TWI474088B - 液晶顯示裝置之製造方法及配向處理用曝光裝置 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種液晶顯示裝置之製造方法及配向處理用曝光裝置,更具體而言,係關於一種可以藉由在1個像素內形成複數域來實現高顯示品質之矩陣型液晶顯示裝置之製造方法及配向處理用曝光裝置。
TN(扭轉向列,Twist Nematic)模式之液晶顯示裝置,由於驅動電壓低、應答速度比較快、原理上為黑白顯示,故均衡地具有適於彩色顯示等顯示裝置所要求之特性,因此廣泛應用於主動矩陣型液晶顯示裝置、單純矩陣型液晶顯示裝置等矩陣型液晶顯示裝置。但是,TN模式之液晶顯示裝置,亦具有視角窄、對比度小等缺點。
因此,近年來,開發了一種具有高對比度之垂直配向(Vertical Alignment;VA)模式之液晶顯示裝置。在VA模式中,在未對基板間施加電壓之電壓未施加時,液晶分子相對於基板大致垂直地配向;另一方面,在對基板間施加臨限值電壓以上之足夠大之電壓時,液晶分子相對於基板大致水平地配向。另外,開發有在1個像素內分割液晶分子配向方位之配向分割技術。藉此,1個像素,具有液晶分子配向方位不同之複數區域(以下,亦稱作域),故液晶顯示裝置之寬視角化成為可能。
再者,作為配向控制構造,在一塊基板上設置電極細縫(Slit)、在另一塊基板上設置突起構造物而進行配向分割之MVA(多域垂直排列,Multi-Domain Vertical Alignment)模式,及在兩塊基板上設置電極細縫(Slit)而進行配向分割之PVA(垂直配向排列,Patterned Vertical Alignment)模式等、進行配向分割之VA模式之液晶顯示裝置被實用化。按照該等模式,可以實現兼備VA模式優點之高對比度、及配向分割優點之寬視角之液晶顯示裝置。
但是,MVA模式及PVA模式之液晶顯示裝置,在應答速度慢方面有改善之餘地。亦即,為了從黑狀態向白狀態應答,即使施加高電壓,瞬間開始應答者亦僅為電極細縫(Slit)及突起構造物附近之液晶分子,位於遠離此等配向控制構造之液晶分子應答緩慢。
關於該應答速度之改善,在基板之液晶層側表面設置配向膜進行配向處理,預先賦予液晶分子預傾角之方法有效。VA模式中,亦藉由使液晶分子預先相對於垂直配向膜略微傾斜,對液晶層施加電壓時使液晶分子傾斜變得容易,故可以加快應答速度。作為用於賦予液晶分子預傾角之配向處理方法,例如,可舉出摩擦法、傾斜蒸鍍SiOX
之方法、及光配向法等。
另外,MVA模式及PVA模式中,為了得到寬視角而進行配向分割,但在進行配向分割之情形下,對配向膜之配向處理步驟增多,在此點上尚有改善餘地。例如,在光配向法中,提議有藉由複數次進行經由光罩之曝光來進行配向分割之方法。實施此等之配向處理之次數,從製造步驟簡略化之觀點考慮以較少為宜。但是,為了確保寬視角,一像素之域數,宜為2以上,特別宜為4以上。因此,尋求一種可利用少的配向處理次數來確保多域之方法。
作為進行配向分割之VA模式,如圖8(a)及(b)所示,提議有對任意之域,使用配向方位在雙方之基板上成為反平行之垂直配向膜之VA模式(以下,亦稱作VAECB(垂直排列電控雙折射,Vertical Alignment Electrically Controled Birefringence)模式)。VAECB模式,如圖8(a)所示,設置於第1基板側之第1偏光板之吸收軸35及設置於第2基板側之第2偏光板之吸收軸36、與第1配向膜之配向方位31a及第2配向膜之配向方位32b,偏移45度。在VAECB模式之情形下,特別係在將視角優越之一像素分割為4個域之模式(以下,亦稱作4VAECB模式)中,如圖8(b)所示,若將顯示面之水平方向之方位角定為0度,則由於要在45度、135度、225度及315度之4方向上進行配向處理,故量產時之產率會下降。例如,在專利文獻1中,揭示有藉由光配向法進行配向處理而形成VAECB模式之技術,不過該情形下,配向膜之曝光步驟合計需要8次。
另一方面,在單側之基板上,對形成垂直配向膜不實施配向處理之VAHAN(垂直排列混雜對準向列,Vertical Alignment Hybrid-aligned Nematic)模式,可以減少配向處理次數。但在單側之基板側,液晶分子之預傾角仍舊保持90度,故仍有提高應答速度之餘地。
對此,提議有藉由使用在相互之基板上配向處理方向正交之垂直配向膜,液晶分子成為扭轉構造之VA模式(以下,亦稱作VATN(垂直排列扭轉向列,Vertical Alignment Twisted Nematic)模式)(例如,參照專利文獻2~5)。在VATN模式之液晶顯示裝置中,如圖5(a)所示,在對夾持液晶層之基板間未施加電壓之電壓未施加之狀態(OFF狀態),第1配向膜31及第2配向膜32,相對於配向膜表面大致垂直地配向具有負介電常數各向異性之液晶分子33,且使第1配向膜31附近之液晶分子33與第2配向膜32附近之液晶分子33以彼等之配向方位相互正交之方式配向。另外,液晶分子33,在第1配向膜31及第2配向膜32表面附近,相對於配向膜分別具有預傾角34。並且,如圖5(b)所示,隨著對夾持液晶層之基板間施加電壓,液晶分子33根據施加電壓,相對於基板面於平行方向配向,對液晶層之透射光顯示雙折射性。並且,在VATN模式中,如圖6(a)所示,第1偏光板之吸收軸35與第1配向膜之配向方位31a相同,第2偏光板之吸收軸36與第2配向膜之配向方位32b相同。另外,如圖6(b)所示,亦可第1偏光板之吸收軸35與第2配向膜之配向方位32b相同,第2偏光板之吸收軸36與第1配向膜之配向方位31a相同。另外,在VATN模式之情形下,如圖7所示,在將一像素分割為4個域之模式(以下,亦稱作4VATN模式)中,僅以4VAECB模式之配向處理數之一半、4次配向處理即可完成。該VATN模式,在可以藉由少的製程數,實現寬視角及快的應答速度之點上,在原理上非常優越。但是,VATN模式之液晶顯示裝置,製造技術尚未達到確立之階段,另外,與VAECB模式等相比較預傾角之偏差對透光率之影響大,故難於穩定地製造VATN模式之液晶顯示裝置。
另外,在液晶顯示面板之製造製程中,以提高製造效率等作為目的,所利用之面板基板之尺寸逐年擴大。伴隨該基板尺寸之擴大,在光配向法中,作為經由光罩進行曝光之方法需要大型之光罩。但是,在使用大型之光罩時,由於在光罩上會產生撓曲等,而使曝光之精度降低,在此點上尚有改善餘地。另外,具有高精度開口部之光罩價格極高,故使用大型之光罩,製造成本增大,在此點上尚有改善餘地。對此,作為曝光方法,提議有使光源及基板移動之方法(以下,亦稱作掃描曝光)(例如,參照專利文獻6、7)。
但是,在使用光配向法而進行配向分割之情形下,在以少的配向處理次數形成特性偏差小之域,在此點上尚有改善餘地。
[專利文獻1]日本特開2001-281669號公報
[專利文獻2]日本特開平11-352486號公報
[專利文獻3]日本特開2002-277877號公報
[專利文獻4]日本特開平11-133429號公報
[專利文獻5]日本特開平10-123576號公報
[專利文獻6]日本特開平9-211465號公報
[專利文獻7]日本特開平11-316379號公報
[非專利文獻1] M.Kimura、及其他3位、「Photo-Rubbing Method:A Single-Exposure Method to Stable Liquid-Crystal Pretilt Angle on Photo-Alignment Film」、IDW'04:proceedings of the 11th International Display Workshops、IDW'04 Publication committee、2004年、LCT2-1、p.35-38
本發明係鑒於前述現狀所完成者,其目的在於提供一種對在像素內形成有複數域之液晶顯示裝置之配向膜可高效、穩定地進行配向處理之液晶顯示裝置之製造方法。
本發明者們,對在像素內形成有複數域之液晶顯示裝置之配向膜可高效、穩定地進行配向處理之液晶顯示裝置之製造方法進行了各種研討後,著眼於光配向法中之曝光方法。並且,發現藉由對配向膜進行遍及複數像素之連續掃描曝光,可以實現比將光源及被曝光區域固定同時曝光被曝光區域內之同時曝光方法更加穩定之配向處理。另外,在像素內形成複數域時,通常,由於配向膜在基板面內具有複雜之配向圖案,故掃描曝光中配向處理之次數會大幅度地增加,或配向處理自身困難,但發現在VATN模式等中,因為在基板面內配向圖案連續,故藉由一邊沿反平行方向進行複數次掃描一邊曝光各像素,可以藉少的配向處理次數進行穩定之配向處理,想到可以徹底解決前述問題,進而完成本發明。
亦即,本發明係一種液晶顯示裝置之製造方法,該液晶顯示裝置包含:第1基板,與上述第1基板相對之第2基板,設置於上述基板間之液晶層,設置於上述第1基板之液晶層側表面之第1配向膜,及設置於上述第2基板之液晶層側表面之第2配向膜;且上述製造方法包含:對第1配向膜及/或第2配向膜進行遍及複數像素之連續掃描曝光;且上述掃描曝光,包含一邊沿反平行方向複數次掃描各像素內一邊對第1配向膜及/或第2配向膜進行曝光,以便在各像素內使液晶分子相對於第1配向膜及/或第2配向膜表面形成反平行方向配向之區域。
以下詳細闡述本發明。
本發明之液晶顯示裝置之製造方法,包含對第1配向膜及/或第2配向膜進行遍及複數像素之連續掃描曝光。第1配向膜及/或第2配向膜係藉由掃描曝光進行配向處理(配向方位之規定)。更具體而言,第1配向膜及/或第2配向膜,通常係由根據光照射改變配向限制力,且根據光照射之方向或光之照射區域之移動方向改變配向方位之材料所形成之光配向膜。並且,配向方位係指將包含於液晶層之液晶分子之傾斜方向投影於基板面時所顯示之方位。
本發明中,掃描曝光,不作特別限定,只要係一邊移動基板面上之光線之照射位置一邊曝光者即可。作為掃描曝光之具體態樣,例如,可舉出一邊移動光源一邊將從該光源所發出之光線照射於基板面上之態樣、一邊移動基板一邊將從光源所發出之光線照射於基板面上之態樣、及一邊移動光源及基板一邊將從光源所發出之光線照射於基板面上之態樣。掃描曝光,與同時曝光相比較,由於在基板面內之照射量等之穩定性優越,故可以有效地抑制配向方位、預傾角等配向膜之特性產生偏差。另外,掃描曝光,與同時曝光相比較可以使用小的光源,故曝光裝置可以節省空間。
另外,上述掃描曝光,較佳者為藉由影像檢測用照相機等,一邊讀取基板上之圖案一邊控制掃描方向。藉此,即使在如基板歪斜之情形下,亦可沿像素排列進行高精度之掃描曝光。作為用於讀取之基板上之圖案雖未作特別限定,但沿掃描方向週期性或連續地設置者較佳,且可以利用設置於基板上之佈線、黑色矩陣等。
本發明之掃描曝光,包含一邊沿反平行方向複數次(至少1個往返)掃描各像素內一邊對第1配向膜及/或第2配向膜進行曝光,以便在各像素內使液晶分子形成相對於第1配向膜及/或第2配向膜表面反平行方向配向之區域。此時,第1次曝光之像素內之區域與第2次曝光之像素內之區域可以重複,但在實質上最好不同。並且,本說明書中,沿反平行方向掃描,係指掃描時之進行方向彼此相反、且前進之路徑相互平行;在各像素內使液晶分子形成相對於第1配向膜及/或第2配向膜表面反平行方向配向之區域,係指在各像素內,形成將第1配向膜及/或第2配向膜附近之液晶分子配向於某一方向之區域P,及將第1配向膜及/或第2配向膜附近之液晶分子配向於相對區域P之配向方位反平行方向之方向之區域Q。因此,區域P及區域Q之配向方位,相差約180度。並且,區域P及區域Q之配向方位,無需嚴格地相差180度,只要係實質性相反之方向即可。如此,藉由一邊沿某方向A、及相對於方向A平行且方向相反之方向B掃描,一邊掃描曝光,可以簡便地進行在一像素內具有2以上之域之液晶顯示裝置之配向處理。並且,本發明中,因為掃描曝光係遍及複數像素連續地進行,故使用本發明所製造之液晶顯示裝置之配向膜,在掃描曝光之區域,反平行方向之配向圖案以複數像素連續。因此,本發明係特別適於VATN模式等之液晶顯示裝置之製造方法。
作為上述掃描曝光之態樣,可舉出使用點狀光源曝光點狀光線(點狀光線)之態樣、使用線狀光源曝光沿掃描曝光之掃描方向之線狀光線之態樣、及使用各種光源經由光罩曝光之態樣等。若按照此等之態樣,在1個像素內,因為可以設置照射區域及非照射區域,故可以進行反平行方向之配向分割。另外,此等之態樣中,若按照經由光罩曝光之態樣,藉由在光罩上設置所希望之開口,可以與光源之形狀無關、容易地控制光線之形狀。另外,在本發明中,因為係進行掃描曝光,故即使在進行大型基板上之配向膜之配向處理時亦不需要使光罩大型化,且不會特別產生由於光罩撓曲而使曝光之均勻性降低等問題。
並且,所謂點狀光源係在基板照射面上之形狀為點狀之光線,例如,可以使用雷射光線、及將來自光源之光藉由光學透鏡集光為點狀之光線等。另外,所謂線狀光線,係在基板照射面上之形狀為大致線狀(帶狀)之光線,例如,可以使用將來自光源之光藉由光學透鏡集光為大致線狀之光線等。
上述掃描曝光,亦要根據曝光之配向膜之材料,但最好係使光線相對於基板面之法線從傾斜方向入射,若係VATN模式,光線相對於基板面之法線之入射角宜定為5度以上且70度以下。藉此,在VATN模式中可以賦予液晶層以合適之預傾角。未滿5度,則預傾角過小,有使液晶顯示裝置之應答速度顯著下降之虞。超過70度,則預傾角過大,有不能充分地得到液晶顯示裝置之對比度之虞。但是,如非專利文獻1所揭示之光配向法,在預傾角之發現係取決於光之照射區域之移動方向之情形時,則無需賦予光線入射角、亦可為0度。
此外,光源之種類、曝光量、配向膜表面上光線之尺寸、掃描速度、偏光板之有無等之掃描曝光之各種條件,根據所希望之配向方位、預傾角等配向膜之形成條件適宜設定即可。並且,所謂預傾角,係在對液晶層未施加電壓之電壓未施加之狀態(OFF狀態)下,配向膜表面與配向膜附近之液晶分子之長軸方向所形成之角度。
作為本發明之液晶顯示裝置之製造方法,只要將上述之掃描曝光步驟作為必須而包含以外,對其他步驟不作特別限定。
按照本發明所製造之液晶顯示裝置,其包含:第1基板,與上述第1基板相對之第2基板,設置於上述基板間之液晶層,設置於上述第1基板之液晶層側表面之第1配向
膜,及設置於上述第2基板之液晶層側表面之第2配向膜。作為按照本發明所製造之液晶顯示裝置之構成,只要係將該矩陣型液晶顯示裝置之標準構成要素作為必須者外,對其他之構成要素不作特別限定。
上述第1基板及第2基板中之任一方基板,宜係矩陣狀地設置有開關元件之薄膜電晶體(以下,亦稱作TFT)及像素電極之TFT陣列基板。另外,上述第1基板及第2基板中之另一方之基板,宜係具有彩色濾光器及共同電極之彩色濾光器基板(以下,亦稱作CF基板)。如此,按照本發明所製造之液晶顯示裝置,宜係主動矩陣型液晶顯示裝置,但亦可係單純矩陣型液晶顯示裝置。在按照本發明製造單純矩陣型液晶顯示裝置之情形時,第1基板及第2基板,通常,係設置有條狀之信號電極(行電極)之基板、及與該信號電極大致正交地設置有條狀之掃描電極(列電極)之基板之組合。
並且,像素,在主動矩陣型液晶顯示裝置中,藉由像素電極、及與其相對之共同電極所規定。另外,在單純矩陣型液晶顯示裝置中,像素藉由條狀之信號電極與掃描電極之交叉部所規定。
作為上述液晶層之液晶模式未作特別限定,但宜係配向分割之垂直配向(VA)模式。亦即,上述液晶層,包含具有負介電常數各向異性之液晶分子,上述第1配向膜及第2配向膜,係使液晶分子相對於第1配向膜及第2配向膜表面大致垂直地配向者為宜。由於本發明中係利用掃描曝光,故如配向分割之VA模式,適於需要藉由配向膜高精度地控制液晶之預傾角之液晶模式。
另外,作為上述配向分割之VA模式,可舉出VATN模式、VAECB模式、VAHAN模式等。其中,VATN模式特別適宜利用。亦即,本發明之液晶顯示裝置之製造方法,宜使相對於第1配向膜及第2配向膜之掃描曝光之方向大致正交地進行曝光,以及進行第1基板及第2基板之貼合。在VATN模式之情形下,因為第1配向膜及第2配向膜之兩方,具有以複數像素連續之反平行方向之配向圖案,故可以利用本發明之配向處理方法容易地在像素內形成4個域,藉此可以實現出色之視角特性。另外,在VATN模式中,液晶分子之預傾角對液晶顯示裝置之顯示特性予以非常大之影響,故穩定地進行配向膜之配向處理特別重要。
並且,本說明書中,「使相對於第1配向膜及第2配向膜之掃描曝光之方向大致正交地進行曝光,以及進行第1基板及第2基板之貼合」,係指若可以使液晶分子配向於實質性相互正交之方位,達到VATN模式之可以液晶顯示之程度,則亦可使液晶分子不完全正交。更具體而言,第1配向膜及第2配向膜之配向方位宜以85~95度相交。
另外,本發明之液晶顯示裝置之製造方法中,藉由在相對之第1配向膜及第2配向膜上,使掃描曝光之方向大致平行地進行曝光,及進行基板之貼合,可以製造VAECB模式之液晶顯示裝置。但是,在VAECB模式之情形下,僅能製造在一像素上具有2域之VAECB模式。
作為本發明所使用之配向處理用曝光裝置,宜係包含工作台、對上述工作台面之法線以0度以上未滿90度之入射角照射光線之光源、及使工作台及/或光源以反平行方向移動之機構。此配向處理用曝光裝置亦為本發明之一,其係如前所述之包含工作台及光源者;上述光源,係相對於工作台面之法線以0度以上未滿90度之入射角照射光線者;且進一步包含反平行方向移動工作台及/或光源之機構。按照該本發明之配向處理用曝光裝置,因為其可以藉由掃描曝光進行光配向處理,故較藉由同時曝光之光配向處理,可以進行更高效率、穩定地光配向處理。因此,特別適於VATN模式等之液晶顯示裝置之配向處理。
作為上述工作台,未作特別限定,只要可以載置第1基板及/或第2基板者即可,但宜係可以藉由真空吸附等固定基板者。作為上述光源之光照射之態樣,在不經由光罩進行曝光之情形,宜以一定之間隔配置複數之光源。另一方面,在經由光罩進行曝光之情形時,上述光源之配置態樣未作特別限定。照射於上述工作台之光線,宜使用偏光板等使之成為偏光。另外,上述配向處理用曝光裝置,宜具有影像檢測用照相機及影像處理裝置,藉此,可以一邊讀取基板上之圖案一邊控制掃描方向。
若按照本發明之液晶顯示裝置之製造方法,因為係一邊進行沿反平行方向複數次掃描、一邊曝光各像素之掃描曝光,故可對在像素內形成有複數域之液晶顯示裝置之配向膜進行高效率、穩定配向處理。該本發明之液晶顯示裝置之製造方法,特別適於VATN模式之液晶顯示裝置之製造。
以下舉出實施例,參照圖面更詳細地說明本發明,但本發明並非僅限定於此等之實施例。
以下,使用圖1~3對本發明之實施例1之4VATN模式之液晶顯示面板之製造方法進行說明。圖1(a)係顯示對本發明之TFT陣列基板上之光配向膜之光線照射方向之平面模式圖;(b)係顯示對本發明之CF基板上之光配向膜之光線照射方向之平面模式圖。圖2(a)係本實施例之第1基板之TFT陣列基板之平面模式圖;(b)係本實施例之第2基板之CF基板之平面模式圖。圖3係本實施例之曝光裝置之立體模式圖。
首先,用通常之方法準備配向膜形成前之一對第1及第2基板。作為第1基板,如圖2(a)所示,使用TFT陣列基板,其藉由在玻璃基板(未圖示)上,依次形成(1)掃描信號線15、(2)TFT11、(3)像素電極12、及(4)資料信號線16,在基板上經由絕緣膜(未圖示)矩陣狀交叉地配置掃描信號線及資料信號線,且在其每個交點上配置TFT及像素電極。另一方面,作為第2基板,如圖2(b)所示,使用CF基板,其藉由在玻璃基板(未圖示)上,依次形成(1)黑色矩陣(BM)13、(2)彩色濾光器14、(3)保護膜(未圖示)、及(4)透明電極膜(未圖示),在基板上矩陣狀地配置BM,且在以該BM所區分之區域配置彩色濾光器。並且,基板只要係具有絕緣性之表面者即可,不特別限定於玻璃。另外,上述之各構成構件之材質,只要係通常使用之材料即可。
其次,對TFT陣列基板及CF基板,在藉由旋轉塗膜法等塗佈包含光配向膜材料之溶液後,藉由例如在180℃下焙燒60分鐘而形成垂直光配向膜。作為光配向膜材料未作特別限定,可舉出包含感光性基之樹脂等。更具體而言,宜係包含4-查耳酮基(下述化學式(1))、4'-查耳酮基(下述化學式(2))、香豆素基(下述化學式(3))、及桂皮醯基(下述化學式(4))等之感光性基之聚醯亞胺等。上述(1)~(4)之感光性基,係藉由光線照射可產生架橋反應(包含二聚化反應)、異構化反應、光再配向等者,藉由此等,與光分解型之光配向膜材料相比較可以有效地減小預傾角之偏差。並且,下述化學式(1)~(4)之感光性基,還包含有在苯環上結合取代基之構造。另外,下述化學式(4)之桂皮醯基之羰基上進一步結合有氧原子之肉桂酸基(C6
H5
-CH=CH-COO-),有容易合成之優點。因此,作為光配向膜材料,包含肉桂酸基之聚醯亞胺更好。並且,焙燒溫度、焙燒時間及光配向膜之膜厚,未作特別限定,可適宜地設定。
(化學式1)
(化學式2)
(化學式3)
(化學式4)
其次,對TFT陣列基板之掃描曝光方法進行說明。首先,使用圖3對曝光裝置進行說明。如圖3所示,本實施例之曝光裝置20a,構成為包含用於載置基板26之工作台21,具有燈、偏光板及光學濾光器之光源22,及於光源下方、且在光線照射方向上設置之光罩23。另外,工作台21、及/或、光源22及光罩23,設計為可相對水平移動,藉此,曝光裝置20a,可以對設置於基板表面之光配向膜,使用從設置於光罩23內之開口部(未圖示)照射之光線進行掃描曝光。再者,光源22,設計為相對於工作台21及光罩23可向傾斜方向傾斜,藉此,曝光裝置20a,可以對設置於基板表面之光配向膜,一邊從適宜傾斜方向照射光一邊掃描。作為燈則未作特別限定,可舉出低壓水銀燈、重氫燈、金屬鹵化物燈、氬氣共鳴燈、氙氣燈等。另外,亦可代替燈使用準分子雷射等之雷射。照射光之波長根據配向膜材料等,適宜設定即可,但宜使用紫外線。另外,偏光板之消光比、光學濾光器之種類、基板及光罩間之距離之近接間隙等,適宜設定即可。
其次,使用圖1(a)對TFT陣列基板之曝光方法進行說明。首先,將TFT陣列基板載置於曝光裝置之工作台上。此時,如圖1(a)所示,在光罩23a內,設置有複數個平面形狀為矩形形狀之開口部24a,其具有掃描信號線15方向上(圖1中左右方向)之像素間距之約2分之1之寬度W1。另外,複數個開口部24a之間距,設定為與掃描信號線15方向上之像素間距相同之長度。然後,找正位置,使光罩23a之開口部24a一端之位置與資料信號線16對齊後,首先向掃描方向-y(圖1中之下方向)沿資料信號線16從TFT陣列基板一端直至另一端連續地掃描曝光複數像素。然後,使開口部24a之位置沿掃描信號線15方向僅水平移動像素間距之約2分之1,同樣進行開口部24a之位置找正後,向掃描方向+y(與掃描方向-y反平行方向、亦即圖1中之上方向)沿資料信號線16從TFT陣列基板之一端直至另一端同樣地進行掃描曝光。藉此,TFT陣列基板之像素,配向分割為相互配向方位反平行方向之2個區域A及區域B。另外,掃描曝光,與分割曝光等相比較,在照射量之穩定性上非常優越,故可以有效地抑制各區域A及區域B之配向方位、預傾角等之特性偏差。並且,開口部24a之平面形狀,未作特別限定,只要可以形成所希望之域圖案即可,除矩形形狀之外可舉出圓狀、橢圓狀、大致直線狀(帶狀)等。另外,開口部24a之寬度W1亦可配合所希望之域圖案適宜設定,但宜設定為在掃描曝光後,不生成未照射區域。
其次,使用圖1(b)對CF基板之曝光方法進行說明。首先,將CF基板載置於曝光裝置之工作台上。此時,如圖1(b)所示,在光罩23b內,設置有複數個平面形狀為矩形之開口部24b,其具有在對應於TFT陣列基板上之資料信號線位置上所形成之BM18(以下,亦稱作資料線上BM)方向(圖1中之上下方向)上之像素間距之約2分之1之寬度W2。另外,複數個之開口部24b之間距,設定為成為與資料線上BM18之像素間距相同之長度。然後,找正位置,使光罩23b之開口部24b一端之位置,與在對應於TFT陣列基板上之掃描信號線之位置上所形成之BM17(以下,亦稱作掃描線上BM)對齊後,首先向掃描方向+x(圖1中之右方向)沿掃描線上BM17從CF基板一端直至另一端連續地掃描曝光複數像素。然後,使開口部24b之位置沿資料線上BM18方向僅水平移動像素間距之約2分之1,同樣進行開口部24b之位置找正後,向掃描方向-x(與掃描方向+x反平行方向、亦即圖1中之左方向)沿掃描線上BM17從CF基板之一端直至另一端同樣地進行掃描曝光。藉此,CF基板上之像
素,配向分割為相互配向方位反平行方向之2個區域C及區域D。另外,與對TFT陣列基板之掃描曝光同樣,可以有效地抑制各區域C及區域D之特性偏差。並且,開口部24b之平面形狀,未作特別限定,只要可以形成所希望之域圖案即可,除矩形狀之外可舉出圓狀、橢圓狀、大致直線狀(帶狀)等。另外,開口部24b之寬度W2亦可配合所希望之域圖案適宜設定,但宜設定為掃描曝光後,不生成未照射區域。
本實施例,對使用光罩進行掃描曝光之方法進行了說明,但亦可不使用光罩。在該情形下,宜使用光學透鏡等,適宜調整配向膜表面之光線形狀。4VATN模式,賦予液晶分子合適之預傾角,故雖亦根據曝光之配向膜之材料,但照射光線宜從相對於基板面法線之入射角為5度以上且70度以下之方向照射,另外,宜適宜設定掃描曝光時之照射量及掃描速度。但是,如非專利文獻1所揭示之光配向法,預傾角之發現係根據光之照射區域之移動方向之情形下,無需賦予光線入射角、可為0度。並且,4VATN模式中,TFT陣列基板之掃描方向、及CF基板之掃描方向,在貼合TFT陣列基板及CF基板時,各自之掃描方向大致正交即可,不特別限定於圖1(a)及(b)所示之掃描方向。
其次,在基板上散佈例如4μm之塑膠珠後貼合掃描曝光之TFT基板及CF基板。此時,一像素之兩基板之光線照射方向之關係,成為如圖7所示,在各域內,在相對之基板間掃描方向大致正交。
其次,在此等基板間封入具有負介電常數各向異性之向列型液晶材料,則各域中液晶分子向分別不同之方向呈現預傾角。藉此,在各域之液晶層之層面內方向及厚度方向之中央附近之液晶分子之配向方位,成為從光線照射之方向傾斜45度之方向。其結果,若對製成之液晶顯示面板施加信號電壓,則4個域之液晶分子,倒向分別不同之4方向,可以實現寬視角。並且,預傾角雖未特別限定,但從增大液晶顯示面板之透光率之觀點看,4VATN模式宜定為85~未滿90度,另外,預傾角之偏差,宜定為0.5度以內。
其次,將2塊偏光板,以使其相互之吸收軸正交、且一方之吸收軸與TFT陣列基板之匯流排線(掃描信號線或資料信號線)平行之方式貼合於兩基板之外側。藉此,在OFF狀態,由於液晶分子幾乎垂直配向,故液晶顯示面板可以實現良好之黑顯示(正常黑色模式)。另外,由於液晶顯示面板在分別不同之4方向具有4個液晶分子應答域,故可以顯示幾乎不依存於視角方向之顯示特性。如此,若按照本實施例之液晶顯示面板之製造方法,因為使用掃描曝光,故可以藉由少的處理次數製作具有特性偏差小之域之4VATN模式之液晶顯示面板。
以下,使用圖4對本發明之實施例2之4VATN模式之液晶顯示面板之製造方法進行說明。圖4,係本實施例之曝光裝置之立體模式圖。本實施例中,除曝光裝置之態樣及掃描曝光之態樣以外,與實施例1相同,故省略對實施例1與本實施例中重複內容之說明。
首先,使用圖4對本實施例之曝光裝置進行說明。如圖4所示,本實施例之曝光裝置20b,構成為在實施例1之曝光裝置20a上進一步加入影像檢測用照相機25,以檢測形成於基板上之匯流排線(掃描信號線或資料信號線)、BM等之直線之微細圖案。藉此,本實施例之曝光裝置20b,藉由對用影像檢測用照相機25攝影之影像進行影像解析處理等,可以基於攝影之影像決定工作台21、及/或、光罩23及光源22之位置。
其次,對本實施例之掃描曝光之方法進行說明。首先,將曝光對象之基板26載置於工作台21。然後,基於藉由對影像檢測用照相機25攝影之設置於基板上之BM、匯流排線等之影像進行影像解析處理所得到之位置資料,將工作台21、及/或、光罩23及光源22,自動水平移動至掃描曝光開始位置,並將光罩23之開口部(未圖示)之位置設置於特定之位置。並且,在光線照射處理時亦同樣地基於對影像檢測用照相機25攝影之影像進行影像解析處理,使開口部之位置不從匯流排線、BM等偏移地,一邊逐一修正工作台21、及/或、光罩23及光源22之位置,一邊進行掃描曝光。如此,若按照本實施例之液晶顯示面板之製造方法,因為係使用影像檢測用照相機25進行曝光開始位置之決定、及曝光位置之修正,故TFT陣列基板或CF基板,即使在像素排列歪斜之情形下,亦可在像素內高精度地形成所希望之域。
並且,本申請以2005年12月2日所申請之日本國專利申請案2005-350020號為基礎,主張基於巴黎條約乃至轉移國法規之優先權。該申請案之內容,其整體作為參照納入本申請中。
本申請說明書中之「以上」及「以下」,包含該數值。
11...TFT
12...像素電極
13...黑色矩陣(BM)
14...彩色濾光器
15...掃描信號線
16...資料信號線
17...掃描線上BM
18...資料線上BM
20a、20b...曝光裝置
21...工作台
22...光源
23、23a、23b...光罩
24a、24b...開口部
25...影像檢測用照相機
26...基板
31...第1配向膜
32...第2配向膜
31a...第1配向膜之配向方位
32b...第2配向膜之配向方位
33...液晶分子
34...預傾角
35...第1偏光板之吸收軸
36...第2偏光板之吸收軸
A、B、C、D...區域
W1、W2...開口部之寬度
+x、-x、+y、-y...掃描方向
圖1(a)係顯示對於實施例1之TFT陣列基板之光配向膜之光線照射方向之平面模式圖;(b)係顯示對於實施例1之CF基板之光配向膜之光線照射方向之平面模式圖。
圖2(a)係實施例1之第1基板之TFT陣列基板之平面模式圖;(b)係實施例1之第2基板之CF基板之平面模式圖。
圖3係實施例1之曝光裝置之立體模式圖。
圖4係實施例2之曝光裝置之立體模式圖。
圖5係說明VATN模式之液晶顯示裝置之驅動原理之概念圖;(a)顯示OFF狀態;(b)顯示ON狀態。
圖6係顯示包含於VATN模式之液晶顯示裝置之1個域之配向膜之配向方位與偏光板之吸收軸之位置關係之概念圖;(a)及(b),分別顯示位置關係之一例。
圖7係顯示包含於4VATN模式之液晶顯示裝置之一像素之4個域與配向膜之配向方位之關係之概念圖。
圖8(a)係顯示包含於VAECB模式之液晶顯示裝置之1個域之配向膜之配向方位與偏光板之吸收軸之位置關係之概念圖;(b)係顯示包含於4VAECB模式之液晶顯示裝置之一像素之4個域與配向膜之配向方位之關係之概念圖。
15...掃描信號線
16...資料信號線
17...掃描線上BM
18...資料線上BM
23a、23b...光罩
24a、24b...開口部
A、B、C、D...區域
W1、W2...開口部之寬度
+x、-x、+y、-y...掃描方向
Claims (32)
- 一種液晶顯示裝置之製造方法,其特徵在於:該液晶顯示裝置包含第1基板、與該第1基板相對向之第2基板、設置於該基板間之液晶層、設置於該第1基板之液晶層側之表面之第1配向膜、及設置於該第2基板之液晶層側之表面之第2配向膜;上述製造方法包含:對上述第1配向膜及/或上述第2配向膜進行遍及複數個像素之連續掃描曝光;該掃描曝光包含在各像素內使液晶分子朝向第1配向方位配向之第1掃描曝光、及使液晶分子朝向第2配向方位配向之第2掃描曝光;上述第2配向方位相對於上述第1配向方位平行且相反;於上述第1掃描曝光及第2掃描曝光中,自相對於基板面之法線傾斜之方向入射光線;上述第1掃描曝光之光線照射方向與上述第2掃描曝光之光線照射方向係於俯視基板時為彼此大致反平行。
- 如請求項1之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述液晶層包含具有負介電常數各向異性之液晶分子;上述第1配向膜及上述第2配向膜係使液晶分子相對於上述第1配向膜及上述第2配向膜表面大致垂直地配向者。
- 如請求項2之液晶顯示裝置之製造方法,其係以使對於 上述第1配向膜及上述第2配向膜之掃描曝光之方向成大致正交之方式,進行上述第1基板及上述第2基板之貼合。
- 如請求項1之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述掃描曝光係於光源與上述第1配向膜及/或上述第2配向膜之間插入光罩而進行。
- 如請求項4之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述光罩設置有大致直線狀之開口部。
- 如請求項5之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述開口部之間距為與和掃描曝光之方向垂直之方向上之像素間距相同之長度。
- 如請求項1之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述掃描曝光係自上述第1基板及/或上述第2基板之一端至另一端為止連續掃描。
- 如請求項1之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述光線之入射角相對於上述基板面之法線為5°以上且70°以下。
- 如請求項1之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述光線為偏光。
- 如請求項1之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述光線為紫外線。
- 如請求項1之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述液晶分子之預傾角為85°以上且未達90°。
- 如請求項1之液晶顯示裝置之製造方法,其中 上述液晶分子之預傾角之偏差為0.5°以內。
- 如請求項1之液晶顯示裝置之製造方法,其中已被進行上述第1掃描曝光或上述第2掃描曝光之區域之寬度為與掃描方向垂直之方向上之像素間距之約一半。
- 如請求項13之液晶顯示裝置之製造方法,其中已被進行上述第1掃描曝光或第2掃描曝光之區域於像素內之面積比相等。
- 如請求項1之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述製造方法應用於VATN模式之液晶顯示裝置之製造中;上述液晶顯示裝置係於第1基板側具有第1偏光板、於第2基板側具有第2偏光板者;上述第1配向膜之配向方位與上述第1偏光板之吸收軸平行,且上述第2配向膜之配向方位與上述第2偏光板之吸收軸平行。
- 如請求項1之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述掃描曝光係基於使用相機檢測之位置資料,一邊修正上述光線之位置一邊進行。
- 一種液晶顯示裝置之製造方法,其特徵在於:該液晶顯示裝置包含第1基板、與該第1基板相對向之第2基板、設置於該基板間之液晶層、設置於該第1基板之液晶層側之表面之第1配向膜、及設置於該第2基板之液晶層側之表面之第2配向膜; 該第1配向膜及第2配向膜係光配向膜,包含具有自包括4-查耳酮基、4’-查耳酮基、香豆素基、及桂皮醯基之群中選出之至少一者之感光性基的材料;上述製造方法包含:對上述第1配向膜及上述第2配向膜進行遍及複數個像素之連續掃描曝光;該掃描曝光包含:一邊進行複數次掃描一邊對上述第1配向膜及上述第2配向膜,自上述第1基板及上述第2基板之端至端而將複數個像素連續地且將各像素內於反平行方向地進行曝光,以便在各像素內形成使液晶分子向相對於上述第1配向膜及上述第2配向膜表面反平行方向配向之區域。
- 如請求項17之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述液晶層包含具有負介電常數各向異性之液晶分子;上述第1配向膜及上述第2配向膜係使液晶分子相對於上述第1配向膜及上述第2配向膜表面大致垂直地配向者。
- 如請求項18之液晶顯示裝置之製造方法,其係以使對於上述第1配向膜及上述第2配向膜之掃描曝光之方向成大致正交之方式,進行上述第1基板及上述第2基板之貼合。
- 如請求項17之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述掃描曝光係於光源與上述第1配向膜及上述第2配向膜之間插入光罩而進行。
- 如請求項20之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述光罩設置有大致直線狀之開口部。
- 如請求項21之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述開口部之間距為與和掃描曝光之方向垂直之方向上之像素間距相同之長度。
- 如請求項17之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述掃描曝光係自上述第1基板及/或上述第2基板之一端至另一端為止連續掃描。
- 如請求項17之液晶顯示裝置之製造方法,其中於上述掃描曝光中,自相對於上述基板面之法線傾斜之方向入射光線;上述光線之入射角相對於基板面之法線為5°以上且70°以下。
- 如請求項17之液晶顯示裝置之製造方法,其中於上述掃描曝光中,對上述第1配向膜及上述第2配向膜照射偏光。
- 如請求項17之液晶顯示裝置之製造方法,其中於上述掃描曝光中,對上述第1配向膜及上述第2配向膜照射紫外線。
- 如請求項17之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述液晶分子之預傾角為85°以上且未達90°。
- 如請求項17之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述液晶分子之預傾角之偏差為0.5°以內。
- 如請求項17之液晶顯示裝置之製造方法,其中 使液晶分子向相對於上述第1配向膜及上述第2配向膜表面反平行方向配向之上述區域之寬度為與掃描方向垂直之方向上之像素間距之約一半。
- 如請求項29之液晶顯示裝置之製造方法,其中使液晶分子向相對於上述第1配向膜及上述第2配向膜表面反平行方向配向之上述區域於像素內之面積比相等。
- 如請求項17之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述製造方法應用於VATN模式之液晶顯示裝置之製造中;上述液晶顯示裝置係於第1基板側具有第1偏光板、於第2基板側具有第2偏光板者;上述第1配向膜之配向方位與上述第1偏光板之吸收軸平行,且上述第2配向膜之配向方位與上述第2偏光板之吸收軸平行。
- 如請求項17之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述掃描曝光係基於使用相機檢測之位置資料,一邊修正基板面上之光線之位置一邊進行。
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