專利名稱：液晶顯示器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種平板顯示器及其制造方法，尤其涉及一種具有高對(duì)比度特性的平板顯示器。
背景技術(shù)：
液晶顯示器(LCD)通過液晶材料的光學(xué)特性和介電各向異性顯示不同的圖像。在LCD中，圖像質(zhì)量依賴于觀察方向。
為了解決LCD的圖像質(zhì)量依賴于觀察方向的問題，目前大力主張采用垂直取向(VA)型LCD。
在VA型LCD中，當(dāng)沒有加電場(chǎng)時(shí)，夾在上下基板之間的液晶分子相對(duì)于基板表面垂直取向。當(dāng)在兩基板之間加上電場(chǎng)，液晶(LC)分子旋轉(zhuǎn)成與兩基板表面平行的方向。
為減小圖像的方向依賴性，并且為了改善VA型LCD的圖像質(zhì)量，采用了多域技術(shù)。該多域技術(shù)從一個(gè)域到另一個(gè)域獨(dú)立地控制液晶分子的方向。在VA型LCD中，利用電極的開口部和突起部形成多域。一些LCD僅利用突起部和開口部其中之一。一些LCD則同時(shí)利用了兩者。
用于形成多域的突起部是在以下工藝中制作的。
首先，在基板上涂覆一層感光材料，該感光層通過一具有某種圖案的掩模進(jìn)行適量曝光。
感光層顯影形成上述圖案。
感光層的圖案即成為形成多域的突起部。
在這種情況下，突起部上的液晶分子沒有被垂直取向，而是朝一邊傾斜。
VA型LCD通常為常黑模式，當(dāng)沒有施加電場(chǎng)時(shí)呈現(xiàn)黑色狀態(tài)。為了得到常黑模式，液晶分子在沒有施加電場(chǎng)時(shí)應(yīng)該垂直排列。如果一部分液晶分子沒有垂直排列，在黑色狀態(tài)下就會(huì)發(fā)生光泄漏。這將降低了顯示質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種有效降低黑色狀態(tài)亮度的液晶顯示器。黑色狀態(tài)下亮度降低，將使對(duì)比度(CR)增大，其中對(duì)比度為白色亮度和黑色亮度之比。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種制造上述液晶顯示器的方法。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供的液晶顯示器包括一基板，一形成在基板上的電極，形成在電極上的一第一突起部和一第二突起部，和形成在第一突起部和第二突起部上的一取向?qū)印?br> 第一突起部和第二突起部可以為互相平行形成。
第一突起部和第二突起部可以沿兩個(gè)或多個(gè)方向延伸。
第二突起部可以形成在第一突起部的兩側(cè)，且可以低于第一突起部。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的LCD可以如下制造在一基板上形成一電極，在電極上形成不同高度的第一突起部和第二突起部，并在突起部上形成取向?qū)印?br> 突起部可以如下形成在電極上涂覆一感光層，通過光掩模用適量的光對(duì)感光層進(jìn)行曝光。該掩模具有兩種用于形成突起部的圖案。其中一種圖案比另一種寬。較寬的圖案可以用于較高的突起部。較窄的圖案可以用于較低的突起部。


圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)中突起部以及利用光掩模形成突起部的剖面圖。
圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中一雙圖案突起部(dual pattern protrusion)的結(jié)構(gòu)以及利用一光掩模在上基板上形成該雙圖案突起部的剖面圖。
圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中一雙圖案突起部的結(jié)構(gòu)以及利用一光掩模在下基板上形成該雙圖案突起的剖面圖。
圖5是本發(fā)明實(shí)施例中的液晶顯示器和現(xiàn)有技術(shù)的液晶顯示器的對(duì)比度(CR)的對(duì)比圖表。
圖6是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中雙圖案突起部的平面圖。
圖7是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中形成在電極上的一突起部圖案的平面圖。
具體實(shí)施例方式
應(yīng)該理解，以下描述的本發(fā)明的示例性實(shí)施方式可以在不偏離所公開的發(fā)明原理的前提下做出不同方式的改變，并且本發(fā)明的保護(hù)范圍也不局限于以下的實(shí)施方式。相反，提供以下實(shí)施方式是為了使公開完整，并且將完全將本發(fā)明的構(gòu)思通過示例方式以非限制方式傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。
下面，將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
為便于識(shí)別，將附圖中的層厚進(jìn)行了放大。
圖1是本發(fā)明示例性實(shí)施方式的液晶顯示器，包括一下基板100，一上基板200，以及一被注入于上下基板之間的液晶層3。
下基板100包括一柵極線121，一與柵極線相交的數(shù)據(jù)線171，一與柵極線和數(shù)據(jù)線電連接的薄膜晶體管(TFT)Q，以及一與TFT電連接的像素電極19。
上基板200包括一與像素電極19相應(yīng)的濾色器230，一公共電極210，該公共電極沉積于上基板200的整個(gè)顯示區(qū)域并接收公共電壓。
液晶層3可以具有負(fù)介電各向異性，并且可以被取向?yàn)榇怪庇谏舷禄濉?br> 當(dāng)根據(jù)像素電極19和公共電極210之間的電壓差施加電場(chǎng)時(shí)，液晶層3中的液晶分子趨向于在垂直于電場(chǎng)的方向上取向。
下基板100上的像素電極19，上基板200上的公共電極210，以及液晶層構(gòu)成一電容(CLC)像素電極19與另一信號(hào)線(未示出)形成存儲(chǔ)電容(CST)，在其上施加一定電壓。該電壓可以與共用電壓相等。像素電極也可以與前一柵極線以及形成在像素電極和柵極信號(hào)線之間的絕緣層一起形成一存儲(chǔ)電容。
濾色器230也可以形成在下基板100上。在這種情況下，它可以形成在像素電極之上或之下。
圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中一雙圖案突起部和用于在上基板上形成該雙圖案突起部的一光掩模剖面圖。
圖3示出了一下基板200、一絕緣層205、一電極210、一第一突起部221、一第二突起部222、以及一取向?qū)?20。第一突起部221比第二突起部222高。第二突起部222形成在第一突起部221的兩側(cè)。第一突起部221寬度大約為4至6μm，第二突起部222寬度大約為1.5至2.5μm。第一突起部和第二突起部的中心間距大約為5至6μm。取向?qū)?20可以是垂直取向材料。絕緣層205可以是一保護(hù)層(overcoat layer)。該絕緣層可以省略。
圖3示出了一掩模20，具有一透明基板25，第一圖案21和第二圖案22。
在這里，第一圖案21對(duì)著第一突起部221，第二圖案22對(duì)著第二突起部222。
第一圖案21可以比第二圖案22寬。
第一圖案21寬度大約為4μm至6μm，第二圖案22寬度大約為1.5μm至2.5μm。第一圖案21和第二圖案22間隔大約為1.5μm至2.5μm。
以下將對(duì)在公共電極上形成突起部的過程進(jìn)行描述。
在基板上，例如玻璃板上，形成遮光層，以阻隔像素電極之間的光泄漏。然后，在遮光層上形成濾色器。保護(hù)層可以形成在濾色器上。然后，在保護(hù)層205上形成一公共電極210。然后，在公共電極上涂覆一感光層。然后，如圖3所示，經(jīng)由光掩模對(duì)感光層曝光。第一突起部221形成在與第一圖案21對(duì)應(yīng)的位置。第二突起部222形成在與第二圖案22對(duì)應(yīng)的位置。取向?qū)?20，例如聚酰亞胺樹脂，涂覆在第一突起部和第二突起部之上。
圖4表示同樣的工藝可以應(yīng)用于在下基板上形成突起部。
如圖3和圖4所示，掩模上第一圖案和第二圖案的寬度彼此不同。即使掩模上的圖案阻止光到達(dá)陰影區(qū)域，光也會(huì)通過衍射到達(dá)陰影區(qū)域。掩模上的一較寬的光屏蔽圖案可以阻止光到達(dá)陰影區(qū)域的中心。到達(dá)感光層的光越少，形成的圖案越厚。
因?yàn)樵诒景l(fā)明的實(shí)施例中，突起部是通過使用圖3中所示的具有第一圖案21和第二圖案22的光掩模形成，并且利用取向?qū)悠交送黄鸩康男倍?，突起部的整個(gè)區(qū)域變化平緩。當(dāng)沒有對(duì)液晶層施加電場(chǎng)時(shí)，在突起部221和222附近的液晶分子被取向?yàn)閹缀醮怪庇诨灞砻妗?br> 因此，當(dāng)突起部被用于在常黑模式液晶顯示器中形成域時(shí)，在突起部附近的光泄漏得到改善。
表1中示出了黑色亮度、白色亮度以及對(duì)比度。
圖5是本發(fā)明的液晶顯示器和現(xiàn)有技術(shù)的液晶顯示器的對(duì)比度(CR)的對(duì)比圖表。表1示出當(dāng)掩模上的第一圖案21的寬度為5μm(CD，臨界尺寸)，第二圖案22的寬度為2μm(CD，臨界尺寸)，第一圖案21和第二圖案22之間的間距為2μm，并且現(xiàn)有技術(shù)(單圖案突起部)的CD是14μm的結(jié)果。
表1

表1和圖5示出了與具有單圖案突起部的液晶顯示器相比，在不考慮保護(hù)層時(shí)，具有雙圖案突起部的液晶顯示器顯示擁有好得多的黑色亮度和對(duì)比度。如圖3和圖4所示，用于形成雙圖案突起部的掩模具有兩種寬度不同的圖案。
圖2示出了一單圖案突起部以及它的傳統(tǒng)的形成過程。一電極310形成在基板300上，通過使用光掩模30在電極310上形成一單圖案突起部331，光掩模30包括一透明平板35，以及一不透明圖案31。該不透明圖案與突起部圖案331相對(duì)應(yīng)。在本例中，突起部331由正性光刻膠制成。隨后將一取向?qū)?20形成在電極310和突起部331上。
圖6示出了本發(fā)明一實(shí)施例所形成的雙圖案突起部的平面圖。
一第一突起部221和一第二突起部222彼此平行延伸，該第二突起部222可以處于第一突起部221的兩側(cè)或處于第一突起部221的一側(cè)。
圖7示出了本發(fā)明一實(shí)施例中形成在電極上的一突起部圖案的平面圖。
如圖1和圖7所示，本發(fā)明的一實(shí)施例具有在下基板100上的像素電極191的一開口部分，以及在上基板200上的公共電極210上的突起部223和224，突起部223和224具有不同的高度。
突起部223和224具有一彎曲部分以及一連接到彎曲部分兩側(cè)的垂直部分。
彎曲部分具有兩條斜線，彼此之間幾乎成直角。
垂直部分與彎曲部分成鈍角，并且?guī)缀鯇?duì)應(yīng)于像素電極19的邊緣位置。
較大的突起部223的彎曲部分傾斜地橫越像素電極19的整個(gè)寬度，較小的突起部224的彎曲部分傾斜地橫越像素電極19的整個(gè)寬度的一半。
在像素電極19的水平方向上，較大的突起部223和較小的突起部224交替地排列，較大的突起部223和較小的突起部224相互平行。在較大的突起部223和較小的突起部224之間有一個(gè)開口部分191。開口部分191與較大的突起部223和較小的突起部224平行。在圖7中，較大的突起部223和相鄰像素電極的較小的突起部224相連，但是他們也可以彼此分離。
像素電極的開口191可以用一個(gè)突起部代替。
在開口191和突起部223和224兩側(cè)的液晶分子傾斜方向彼此相反。
由于開口191和突起部223和224具有一彎曲約90度的彎曲部分，在像素電極部分的液晶分子朝四個(gè)方向傾斜，從而減小液晶顯示器顯示質(zhì)量的觀察依賴性。
光屏蔽圖案和濾色器可以形成在下基板上。在這種情況下，他們可以位于像素電極之上或之下。保護(hù)層可以省略。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，雙圖案突起部可以具有雙重高度。較寬的圖案可以比較窄的圖案高?？梢圆捎门c在公共電極上相同的形成方法，將雙重高度的突起形成在像素電極上。該雙重高度的突起可以形成在兩基板上，也可以形成在兩塊基板之一上。在這種情況下，在另外一塊基板上的電極可以具有一開口。
雙重高度的突起使整個(gè)突起部分的斜度平滑，并且可以改善液晶顯示器黑色狀態(tài)的質(zhì)量和對(duì)比度。
本發(fā)明的示范性實(shí)施例也示出了雙圖案突起可以是三圖案或更多圖案的突起。該雙重高度的突起也可以具有多于兩個(gè)的高度彼此不同的子突起。
這里是采用本發(fā)明的實(shí)施例的一些實(shí)驗(yàn)示例。以850rpm的速度在一玻璃基板上的一電極上涂覆日本Synthetic Rubber(JSR)公司生產(chǎn)的光致抗蝕劑(PR)PC459 20秒。然后利用90℃加熱板對(duì)光致抗蝕劑進(jìn)行烘干大約10秒，然后在板上將光致抗蝕劑烘干120秒。通過一光掩模用波長(zhǎng)范圍為約420nm～500nm的Hg燈對(duì)光致抗蝕劑進(jìn)行曝光后，用2.38％的四甲基氫氧化銨(TMAH；N(CH3)4OH)溶液進(jìn)行顯影。圖3中的第二圖案22寬度為2μm。第一圖案被分裂成每部分寬度為5μm，7.5μm和10μm。第一圖案和第二圖案之間的間距分別被分裂為1.3μm，1.5μm和2.0μm。一些采用單圖案的現(xiàn)有技術(shù)也被測(cè)試，它分別被分裂成為8μm，11μm和14μm。圖3中的第一突起部221厚度約為1.1μm，圖3中的第二突起部222厚度約為0.4μm。所有具有雙圖案突起部的顯示器表現(xiàn)出比任何具有單圖案突起部的顯示器更好的對(duì)比度。當(dāng)掩模上第一圖案與第二圖案的間距等于或小于1.3μm時(shí)，基板上第一突起部可能碰觸到第二突起部。即使第一突起部和第二突起部相互接觸，顯示器的對(duì)比度也比現(xiàn)有技術(shù)中的顯示器好。如果取向?qū)拥恼扯容^低，可以令第一突起部和第二突起部的接觸情況比較好。在這種情況下，雙圖案突起看上去就像單圖案突起。如果取向?qū)拥恼扯茸銐虼?，取向?qū)觿t可以平滑雙圖案突起的斜度。掩模上的第二圖案可以用半色調(diào)圖案代替狹縫圖案。掩模上的半色調(diào)圖案?jìng)鬏數(shù)墓饬可儆诘谝粓D案。
雖然本發(fā)明的實(shí)施例僅公開了使用正型光致抗蝕劑，也可以采用負(fù)型光致抗蝕劑。
盡管以上參照示例性實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，根據(jù)以上描述，作出很多替換性修改和改變對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是明顯的。因此，本發(fā)明包含了所有不脫離權(quán)利要求書中提出的本發(fā)明精神和范圍的條件下的替換性修改或改變。
本申請(qǐng)要求享有2004年3月31日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)No.2004-22054的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)?jiān)诖苏麄€(gè)引為參考。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示器，包括一基板；一形成在所述基板上的電極；具有不同高度的一第一突起部和一第二突起部，形成在所述電極上；一形成在所述第一突起部和第二突起部上的取向?qū)印?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中所述第一突起部和第二突起部彼此平行延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶顯示器，其中所述第一突起部和第二突起部在超過一個(gè)的方向上延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶顯示器，其中所述第二突起部與第一突起部相鄰，并且低于第一突起部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中所述第二突起部與第一突起部相鄰，并且比第一突起部窄。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液晶顯示器，其中所述第一突起部的寬度約為4μm至6μm，所述第二突起部的寬度約為1.5μm至2.5μm，并且所述第一突起部和第二突起部的中心間距約為5μm至6μm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中所述電極在整個(gè)顯示區(qū)域延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中所述電極多于一個(gè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液晶顯示器，進(jìn)一步包括一形成在所述基板上的柵極線；一形成在所述基板上與柵極線相交叉的數(shù)據(jù)線；一像素電極；以及一與柵極線、數(shù)據(jù)線和像素電極電連接的開關(guān)元件。
10.一種制造液晶顯示器的方法，包括在基板上形成一電極；形成具有不同高度的突起部；以及在所述突起部上形成取向?qū)印?br> 11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中形成突起部的步驟進(jìn)一步包括在所述電極上涂覆一層感光材料；使用雙圖案光掩模對(duì)感光材料進(jìn)行曝光。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括形成一第一信號(hào)線；在第一信號(hào)線上形成一第一絕緣層；在第一絕緣層上形成一第二信號(hào)線；在第二信號(hào)線上形成一第二絕緣層；以及在第二絕緣層上形成一電極。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述雙圖案掩模具有彼此分離的一第一圖案和一第二圖案，并且第一圖案比第二圖案寬。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第一圖案寬度大約為4μm至6μm，所述第二圖案寬度大約為1.5μm至2.5μm，并且所述第一圖案和第二圖案間隔大約1.5μm至2.5μm。
15.一種液晶顯示器，包括一第一基板；一形成在所述第一基板上的柵極線；一形成在所述第一基板上與所述柵極線相交叉的數(shù)據(jù)線；一與所述柵極線和數(shù)據(jù)線電連接的開關(guān)元件；一與所述開關(guān)元件電連接的像素電極；一形成在所述像素電極上，用于劃分液晶域的元件；一形成在所述用于劃分液晶域的元件上的第一取向?qū)?；一第二基板；一形成在所述第二基板上的相?duì)電極；形成在所述相對(duì)電極上的一第一突起部和第二突起部；一形成在所述第一突起部和第二突起部上的第二取向?qū)?；一注入所述第一基板和第二基板之間的液晶層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的液晶顯示器，其中所述第一突起部與所述第二突起部相鄰。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的液晶顯示器，其中所述第二突起部低于所述第一突起部。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的液晶顯示器，其中所述第一取向?qū)雍偷诙∠驅(qū)邮谴怪比∠驅(qū)?；并且其中所述液晶層具有?fù)介電各向異性。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的液晶顯示器，其中所述液晶顯示器顯示常黑模式。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的液晶顯示器，其中所述第一取向?qū)雍偷诙∠驅(qū)訛榇怪比∠驅(qū)?；所述液晶層具有?fù)介電各向異性；并且所述液晶顯示器顯示常黑模式。
21.一種制造液晶顯示器的方法，包括通過光刻法在電極上形成突起部，其中在所述光刻法中使用的光掩模具有一第一圖案；以及一與第一圖案相鄰形成的第二圖案；其中所述第二圖案與第一圖案的邊緣間的距離在3μm以內(nèi)，并且基本上與第一圖案平行。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述第二圖案與第一圖案的邊緣間的距離在1.3μm以內(nèi)。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中通過所述光掩模上的第一圖案和第二圖案形成的突起部相互接觸。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述掩模的第二圖案是半色調(diào)的或是一組狹縫。
全文摘要
本發(fā)明的一種液晶顯示器，包括一第一基板，一第二基板以及一注入其中的液晶層。第一基板包括柵極線，一形成在柵極線之上的數(shù)據(jù)線，一與柵極線和數(shù)據(jù)線電連接的開關(guān)元件，一與開關(guān)元件電連接的像素電極，一形成在像素電極上的劃分液晶域的元件，形成在域劃分元件上的第一取向?qū)印５诙灏ü搽姌O，形成在公共電極上的一第一突起部和一第二突起部。第一突起部和第二突起部具有不同的高度。一第二取向?qū)有纬稍谏鲜鐾黄鸩可稀?br> 文檔編號(hào)G02F1/136GK1680863SQ200510074170
公開日2005年10月12日 申請(qǐng)日期2005年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日
發(fā)明者金彰洙, 秋玟亨 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社