專利名稱：液晶顯示元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示元件，更具體地說涉及反電極(counter electrode)和像素電極形成在同一基板上的液晶顯示元件及其制造方法。
通常，構(gòu)成電視、圖形顯示器的液晶顯示元件是由在一對透明的玻璃基板和封在這對玻璃基板間的液晶構(gòu)成的。在所述玻璃基板中的至少一個基板上形成薄膜晶體管和像素電極，在另一玻璃基板上形成濾色器和反電極。雖然最近使用的液晶大多采用TN模式(Twist nematic mode，扭曲向列模式)液晶，但是這種TN結(jié)構(gòu)存在液晶元件視角狹窄的問題。
因此在現(xiàn)有技術(shù)中為了確保寬的視角，如圖1所示，采用了利用平行場的平面內(nèi)轉(zhuǎn)換模式(以下稱IPS模式)。對這樣的IPS模式的液晶顯示元件，在其上部玻璃基板1上為了防止在下部玻璃基板5上形成的薄膜晶體管的發(fā)熱而在與TFT對置的位置上形成黑色底層2，并在其兩側(cè)形成用于實現(xiàn)液晶元件彩色化的濾色器3之后在整個結(jié)構(gòu)上形成保護膜4。在對置的下部基板5上，為了實現(xiàn)水平電場而在控制電極6A和離開該控制電極一定距離的同一面上由與所述控制電極相同的材料形成反電極7。接著，在整個結(jié)構(gòu)上蒸鍍控制絕緣膜6B后，在下部形成控制電極6A的部分的控制絕緣膜6B上形成非晶體通道層6C。接著在整個結(jié)構(gòu)上蒸鍍數(shù)據(jù)電極配線用金屬膜，形成源極和漏極圖案。這時相應(yīng)于現(xiàn)有的漏極區(qū)域成為像素電極6D，而源極成為數(shù)據(jù)電極6E。接著在整個結(jié)構(gòu)上形成用于保護薄膜晶體管和像素電極的保護膜8和取向膜(未示出)。接著使上部基板1與下部基板5重合，在上部基板1和下部基板5的背面貼上使光偏振的偏振片10、11，在上部基板1與下部基板5之間封入負各向異性介電常數(shù)(-Δε)的液晶。當將電壓加在這樣的液晶顯示元件的像素電極6D和反電極7上時，因為所述像素電極6D和反電極7形成在同一個下部基板5上，所以產(chǎn)生平行電場。因此，這樣一加上電場，負各向異性介電常數(shù)的液晶取向在垂直于電場的方向，并在與偏振光方向成45°的方向上成為透明(bright)狀態(tài)。
圖2是表示圖1中下部基板的平面圖，控制電極配線6A排列成水平列，數(shù)據(jù)電極配線6E在該控制電極配線6A的一側(cè)上垂直交叉，在控制電極配線6A與數(shù)據(jù)電極配線6E的交叉部分上形成薄膜晶體管6。另外，反電極7在由控制電極配線6A和數(shù)據(jù)電極配線6E形成的空間部分上形成限定單位單元的四邊形，像素電極6D形成I字形，以便與控制電極配線6A的一部分和反電極7的一部分相重疊。
對于這樣的IPS模式液晶顯示元件，在數(shù)據(jù)電極配線與反電極之間形成與下部基板平行的電場的反面上，在數(shù)據(jù)電極配線和反電極的引線連接區(qū)上形成如圖1所示的邊緣電場(FFringe field)。因為這個電場對除基板引線連接部分以外的部分的取向有影響，所以不能使處在除基板引線連接部分之外的部分內(nèi)的液晶分子取向與偏振方向成45°角，從而使液晶顯示元件的透光率下降。為了對由于所述理由引起的透光率下降進行補償，必須增大背射光(back light)的亮度，所以存在液晶顯示元件耗電增大的問題。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種下述的液晶顯示元件及其制造方法為了在下部基板上的電極配線與反電極之間不產(chǎn)生邊緣電場，通過在像素電極配線和反電極上形成具有導(dǎo)電性的高分子膜圖案從而形成無邊緣電場的均勻平行電場，由此不僅改善了液晶顯示元件的透光率，還可以降低液晶顯示元件的耗電。
為了達到所述目的，本發(fā)明的液晶顯示元件是一種把像素電極和反電極形成在同一基板上的液晶顯示元件，包括第一透光性基板，基板的上部形成有所述像素電極和所述反電極，且在其上形成規(guī)定厚度的導(dǎo)電高分子膜；與所述第一透光性基板對置的第二透光性基板；位于所述第一透光性基板和所述第二透光性基板之間并且具有負各向異性介電常數(shù)的液晶。
根據(jù)所述本發(fā)明，液晶顯示元件通過在形成于下部基板上的像素電極和反電極上構(gòu)成導(dǎo)電性高分子膜而形成無邊緣電場的均勻平行電場，從而改善了液晶顯示元件的透光率。
下面參照


本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中，圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的IPS模式液晶顯示元件的剖面圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的IPS模式的液晶顯示元件的平面圖。
圖3是本發(fā)明的液晶顯示元件的平面圖。
圖4是本發(fā)明一實施例的沿圖3的IV-IV線剖切的剖面圖。
圖5A至5D是表示本發(fā)明另一實施例的IPS模式液晶顯示元件制造方法的剖面圖。
圖3是本發(fā)明的液晶顯示元件下部基板的平面圖，圖4是沿圖3的IV-IV線剖切的剖面圖，在絕緣性的透明基板30上提供控制線36、數(shù)據(jù)線38、I字形像素電極33、反電極31和用于驅(qū)動所述像素電極33的薄膜晶體管50，在像素電極33和反電極31的上部配置導(dǎo)電性高分子膜34A、34B。導(dǎo)電性高分子膜34A、34B的厚度為數(shù)至10μm，最好形成與液晶盒的間隙相同或更薄的厚度。所述高分子膜34A、34B用聚乙炔(polyacetylene)、聚苯胺(polyaniline)、對-亞苯基(p-phenylene)、聚吡咯(polypyrrole)、聚噻吩(polythiophene)、對-亞苯基亞乙烯基(p-phenylenevinylene)等中的一種以上材料化學合成形成。高分子膜34A、34B的導(dǎo)電率由合成方法和合成時的摻雜物質(zhì)而定，這種高分子膜的導(dǎo)電率與金屬差一個數(shù)量級。
在接通驅(qū)動電源時，由在反電極31和像素電極33上部形成的導(dǎo)電性高分子膜34A、34B產(chǎn)生的電場具有與所述電極31、33和所述導(dǎo)電性高分子膜34A、34B的高度成比例的水平電場分量Ep。因為這些電場分量不只在基板的表面上，而且遍及整個液晶盒間隙，所以使整個液晶盒的液晶分子相對偏振方向成45°取向，即因為沒有邊緣電場分量，所述水平電場分量Ep影響到距下部基板30表面很遠的液晶分子，所以使遠離下基板的液晶分子不會發(fā)生小于45°的取向。基于這個事實，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中液晶顯示元件耗電大的問題。
參照圖4，制造所述結(jié)構(gòu)的IPS模式液晶顯示元件可采用兩種方法。
其中一種方法是在已形成反電極31的狀態(tài)下在反電極31上形成高分子膜34B后蒸鍍控制電極絕緣膜32，然后在形成通道層和形成像素電極33的圖案的步驟已完成的狀態(tài)下，在像素電極33上形成導(dǎo)電性高分子膜34A，在高分子膜上形成取向膜。另一種方法是在像素電極圖案形成步驟已完成的狀態(tài)下，蝕刻存在于反電極31上部的控制電極絕緣膜32。然后在像素電極33和反電極31的上面同時形成導(dǎo)電性高分子膜34A、34B。所述高分子膜34A、34B是通過在整個表面進行涂敷后形成圖案的方法形成的，在此也同樣可以采用兩種方法，一種方法是使導(dǎo)電率高的高分子與溶劑混合進行涂敷、硬化(curing)，然后在上部形成感光膜掩膜來形成圖案的方法。另一種方法是在合成導(dǎo)電性高分子期間添加光引發(fā)劑(photoinitiator)，在紫外線照射下切斷高分子的連接鏈的方法。因為后一方法在高分子膜涂敷時不需要使用感光膜掩膜，所以比前一方法工藝簡單。
圖5A至圖5D是表示本發(fā)明另一實施例的IPS模式液晶顯示元件下部基板的局部剖面結(jié)構(gòu)及其制造過程的剖面圖。
首先參照圖5D，在本實施例中，用銦錫氧化物(Indium TinOxideITO)37A、37B填充高分子膜34′、34″的中心部分。雖然在圖4中第一實施例的情況下，在反電極31和像素電極33上形成的高分子膜34A、34B必須具有導(dǎo)電性，但在本實施例的情況下，所述高分子膜可以具有導(dǎo)電性，還可以與圖3的實施例不同，不具導(dǎo)電性。在使用非導(dǎo)電性高分子材料的情況下，因為填充在中心部分的ITO材料37A、37B具有導(dǎo)電性，所以同樣可以嚴生足夠強的平行電場。雖然像素電極和反電極的高度提高到高分子膜形成的高度的結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生足夠強的平行電場，但是與利用高分子膜形成圖案的方法相比卻存在不容易形成圖案的缺點。
下面說明具有所述結(jié)構(gòu)的液晶顯示元件的下部基板的制造過程。
參照圖5A，首先在玻璃基板30上形成控制電極(圖中未示出)和反電極31，然后在含有控制電極和反電極31的基板30的整個表面上蒸鍍絕緣膜32。隨后，在絕緣膜32的規(guī)定位置上形成像素電極33。然后除去反電極31上部的絕緣膜。
參照圖5B，在整個表面涂敷添加有光引發(fā)劑的感光性高分子膜34。然后對像素電極33上部的規(guī)定部分和位于反電極31上部的所述感光性高分子膜34的規(guī)定部分進行曝光、顯影，形成空穴H。
參照圖5C，通過將ITO材料37A、37B或其它導(dǎo)電性的金屬材料填入空穴H中，使填入的ITO材料接觸反電極31和像素電極33。然后，除去除反電極31和像素電極33上部之外的感光性高分子膜，如圖5D所示，在ITO材料37A、37B的兩側(cè)保留高分子壁34′、34″。
參照圖5D，在絕緣膜23的上部涂敷規(guī)定厚度的利用紫外線取向的光取向膜35。
所述的方法利用了添加光引發(fā)劑的感光性高分子材料，所以用于形成高分子壁34′圖案的步驟簡單。
如上所述，按照本發(fā)明，在液晶顯示元件下部基板的電極上形成帶導(dǎo)電性的高分子膜圖案，并在施加液晶驅(qū)動電壓時使各個像素和數(shù)據(jù)線之間的干擾達到最小，同時，在像素內(nèi)部整個液晶盒間隙內(nèi)產(chǎn)生平行電場，這樣不僅改善了液晶元件的透光率，還減少了耗電。
本發(fā)明不限于所述實施例和附圖，在不超出本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)，可以進行多種置換、變形和修改，這些對于本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示元件，其特征在于，該液晶顯示元件的像素電極和反電極形成在同一基板上，包括所述像素電極和所述反電極形成在上部、并在其上形成規(guī)定厚度導(dǎo)電性高分子膜的第一透光性基板；與所述第一透光性基板對置的第二透光性基板；位于所述第一透光性基板和所述第二透光性基板之間并且具有負各向異性介電常數(shù)的液晶。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示元件，其特征在于，所述高分子膜是含聚乙炔、聚苯胺、對-亞苯基、聚吡咯、聚噻吩、對-亞苯基亞乙烯基中的某一種物質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示元件，其特征在于，所述高分子膜含有光引發(fā)劑。
4.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示元件，其特征在于，所述高分子膜的厚度小于液晶盒的間隙。
5.一種液晶顯示元件，其特征在于，該液晶顯示元件的像素電極和反電極形成在同一基板上，包括第一透光性基板，所述反電極和所述像素電極形成在透光性絕緣基板的上部，在其上還形成有規(guī)定厚度的高分子膜，將與所述高分子膜的高度具有同一高度的導(dǎo)電體插入所述高分子膜內(nèi)，并使其與所述導(dǎo)電體和所述像素電極分別電氣接觸，且在除所述導(dǎo)電體和高分子膜之外的部分覆蓋取向膜；與所述第一透光性基板對置的第二透光性基板；位于所述第一透光性基板和所述第二透光性基板之間的液晶。
6.如權(quán)利要求5所述的液晶顯示元件，其特征在于，所述高分子膜含有光引發(fā)劑。
7.如權(quán)利要求5所述的液晶顯示元件，其特征在于，所述的高分子膜是感光性的非導(dǎo)電性材料。
8.如權(quán)利要求5所述的液晶顯示元件，其特征在于，所述高分子膜是感光性的導(dǎo)電性材料。
9.如權(quán)利要求5所述的液晶顯示元件，其特征在于，所述高分子膜的厚度小于液晶盒的間隙。
10.如權(quán)利要求5所述的液晶顯示元件，其特征在于，所述導(dǎo)電體是ITO。
11.一種液晶顯示元件的制造方法，其特征在于包括提供透光性絕緣基板的步驟；在所述基板上形成控制電極圖案和反電極圖案的步驟；在整個表面上形成絕緣層的步驟；在所述控制電極圖案所在絕緣膜的上部形成通道層的步驟；在所述絕緣層上部的規(guī)定部分形成像素電極的步驟；除去所述反電極上部的絕緣層的步驟；在所述反電極上部和所述像素電極的上部形成導(dǎo)電性高分子膜的步驟；以及在整個表面形成取向膜的步驟。
12.如權(quán)利要求11所述的液晶顯示元件的制造方法，其特征在于，所述導(dǎo)電性高分子膜的形成步驟包括涂敷與溶劑混合的高分子材料以形成膜的步驟；硬化涂敷的膜的步驟；只在像素電極和反電極所在的所述膜的上部形成感光膜掩膜的步驟；除去露出的所述高分子膜的步驟；以及除去所述感光膜掩膜的步驟。
13.如權(quán)利要求11所述的液晶顯示元件的制造方法，其特征在于，所述導(dǎo)電性高分子膜的形成步驟包括涂敷溶劑和光引發(fā)劑混合的高分子材料以形成膜的步驟；硬化涂敷的膜的步驟；用紫外線照射除像素電極或反電極上部以外的膜的步驟；以及除去受照射的膜的步驟。
14.如權(quán)利要求12或13所述的液晶顯示元件的制造方法，其特征在于，所述導(dǎo)電性高分子膜是通過化學合成聚乙炔、聚苯胺、對-亞苯基、聚吡咯、聚噻吩、對-亞苯基亞乙烯基中的一種以上材料而形成的。
15.如權(quán)利要求11所述的液晶顯示元件的制造方法，其特征在于，所述高分子膜的厚度小于液晶盒的間隙。
16.一種液晶顯示元件的制造方法，其特征在于包括提供透光性絕緣基板的步驟；在所述基板上形成控制電極圖案和反電極圖案的步驟；在整個表面上形成絕緣層的步驟；在所述控制電極圖案所在絕緣膜的上部形成通道層的步驟；在所述絕緣層上部的規(guī)定部分形成像素電極的步驟；除去所述電極上部絕緣層的步驟；在所述反電極上部和所述像素電極上部形成導(dǎo)電性高分子膜的步驟；以及在整個表面上形成取向膜的步驟。
17.如權(quán)利要求16所述的液晶顯示元件的制造方法，其特征在于，所述導(dǎo)電性高分子膜的形成步驟包括涂敷與溶劑混合的高分子材料以形成膜的步驟；硬化涂敷的膜的步驟；只在像素電極和反電極所在的所述膜的上部形成感光膜掩膜的步驟；除去露出的所述高分子膜的步驟；以及除去所述感光膜掩膜的步驟。
18.如權(quán)利要求16所述的液晶顯示元件的制造方法，其特征在于，所述導(dǎo)電性高分子膜的形成步驟包括涂敷溶劑和光引發(fā)劑混合的高分子材料以形成膜的步驟；硬化涂敷的膜的步驟；用紫外線照射除像素電極或反電極的上部之外的膜的步驟；以及除去受照射的膜的步驟。
19.如權(quán)利要求17或18所述的液晶顯示元件的制造方法，其特征在于，所述導(dǎo)電性高分子膜是通過化學合成聚乙炔、聚苯胺、對-亞苯基、聚吡咯、聚噻吩、對-亞苯基亞乙烯基中的一種以上材料而形成的。
20.如權(quán)利要求16所述的液晶顯示元件的制造方法，其特征在于，所述高分子膜的厚度小于液晶盒的間隙。
21.一種液晶顯示元件的制造方法，其特征在于包括提供透光性絕緣基板的步驟；在所述基板上形成電極圖案和反電極圖案的步驟；在整個表面上形成絕緣層的步驟；在所述控制電極圖案所在絕緣膜的上部形成通道層的步驟；在所述絕緣層上部的規(guī)定部分形成像素電極的步驟；除去反電極上部的絕緣層的步驟；在整個表面上以規(guī)定的高度形成露出所述反電極上部和所述像素電極上部規(guī)定部分的感光性高分子膜的步驟；將導(dǎo)電性材料填入露出部分的步驟；除去除所述像素電極和所述反電極上部之外部分的高分子膜的步驟；以及在整個表面上形成取向膜的步驟。
22.如權(quán)利要求21所述的液晶顯示元件的制造方法，其特征在于，所述導(dǎo)電性高分子膜的形成步驟包括涂敷與溶劑混合的高分子材料以形成膜的步驟；硬化涂敷的膜的步驟；以及對所述圖像電極和反電極的上部的規(guī)定部分的感光性高分子膜進行曝光及顯影并除去的步驟。
23.如權(quán)利要求21所述的液晶顯示元件的制造方法，其特征在于，所述高分子膜的厚度小于液晶盒的間隙。
24.如權(quán)利要求21所述的液晶顯示元件的制造方法，其特征在于進一步包括在所述取向膜形成步驟之后除去處在所述高分子膜和所述填入的導(dǎo)電性材料上部的取向膜的步驟。
25.如權(quán)利要求21所述的液晶顯示元件的制造方法，其特征在于，所述導(dǎo)電性材料是ITO。
全文摘要
一種液晶顯示元件及其制造方法,通過在像素電極配線和反電極上形成導(dǎo)電性高分膜圖案而產(chǎn)生無邊緣電場的均勻平行電場,像素電極和反電極形成在同一基板上,所述液晶顯示元件包括:所述像素電極和所述反電極形成在上部、并在其上形成規(guī)定厚度導(dǎo)電性高分子膜的第一透光性基板;與所述第一透光性基板對置的第二透光性基板;以及位于所述第一透光性基板與所述第二透光性基板之間的負各向異性介電常數(shù)的液晶。
文檔編號G02F1/1333GK1174335SQ9711712
公開日1998年2月25日 申請日期1997年6月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月21日
發(fā)明者李升熙, 金香律, 盧鳳奎, 李得秀, 樸韓埈 申請人:現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)株式會社