专利名称：液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示装置。更详细而言，涉及使液晶分子的初始取向为垂直取向、 产生电场(例如，横电场)来进行液晶分子控制的模式的液晶显示装置。
背景技术：
液晶显示装置以薄型、轻量和低耗电为特征，在各种各样的领域被广泛利用。而且，其显示性能随着时间的经过而迅速进步，如今已达到超过CRT(阴极线管)的程度。液晶显示装置的显示方式由在单元内使液晶如何排列来决定。历来，作为液晶显示装置的显示方式，例如已知有TN(Twisted Nematic 扭转向列型)模式、 MVA (Multi-domain Vertical Alignment 多畴垂直取向)模式、IPS (In-plane Switching 面内开关型)模式、OCB(Opticallyself-Compensated Birefringence 光学自补偿双折射)模式等各种显示方式。其中，IPS模式是如下的显示方式将子像素电极(液晶驱动电极)和对置电极 (共用电极)沿同一方向配置，通过在它们之间形成的电场对显示进行驱动控制(例如，参照专利文献1和幻。IPS模式具有以下特征，S卩，因为在面内使液晶分子的取向的方向变化， 所以具有广视野角。在专利文献1，公开有以下方式子像素电极配置在两个对置电极的大致中央，子像素电极与对置电极的间隔以实质上成为等间隔的方式配置。在专利文献2公开有并不使液晶驱动电极与对置电极的距离在一个像素内全部均勻、而采用两种以上的电极间距离的组合的方式。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开平9-230380号公报专利文献2 日本特开平10_6观02号公报
发明内容
发明所要解决的问题对于这样的IPS模式，最近提案有作为液晶材料使用具有正的介电常数各向异性的向列型液晶，使该向列型液晶垂直取向以保持高对比度，并且使用具有梳齿的一对电极使得产生电场来控制液晶分子的取向的模式的显示方式。以下，以上述模式为例，对到达本发明的经过进行说明，但是本发明并不仅限于上述模式。根据上述模式，液晶分子表现出横方向的弯曲状取向，指向矢分布形成沿着横电场的拱形，因此，即使在从相对于显示面倾斜的方向看时，也能够看到与从正面方向看时同样的显示品质。因此，例如如VA模式那样，由液晶分子为棒状而引起的在正面方向与斜方向之间光的双折射的状态不同，电压-透过率特性(V-T特性)根据观看角度而变化的问题得到消除。
但是，在上述模式，根据上述一对电极所具有的梳齿的设计不同，存在产生以下现象的问题，即，产生显示不均、视觉效果因视角而不同。图11是表示一对电极的梳齿的间隔根据区域而不同的情况的液晶显示装置的子像素单位的平面示意图。如图11所示，从构成子像素的上边的线状电极向子像素的内部方向延伸的梳齿与从构成子像素的下边的线状电极向子像素的内部方向延伸的梳齿之间的距离，根据位置而各不相同。在这种情况下，图11的以斜线表示的区域成为产生不均勻的显示的原因。因此，虽然考虑通过对产生该不均勻的显示的区域进行遮光来消除不均勻，但是这样就会产生实际开口率减小的新问题。本发明是鉴于上述现状而完成的，其目的在于提供能够得到均勻的显示而不降低透过率的液晶显示装置。用于解决问题的方式本发明的发明者在对以下类型的液晶显示装置进行各种探讨后，着眼于一对电极具有的梳齿的图案，其中，该类型的液晶显示装置为对包括具有以初始倾斜为垂直取向的正的介电常数各向异性的向列型液晶的液晶层，使用具有梳齿的一对电极的类型的液晶显示装置。而且，发现了在设子像素的开口宽度为W、梳齿的宽度为L、梳齿间的距离为S、一对电极中的梳齿的数目更少的一侧的电极的梳齿的数目为η时，当满足(W-S)/(L+S)的值为2n+l的关系时，能够获得均勻的显示而不降低透过率，想到能够出色地解决上述问题的方式方法，完成了本发明。S卩，本发明是一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括相互相对配置的第一基板和第二基板；和被夹持在上述第一基板与上述第二基板之间的液晶层，上述液晶层含有具有正的介电常数各向异性的液晶分子，上述液晶分子在未施加电压的状态下在与上述第一基板的表面垂直的方向取向，上述第一基板具有像素电极和共用电极，该像素电极和共用电极具有主干部和梳齿部，上述像素电极的梳齿部和上述共用电极的梳齿部配置成相互的梳齿部隔开相等的间隔平行，且交替地咬合，上述共用电极的主干部具有两个与上述共用电极的梳齿部的长度方向平行的部位，上述两个平行的部位中的各个部位在上述像素电极的两个末端的梳齿部的外侧各配置有一个，在设上述两个平行的部位间的距离为W、上述像素电极的梳齿部和上述共用电极的梳齿部的宽度为L、上述像素电极的梳齿部与上述共用电极的梳齿部之间的距离和上述像素电极的末端的梳齿部与上述两个平行的部位中的一个部位之间的距离为S、上述共用电极的梳齿部的数目为η时，满足(W-S)/(L+S)的值为2n+l的关系。本发明的液晶显示装置包括相互相对配置的第一基板和第二基板；被夹持在上述第一基板与上述第二基板之间的液晶层。在上述液晶层中填充有取向性通过一定的电压的施加来控制的液晶分子。通过在上述第一基板和/或上述第二基板设置配线、电极、半导体元件等，能够向液晶层内施加电压，控制液晶分子的取向性。上述液晶层含有具有正的介电常数各向异性的液晶分子。因此，通过对液晶层施加电压，液晶分子沿电场的方向取向，其结果是，液晶分子组形成恰当的形状，例如拱形。上述液晶分子在未施加电压的状态下在与上述第一基板的表面垂直的方向取向。 通过这样调节液晶分子的初始取向，能够有效地进行黑显示时的光的遮断。作为使液晶分子在未施加电压的状态下垂直取向的方法，例如能够列举在上述第一基板和/或第二基板的与液晶层接触的面配置垂直取向膜的方法。因此，根据本发明的液晶显示装置，在未施加电压的状态下，液晶分子垂直取向， 因此能够得到高的对比度，且在施加电压的状态下例如表现出弯曲状取向，因此能够得到优异的视野角。上述第一基板具有像素电极和共用电极，该像素电极和共用电极具有主干部和梳齿部，上述像素电极的梳齿部与上述共用电极的梳齿部配置成相互的梳齿部隔开相等的间隔平行，且交替地咬合。本发明中，所谓的像素电极是被施加信号电压的电极，所谓的共用电极是被施加共用电压的电极。通过在像素电极和共用电极的各个电极设置梳齿部，能够有效地在液晶层内形成期望的电场(例如，横电场)。此外，通过配置这些梳齿部使它们相互平行且交替咬合，能够产生均勻的电场，因此显示不均会减少。上述共用电极的主干部具有两个与上述共用电极的梳齿部的长度方向平行的部位，上述两个平行的部位中的各个部位在上述像素电极的两个末端的梳齿部的外侧各配置有一个。在本发明中，共用电极在梳齿部以外具有主干部作为构成要素。上述共用电极的主干部不仅作为使梳齿突出的主干的部分发挥作用，还作为包围像素电极的梳齿部的部件发挥作用。本发明的模式原则上是在像素电极的梳齿部与共用电极的梳齿部之间形成横电场的显示方式，但是通过使共用电极的主干部进一步与像素电极的梳齿部平行地延伸，在像素电极的梳齿部与共用电极的主干部之间也能够形成期望的电场(例如，横电场)，能够作为子像素的有效区域有效地利用。在设上述两个平行的部位间的距离为W、上述像素电极的梳齿部和上述共用电极的梳齿部的宽度为L、上述像素电极的梳齿部与上述共用电极的梳齿部之间的距离以及上述像素电极的末端的梳齿部与上述两个平行的部位中的一个部位之间的距离为S、上述共用电极的梳齿部的数目为η时，满足(W-S)/(L+S)的值为2n+l的关系。即，像这样不仅使用共用电极的两个平行的部位使夹在它们之间的区域为子像素的有效区域，而且通过上述两个平行的部位，规定子像素区域的宽度，与该宽度的值相应地，使像素电极的梳齿部和共用电极的梳齿部的宽度为一定、使像素电极的梳齿部与共用电极的主干部之间的距离为一定、进一步使像素电极的末端的梳齿部与共用电极的主干部之间的距离和像素电极的梳齿部与共用电极的梳齿部之间的距离相同时，以满足上述关系的条件进行图案形成，由此，能够最均勻地形成期望的电场(例如，横电场)，其结果是，能够得到无论从哪个位置和角度看子像素均能够看到均勻的显示的特性。作为本发明的液晶显示装置的结构，只要将这样的构成要素作为必需的要素形成，对其它的构成要素就没有特别限定。在本发明的液晶显示装置中，上述共用电极的主干部的两个平行的部位，表示为了规定子像素的范围而特定的两个部位，作为整个液晶显示装置并不限定于两个，也可以为三个以上。此外，上述共用电极的主干部的两个平行的部位也可以为在作为整体看时相互相连而形成的一个电极结构。
在本发明中特定的上述关系如果以式表示则为(W_S)/(L+S) =2n+l，n为自然数。 在上述数学式中，在左边与右边之间，小数点第一位以下的误差能够按四舍五入来选择，这样的误差因为对显示特性的劣化几乎没有影响，所以能够忽略。另外，上述L、S、W是相对于W来规定L和S的，并不对不满足W的部分限制L或S 的值。上述L优选为Iym以上，更优选为2 ym以上。由此，能够提高响应速度，且能够减少断线的概率。此外，上述S优选为Ιμπι以上，更优选为2μπι以上。由此，能够提高透过率，且能够降低短路的可能性。更加优选上述L为2 μ m以上且上述S为2 μ m以上的方式，由此，能够得到具有最恰当的平衡的显示。发明的效果根据本发明的液晶显示装置，能够抑制在对包括具有使其垂直取向的正的介电常数各向异性的向列型液晶的液晶层使用一对电极产生电场(例如，横电场)的类型的液晶显示装置中产生显示不均的情况。
图1是实施方式1的液晶显示装置所具备的TFT基板的子像素单位的平面示意图。图2是沿图1的A-A’线的截面示意图。图3是沿图1的B-B’线的截面示意图，表示将L变宽的方式。图4是沿图1的B-B’线的截面示意图，表示将S变宽的方式。图5是表示与S的值相应的施加电压(V)与透过率(％ )的相关关系的图表。图6是表示与S的值相应的响应时间与透过率(％ )的相关关系的图表。图7是在实施方式1将W固定在50 μ m时的、L和S的值与开口率的关系的图表。图8是表示实施方式1的液晶显示装置所具备的液晶显示面板的整体结构的截面示意图，表示不对液晶层施加电压的状态。图9是表示实施方式1的液晶显示装置所具备的液晶显示面板的整体结构的截面示意图，表示对液晶层施加阈值以上的电压的状态。图10是实施方式2的液晶显示装置所具备的TFT基板的子像素单位的平面示意图。图11是表示一对电极的梳齿部的间隔根据区域而不同的情况的液晶显示装置的子像素单位的平面示意图。图12是表示实施方式3的液晶显示装置的结构的截面示意图。
具体实施例方式以下，列举实施方式，参照附图对本发明进行更详细的说明，本发明并不仅限于这些实施方式。实施方式1实施方式1的液晶显示装置是如下类型的液晶显示装置，即，通过在同一基板形成的一对电极对液晶层产生拱形的横电场，控制初始取向为垂直取向的液晶分子的取向，由此控制图像显示。在实施方式1的液晶显示装置中，包括多个子像素的像素有多个，形成为矩阵状。 实施方式1的液晶显示装置具有液晶层和夹持液晶层的一对基板。更详细而言，实施方式 1的液晶显示装置从背面侧朝向观察面侧，TFT基板、液晶层和对置基板依次设置。液晶层含有具有正的介电常数各向异性(Δ ε >0)的向列型液晶。图1是实施方式1的液晶显示装置所具备的TFT基板的子像素单位的平面示意图。如图1所示，TFT基板具有传输图像信号的源极配线(信号电极线)11、传输扫描信号的栅极配线(扫描信号线)12、作为开关元件的在各子像素各设置有一个的薄膜晶体管(TFT Thin Film Transistor) 14. TFT14设置在源极配线11和栅极配线12的交叉部附近，具有与源极配线11连接的源极电极11、与栅极配线12连接的栅极电极12、和通过半导体层15 与源极电极11连接的漏极电极13。此外，TFT基板具有用于对液晶层施加一定电压的像素电极21和共用电极22。源极配线11按照成为直线状且相互平行的方式设置。此外，栅极配线12也按照成为直线状且相互平行的方式设置。源极配线11和栅极配线12相互正交地配置。源极配线11与源极驱动器连接，从源极驱动器供给的成为图像信号的源极电压 (信号电压)被施加至TFT14。栅极配线12与栅极驱动器连接，从栅极驱动器以规定的定时以脉冲的方式供给的、成为扫描信号的栅极电压，以线顺序被施加至TFT14。从TFT14的漏极栅极13延伸有漏极引出配线13。栅极引出配线13与像素电极 21隔着绝缘膜配置在相互不同的层，且通过设置在绝缘膜内的接触部16相互连接。由此， TFT14通过漏极引出配线13和接触部16与像素电极21连接，经过根据扫描信号的输入仅在一定期间为导通(ON)状态的TFT14，以规定的定时对像素电极21施加从源极配线11供给的信号电压。共用电极22隔着绝缘膜配置在与源极配线11和栅极配线12不同的层，且与源极配线11和栅极配线12中的各配线重叠地配置。对共用电极22施加被维持为一定的电压的共用电压。像素电极21具有具有比较宽的宽度的主干部21a ；和从主干部21a的一部分延伸的具有比较细的宽度的多个梳齿部21b。共用电极22具有与源极配线11和栅极配线 12重叠的部位具有比较宽的宽度的主干部22a ；和从主干部22a的一部分延伸的具有比较细的宽度的梳齿部22b。共用电极的主干部2 整体看来具有与将源极配线11和栅极配线 12组合而成的形状对应的矩阵形状。像素电极21的梳齿部21b和共用电极22的梳齿部22b均为直线状，且相互平行地设置。像素电极21的梳齿部21与共用电极22的梳齿部22b以隔开一定的间隔相互交替咬合的方式设置。此外，像素电极21的梳齿部21b和共用电极22的梳齿部22b按照也与源极配线 11平行的方式设置。因此，像素电极21的梳齿部21b与共用电极22的主干部22a的与源极配线U重叠的部位也为平行的关系。根据实施方式1的液晶显示装置，能够通过在像素电极的梳齿部与共用电极的梳齿部之间形成的横电场来进行液晶分子的取向性的控制，进一步，还能够通过在像素电极的梳齿部与共用电极的主干部的与像素电极的梳齿部平行的部位之间形成的横电场，进行液晶分子的取向性的控制。因此，在实施方式1的液晶显示装置，一个子像素由被共用电极22围着的区域定义，且由一个TFT14控制。而且，子像素的开口宽度由共用电极22的主干部22a中的两个与像素电极的梳齿部平行的部位彼此间的距离定义。实施方式1中，像素电极21的梳齿部21b的宽度L和共用电极22的梳齿部22b 的宽度L分别按照实质上相同的方式设置。此外，像素电极21的梳齿部21b与共用电极22 的梳齿部22b之间的距离S也分别按照实质上相同的方式设置。进一步，像素电极21的梳齿部21b与共用电极22的主干部22a的、与像素电极21的梳齿部21b平行的部位22c之间的距离S，也按照和像素电极21的梳齿部21b与共用电极22的梳齿部22b之间的距离S 实质上相同的方式设置。而且，共用电极22的主干部22a的与像素电极21的梳齿部21b 平行的部位22c间的距离成为子像素的开口宽度W。在实施方式1的液晶显示装置中，在设共用电极22的梳齿部22b的数目为η时， 满足由上述L、S和W规定的(W-S)/(L+S)的值为2n+l的关系。这能够按照如下的方式导出。如图1所示，在实施方式1，子像素的开口宽度由共用电极22的主干部22a的与像素电极21的梳齿部21b平行的部位22c间的距离W规定。这样一来，在实施方式1，像素电极21的梳齿部21b的宽度为L，共用电极22的梳齿部22b的宽度为L，像素电极21的梳齿部21b与共用电极22的梳齿部22b之间的距离为 S，像素电极21的梳齿部21b与共用电极22的主干部22a的与像素电极21的梳齿部21b 平行的部位22c之间的距离为S，因此，当设共用电极22的梳齿部22b的数目为η时，W = L · n+L - (n+l)+S· Qn+1)+S+D，因为η为自然数，所以像这样产生余数D。此时，开口率以 (W-D)/W表示，开口率为1时最优选，因此，D = 0的条件为最佳条件。因此，如果将D = 0代入并进行展开，则 W = L .n+L ·η+ +25 .n+S+S，经过 W = L (&ι+1)+S (&ι+1)+S，导出(W-S)/ (L+S) = 2n+l。通过满足这样的条件，在子像素内形成的横电场成为具有均勻性的电场，能够有效地抑制显示不均的产生，且能够得到高的开口率。图2是沿图1的A-A’线的截面示意图。如图2所示，在实施方式1，TFT基板在绝缘基板31的液晶层一侧的面上具有栅极电极(栅极配线)12，进一步，隔着栅极绝缘膜32 具有半导体层15、源极电极(源极配线)11和漏极电极(漏极引出配线)13。源极电极(源极配线)11通过半导体层15与漏极电极(漏极引出配线)13连接。另外，栅极电极12、半导体层15、源极电极11和漏极电极13的组合构成一个TFT14。图3和图4是沿图1的B-B’线的截面示意图。图3表示将上述L放大而得到的方式，图4表示将上述S放大而得到的方式。在实施方式1，只要满足关系式(W-S)/(L+S) =2n+l，就能够改变L和S的大小。虽然越减小L就越能够提高响应速度，但是会增加断线的概率，因此优选L为2 μ m以上。此外，越将S增大就越能够提高透过率，且能够降低短路的可能性。具体而言，S优选为2 μ m以上。图5是表示与上述S的值相应的施加电压(V)和透过率(％ )的相关关系的图表。 虚线表示S更窄时，实线表示S更宽时。如图5所示，如果将S增大则最大透过率升高，用于获得充分的透过率的施加电压增大。图6是表示与上述S的值相应的响应时间和透过率(％ )的相关关系的图表。虚线表示S更窄时，实线表示S更宽时。如图6所示，如果将S增大则最大透过率升高，用于获得充分的透过率的响应时间增大。另外，在一个子像素内混合存在宽度不均等的梳齿部L或梳齿间隔S的情况下，液晶分子在L大的部分、即S小的部分，响应速度快，在L小的部分、即S大的部分，响应速度慢。但是，在S大的部分的面积占整个子像素的大部分的情况下，作为整个子像素的响应速度变慢。因此，本发明通过在一个子像素内设定均等的L和S，并与一个子像素的开口宽度 W对应地设定各自均等的L和S各参数的值，首次得到优异的效果，本发明与单纯地放大或缩小L和S的宽度的想法不同。图7是表示在实施方式1中将W固定为50 μ m时的、L和S的值与开口率的关系的图表。图7中，实线表示将L固定为3 μ m时，虚线表示将S固定为6 μ m时。(实施例1)作为在设W为50 μ m、S为10. 25 μ m且设η为自然数时从上述关系式导出的L的值，列举3 μ m(此时，η = 1)，与图7的图表中能够得到高开口率的点一致。(实施例2)作为在设W为50 μ m、S为6 μ m且设η为自然数时从上述关系式导出的L的值，列举2.8 μ m(此时，η = 2)，与图7的图表中能够得到高开口率的点一致。(比较例1)另一方面，作为在设W为50ym、S为6μπι且η为自然数时不满足上述关系式的L 的值，列举3 μ m(此时，η = 2)，与图7的图表中得到低开口率的点一致。将上述结果的总结作为表1在下面表示。(表 1)
权利要求
1.一种液晶显示装置，其特征在于所述液晶显示装置包括相互相对配置的第一基板和第二基板；和被夹持在所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层，所述液晶层含有具有正的介电常数各向异性的液晶分子，所述液晶分子在未施加电压的状态下在与所述第一基板的表面垂直的方向取向，所述第一基板具有像素电极和共用电极，该像素电极和共用电极具有主干部和梳齿部，所述像素电极的梳齿部和所述共用电极的梳齿部配置成相互的梳齿部隔开相等的间隔平行，且交替地咬合，所述共用电极的主干部具有两个与所述共用电极的梳齿部的长度方向平行的部位， 所述两个平行的部位中的各个部位在所述像素电极的两个末端的梳齿部的外侧各配置有一个，在设所述两个平行的部位间的距离为W、所述像素电极的梳齿部和所述共用电极的梳齿部的宽度为L、所述像素电极的梳齿部与所述共用电极的梳齿部之间的距离和所述像素电极的末端的梳齿部与所述两个平行的部位中的一个部位之间的距离为S、所述共用电极的梳齿部的数目为η时，满足(W-S)/(L+S)的值为2n+l的关系。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于 所述L为2μπι以上。
3.如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于 所述S为2μπι以上。
全文摘要
本发明提供能够不降低透过率地得到均匀的显示的液晶显示装置。本发明的液晶显示装置包括相互相对配置的第一基板和第二基板；和被夹持在上述第一基板与上述第二基板之间的液晶层，上述液晶层含有具有正的介电常数各向异性的液晶分子，上述液晶分子在未施加电压的状态下在与上述第一基板的表面垂直的方向取向，上述第一基板具有像素电极和共用电极，该像素电极和共用电极具有主干部和梳齿部，上述像素电极的梳齿部和上述共用电极的梳齿部配置成相互的梳齿部隔开相等间隔地平行且交替咬合，上述共用电极的主干部具有两个与上述共用地记的梳齿部的长度方向平行的部位，上述两个平行的部位中的各个部位在上述像素电极的两个末端的梳齿部的外侧各配置有一个，在设上述两个平行的部位间的距离为W、上述像素电极和上述共用电极的梳齿部的宽度为L、上述像素电极的梳齿部与上述共用电极的梳齿部之间的距离和上述像素电极的末端的梳齿部与上述两个平行的部位中的一个部位之间的距离为S、上述共用电极的梳齿部的数目为n时，满足(W-S)/(L+S)的值为2n+1的关系。
文档编号G02F1/1343GK102472933SQ201080030748
公开日2012年5月23日 申请日期2010年3月8日 优先权日2009年7月13日
发明者中村正子, 大竹忠, 村田充弘, 樱井猛久, 石原将市, 神崎修一 申请人:夏普株式会社