CN100410776C - 液晶显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种液晶显示装置及其制造方法，其通过补偿由像素区内的多个配向域中的液晶的配向而产生的透光率而使光效率最大化。通过具有与多个配向域对应的多个偏振区的偏振片实现补偿，其中每个偏振区都具有与对应域的配向角对应的透射角，使得可以减少在黑色状态下的漏光。

Description

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(LCD)装置，更具体地涉及一种LCD装置及其制造方法，其通过补偿每个像素的每个液晶配向域的透光率而使光效率最大化。
背景技术
全球信息社会的兴起增加了对各种显示装置的需求。因此，对各种平面显示装置的研究和开发投入了很大的努力，如液晶显示器(LCD)、等离子显示板(PDP)、场致发光显示器(ELD)以及真空荧光显示器(VFD)。已开发出各种类型的平面显示装置作为各种设备的显示器。
在各种平面显示装置中，由于液晶显示(LCD)装置的外形薄、重量轻以及功耗低的优点(这使得它们成为阴极射线管(CRT)显示器的有吸引力的替代物)而获得了最广泛的应用。除了用于笔记本计算机的移动型LCD装置以外，还开发了用于诸如计算机监视器和电视机的LCD装置。
尽管LCD技术中的各种技术发展已应用于各种领域，但是在某些方面来说，与LCD装置的其他特征和优点相比，在提高LCD装置的画面质量方面的研究仍然不够。为了在各种领域使用LCD装置作为通用显示器，开发LCD装置的关键在于LCD装置是否能够在仍然保持质量轻、外形薄以及功耗低的特点的同时提供高质量的画面，如大尺寸屏幕的高分辨率和高亮度。
通常，LCD装置包括用于显示图像的LCD板和用于向该LCD板提供驱动信号的驱动器。LCD板包括：被相互粘结起来的第一基板和第二基板，在该第一基板与第二基板之间具有单元间隙；和形成在该第一基板与第二基板之间的液晶层。
第一基板(TFT阵列基板)包括：多条选通线，其沿第一方向以固定间隔布置；多条数据线，它们沿着与该第一方向垂直的第二方向以固定间隔布置；多个像素电极，它们在由该多条选通线和多条数据线的交叉限定的多个像素域内按矩阵型结构排列；以及多个薄膜晶体管，其用于响应于所述选通线上的选通信号而将所述多条数据线上的视频信号电压施加到所述多个像素电极上。
第二基板(滤色器阵列基板)包括：黑底层，其用于阻挡来自第一基板的非像素域的部分的光；用于显示各种颜色的R/G/B滤色器层；以及用于产生图像的公共电极。
根据液晶材料的光学各向异性和偏振特性驱动LCD装置。根据由于液晶分子的长且薄的形状而产生的定向特性来排列液晶分子。通过施加电场控制液晶层的液晶分子的配向。因此，通过液晶分子的配向来控制通过液晶层透射的光，从而显示图像。
有源矩阵型LCD装置因其高分辨率和图像质量而得以开发，其中像素电极与薄膜晶体管相连并按矩阵型结构排列。
下面参照附图对一种现有技术的LCD装置及其制造方法进行描述。
图1是表示在根据现有技术的一种多域LCD装置中的LCD板和相应的偏振片的立体图。图2示出了在图1的LCD装置的各个域中的预期亮度分布。
如图1和图2所示，现有技术的多域LCD装置包括LCD板10和偏振片25。LCD板10包括多个像素区，每个像素区都具有多个域。在偏振片25中，沿着一个方向限定透光轴26。该LCD板包括彼此相对的第一基板和第二基板以及形成在该第一基板与第二基板之间的液晶层20。
将偏振片25附着到第一基板和第二基板中的每个基板的外表面上。在LCD板10的上表面上形成有具有透光轴26的一个偏振片25，并在LCD板10的下表面上形成有具有透光轴的另一偏振片(未示出)。偏振片的透光轴以相对于彼此成大约90°的角(或预定角度)形成。
在根据现有技术的多域LCD装置中，在完成用于第一基板和第二基板的阵列制造工艺之后，可通过磨擦第一配向层和第二配向层(未示出)中的每个配向层而在向各个域选择性地施加预倾角。另选地，在阵列工艺中，可通过在第一基板和第二基板中的每个基板的像素区中设计像素电极或公共电极将一个像素区划分成多个域。
图1示出了具有9个域的一个像素区。在此情况下，相邻域具有彼此不同的配向，可以把这些域中的两个域称为第一域11a和第二域11b。
参照图2，在第一域11a中，液晶沿着与偏振片25的透光轴26相同的方向排列。因此，第一域11a中透射的光大于其他域中透射的光。对于第二域11b，液晶以相对于偏振片25的透光轴26为0°和90°之间的角度排列。即，第二域11b中的透光相对少于第一域11a中的透光。结果，在黑色状态下光从第一域11a泄漏出来。
通常，偏振片定位于LCD板的下表面和上表面上。可以平行地或以大约90°的相对角定位这两个偏振片的透光轴。
在具有多个像素区的多域LCD装置并且其中每个像素区都具有多个域的情况下，改进了沿水平和垂直方向的视角。然而，难以在对角方向上改进视角。因此，在多域LCD装置的预定域中可能产生漏光，因而难以获得均匀的透光率。
下面对作为一种多域LCD装置的HAVA(高孔径垂直配向)模式LCD装置进行描述。
图3是根据现有技术的高孔径垂直配向HAVA模式LCD装置的剖面图。图4是根据现有技术的HAVA模式LCD装置的平面图。图5示出了图4的HAVA模式LCD装置中的液晶的配向。
如图3到5所示，现有技术的HAVA模式LCD装置包括第一基板30和第二基板40、选通线和数据线(未示出)、像素电极35以及电介质凸起42。第一基板30和第二基板40彼此相对定位。所述选通线(未示出)按直角与所述数据线(未示出)相交，以限定像素区。像素电极35形成在第一基板30的像素区上。电介质凸起42形成在第二基板40的与像素区的中央对应的位置上。此外，在选通线与数据线之间、选通线与像素电极之间以及数据线与像素电极之间形成有绝缘层33。
此外，在第二基板40的整个表面上形成有公共电极(未示出)。通过施加电压而在像素电极35与公共电极(未示出)之间形成垂直电场。单元间隙“d”形成在第一基板30与第二基板40的相对表面之间，而距离“l”限定了沿着像素电极35的一侧与电介质凸起42的最外点之间的直线距离。
在HAVA模式LCD装置中，偏振片定位于第一基板30和第二基板40的背面上。
参照图5，在HAVA模式LCD装置中，电介质凸起42对应于像素区的中央形成。因此，从电介质凸起42沿径向形成了电场，由此液晶53根据该电场沿径向排列。
如图5所示，单元像素区被分成第一域51a、第二域51b、第三域51c以及第四域51d。在第一域51a中，液晶沿水平方向排列。在第二域51b中，液晶沿垂直方向排列。在第三域51c中，液晶沿从左下角向右上角交叉的对角方向排列。在第四域51d中，液晶按从右下角向左上角交叉的对角方向排列。
该HAVA模式LCD装置补偿沿水平和垂直方向排列的液晶。即，当向HAVA模式LCD装置施加电压时，在像素区的四个角(例如，域51c和51d)处发生了漏光，因此使图像对比度变差。
如果将下偏振片和上偏振片的透光轴以45°角扭曲，则在沿水平方向和垂直方向排列的液晶域(例如，域51a和51b)中可能产生漏光。为了在多域HAVA模式LCD装置中获得高孔径比，即使在LCD板的像素区中执行配向工艺以获得各种方向的液晶配向，也会取决于偏振片的透光轴而在某些域中发生漏光。
因此，现有技术的LCD装置及其制造方法存在以下缺点。
为了在包括现有技术的HAVA模式的多域LCD装置中获得高孔径比，即使在LCD板的像素区中执行配向工艺以获得各种方向的液晶配向，根据域的液晶是否沿与偏振片的透光轴相同或不同的方向排列，亮度也会随域而不同。即，在黑色状态下可能出现漏光，从而在一个像素区的多个域中可能产生亮度差。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种LCD装置及其制造方法，其基本上克服了由于现有技术的局限和缺点而导致的一个或多个上述问题。总的来说，本发明通过设置分别补偿给定像素区内的各液晶配向域的偏振片或补偿膜实现该目的。
本发明的一个优点是其提高了液晶显示装置的光效率。
本发明的另一优点是其提高了由液晶显示装置显示的图像的对比度。
在下面的说明中将阐述本发明的其它优点，其部分地根据说明即可显见，或者可以通过对本发明的实践来获知。通过下述书面说明及其权利要求以及附图中具体指出的结构，可以实现并获得本发明的优点。
通过LCD装置实现了本发明的上述和其他优点，该LCD装置包括：具有多个像素的LCD板，其中每个像素都具有多个配向域，并且每个配向域都具有一液晶配向角；设置于该LCD板的表面上的偏振片，其中该偏振片具有与所述多个配向域对应的多个偏振域。
在本发明的另一方面中，通过一种LCD装置的制造方法实现了上述和其他优点，该方法包括以下步骤：设置第一基板和第二基板；在该第一基板和第二基板上形成多个像素，其中每个像素都具有一配向域并且其中至少两个配向域具有不同的配向特性；在第一基板与第二基板之间形成液晶层以形成LCD板；以及在LCD板的表面上形成偏振片，该偏振片具有与所述多个配向域对应的多个偏振域。
应理解，以上一般性描述和以下详细描述都是示例性和说明性的，旨在提供对如权利要求所述的本发明的进一步说明。
附图说明
附图被包括进来以提供对本发明的进一步的理解，其被并入且构成说明书的一部分，附图示出了本发明的多个实施例，并与说明一起用于解释本发明的原理。
图1是在根据现有技术的多域LCD装置中的LCD板和相应的偏振片的立体图；
图2示出了在图1的LCD装置中的各个域的亮度分布；
图3是现有技术的HAVA模式LCD装置的剖面图；
图4是图3的现有技术的HAVA模式LCD装置的平面图；
图5是表示图4的液晶的配向的平面图；
图6是在根据本发明第一实施例的示例性LCD装置中的LCD板和相应偏振片的立体图；以及
图7是在根据本发明第二实施例的LCD装置中的示例性LCD板和相应偏振片的立体图。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细描述，在附图中示出了它们的多个示例。只要有可能，在所有附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部件。以下，将参照附图对根据本发明的LCD装置及其制造方法进行描述。
图6是在根据本发明第一实施例的LCD装置中的示例性LCD板和对应的示例性偏振片的立体图。如图6所示，根据本发明第一实施例的LCD装置包括LCD板100和偏振片110。LCD板100具有多个像素区，其中每个像素区都包括多个域101a、101b、101c以及101d。偏振片110也具有多个偏振域111a、111b、111c以及111d，其中该多个偏振域111a、111b、111c以及111d具有与像素区的多个域101a、101b、101c以及101d对应的不同透光轴(方向)。
根据本发明第一实施例的LCD装置可以是HAVA(高孔径垂直配向)模式装置。然而，根据本发明第一实施例的LCD装置可以应用于每个像素区都具有不同配向特性的任何模式，或应用于多域模式。例如，根据本发明第一实施例的LCD装置可以应用于IPS(面内切换)模式装置、MVA(多垂直配向)模式装置或HAVA(高孔径垂直配向)模式装置。
LCD板包括具有TFT阵列的第一基板、具有滤色器阵列的第二基板以及液晶120。第一基板与第二基板彼此相对定位，并液晶120形成在该第一基板与第二基板之间。而且，在LCD板100的上表面和下表面中的每个表面上都形成有偏振片110。
参照图6，在根据本发明第一实施例的示例性LCD装置中，可以将LCD板100的一个像素区划分成9个域。在第一域101a中，液晶沿从左上角向右下角交叉的对角方向排列。在第二域101b中，液晶沿垂直方向排列。在第三域101c中，液晶沿从左下角向右上角交叉的对角方向排列。在第四域101d中，液晶沿水平方向排列。
本领域的技术人员容易理解，可以有不同数量和配置的域，这些数量和配置都在本发明的范围内。此外，每个像素区都可以具有单个域，从而不同的像素可以以与上述不同的域类似的方式均具有不同的域。
示例性的LCD装置在正常的黑色模式中。因此，在施加电压之前，LCD装置处于黑色状态中。在施加了电压之后，LCD装置取决于电场的强度而处于白色状态下。
其上每个域都具有不同透光轴的偏振片110根据在施加电压之前的初始常规黑色状态下的各域中的液晶120的配向而补偿透光特性的差异。
在该示例性LCD板100上的相邻域中的液晶的配向以大约45°或90°的角扭曲。
在根据本发明第一实施例的LCD装置中，液晶120相对于水平方向和垂直方向以大约45°的角排列，从而改进了对角方向上的视角。
如上所述，可以以按改变预倾角或改变像素区中的像素电极、公共电极或电介质凸起的结构的方法排列液晶。在以大约45°角排列液晶域的情况下，在沿着水平和垂直方向排列的液晶区域中以相对于偏振片的透光轴的方向成大约45°的角设计偏振片的透光轴。因此，可以获得宽视角而不会由于漏光而导致对比度变差。
将偏振片110划分成具有与LCD板100的多个域对应的不同透光轴的偏振域111a、111b、111c以及111d。各偏振域111a、111b、111c以及111d的透光轴对应于LCD板100的对应域中的液晶的配向。尽管未示出，但是在LCD板100的下方设有下偏振片，该下偏振片包括以相对于偏振片110的上述各透光轴成大约90°的角度形成的其他多个透光轴。
偏振片110和下偏振片都形成在LCD板100的外表面上。该偏振片110和下偏振片可以形成在LCD板100的第一基板和第二基板上。
下面对用于在LCD板100的外表面上形成偏振片110的示例性方法进行描述。
如上所述，在包括薄膜晶体管TFT和像素电极的TFT阵列的第一基板上以及在包括公共电极的滤色器阵列的第二基板上分别形成第一配向层和第二配向层(未示出)。当对该第一配向层和第二配向层进行磨擦时，将预倾角不同地施加给各个域，使得可以在各个域中不同地排列液晶。在另一方法中，在相应的TFT阵列和滤色器阵列制造工艺中，通过改变像素电极或公共电极的形状可以把一个像素区划分成多个域。因此，通过各个域而对液晶进行不同的排列。
然后，将第一基板与第二基板相互粘结起来，使得在它们之间保持预定单元间隙，然后在这两个基板之间形成液晶层，从而形成LCD板。
然后，在LCD板的第一基板和第二基板的外表面上形成偏振片，以补偿与各个像素或域中的液晶的配向一致的透光特性。可以在LCD板100的第一基板和第二基板上形成偏振片110。
首先，制备基板以形成多个像素，其中每个像素都具有多个域。随后，在基板(LCD板100的第一基板和第二基板)的整个表面上涂敷偏振材料，其中该偏振材料具有沿垂直方向的透光轴(第二偏振域111b中的透光轴)。然后，在偏振材料上涂敷光刻胶层之后，进行曝光和显影工艺以形成与像素的第二域101b对应的光刻胶图案。然后，通过使用形成的光刻胶图案作为掩模去除偏振材料，从而形成像素的第二偏振域111b。
然后，在基板(LCD板100的第一基板和第二基板)的整个表面上涂敷偏振材料，其中该偏振材料具有沿水平方向的透光轴(第四偏振域111d中的透光轴)。然后，在该偏振材料上涂敷光刻胶层之后，进行曝光和显影工艺以形成与像素或第四域101d一致的光刻胶图案。然后，通过使用形成的光刻胶图案作为掩模去除偏振材料，从而形成像素的第四偏振域111d。
在基板(LCD板100的第一基板和第二基板)的整个表面上涂敷偏振材料，其中该偏振材料具有沿从左上角向右下角交叉的对角方向的透光轴(第一偏振域111a中的透光轴)。然后，选择性地去除该偏振材料以形成与像素的第一域101a对应的像素的第一偏振域111a。然后，在基板(LCD板100的第一基板和第二基板)的整个表面上涂敷偏振材料，其中该偏振材料具有沿从右上角向左下角交叉的对角方向的透光轴(第三偏振域111c中的透光轴)。然后，选择性地去除该偏振材料以形成与像素的第三域101c对应的像素的第三偏振域111c。
因此，针对偏振片110上的每个域或每个像素不同地限定透光轴。然后，在其上形成有偏振片110的基板上执行阵列工艺，从而根据基板形成具有像素电极的TFT阵列基板或形成具有公共电极的滤色器阵列基板。
接着，在第一基板和第二基板(未示出)上分别淀积第一配向层和第二配向层(未示出)。当对该第一配向层和第二配向层进行磨擦时，将预倾角不同地施加给各个域，使得可以在各个域中不同地排列液晶。在另一方法中，通过改变TFT阵列和滤色器阵列上的像素电极或公共电极的形状，可以把一个像素区划分成多个域。因此，通过各个域而对液晶进行不同的排列。
然后，将第一基板与第二基板相互粘结起来，使得在它们之间保持预定单元间隙，然后在这两个基板之间形成液晶层，从而形成LCD板。
图7是在根据本发明第二实施例的LCD装置中的示例性LCD板和对应的示例性偏振片的立体图。
在根据本发明第二实施例的LCD装置的LCD板中，如图7所示，可以通过各个域而沿着水平方向或径向方向随机地排列液晶。
在此情况下，与LCD板200对应地形成偏振片210，其中该偏振片210具有第一偏振域211a和第二偏振域211b。该第一偏振域211a和第二偏振域211b具有与LCD板200的相应第一域201a和第二域201b对应的不同透光轴。图7仅示出了一个偏振片210。然而，尽管未示出，在LCD板200的下方设有另一偏振片，该偏振片包括以相对于偏振片210的上述多个透光轴成大约90°的角度形成的其他多个透光轴。
在根据本发明第二实施例的示例性LCD装置中，可以在LCD板的外表面上形成偏振片210。在另一方法中，如针对本发明第一实施例所描述的那样，可以在第一基板和第二基板中的每个基板中的内表面(玻璃表面)上形成偏振片210。
在根据本发明第二实施例的LCD装置中，LCD板200包括域201b，液晶在该域201b上沿径向随机排列。而且，在偏振片210上形成偏振域211b以由对应的域补偿液晶配向的透光特性。
在根据本发明的上述多域LCD装置中，为偏振片上的各个域不同地限定了透光轴，以补偿与各域中液晶的配向对应的透光特性。替换地，可以将延迟膜用于多域LCD装置，其中该延迟膜具有根据各个域的不同的相位延迟特性。在此情况下，可以在LCD板的外表面上形成延迟膜，或在LCD板中的第一基板和第二基板的每个基板上形成延迟膜。
如上所述，根据本发明的LCD装置及其制造方法具有以下优点。
在根据现有技术的LCD装置中，可以大致平行地或以大约90°的角布置所述两个偏振片的多个透光轴中的每个透光轴。当通过每个像素或域而形成具有不同的液晶配向的LCD板时，则沿水平方向和垂直方向或沿对角方向上的透光率较大。在黑色状态下在其余的域中产生漏光。
在根据本发明的LCD装置中，在存在漏光的域中形成具有不同透光轴的偏振片(或补偿膜)，从而可以补偿各个域中的透光特性。
在示例性阵列制造工艺中，在LCD板的基板上的各个域中形成具有与各个域对应的不同特性的偏振片或补偿膜，从而可以防止失准。
尽管通过上述附图中所示的多个实施例对本发明进行了描述，但是本领域的技术人员应当明白本发明并不限于这些实施例，而是可以在不脱离本发明的精神的情况下对本发明进行各种改变和修改。因此，应当仅由所附权利要求及其等同物来确定本发明的范围。
本发明要求2004年6月30日提交的韩国专利申请No.P2004-50384的优先权，通过引用将其结合于此，如同在此对其进行全面阐述一样。

Claims (20)

1. 一种液晶显示装置，其包括：
液晶显示板，其具有多个像素，其中每个像素都具有多个配向域，并且每个配向域都具有一液晶配向角；和
偏振片，其设置在所述液晶显示板的表面上，其中该偏振片具有对应于所述多个配向域的多个偏振域。
2. 如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述多个偏振域的每个偏振域都具有与对应配向域的液晶配向角对应的透射角。
3. 如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，还包括设置于所述液晶显示板的第二表面上的第二偏振片，其中，该第二偏振片具有与所述偏振片的多个偏振域对应的多个第二偏振域。
4. 如权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于，每个第二偏振域都具有相对于对应的偏振域的透射角成90°的透射轴角。
5. 如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述多个液晶配向角中的至少一个液晶配向角等于90°。
6. 如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述多个液晶配向角中的至少一个液晶配向角等于45°。
7. 如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，还包括设置于所述液晶显示板与偏振片之间的延迟膜。
8. 如权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于，所述延迟膜具有与所述多个配向域对应的多个相位延迟区，并且其中该多个相位延迟区中的每个相位延迟区都具有与对应配向域对应的相位延迟。
9. 一种液晶显示装置，其包括：
液晶显示板，其具有多个像素，其中每个像素都具有液晶配向角；和
偏振片，其设置于所述液晶显示板的表面上，其中，该偏振片具有与所述多个像素对应的多个偏振域。
10. 如权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于，每个偏振域都具有与对应像素的液晶配向角对应的透射角。
11. 如权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于，还包括设置于所述液晶显示板的第二表面上的第二偏振片，其中该第二偏振片具有与所述偏振片的多个偏振域对应的多个第二偏振域。
12. 一种用于制造液晶显示装置的方法，其包括以下步骤：
设置第一基板和第二基板；
在该第一基板和第二基板上形成多个像素，其中每个像素都具有一配向域并且其中至少两个配向域具有不同的配向特性；
在第一基板与第二基板之间形成液晶层以形成液晶显示板；以及
在液晶显示板的表面上形成偏振片，该偏振片具有与所述多个配向域对应的多个偏振域。
13. 如权利要求12所述的方法，其特征在于，形成偏振片的步骤包括以下步骤：
在第一基板上形成偏振层；
在该偏振层上形成光刻胶图案，该光刻胶图案对应于所述多个偏振域中的一个偏振域；
去除该偏振层的暴露表面；以及
去除该光刻胶图案。
14. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，形成偏振层的步骤包括形成具有与偏振域对应的透射轴的偏振层的步骤。
15. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，形成所述偏振层的步骤包括形成具有90°的透射轴角的偏振层的步骤。
16. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，形成偏振层的步骤包括形成具有45°的透射轴角的偏振层的步骤。
17. 如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括在LCD板的第二表面上形成第二偏振片的步骤，该第二偏振片具有与所述多个偏振域对应的多个第二偏振域。
18. 如权利要求17所述的方法，其特征在于，形成第二偏振片的步骤包括形成多个第二偏振域的步骤，每个第二偏振域都具有相对于偏振片的对应偏振域成90°的角的透射轴。
19. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，形成偏振层的步骤包括形成具有与所述多个配向域对应的多个相位差域的延迟膜的步骤。
20. 如权利要求12所述的方法，其特征在于，形成所述多个像素的步骤包括形成具有电介质凸起的公共电极的步骤。
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