液晶显示面板及其制造方法

专利名称：：液晶显示面板及其制造方法
技术领域：
：本发明涉及一种液晶显示("LCD")装置，且特别地，涉及一种LCD面板及其制造方法。
背景技术：
：近年来，已经开发了各种类型的平板显示装置。这些平板显示装置和阴极射线管相比时，都有厚度和体积减小的优点。平板显示装置包括液晶显示装置、等离子显示装置、场发射显示装置和电致发光显示装置。LCD面板通常包括设有滤色器阵列的滤色器基板和设有薄膜晶体管阵列、多个像素电极和多个信号线的薄膜晶体管基板，该薄膜晶体管阵列包括多个薄膜晶体管("TFT")。液晶材料层注入到两个基板之间。这样就完成了LCD面板的制造过程。这样的LCD装置通过调节在每个像素区域透过面板的光量来显示需要的图像。为了达到这个目的，将电场施加到注入两个基板之间的液晶上，液晶具有各向异性介电常数，和然后电场的强度被调整。相关技术中LCD面板的液晶相对于通过取向层或通过形成在公共电极和像素电极上的狭缝设立的预倾角度旋转过预定的角度，从而调节透过面板的光量。在此，印刷工艺用来限定取向层的取向方向，和沉积和蚀刻工艺被要求在公共电极和像素电极上形成狭缝图案。从而增加了处理过程的次数，这导致处理时间和材料成本的增加。
发明内容本发明提供了一种LCD面板及其制造方法，其中LCD显示面板包括SiOC取向层，该取向层具有对在一个宽沉积温度范围内的沉积过程的温度不敏感的有利特性。另外，SiOC取向层的取向方向可以通过离子束的撞击来改变。本发明的一方面，本发明提供了一种液晶显示面板，包括下基板，包括薄膜晶体管和像素电极;上基板，面向下基板且包括公共电极；液晶层，形成在上、下基板之间；和取向层，在上基板和下基板上由包含硅(Si)、氧(0)和碳(C)的无机物形成。优选地，无机物是碳氧化硅(SiOC)。合适地，无机物的化学式为SiOCx，其中x介于大约0.12和大约1.89之间。另外，取向层的厚度在大约30nm至大约500nm之间。此外，液晶层的取向方向具有在从大约S5。到大约90。范围内的预倾角度，预倾角度由SiOC设定。另外，取向层具有大约1x10"Qcm到大约3x1015Qcm的电阻率。另外，液晶显示面板对波长在450nm和700nm之间的透光率在从大约83%到大约86%的范围内。另一方面，本发明提供了一种制造液晶显示面板的方法，该方法包括形成包括公共电极的上基板；形成包括薄膜晶体管和像素电极并且面向上基板的下基板；以及在上基板和下基板上沉积取向层，取向层包括含有硅(Si)、氧(0)和碳(C)的无机物。优选地，取向层的厚度在大约30nm至大约500nm之间。合适的，无机物是碳氧化硅(SiOC)。另外，无机物的化学式为SiOCx，其中x介于大约0.12和大约1.89之间。另外，在大约30。C到大约400°C的温度范围内沉积取向层。另外，取向层具有在从大约85°到大约90。的范围内的液晶取向方向。优选地，本发明的方法还包括通过利用离子束系统来改变取向层上的液晶:取向方向。合适地，改变液晶取向方向的过程包括引导离子束至取向层；和通过设定离子束的入射角来确定液晶取向方向。另外，入射角在大约20。和大约90。之间。另外，取决于离子束的入射角，设置取向层的液晶取向方向在大约79°到大约90°的角度之间。可以理解为，本发明前面的概述和下面的详细描述是示范性的和解释性的，并且要提供如权利要求的本发明的更进一步解释。图1是根据本发明的LCD面板的透视图；图2是如图1所示的一部分LCD面板的截面视图；图3是示出了在如图1所示的LCD面板中液晶预倾取向角度与包含硅、氧和碳的SiOC的含碳率的对应关系的曲线图4是根据本发明的另一个实施例的LCD面板的截面图5A是阐明第一和第二偏振片的透光特性的图表；图5B是阐明根据本发明的LCD面板的透光特性的图表；酰亚胺(PI)取向层的相关技术LCD面板的透光特性曲线图7是阐明液晶层预倾角度和本发明取向层厚度的对应关系的曲线图；图8A到8C是阐明根据本发明的LCD面板的取向层的形成方法的图表；图9是阐明根据本发明和相关技术的基于取向层沉积温度的按照垂直取向程度的透光特性的曲线图；和图10是阐明液晶层预倾角度与离子束入射角的对应关系的曲线图。具体实施例方式本发明的示例性实施方式，其示例在相应附图中被阐明，并在下面被详细描述。可能的话，相同的附图标记将贯穿附图被用于代表相同或类似的元件。本发明的示例性实施例将会参照图l至图IO来描述如下。图1是根据本发明的LCD面板的透视图，和图2是如图1所示的一部分LCD面板的截面视图。参考图1和2,根据本发明的LCD面板包括滤色器基板180、TFT基板170和注入到两个基板180和170之间的液晶分子层155,两个基板相互结合在一起。滤色器基板180包括放置在上基板111上的滤色器阵列162、黑矩阵168、公共电极164、上取向层160和上偏振片192。滤色器阵列162包括红、绿和蓝滤色器R、G和B。该红、绿和蓝滤色器R、G和B包括分别提供红、绿和蓝色的颜料。黑矩阵168形成为与像素区域边界和滤色器阵列162中的滤色器的边界重叠，并与TFT基板170上的栅极线114、数据线124和TFT重叠。黑矩阵168通过遮挡由于基板的未对准引起的光线传输来改善LCD面板的对比度，并且通过遮挡TFT使其不直接暴露在光线下防止TFT中的光引发漏电流。在滤色器阵列162上形成保护层166以提供平的表面。公共电极164形成在保护层166上。在工作时，公共电压施加到公共电极164上并且像素电压施加到^象素电极142上。公共电极164由透明并导电的物质例如ITO(氧化铟锡)或IZO(氧化铟锌)形成。上偏振片192贴在上基板111的背后以控制透光量和入射光束的偏振状态。通过加热并拉长聚乙烯醇薄层并接着将得到的层浸入包含石典酸的二色性染料溶液中形成上偏振片192。上偏振片192具有在板延长方向的延长轴和与板平面平行并与延长轴垂直的透光轴。TFT基板170包括像素区域，该像素区域具有与形成在下基板110上的栅极线114和数据线124连接的TFT。TFT基板170还包括下取向层150和下偏振片190。响应于施加到栅极线114的扫描信号，TFT将来自数据线124的视频信号供应给形成在每一个像素区域中的像素电极142。TFT包括连接到栅极线114的栅电极112、连接到数据线124的源电极126、连接到像素电极142的漏电极128、与栅电极112重叠并且覆盖在栅极绝缘层118上以在源电极126和漏电极128之间形成沟道的半导体图案123的有源层120、以及半导体图案123的欧姆接触层122，欧姆接触层形成在除了沟道区域之外的有源层120上以为源电极126和漏电极128提供欧姆接触。栅极线114将来自栅极驱动器的扫描信号供应给TFT的栅电极112。数据线124将来自数据驱动器的视频信号供应给TFT的源电极126。栅极线114和数据线124配置成彼此相交以形成像素区域阵列。形成在钝化层138上的像素电极142经由接触孔140连接到TFT的漏电极128。像素电极142由透明导电层形成。在工作中，视频信号经由TFT施加到像素电极142以在施加了公共电压的公共电极164和像素电极142之间的液晶分子155的层中产生电场。两个电极142和164之间的液晶分子155的取向方向取决于施加到像素电极上的电压值并且随着所施加电压的改变而改变。因此改变了穿透液晶分子155的光的透射率，从而实现灰度等级。钝化层130和138提供在TFT和像素电极142之间以保护数据线124和TFT。在这里，钝化层130和138可以形成为有无机层和有机层的双层。可选地，钝化层130和138可以形成为无机材料或有机材料的单层。有机钝化层138优选地用介电常数低的材料形成的厚层形成，使得像素电极142可以与栅极线114和数据线124重叠而寄生电容最小，从而改进像素电极142的开口率。下偏振片190贴到下基板110的背后以控制从偏振片190出射的光的透光量和偏振状态。由于下偏振片190和上偏振片192的配置是一样的，详细il明在此省略。上取向层160和下取向层150决定提供在TFT基板170和滤色器基板180之间的液晶分子155的取向方向。上取向层160形成在其上形成有黑矩阵168、滤色器阵列162和公共电极164的上基板111上。下取向层150形成在其上形成有丁FT和像素电极142的下基板IIO上。特别地，液晶分子155用掺杂氧的碳化硅(SiC)也就是碳氧化硅(SiOC)来垂直地取向。图3是示出了用在图1中的LCD面板中时液晶预倾取向角度与SiOC中的含碳(C)率或碳的组成范围的对应关系的曲线图。更进一步，x轴表示当在SiOC中的硅(Si)为'T，时的含碳率，和Y轴表示根据碳(C)含量范围的液晶取向角度或预倾角度。根据图3，在SiOC中硅为"1"情况下，当碳(C)的含量范围在大约0.12至大约1.89之间时，取向层150和160的取向角度在大约85°到大约90°之间。另外，通过使用离子束系统来改变取向层，液晶155预倾角度的范围可以改变成从大约78°延伸到大约90。的范围内。由SiOC形成的取向层150和160通过例如賊射的沉积方法沉积在基板上。例如，SiOC层可以通过使用RF(射频)〗磁控溅射系统形成在下和上基板IIO和111上。SiOC层可以通过在70eV加速的氩离子在低于400°C的温度下沉积。之后，通过使用如图8B所示的离子束系统可以改变沉积的取向层150和160的取向方向。也就是说，当使用离子束系统以多畴(multi-domain)模式对取向层150和160的取向方向进行重安排时，跟图案化的垂直取向("PVA")模式不同，不必要使用分开的沉积工艺和刻蚀工艺在上和下基板的公共和像素电极中形成狭缝。在垂直取向("VA")模式中，即，依照本发明的宽视角技术，具有负各向异性介电常数的液晶分子通过电场被垂直取向并垂直驱动，从而调整透光率。在不施加电压时由于光的传输被垂直于液晶分子取向方向的偏振器关闭，VA模式变成常黑模式。同时，在VA模式中，光通过和液晶分子的取向方向平行的偏振器传输，其中液晶分子的取向方向通过施加的电压而旋转预定的角度。在这种情况下，液晶155被SiOC的垂直取向层150和160垂直耳又向，/人而防止光泄漏。根据如图4显示的本发明的另一实施例，以通过分开各自的子像素以形成多畴和对称地取向液晶分子155来对称地产生透光度变化的方式，在获得宽视角的多畴VA模式中使用SiOC的取向层150和160是可能的。因此，SiOC的取向层150和160形成在在其上形成狭缝图案的公共电极264和像素电极242上。同时，通过在没有取向方向的公共和像素电极264和242上沉积SiOC的取向层150和160或通过使用离子束系统来决定该SiOC的取向层150和160的取向方向是可能的。因此，多畴VA模式，例如PVA模式以在上和下基板的公共和像素电极上设置狭缝的方式来形成多畴，和液晶分子利用狭缝产生的边缘场基于狭缝^皮对称驱动。如图5A所示，当光被第一偏振片104偏振后，光不会穿过第二偏振片102,第二偏振片102具有和第一偏振片104的偏振轴成90°角的偏振轴。同样，如图5B所示，根据本发明，在取向层150和160中，其中预倾角eT大约为90°,光线不会穿过采用垂直取向的SiOC的LCD面板。因此，通过垂直安排取向层150和160的取向方向以致液晶分子155根据重安排的取向方向旋转预定的角度来防止光泄漏是可能的。另外，防止由光泄漏引起的串扰和闪烁也是可能的。图6是阐明根据本发明的包含SiOC构成的取向层的LCD面板和相关技术中聚酰亚胺(PI)构成取向层的LCD面板的透光特性的曲线图。参照图6，图6示出了LCD面板的透光特性，在其中施加电压以在^^共电极142和像素电极164之间设立电压差，由此引起液晶分子155旋转预定的角度以传输光线。曲线图中的x轴方向代表在可见光区域的波长，和y轴方向代表的是波长对应的透光特性。第一曲线206代表的是使用聚酰亚胺(PI)作为相关技术中取向层的LCD面板的透光特性，其中透光特性的平均透光率是大约83.2%。另一方面，第二曲线208表示在取向层150和160中采用SiOC的LCD面板的透光特性。在这种情况下，本发明的LCD面板的透光率在大约83%至86%之间，在450nm和700nm之间平均值为大约85%，这个值比使用聚酰亚胺(PI)取向层的相关技术LCD面板的平均透光率大。图7是阐明液晶预倾角度和本发明取向层150或160厚度的对应关系的曲线图。参照图7,取向层150和160由无机材料碳氧化硅(SiOC)构成。曲线图中的x轴方向代表取向层150和160的厚度，和y轴方向代表当电压未加到液晶155上时由取向层150和160垂直取向的液晶155的预倾角度。因此，如图7的曲线图所示，取向层150和160的厚度在大约30nm到大约500nm范围内。甚至当取向层150和160的厚度彼此不一样时液晶也被垂直取向。优选地，取向层150和160的厚度设置为大约100nm。同时，取向层150和160有较高的电阻率以保持电稳定性或具有和液晶层155相等的电势。如下述表1所示，聚酰亚胺形成的取向层的电阻率，更准确的说是聚酰亚胺的电阻率是1012。cm(表1第4行)。相比之下，SiOC形成的取向层的电阻率，更准确的说是SiOC的电阻率是在大约1x10"Qcm和大约3x1015Qcm之间，如表l的第l、2和3行所示，其比聚酰亚胺取向层的电阻率相对高。另外，SiOC的电阻率随着SiOC沉积过程的温度升高而升高。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>从而，因为SiOC形成的取向层150和160的电阻率与液晶层155的电阻率大致相等，其电阻率为1015Qcm,取向层150和160与液晶层155有相同的电势，所以解决LCD装置的图像滞留的问题是可能的。图8A到8C是阐明根据本发明的形成LCD面板取向层的方法的图表。图9是阐明根据本发明和相关技术的基于取向层沉积温度的根据垂直取向程度的透光特性的曲线图，和图10示出了液晶预倾角度与离子束入射角的对应关系。以下描述根据本发明的在上基板上形成上取向层的例子。参照图8A，碳氧化硅(SiOC)的无机取向层210通过例如溅射的沉积方法形成在上基板111上。黑矩阵168(未示出)、滤色器162(未示出)和公共电极160(未示出)也在上基板111上形成。特别地，取向层210由包含硅(Si)、氧(O)和碳(C)的碳氧化硅(SiOC)形成，在硅(Si)为1时碳氧化硅(SiOC)的含碳率在从大约0.12至大约1.89的范围内。含碳率在这个范围的SiOC提供液晶取向方向或预倾角度在大约85°到大约90°的范围内。另夕卜，SiOC的厚度优选设置为大约30nm到500nm，更优选设置为大约IOO腦。在图9中，竖直轴表示面内顺序参数，该面内顺序参数代表用当液晶层插入偏振片之间时的透光量除以当没有液晶层插入它们之间时的透光量得到的值。低的面内顺序参数表示良好的竖直取向。曲线202显示氧化硅(SiOx)的相关技术取向层的透光率随着沉积温度从大约30。C到大约150°C的变化改变很快。而在图9中，曲线204示出本发明的是几乎常数曲线，其中当取向层由碳氧化硅(SiOC)形成时垂直取向较好并且甚至当沉积温度在大约30°C到大约400。C范围变化时透光率几乎没有变化。因此，由于取向层210的沉积几乎不受沉积温度的影响，取向层210的沉积过程的温度裕度相对于沉积SiOx取向层的沉积过程温度裕度得到改进。参照图8B,通过使用离子束系统来处理在上和下基板上形成的取向层，可以确定液晶层的预倾取向方向。更详细的，离子束系统包括在真空室214中的离子源212。形成在基板111上的取向层210放置在真空室214中。在离子源212内的灯丝中流过的电流给灯丝加热从而热电子从已加热的灯丝表面发射出来。发射出来的热电子和注入离子源212的氩气体原子Ar碰撞，且发射出来的热电子将氩气体电离以形成氩离子Ar+,从而产生离子束。离子束在真空室214中施加到排列层210上。这里，离子束以范围在大约20°到大约90。之间的入射角61撞击取向层210。如图IO所示，在取向层210的离子束照射后，随着离子束的入射角61在大约20°到大约90。范围内增加，形成在取向层210上的液晶层的预倾角在从79°到90°的范围内增加。图8C示出了通过图8A和8B示出的过程形成的包括SiOC的取向层150和160的LCD面板(未示出)的透光特性，展示了当通过公共和像素电极间的电压差来使液晶分子155旋转预定的角度时。即，当没有电压施加到液晶分子155上时，液晶分子155是垂直取向以阻止光传输，反之，当电压施加到液晶155上时，液晶分子155旋转预定的角度以让光通过，从而显示了图8C中的透光特性。如上述的详细描述，本发明提供一种包括碳氧化硅(SiOC)取向层的LCD面板及其制造方法。另外，本发明提供一种包括碳氧化硅(SiOC)取向层的LCD面板及其制造方法，在该方法中，改进了取向层沉积过程的温度变化裕度。另外，当通过利用离子束系统改变取向层的预倾角度，将取向层的取向方向设置成多畴结构时，不用相关技术PVA模式的蚀刻和曝光工艺来调整液晶的取向方向是可能的，从而简化了制造工艺和降低了制造成本。另外，在根据本发明的包括由碳氧化硅(SiOC)形成的取向层的LCD面板中，改进了LCD面板的透光性，从而改进了显示质量。对于本领域技术人员来说，显然在不背离本发明的精神或范围的情况下可以对本发明可以作出各种修正和改变。因此本发明覆盖了在权利要求及其等同的范围内的本发明所提供的修正和改变。本申请要求于2006年12月5日向韩国专利局提交的申请号为No.10-2006-0122073的韩国专利申请的优先权，在此引入其全部内容作为参考。权利要求1.一种液晶显示面板，包括下基板，包括薄膜晶体管和像素电极；上基板，面向所述下基板且包括公共电极；液晶层，形成在所述上基板和所述下基板间；和取向层，在所述上基板和所述下基板上由包含硅、氧和碳的无机物形成。2.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其中所述无机物是碳氧化硅(SiOC)。3.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其中所述无机物的化学式为SiOCx，这里x介于大约0.12和大约1.89之间。4.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其中所述取向层的厚度在大约30nm和大约50nm之间。5.根据权利要求3所述的液晶显示面板，其中所述液晶层的取向方向具有在大约85。到大约90。范围中的预倾角，预倾角由SiOC设定。6.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其中所述取向层的电阻率为大约1x10(15)cm到大约3x10(15)cm。7.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其中对于波长在450nrn和700nm之间，所述液晶显示面板的透光率在从大约83%到大约86%的范围内。8.—种制造液晶显示面板的方法，该方法包括形成包括公共电极的上基板；形成包括薄膜晶体管和像素电极并面向所述上基板的下基板；和在所述上基板和所述下基板上沉积取向层，所述取向层包括含有硅、氧和石友的无才几物。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述取向层的厚度在大约30nm和大约500nm之间。10.根据权利要求8所述的方法，其中所述无机物是碳氧化硅(SiOC)。11.根据权利要求8所述的方法，其中所述无机物的化学式为SiOCx，这里x介于大约0.12和大约1.89之间。12.根据权利要求8所述的方法，其中所述取向层在大约30°C到大约400°C的温度范围内被沉积。13.根据权利要求11所述的方法，其中所述取向层具有在从大约85°到大约90°的范围内的液晶取向方向。14.根据权利要求8所述的方法，还包括利用离子束系统来改变所述取向层上的液晶取向方向。15.根据权利要求14所述的方法，其中改变所述液晶取向方向包括朝所述取向层引导离子束；和通过设定所述离子束的入射角来确定所述液晶取向方向。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述入射角在大约20°和大约90°之间。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述取向层的液晶取向方向取决于所述离子束的入射角被设置在大约79°到大约90。之间的角度。全文摘要本发明提供一种液晶显示(“LCD”)面板及其制造方法。根据本发明的LCD面板包括下基板，包括薄膜晶体管和像素电极；面向下基板的上基板，包括公共电极；液晶层，形成在上和下基板之间；和取向层，在上基板和下基板上由包含硅(Si)、氧(O)和碳(C)的无机物形成。该LCD面板的透光率高，并且实际上在一个宽的沉积温度范围内不受SiOC取向层沉积温度的影响。取向层的沉积可以在一个宽的沉积温度范围下进行，同时保持高水平的透光率。文档编号G02F1/1337GK101206350SQ200710306888公开日2008年6月25日申请日期2007年12月5日优先权日2006年12月5日发明者全栢均,卢淳俊,孙弼国,尹台焄,朴郑勋,李熙根,金在昌,金璋燮申请人:三星电子株式会社;釜山大学校山学协力团