專利名稱：液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示(IXD)裝置，更具體地說，涉及一種利用介電效應(yīng)在視角、響應(yīng)時(shí)間以及對(duì)比度方面具有優(yōu)點(diǎn)的LCD裝置。
背景技術(shù)：
近來，LCD裝置因其低功耗、薄外形以及便攜性而被廣泛用作技術(shù)密集且增值的下一代裝置。一般來說，IXD裝置利用液晶分子的光學(xué)各向異性和偏振特性來生成圖像。由于液晶分子的光學(xué)各向異性，入射到液晶分子上的光的折射取決于液晶分子的配向。液晶分子具有可以沿特定方向配向的長(zhǎng)薄形狀。液晶分子的配向可以通過施加電場(chǎng)來控制。因此，液晶分子的配向根據(jù)所施加電場(chǎng)的方向而改變，從而光因光學(xué)各向異性而沿液晶分子的配向折射，由此顯示圖像。因?yàn)榘ㄗ鳛榍袚Q部件的薄膜晶體管(TFT)的LCD裝置(稱為有源矩陣型 IXD(AM-IXD)裝置)具有高分辨率和顯示運(yùn)動(dòng)圖像的卓越特性，所以AM-IXD裝置被廣泛使用。特別的是，因?qū)捯暯嵌_發(fā)出了使用水平電場(chǎng)的面內(nèi)切換(IPS)型LCD裝置。圖1是現(xiàn)有技術(shù)IPS型IXD裝置的截面圖。如圖1所示，第一基板1面對(duì)第二基板2，并且在它們之間插入了液晶層3。液晶層3包括液晶分子5。另外，在第一基板1上設(shè)置有多個(gè)像素電極7和多個(gè)公共電極9。這些像素電極7和公共電極9彼此隔開且交替設(shè)置。當(dāng)將電壓施加至該像素電極7和公共電極9時(shí)，在像素電極7與公共電極9之間產(chǎn)生了水平電場(chǎng)。在斷電狀態(tài)下，像素電極7與公共電極9之間沒有產(chǎn)生電場(chǎng)，所以液晶分子5為初始狀態(tài)，并且IPS型IXD裝置表現(xiàn)為黑色。另一方面，在通電狀態(tài)下，像素電極7與公共電極9之間產(chǎn)生了水平電場(chǎng)，所以液晶分子5沿該水平電場(chǎng)的方向排列，并且IPS型LCD裝置表現(xiàn)為白色。如上所述，由水平電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的IPS型IXD裝置在視角方面是有優(yōu)點(diǎn)的。然而，IPS 型LCD裝置因在斷電狀態(tài)下漏光而在對(duì)比度方面有缺點(diǎn)。為克服對(duì)比度的缺點(diǎn)，已經(jīng)引入了垂直配向型IXD裝置。參照?qǐng)D2，其示出了現(xiàn)有技術(shù)垂直配向型LCD裝置，第一基板11面對(duì)第二基板12，并且在它們之間插入了液晶層 13。液晶層13包括液晶分子15。像素電極17設(shè)置在第一基板11上并且具有狹縫18。第二基板12上形成有至少一個(gè)突出部20，在第二基板12上還形成有公共電極19。利用電壓，在像素電極17與公共電極19之間生成垂直電場(chǎng)，以驅(qū)動(dòng)液晶分子15。如上所述，垂直配向型IXD裝置在對(duì)比度方面具有優(yōu)點(diǎn)。然而，垂直配向型IXD裝置在視角方面有缺點(diǎn)。因此，需要一種既具有像IPS型IXD裝置那樣的視角優(yōu)點(diǎn)又具有像垂直配向型IXD 裝置那樣的對(duì)比度優(yōu)點(diǎn)的液晶顯示裝置。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明致力于提供一種基本上消除了因現(xiàn)有技術(shù)的局限性和缺點(diǎn)而造成的一個(gè)或更多個(gè)問題的IPS型IXD裝置。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種在視角和對(duì)比度方面有優(yōu)點(diǎn)的IXD裝置。本發(fā)明的另一目的是提供一種在響應(yīng)特性和驅(qū)動(dòng)電壓方面有優(yōu)點(diǎn)的LCD裝置。本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)在下面的描述中將加以闡述，并且根據(jù)本描述將部分變清楚，或者可以通過本發(fā)明的實(shí)踐而獲知。本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)可以通過在書面描述及其權(quán)利要求書以及附圖中具體指出的結(jié)構(gòu)而認(rèn)識(shí)到并獲得。為實(shí)現(xiàn)這些和其它優(yōu)點(diǎn)，并且根據(jù)在此具體實(shí)施和廣泛描述的本發(fā)明的目的，提供了一種液晶顯示裝置，其包括彼此面對(duì)的第一基板和第二基板；位于第一基板上的像素電極和公共電極，它們生成了大致平行于第一基板的電場(chǎng)；設(shè)置在第一基板下方的背光單元，其向第一基板提供光；以及液晶層，其包括液晶分子并且被設(shè)置在第一基板與第二基板之間，其中，所述液晶分子在沒有生成所述電場(chǎng)時(shí)按具有垂直于第一基板的軸的螺旋結(jié)構(gòu)扭曲，而在生成所述電場(chǎng)時(shí)，在保持所述軸的情況下沿所述電場(chǎng)松開(untwist)。應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明的前述一般性描述和下列詳細(xì)描述都是示范性和解釋性的，旨在提供對(duì)要求保護(hù)的本發(fā)明的進(jìn)一步闡釋。


附圖被包括進(jìn)來以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且被并入并構(gòu)成本說明書的一部分，例示了本發(fā)明的實(shí)施方式，并于本描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。圖1是現(xiàn)有技術(shù)IPS型IXD裝置的截面圖。圖2是現(xiàn)有技術(shù)垂直配向型IXD裝置的截面圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的用于LCD裝置的陣列基板的示意性平面圖。圖4A和4B是分別示出根據(jù)本發(fā)明的LCD裝置的斷電和通電狀態(tài)的示意性截面圖。圖5A和5B是分別示出根據(jù)本發(fā)明的LCD裝置的通電和斷電狀態(tài)下液晶分子的排列的示意圖。圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的IXD裝置的驅(qū)動(dòng)電壓和亮度(luminescence)的關(guān)系的圖形。圖7A和7B是分別示出現(xiàn)有技術(shù)IPS型IXD裝置與根據(jù)本發(fā)明的IXD裝置的響應(yīng)特性的圖形。
具體實(shí)施例方式下面，對(duì)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，附圖中例示了其示例。根據(jù)本發(fā)明的IXD裝置利用了介電效應(yīng)。參照?qǐng)D3，它是根據(jù)本發(fā)明的用于IXD裝置的陣列基板的示意性平面圖，該陣列基板包括第一基板110、公共電極150以及像素電極160。公共電極150和像素電極160設(shè)置在第一基板110上并且生成電場(chǎng)。另外，在第一基板110上設(shè)置有作為切換部件的薄膜晶體管(TFT)Tr、用于控制TFTTr的選通線112，以及用于向像素電極150提供電壓的數(shù)據(jù)線130。
選通線112和數(shù)據(jù)線130彼此交叉從而限定了像素區(qū)P。TFT Tr連接至選通線 112和數(shù)據(jù)線130。TFT Tr包括柵極114、柵極絕緣層(未示出)、半導(dǎo)體層118、源極132 和漏極134。柵極114連接至選通線112，柵極絕緣層覆蓋著柵極114。半導(dǎo)體層118設(shè)置在柵極絕緣層上并且交疊柵極114。源極132連接至數(shù)據(jù)線130，并且與漏極134隔開。源極132和漏極134設(shè)置在半導(dǎo)體層118上。第一基板110上還設(shè)置有大致平行于選通線112的公共線152。公共線152連接至公共電極150，使得可以將電壓提供給公共電極150。像素電極160連接至TFT Tr的漏極134，并且與像素電極160交替布置。例如，在TFT Tr上形成有包括暴露了漏極134的漏極接觸孔142的鈍化層(未示出)，并且將像素電極160形成在該鈍化層上。像素電極160 通過漏極接觸孔142接觸漏極134。通過數(shù)據(jù)線130和TFT Tr向像素電極160提供電壓。如果像素電極160和公共電極150形成在同一層并且由同一材料制成，則公共線 152形成在與公共電極150不同的層處。另一方面，如果像素電極160和公共電極150形成在不同層，則公共線152形成在與公共電極150相同的層處。在沿?cái)?shù)據(jù)線130(即，y方向)延伸的像素電極160和公共電極150之間生成了沿 X方向或(-X)方向的電場(chǎng)，使得液晶層(未示出)被該電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)。盡管未示出，但沿χ方向配向的第一配向?qū)釉O(shè)置在公共電極150和像素電極160 上方。換句話說，第一配向?qū)釉O(shè)置在第一基板110與液晶層180之間。另外，沿(-X)方向配向的第二配向?qū)釉O(shè)置在面對(duì)第一基板110的第二基板上。換句話說，第二配向?qū)釉O(shè)置在第二基板120與液晶層180之間。即，第一配向?qū)雍偷诙湎驅(qū)友叵喾捶较蚺湎颉Ｒ壕釉O(shè)置在第一基板110與第二基板之間。液晶分子針對(duì)第一配向?qū)雍偷诙湎驅(qū)颖怀跏寂帕校?并且被像素電極160與公共電極150之間的電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)。圖4A和4B是分別示出根據(jù)本發(fā)明的LCD裝置的斷電和通電狀態(tài)的示意性截面圖。如圖4A和4B所示，該IXD裝置包括第一基板110、面對(duì)第一基板110的第二基板120，以及它們之間的液晶層180。盡管未示出，但是在第一基板110下方設(shè)置了沿垂直于第一基板110的ζ方向提供光的背光單元。在第一基板110上形成了用于生成水平電場(chǎng)的公共電極150和像素電極160。另外，在第一基板110上形成了沿水平電場(chǎng)的方向(即，X方向)配向的第一配向?qū)?70。第二基板120上形成有濾色器層122。該濾色器層122包括紅色濾色器圖案、綠色濾色器圖案以及藍(lán)色濾色器圖案。在濾色器層122上形成有沿第一配向?qū)?70的相反方向配向的第二配向?qū)?24。液晶層180中的液晶分子的初始排列由第一配向?qū)?70和第二配向?qū)覫M決定。盡管未示出，但可以在第二基板120上形成用于遮蔽TFT Tr、選通線以及數(shù)據(jù)線的黑底。另外，在第一和第二基板110和120的每一個(gè)的外側(cè)形成有第一和第二偏振片192 和194。第一偏振片192的軸相對(duì)于χ方向成大約45度的角，并且垂直于第二偏振片194 的軸。如上所述，液晶分子由公共電極150和像素電極160所生成的電場(chǎng)來驅(qū)動(dòng)。參照?qǐng)D5A和5B，對(duì)驅(qū)動(dòng)原理進(jìn)行說明。參照?qǐng)D5A，在斷電狀態(tài)下，液晶分子具有螺旋扭曲結(jié)構(gòu)。即，液晶分子是具有短節(jié)距的手征向列(chiral nematic)液晶分子并且扭曲了許多次。該螺絲扭曲結(jié)構(gòu)的節(jié)距比可見光的波長(zhǎng)要短。例如，該節(jié)距可以大約為IOOnm至380nm。該螺旋扭曲結(jié)構(gòu)的軸平行于來自背光單元(未示出)的光。即，該螺旋扭曲結(jié)構(gòu)的軸平行于ζ方向。另外，液晶層180沿ζ方向的折射率小于沿χ和y方向的折射率，而沿χ和y方向的折射率相等(nZ<nX = ny)。即，液晶層180在前向視角上具有光學(xué)各向同性特性，使得斷電狀態(tài)下前向視角不產(chǎn)生雙折射，從而實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的黑色特性。換句話說，在對(duì)比度方面有優(yōu)點(diǎn)。另一方面，參照?qǐng)D5B，在通電狀態(tài)下，液晶分子針對(duì)ζ方向的螺旋扭曲結(jié)構(gòu)的軸， 沿電場(chǎng)(即，X方向)松開。即，在斷電狀態(tài)下按螺旋形狀扭曲的液晶分子隨著電場(chǎng)而在螺旋結(jié)構(gòu)的軸上松開，使得液晶層180具有光學(xué)各向異性特性。結(jié)果，產(chǎn)生了雙折射。因?yàn)橐壕?80由水平電場(chǎng)來驅(qū)動(dòng)，所以IXD裝置在視角方面有優(yōu)點(diǎn)。上述驅(qū)動(dòng)原理可以被稱為介電效應(yīng)。為減小IXD裝置的驅(qū)動(dòng)電壓，液晶分子的介電常數(shù)超過20(Δ ε >20)。即，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的IXD裝置中的液晶分子具有這種液晶分子扭曲許多次的螺旋結(jié)構(gòu)，所以因電場(chǎng)而松開的液晶分子快速恢復(fù)至其初始狀態(tài)。結(jié)果，在響應(yīng)時(shí)間方面有優(yōu)點(diǎn)。然而，為驅(qū)動(dòng)具有螺旋結(jié)構(gòu)的液晶分子，需要高的驅(qū)動(dòng)電壓。在本發(fā)明中，通過利用具有相對(duì)較高介電常數(shù)的液晶分子，可以減小驅(qū)動(dòng)電壓。介電常數(shù)可以為20至300。有利的是，介電常數(shù)可以為40至200。另外，為快速恢復(fù)至初始狀態(tài)并且均勻配向，可以添加光活性液晶元(reactive mesogen)材料，以形成聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。即，當(dāng)扭曲的液晶分子因電場(chǎng)而松開時(shí)，可能會(huì)存在沒有電場(chǎng)而未扭曲的問題。形成該聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來解決這些問題。液晶分子的基本結(jié)構(gòu)由聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來保持，以防止所述問題的出現(xiàn)。所添加的光活性液晶元材料可以大約為相對(duì)于液晶分子重量的3%至10%，并且可以照射紫外線來形成聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。進(jìn)行測(cè)試來獲得液晶分子的電常數(shù)與驅(qū)動(dòng)電壓的關(guān)系。第一樣本(A)的介電常數(shù)為1.0(Α ε (A) =1.0)，第二樣本⑶的介電常數(shù)為3.0(Δ ε⑶=3.0)，第三樣本(C)的介電常數(shù)為5·0(Δ ε (C) =5.0)，而第四樣本(D)的介電常數(shù)為40·0(Δ ε (D) =40.0)。 像素電極和公共電極形成在下基板上，而分別沿χ和(-χ)方向配向的第一和第二配向?qū)臃謩e形成在下基板和上基板上。將處于各向同性相的第一至第四樣本注入到第一與第二配向?qū)又g的空間中，并且將裝置冷卻到室溫。接著，獲得了透射率隨電壓的變化并且在圖6和表1中示出。表 權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置包括 彼此面對(duì)的第一基板和第二基板；位于第一基板上的像素電極和公共電極，它們生成大致平行于第一基板的電場(chǎng)； 設(shè)置在第一基板下方的背光單元，其向第一基板提供光；以及液晶層，其包括液晶分子并且設(shè)置在第一基板與第二基板之間，其中，所述液晶分子在沒有生成所述電場(chǎng)時(shí)按具有垂直于第一基板的軸的螺旋結(jié)構(gòu)扭曲，而在生成所述電場(chǎng)時(shí)在保持所述軸的情況下沿所述電場(chǎng)松開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中，所述液晶分子的介電常數(shù)超過20。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置還包括 位于第一基板與所述液晶層之間的第一配向?qū)?；和位于第二基板與所述液晶層之間的第二配向?qū)樱渲?，第一配向?qū)雍偷诙湎驅(qū)又械囊粋€(gè)配向?qū)友卮笾缕叫杏谒鲭妶?chǎng)的第一方向配向，而第一配向?qū)雍偷诙湎驅(qū)又械牧硪粋€(gè)配向?qū)友嘏c第一方向相反的第二方向配向。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置還包括 位于第一基板外側(cè)并且具有第一軸的第一偏振片；和位于第二基板外側(cè)并且具有垂直于第一軸的第二軸的第二偏振片， 其中，第一軸和第二軸相對(duì)于第一方向成45度角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中，所述螺旋結(jié)構(gòu)的節(jié)距比可見光的波長(zhǎng)要短。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中，所述液晶分子是手征向列型的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液晶顯示裝置，其中，在所述液晶分子中添加了光活性液晶元，以形成聚合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置還包括 位于第一基板上的選通線，其沿著平行于所述電場(chǎng)的第一方向延伸； 位于第一基板上的數(shù)據(jù)線，其沿著第二方向延伸以與所述選通線交叉；以及切換部件，其連接至所述選通線和所述數(shù)據(jù)線，其中，所述像素電極連接至所述切換部件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液晶顯示裝置，其中，所述像素電極和所述公共電極沿著第二方向延伸并且彼此交替地布置。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置還包括位于第二基板上的黑底，其遮蔽所述切換部件、所述選通線和所述數(shù)據(jù)線；以及位于第二基板上的濾色器層，其包括紅色濾色器圖案、綠色濾色器圖案和藍(lán)色濾色器圖案。
全文摘要
本發(fā)明涉及液晶顯示裝置。提供了一種液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置包括彼此面對(duì)的第一基板和第二基板；位于第一基板上的像素電極和公共電極，它們生成大致平行于第一基板的電場(chǎng)；設(shè)置在第一基板下方的背光單元，其向第一基板提供光；以及液晶層，其包括液晶分子并且設(shè)置在第一基板與第二基板之間，其中，所述液晶分子在沒有生成所述電場(chǎng)時(shí)按具有垂直于第一基板的軸的螺旋結(jié)構(gòu)扭曲，而在生成所述電場(chǎng)時(shí)在保持所述軸的情況下沿所述電場(chǎng)松開。
文檔編號(hào)G02F1/1343GK102298237SQ20111017393
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者尹棟奎, 樸賢珍, 李源鎬, 禹宗勳, 金東國(guó) 申請(qǐng)人:樂金顯示有限公司