[发明专利]液晶显示装置及其制造方法

说明书

本发明涉及一种视角宽阔的液晶显示装置及其制造方法。

在一个液晶显示器(LCD)中，包括液晶分子的一个液晶层处于一对衬底之间。当液晶分子的取向改变时，液晶层的双折射也发生改变。利用折射指数变化的特性，LCD可以用来显示。相应于此，重要的是液晶分子在初始状态下要尽可能地排列规则，这样叠合成液晶层的衬底层的表面状态就可以调整液晶分子和表面层的相互作用。

在所施行上述这种目前应用得最广泛的调整技术中，将用于液晶准直层的材料施加在面对液晶层的衬底的每个表面上。对所施加的材料进行干燥和固化，以便形成准直层。然后，磨擦准直膜的表面。这样，液晶分子可以与磨擦方向相准直。磨擦处理在整个衬底上单方向进行的，因此液晶层中在衬底表面的附近区域中的液晶分子被单方向准直。此外，衬底附近中液晶分子相对于衬底表面的倾角(即预倾角)基本上彼此相同。

在用薄膜晶体管(TFT)作开关元件的液晶显示器(LCD)(即一个TFT-LCD)中，采用的是一种扭曲的向列(TN)型液晶层(即采用的是一种TN模式的LCD)。在这样一种TN模式LCD中，一对衬底之间的液晶分子通过在衬底向内的各表面中形成的膜而沿垂直于衬底表面的方向连续扭曲90°。

图18是一个TN型LCD例子的平面图，图19A示出了TN型LCD的一个图象单元部分的一个截面。如图19A中所示，在两个互相正对设置的衬底131和132之间叠进一个液晶层133。衬底131包括一个玻璃衬底131a，如图18中所示，扫描线112和信号线113即在该玻璃衬底131a上制成，以便互相交叉。在扫描线112和信号线113的交叉区附近中制备用作非线性开关元件的薄膜晶体管。在各扫描线112和信号线113所包括的区域中分别制备多个象素电极110，制备的方式应使每个象素电极110和扫描线112的局部相叠合。象素电极110和扫描线112相叠合的区域118起到了一个附加电容的作用。每个TFT120包括一个从扫描线分支出的门电极115、一个从信号线113分支出的源电极116和一个用于连接TFT120和象素电极110的漏电极117。在玻璃衬底131a(上述元件就是在其上制备而成的)的上方按顺序制备一个绝缘保护膜131d和一个准直膜131e。

另一个衬底132上也有一个玻璃衬底132a，在该玻璃上依次制备一个颜色滤波器132b和一个透明电极132c。在其上制备有上述元件的玻璃衬底132a的上方，依次制备有一个绝缘保护膜(未示出)和一个准直膜132e。准直膜也可起绝缘保护膜的作用。

在叠合在上述衬底131和132中的液晶层133中，液晶分子被准直，以使其取向沿与衬底表面相垂直的方向连续扭曲90°。在沿与衬底表面垂直的方向的中心位置附近的液晶分子133a相对于衬底表面有一个预定角。在衬底131和132的端部用树脂或其他材料(未示出)密封衬底，并且在外部装有用于驱动液晶的外围电路等装置。主动陈列型以外类型的LCD的结构与上述结构类似。

在TN型LCD中，通过在横跨衬底131和132的方向施加一电压，在与衬底131和132的表面垂直的方向上产生了一电场。由于液晶介电常数的各向异性，液晶分子得以保持原状。通过使液晶分子的取向平行于电场的方向，可以改变液晶层133的双折射特性。如果电场的方向垂直于液晶分子在没有施加电压时所保持的方向，也就是说，预倾角为0，则液晶分子所保持的方向无法唯一地确定。结果，在相对于电场方向具有不同的保持方向的液晶畴之间产生一条旋错线。这样的旋错线会降低显示质量。这样，为预防产生旋错线，如图19a所示，须预先使液晶分子倾斜(即预先为液晶分子设定一个预倾角)。

图19b示出了当从图19a中所示的上面那个衬底132的侧面看如图19a中所示的液晶显示屏时，液晶分子的初始取向。图19b中的矢量a表示准直膜132e的磨擦方向，矢量b表示准直膜132e的磨擦方向。使在每个准直膜131e和132e附近的液晶分子沿着与相应的磨擦方向(图19B中的a或b方向)成一个预倾角δ的方向准直。磨擦方向a和b彼此成90°角(即图19B中的扭曲角δ＝90°)。液晶层133中的液晶分子沿液晶层133的厚度方向继续扭曲90°)。相应地，液晶层133的厚度方向中部的的液晶分子还相对于衬底131和132倾斜δ角。液晶分子133a在中部的取向在图19B中用矢量c表示。矢量c将扭曲角θ_t分为二等份。