液晶显示装置及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及即使具有高分辨率像素也能够在维持良好的视角特性的同时进行高效的配向分割处理的液晶显示装置及其制造方法。
【背景技术】
[0002]液晶显示器具有高显示质量、薄型、低电力消耗、低成本等特征，并且广泛地普及到各种用途。例如，液晶显示器被用于移动电话用的监视器、数码相机用监视器等各种小型尺寸的显示产品，用于笔记本个人计算机和台式个人计算机用监视器、图形设计用监视器、以及医疗用监视器等各种中型尺寸的产品，并进一步用于液晶电视和数字标牌监视器等各种大型尺寸的产品。
[0003]近年来，对改进高端模型的液晶显示器的显示质量的要求越来越高，并且正在通过实现高分辨率和高开口率(高透射率)来提高高亮度画质。在这种情况下，期望实现可以提供显示画面均一性的提高和高对比度且良好的颜色再现性的宽视角特性的性能。
[0004]为了提高显示画面的均一性，需要使像素内的液晶配向均一。作为对其进行改善的手段，已知对配向膜照射能量束的无摩擦的配向处理。具有使用He原子和Ar原子的离子束配向处理和通过进行UV (Ultra V1let，紫外线)光的照射实现的光配向处理。特别地，光配向处理是不需要真空处理的处理，其被用于VA(Vertical Alignment，垂直配向)型的产品，并且正在研宄和开发向TN(Twisted Nematic，扭曲向列)、IPS (In-plane Switching，平面转换)型、FFS (Fringe Field Switching，边缘场开关)型等的应用。
[0005]光配向处理根据照射光的入射方向及其偏光方向，通过分子水平切断配向膜的分子间结合，并改变分子的坐标位置或通过分子水平将它们结合，从而对液晶分子的配向赋予有效的各向异性。因此，能够通过分子水平控制液晶分子的配向，因此配向均一性极高。另外，光配向处理不会发生可在摩擦方式处理中观察到的由于由摩擦布的摩擦产生的疤痕和条纹状配向不均以及由摩擦布的切削产生的杂质引起的亮点和暗点等问题。因此，对实现高分辨率特别有效。但是，为了对配向膜赋予配向性，光配向处理需要较大的能量照射，因此期望提高光照射的处理、改良像素结构、以及通过开发配向膜材料等提高处理能力。
[0006]作为用于获得宽视角特性的技术，具有IPS型和FFS型等的横向电场型。在这些方式中，通过横向电场使水平配向的向列液晶分子在水平方向上旋转，由此能够抑制由分子轴的升起引起的视角方向上的画质变化，因此能够改善视角特性。另外，在横向电场型中，通过采用将像素内的梳状电极形状分割成2个或4个区域使其动作的分割电极方式，能够用各电极区域内的视角特性进行补偿。这使得能够改善斜视的彩色变化特性和灰度反转。另外，利用将像素内的相同的梳状电极区域分割成不同的配向方向的区域的分割配向方法，也能够获得与这种改善的效果相同的效果。但是，在上述的分割电极方法和分割配向方法中，液晶配向在电极区域或配向区域的边界中不连续。由此，产生错线，由此，有可能由于黑色显示中的光漏使对比度下降，并且，由于不能施加使液晶旋转所需的电场，因此有可能由于白色显示下的透射率的下降使亮度下降。作为其对策，通过设计电极结构而遮光等是有效的。但是，难以应用于高分辨率的像素。
[0007]如下面专利文献I至专利文献5 (相关技术)所公开的，TN型的分割配向比横向电场型的分割配向被更早提出。以下的图26、图27、图28、图29及图30从各专利文献被直接引用。因此，这些图的各图中标注的附图标记仅在各图中有效，与其他图的附图标记无关。
[0008]图26表示专利文献I中记载的技术。专利文献I公开了与如下液晶显示装置有关的技术，该液晶显示装置包括夹在形成有电极和液晶配向膜的相对的两个基板之间的向列液晶、以及以矩阵设置的多个图素6，其中:在各图素6上，液晶分子的视角分割成相互不同的区域18、区域19 ;任意行的图素6上的下部区域和下一行的图素6上的上部区域具有相同的视角；并且任意列的图素6上的下部区域和下一列的图素6上的下部区域具有相同的视角。因此，配向分割状态被稳定地维持，因此可防止由视角方向引起的对比度不均和由按压引起的对比度不均。在图26中，图示了栅电极13、源电极17、以及有源矩阵基板20。
[0009]图27表示专利文献2中记载的技术。专利文献2公开了与以下液晶显示元件有关的技术，该液晶显示元件包括:夹在使设置有电极的面相互面对并形成多个像素a的两个基板之间的液晶层；以及针对每个像素在像素内分子配向状态不同的两个区域A、B，其中:在相邻的像素之间，任意像素的其中一个区域和另一像素的与所述一个区域相邻的区域设置成相同分子配向区域。由此，像素分割成不同配向的两个区域A、B时所产生的错线的数量减少，因此能够获得高品质显示的液晶显示元件。在图27中，示出像素电极21和TFT驱动元件22。
[0010]图28表示专利文献3中记载的技术。专利文献3公开了如下技术:为了扩大视角范围，将单一像素上的扭曲向列层分割成配向方向相差180°的两个区域A、B ;另外，通过使用遮光膜防止常白黑显示时来自扭曲向列层的边界的漏光，从而实现高对比度。由此可抑制在一像素内包括配向方向不同的扭曲向列液晶的液晶显示装置的对比度降低。图28(a)表示彩色滤光片R、G、B的一般的平面配置，图28(b)和28(c)表示将专利文献3中记载的技术应用于图28(a)的示例，用波浪线表示的部分25表示一个像素被分割。
[0011]图29表示专利文献4中记载的技术。专利文献4公开了用于提供液晶显示装置的技术，该液晶显示装置视角特性优异，并且能够实现高品质的显示。图素包括4个分割的区域D，其中沿着特定方向依次设置位于液晶层30的厚度方向的中央附近的液晶分子的配向方向相互不同的第一、第二、第三及第四区域(Dl至D4)。第一基板10包括:具备使液晶分子沿第一方向Rl配向的限制力的两个第一区域Al ;以及第二区域A2，具有使液晶分子沿与第一方向Rl相反的第二方向R2配向的限制力并且设置在两个第一区域Al之间。第二基板20包括:具备使分子沿与第一方向Rl交叉的第三方向R3配向的限制力的第三区域A3 ;以及具有使分子沿与第三方向R3相反的第四方向R4配向的限制力的第四区域A4。各区域(Dl至D4)之间的边界沿与各区域(Dl至D4)的配向方向正交的方向延伸。此外，图29中的x、y、P表示长度。
[0012]图30表示专利文献5中记载的技术。专利文献5公开了即使在液晶显示装置上显示任何方向的线段、单色区域或文字时也能改善显示图像的视角依赖性的技术。其中包括:具有第一配向特性的第一单元配向区域6以及具有与第一配向特性不同的第二配向特性的第二单元配向区域8以混合的方式设置在矩阵的行列位置的配向膜10 ;以及第一单元配向区域6和第二单元配向区域8以沿着所有方向的直线混合的方式被设置的配向膜10。这意味着使用了适于在配向膜10上形成具有不同配向特性的多种配向区域的掩膜。在图30中示出了由单元配向区域6构成的配向区域12、由单元配向区域8构成的配向区域14、以及由配向区域12、14构成的基准图案16。
[0013]现有技术文献
[0014]专利文献
[0015]专利文献1:日本未审查的专利公开平成08 — 043826
[0016]专利文献2:日本未审查的专利公开平成06 - 110060
[0017]专利文献3:日本未审查的专利公开平成05 - 224210
[0018]专利文献4:日本未审查的专利公开2006 - 085204
[0019]专利文献5:日本未审查的专利公开2001 - 305543
【发明内容】
[0020]发明所要解决的问题
[0021]然而，上述的相关技术存在以下的问题。
[0022]第一问题是基于光配向处理的分割配向方法不能同时实现像素的高分辨率和广视角特性。作为分割配向，为了不仅改善上下左右的视野的视角特性而且改善斜视野的视角特性，可产生液晶的配向方向的对称性的4分割配向特别有效。另一方面，分割配向的边界区域中液晶配向变得不连续并且产生向错，因此其不能视作对显示有效的区域。随着分割配向的分割数越多或者分辨率越高(像素尺寸变小)，产生向错的区域相对于像素区域的面积比率增大，这导致显示质量恶化和开口率明显降低。
[0023]基于光配向处理的分割配向方法的第二问题是光配向处理对于实现像素的高分辨率和宽视角特性无效。为了不仅改善上下左右的视野的视角特性而且改善倾斜视野的视角特性，能够产生液晶的配向方向的对称性的4分割配向特别有效。分割配向的光配向处理方法的主流是如下方法:将工作基板分割到多个UV照射区域并通过分级进给对该分割区域进行掩膜曝光，并采用使掩膜与工作基板之间的间隙为约几μπι到几十ym左右的接近曝光。在分割配向中，除了一个配向方向的区域变小的事实以外，由于实现高分辨率，该区域变得更小。另外，接近式曝光的光的传播和对准精度也成为问题。因此，将分割配向的光照射区域设置得尽可能大是有利的。关于该点，在任一专利文献中都没有提及。
[0024]第三问题是显示质量的恶化。如专利文献1、2及4中公开的，在分割配向中，在覆盖多个像素的区域上进行相同的配向处理。然而，该配向处理在仅在一个方向上连续的布局中进行。因此配向处理部边界上的显示不均被连续地视觉识别，因此显示质量恶化。为了解决连续地视觉识别的配向处理部边界上的显示不均，专利文献5中公开的技术设置将由于一个像素单元或一个子像素单元使得配向状态变化的多个像素图案组合的掩膜单元，并进行基于掩膜单元的配向处理。然而，尽管专利文献5的例子对由于连续的配向处理边界引起的显示不均有效，但其掩膜图案变得非常复杂，并且必须对各配向处理图案准备掩膜。因此，不能进行有效的配向处理。
[0025]另外，任一专利文献都没有公开周期性改变像素内的分割电极布局和分割配向布局的组合的技术，因此不能通过它们进行有效的配向处理。