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(LCD)装置及其制造方法，尤其涉及这样一种LCD装置及其制造方法，其中，在形成像素电极时，第一电极彼此隔开3μm或更少，且绝缘层与设置在第一电极下面的金属互连隔开3μm或更多。
背景技术：
近年来，随着信息社会的快速进步，正在发展出处理和显示大量海量存储信息的显示器领域。到现在为止阴极射线管(CRT)一直是显示器的主要类型。然而，CRT具有重量大、尺寸大和高能量消耗的缺点。
为了消除这些缺点，已经对平板显示器投入了相当大的关注，且由于LCD装置具有尺寸小、重量轻和低能量消耗的优点，因此特别地引起关注。
LCD装置利用的是液晶的光学各向异性和极化特性。由于液晶具有长的结构，因此分子排列具有方向性，且分子排列的方向可以通过强制地向液晶提供电场来控制。液晶分子的排列方向可以通过电场控制，因此可以控制光学各向异性，从而可以控制由液晶透射或反射的光量，以在屏幕上显示图像信息。
为了使LCD装置具有快响应速度和宽视角，已经开发出光学补偿弯曲(Optically Compensated Bend，OCB)技术。
根据OCB LCD装置，沿同一方向摩擦的配向层形成于像素电极和公共电极上，且将液晶注入到像素电极与公共电极之间。然后在早期阶段提供高电压以促使液晶由斜展相(splay phase)相变成弯曲相(bend phase)，控制液晶开启或关闭以显示图像信息。
然而，上述的OCB LCD装置存在缺点，用于导致相变成弯曲相的起始电压高，难以将相态(phase)传播到邻近像素，且要发生相变需要数秒时间。
发明内容
因此，本发明通过提供LCD装置及制作LCD装置的方法来解决上述的问题，其中第一电极，即像素电极，彼此隔开3μm或更少，且绝缘层与设置在第一电极下的金属互连隔开3μm或更多。
根据本发明的一个示范性实施例，提供了一种液晶显示(LCD)装置，该装置包括第一基板；设置在第一基板的一个表面上的导电层；绝缘层，设置在导电层上且厚度为3μm或更多；第一电极，设置在绝缘层上且彼此隔开3μm或更少的间距；第二基板，包括在一个表面上与第一基板相对设置的第二电极；以及插置在第一与第二基板之间的液晶层。
优选地导电层设置在第一电极下。
优选地绝缘层包括平面化层。
优选地绝缘层包括苯并环丁烯(BCB)或丙烯酸基材料。
优选地导电层包括金属互连。
优选地金属互连包括扫描线、数据线和公共线之一。
该LCD装置进一步包括设置在第一电极上的第一配向层及设置在第二电极上的第二配向层。
优选地第一和第二配向层已经以相同的方向摩擦过。
优选地第一和第二配向层均具有在5°到20°范围内的预倾斜角。
优选地第一和第二配向层均具有在500到1000的范围内的厚度。
优选地LCD装置进一步包括设置在第一基板的另一表面上的第一偏振器、双光轴补偿膜(biaxial compensation film)以及设置在第二基板的另一表面上的第二偏振器。
优选地第一偏振器的偏振轴与第二偏振器的偏振轴交叉。
优选地液晶层厚度在1.5μm到2.5μm的范围内。
优选地液晶层响应于在第一电极与第二电极之间、范围在15V到25V之内的电位差，从斜展相相变成弯曲相。
优选地液晶层的变换时间在0.2秒到1秒的范围内。
优选地液晶层包括具有正介电各向异性的液晶。
优选地LCD装置进一步包括在第一基板的另一表面上的光源。
优选地光源包括反射器、漫射体和发光二极管(LED)。
优选地LED为红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)组及青色(Cyan，C)、品红色(Magenta，M)和黄色(Y)组的至少一组。
做为选择，优选地LED为白色(W)。
优选地LCD装置进一步包括设置在第二电极与第二基板之间的滤色器。
优选地液晶层包括光学补偿弯曲(OCB)液晶。
在根据本发明的另一实施例中，提供了一种制作液晶显示(LCD)装置的方法，该方法包括形成第一基板；在第一基板上形成导电层；在已经形成导电层的第一基板上形成厚度为3μm或更厚的绝缘层；在已经形成绝缘层的第一基板上形成第一电极材料；构图第一电极材料以形成彼此隔开3μm或更少的第一电极；形成第二基板；在第二基板上形成第二电极；密封第一和第二基板以使第一电极和第二电极彼此相对；以及在第一与第二基板之间填充液晶以形成液晶层。
优选地该方法进一步包括在形成第一电极后形成第一配向层，以及在形成第二电极后形成第二配向层。
优选地该方法进一步包括在形成第一和第二配向层后以相同的方向摩擦第一和第二配向层。
优选地，形成绝缘层包括利用旋涂法用苯并环丁烯(BCB)或丙烯酸基材料形成一层。
优选地，密封第一和第二基板包括使第一和第二基板彼此隔开1.5μm到2.5μm的间隙。
通过结合附图考虑，参考以下详细描述，随着本发明更好地被理解，其更完整的理解及许多附带优势将更加明了，附图中同样的参考符号表示相同或相似的元件，其中图1到图4为依照本发明的实施例制作LCD装置的方法的横截面图；图5A和5B分别为用于解释在不依照本发明及依照本发明的LCD装置中的第二电极与第一电极之间能量分布的示意性图解；以及图6A和6B分别为用于解释在不依照本发明和依照本发明的LCD装置中驱动液晶的原理的示意性图解。
具体实施例方式
现在将参考附图更详细地在下文中描述本发明，在附图中展示了本发明的示范性实施例。然而，本发明可以以不同的形式实施，不应被解释为仅限于此处所述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本发明透彻和完整，并且充分将本发明的观念传达给本领域的普通技术人员。为了清楚放大了在图中示出的层或区的厚度。在整个说明书中同样的参考数字用于表示同样的元件。
图1到4为依照本发明实施例制作LCD装置的方法的横截面图。
参考图1，在第一基板101的一个表面上形成诸如扫描线、数据线和公共线的元件，该基板为诸如玻璃或塑料的透明基板。为了将电信号提供给每个像素，扫描线、数据线和公共线由导电金属互连102形成。在第一基板101的所述一个表面上可以进一步形成薄膜晶体管(TFT)和电容器。
随后，在已经形成元件的基板上形成诸如用于去除下部形貌的平面化层的钝化层，用于保护下部元件或绝缘层103。该绝缘层103由诸如苯并环丁烯(BCB)或丙烯酸基材料的高分子材料形成，通过旋涂法堆叠一层或多层，且其厚度为3μm或更厚。
随后，利用物理气相淀积(PVD)或化学气相淀积(CVD)方法，在具有绝缘层103的基板上设置透明导体的诸如铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)的第一电极材料。
然后构图第一电极材料以形成第一电极104。如图1所示，第一电极104彼此隔开3μm或更少的间距(即由A表示的长度)。如图1所示，减少第一电极104之间的间距以具有与下方的金属互连102交迭的区域，而当绝缘层的厚度变薄时，在第一电极104与金属互连102之间的间隔(B)中形成寄生电容，该寄生电容对LCD装置的性质具有不利的影响。然而，在本发明中形成的绝缘层103充分地厚(3μm或更厚)，因此在第一电极104与金属互连102之间不会形成寄生电容。
由于像素的每个区通常被金属互连102所界定，因此诸如扫描线、数据线和公共线的金属互连102都位于第一电极104下方。即，扫描线、数据线和公共线都互相垂直，其中由扫描线、数据线和公共线分割的区域定义为一个像素。
随后，诸如聚酰亚胺的高分子材料用于在已经形成第一电极104的基板上形成厚度为500到1000的第一配向层105。形成配向层的方法包括旋涂法、浸涂(dipping)法和辊涂(roller coating)法。优选使用辊涂法。
然后执行以特殊的方向摩擦配向层的工艺。该配向层具有在恒定方向中形成的槽，该槽用于使稍后注入的液晶在恒定的方向中定向。
参考图2，在诸如玻璃或塑料的第二透明基板201的一个表面上形成第二公共电极202。第二电极202由诸如ITO或IZO的透明导体利用PVD或CVD方法形成。
然后在已经形成第二电极202的第二基板201上形成厚度为500到1000的第二配向层203。第二配向层203由诸如聚酰亚胺的高分子材料形成，且通过利用如用于第一配向层105的旋涂法、浸涂法和辊涂法之一形成。
然后以与第一配向层105相同的方向摩擦第二配向层203。
执行摩擦第一和第二配向层105和203的工艺，使得第一和第二配向层105和203的预倾斜角在5°到20°的范围内。
参考图3，密封已经形成多种元件的第一和第二基板101和201，使第一电极104面对第二电极202，部分地完成LCD装置。
当密封第一和第二基板101和201时，在两个基板之间形成间隙为1.5μm到2.5μm的空的空间。即，形成的在第一和第二配向层105与203之间的间隙范围在1.5μm到2.5μm内(即由T表示的长度)。
通过在密封过程中在两个基板之间插入隔板可以形成在第一和第二配向层105和203之间的间隙。
随后，执行液晶注入工艺，将光学补偿弯曲(OCB)模式的液晶300注入到两个基板之间的空的空间。在液晶注入过程中，将LCD装置安装在具有其中包含液晶300的容器的真空装置中，且真空装置的内部处于真空状态中，使得两个基板之间的空的空间也在真空状态中。然后将LCD装置浸入液晶300中且降低真空装置的内部真空度，由于毛细管现象和压差使得液晶300注入到LCD装置内部的空的空间。注入的液晶300形成厚度等于第一和第二配向层105和203之间的间隙的液晶层。
如图3所示，注入的液晶以第一和第二配向层105和203之间的中间部分为基础对称排列，由于配向层的预倾斜角，靠近配向层设置的液晶具有预定的倾斜角，而液晶的中间部分具有接近于0°的倾斜角。
优选地液晶300具有正介电各向异性。
参考图4，光源装置在第一基板101的另一表面上形成，其包括第一偏振器401、反射器402、漫射体403，以及用于发光的发光二极管(LED)。当在第一基板101上形成多种元件时可以同时形成第一偏振器401。
LED 404可以使用红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)组及青色(C)、品红色(M)和黄色(Y)组的至少一组。做为选择，LED 404也可以使用白色(W)。
还可以在第二基板201的另一表面上形成双光轴补偿膜405和第二偏振器406。第一偏振器401的偏振轴与第二偏振器406的偏振轴正交。
此外，当LED 404对应于距离W时，在第二电极202与第二基板201之间可以在对应于不存在第一电极104的区域(即第一电极104之间的间隔A)的区域形成黑底，且可以在对应于第一电极104的区域形成滤色器。
参考图5A和5B，它们分别为用于说明在不依照本发明以及依照本发明的LCD装置中第二电极与第一电极之间的能量分布的示意性视图，且该图5A和5B分别表示当将恒压提供给LCD装置时电场503a和503b的强度、弯曲相504a和504b的稳定程度，以及斜展相505a和505b的稳定程度，LCD装置中形成有第一电极501a、501b、501c和501d以及对应于第一电极501a、501b、501c和501d的第二电极502a和502b。
由于第一电极501a和501b之间的间隔C为3μm或更多，因此在图5A中电场的强度503a在间隔C的中部很低，使得弯曲相的稳定程度504a比斜展相的稳定程度505a低(E区)，导致了当液晶保持斜展相时更加稳定的结果。
相反，由于第一电极501c与501d之间的间隔D为3μm或更少，因此在图5B中电场的强度503b在间隔D的中部较高，使得在这一点上弯曲相的稳定度504b比斜展相的稳定度505b高，因而允许液晶相变成弯曲相。
因而，当第一电极之间的间隔为3μm或更少时，存在于第一电极之间的间隔处的液晶也具有较强的电场强度，使得可以容易地在弯曲相与斜展相之间以更稳定的能量状态实现相变。
图6A和6B分别为用于说明不依照本发明以及依照本发明的LCD装置的液晶的驱动原理的示意性图解。参考图6A和6B，当将恒定电压(起始电压)提供给第一和第二像素(第一像素为包括由501a表示的第一电极者，第二像素为包括由501b表示的第一电极者)的第一电极501a和501b和第二电极502b时，如图6A所示，由于电压和成核(nucleation)产生的电场(成核随机地发生，因而它可能不在特定区域中发生)，使得存在于第一电极501a和501b与第二电极502b之间的液晶506由斜展相相变成弯曲相，从而通过起始电压将大部分像素(第一像素)的液晶相变成弯曲相的液晶506a。
然而，即使当向像素提供足以导致相变发生的起始电压时，由于缺少成核，一些像素(第二像素)并未相变，(可能存在导致成核不发生的可能性)，因此像素保持为具有斜展相的液晶506b。
由于和参考图5A所述的相同的原因，设置在第一电极501a和501b之间的间隔上的液晶506c维持斜展相。
通常，液晶具有传播相态的特性。然而，即使在预定的时间过去后具有斜展相的液晶506b依然维持斜展相。这是由于在第一电极501a与501b之间的间隔C太大，因而在间隔C上的液晶506c不具有足够转变到弯曲相的稳定能量状态，从而导致弯曲相液晶506a的相态不会传播到斜展相液晶506c。
因此，即使将起始电压提供到那里，维持斜展相的液晶506c所在的像素(第二像素)也不能正常工作，从而导致LCD装置的性能劣化。
相反，根据图6B所示的由本发明形成的LCD装置，成核不是随机发生的，因此，即使当任一特定像素(第三像素)的液晶作为斜展相液晶507a而存在时，通过起始电压的方法也将相邻像素(第四像素)的液晶相变成弯曲相液晶507b，且由于与参考图5B所述的以上原因相同的原因，当存在于第一电极501c与501d之间的间隔上的液晶相变成弯曲相液晶507c时，已经相变成弯曲相液晶507b的像素(第四像素)的相态随后在预定时间过去之后被传播(508)，从而斜展相液晶507a也相变成弯曲相液晶507d。第三像素是包括由501d表示的第一电极的那个像素，第四像素是包括由501c表示的第一电极的那个像素。
提供给第一电极501c和501d及第二电极502b的起始电压可以比在不依照本发明的LCD装置中的低，其中根据本发明的起始电压可以在15V到25V的范围内，优选20V。以下参考图6B描述其原因。当提供的电压为25V或更大时，多数像素都相变成弯曲相。然而，当电压低于25V，即20V时，不会必然发生成核，这使得一些像素(即诸如第三像素的像素)发生成核，而当邻近于该像素的任何一个像素(第四像素)相变为弯曲相时，由于相传播，未改变的像素(第三像素)也相变成弯曲相，从而即使利用低电压也有可能使所有像素相变。
此外，相变时间可以为0.2秒到1秒，该时间足以完成相变。这是因为当任何一个像素(第四像素)首先相变成弯曲相时，该像素将相态传播到邻近像素(第三像素)，使得如上所述，邻近像素(第三像素)容易且迅速地相变成弯曲相，因此在不依照本发明的装置中用于完成相变的时间为几秒，而在依照本发明的装置中可以为0.2秒到1秒。
因此，不会随机地发生成核，因而即使当将足够的起始电压提供给任何一个特定像素(第三像素)时，也不会导致到弯曲相的相变发生。然而，当像素之间的间隔为3μm或更少时，由于电场的集中，使得像素之间的液晶可以容易地相变成弯曲相，因而在发生相变成弯曲相的像素(第四像素)处发生相传播，这使得任何一个具有斜展相的特定像素(第三像素)能相变成弯曲相。
最后，参考图4和6B，当像素之间的距离为3μm或更少时，即使在提供起始电压后特定像素不发生变成弯曲相的相变，邻近任何一个特定像素的像素的弯曲相也会容易地传播到该特定像素，使得未发生相变的像素可以相变成弯曲相。然而，当使像素之间的距离为3μm或更少时，可能会产生这样的问题在第一电极与导体之间形成寄生电容，该导体例如是在第一电极下形成的互连，因此形成绝缘层，使得在第一电极与在第一电极下方形成的导体之间的间距等于3μm或更大。结果，可以减少用于相变成弯曲相的时间，且可以促进到相邻像素的相传播，从而可以解决在金属互连与第一电极之间形成寄生电容的问题。
根据如上所述的本发明，在LCD装置及制作LCD装置的方法中，第一像素电极彼此隔开3μm或更少的间距，且绝缘层与第一电极下的金属互连隔开3μm或更多，因此能够降低OCB模式的LCD装置中的液晶的起始驱动电压，即，用于导致从斜展相变成弯曲相的相变发生的起始驱动电压。从而，可以克服成核的问题，可以减少用于相变成弯曲相的时间，可以促进相传播到邻近像素，并可以克服在金属互连与第一电极之间形成寄生电容的问题。
尽管已经参考本发明的某些示范性实施例对本发明进行了说明，但是应当理解的是，本领域的普通技术人员在不背离权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出多种修改和变化。
本申请参考并在此引入了此前于2004年11月11日向韩国知识产权局提交并正式被授予序列号2004-92127的申请“LIQUID CRYSTAL DISPLAYDEVICE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME”，本申请要求享有其全部权益。
权利要求
1.一种液晶显示装置，包括第一基板；设置在所述第一基板的一个表面上的导电层；绝缘层，设置在所述导电层上且厚度为3μm或更大；第一电极，设置在所述绝缘层上且彼此隔开3μm或更少的间距；第二基板，包括设置在一个表面上，面向所述第一基板的第二电极；以及插置在所述第一和第二基板之间的液晶层。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述导电层设置在所述第一电极下方。
3.权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述绝缘层包括平面化层。
4.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述绝缘层包括苯并环丁烯或丙烯酸基材料。
5.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述导电层包括金属互连。
6.如权利要求5所述的液晶显示装置，其中所述金属互连包括扫描线、数据线和公共线之一。
7.如权利要求1所述的液晶显示装置，进一步包括设置在所述第一电极上的第一配向层和设置在所述第二电极上的第二配向层。
8.如权利要求7所述的液晶显示装置，其中所述第一和第二配向层已经在相同方向中摩擦。
9.如权利要求7所述的液晶显示装置，其中所述第一和第二配向层均具有范围在5°到20°之内的预倾斜角。
10.如权利要求7所述的液晶显示装置，其中所述第一和第二配向层均具有范围在500到1000之内的厚度。
11.如权利要求1所述的液晶显示装置，进一步包括设置在所述第一基板的另一表面上的第一偏振器及设置在所述第二基板的另一表面上的双光轴补偿膜和第二偏振器。
12.如权利要求11所述的液晶显示装置，其中所述第一偏振器的偏振轴与所述第二偏振器的偏振轴交叉。
13.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述液晶层厚度在1.5μm到2.5μm的范围内。
14.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述液晶层响应于所述第一电极与所述第二电极之间的、范围在15V到20V内的电势差，从斜展相相变成弯曲相。
15.如权利要求14所述的液晶显示装置，其中所述液晶层的转变时间在0.2秒到1秒的范围内。
16.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述液晶层包括具有正介电各向异性的液晶。
17.如权利要求1所述的液晶显示装置，进一步包括在所述第一基板的另一表面上的光源。
18.如权利要求17所述的液晶显示装置，其中所述光源包括反射器、漫射体和发光二极管。
19.如权利要求18所述的液晶显示装置，其中所述发光二极管为红色、绿色、和蓝色组以及青色、品红色和黄色组的至少一组。
20.如权利要求18所述的液晶显示装置，其中所述发光二极管为白色。
21.如权利要求1所述的液晶显示装置，进一步包括设置在所述第二电极与所述第二基板之间的滤色器。
22.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述液晶层包括光学补偿弯曲液晶。
23.一种制造液晶显示装置的方法，包括形成第一基板；在所述第一基板上形成导电层；在已经形成所述导电层的所述第一基板上形成厚度为3μm或更大的绝缘层；在已经形成所述绝缘层的所述第一基板上形成第一电极材料；构图所述第一电极材料，以形成彼此隔开3μm或更少的第一电极；形成第二基板；在所述第二基板上形成第二电极；密封所述第一和第二基板，使所述第一电极与所述第二电极彼此相对；以及在所述第一和第二基板之间填充液晶以形成液晶层。
24.如权利要求23所述的方法，进一步包括在形成所述第一电极后形成第一配向层以及在形成所述第二电极后形成第二配向层。
25.如权利要求23所述的方法，进一步包括在形成所述第一和第二配向层后沿相同的方向摩擦所述第一和第二配向层。
26.如权利要求23所述的方法，其中形成所述绝缘层包括利用旋涂法用苯并环丁烯或丙烯酸基材料形成一层。
27.如权利要求23所述的方法，其中密封所述第一和第二基板包括通过1.5μm到2.5μm的间隙使所述第一和第二基板彼此隔开。
全文摘要
一种液晶显示(LCD)装置包括第一基板；设置在第一基板的一个表面上的导电层；设置在导电层上且厚度为3μm或更厚的绝缘层；设置在绝缘层上的第一电极，彼此隔开3μm或更少的间距；第二基板，包括在一个表面上与第一基板相对设置的第二电极；以及插置在第一与第二基板之间的液晶层。
文档编号G02F1/1333GK1773352SQ20051012036
公开日2006年5月17日 申请日期2005年11月11日 优先权日2004年11月11日
发明者金相旭 申请人:三星Sdi株式会社