液晶显示装置及其制造方法

专利名称:液晶显示装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶显示装置及其制造方法，特别涉及结构中电极层上无配向层的液晶显示装置，通过改善液晶分子因横向电场产生的错位分离现象，以提升显示装置的光学效率。
背景技术：
传统的液晶显示器如图1所示的示意图，在上基板101与下基板103间设置液晶层100，传统技术在两基板上各设置有相对上电极107与下电极108，当电极导电后，在液晶层100产生电场，用以极化其中的液晶(LC)，液晶分子经电场驱动而自行产生极性偏转，在有一定深度的液晶层100中，如图所示，液晶分子被驱动而极性偏转的程度不一致，故由背光(未显示于图中)产生的光线在不同视角(viewing angle)有不同的亮度，且视角愈大变化愈大，造成该显示器视角不够广的问题。
一般有多种克服上述液晶显示器视角不够广的方法，其中日商Hitachi发展一种利用横向电场效应(In-Plane Switching，IPS)的液晶显示器，因为没有上述液晶分子产生不同的极化角度，故能改善上述液晶显示器视角不足的问题。
如图1所示的传统的IPS形式的液晶显示器结构，其中上半部结构包括上偏极层(Polarizer)201、上基板203、上电极层205与上配向层(Alignmentlayer)207，相对于液晶层200的下半部结构包括下偏极层202、下基板204、下电极层206与下配向层208等。其中在下基板204上的下电极层以成对的方式(一正极一负极)设置于显示器结构中的透明基板上，在液晶层200中加电压后，上下电极层205、206产生的电场配合上下配向层207、208使液晶平行于基板排列，改善一般液晶显示时液晶不规则排列造成透光率不佳的问题，故此IPS的液晶显示器结构可改善视角的问题。
如美国专利US6,049,369号所揭示的IPS形式的液晶显示器结构，如同图1所示的显示器结构，有上下两层透明基板，其中所包覆的液晶层因为电压加于成对的电极上，使液晶能平行于基板排列，更通过控制此液晶显示器的透光能力。如图2所示，此为液晶显示器中液晶层电场分布示意图，其中显示下层基板的俯视图，电场分布以有箭头的电力线表示，显示电极(displayelectrode)31与参考电极(reference electrode)32产生横向电场效应(IPS)，此液晶显示器中的显示信号则以图中图像信号线(video signal line)33与参考信号线(reference signal line)34组成，并通过传递电压至电极，如显示电极31为负电极、参考电极32为正电极，此正负电极间产生该横向电场，并因此驱动液晶分子的极化行为，不会产生传统液晶分子极化不均匀的问题。
上述IPS形式的液晶显示器结构可通过平行设置的电极对液晶产生均匀的排列现象，然而，传统的IPS形式的液晶显示器的光穿透率仍受限于边缘电场(Fringe Field)效应，因为边缘电场效应会导致显示器中电极周围的液晶产生错位分离(Disclination)的现象，如图4所示的液晶显示器结构示意图，上基板中的上电极层403、上配向层401，与下基板中的下电极层404与包覆于下电极层404的下配向层402，结果在亮状态时(normal whitemode)，液晶层400中液晶分子因上下电极产生的横向电场而产生极化现象，因为相邻电极间的横向电场产生边缘电场效应，相对于电极上方的液晶层区域的液晶分子所极化的程度不如相对于电极间的液晶层区域，故会产生此显示器中亮暗不均匀的现象，而降低该显示器的光学效率，即如图中所示，产生相对电极间的区域为亮的状态，而相对于电极位置的区域为暗的状态。

发明内容有鉴于传统技术的通过横向电场效应产生较广视角的液晶显示器仍因电极间横向电场的效应产生不均匀的显示状态，本发明则揭示一种不同于传统技术的液晶显示装置与工艺，通过配向层与交错图案化的电极的创新工艺，改善传统技术的问题。
具体来说，本发明提供一种液晶显示装置，其包括有第一基板；第二基板；液晶层，设置在该第一基板与该第二基板间；第二配向层，邻接该第二基板与该液晶层；第二电极层，邻接该液晶层；其中，该第二电极层上无配向层结构，直接邻接该液晶层的液晶分子。
根据所述的液晶显示装置，所述的第二电极层为交错的图案化电极层。
根据所述的液晶显示装置，所述的第二配向层先制作在该第二基板上，之后再制作该第二电极层在该第二配向层上方。
本发明还提供一种液晶显示装置的制造方法，在下基板部分中，将具有交错图案化电极的电极结构设置于配向层上，使该电极结构上方的液晶分子并不会直接受到该配向层影响，该制造步骤包括提供第一基板；提供第二基板；在该第二基板上形成第二配向层；在该第二配向层上形成图案化的第二电极层；注入液晶至该第一基板与该第二基板间，形成一液晶层；以及组合形成液晶显示元。
根据所述的液晶显示装置的制造方法，所述的电极层以溅镀、压制或印刷的方式形成。
根据所述的液晶显示装置的制造方法，所述的电极层的印刷方式为凸版印刷、喷印、凹版印刷及网版印刷方法。
根据所述的液晶显示装置的制造方法，所述的配向层以印刷方式形成。
根据所述的液晶显示装置的制造方法，所述的印刷方式包括喷印、凸版印刷、凹版印刷或网版印刷方法。
本发明又提供一种液晶显示装置的制造方法，该方法应用于将具有交错图案化电极的电极结构设置于基板上，配向层置于基板上的非电极结构区的液晶显示装置的工艺，该制造步骤包括提供第一基板；提供第二基板；在该第二基板上形成交错图案化电极；在该第二基板上不是为交错图案化电极的区域形成一配向层；注入液晶至该第一基板与该第二基板间，形成一液晶层；以及组合形成一液晶显示元。
根据所述的液晶显示装置的制造方法，所述的电极层以溅镀、压制或印刷的方式形成。
根据所述的液晶显示装置的制造方法，所述的电极层的印刷方式为凸版印刷、喷印、凹版印刷及网版印刷方法。
根据所述的液晶显示装置的制造方法，所述的配向层以印刷方式形成。
根据所述的液晶显示装置的制造方法，所述的印刷方式包括喷印、凸版印刷、凹版印刷或网版印刷方法。
本发明提出将电极直接印制于配向层上的工艺，消除了电极周围产生液晶错位分离的现象，其液晶显示装置包括第一基板、第二基板、第二配向层、第二电极层与在第一基板与第二基板间的液晶层。其中第二电极层上并无覆盖配向层，故第二电极层直接邻接液晶层的液晶分子，在无电极层的区域中的第二配向层也邻接该液晶层，故第二电极层结构上方的液晶分子并不会直接受到配向层影响，通过此结构可以避免电极间产生的横向电场效应造成液晶分子错位分离的现象，进而提升此液晶显示装置的光学效率。
上述具有电极层上无配向层的结构特征，实施例之一的如将具有正负电极的电极结构设置于配向层上，使该电极结构上方的液晶分子并不会直接受到配向层影响，此实施例的制造步骤包括先提供第一基板与第二基板，并在第二基板上形成第二配向层、在第二配向层上形成图案化的第二电极层，最后注入液晶至第一基板与第二基板间，形成液晶层，并组合形成液晶显示元。
另外还揭示了以同样具有电极层上无配向层的特征的工艺，此实施例步骤包括先提供第一基板与第二基板，接着同时或先后在第二基板上形成第二配向层与图案化的第二电极层，其中在该第二基板，在不是为交错图案化电极的区域形成配向层，接着注入液晶形成液晶层，并组合形成液晶显示元。
图1为传统技术的液晶显示器示意图；图2为传统技术的IPS形式的液晶显示器示意图；图3为传统技术的IPS形式的液晶层电场分布示意图；图4为传统技术IPS形式的液晶层液晶极化状态的示意图；图5A为本发明液晶显示装置的实施例示意图；图5B为本发明液晶显示装置实施例的示意图；图6为本发明IPS形式电极的俯视示意图；图7为本发明液晶显示装置的制造方法实施例的流程图；图8为本发明液晶显示装置的制造方法另一实施例的流程图。
其中，附图标记说明如下
101 上基板103 下基板100 液晶层107 上电极108 下电极201 上偏极层203 上基板205 上电极层207 上配向层200 液晶层202 下偏极层204 下基板206 下电极层208 下配向层31 显示电极32 参考电极33 图像信号线34 参考信号线403 上电极层401 上配向层404 下电极层402 下配向层400 液晶层51 第一基板结构52 第二基板结构53 液晶层521 第二配向层523 第二电极层525 第二基板
500 液晶层501 第一偏极板503 第一基板505 第一电极层507 第一配向层502 第二偏极板504 第二基板506 第二电极层508 第二配向层506a 正电极506b 负电极5 液晶分子51 区域52 区域具体实施方式
一种液晶显示装置及其制造方法，其主要特征为电极层上无配向层的显示装置结构，其一实施例为在液晶显示装置的工艺中，将电极(Electrode)形成于配向层(Alignment Layer)上，其中的较佳实施例应用于传统的利用横向电场效应(IPS)制作的液晶显示装置，可以印刷工艺方式(Printing)将IPS形式的电极制作于配向层上，结构上，电极邻接液晶层中液晶分子，当液晶分子因配向层的作用使其极化方向朝一方向排列时，此结构可避免电极间产生的横向电场效应造成液晶分子错位分离(Disclination)的现象，进而提升此液晶显示装置的光学效率。
而本发明的另一实施例为在液晶显示装置中的基板结构上，在不是为交错图案化电极的区域形成配向层，也使其中电极层能直接邻接液晶层，并无覆盖配向层，同理可避免电极间产生的横向电场效应造成液晶分子错位分离的现象。
上述液晶显示装置的工艺方法可利用如印刷工艺技术印制配向层与电极图样，印刷工艺包括喷印(Inkjet printing)、凸版印刷(Flexographic)、凹版印刷(Gravure)、网版印刷(Screen printing)等方法；或其它压制工艺，如压模(molding)及压纹(embossing)等方法，上述工艺不但可简化工艺，较传统曝光显影的蚀刻方式更可以节省材料成本与工艺时间。
图5A所示为本发明液晶显示装置实施例的示意图，其中包括上方的第一基板结构51与下方的第二基板结构52两部分，并其包覆的液晶层53，另外包括位于第二基板结构52中第二基板525上的第二配向层521与第二电极层523，除附图中第二配向层521为邻接于该液晶层53的结构外，本发明所示结构的特征在该第二电极层523上并未以配向层覆盖，经交错图案化的第二电极层523也直接邻接该液晶层53。
上述本发明结构上的特征为该第二电极层523上并未以配向层覆盖，其中第二电极层523邻接液晶层53中液晶分子，液晶分子可因第二电极层523的作用产生极化反应，第二配向层521则可使其极化方向朝一方向排列，此结构可避免相邻的电极结构间产生的横向电场效应造成液晶分子错位分离(Disclination)的现象。
为达到上述第二电极层523上并未以配向层覆盖的特征，其中的一实施例可为该第二配向层521与该第二电极层523同时或先后制作于该第二基板525的结构上，如以印刷工艺制作于基板上。
另一实施例可先制作第二配向层521于该第二基板525上，之后再制作经交错图案化的第二电极层523，同样可产生第二电极层523上并未以配向层覆盖的特征。
请参阅图5B本发明液晶显示装置的实施例示意图，此结构包括上基板部分(501、503、505、507)、液晶层500与下基板部分(502、504、506、508)。
此实施例中，上基板部分备制有第一基板503，其一侧设置有第一偏极层(Polarizer)501，其邻接于第一基板503，是一种只允许某方向的光线才能透过的光板，在制作液晶显示装置过程中，上基板部分与下基板部分各有一层，并成交错方向置入，在有电场与无电场时使光源产生相位差而呈现明暗的状态，通过显示字幕或图案。
第一基板503另一侧形成有第一电极层505与第一配向层(Alignmentlayer)507，第一电极层505邻接于第一基板503，与下基板部分的第二电极层506在液晶层500中形成电场，通过控制液晶分子5的极化角度，第一配向层507邻接液晶层500与第一电极层505，目的在控制液晶分子5排列方向。
下基板部分备制有相对于第一基板503的第二基板504，其一侧设置有第二偏极层(Polarizer)502，其邻接于第一基板503，与上基板部分中第一偏极层501成交错方向置入，通过控制光线相位而使液晶显示装置呈现明暗的状态。第二基板504另一侧形成第二配向层508，其上再形成经图案化的第二电极层506，其为正负极交错的IPS形式的电极层。
上述的上基板部分与下基板部分组合形成本发明所揭示的液晶显示装置，最后可通过背光(并未显示于图中)产生光线，透射液晶层500产生明暗效果，本发明所述的液晶显示装置也可应用于彩色显示。
请参阅图5A所示的结构，在第二基板结构52中，第二电极层523与第二配向层521同时或先后交错制作于第二基板525上，其特征为配向层形成于不是为交错图案化电极的区域中，且第二电极层523与第二配向层521皆邻接于液晶层中的液晶分子。
再如图5B所示液晶显示装置的实施例结构，下基板部分的第二电极层506设置于第二配向层508上方，第二电极层506的平行电极结构邻接液晶层500的液晶分子5，并隔离邻接其中电极的第二配向层508部分，故邻接于第二电极层506的第二配向层508的部分并无直接邻接液晶分子5。
本发明即通过上述图5A与图5B的结构解决液晶分子因平行电极间的横向电场效应产生的错位分离现象。
上述中，因为相对于此IPS形式的第二电极层平行电极结构上方的液晶分子并不会直接受到在第二电极层下方的第二配相层影响。请参阅图5B所示的区域51的液晶分子极化示意图，此区域51的第二配向层508并不会直接影响此区域51的液晶分子5的排列方向。因为液晶为连续流体，在电场影响的状态下，平行电极上方的液晶分子5(区域51)则因两侧邻近的液晶分子5(区域52)受电场影响旋转一极化角度而也有旋转该极化角度的现象，使液晶层500中的液晶分子有一致的极化角度，通过此排除因为平行电极间横向电场效应产生的错位分离现象，改善液晶显示装置的发光效率。
而图6则显示本发明IPS形式电极的俯视示意图，图中所示为图5A或图5B所示下基板中图案化(pattern)电极的结构，包括有交错设置的正电极506a与负电极506b两部分，在加电压时，在正负电极间产生电场，并驱使图中的液晶分子5极化成一方向的排列。本发明所揭示的结构将此第二电极层设置于第二配向层上方，使液晶分子邻接第二电极层中的正负电极，隔离相对此部分的配向层结构。
本发明液晶显示装置的制造方法实施例流程图请参阅图7。上基板部分的工艺包括先提供第一基板(步骤S701)，之后可接着形成此第一基板的相关结构。再形成下基板部分的结构，如先提供第二基板(步骤S703)，并于其上形成第二配向层(步骤S705)，再于第二配向层上形成平行结构且图案化的第二电极层(步骤S707)，最后于两基板部分间注入液晶，形成液晶层(步骤S709)，并组合形成液晶装置的显示元(cell)(步骤S711)。
其中，电极层可以溅镀、压制或印刷等工艺方式形成，而印刷方式则可包括喷印、凸版印刷、凹版印刷或网版印刷方法，该配向层与电极层更可同时以压制方式形成，液晶层是以喷印方式或凸版印刷(Flexographic printing)方式形成。
图8为本发明液晶显示装置的制造方法另一实施例流程图。上基板部分先提供第一基板(步骤S801)，再形成其相关结构。接着制作下基板部分，先提供第二基板(步骤S803)，再定义出下基板中第二电极层与第二配向层的位置(步骤S805)，之后可同时或先后在第二基板上形成第二配向层与图案化的第二电极层(步骤S807)，并接着注入液晶形成液晶层(步骤S809)，再组合形成液晶显示元(步骤S811)。
本发明所附的附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
综上所述，本发明液晶显示装置将电极形成于配向层上，结构上，有正负电极的电极层邻接液晶层中液晶分子，其间产生的电场与隔离该区域的配向层的结构可避免电极间产生的横向电场效应造成液晶分子错位分离的现象，进而提升此液晶显示装置的光学效率。
然而以上所述仅为本发明的较佳可行的实施例，并非由此局限本发明的专利保护范围，故凡对本发明说明书及附图的内容所做的等效结构变化，均涵盖于本发明的权利要求
所保护的范围内。
权利要求
1.一种液晶显示装置，其特征在于，包括有第一基板；第二基板；液晶层，设置于该第一基板与该第二基板间；第二配向层，邻接该第二基板与该液晶层；第二电极层，邻接该液晶层；其中，该第二电极层上无配向层结构，直接邻接该液晶层的液晶分子。
2.根据权利要求
1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述的第二电极层为交错的图案化电极层。
3.根据权利要求
1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述的第二配向层先制作于该第二基板上，之后再制作所述的第二电极层于所述的第二配向层的上方。
4.一种液晶显示装置的制造方法，其特征在于，在下基板部分中，将具有交错图案化电极的电极结构设置于配向层上，使所述电极结构上方的液晶分子并不会直接受到所述配向层影响，该制造步骤包括提供第一基板；提供第二基板；在所述第二基板上形成第二配向层；在所述第二配向层上形成图案化的第二电极层；注入液晶至该第一基板与该第二基板间，形成液晶层；以及组合形成液晶显示元。
5.根据权利要求
3所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，所述的电极层以溅镀、压制或印刷的方式形成。
6.根据权利要求
5所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，所述的电极层的印刷方式为凸版印刷、喷印、凹版印刷及网版印刷方法。
7.根据权利要求
3所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，所述的配向层以印刷方式形成。
8.根据权利要求
7所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，所述的印刷方式包括喷印、凸版印刷、凹版印刷或网版印刷方法。
9.一种液晶显示装置的制造方法，其特征在于，该方法应用于将具有交错图案化电极的电极结构设置于基板上，配向层置于基板上的非电极结构区的液晶显示装置的工艺，该制造步骤包括提供第一基板；提供第二基板；在该第二基板上形成交错图案化电极；在该第二基板上不是为交错图案化电极的区域形成一配向层；注入液晶至该第一基板与该第二基板间，形成液晶层；以及组合形成液晶显示元。
10.根据权利要求
9所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，所述的电极层以溅镀、压制或印刷的方式形成。
11.根据权利要求
10所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，所述的电极层的印刷方式为凸版印刷、喷印、凹版印刷及网版印刷方法。
12.根据权利要求
9所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，所述的配向层以印刷方式形成。
13.根据权利要求
12所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，所述的印刷方式包括喷印、凸版印刷、凹版印刷或网版印刷方法。
专利摘要
一种液晶显示装置及其制造方法，在该液晶显示装置的工艺中产生电极层上无配向层结构特征，在此结构上，具有正负电极的电极层邻接液晶层中液晶分子，其间产生的电场与隔离此电极区域的配向层的结构可避免电极间产生的横向电场效应造成液晶分子错位分离的现象，进而提升此液晶显示装置的光学效率。其制造工艺的实施例包括先提供第一基板与第二基板，再同时或先后在第二基板上形成第二配向层与图案化的第二电极层，最后注入液晶形成液晶层，并组合形成液晶显示元。
文档编号G02F1/1333GK1991521SQ200510135788
公开日2007年7月4日 申请日期2005年12月29日
发明者刘康弘, 廖奇璋, 郑协昌, 沙益安 申请人:财团法人工业技术研究院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan