液晶显示器及其制造方法

专利名称：液晶显示器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶显示器(LCD)及其制造方法。
背景技术：
现在，液晶显示器(LCD)作为一种类型的平板显示装置被广泛地使用。LCD包括两 个显示面板和设置在所述面板之间的液晶层，通常，诸如像素电极和共电极的场产生电极 形成在所述两个显示面板上。在典型的LCD中，电压被施加到场产生电极上以在液晶层上 产生电场，液晶层的液晶分子的取向由电场确定。因此，控制入射光的偏振，从而改变通过 LCD的光的透射以显示图像。 同时，通常在所述两个显示面板的内表面上形成有取向层以使液晶层中的液晶分 子取向。如果没有电压被施加到场产生电极，则液晶层的液晶分子通过取向层以预定方向 取向。随着电压被施加到场产生电极，液晶层中的液晶分子沿电场方向旋转。

发明内容
液晶显示器(LCD)的示例性实施例包括第一基板；第二基板，面对第一基板；取
向层，设置在第一基板和第二基板中的至少一个上，其中，取向层包括主取向材料、包含第
一垂直官能团的垂直光取向材料；液晶层，设置在第一基板和第二基板之间。 在一个示例性实施例中，随取向层中的高度接近取向层的表面，垂直光取向材料
与主取向材料的摩尔浓度比可以增加。 在一个示例性实施例中，第一垂直官能团可以设置在取向层内的从取向层的表面
到取向层的一定深度的范围内，所述一定深度对应于取向层厚度的大约20%。 在一个示例性实施例中，垂直光取向材料和主取向材料的重量比可以为从大约
5 : 95至大约50 : 50。 在一个示例性实施例中，垂直光取向材料和主取向材料的重量比为从大约
io : 90至大约40 : 60。 在一个示例性实施例中，主取向材料可以包含浓度为大约5mol^或更低的第二垂 直官能团。 在一个示例性实施例中，液晶的预倾斜角可以为大约80度到大约90度。 在一个示例性实施例中，垂直光取向材料可以包含浓度为大约75mol^或更高的
酰亚胺基。 在一个示例性实施例中，主取向材料可以包含浓度为大约50mol %至大约 80mol^的酰亚胺基。 在一个示例性实施例中，垂直光取向材料可以包含具有第一侧链和第二侧链的二胺类化合物。 在一个示例性实施例中，第一垂直官能团可以包含从由CfQ。烷基和CfQ。烷氧 基中的至少一种取代的芳基及由c3-c1Q烷基和C3-C1Q烷氧基中的至少一种取代的环己基组 成的组中选择的至少一种化合物。 在一个示例性实施例中，LCD还可以包括第一信号线，设置在第一基板上；第二 信号线，设置为与第一信号线基本垂直；薄膜晶体管(TFT)，连接到第一信号线和第二信号 线；像素电极，连接到所述TFT ;共电极，设置在第二基板上。 在一个示例性实施例中，像素电极可以包括彼此分开的第一子像素电极和第二子 像素电极。 在一个示例性实施例中，第二子像素电极可以包括第一 电极部分，在垂直方向上 设置在第一子像素电极的上方；第二电极部分，在垂直方向上设置在第一子像素电极的下 方；多个连接件，设置在第一子像素电极的左侧和右侧并连接第一电极部分和第二电极部 分。 在一个示例性实施例中，液晶具有负的介电各向异性，且可以与第一基板和第二 基板基本垂直地取向。 本发明的另一示例性实施例提供一种制造LCD的方法，所述方法包括如下步骤 将主取向材料和包含第一垂直官能团的垂直光取向材料的混合物涂覆到第一基板和第二 基板中的至少一个上；通过将紫外线照射到所述混合物上来形成取向层；在取向层上设置 液晶材料；使第一基板和第二基板彼此结合。 在一个示例性实施例中，可以在至少两个方向上照射紫外线以形成多个畴
(multiple domain)，在所述多个畴中，液晶材料在预倾斜方向上彼此不同。 本发明的另一示例性实施例提供了一种液晶显示器的取向材料，所述取向材料包
括主取向材料和包含第一垂直官能团的垂直光取向材料。 在一个示例性实施例中，垂直光取向材料和主取向材料的重量比为大约5 : 95至 大约50 : 50。 在一个示例性实施例中，垂直光取向材料和主取向材料的重量比为从大约
io : 90至大约40 : 60。 在一个示例性实施例中，垂直光取向材料包含浓度为大约75mol^或更高的酰亚胺基。 在一个示例性实施例中，垂直光取向材料包含具有第一侧链和第二侧链的二胺类 化合物。 在一个示例性实施例中，第一垂直官能团包含从由CfQ。烷基和CfQ。烷氧基中 的至少一种取代的芳基及由c3-c1Q烷基和C3-C1Q烷氧基中的至少一种取代的环己基组成的 组中选择的至少一种化合物。 在一个示例性实施例中，主取向材料包含浓度为大约50mol^至大约80mol^的
酰亚胺基。 在一个示例性实施例中，主取向材料包含浓度为大约5mol^或更低的第二垂直官 能团。 根据本发明的示例性实施例的LCD，该LCD的取向层包含垂直光取向材料和主取向材料，该LCD的取向层仅通过照射紫外线形成，而没有以单独的方式执行摩擦工艺，从而减少了残留影像和斑点的出现。


通过参照附图进一步详细地描述本发明的示例性实施例，本发明的上述和其它方面、优点和特征将变得更加明显，附图中 图1是根据本发明的液晶显示器(LCD)中的像素的示例性实施例的等效电路 图2是根据本发明的LCD中的像素电极的示例性实施例的俯视平面布局 图3是具有图2中示出的像素电极的LCD的示例性实施例的沿线III-III截取的示意性剖视图； 图4是根据本发明的LCD的示例性实施例的俯视平面布局 图5是图4中示出的LCD的示例性实施例的存储电极线的俯视平面布局 图6是示出图4中示出的LCD的示例性实施例的像素电极上方的液晶取向方向的图4中示出的LCD的示例性实施例的俯视平面布局图； 图7是图4中示出的LCD的示例性实施例的沿线VII-VII截取的剖视图； 图8A和图8B是根据本发明的不同形成阶段中的取向层的示例性实施例的概念上
的剖视图； 图9示出根据本发明的通过利用飞行时间二次离子质谱(TOF-SIMS)技术分析取向层的示例性实施例的结果的曲线图； 图10示出根据本发明的通过利用TOF-SIMS技术分析取向层的示例性实施例的结果的曲线图； 图11是示出根据本发明的具有取向层的示例性实施例的LCD的示例性实施例的斑点和残留影像的程度的曲线图； 图12是示出根据本发明的具有取向层的示例性实施例的LCD的示例性实施例的斑点和残留影像的程度的曲线图。
具体实施例方式
现在，将在下文中参照附图更充分地描述本发明，本发明的示例性实施例示出在附图中。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在这里所提出的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。相同的标号始终表示相同的元件。 应该理解的是，当元件被称作"在"另一元件"上"时，该元件可以直接在另一元件上，或者可以在它们之间存在中间元件。相反，当元件被称作"直接在"另一元件"上"时，不存在中间元件。如在这里使用的，术语"和/或"包括一个或多个相关所列项的任意组合和所有组合。 应该理解的是，尽管在这里可使用术语第一、第二、第三等来描述不同的元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应该受这些术语的限制。这些术语仅是用来将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个元件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可被称作第二元件、组件、区域、层或部分。 这里使用的术语仅为了描述特定实施例的目的，而不意图限制本发明。如这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。还应理解的是，当在本说明书中使用术语"包含"和/或"包括"时，说明存在所述特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其它特征、区域、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。 此外，在这里可使用相对术语，如"下面"或"底部"和"上面"或"顶部"，用来描述如在图中所示的一个元件与其它元件的关系。应该理解的是，相对术语意在包含除了在附图中描述的方位之外的装置的不同方位。例如，如果附图之一中的装置被翻转，则描述为"在"其它元件"下"侧上的元件随后将被定位为"在"其它元件的"上"侧上。因而，根据图的特定方位，示例性术语"下面"可包括"下面"和"上面"两种方位。类似地，如果附图之一中的装置被翻转，则描述为"在"其它元件"下方"或"之下"的元件随后将被定位为"在"其它元件的"上方"。因而，示例性术语"在...下方"或"在...之下"可包括上方和下方两种方位。 除非另有定义，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员所通常理解的意思相同的意思。还应理解的是，除非这里明确定义，否则术语(诸如在通用字典中定义的术语)应该被解释为具有与相关领域和本公开的环境中它们的意思一致的意思，而将不以理想的或者过于正式的含义来解释它们。
在此参照作为本发明的理想实施例的示意图的剖视图来描述本发明的示例性实施例。这样，预计会出现例如由制造技术和/或公差引起的图示的形状的变化。因此，本发明的实施例不应该被解释为局限于在此示出的区域的具体形状，而应包括例如由制造导致的形状偏差。例如，示出或描述为平坦的区域可以通常具有粗糙和/或非线性特征。此外，示出的锐角可以被倒圆。因此，在图中示出的区域本质上是示意性的，它们的形状并不意图示出的区域的精确形状，也不意图限制本发明的范围。 除非这里另外指出或明确地与上下文矛盾，这里描述的所有方法都可以以合适的顺序执行。除非另有声明，否则任何和所有示例或示例性语言(如例如)的使用都仅是为了更好的阐述本发明，而不限制本发明的范围。如这里所使用的，说明书中的任何语言都不应被解释为指示任何未声明的元件对本发明的实施是必需的。
以下，将参照附图详细描述本发明。 图1是根据本发明的液晶显示器(LCD)中的像素的示例性实施例的等效电路图，图2是根据本发明的LCD中的像素电极的示例性实施例的俯视平面布局图，图3是具有图2中示出的像素电极的LCD的示例性实施例的沿线III-III截取的示意性剖视图。
参照图l，根据本发明的LCD的示例性实施例包括多条信号线121、131、171a和171b以及与它们连接的像素PX。 参照图2和图3， LCD的示例性实施例包括互相面对的下显示面板100和上显示面板200以及设置在下显示面板100和上显示面板200之间的液晶层3。像素电极191形成在下显示面板100上，共电极270形成在上显示面板200上。 取向层11和取向层21分别形成在像素电极191和共电极270上。下文中将给出对取向层11和取向层21的详细描述。
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在本示例性实施例中，像素电极191包括彼此分开的第一子像素电极191a和第二子像素电极191b。 信号线121、131、171a和171b形成在下显示面板100上，信号线121、 131、 171a和171b包括用于传输栅极信号的栅极线121、用于传输数据电压的一对数据线171a和171b以及用于存储存储电压的存储电极线131。示例性实施例包括每个像素仅包括单条数据线的构造。示例性实施例还包括省略了存储电极线的构造。 在本示例性实施例中，像素PX均包括一对子像素PXa和PXb，每个像素PX包括开关元件Qa和Qb、液晶电容器Clca和Clcb以及存储电容器Csta和Cstb。
在本示例性实施例中，开关元件Qa和Qb为具有形成在下面板100上的栅极电极、源电极和漏电极的三端元件。开关元件Qa和Qb的栅极电极连接到栅极线121上，开关元件Qa和Qb的源电极连接到数据线171a和171b上，而开关元件Qa和Qb的漏电极连接到液晶电容器Clca和Clcb及存储电容器Csta和Cstb上。在一个示例性实施例中，开关元件Qa和Qb可以为薄膜晶体管(TFT)。 液晶电容器Clca和Clcb包括下显示面板100的子像素电极191a和191b及上显示面板200的共电极270，下显示面板100的子像素电极191a和191b及上显示面板200的共电极270作为液晶电容器Clca和Clcb的两端；液晶层，作为电介质设置在端191a和191b与端270之间。子像素电极191a和191b连接到开关元件Qa和Qb，在本示例性实施例中，共电极270基本上形成在上显示面板200的整个表面上并接收共电压Vcom。
存储电容器Csta和Cstb起到帮助液晶电容器Clca和Clcb的作用，通过将存储电极线131与子像素电极191a和191b叠置并通过在存储电极线131和子像素电极191a和191b之间设置绝缘体来形成存储电容器Csta和Cstb。示例性实施例包括省略存储电容器Csta和Cstb的构造。 参照图2，在本示例性实施例中，像素电极191形成为在垂直方向上伸长的矩形形
状，像素电极191的第一子像素电极191a被第二子像素电极191b包围。 在本示例性实施例中，第一子像素电极191a具有这样的形状，其中，两个在垂直
方向伸长的基本相同的矩形以在水平方向上偏置(off-set)的构造彼此附着。在本示例性
实施例中，垂直方向指像素电极191的长方向，例如，与数据线171a和171b基本平行的方
向，水平方向指宽度方向，例如，与栅极线121基本平行的方向。在示例性实施例中，两个基
本相同的矩形以不偏置的构造彼此附着，它们形成方形。然而，可选的示例性实施例包括第
一子像素电极191a的水平边和垂直边的长度比可以以其它方式修改的构造。 第二子像素电极191b以具有大致均匀的宽度的间隙91包围第一子像素电极
191a，第二子像素电极191b包括上电极部分191bl，形成在第一子像素电极191a之上；
下电极部分191b2，形成在第一子像素电极191a之下；桥部分191bl2，在第一子像素电极
191a的左侧和右侧使上电极部分191bl和下电极部分19lb2互相连接。 在本示例性实施例中，第二子像素电极191b在尺寸上比第一子像素电极191a大，
可以控制第一子像素电极191a的垂直边和第二子像素电极191b的垂直边的长度比而得到
期望的第一子像素电极191a和第二子像素电极191b的面积比。在一个示例性实施例中，
第二子像素电极191b的面积可以为第一子像素电极191a的面积的大约2倍。在该示例性
实施例中，第一子像素电极191a、上电极部分191bl及下电极部分191b2可以都具有基本相
8同的面积。 在本示例性实施例中，液晶层3具有负的介电各向异性，其中的液晶分子垂直取向。偏振器(未示出)可以分别附着到基板110和210的外表面。偏振器的偏振轴可以彼此基本垂直，同时，可以分别相对水平方向和垂直方向(例如像素电极191的宽度方向和长度方向)以大约45度角倾斜。 当在液晶层3处没有产生电场时，即，当在像素电极191和共电极270之间没有电压差时，液晶分子31可以与取向层11和21的表面基本垂直地取向，或相对取向层11和21的表面稍微倾斜。 当在像素电极191和共电极270之间产生电势差时，在液晶层3处产生基本垂直于显示面板100和200的表面的电场。以下，像素电极191和共电极270将被总体称为"场产生电极"。液晶层3的液晶分子31响应于电场而倾斜，从而与电场方向基本垂直。入射到液晶层3上的光的偏振程度依赖液晶分子31的倾斜程度而改变。偏振的变化通过偏振器的透光率的改变来表示，从而LCD可以显示具有变化的灰阶的图像。
液晶分子31的倾斜方向依赖取向层11和21的特性而不同。在一个示例性实施例中，液晶分子31的倾斜方向可以通过将在偏振方向上不同的紫外线照射到取向层11和21来确定，或以倾斜的方式将在偏振方向上不同的紫外线照射到取向层11和21来确定。
依赖于液晶分子31的倾斜方向，形成在像素电极191上方的液晶层3的一部分被划分为包括左上Dl、右上D2、右下D3和左下D4的四个区域。被划分的区域Dl至D4具有基本相同的大小，且以像素电极191的水平中心线和垂直中心线作为区域D1至D4的边界。位于在水平方向和垂直方向上彼此相邻的区域D1至D4的液晶分子的倾斜方向彼此成大概90度角，但在对角线方向上彼此相邻的液晶分子的倾斜方向彼此基本相反。
图2中的箭头表示液晶分子31的倾斜方向，所述箭头在左上区域D1向右上方向倾斜，在右上区域D2向右下方向倾斜，在右下区域D3向左下方向倾斜，在左下区域D4向左上方向倾斜。 然而，在这四个区域D1至D4的液晶分子31的倾斜方向不限于上面讨论的示例性实施例，且可以以各种方式改变。此外，液晶分子31的倾斜方向可以多于或少于四个。当液晶分子的倾斜方向多样化时，LCD的参考视角增大。 同时，在本示例性实施例中，不同的电压被施加到第一子像素电极191a和第二子像素电极191b，基于共电压Vcom的大小，第一子像素电极191a的相对电压通常高于第二子像素电极191b的相对电压。液晶分子的倾斜角依赖电场强度而不同。由于第一子像素电极191a和第二子像素电极191b的电压彼此不同，所以位于两个子像素电极191a和191b上方的液晶分子31在倾斜角方面彼此不同。 因此，液晶层3的各个区域Dl至D4被分成设置在第一子像素电极191a上方的第一子区域Dla、D2a、D3a和D4a及设置在第二子像素电极191b上方的第二子区域Dlb、D2b、D3b和D4b。如图3所示，第一子像素电极191a的电压相对高，从而第一子区域Dla至D4a的液晶分子31比第二子区域Dlb至D4b中的液晶分子31倾斜得更大。
因此，两个子像素PXa和PXb在亮度方面彼此不同，且它们的亮度总和成为像素PX整体的亮度。因此，可以这样确定施加到两个子像素电极191a和191b的电压，以使像素PX的亮度具有目标灰阶值。即，关于一个像素PX，施加到两个子像素电极191a和191b的电压与的图像信号分离。 同时，当适当地控制第一子像素电极191a和第二子像素电极191b的电压时，从侧
部看到的图像与从前部看到的图像尽可能多地接近，从而提高了侧部能见度。 现在将参照图4至图7详细描述根据本发明的LCD另一示例性实施例。 图4是根据本发明的LCD的示例性实施例的俯视平面布局图，图5是图4中示出
的LCD的示例性实施例的存储电极线的俯视平面布局图。图6是示出图4中示出的LCD的
示例性实施例的像素电极的液晶分子的取向方向的俯视平面布局图，图7是图4中示出的
LCD的沿线VII-VII截取的剖视图。 参照图4至图7，LCD的示例性实施例包括下显示面板(也称为薄膜晶体管阵列面板)100、上显示面板(也称为共电极面板)200和液晶层3。
首先将详细描述薄膜晶体管阵列面板100。 栅极导体包括形成在绝缘基板110上的栅极线121和存储电极线131。 栅极线121主要在水平方向上行进，每条栅极线包括垂直突出的第一栅极电极
124a和第二栅极电极124b及宽的端部129。 存储电极线131主要在水平方向延伸，每条存储栅极线设置在两条栅极线121之间。 参照图5，在本示例性实施例中，存储栅极线131包括存储电极137，以开口的四边形带(quadrangular band)的形状形成；连接件136，连接到存储电极137。存储电极137包括水平电极部分133、134a和134b以及垂直电极部分135，存储电极137的水平电极部分133、 134a和134b在宽度方面比存储电极137的垂直电极部分135大。水平电极部分133、134a和134b包括上电极部分133、右下电极部分134a和左下电极部分134b。上电极部分133的一端和右下电极部分134a的一端经一个垂直电极部分135而彼此连接，上电极部分133的相对的一端和左下电极部分134b的一端经另一垂直电极部分135而彼此连接。在本示例性实施例中，右下电极部分134a的相对的一端和左下电极部分134b的相对端彼此分开一定距离以形成开口四边形的形状。连接件136连接到垂直电极部分135的大约中间处。 栅极绝缘层140形成在栅极导体121和131上。 第一半导体条纹151a和第二半导体条纹151b形成在栅极绝缘层140上(为方便起见，在图中省略了标号151b，但第二半导体条纹151b在数据线171b下延伸，与下文中详细描述的半导体条纹151a相似)。第一半导体条纹151a和第二半导体条纹151b主要在垂直方向行进，且包括向第一栅极电极124a突出的第一突起154a和向第二栅极电极124b突出的第二突起154b 。 第一欧姆接触条纹161a和第一欧姆接触岛165a形成在第一半导体条纹151a上。第一欧姆接触条纹161a具有突起163a，突起163a和第一欧姆接触岛165a在第一突起154a之上作为一对彼此面对。 第二欧姆接触条纹(未示出)和第二欧姆接触岛(未示出)形成在第二半导体条纹151b上。第二欧姆接触条纹也具有突起(未示出)，所述突起和第二欧姆接触岛在第二突起154b之上作为一对彼此面对。 第一数据线171a形成在第一欧姆接触条纹161a上，第一漏电极175a形成在第一欧姆接触岛165a上。第二数据线171b形成在第二欧姆接触条纹上，第二漏电极175b形成在第二欧姆接触岛上。 第一数据线171a和第二数据线171b主要在垂直方向行进，且与栅极线121和存储电极线131的连接件136交叉。第一数据线171a和第二数据线171b包括第一源电极173a和第二源电极173b以及宽的端部179a和179b，第一源电极173a和第二源电极173b朝向第一栅极电极124a和第二栅极电极124b延伸。 第一漏电极175a和第二漏电极175b均分别具有位于第一栅极电极124a和第二栅极电极124b上方的一端和从该一端中的每一个垂直地延伸的延伸部分，同时，第一漏电极175a和第二漏电极175b被第一源电极173a和第二源电极173b的弯曲部部分地围绕。
在本示例性实施例中，第一欧姆接触161a和165a仅在下面的第一半导体条纹151a与上面的第一数据线171a和第一漏电极175a之间存在，以降低下面的第一半导体条纹151a与上面的第一数据线171a和第一漏电极175a之间的接触电阻。第二欧姆接触仅在下面的第二半导体条纹151b与上面的第二数据线171b和第二漏电极175b之间存在，以降低下面的第二半导体条纹151b与上面的第二数据线171b和第二漏电极175b之间的接触电阻。第一半导体条纹151a具有与第一数据线171a、第一漏电极175a及第一欧姆接触161a和165a基本相同的平面形状。第二半导体条纹151b具有与第二数据线171b、第二漏电极175b及第二欧姆接触基本相同的平面形状。然而，半导体151a和151b具有没有被数据线171a和171b及漏电极175a和175b覆盖的暴露部分，包括在源电极173a和漏电极175a之间及源电极173b和漏电极175b之间的暴露部分。 钝化层180形成在第一数据线171a和第二数据线171b、第一漏电极175a和第二漏电极175b以及半导体151a和154b上。钝化层180包括下层180p和上层180q，在本示例性实施例中，下层180p和上层180q可以包含无机绝缘材料，所述无机绝缘材料的示例性实施例包括硅氮化物、硅氧化物及具有相似特性的其它材料。示例性实施例包括可以省略下层180p和上层180q中的至少一个的构造。 钝化层180具有暴露数据线171a和171b的端部179a和179b的接触孔182a和
182b以及暴露漏电极175a和175b的宽的端部的接触孔185a和185b。钝化层180和栅极
绝缘层140具有共同暴露栅极线121的端部129的多个接触孔181。 在本示例性实施例中，滤色器230形成在下层180p和上层180q之间。 滤色器230具有与钝化层180的接触孔185a和185b对应的通孔235a和235b，在
本示例性实施例中，通孔235a和235b在尺寸方面比钝化层180的接触孔185a和185b大。
滤色器230还具有在存储电极137上方的多个开口 233a、233b、234a和234b。滤色器230
的开口 233a和233b形成在上电极部分133上方，滤色器230的开口 234a和234b分别形
成在右下电极部分134a和左下电极部分134b之上。 像素电极191和多个接触助件81 、82a和82b形成在钝化层180的上层180q上。
如图4所示，根据本示例性实施例的像素电极191具有与图2中示出的像素电极基本相同的形状。即，像素电极191包括彼此分开的第一子像素电极191a和第二子像素电极191b，第一子像素电极191a和第二子像素电极191b之间设置有间隙91。
第一子像素电极191a和第二子像素电极191b之间的间隙91与存储电极137叠置。存储电极137防止第一子像素电极191a和第二子像素电极191b之间的漏光，同时防止由于光取向可能产生的不期望的纹理。由光取向引起的纹理沿液晶分子的取向方向产生在间隙91周围。 在一个示例性实施例中，如图6所示，纹理可能产生在第一子像素电极191a的左上部分和右下部分，及第二子像素电极191b的右上部分和左下部分。因此，当将第一子像素电极191a的左半部引向上并将第一子像素电极191a的右半部引向下时，第一子像素电极191a的纹理产生区域与第二子像素电极191b的纹理产生区域线性重合。因此，仅用简单且小的存储电极137就可以有效地覆盖纹理产生区域。 像素电极191还与存储电极137叠置以形成存储电容器。S卩，第一子像素电极191a与上电极部分133及右下电极部分134a叠置以形成存储电容器Csta，第二子像素电极191b与上电极部分133及左下电极134a叠置以形成存储电容器Cstb。由于在滤色器230的开口 233a和234a中，像素电极191和存储电极137彼此叠置，且在像素电极191和存储电极137之间仅设置有钝化层180，因此增大了存储电容器的电容。
第一栅极电极124a和第二栅极电极124b、第一半导体条纹151a的第一突起154a和第二半导体条纹151b的第二突起154b、第一源电极173a和第二源电极173b以及第一漏电极175a和第二漏电极175b形成第一 TFT Qa和第二 TFT Qb，第一漏电极175a和第二漏电极175b通过接触孔185a和185b连接到第一子像素电极191a和第二子像素电极191b。
接触助件81、82a和82b通过接触孔181、182a和182b分别连接到栅极线121的端部129及数据线171a和171b的端部179a和179b。接触助件81、82a和82b起到帮助将栅极线121的端部129及数据线171a和171b的端部179a和179b附着到诸如驱动IC的外部装置并保护栅极线121的端部129及数据线171a和171b的端部179a和179b的作用。可选示例性实施例包括可以省略接触助件81、82a和82b的构造。在一个这样的可选示例性实施例中，栅极线121、数据线171和存储电极线131可以直接连接到外部驱动源上。
现在将详细描述共电极面板200。 多个挡光构件220形成在绝缘基板210上，平坦化层250形成在挡光构件220上。共电极270形成在平坦化层250上。 取向层11和21分别形成在TFT阵列面板100和共电极面板200上，取向层11和21彼此面对。现在将给出对取向层11和21的详细描述。 现在将参照图7至图9详细描述根据本发明的取向层11和21的示例性实施例。
图8A和图8B是根据本发明的不同形成阶段中的取向层的示例性实施例的概念性剖视图，图9是示出根据本发明的通过利用飞行时间二次离子质谱(TOF-SIMS)技术分析取向层的示例性实施例的结果的曲线图。 在本示例性实施例中，取向层11和21包含垂直光取向材料17和主取向材料18的混合物，垂直光取向材料17在其侧链中含有垂直官能团19，主取向材料18 —般用在垂直取向(VA)模式或扭曲向列模式中。如从图8A到图8B的转变所示，垂直光取向材料17和主取向材料18被置于微相分离(micro-phase s印aration，MPS)状态。取向层11和21的MPS状态是当垂直光取向材料17和主取向材料18的混合物被涂覆到像素电极191和共电极270上并硬化时产生的结构。 虽然在图8A和图8B中未示出，但在一个示例性实施例中，将紫外线照射到具有MPS结构的取向层11和21上，结果是，通过光反应基团的反应形成取向层11和21。在取向层11和21中，由于紫外线的照射产生极少量的副产物，并减少了 LCD的残留影像，从而 提高了显示品质。 此外，由于没有以单独的方式执行摩擦工序而仅通过紫外线的照射来形成取向层 11和21，因此降低了生产成本并加快了生产速度。垂直光取向材料17主要形成在更靠近 液晶层3的表面侧上，主取向材料18主要形成为更靠近基板110和210。因此，朝向取向层 11和21的表面，例如更靠近液晶层3，垂直光取向材料17与主取向材料18的摩尔浓度比 增加。 包含在垂直光取向材料17中的垂直官能团可以存在于从取向层的表面到对应于 取向层的整个厚度的大约20 %的取向层的深度，在这样的示例性实施例中，可以更清晰地 形成MPS结构。 在本示例性实施例中，垂直光取向材料17为具有重均分子量为大约l，OOO至大 约1， 000， 000的聚合物材料，垂直光取向材料17为具有与至少一个侧链结合的主链的化合 物。所述侧链可以包括柔性官能团、热塑性官能团、光反应基团、垂直官能团和具有相似特 性的各种其它材料中的至少一种。所述主链可以包括从聚酰亚胺、聚酰胺酸、聚酰胺、聚酰 胺酰亚胺、聚酯、聚乙烯、聚氨酯、聚苯乙烯和具有相似特性的其它材料中选择的至少一种 化合物。主链的示例性实施例可以更多地包含诸如酰亚胺基团的环状结构以进一步强化主 链的硬度。 因此，减少了在LCD长时间运行时产生的斑点，增强了与取向层的预倾斜相关的 稳定性。此外，在主链包含浓度为大约75mol^或更多的酰亚胺基的示例性实施例中，进一 步减少了斑点，进一步增强了与取向层的预倾斜相关的稳定性。在本示例性实施例中，预倾 斜的角度为大约80度到大约90度。 柔性官能团或热塑性官能团是用于使结合到主链的侧链容易地取向的官能团，在 示例性实施例中，柔性官能团或热塑性官能团可以包含具有碳的数目为大约3到20的被取 代的或未被取代的烷基团或烷氧基团。 光反应基团是通过紫外线的照射直接导致光二聚反应或光异构化反应的官能团。 在一个示例性实施例中，光反应基团可以包含从偶氮类化合物、肉桂酸类化合物、查耳酮类 化合物、香豆素类化合物、马来酰亚胺类化合物和具有相似特性的其它化合物中选择的至 少一种化合物。 在一个示例性实施例中，垂直官能团是将整个侧链沿与主链垂直的方向移动的官 能团，主链与基板110和220平行，垂直官能团可以包含从由C3_C1Q烷基团和C3_C1Q烷氧基 团中的至少一种取代的芳基团及由CfQ。烷基团和C3-C1Q烷氧基团中的至少一种取代的环 己基团组成的组中选择的至少一种化合物。 在一个示例性实施例中，垂直光取向材料17可以通过聚合诸如具有酸酐的二胺 的单体来制备。二胺可以与诸如柔性官能团、光反应基团和垂直官能团的侧链中的至少一 种结合。此外，垂直光取向材料17可以通过向聚酰亚胺或聚酰胺酸加入与热塑性官能团、 光反应基团或垂直官能团结合的化合物来制备。在这样的示例性实施例中，如热塑性官能 团直接键合到聚合物主链一样，侧链含有热塑性官能团、光反应基团、垂直官能团和具有相 似特性的其它材料。 主取向材料18可以含有上述聚合物主链，主取向材料18的重均分子量可以为从大约10，000到大约1， 000， 000。当主取向材料18含有浓度为大约50mol^至大约80molX 的酰亚胺基团时，LCD的斑点和残留影像进一步减少。主取向材料18可以含有浓度为大约 5mol %的作为键合到聚合物主链的侧链的垂直官能团。 图12是示出LCD的示例性实施例中作为包含在主取向材料18中的垂直官能团的 mol^的函数的残留影像程度的曲线图。如图12所示，当主取向材料18包含浓度大约为 5mol^或更少的垂直官能团时，LCD的残留影像显著地或指数地减少。此外，当主取向材料 18包含浓度大约为2mol^或更少的垂直官能团时，LCD的残留影像甚至进一步减少。
在一个示例性实施例中，在混合物中垂直光取向材料17与主取向材料18的重量 比可以为大约5 : 95至50 : 50。如果在混合物中垂直光取向材料17的含量为大约50wt^ 或更少，则电压保持率(VHR)增加，从而LCD的残留影像减少。如果在混合物中垂直光取向 材料17的含量为大约5wt^或更多，则保持了预倾斜的均匀性，从而减少了 LCD的斑点。在 一个示例性实施例中，在混合物中垂直光取向材料17与主取向材料18的重量比可以为大 约10 : 90至40 : 60的情况下，可以进一步减少LCD的残留影像和斑点。
图11是示出作为垂直光取向材料17的重量百分比(wt% )的函数的残留影像和 斑点的程度的曲线图，从曲线图中可以示出，当混合物中垂直光取向材料17的含量为大约 10wt^至大约40wt^时，LCD的残留影像和斑点进一步减少。此外，随着混合物中垂直光取 向材料17的含量变少，光反应基团减少了，且极少有不必要的副产物产生。因此，LCD的残 留影像减少且反应效率提高。由于混合物中垂直光取向材料17的含量减少，生产成本也降 低了。 在本示例性实施例中，垂直光取向材料17和主取向材料18均分别具有大约25达 因/厘米-65达因/厘米的表面张力。在本示例性实施例中，因为垂直光取向材料17的表 面张力与主取向材料18的表面张力相等或比主取向材料18的表面张力小，所以MPS结构
变得更清晰。 图9中示出的曲线是基于TOF-SIMS技术生成的，目标取向层的材料组分示出在如 下的描述中。 在本示例性实施例中，通过将二胺与酸二酐聚合，形成垂直光取向材料17。所述二 胺包含两条侧链，每条侧链包含氟(F)、芳基和肉桂酸。此时，垂直光取向材料17的含量为 20wt%。在本示例性实施例中，氟(F)成分起到检测垂直光取向材料17指示剂的作用。没 有垂直官能团成分的聚酰亚胺被以80wt^的量用作主取向材料18。氧化铟锡(ITO)薄膜 形成在基板上，垂直光取向材料17和主取向材料18的混合物被印刷在ITO薄膜上。在印 刷的混合物硬化后，将线性偏振的紫外线照射到混合物上，从而形成厚度为大约IOOO人的 取向层。 如图9所示，垂直官能团中氟(F)成分的强度在非常短时间内急速降低，测定的结
果是，从取向层的表面大约91人以上的取向层深度不再有氟(F)成分存在。因此，因为垂 直光取向材料17从表面形成至大约9%的深度，主取向材料18形成在垂直光取向材料17 下面，所以MPS结构清晰地形成。此外，驱动具有取向层的LCD的结果显示基本没有线残留 影像和面残留影像存在。 图10示出根据本发明的通过TOF-SIMS技术分析取向层的示例性实施例的结果 的曲线图。除了垂直光取向材料17的含量为大约10wt^且主取向材料18的含量为大约90wt%，目标取向层的材料组分与图7的相关材料组分相同。在该示例性实施例中，从取向 层的表面大约42A以上的取向层深度不再有氟成分存在，且几乎没有线残留影像和面残
留影像存在。 现在将详细描述制造根据本发明的LCD的示例性实施例的方法的示例性实施例。 然而，将省去重复的描述。 包括栅极电极124a和124b、源电极173a和173b、漏电极175a和175b以及半导 体154a和154b的TFT形成在基板110上。下层180p和上层180q形成在薄膜晶体管上。 滤色器230形成在下层180p和上层180q之间。像素电极191a和191b及接触助件81和 82形成在上层180q上。 垂直光取向材料17和主取向材料18的混合物被印刷到像素电极191a和191b及 接触助件81和82上。在一个示例性实施例中，光取向材料17和主取向材料18可以通过 喷墨印刷来印刷，然后硬化。在一个示例性实施例中，可以以两个步骤执行硬化。根据一个 示例性实施例，所述混合物可以在大约70°C -S(TC预焙烧大约2到3分钟以从混合物中去 除溶剂，并在大约21(TC或以上硬化大约10到大约20分钟以形成MPS结构。此时，垂直光 取向材料17形成在上侧区域，主取向材料18形成在下侧区域。 然后将紫外线照射到基板110上。示例性实施例包括使紫外线从以垂直或倾斜于 基板110的方向定向的构造。根据本示例性实施例，由于不需要以单独的方式执行摩擦工 艺以形成取向层11，因此提高了生产速度并降低了生产成本。此外，照射紫外线的方向可以 利用掩膜来改变，从而可以形成在预倾斜方向上不同的多个畴(multi-domain)。在一个示 例性实施例中，紫外线可以为部分偏振紫外线或线偏振紫外线。在一个示例性实施例中，紫 外线的波长可以为大约270nm至大约360nm，其能量可以为大约10mJ至大约5， OOOmJ。
之后，液晶层3形成在取向层11或取向层21上。 同时，挡光构件220、平坦化层250和共电极270顺序形成在基板210上。取向层 21以与取向层11的形成方式基本相同的方式形成在共电极270上。 这样设置基板210以使形成在基板210上的取向层21接触液晶层3，两个基板110 和210彼此结合。 然而，在可选实施例中，液晶层3形成在基板210的取向层21上，这样设置基板 210以使形成在基板110上的取向层11接触液晶层3，两个基板110和210彼此结合。
可以使用普通的薄膜沉积方法或基于光刻的图案化方法来形成TFT和电极。
虽然已经结合现在认为是可实施的示例性实施例描述了本发明，但应该理解的 是，本发明不限于公开的实施例，而是相反，本发明意图覆盖包括在权利要求的精神和范围 内的各种修改和等同配置。
权利要求
一种液晶显示器，包括第一基板；第二基板，设置为面对第一基板；取向层，设置在第一基板和第二基板中的至少一个上，其中，取向层包括主取向材料和垂直光取向材料，垂直光取向材料包含第一垂直官能团；液晶层，设置在第一基板和第二基板之间。
2. 如权利要求1所述的液晶显示器，其中，随取向层中的高度接近取向层表面，垂直光 取向材料与主取向材料的摩尔浓度比增加。
3. 如权利要求2所述的液晶显示器，其中，第一垂直官能团设置在取向层内的从取向 层的表面到取向层的一定深度的范围内，所述一定深度对应于取向层厚度的20% 。
4. 如权利要求l所述的液晶显示器，其中，垂直光取向材料与主取向材料的重量比为 从5 : 95至50 : 50。
5. 如权利要求4所述的液晶显示器，其中，垂直光取向材料和主取向材料的重量比为从io : 90至40 : 60。
6. 如权利要求4所述的液晶显示器，其中，主取向材料包含浓度为5mol^或更低的第二垂直官能团。
7. 如权利要求1所述的液晶显示器，其中，液晶的预倾斜角为80度到90度。
8. 如权利要求1所述的液晶显示器，其中，垂直光取向材料包含浓度为75mol^或更高 的酰亚胺基团。
9. 如权利要求8所述的液晶显示器，其中，主取向材料包含浓度为50mol^至80molX的酰亚胺基团。
10. 如权利要求1所述的液晶显示器，其中，垂直光取向材料包含具有第一侧链和第二 侧链的二胺类化合物。
11. 如权利要求1所述的液晶显示器，其中，第一垂直官能团包含从由CfQ。烷基团和 C3_C1Q烷氧基团中的至少一种取代的芳基团及由C3-C1Q烷基团和C3-C1Q烷氧基团中的至少 一种取代的环己基团组成的组中选择的至少一种化合物。
12. 如权利要求1所述的液晶显示器，所述液晶显示器还包括 第一信号线，设置在第一基板上； 第二信号线，设置为与第一信号线垂直； 薄膜晶体管，连接到第一信号线和第二信号线； 像素电极，连接到所述薄膜晶体管； 共电极，设置在第二基板上。
13. 如权利要求12所述的液晶显示器，其中，像素电极包括第一子像素电极和第二子 像素电极，第一子像素电极和第二子像素电极彼此分开。
14. 如权利要求13所述的液晶显示器，其中，第二子像素电极包括 第一电极部分，在垂直方向上设置在第一子像素电极的上方； 第二电极部分，在垂直方向上设置在第一子像素电极的下方；多个连接件，设置在第一子像素电极的左侧和右侧，所述多个连接件将第一电极部分 和第二电极部分连接起来。
15. 如权利要求l所述的液晶显示器，其中，液晶具有负的介电各向异性，且可以与第 一基板和第二基板垂直地取向。
16. —种制造液晶显示器的方法，所述方法包括如下步骤将主取向材料和垂直光取向材料的混合物涂覆到第一基板和第二基板中的至少一个， 所述垂直光取向材料包含第一垂直官能团；通过将紫外线照射到所述混合物上来形成取向层；在取向层上设置液晶材料；使第一基板和第二基板彼此结合。
17. 如权利要求16所述的方法，其中，在至少两个方向上照射紫外线以形成多个畴，在 所述多个畴中，液晶材料在预倾斜方向上彼此不同。
18. 如权利要求16所述的方法，其中，随取向层中的高度接近取向层的表面，垂直光取 向材料与主取向材料的摩尔浓度比增加。
19. 如权利要求18所述的方法，其中，第一垂直官能团设置在取向层内的从取向层的 表面到取向层的一定深度的范围内，所述一定深度对应于取向层厚度的20%。
20. 如权利要求16所述的方法，其中，垂直光取向材料与主取向材料的重量比可以为 从5 : 95至50 : 50。
21. 如权利要求20所述的方法，其中，垂直光取向材料与主取向材料的重量比为从io : 90至40 : 60。
22. 如权利要求20所述的方法，其中，主取向材料包含浓度为5mol^或更低的第二垂 直官能团。
23. —种液晶显示器的取向材料，所述取向材料包含主取向材料和垂直光取向材料，垂 直光取向材料包含第一垂直官能团。
24. 如权利要求23所述的取向材料，其中，垂直光取向材料与主取向材料的重量比为 从5 : 95至50 : 50。
25. 如权利要求24所述的取向材料，其中，垂直光取向材料与主取向材料的重量比为从io : 90至40 : 60。
26. 如权利要求24所述的取向材料，其中，垂直光取向材料包含浓度为75mol %或更高 的酰亚胺基团。
27. 如权利要求26所述的取向材料，其中，垂直光取向材料包含具有第一侧链和第二 侧链的二胺类化合物。
28. 如权利要求27所述的取向材料，其中，第一垂直官能团包含从由CfQ。烷基团和 C3_C1Q烷氧基团中的至少一种取代的芳基团及由C3-C1Q烷基团和C3-C1Q烷氧基团中的至少 一种取代的环己基团组成的组中选择的至少一种化合物。
29. 如权利要求24所述的取向材料，其中，主取向材料包含浓度为50mol^至80molX 的酰亚胺基。
30. 主取向材料包含浓度为5mol^或更低的第二垂直官能团。
全文摘要
本发明提供了一种液晶显示器及其制造方法。液晶显示器包括第一基板；第二基板，设置为面对第一基板；取向层，设置在第一基板和第二基板中的至少一个上，其中，取向层包括主取向材料和垂直光取向材料，垂直光取向材料包含第一垂直官能团；液晶层，设置在第一基板和第二基板之间。
文档编号C09K19/56GK101750786SQ200910140360
公开日2010年6月23日 申请日期2009年7月17日 优先权日2008年11月27日
发明者全柏均, 姜锡训, 李准宇, 裴钟成, 赵秀连, 郑进秀, 金会林 申请人:三星电子株式会社