[发明专利]液晶显示装置及其制造方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及适用光取向法的液晶显示装置及其制造方法。

【背景技术】

通常，液晶显示装置的显示是通过对夹持在一对基板之间的液晶 层的液晶分子施加电场来使液晶分子的取向方向发生变化，由此导致 液晶层光学特性的变化来进行的。过去，在每个像素中具备薄膜晶体 管等开关元件的所谓有源驱动型液晶显示装置以扭转向列(TN： Twisted Nematic)显示方式为典型代表，其结构是在一对夹持着液晶 层的基板上分别设电极，这种设定使施加到液晶层上的电场方向大致 与基板界面垂直，利用构成液晶层的液晶分子的旋光性来进行显示。 这种TN方式的液晶显示装置的视野角窄，这是最大的课题。

另一方面，已知如下的IPS方式，即，通过使用在一对基板中的 一个基板上形成的梳齿状电极而产生的电场，具有与该基板面大致平 行的成分，从而使得构成液晶层的液晶分子在与基板大致平行的面内 进行旋转动作，利用液晶层的双折射性进行显示。该IPS方式与由于 液晶分子的面内开关作用所引起的传统的TN方式相比，具有视野角宽 广、低负荷容量等优点，有望作为代替TN方式的新的液晶显示装置， 因此在近年来获得迅速进步。另外，下述专利文献1中公开了通过用 透明导电膜构成用于向液晶层施加电场的成对电极的至少任一方来提 高透过率的IPS方式。

这种视角特性(亮度反差比、深淡等级·色调逆转)优良、显示 明亮的IPS方式的液晶显示装置(以下称为“IPS-TFT-LCD”)是向显 示区域大的监视器或电视机等发展的有力技术。液晶显示装置中，在 一对夹持着液晶层的基板与该液晶层的界面上形成赋予液晶取向控制 能的取向控制膜。然而，要使今后适应于20型以上的更大画面的 IPS-TFT-LCD实用化，就必须开发适用于尺寸大的显示装置(大型显 示屏)的新的结构或工艺。

尤其是在与液晶层对置的表面上层错结构多的IPS-TFT-LCD中， 很难在取向控制膜上大画面地实施均匀的取向处理。对取向控制膜实 施取向处理时的容许极限要比传统型的TN方式，尤其是比现在主流的 常开型TN方式(低电压明显示、高电压暗显示)明显窄。容许极限窄 的理由是以下(1)～(3)说明的3点。

(1)层错结构

对于IPS-TFT-LCD，原理上必须配设多个宽度为数微米左右的细 长电极(也有时称梳齿状电极(Inter digital electrode))。因此 形成微细层错结构。层错的程度取决于电极的厚度或其上面形成的各 种膜的形状，但通常是10nm以上。在高透过率像素结构中，形成厚的 无机绝缘膜，因此使无机绝缘膜以下的层错凹凸在一定程度上平坦化。 因此，高透过率像素结构的取向控制膜的层错主要是由最上层的电极 引起的。在这些层错的表面上形成聚酰亚胺等的高分子膜构成的取向 控制膜(也称取向膜)。

在过去的批量生产技术中，在该取向控制膜上进行摩擦处理，赋 予液晶取向能(初期取向)。另一方面，摩擦用的布是由粗度10～30 μm左右的细纤维集束而构成，实际上通过该细纤维一根一根对取向 膜的局部部分施加一定方向的剪切力来进行赋予液晶取向能的处理。 作为纤维，也存在数微米左右的极细纤维，但由于作为摩擦用，要求 具有能够赋予一定程度摩擦力所需的刚性，故使用这种极细纤维的方 法没有实用化。由于IPS方式的电极间隔也是与上述纤维直径相同程 度或者在该程度以下的4～30μm左右，故层错附近的摩擦不充分，取 向容易乱。这种取向紊乱引起黑度上升，以及由此导致反差比降低、 或者称为亮度不均匀性的这种图像品质的降低。

(2)取向角

在IPS-TFT-LCD中，初期取向方向在原理上必须与电极伸展方向、 或与垂直于电极的方向按某一定以上的角度错开设定。这里所谓电极 是指信号布线电极、像素内的共通电极、像素电极。为了采用摩擦来 规定初期取向的方向，如上述那样必须使用10～30μm左右的纤维沿 规定角度方向摩擦，但由于信号布线电极、像素内的共通电极、像素 电极沿一定方向伸展的布线及其端部的层错，使得纤维从规定的角度 沿层错方向拉长，取向紊乱，结果引起黑度上升等图像品质的降低。

(3)暗度的增暗