专利名称：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装置以及制造该液晶显示装置的方法，并且更加特别地涉及一种具有增大的视角和提高的亮度的液晶显示装置，以及制造该液晶显示装置的方法。
背景技术：
电场改变液晶分子的排列。当液晶分子的排列改变时，液晶的透射率依照液晶分子的排列而变化。液晶显示(LCD)装置使用液晶来显示图像。液晶显示装置可显示黑白图像或彩色图像。
液晶显示装置包括像素电极和公共电极。像素电极的面积很小。液晶插在像素电极与公共电极之间。当电场形成在像素电极与公共电极之间时，液晶的排列发生改变。
液晶显示装置与阴极射线管(CRT)显示装置相比更轻且更小。因此，液晶显示装置广泛地用作用于便携式计算机、手表和蜂窝电话的显示装置。目前，液晶显示装置已用于电视机。
然而，液晶显示装置具有很窄的视角。因此，当在偏离液晶显示装置的位置观察液晶显示装置时，会发生灰度色标倒置或者显示出扭曲的图像。另外，液晶显示装置的亮度相对较低。
近年来，开发了垂直排列(VAVertical Alignment)模式或板内切换(IPSIn Plane Switching)技术来扩宽视角。
用于展宽视角的补偿膜可用于垂直排列式液晶显示装置。用于扩宽视角的补偿膜可用于采用板内切换技术的液晶显示装置来展宽视角。
已经开发出了各种补偿膜。例如，在美国专利第6515728号(名为“多区域液晶显示装置”)中采用一种双轴膜来展宽视角。
双轴补偿膜的厚度大约为80μm，而用于配附双轴补偿膜的粘结层厚度大约为25μm。双轴补偿膜配附在液晶显示面板的两面上。因此，液晶显示装置的厚度增大了210μm。两个双轴补偿膜使液晶显示装置的厚度增大了160μm。两层粘结层增大了50μm的厚度。因此，液晶显示装置的体积和重量都增大了。另外，在使用双轴补偿膜时，可以降低诸如光导板、壳体或液晶显示面板的其它元件的体积或重量，来固定地保持体积或重量。
另外，在使用双轴补偿膜时，制造工艺的步骤增多，使得生产率降低。
发明内容
因此，提供本发明是为了充分地避免由于现有技术限制和缺点导致的一个或更多的问题。
一种根据本发明典型实施例的液晶显示装置，包括液晶显示面板、c板单轴补偿膜、第一偏振板和第二偏振板。液晶显示面板包括具有第一电极的第一衬底、具有第二电极的第二衬底、以及插入第一衬底与第二衬底之间的液晶。在没有电场施加在第一与第二电极之间时，液晶垂直地排列。c板单轴补偿膜设置在第一衬底上。第一偏振板设置在c板单轴补偿膜上。第二偏振板，设置在第二衬底上。
在本发明的一个方面中，提供一种制造液晶显示装置的方法。制造液晶显示面板。液晶显示面板包括具有第一电极的第一衬底，具有第二电极的第二衬底，和插入第一衬底与第二衬底之间的液晶。在没有电场施加在第一电极与第二电极之间时，液晶垂直地排列。在第一衬底上形成c板单轴补偿膜。在c板单轴补偿膜上配附第一偏振板。在第二衬底上配附第二偏振板。
根据本发明实施例的液晶显示装置具有降低的厚度和重量。另外，该液晶显示装置具有增大的亮度和展宽的视角。
根据本发明的液晶显示装置的制造方法，减少了多个制造步骤和制造时间。
通过参照附图，详细描述本发明的优选实施例，可以使其上述和其它特征及优点变得更加明显易懂，附图中图1为示意截面图，其示出了根据本发明实施例的液晶显示装置；图2为图1的第一衬底的像素的示意图；图3为图1的c板单轴补偿膜的示意透视图；
图4为曲线图，其示出了与图1的c板单轴补偿膜的延迟相关的亮度；图5为曲线图，其示出了对于两层一般的双轴膜和对于c板单轴补偿膜，与灰度色标相关的色温；图6为示意截面图，其示出了与偏振板一体地形成的c板单轴补偿膜；图7为示意截面图，其示出了经由粘结层配附在偏振板上的c板单轴补偿膜；图8A为截面图，其示出了图1的第一衬底的薄膜晶体管；图8B为示意图，其示出了图8A的薄膜晶体管；图8C为截面图，其示出了与图8A的薄膜晶体管电连接的像素电极；图8D为示意图，其示出了图8C的像素电极；图9A为示意截面图，其示出了图1的不具有沉积于其上的公共电极的第二衬底；图9B为示意截面图，其示出了图1的具有沉积于其上的公共电极的第二衬底；图10为示意截面图，其示出了不具有涂覆于其上的c板单轴补偿膜的液晶显示面板；图11为示意截面图，其示出了在图10的液晶显示面板上设置的c板单轴补偿材料；图12为示意截面图，其示出了图11的c板单轴补偿材料的展开步骤；以及图13为示意截面图，其示出了具有偏振板的液晶显示面板。
具体实施例方式
以下，将参照附图详细介绍本发明的优选实施例。
液晶显示装置的实施例图1为示意截面图，其示出了根据本发明实施例的液晶显示装置。
参照图1，液晶显示装置400包括液晶显示面板100、偏振板200和c板单轴补偿膜300。液晶显示装置400可以包括用于为液晶显示面板100提供光的背光组件。
液晶显示面板100包括第一衬底110、第二衬底120和液晶分子130。
图2为图1的第一衬底的像素的示意图。
参照图1和2，第一衬底110包括第一透明衬底112、像素电极114和电压源部分116。可以使用玻璃衬底作为第一透明衬底112。像素电极114按矩阵的形状排列在第一透明衬底112上。
当液晶显示装置400的分辨率为1024×768时，像素电极114的数量为1024×768×3。像素电极114包括氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。氧化铟锡和氧化铟锌是透明且导电的材料。氧化铟锡和氧化铟锌沉积在第一透明衬底112上，并且随后被构图，从而形成像素电极。
电压源部分116与形成在第一透明衬底112上的像素电极114电连接。电压源部分116为每个像素电极提供不同的电压。电压源部分116包括薄膜晶体管117和信号线。信号线包括栅极总线118和数据总线119。栅极总线118和数据总线119与薄膜晶体管117电连接。
薄膜晶体管117与像素电极114电连接。薄膜晶体管117包括栅极电极G、源极电极S、漏极电极D和沟道层C。构图沉积在第一衬底110上的金属层，从而形成栅极电极G。沟道层C形成在栅极电极G上。沟道层C将栅极电极G从漏极电极D绝缘开。另外，沟道层C将栅极电极G从源极电极S绝缘开。沟道层C可以为仅包括非晶硅层的一层结构或包括非晶硅层和沉积在非晶硅层上的n+非晶硅层的两层结构。
源极电极S和漏极电极D形成在沟道层C上。源极电极S与漏极电极D绝缘。
信号线包括栅极总线118和数据总线119。数据总线119与栅极总线118绝缘。数据总线119基本垂直于栅极总线118排列。栅极总线118与薄膜晶体管117的栅极电极G电连接。数据总线119与薄膜晶体管117的源极电极S电连接。
第二衬底120与第一衬底110面对。第二衬底120包括第二透明衬底122和公共电极124。第二衬底120可包括滤色镜。
玻璃衬底可用作第二透明衬底122。公共电极124形成在第二透明衬底122上，使得公共电极124面对像素电极114。公共电极124包括氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。构图氧化铟锡层或氧化铟锌层，从而形成公共电极124。滤色镜(未示出)可置于第二透明衬底122与公共电极124之间。详细地说，滤色镜(未示出)可形成在第二透明衬底122上，使得滤色镜(未示出)面对像素电极114。滤色镜(未示出)的面积基本上等于像素电极114的面积。
在上述实施例中，像素电极114形成在第一衬底110上，而公共电极124可形成在第二衬底120上。然而，像素电极114可形成在第二衬底120上，并且公共电极124可形成在第一衬底110上。
第一衬底110利用密封剂(未示出)与第二衬底120连接。密封剂(未示出)沿着第一衬底110和第二衬底120的边缘形成。由第一衬底110、第二衬底120和密封剂限定的空间容纳液晶130。第一衬底110与第二衬底120之间的单元间隙优选在从约3.75μm至约4μm的范围内。
液晶130可滴在第一衬底110上或在第二衬底120上。第一衬底110与第二衬底120相结合，使得液晶130置于第一衬底110与第二衬底120之间。
第一衬底110可首先与第二衬底120结合。然后，液晶130可由于空间的真空压力而注入在第一衬底110与第二衬底120之间。液晶分子130垂直地排列，使得在没有电场施加在像素电极114与公共电极124之间时，液晶分子的导向器垂直于第一衬底110和第二衬底120。即，液晶显示装置对应于垂直排列模式。
第一偏振板210配附在第一透明衬底112的外面上。第二偏振板220配附在第二透明衬底122的外面上。第一偏振板210的光轴可以平行于或垂直于第二偏振板220的光轴。
c板单轴补偿膜300设置在第一偏振板210与第一透明衬底112之间。c板单轴补偿膜300可设置在第二偏振板220与第二透明衬底122之间。c板单轴补偿膜300增大了视角和亮度。
图3为图1的c板单轴补偿膜300的示意透视图。
参照图3，c板单轴补偿膜300具有第一折射率nx，第二折射率ny和第三折射率nz。第一折射率nx对应于沿着迪卡尔坐标的x方向的折射率。第二折射率ny对应于沿着迪卡尔坐标的y方向的折射率。第三折射率nz对应于沿着迪卡尔坐标的z方向(或c板单轴补偿膜300的法线方向)的折射率。
c板单轴补偿膜300的延迟值(retardation value)Rth如下面的表达式1所述。
<表达式1>
Rth＝[(nx+ny)/2-nz]·d其中，“d”表示c板单轴补偿膜300的厚度，且nx＝ny＞nz。
根据本实施例的c板单轴补偿膜300的延迟值Rth在从约220nm至约270nm的范围内。
当c板单轴补偿膜300的延迟值Rth在从约220nm至约270nm的范围内时，展宽了视角并提高了亮度。另外，当c板单轴补偿膜300的延迟值Rth在从约220nm至约270nm的范围内时，可以使用更薄的c板单轴补偿膜300。模拟计算的结果表明，当c板单轴补偿膜300的延迟值Rth小于220nm或大于270nm时，亮度降低且发生灰度色标倒置。
图4为曲线图，其示出了与图1的c板单轴补偿膜的延迟相关的亮度。曲线“a”示出在单元间隙(或第一衬底110与第二衬底120之间的距离)为3.75μm时的亮度。曲线“b”示出单元间隙为4μm时的亮度。
参照图4，当延迟值Rth在从约220nm至约270nm的范围内时，亮度相对较高。
在c板单轴补偿膜的厚度在从约4μm至约5μm的范围内的情况下，c板单轴补偿膜300的延迟值Rth在从约220nm至约270nm的范围内。
当c板单轴补偿膜的厚度为约5μm，且粘结层厚度为约25μm时，其厚度为30μm，仅为两层一般的双轴膜的210μm的厚度的七分之一。
即使是在c板单轴补偿膜300的两个面上形成两层粘结层时，总厚度也在从约54μm至约55μm的范围内，为两层一般的双轴膜的厚度的四分之一。
具有流动性的c板单轴补偿材料设置在第一衬底110上或在第二衬底120上。然后，展开c板单轴补偿材料，从而形成厚度在从约4μm至约5μm的范围内的c板单轴补偿膜。
图5为曲线图，其示出了对于两层一般的双轴膜和对于c板单轴补偿膜，与灰度色标相关的色温。
曲线“c”对应于两层一般的双轴膜的色温。曲线“d”对应于c板单轴补偿膜的色温。
色温(或开氏温度，K)是具有颜色的光的物理的且客观的标准。具有橙色的光对应于相对较低的色温。具有白色的光对应于相对较高的色温。具有蓝色的光对应于更高的色温。例如，从灯泡射出的光的色温大约为2800K。从荧光灯射出的光的色温在从约4500K至约6500K的范围内。日光的色温在中午大约为5400K。阴天的光的色温在从约6500K至约7000K的范围内。蓝天的光的色温在从约12000K至约18000K的范围内。色温经彩色玻璃和标准光源测量。
参照曲线c，当灰度色标很低时，具有两层一般的双轴膜的液晶显示装置具有很高的色温。因此，显示在液晶显示装置上的图像具有蓝色调。当灰度色标变得高于16时，图像具有小于自然(阳)光的色温。
参照曲线d，显示在具有c板单轴补偿膜的液晶显示装置上的图像具有基本均匀的色温，与灰度色标无关。
厚度在从约4μm至约5μm的范围内的c板单轴补偿膜增大了亮度，并降低了液晶显示装置的色温的变化、厚度和体积。
图6为示意截面图，其示出了与偏振板一体地形成的c板单轴补偿膜。
参照图6，c板单轴补偿膜300可以与第一偏振板210一体地形成，并且c板单轴补偿膜300可以配附在第一衬底110上。c板单轴补偿膜300可以与第二偏振板220一体地形成，并且c板单轴补偿膜300可以配附在第二衬底120上。即，c板单轴补偿膜300可以配附在第一偏振板210和第二偏振板220中的一个上。
图7为示意截面图，其示出了经由粘结层配附在偏振板上的c板单轴补偿膜。
参照图7，c板单轴补偿膜300可以经由第一粘结层310配附在第一衬底110上或在第二衬底120上。第一偏振板210或第二偏振板220可以经由第二粘结层320配附在c板单轴补偿膜300上。
例如，第一粘结层310和第二粘结层320的厚度可以小于25μm，从而降低液晶显示装置的厚度。
c板单轴补偿材料可以与粘结材料混合，并且可以涂覆在第一衬底110上或在第二衬底120上。
根据上述实施例，降低了液晶显示装置的重量和体积。另外，增强了亮度，扩宽了视角，并且减少了制造液晶显示装置的步骤和用于制造的时间。
液晶显示装置的制造方法的实施例图8A为截面图，其示出了图1的第一衬底的薄膜晶体管；而图8B为示意图，其示出了图8A的薄膜晶体管。
参照图8A和8B，通过溅射法或化学汽相沉积(CVD)在第一透明衬底112上沉积诸如铝(Al)或铝合金的栅极金属，从而形成栅极金属层。
栅极金属层通过光刻工艺构图，从而形成栅极总线118和从栅极总线118延伸出来的栅极电极G。
然后，通过化学汽相沉积法在第一透明衬底112上沉积栅极绝缘层113，使得栅极绝缘层113可以覆盖栅极电极G。
在栅极绝缘层113上沉积非晶硅层。在非晶硅层上沉积n+非晶硅层。在n+非晶硅层上沉积金属层。然后，构图非晶硅层、n+非晶硅层和金属层，从而形成具有源极电极S、漏极电极D和沟道层C的薄膜、以及数据总线119。
图8C为截面图，其示出了与图8A的薄膜晶体管电连接的像素电极；而图8D为示意图，其示出了图8C的像素电极。
参照图8C和8D，形成像素电极114，使得像素电极114与漏极电极D相接触。像素电极114包括氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。然后，在第一透明衬底112上形成排列膜(未示出)。在排列膜(未示出)上形成用于排列液晶分子的沟槽(未示出)。
图9A为示意截面图，其示出了图1的不具有沉积于其上的公共电极的第二衬底；而图9B为示意截面图，其示出了图1的具有沉积于其上的公共电极的第二衬底。
参照图8D、9A和9B，在第二透明衬底122上形成用于屏蔽设置在第一透明衬底110的像素电极114之间的区域的黑矩阵123。黑矩阵123可以具有直角的形状。
滤色镜125形成在第二透明衬底122上。滤色镜125设置在黑矩阵123之间，使得滤色镜125面对像素电极114。将钝化材料与色素或染料混合。色素或染料具有红颜色。与色素或染料混合的钝化材料涂覆在第二透明衬底122上，并通过光刻工艺构图，从而形成R色滤色镜125a。具有绿色的G色滤色镜125b和具有蓝色的B色滤色镜125c经由相同的工艺分别形成在第二透明衬底122上。
公共电极124形成在滤色镜125上。公共电极124包括氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。
图10为示意截面图，其示出了不具有涂覆于其上的c板单轴补偿膜的液晶显示面板。
参照图10，第一衬底110与第二衬底120相组装，从而使第一衬底110的像素电极114与第二衬底120的公共电极124相面对。例如，单元间隙(或第一衬底110与第二衬底120之间的距离)在从约3.75μm至约4μm的范围内。
液晶注入在形成于第一衬底110与第二衬底120之间的空间中。在第一衬底110与第二衬底120组装起来以前，液晶可滴在第一衬底110上或在第二衬底120上。然后，将第一衬底110与第二衬底120组装起来。
图11为示意截面图，其示出了设置在图10的液晶显示面板上的c板单轴补偿材料310。
参照图11，c板单轴补偿材料310可以设置在第一衬底110上。c板单轴补偿材料310具有流动性。c板单轴补偿材料310可以包括粘结剂。
图12为示意截面图，其示出了图11的c板单轴补偿材料310的展开步骤。
参照图12，延辗器301均匀地展开设置在第一衬底110上的c板单轴补偿材料310。然后，硬化c板单轴补偿材料310，从而形成c板单轴补偿膜300。例如，c板单轴补偿膜300的厚度在从约4μm至约5μm的范围内。
c板单轴补偿膜300具有第一折射率nx，第二折射率ny和第三折射率nz。第一折射率nx为平行于c板单轴补偿膜300的表面的x方向的折射率。第二折射率ny为平行于c板单轴补偿膜300的表面的y方向的折射率。第三折射率nz为垂直于c板单轴补偿膜300的表面的折射率。通常，第一折射率nx等于第二折射率ny，而第一折射率nx大于第三折射率nz(nx＝ny＞nz)。
例如，c板单轴补偿膜300的延迟值Rth优选在从约220nm至约270nm的范围内，其中Rth由下面的表达式表达。
<表达式1>
Rth＝[(nx+ny)/2-nz]·d其中，“d”表示c板单轴补偿膜300的厚度，且nx＞ny。
当c板单轴补偿膜300的延迟值Rth在从约220nm至约270nm的范围内时，如图4所示，亮度和视角具有最大值。根据模拟计算的结果，当延迟值Rth小于220nm或大于270nm时，亮度降低且发生灰度色标倒置。
图13为示意截面图，其示出了具有偏振板的液晶显示装置。
参照图13，在形成c板单轴补偿膜300时，第一偏振板210配附在c板单轴补偿膜300上，而第二偏振板220配附在第二衬底120上。第一偏振板210的光轴可以与第二偏振板220的光轴平行或垂直。
根据本发明实施例的液晶显示装置具有减小的厚度、重量。另外，液晶显示装置具有增大的亮度和扩宽的视角。
根据液晶显示装置的制造方法，减少了制造步骤的数目和制造时间。
虽然已经详细介绍了本发明的典型实施例及其优点，应该理解，可以在不脱离如所附权利要求限定的本发明的实质和范围的情况下进行各种改动、替换和变化。
权利要求
1.一种液晶显示装置，包括液晶显示面板，包括具有第一电极的第一衬底、具有第二电极的第二衬底、以及插入第一衬底与第二衬底之间的液晶，当没有电场施加在第一电极与第二电极之间时，液晶垂直地排列；c板单轴补偿膜，设置在第一衬底上；第一偏振板，设置在c板单轴补偿膜上；以及第二偏振板，设置在第二衬底上。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中c板单轴补偿膜的延迟值Rth在从约220nm至约270nm的范围内，延迟值Rth由Rth＝[(nx+ny)/2-nz]·d表示，nx为对应于x方向的第一折射率，ny为对应于y方向的第二折射率，nz为对应于z方向的第三折射率，而“d”为c板单轴补偿膜的厚度。
3.如权利要求2所述的液晶显示装置，其中c板单轴补偿膜的厚度“d”在从约4μm至约5μm的范围内。
4.如权利要求2所述的液晶显示装置，其中第一衬底与第二衬底的单元间隙在从约3.75μm至约4μm的范围内。
5.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中第一衬底对应于像素电极，而第二电极对应于面向像素电极的公共电极。
6.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中第一衬底对应于公共电极，而第二电极对应于面向公共电极的像素电极。
7.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中c板单轴补偿膜与第一偏振板一体地形成。
8.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中c板单轴补偿膜利用粘接剂配附在液晶显示面板上。
9.一种制造液晶显示装置的方法，包括制造液晶显示面板，液晶显示面板包括具有第一电极的第一衬底、具有第二电极的第二衬底、以及插入第一衬底与第二衬底之间的液晶，在没有电场施加在第一电极与第二电极之间时，液晶垂直地排列；在第一衬底上形成c板单轴补偿膜；在第一衬底上配附第一偏振板；以及在第二衬底上配附第二偏振板。
10.如权利要求9所述的方法，其中c板单轴补偿膜的延迟值Rth在从约220nm至约270nm的范围内，延迟值Rth由Rth＝[(nx+ny)/2-nz]·d表示，nx为对应于x方向的第一折射率，ny为对应于y方向的第二折射率，nz为对应于z方向的第三折射率，而“d”为c板单轴补偿膜的厚度。
11.如权利要求9所述的方法，其中c板单轴补偿膜如下地形成在第一衬底上设置具有流动性的c板单轴补偿材料；展开c板单轴补偿材料，从而形成c板单轴补偿膜；以及固化c板单轴补偿膜。
12.如权利要求10所述的方法，其中c板单轴补偿膜的厚度“d”在从约4.μm至约5μm的范围内。
13.如权利要求10所述的方法，其中第一衬底与第二衬底的单元间隙在从约3.75μm至约4μm的范围内。
14.如权利要求9所述的方法，其中第一衬底对应于像素电极，而第二电极对应于面向像素电极的公共电极。
15.如权利要求9所述的方法，其中第一衬底对应于公共电极，而第二电极对应于面向公共电极的像素电极。
全文摘要
本发明公开了一种液晶显示装置及其制造方法，该液晶显示装置包括液晶显示面板、c板单轴补偿膜、第一偏振板和第二偏振板。液晶显示面板包括具有第一电极的第一衬底、具有第二电极的第二衬底、以及插入第一衬底与第二衬底之间的液晶。在没有电场施加在第一与第二电极之间时，液晶垂直地排列。c板单轴补偿膜设置在第一衬底上。第一偏振板设置在c板单轴补偿膜上。第二偏振板，设置在第二衬底上。根据本发明实施例的液晶显示装置降低了的厚度和重量。另外，该液晶显示装置具有增大的亮度和展宽的视角。
文档编号G02F1/1337GK1549032SQ20031011873
公开日2004年11月24日 申请日期2003年12月2日 优先权日2003年5月13日
发明者仓学璇, 金京贤, 李昶勋, 宋长根 申请人:三星电子株式会社