专利名称：液晶显示器及其制备方法
技术领域：
本发明涉及产生图像的液晶显示器及其制造方法。
背景技术：
液晶显示器通过利用施加的电场控制液晶的光透过率来投影图像，并且它们被分类为垂直电场型和水平电场型。在水平电场型的液晶显示器中，施加在并排地放置在下基板上的像素电极与公共电极之间的水平电场驱动所谓的面内切换(in-plane switching) (IPS)模式显示器的液晶。该水平电场型显示器由于平坦的基板上的液晶指向矢(director)的转动而具有宽视角的优点，但是它不利地表现出较差的透过率和较慢的响应时间。在更传统的垂直电场型液晶显示器中，通过施加在分别位于下基板和上基板上并且彼此面对的像素电极和公共电极之间的垂直电场驱动扭曲向列(TN)模式的液晶。该垂直电场型具有由较大开口率引起的高透过率、可能应用无摩擦(rubbing)处理和与IPS模式相比相对高的透过率的优点，但是它具有相当窄的视角的缺点。可作为TN模式的替代地，垂直电场型液晶显示器已经被实现在电控制的双折射(ECB)模式(也称为垂直配向向列(VAN)模式)中。在这些模式中，垂直地配向(align)的液晶具有负的介电常数各向异性，导致与具有正的介电常数各向异性的液晶相比更高的转动粘度，这导致慢的响应时间。另外液晶的垂直配向不容易，并且只能通过几种相当复杂的处理之一来实现。
发明内容
本发明的技术目的因此，本发明的一个目的是，提供具有高对比度、宽视角、低驱动电压和快速响应时间的液晶显示器。本发明的技术特征根据本发明的一个方面，提供了一种液晶显不器，其包括:第一基板；具有第一电极和第二电极的第二基板；以及液晶层，布置在第一基板和第二基板之间并且相对于第一基板和第二基板的平面垂直地配向，其中预倾斜角被形成在所述液晶层中。根据本发明的另一方面，提供了一种用于制造液晶显示器的方法，包括以下步骤:-将包括一个或更多个光反应性(photoreactive)单体、优选地一个或更多个光反应性介晶(mesogenic)单体、且最优选地一个或更多个光反应性液晶单体的液晶层插入单元中；-将电压施加到单元以使得光反应性单体自身达到预倾斜角，或者将预倾斜角传递到液晶层的液晶；以及
-将光化性的(actinic)辐射、优选地UV辐射照射到单元以便使一个或更多个光反应性单体聚合。本发明的效果如上所述，根据本发明的一个实施例的液晶显示器提供对应于水平电场型液晶显示器的优点的宽视角和高对比度，并且还具有能通过无摩擦处理实现的优点。另外，根据本发明的一个实施例的液晶显示器能够降低驱动和阈值电压。此外，根据本发明的一个实施例的液晶显示器表现出快速的响应时间，这使得可以以自然的方式观看投影的图像。
根据本发明的结合附图进行的以下说明，本发明的上述和其它的目的和特征将变得清晰，附图分别示出了:图1a:在没有任何施加的电压的情况下根据本发明第一实施例的液晶显示器的截面图；图1b:在电压被施加于其时根据本发明第一实施例的液晶显示器的截面图；图2:根据本发明的另一实施例的用于制造图1a和图2b所示出的液晶显示器的方法的流程图；图3:根据另一实施例的通过用于插入预倾斜角诱导部(inducing part)的方法获得的根据本发明第一实施例的液晶显示器的截面图；图4a和图4b:分别为其中没有施加电压和其中施加了电压的根据本发明第二实施例的液晶显示器的截面图；图5:根据另一实施例的通过用于制备预倾斜角诱导部的方法获得的根据本发明第二实施例的液晶显示器的截面图；图6a和图6b:分别为其中没有施加电压和其中施加了电压的根据本发明第三实施例的液晶显示器的截面图；以及图7:根据另一实施例的通过用于制备预倾斜角诱导部的方法获得的根据本发明第三实施例的液晶显示器的截面图。
具体实施例方式将使用适当的示例性附图详细描述本发明的一些实施例。附图标记被添加到附图的每一个组件，并且应当注意，只要在其它附图中有可能的话，相同的组件都由相同的附图标记表示。此外，在说明本发明的实施例中，如果对有关的已知构造或功能的详细描述模糊了本发明的要点，则省略该详细描述。另外，在说明本发明的实施例的组件时可以使用术语“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(a)”、“(b)”。这些术语仅仅被用于将一个组件区别于另一组件，并且它们不限制对应组件的要素、顺次或顺序。应当理解，在组件被“连接”、“结合”或“接入”到另一组件时，该组件可以直接连接、结合或接入到该另一组件，并且可以在这两个组件之间插入附加的组件。本发明提供了一种液晶显示器，其通过如下处理而具有低驱动和阈值电压、以及快速响应时间:以特定比例混合光反应性单体、优选地光反应性液晶单体以及具有正的介电常数各向异性的液晶材料，将结果得到的混合物插入到单位单元中，施加水平电场，并且将UV射线照射到单元以使得液晶分子即使在没有施加电压时的阶段处也形成预倾斜角。更特别地，本发明的特征在于，通过使用水平电场作为驱动电压来使液晶垂直地配向(没有使它们水平地配向)。通过水平电场、具有正的介电常数各向异性的液晶的垂直配向驱动的这种液晶显示器的特征在于，转动粘度比使用具有负的介电常数各向异性的液晶的垂直类模式低，由此表现出快速的响应时间。为了即使在用水平电场驱动时也产生高透过率，电极之间的距离应该充分地长，这要求高驱动电压。因此，本发明通过使用光反应性单体、优选地光反应性液晶单体来即使在不施加电压时的阶段处也维持规则的配向，从而引导液晶取向到特定的方向，这产生高对比度。此外，如此配向的液晶使得可以降低形成电场时要求的驱动电压和阈值电压。将使用具体的附图如下地详细描述根据本发明实施例的液晶显示器及其制备方法。当不施加电压时，根据本发明一个实施例的液晶显示器的截面图被示出在图1a中；并且当施加电压时，液晶显示器的截面图被示出在图1b中。参考图1a和图lb，液晶显示器(100)包括彼此面对的第一基板(110)和第二基板(120)、以及放置在其之间的液晶层(130)。第一基板(110)为包括用于产生全色图像的滤色器(未不出)的颜色基板。第一基板(110)中的滤色器可以通过包括喷墨印刷或刻蚀技术的各种方法来形成。第二基板(120)为包括薄膜晶体管阵列(未示出)作为驱动器电路的薄膜晶体管阵列基板。薄膜晶体管阵列为用于转换以矩阵形式布置的液晶单元以及供应给液晶单元的信号的开关元件。薄膜晶体管阵列包括薄膜晶体管，其中薄膜晶体管由栅极电极、栅极绝缘体、半导体层、源极和漏极电极组成，并且优选地形成在第二基板的一个表面上的在一个或更多个像素外的区域(即“非像素(NP)区域” (120))中。第一基板(110)(颜色基板)和第二基板(120)(薄膜晶体管阵列基板)可以分别在液晶层(130)的相对的表面上包括第一偏振器(140)和第二偏振器(150)。第一偏振器(140)和第二偏振器(150)用来将在各个方向上振动的入射光转换为利用一个方向振动的光(即，偏振光)。可以利用粘合剂将第一偏振器(140)和第二偏振器(150)分别粘附于第一基板(110)和第二基板(120)，但不限于此。第一偏振器(140)和第二偏振器(150)的光透过轴彼此正交。第一基板(110)和第二基板(120)分别包括与液晶层(130)接触的第一垂直配向层(160)和第二垂直配向层(170)。第一基板(110)可以包括公共电极(未示出)以及放置在第一垂直配向层(160)之下的电介质层(也未不出)。形成在第一基板(I 10)上的公共电极利用公共电极(180)产生电场，并且如下所述的形成在第二基板(120)上的像素电极(190)用来使液晶层(130)转动。第二基板(120)包括两个电极，S卩，公共电极(180)和像素电极(190)。在公共电极(180)和像素电极(190)之间产生水平电场(L)，并且液晶层(130)中的液晶分子利用水平电场(L)来配向。此外，与薄膜晶体管阵列中的漏极电极电连接的像素电极(190)被形成在与像素区域(P)对应的位置处。公共电极(180)以规则间隔或者可选地以不规则间隔被放置在形成在像素区域(P)中的像素电极(190)的一侧，以便形成面内电场。像素电极(190)和公共电极(180)包括由从由透明导电金属(诸如氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO))组成的组中选择的一种金属组成的透明金属层，并且多个像素电极(190)和公共电极(180)被交替地放置于其上(在图中未清楚地示出)。作为对于透明导电材料的替代方案，电极或者电极的一部分可以由正常的(即不透明的)金属组成。例如对于反射式显示器尤其容易实现这种实施例。将金属用于电极或者电极的部分的优点是金属的比例如ITO高的导电性。此外，以一个层的形式实现公共电极(180)和像素电极(190)两者，但是在修改的实施例中它们可以被形成在分离的层中。此外，全部像素电极(190)可以以一个层的形式与薄膜晶体管的源极和漏极电极一起被形成，并且公共电极(180 )可以由与栅极线相同的材料制成。第二基板(120)可以除了形成在同一侧的公共电极(180)和像素电极(190)之外还包括有源矩阵层(未示出)。有源矩阵可以包括栅极总线和数据总线。由栅极总线和数据总线限定的区域形成一个像素。公共电极(180)和像素电极(190)可以由与栅极总线或者数据总线相同的材料制成。在液晶显示器、即包括形成在第二基板(120)上的公共电极(180)和像素电极(190)的面内切换模式液晶显示器(100)中，在两个电极(180、190)之间形成水平电场(L)以便利用平行于两个基板(110、120)的水平电场(L)使液晶配向，由此使得液晶显示器的视角宽。通过混合液晶材料(132)和光反应性液晶单体(134)来形成液晶层(130)，但是混合方法不限于具体的混合处理。液晶材料(132)为其主要的(primary)介电常数具有正的各向异性以便提供快速响应时间的液晶。例如，液晶材料(132)可以为从由MJ951160、MJ00435等组成的组中选择的一种或多种材料，但是能够没有限制地使用任何其主要的介电常数具有正的各向异性的液晶。液晶分子(132)位于平行且彼此面对的第一基板(110)和第二基板(120)之间。液晶分子(132)在第一基板(110)和第二基板(120)之间被垂直地配向。当不施加电压(断开状态)时，液晶层(130 )的液晶分子(132 )在两个基板(110，120 )之间被垂直地配向，如图1 (a)所示。当施加电压(接通状态)时,在公共电极(180)和像素电极(190)之间产生水平电场(L)，并且液晶层(130)的液晶分子(132)利用水平电场(L)使自身配向，如图1(b)所示。光反应性液晶单体(134)与液晶分子(132)混合，并且在邻近于第一基板(110)和第二基板(120)的位置处或者在远离它们的区域处被聚合。与液晶分子(132)混合且聚合的光反应性液晶单体(134)被插入到邻近或靠近第一基板(110)和第二基板(120)的区域，并且在断开状态处以预倾斜角使聚合的材料配向。液晶单体(134 )和液晶分子(132 )的聚合物的这种预倾斜角相对于平行基板(110或120)大于0°但是小于90°，特别地大于80°但是小于90°，更特别地大于85°但是小于90°。如果所述聚合物的预倾斜角太小(液晶躺下(lie down))，则不能完全地维持主要黑暗状态从而导致光泄漏。并且如果施加不必要大的电压，则与液晶分子(132)关联的反应液晶单体(134)的预倾斜角增大从而导致光泄漏。对于断开状态，与液晶分子(132)混合并且聚合的光反应性液晶单体(134)产生预倾斜角，如图1a所示。当施加适当的电压时，在公共电极(180)和像素电极(190)之间产生水平电场(L)并且与液晶分子(132)耦接的光反应性液晶单体(134)利用水平电场(L)使自身配向。光反应性液晶单体(134)为从由RM257 (分子式I)和EHA (分子式2)组成的组中选择的一种或多种材料，但是不限于此。分子式1:
权利要求
1.一种液晶显示器，包括: -第一基板； -具有第一电极和第二电极的第二基板，第一电极和第二电极用于在向第一电极和第二电极施加电压时产生水平电场；以及 -液晶层，布置在第一基板和第二基板之间并且相对于第一基板和第二基板的平面垂直地配向，其中预倾斜角被形成在所述液晶层中。
2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中液晶层包括与光反应性单体混合的液晶材料，并且预倾斜角被形成在液晶材料和光反应性单体被混合和聚合的位置处。
3.根据权利要求1或2所述的液晶显示器，其中预倾斜角相对于第一基板和/或第二基板在从大于或等于80°到小于或等于89.9°的范围内。
4.根据权利要求1到3中的一个或更多个所述的液晶显示器，其中液晶材料具有正介电各向异性。
5.根据权利要求1到4中的一个或更多个所述的液晶显示器，其中基板中的至少一个、优选地至少第一基板还包括用于垂直配向的配向层。
6.根据权利要求1到5中的一个或更多个所述的液晶显示器，还包括形成在第二基板上的第三电极，并且在电压被施加到第一电极、第二电极和第三电极时形成水平电场和边缘场。
7.根据权利要求1到6中的一个或更多个所述的液晶显示器，还包括形成在第一基板上的第三电极，并且在电压被施加到第一电极、第二电极和第三电极时形成水平和倾斜电场。
8.一种用于制造液晶显示器的方法，包括以下步骤: -将包括一个或更多个光反应性单体的液晶层插入单元中； -将电压施加到单元以使得光反应性单体和/或液晶层达到预倾斜角；以及 -将光化性的辐射照射到单元以便使光反应性单体聚合。
9.根据权利要求8所述的用于制造液晶显示器的方法，其中光化性的照射被进行持续从多于O分钟到小于或等于180分钟的范围内的时间，具有从大于或等于50J到小于或等于300J的范围内的能量，并且施加的电压为阈值电压或更高。
全文摘要
本发明公开了IPS型的液晶显示器及其制备方法，该液晶显示器由于具有与液晶层的预倾斜角度而具有在液晶元件的稳定性、响应时间、阈值电压和驱动电压方面改善的性能。
文档编号G02F1/139GK103109230SQ201180036322
公开日2013年5月15日 申请日期2011年7月8日 优先权日2010年7月27日
发明者李升熙, 金大铉, 权烔园 申请人:默克专利股份有限公司