CN102103288A - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种液晶显示装置，包括：液晶面板；分别在所述液晶面板的底表面和顶表面上的第一偏振膜和第二偏振膜；在所述第一偏振膜下的背光单元；和在所述第二偏振膜上的氧化钛膜，该氧化钛膜使得右旋圆偏振光和左旋圆偏振光之一透过并对所述右旋圆偏振光和所述左旋圆偏振光的另一种中具有特定波长的进行反射。

Description

液晶显示装置
本申请主张2009年12月16日提交的韩国专利申请No.2009-0125574的权益，其在此为了所有目的而被整体引用引入本文，就如同在此被全部列出。
技术领域
本发明涉及一种液晶显示装置。
背景技术
至今，显示装置一般仍使用阴极射线管(CRT)。目前，正在进行努力和研究以开发多种类型的平板显示器作为CRT的替代品，如液晶显示(LCD)装置、等离子体显示面板(PDP)、场发射显示器和电致发光显示器(ELD)。在这些平板显示器中，LCD装置具有许多优点如分辨率高、重量轻、外形薄、尺寸紧凑以及低电压电源要求。
LCD装置一般包括彼此隔开并相面对的两个基板，在这两个基板之间夹有液晶材料。该两个基板包括彼此面对的电极，从而施加给该电极的电压跨过液晶材料产生电场。液晶材料中液晶分子的取向根据产生的电场强度变为所产生的电场的方向，由此改变LCD装置的光透过率。因而，LCD装置通过改变所产生的电场强度来显示图像。
图1是图解根据现有技术的LCD装置的剖面图。
参照图1，LCD装置1包括液晶面板30和在液晶面板30下面的背光单元90。液晶面板30包括第一基板5和第二基板10、在第一基板5和第二基板10之间的液晶层15。
尽管图中未示出，但在第一基板5上形成有彼此交叉并限定出像素区域P的栅线和数据线。在像素区域P中，在形成薄膜晶体管Tr处定义开关区域S。
薄膜晶体管Tr包括栅极电极25、栅极绝缘层45、半导体层40以及源极和漏极电极32和34。栅极电极25与栅线连接，栅极绝缘层45覆盖栅极电极25。半导体层40在栅极绝缘层45上并且对应于栅极电极25。半导体层40包括由本征非晶硅形成的有源层和由非本征非晶硅形成的欧姆接触层。源极电极32与数据线连接，漏极电极34与源极电极32隔开。源极和漏极电极32和34在半导体层40上。
在薄膜晶体管Tr上形成有钝化层55，该钝化层55包括暴露出漏极电极34的漏极接触孔DCH。在每个像素区域P的钝化层55上形成有像素电极70。像素电极70由透明导电材料形成。
在第二基板10上形成有黑矩阵12，该黑矩阵12遮蔽栅线和数据线以及薄膜晶体管Tr。在黑矩阵12上形成有滤色片(滤色器)层16，该滤色片包括在各像素区域P中的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)滤色片图案16a、16b和16c。在滤色片层16上形成有由透明导电材料制成的公共电极75。
尽管图中未示出，但在像素电极和公共电极70和75上分别形成有第一和第二取向层。
背光单元90向液晶面板30提供光。冷阴极荧光灯(CCFL)、外电极荧光灯(EEFL)、热阴极荧光灯(HCFL)、发光二极管(LED)或类似物可用于背光单元90。
近年来，要求可以当LCD装置处于显示关状态时看到LCD装置为特定颜色。当LCD装置处于显示关状态时，一般看到LCD装置为灰色，例如黑色。然而，近年来制造了一些电子装置，例如使用LCD装置和彩色外壳的移动站。因此，当LCD装置处于显示关状态时，用户会感到LCD装置的黑色与移动站的彩色外壳不协调。为了满足这种需求，提出了使用胆甾型液晶的反射特性的LCD装置。
图2图解了根据现有技术的使用胆甾型液晶反射特性的LCD装置的剖面图。
参照图2，LCD装置50包括液晶面板30、在液晶面板30下面的背光单元90、以及在液晶面板30上的胆甾型液晶膜80。
液晶面板30具有与图1的液晶面板相似的结构。换言之，如图1所示，液晶面板30可包括第一基板5、第二基板10以及在第一基板5和第二基板10之间的液晶层15。
在显示开状态时，背光单元90向液晶面板30发射光，因而液晶面板30产生图像。经液晶面板30产生的图像穿过胆甾型液晶膜80，因而LCD装置50最终显示被观看者所观看的图像。
胆甾型液晶膜80包括第三和第四基板82和84、在相邻像素区域P之间的分隔体88、以及填充由第三和第四基板82和84及分隔体88所限定空间的胆甾型液晶层86。胆甾型液晶层86包括胆甾型液晶分子87。
例如，胆甾型液晶分子87用于透射右旋圆偏振光并反射左旋圆偏振光。因此，由于胆甾型液晶膜80选择性地反射外部光，所以可以在显示关状态时看到LCD装置50为特定颜色。
胆甾型液晶分子87沿垂直方向以螺旋扭曲状排列。由于胆甾型液晶膜80的反射而看到的特定颜色是由胆甾型液晶层86的螺距和厚度确定。
然而，由于LCD装置50额外需要胆甾型液晶膜80，因此制造工序复杂且生产成本增加。
此外，虽然在前方视角处看到理想的颜色，但在侧方视角处看到其他颜色。
此外，在液晶面板30的顶表面和底表面上设有偏振膜。在穿过液晶面板30顶表面上的偏振膜的光之中，左旋圆偏振光穿过胆甾型液晶膜80。因此，LCD装置50的光透过率降低。
发明内容
本发明涉及一种液晶显示装置及其制造方法，该液晶显示装置基本上克服了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题。
本发明的一个优点是提供一种能提高生产效率和可靠性的液晶显示装置。
在下面的描述中将列出本发明的其它特征和优点，这些特征和优点的一部分将从下面的描述中显而易见，或者可通过本发明的实施而知晓。本发明的这些目的和其他优点可通过说明书、权利要求以及附图中特别指出的结构而实现和获得。
为了实现这些和其他优点并根据本发明的目的，如在此具体以及概括地描述，液晶显示装置包括：液晶面板；分别在该液晶面板的底表面和顶表面上的第一偏振膜和第二偏振膜；在第一偏振膜下的背光单元；和在第二偏振膜上的氧化钛膜，该氧化钛膜使得右旋圆偏振光和左旋圆偏振光之一透过并且对所述右旋圆偏振光和所述左旋圆偏振光中的另一种中具有特定波长的进行反射。
此外，该装置可还包括在第二偏振膜与氧化钛膜之间的相位延迟膜，该相位延迟膜将线性偏振光变为该氧化钛膜所透过的所述右旋圆偏振光和左旋圆偏振光中的那个。
此外，所述氧化钛膜可通过倾斜沉积而具有螺旋结构。
此外，所述特定波长可由所述氧化钛膜的螺距和厚度确定。
此外，液晶显示面板可包括：彼此面对的第一基板和第二基板；在第一基板上的薄膜晶体管；在第一基板上并与薄膜晶体管连接的像素电极；在第一和第二基板之一上的公共电极；以及在第一和第二基板之间的液晶层。
此外，该装置可还包括在氧化钛膜上的保护基板。
此外，第一偏振膜可具有第一偏振轴，并且第二偏振膜可具有与第一偏振轴正交的第二偏振轴。
应当理解，本发明前面的一般性描述和下面的详细描述都是例示性的和解释性的，旨在对要求保护的内容提供进一步的解释。
附图说明
为了提供对本发明进一步理解而包括附图，附图组成说明书一部分，并图解了本发明的实施方式，与说明书一起用于解释本发明的原理。
在附图中：
图1是图解根据现有技术的LCD装置的剖面图；
图2图解了根据现有技术的使用胆甾型液晶反射特性的LCD装置的剖面图；
图3是图解根据本发明第一个实施方式的LCD装置的示意性剖面图；
图4是图解根据本发明第一个实施方式的氧化钛膜的光学特性的图表；
图5是图解根据本发明第二个实施方式的LCD装置的示意性剖面图。
具体实施方式
现在将详细描述附图中所示的本发明的所示实施方式。
图3是图解根据本发明第一个实施方式的LCD装置的示意性剖面图。
参照图3，LCD装置100包括液晶面板110、分别在液晶面板110的底表面和顶表面上的第一偏振膜152和第二偏振膜154、在第一偏振膜152下的背光单元120和在第二偏振膜154上的氧化钛(TiO2)膜160。可选地，在氧化钛膜160上形成有保护基板170。
液晶面板110包括彼此面对的第一基板101和第二基板102、以及在第一和第二基板101和102之间的液晶层103。
在第一基板101的内表面上形成有栅极电极112和与栅极电极112连接的栅线114。栅极电极112和栅线114可使用金属材料，如铝(Al)，铝合金(如，AlNd)，钼(Mo)，铜(Cu)或铜合金以单层结构形成。或者，栅极电极112和栅线114可使用上述金属材料以多层结构形成。例如，栅极电极112和栅线114可具有三层结构，即由铜(Cu)形成的第一层以及位于第一层之上和之下并由钼钛合金(MoTi)形成的第二和第三层。
形成栅极绝缘层116覆盖栅极电极112和栅线114。栅极绝缘层116由无机绝缘材料，如氧化硅(SiO2)或硅的氮化物(SiNx)形成。
在栅极绝缘层116上形成有半导体层120，半导体层120与栅极电极112对应设置。半导体层120包括有源层120a和欧姆接触层120b。有源层120a可由本征非晶硅形成，而欧姆接触层120b可由非本征非晶硅形成。
在栅极绝缘层116上形成有像素电极124，像素电极124与像素区域P对应设置。像素电极124由透明导电材料，如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)或氧化铟锡锌(ITZO)形成。像素电极124可接触半导体层120的侧表面，或者与半导体层120隔开。
像素电极124可与栅线114交叠以形成存储电容器Cst。换言之，彼此交叠的栅线114的一部分和像素电极124的一部分分别用作第一电极和第二电极，因而这些交叠的部分与其间的栅极绝缘层116一起形成存储电容器Cst。
在栅极绝缘层116上形成有与栅线114交叉的数据线130以限定像素区域P。
在半导体层120上形成有源极电极132和漏极电极134。源极电极132与数据线130连接，漏极电极134与源极电极132隔开。漏极电极134与像素电极124接触。通过源极和漏极电极132和134之间的空间暴露出有源层120a。
数据线130、源极电极132和漏极电极134可使用金属材料，如铝(Al)、铝合金(如，AlNd)、钼(Mo)、铜(Cu)或铜合金以单层结构形成。或者，数据线130、源极电极132和漏极电极134可使用上述金属材料以多层结构形成。例如，数据线130、源极电极132和漏极电极134可具有三层结构，即由铜(Cu)形成的第一层以及位于第一层之上和之下并由钼钛合金(MoTi)形成的第二层和第三层。
栅极电极112、栅极绝缘层116、半导体层120以及源极和漏极电极132和134形成薄膜晶体管Tr。薄膜晶体管Tr与栅线114、数据线130和像素电极124连接。
可形成钝化层136覆盖薄膜晶体管Tr、数据线130和像素电极124。钝化层136可由有机绝缘材料如苯并环丁烯(BCB)或感光丙烯酸，或者无机绝缘材料如氧化硅(SiO2)或硅的氮化物(SiNx)形成。
在钝化层136上形成有公共电极138。公共电极138具有至少一个孔139并且面对像素电极124。公共电极138可由透明导电材料，如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)或氧化铟锡锌(ITZO)形成。将电压施加于像素电极124和公共电极138，因而在像素电极与公共电极124和138之间产生被称作边缘场的电场。
在第二基板102的内表面上顺序形成黑矩阵140、滤色片层142和覆层146。黑矩阵140对应于薄膜晶体管Tr、栅线114和数据线130并防止漏光。滤色片层142形成在黑矩阵140上并对应于像素区域P。滤色片层142包括红色、绿色和蓝色滤色片图案142a、142b和142c。覆层146覆盖黑矩阵140和滤色片层142以实现平坦化。
如上所述，液晶层103位于第一和第二基板101和102之间，在像素电极和公共电极124和138之间产生的边缘场操控液晶层103的液晶分子。
或者，像素电极和公共电极可具有梳形，从而可由像素电极和公共电极之间的共平面电场操控液晶层103。或者，公共电极可形成在第二基板上，从而可由像素电极和公共电极之间的垂直电场操控液晶层103。
第一和第二偏振膜152和154可具有彼此正交的第一和第二偏振轴。因此，第一偏振膜152使得从背光单元120发射的光之中与第一偏振轴平行的光透过，而第二偏振膜154使得与第二偏振轴平行的光透过。
在第二偏振膜154的外表面上形成有氧化钛膜160。氧化钛膜160经斜角沉积工艺形成，从而具有螺旋结构。倾斜沉积的氧化钛膜160具有透射左旋圆偏振光和右旋圆偏振光之一并反射另一种的特性。由于氧化钛膜160反射出来的外部光而产生的颜色，即反射颜色是由氧化钛膜160的螺距和厚度确定。氧化钛膜160可倾斜沉积在第二偏振膜154上。或者，氧化钛膜160可倾斜沉积在保护基板170上，然后贴附到第二偏振膜154上。在沉积氧化钛膜160时，斜角可以是与水平成30到80度。
图4是图解根据本发明第一个实施方式的氧化钛膜的光学特性的图表。假定氧化钛膜透射右旋圆偏振光而反射特定波长的左旋圆偏振光。
参照图4，氧化钛膜160透射右旋圆偏振光而反射特定波长，如大约760纳米(nm)的左旋圆偏振光。通过调节氧化钛膜160的螺距和厚度形成该特性。因此，来自氧化钛膜160的反射颜色大致为红色。该红色与围绕在诸如移动站的电子装置中装配的LCD装置的红色外壳相协调。
结果，通过调节氧化钛膜160的螺距和厚度，能够在显示关状态时从LCD装置100看到与电子装置的彩色外壳协调的理想的反射颜色。显示关状态可指LCD装置100不显示图像的状态。例如，在电子装置的休眠模式或电源关模式中，LCD装置100具有显示关状态。相反，显示开状态可指LCD装置100显示图像的状态。背光单元120可分别在显示开和关状态下打开和关闭。
保护基板170位于氧化钛膜160上并用于保护氧化钛膜160。或者，LCD装置100可省略保护基板170。
与现有技术的胆甾型液晶膜相比，可以以简单的工艺和较薄的厚度形成氧化钛膜160。因此，可以将LCD装置100制造得更简单且更薄。此外，氧化钛膜160能实现不仅在前方视角处而且在侧方视角处大致能看到相同的反射颜色。
在LCD装置100的显示开状态中，通过操控液晶层103调节从背光单元120发射的光的透过率。然后，穿过液晶面板110的光穿过第二偏振膜154、氧化钛膜160和保护基板170，由此显示图像。
然而，在显示开状态中，由于从背光单元120发射的光具有线性偏振态且氧化钛膜160使得例如在入射到其上的光之中的右旋圆偏振光透过并由此显示图像，因此可降低LCD装置100的透过率。
为了进一步地改善LCD装置的透过率降低，下面提出另一种LCD装置。
图5是图解根据本发明第二个实施方式的LCD装置的示意性剖面图。第二个实施方式的LCD装置与第一个实施方式的类似。因此，省略与第一个实施方式类似部分的解释。
参照图5，LCD装置200包括液晶面板210、分别在液晶面板210的底表面和顶表面上的第一和第二偏振膜252和254、在第一偏振膜252下的背光单元220、和在第二偏振膜254上的氧化钛(TiO2)膜260。可在氧化钛膜260上形成保护基板270。此外，LCD装置200在第二偏振膜254与氧化钛膜260之间包括相位延迟膜256。
液晶面板210包括彼此面对的第一和第二基板201和202、以及在第一和第二基板201和202之间的液晶层203。
在第一基板201的内表面上形成栅极电极212和与栅极电极212连接的栅线214。栅极电极212和栅线214可使用金属材料，如铝(Al)、铝合金(如，AlNd)、钼(Mo)、铜(Cu)或铜合金以单层结构形成。或者，栅极电极212和栅线214可使用上述金属材料以多层结构形成。例如，栅极电极212和栅线214可具有三层结构，即由铜(Cu)形成的第一层以及位于第一层之上和之下并由钼钛合金(MoTi)形成的第二层和第三层。
形成栅极绝缘层216覆盖栅极电极212和栅线214。栅极绝缘层216由无机绝缘材料，如氧化硅(SiO2)或硅的氮化物(SiNx)形成。
在栅极绝缘层216上形成有半导体层220，半导体层220与栅极电极212对应设置。半导体层220包括有源层220a和欧姆接触层220b。有源层220a可由本征非晶硅形成，欧姆接触层220b可由非本征非晶硅形成。
在栅极绝缘层216上形成像素电极224，像素电极224与像素区域P对应设置。像素电极224由透明导电材料，如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)或氧化铟锡锌(ITZO)形成。像素电极224可接触半导体层220的侧表面，或者与半导体层220隔开。
像素电极224可与栅线214交叠以形成存储电容器Cst。换言之，彼此交叠的栅线214的一部分和像素电极224的一部分分别用作第一电极和第二电极，因而这些交叠的部分与其间的栅极绝缘层216一起形成存储电容器Cst。
在栅极绝缘层216上形成有与栅线214交叉的数据线230以限定像素区域P。
在半导体层220上形成有源极电极232和漏极电极234。源极电极232与数据线230连接，漏极电极234与源极电极232隔开。漏极电极234与像素电极224接触。通过源极和漏极电极232和234之间的空间暴露出有源层220a。
数据线230、源极电极232和漏极电极234可使用金属材料，如铝(Al)，铝合金(如，AlNd)，钼(Mo)，铜(Cu)或铜合金以单层结构形成。或者，数据线230、源极电极232和漏极电极234可使用上述金属材料以多层结构形成。例如，数据线230、源极电极232和漏极电极234可具有三层结构，即由铜(Cu)形成的第一层以及位于第一层之上和之下并由钼钛合金(MoTi)形成的第二层和第三层。
栅极电极212、栅极绝缘层216、半导体层220以及源极和漏极电极232和234形成薄膜晶体管Tr。薄膜晶体管Tr与栅线214、数据线230和像素电极224连接。
可形成钝化层236覆盖薄膜晶体管Tr、数据线230和像素电极224。钝化层236可由有机绝缘材料，如苯并环丁烯(BCB)或感光丙烯酸，或者无机绝缘材料，如氧化硅(SiO2)或硅的氮化物(SiNx)形成。
在钝化层236上形成有公共电极238。公共电极238具有至少一个孔239并面对像素电极224。公共电极238可由透明导电材料，如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)或氧化铟锡锌(ITZO)形成。将电压施加于像素电极224和公共电极238，从而在像素电极与公共电极224和238之间产生称作边缘场的电场。
在第二基板202的内表面上形成黑矩阵240、滤色片层242和覆层246。黑矩阵240对应于薄膜晶体管Tr、栅线214和数据线230并防止漏光。滤色片层242形成在黑矩阵240上并对应于像素区域P。滤色片层242包括红色、绿色和蓝色滤色片图案242a、242b和242c。覆层246覆盖黑矩阵240和滤色片层242以实现平坦化。
如上所述，液晶层203位于第一和第二基板201和202之间，并且在像素电极和公共电极224和238之间产生的边缘场操控液晶层203的液晶分子。
或者，像素电极和公共电极可具有梳形，因而液晶层203可由像素电极和公共电极之间的共平面电场所操控。或者，公共电极可形成在第二基板上，因而液晶层203可由像素电极和公共电极之间的垂直电场操控。
第一和第二偏振膜252和254可具有彼此正交的第一和第二偏振轴。因此，第一偏振膜252使得从背光单元220发射的光之中与第一偏振轴平行的光透过，而第二偏振膜254使得与第二偏振轴平行的光透过。
在第二偏振膜254的外表面上形成相位延迟膜256。相位延迟膜256将由第二偏振膜254产生的线性偏振光延迟例如λ/4。例如，当氧化钛膜260透射右旋圆偏振光并反射左旋圆偏振光时，线性偏振光经过相位延迟膜256变为右旋圆偏振光。
在相位延迟膜256上形成有氧化钛膜260。氧化钛膜260经斜角沉积工艺形成，因而具有螺旋结构。倾斜沉积的氧化钛膜260具有透射左旋圆偏振光和右旋圆偏振光之一并反射另一种的特性。反射颜色由氧化钛膜260的螺距和厚度确定。氧化钛膜260可倾斜沉积在相位延迟膜256上。或者，氧化钛膜260可倾斜沉积在保护基板270上，然后贴附到相位延迟膜256上。在沉积氧化钛膜260时，斜角可以是30到80度。
例如，氧化钛膜260透射右旋圆偏振光而反射特定波长的左旋圆偏振光。该特性通过调节氧化钛膜260的螺距和厚度而形成。因此，通过调节氧化钛膜260的螺距和厚度，能够在显示关状态时从LCD装置200看到与电子装置的彩色外壳协调的理想的反射颜色。
保护基板270位于氧化钛膜260上并用于保护氧化钛膜260。或者，LCD装置200可省略保护基板270。
在LCD装置200的显示开状态中，通过操控液晶层203调节从背光单元220发射的光的透过率。然后，穿过液晶面板210的光穿过第二偏振膜254、相位延迟膜256、氧化钛膜260和保护基板270，由此显示图像。经第二偏振膜254产生的线性偏振光通过相位延迟膜256变为例如右旋圆偏振光，然后穿过具有透射右旋圆偏振光特性的氧化钛膜260。因此，能提高LCD装置200的光透过率。
此外，与现有技术的胆甾型液晶膜相比，可以以简单的工艺和较薄的厚度形成氧化钛膜260。因此，可以将LCD装置200制造得更简单且更薄。此外，氧化钛膜260可实现不仅在前方视角处而且在侧方视角处大致能看到相同的反射颜色。
在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本发明可进行各种修改和变化，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。因而，本发明意在覆盖落入所附权利要求及其等效物范围内的本发明的修改和变化。

Claims (7)

1.一种液晶显示装置，包括：
液晶面板；
分别在所述液晶面板的底表面和顶表面上的第一偏振膜和第二偏振膜；
在所述第一偏振膜下的背光单元；和
在所述第二偏振膜上的氧化钛膜，该氧化钛膜使得右旋圆偏振光和左旋圆偏振光之一透过并且对所述右旋圆偏振光和所述左旋圆偏振光的另一种中具有特定波长的进行反射。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，还包括在所述第二偏振膜与所述氧化钛膜之间的相位延迟膜，该相位延迟膜将线性偏振光变为所述氧化钛膜所透过的所述右旋圆偏振光和所述左旋圆偏振光中的那个。
3.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其中所述氧化钛膜通过倾斜沉积而具有螺旋结构。
4.根据权利要求3所述的液晶显示装置，其中所述特定波长由所述氧化钛膜的螺距和厚度确定。
5.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其中所述液晶面板包括：
彼此面对的第一基板和第二基板；
在所述第一基板上的薄膜晶体管；
在所述第一基板上并与所述薄膜晶体管连接的像素电极；
在所述第一和第二基板之一上的公共电极；和
在所述第一和第二基板之间的液晶层。
6.根据权利要求2所述的液晶显示装置，还包括在所述氧化钛膜上的保护基板。
7.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其中所述第一偏振膜具有第一偏振轴，所述第二偏振膜具有与所述第一偏振轴正交的第二偏振轴。
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