CN104635371A - 液晶显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

披露了一种液晶显示装置及其制造方法，其中所述液晶显示装置包括彼此面对的第一基板和第二基板、在第一基板与第二基板之间的液晶层、和在第一基板上的第一偏光层，其中所述第一偏光层包括在第一方向上排列的多个碳纳米管，由此不需要额外的抗静电层和现有技术的拉伸工序，也就是说，可以防止与第一偏光层的收缩相关的问题，并且制造和保持第一偏光层更加简单容易，此外还可以实现液晶显示装置的纤薄。

Description

液晶显示装置及其制造方法
本申请要求享有于2013年11月6日提交的韩国专利申请第10-2013-0134382号的权益，通过引用将该申请结合在此，如同在此完全阐述一样。
技术领域
本发明的实施方式涉及一种液晶显示(LCD)装置，尤其涉及一种形成于LCD装置的上基板或下基板上的偏光板。
背景技术
液晶显示(LCD)装置的优点在于，它能够实现低功耗和便携性。由于这些优点，LCD装置被广泛应用于各个领域，例如笔记本电脑、监控器、航天器、飞行器等。
LCD装置可包括下基板、上基板以及在下基板与上基板之间的液晶层。液晶层的液晶分子根据施加至LCD装置的电场而被排列以控制透光率，从而在LCD装置上显示图像。
下文中，将参照附图描述现有技术的LCD装置。
图1是图解现有技术的LCD装置的截面图。
如图1所示，现有技术的LCD装置可包括上基板10、下基板20、液晶层30、抗静电层(防静电层)40、上偏光板50和下偏光板60。
尽管未示出，用于防止光泄漏的遮光层设置于上基板10的一个表面上，且更具体地，遮光层设置于上基板10的面对下基板20的下表面上。此外，用于实现色彩的滤色层设置于每个遮光层之间的区域中。
尽管未示出，作为开关装置工作的薄膜晶体管形成于下基板20的一个表面上，且更具体地，薄膜晶体管形成于下基板20的面对上基板10的上表面上。此外，形成像素电极并且使其与薄膜晶体管连接，公共电极被布置成与像素电极平行，其中像素电极和公共电极两者被设置以形成电场。
液晶层30形成于上基板10和下基板20之间，液晶层30的排列方向是由通过使用像素电极和公共电极而形成的电场控制的。
抗静电层(防静电层)40形成于上基板10的上表面上。抗静电层40被设置以防止在制造工艺中产生的静电。更详细地，如上所述，遮光层和滤色层形成于上基板10的下表面上。对于形成诸如遮光层和滤色层这些层的工艺，由于与多个处理和传送设备的接触，会在上基板10上产生静电。为了消除静电，在上基板10的上表面上形成抗静电层40，抗静电层40由例如氧化铟锡(ITO)的导电材料形成。
上偏光板50形成于抗静电层40的上表面上。上偏光板50可包括具有预定光轴的上偏光器51、形成于上偏光器51的一个表面上的第一上保护膜53、形成于上偏光器51的另一个表面上的第二上保护膜55、以及形成于第二上保护膜55的下表面上以使抗静电层40与上偏光板50彼此贴合的上粘合剂57。上偏光器51是通过用碘染色PVA(聚乙烯醇)而制成的。由于PVA含水量(moisture)很低，第一上保护膜53和第二上保护膜55被分别贴合至上偏光器51的两个表面。
下偏光板60形成于下基板20的下表面上。下偏光板60可包括具有预定光轴的下偏光器61、形成于下偏光器61的一个表面上的第一下保护膜63、形成于下偏光器61的另一个表面上的第二下保护膜65、以及形成于第二下保护膜65的上表面上以使下基板20与下偏光板60彼此贴合的下粘合剂67。按照与上偏光器51相同的方式，下偏光器61也是通过用碘染色PVA(聚乙烯醇)制成的。为了克服PVA含水量较低的问题，第一下保护膜63和第二下保护膜65被分别贴合至下偏光器61的两个表面。
然而，现有技术的LCD装置可能具有以下缺点。
在用碘染色PVA和拉伸之后，可通过补色(complementary-color)工艺而优化上偏光器51和下偏光器61的每一个的透射波长。然而，很难控制该优化透射波长的工艺。而且，上偏光器51和下偏光器61可能会由于恢复力(restoringforce)而收缩。此外，由于第一上保护膜53和第二上保护膜55以及第一下保护膜63和第二下保护膜65，LCD装置的纤薄受到限制。
此外，由ITO形成的抗静电层40可能会由于上偏光器51中包含的碘而腐蚀。
发明内容
因此，本发明的实施方式涉及一种基本上消除由于现有技术的限制和缺点而产生的一个或多个问题的LCD装置及其制造方法。
本发明的实施方式的一个方面涉及提供一种LCD装置，其具有偏光板以便于控制制造工艺、防止与收缩相关的问题、实现LCD装置的纤薄以及解决与抗静电层的腐蚀相关的问题。
本发明的实施方式的另外的优点和特征一部分将在如下的描述中进行阐述，这些优点和特征的另一部分对于本领域的普通技术人员来说是在阅读后续描述的基础上变得显而易见的，或可以通过对本发明的实施方式的实践而获悉。本发明的实施方式的目的和其它优点可以通过说明书、权利要求书以及附图中具体指出的结构来实现和获得。
为了实现这些和其他优点，并且根据本发明的实施方式的目的，如这里具体和概括地描述的，提供一种LCD装置，LCD装置可包括：彼此面对的第一基板和第二基板，在第一基板与第二基板之间的液晶层，和在第一基板上的第一偏光层，其中第一偏光层包括在第一方向上排列的多个碳纳米管。
在本发明的实施方式的另一个方面，提供一种制造液晶显示装置的方法，可包括：制备第一基板和第二基板，在第一基板上形成第一偏光层，以及在第一基板与第二基板之间形成液晶层的同时将第一基板和第二基板彼此粘合，其中形成第一偏光层的工序可包括：制备碳纳米管分散体、将碳纳米管分散体涂覆到第一基板上以及在第一方向上排列多个碳纳米管。
应当理解，对本发明的实施方式进行的前面的概括性描述和下面的详细描述都是示例性的和解释性的，意在提供对要求保护的本发明的进一步说明。
附图说明
被包括来提供对本发明的实施方式进一步理解且并入本申请以构成本申请的一部分的附图图解了本发明的实施方式，附图与说明书一起用于解释本发明的实施方式的原理。在附图中：
图1是图解现有技术的LCD装置的截面图；
图2是图解根据本发明的一个实施方式的LCD装置的截面图；
图3是图解根据本发明的一个实施方式的第一偏光层的平面图；
图4A和图4B是图解根据本发明的各个实施方式的用于使第一偏光层接地的方法的截面图；
图5是图解根据本发明的另一个实施方式的LCD装置的截面图；
图6是图解根据本发明的另一个实施方式的LCD装置的截面图；
图7A至图7D是图解根据本发明的一个实施方式的制造LCD装置的方法的截面图；和
图8A至图8C图解根据本发明的一个实施方式的形成第一偏光层的方法。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的示例性实施方式，这些实施方式的例子在附图中示出。在整个附图中，将尽可能地使用相同的参考数字来表示相同或者相似的部件。
对于本发明的实施方式的解释，应当理解有关术语的下述详细说明。
如果提到第一元件位于第二结构“上或上方”，则应当理解第一元件与第二元件可彼此接触、或者第三元件可插入到第一元件与第二元件之间。
此外，如果使用诸如“第一”或“第二”这样的术语，并不意味着对应元件的次序，也就是说，这些术语是用于将任何一个元件与其他元件区分开。
下文中，将参照附图描述根据本发明的实施方式的LCD装置。
图2是图解根据本发明的一个实施方式的LCD装置的截面图。
如图2所示，根据本发明的一个实施方式的LCD装置可包括：彼此面对的第一基板100和第二基板200、形成于第一基板100和第二基板200之间的液晶层300、形成于第一基板100上的第一偏光层400和形成于第二基板200上的第二偏光层500。
尽管未示出，在第二基板200下方设置背光源(backlight)。从背光源发出的光穿过第二基板200、液晶层300和第一基板100，从而显示图像。因此，第一基板100对应于在其上显示图像的上基板，而第二基板200对应于在其上不显示图像的下基板。
在第一基板100的一个表面上，且更具体地，在第一基板100的面对第二基板200的下表面上，具有遮光层110和滤色层120。
遮光层110被设置以防止光在除像素区域以外的其他区域泄漏，其中遮光层110以矩阵结构形成。
滤色层120被设置于遮光层110的矩阵结构的每个图案之间，其中滤色层120包括红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)滤色器。
尽管未示出，可在滤色层120上另外设置用于平坦化基板的外涂层(overcoating layer)。
在第二基板200的一个表面上，且更具体地，在第二基板200的面对第一基板100的上表面上，具有薄膜晶体管层210、像素电极220和公共电极230。
尽管未示出，在薄膜晶体管层210中具有栅极线、数据线和薄膜晶体管，栅极线和数据线彼此交叉以限定像素区域，薄膜晶体管在栅极线和数据线的交叉区域作为开关装置工作。栅极线、数据线和薄膜晶体管的每一个的详细结构可被改变成本领域普通技术人员所熟知的各种形状。
像素电极220和公共电极230形成于薄膜晶体管层210上。像素电极220与薄膜晶体管在每一个像素区域中电连接。公共电极230被布置成与像素电极220平行。因此，在像素电极220与公共电极230之间产生水平电场，从而通过水平电场驱动液晶层300的排列，从而实现面内切换(IPS，In-PlaneSwitching)LCD装置。像素电极220和公共电极230可形成于相同的层中，但也不必然。也就是说，像素电极220和公共电极230可形成于不同的层中。尽管未示出，像素电极220和公共电极230中的任何一个的内部可设置有狭缝(slit)，并且该狭缝形成于绝缘层上，而另一个电极被设置为板结构并且形成于绝缘层下方，从而实现边缘场切换(FFS，Fringe-Field Switching)LCD装置。
根据本发明的一个实施方式，像素电极220和公共电极230两者都形成于第二基板200的上表面上，因而需要从第一基板100的上表面消除静电。
第一偏光层400形成于第一基板100的另一个表面上，且更具体地，第一偏光层400形成于第一基板100的不面对第二基板200的上表面上。
具有预定光轴的第一偏光层400由具有导电性的材料层形成。也就是说，根据本发明，第一偏光层400起偏振作用和抗静电作用。因此，在第一基板的上表面上不再额外需要现有技术的抗静电层。
起上述作用的第一偏光层400可包括碳纳米管。
图3是图解根据本发明的一个实施方式的第一偏光层400的平面图。
如图3所示，根据本发明的一个实施方式的第一偏光层400可包括位于第一基板100的上表面上的多个碳纳米管401。
碳纳米管401是通过滚轧(round rolling)板形的石墨层获得的。根据石墨层的形状，碳纳米管401可具有导体(诸如金属)的特性。因此，如果多个碳纳米管401密集地集中于第一基板100上，那么它们可以起到抗静电层(防静电层)的作用。
实际上，与ITO相比，碳纳米管具有良好的特性。详细地，碳纳米管的导热性比ITO高，由此碳纳米管能够实现稳定的电流。碳纳米管的薄层电阻值(sheet resistance value)为10-4～10-5(Ω/cm2)，而ITO的薄层电阻值为1×102(Ω/cm2)，也就是说，碳纳米管的薄层电阻值比ITO的薄层电阻值低。此外，碳纳米管比钢更坚硬(stronger)，并且具有良好弹性的碳纳米管是柔性的，由此碳纳米管比无机材料的ITO更柔韧。因此，与ITO相比，碳纳米管可能更易被应用于柔性LCD装置。
适用于本发明的碳纳米管401可以是本领域普通技术人员所熟知的各种具有传导性的碳纳米管，例如，SWNT(单壁碳纳米管，Single-walled CarbonNanotude)、DWNT(双壁碳纳米管，Double-walled Carbon Nanotude)、MWNT(多壁碳纳米管，Multi-walled Carbon Nanotude)或Rope NT(绳状碳纳米管，Rope Carbon Nanotude)。
此外，碳纳米管401具有吸收在其排列方向上入射的光的特性。因此，如果以恒定方向排列碳纳米管401，则碳纳米管401可作为偏光器工作。例如，如图3所示，如果在第一方向上排列多个碳纳米管401，且更具体地，在水平方向上排列多个碳纳米管401，则在水平方向上振动的光被碳纳米管401吸收，而在垂直方向上振动的光穿过碳纳米管401。也就是说，碳纳米管401可以作为根据本发明的LCD装置的偏光器工作。
根据本发明的一个实施方式，将包括排列成一定方向的多个碳纳米管401的第一偏光层400应用至LCD装置，从而不需要额外的抗静电层。与现有技术相比，制造和保持第一偏光层400更加简单容易，此外还可以实现LCD装置的纤薄。从以下将要描述的制造工艺可知，不需要现有技术的拉伸工序，也就是说，不存在与第一偏光层400的收缩有关的问题。
再次参照图2，第二偏光层500形成于第二基板200的另一个表面上，且更具体的地，第二偏光层500形成于第二基板200的不面对第一基板100的下表面上。
第二偏光层500具有与第一偏光层400的光轴不同的光轴。与第一偏光层400不同的是，不需要提供导电材料层的第二偏光层500。因此，第二偏光层500可由如上所述现有技术中的偏光板形成。也就是说，第二偏光层500可包括具有预定光轴的偏光器、分别形成于偏光器的下表面和上表面上的下保护膜和上保护膜、以及形成于上保护膜的上表面上的粘合剂。在这种情况下，偏光器可通过用碘染色PVA(聚乙烯醇)而制成。
然而，并不限于上述结构。按照与第一偏光层400类似的方式，第二偏光层500可包括多个碳纳米管。在这种情况下，包括在第二偏光层500中的多个碳纳米管可以排列成与包括在第一偏光层400中的碳纳米管的排列方向垂直的方向。
作为上述抗静电层工作的第一偏光层400可通过预定的方法接地，将参照图4A和图4B对此进行描述。
图4A和图4B是图解根据本发明的各个实施方式的使第一偏光层接地的方法的截面图。
如图4A所示，在将接地带(ground tape)600a与第一偏光层400连接之后，接地带600a可被接地至外部壳体(未示出)。
如图4B所示，在将银(Ag)点(dot)600b与第一偏光层400连接之后，银(Ag)点600b可被接地至外部壳体(未示出)。
图5是图解根据本发明的另一个实施方式的LCD装置的截面图。除第一偏光层400的位置改变之外，图5的LCD装置与上述图2的LCD装置的结构相同。因此，在整个附图中，将尽可能地使用相同的参考数字来表示相同或者相似的部件，并且将省略对相同部件的详细描述。
在图2所示的LCD装置中，第一偏光层400形成于第一基板100的不面对第二基板200的上表面上。
然而，在图5所示的LCD装置的情形中，第一偏光层400形成于第一基板100的面对第二基板200的下表面上。更具体地，第一偏光层400形成于第一基板100与遮光层110之间、以及第一基板100与滤色层120之间。
如图5所示，如果第一偏光层400形成于第一基板100的下表面上，则接地带(未示出)贴合至第一偏光层400，并且接地带延伸到用于粘合两个基板100和200的密封胶(sealant)(未示出)外侧，然后接地带被接地至外部壳体(未示出)。
图6是图解根据本发明的另一个实施方式的LCD装置的截面图，所述装置涉及COT(Color on TFT，TFT上的色彩)结构，其中滤色层120形成于薄膜晶体管层210上。
在图6所示的COT结构的情形中，仅第一偏光层400形成于第一基板100上，由此第一基板100的结构和制造工艺得到简化。
在关于图6的LCD装置的详细描述中，第一偏光层400形成于第一基板100的上表面上。按照与上述实施方式相同的方式，第一偏光层400可包括在第一方向上排列的多个碳纳米管。第一偏光层400可形成于第一基板100的下表面上。
在第二基板200的面对第一基板100的上表面上，具有薄膜晶体管层210、薄膜晶体管层210上的滤色层120、以及滤色层120上的像素电极220和公共电极230。此外，第二偏光层500形成于第二基板200的下表面上。此外，液晶层300形成于第一基板100与第二基板200之间。
图7A至图7D是图解根据本发明的一个实施方式的制造LCD装置的方法的截面图，涉及制造图2所示的LCD装置的方法。
首先，如图7A所示，在第一基板100的下表面上以矩阵结构形成遮光层110，并且在遮光层110的矩阵结构的每个图案之间形成滤色层120。
接着，如图7B所示，在第一基板100的上表面上形成第一偏光层400。将参照图8A至图8C详细描述形成第一偏光层400的方法。
如图8A所示，制备碳纳米管分散体(dispersion)410。可通过以下工序制备碳纳米管分散体410：用流体402填充容器700，将多个碳纳米管401提供至填充有流体402的容器700，并使碳纳米管401分散。由于碳纳米管结合在一起，因此需要执行混合流体402并使多个碳纳米管均匀分散到流体402内部的工序。
流体402可采用选自包括以下材料的组中的至少一种：聚乙烯醇(PVA)、明胶(Gelatin)、二氯乙烯(DCE)、二甲基甲酰胺(DMF)和商品名(Trade name)为Triton X-100的非离子表面活性剂，但并不限于这些材料。
优选地，碳纳米管401在1重量％至50重量％的范围内被包括在整个碳纳米管分散体410中。如果所包括的碳纳米管401小于1重量％，则偏光功能和抗静电功能二者都会劣化。此外，如果所包括的碳纳米管401多于50重量％，则碳纳米管会结合在一起，从而会对排列工序造成困难。
为了实现碳纳米管401的顺利分散和排列，优选地，碳纳米管的长度不超过200μm，但并不限于此长度。此外，为了提高分散度，可以向碳纳米管401的表面施加官能团(functional group)。
将碳纳米管401分散到流体402中的工序可通过超声处理或超速离心工艺来执行。
之后，如图8B所示，碳纳米管分散体410被涂覆到第一基板100的上表面上。在涂覆工序之后，将碳纳米管分散体410干燥以除去流体402。
接着，如图8C所示，通过一对电极800a和800b形成电场，由此使多个碳纳米管401在第一方向上排列，从而形成包括在第一方向上排列的多个碳纳米管401的第一偏光层400。
如图7C所示，在第二基板200的上表面上形成薄膜晶体管层210，并在薄膜晶体管层210上形成像素电极220和公共电极230。
此外，在第二基板200的下表面上形成第二偏光层500。按照以上参照图8A至图8C描述的方法，可通过在第二方向上排列多个碳纳米管来形成第二偏光层500，但也不必然。第二偏光层500可包括偏光器、分别形成于偏光器的下表面和上表面上的下保护膜和上保护膜、以及形成于上保护膜的上表面上的粘合剂。第二偏光层500可贴合至第二基板200的下表面。在这种情形下，可在将第一基板100与第二基板200彼此粘合之后贴合第二偏光层500。
如图7D所示，在第一基板100与第二基板200之间形成液晶层300的同时，将第一基板100与第二基板200彼此粘合。
该工序可通过以下步骤执行：通过使用密封胶将第一基板100与第二基板200彼此粘合，并经由密封胶中设置的注入孔注入液晶。以另一种方式，该工序可通过以下步骤执行：将液晶分配到第一基板100和第二基板200的任何一个上，并通过使用密封胶将第一基板100与第二基板200彼此粘合。
尽管未示出，制造图5和图6所示的LCD装置的方法可包括按照以上参照图8A至图8C描述的方法、在第一基板100的下表面或上表面上形成第一偏光层400的工序，并且形成LCD装置中所包括的其它元件的工序可采用本领域普通技术人员所熟知的各种方法。
根据本发明的一个实施方式，在第一基板100上形成包括在第一方向上排列的多个碳纳米管401的第一偏光层400，从而不需要额外的抗静电层。此外，不需要现有技术的拉伸工序，也就是说，不存在与第一偏光层400的收缩有关的问题。此外，与现有技术相比，制造和保持第一偏光层400更加简单容易，此外还可以实现LCD装置的纤薄。
在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可对本发明进行各种修改和变化，这对于本领域普通技术人员来说将是显而易见的。因而，本发明旨在涵盖落入所附权利要求及其等同物范围内的本发明的修改和变化。

Claims (11)

1.一种液晶显示装置，包括：
彼此面对的第一基板和第二基板；
在所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层；和
在所述第一基板上的第一偏光层，
其中所述第一偏光层包括在第一方向上排列的多个碳纳米管。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述第一方向被配置成偏振入射光并且还具有抗静电功能。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述第一偏光层设置于所述第一基板的上表面上，所述上表面不面对所述第二基板。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述第一偏光层设置于所述第一基板的下表面上，所述下表面面对所述第二基板。
5.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述第一偏光层与接地带或银(Ag)点连接，并且所述接地带或银(Ag)点被接地至外部壳体。
6.一种制造液晶显示装置的方法，包括：
制备第一基板和第二基板；
在所述第一基板上形成第一偏光层；和
在所述第一基板与所述第二基板之间形成液晶层的同时，将所述第一基板和所述第二基板彼此粘合，
其中，所述形成第一偏光层的工序包括：
制备碳纳米管分散体；
将所述碳纳米管分散体涂覆到所述第一基板上；和
在第一方向上排列多个碳纳米管。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述制备碳纳米管分散体的工序包括：用流体填充容器，将所述多个碳纳米管提供至填充有流体的所述容器，并使所述碳纳米管分散。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述多个碳纳米管在1重量％至50重量％的范围内被包括在整个所述碳纳米管分散体中。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所述在第一方向上排列所述多个碳纳米管的工序是通过使用一对电极形成电场来执行的。
10.根据权利要求6所述的方法，其中在所述第一基板的上表面上形成所述第一偏光层，所述上表面不面对所述第二基板。
11.根据权利要求6所述的方法，其中在所述第一基板的下表面上形成所述第一偏光层，所述下表面面对所述第二基板。
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