口以完成LC面板的制作(S207)。

另外，可以使用如图15的框B所示的LC滴注方法以及使用框A所示的注入方法来制作LC面板。使用滴注方法时，液晶在基板互相粘接之间滴到下基板(S208)的面板区域，然后上基板和下基板粘接在一起(S209)。

使用上述工序，每个都包含LC层的多个LC面板形成在大尺寸玻璃基板(下基板和上基板)上。玻璃基板经过处理并切割成多个LC面板。切割成独立的面板之后，检测每个LC面板就可以完成LCD的制造工序。

定向层321形成在TFT形成的阵列基板(或下基板)和滤色片基板(或上基板)上。下面，TFT阵列基板(或下基板)和滤色片基板(或上基板)称为基板320。

形成定向层321的方法包括旋涂、滴注、滚涂、狭缝涂布(slit coating)和喷墨印刷。

定向层可以由除了上述聚酰亚胺树脂之外的下述材料之一形成：聚酰胺酸、聚乙烯亚胺、聚乙烯醇、聚酰胺、聚乙烯、聚亚苯基邻苯二酰胺、聚酯、聚亚胺酯、聚甲基丙烯酸甲酯。这些材料包括当有紫外线照射其上时具有选择切断的键的聚合物，并且该聚合物表现出该材料的定向层以垂直于偏振方向的方向定向的属性。

当定向层由多柱式材料形成时，定向层取向到和偏振方向一致的方向。

在形成有定向层的基板上执行作为第一定向工序的摩擦工序。

摩擦工序包括在60度至80度范围内蒸发溶液，在80度至200度范围内硬化定向层，和使用诸如天鹅绒的包裹材料的摩擦布以预定方向摩擦定向层，以形成用于LC的取向方向。

这样，基板放到一个台上，通过诸如滚筒运输单元的传送器以固定速度传送。

之后，第一取向后的定向层321传送到光照单元350，用于执行第二定向工序。

使用线性偏振光或者部分偏振光在摩擦后的定向层上通过光致取向执行第二定向工序。

使用倾斜照射方法或者垂直照射方法照射光到定向层上。

光照单元可以是用于对基板整个表面照射光的整个表面照射单元或者在扫描基板时照射光的扫描型照射单元。

用于产生部分偏振光的光照单元已经具体描述过了。简要地说，光照单元可以包括光源、聚光镜和光学器件，和包括允许具有各向异性照射分布的光入射到偏振器件的各向异性结构。

因此，来自根据本发明的光照单元的光入射到包含石英基板的偏振器件，以及作为具有偏振度0.5或者更大的部分偏振光输出。

定向层可以是侧链取向型定向层或者主链取向型定向层。在侧链取向型定向层中，侧链的键通过摩擦布或者部分偏振光切断或者排列，从而以一方向确定LC的自由倾斜角。另一方面，在主链取向型定向层中，各向同性形成的主链的键通过摩擦布或者部分偏振光以一方向切断，从而LC以剩余主链的排列方向取向，从而确定了自由倾斜角。下面，使用侧链取向型定向层进行描述。

基板放到一个台上，通过诸如滚筒运输单元的传送系统以固定速度传送。

图16A至图18B所示为根据本发明通过定向层系统取向的侧链取向型定向层的结构的概念图。

图16A所示为摩擦后的定向层的侧面结构，以及图16B所示为摩擦后的定向层的侧链分布的平面图。

图17A所示为图16的定向层中光处理后的定向层的侧面结构，以及图17B所示为光处理后的定向层的侧链分布。

图18A所示为通过本发明的定向层的LC取向的侧视图，以及图18B所示为在定向层上LC的取向的平面图。

参照图16A和图16B，摩擦后的定向层400通过与主链401耦接的侧链402沿一方向排列。在摩擦工序没有恰当地执行的定向层400中，侧链402没有沿一方向上统一取向。

因此，参照图17A和图17B，当具有偏振度0.5或者更大的部分偏振光照射到在已经沿摩擦方向摩擦后的定向层400时，在偏振方向相同方向的侧链402的键接结构切断，从而用于确定LC(液晶)取向的侧链402统一取向。光的偏振方向垂直于或者基本上垂直于摩擦方向。

因此，参照图18A和图18B，LC分子410通过侧链取向型定向层400沿侧链402的排列统一地取向到一个方向，并且具有预定自由倾斜角。

图19所示为在本发明形成LCD器件处理的定向层中基于偏振度的黑色亮度的图，和图20所示为共面开关模式LCD器件的显微镜照片，其示出依据偏振度，黑色亮度的提高。

这里，使用具有在一个基板的象素区域中形成有象素电极和公共电极的IPS模式LCD器件，在照射到整个定向层的光密度是0.5w/cm2情况下做了实验。

参照图19，根据0-0.7的偏振度测试IPS模式LCD器件的黑色亮度。

黑色亮度意味着在常黑模式下当没有电压施加到LC面板时获得的光密度，通过测量透过LCD器件的光获得的光密度。黑色亮度的低数值允许高显示质量。

通过参照图19可以了解，当用在第二取向的光的偏振度增加到0.5或者更大时，黑色亮度得到充分改善。

另外，通过参照图20可以了解，与通过没有采用部分偏振光的第二取向的摩擦工序制备定向层的情况相比，对于偏振度是0.5或者0.7用于IPS模式LCD器件的光泄漏大大减小了。

这就是说，当在基板上仅仅执行作为第一定向工序的摩擦操作时，摩擦布不能到达在电极附近具有0.1μm或者更大的高度差异的部分定向层，从而取向没有适当地执行，导致定向层的非均一性。此外，在定向层中摩擦布被高度差异打断后摩擦的区域中，也会在定向层上产生附加的非均一性。定向层的非均一性导致光泄漏。另一方面，当通过照射具有偏振度为0.5或者更大的部分偏振光到使用摩擦操作第一取向后的定向层执行第二定向工序时，电极部分附近高度差异部分的定向层统一定向，可以减少或者消除光泄漏。

本发明的实施例通过在LCD器件的定向层的整个表面执行摩擦操作，并照射部分偏振光到摩擦后的定向层以减少或者防止光泄漏，并且增加了色对比度以实现高图像质量，从而改善了产品的特性。

本发明通过在改进光照单元中光源的排列改善了偏振效率和功率效率，并且允许具有各向异性照射分布的部分偏振光入射到偏振器件。

另外，本发明可以通过仅将透镜、聚光镜和光学器件的结构改为各向异性结构而不用更换整个现有技术光照单元来实现，这了减轻了更换现有技术器件的负担。

显然，熟悉本领域技术人员在不背离本发明精神或范围的基础上可以对本发明的液晶显示器件做出修改和变型。因此，本发明意欲覆盖落入本发明权利要求及其等效范围内的各种修改和变型。

Claims (46)

1、一种制造液晶显示器件的方法，包括：

在基板上涂敷定向层；

制备具有各向异性结构的光照单元以产生具有各向异性照射分布的光；

传输来自所述光照单元的具有各向异性照射分布的光到偏振器件以产生偏振光；和

照射来自所述偏振器件的光到所述定向层上。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光照单元包括光源、聚光镜和光学器件。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述光学器件包括反射镜和准直透镜。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括沿着第一方向摩擦所述定向层。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述偏振光具有和所述第一方向基本上相同的偏振方向。

6、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述偏振光具有和所述第一方向基本上垂直的偏振方向。

7、一种光照单元，包括：

光发生器，用于发射具有各向异性照射分布的光；和

偏振器件，用于接收来自所述光发生器的光。

8、根据权利要求7所述的光照单元，其特征在于，所述光发生器包括：

光源；和

聚光镜，用于聚集来自所述光源的光，

其中，所述聚集的光具有各向异性照射分布。

9、根据权利要求8所述的光照单元，其特征在于，所述光源具有用于发射具有各向异性照射分布的光的各向异性结构。

10、根据权利要求8所述的光照单元，其特征在于，所述聚光镜具有会聚集光以具有各向异性照射分布的形状。

11、根据权利要求10所述的光照单元，其特征在于，所述聚光镜具有椭圆平面结构。

12、根据权利要求10所述的光照单元，其特征在于，所述聚光镜具有矩形平面结构。

13、根据权利要求8所述的光照单元，其特征在于，所述光源相对于所述聚光镜倾斜设置，从而使聚集的光具有各向异性照射分布。

14、根据权利要求7所述的光照单元，其特征在于，所述光发生器包括：

光源；和

光学器件，用于处理来自所述光源的光，

其中，所述光学器件包括各向异性结构，从而使处理后的光具有各向异性照射分布。

15、根据权利要求14所述的光照单元，其特征在于，所述光发生器包括聚光镜。

16、根据权利要求14所述的光照单元，其特征在于，所述光学器件包括反射镜，其中通过所述反射镜反射的光具有各向异性照射分布。

17、根据权利要求14所述的光照单元，其特征在于，所述光学器件包括准直透镜。

18、根据权利要求17所述的光照单元，其特征在于，通过所述准直透镜准直后的光具有各向异性照射分布。

19、根据权利要求17所述的光照单元，其特征在于，所述准直透镜具有椭圆平面结构。

20、根据权利要求17所述的光照单元，其特征在于，所述准直透镜具有矩形平面结构。

21、根据权利要求17所述的光照单元，其特征在于，所述准直透镜用于以各向异性方式传输包含在入射光中的具有预定密度的p波和具有不同预定密度的s波。

22、根据权利要求17所述的光照单元，其特征在于，所述光学器件的所述准直透镜相对于入射光的光轴以预定倾斜放置，以传输作为具有各向同性照射分布的入射光作为具有各向异性照射分布的光。

23、根据权利要求17所述的光照单元，其特征在于，所述偏振器件包括由至少一层石英形成的石英基板。

24、一种制造液晶显示器件的方法，包括：

制备第一基板和第二基板；

在选自所述第一基板和所述第二基板其中之一的定向基板上涂敷第一定向层；

传输来自光照单元的具有各向异性照射分布的光到偏振器件以产生偏振光；

照射来自所述偏振器件的偏振光到所述第一定向层上；和

在所述第一基板和第二基板之间形成液晶层。

25、根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述光照单元包括光源、聚光镜和光学器件。

26、根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述光学器件包括反射镜和准直透镜。

27、根据权利要求24所述的方法，其特征在于，进一步包括沿着第一方向摩擦所述第一定向层。

28、根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述偏振光具有和所述第一方向基本上相同的偏振方向。

29、根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述偏振光具有和所述第一方向基本上垂直的偏振方向。

30、根据权利要求24所述的方法，其特征在于，进一步包括：

在所述第一基板和第二基板的另一个上涂敷第二定向层；和

照射来自所述偏振器件的偏振光到所述第二定向层。

31、根据权利要求24所述的方法，其特征在于，进一步包括照射具有0.5或者更大偏振度的光到所述第一定向层。

32、根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述第一定向层的取向方向通过所述第一定向层的侧链确定。

33、根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述第一定向层的取向方向通过所述第一定向层的主链确定。

34、根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述第一定向层至少一定向材料形成，所述定向材料选自：聚酰胺酸、聚乙烯亚胺、聚乙烯醇、聚酰胺、聚乙烯、聚亚苯基邻苯二酰胺、聚酯、聚亚胺酯和聚甲基丙烯酸甲酯。

35、根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述第一定向层沿和偏振方向垂直的方向取向。

36、根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述第一定向层由多柱式材料形成。

37、根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述第一定向层以和偏振方向一致的方向取向。

38、根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述偏振光基本上垂直于所述定向基板入射。

39、根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述偏振光以与垂直于所述定向基板的轴成一定角度入射。

40、根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述偏振光的偏振方向与所述第一定向层的摩擦方向垂直或者平行。

41、一种制造液晶显示器件的方法，所述方法包括：

在第一基板上形成栅线和公共线；

在所述第一基板上形成和所述栅线交叉的数据线；

形成平行于所述数据线的多个公共电极，和与所述公共电极交替形成的象素电极；

在包括所述象素电极的所述第一基板上形成第一定向层；

以第一方向摩擦所述第一定向层；

传输来自光照单元并具有各向异性照射分布的光到产生偏振光的偏振器件；和

照射来自所述偏振器件并具有0.5或者更大偏振度的偏振光到所述第一定向层。

42、根据权利要求41所述的方法，其特征在于，进一步包括：

在第二基板上形成黑矩阵；

在所述黑矩阵上形成滤色片层；

在所述滤色片层上形成涂覆层；和

在所述涂覆层上形成第二定向层。

43、根据权利要求41所述的方法，其特征在于，照射到所述第一基板的所述偏振光基本上垂直于所述第一基板的表面。

44、根据权利要求41所述的方法，其特征在于，照射到所述第一基板的所述偏振光和所述第一基板的垂直线成一定角度。

45、根据权利要求41所述的方法，其特征在于，所述偏振光的偏振方向基本上垂直于所述第一定向层的所述第一摩擦方向。

46、根据权利要求41所述的方法，其特征在于，所述偏振光的偏振方向基本上平行于所述第一定向层的所述第一摩擦方向。

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