專利名稱：液晶顯示器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示器(LCD)，尤其是，涉及一種其中形成有熒 光濾色片和在熒光濾色片上形成的單元內(nèi)偏振器(intra-cell polarizer)的LCD
及其制造方法。
背景技術(shù)：
近來，開發(fā)了各種便攜式電子器件例如移動電話、PDA或筆記本電腦， 輕、薄、短、和小并且可以應(yīng)用于便攜式電子器件的平板顯示器(FPD)需求 越來越大。積極的研究如FPD、 LCD、 PDP (等離子顯示面板)、FED (場發(fā) 射顯示器)、VFD (真空熒光顯示器)、OLED (有機發(fā)光器件)等這些平板 器f^當中，LCD由于其大量生產(chǎn)技術(shù)、驅(qū)動單元的簡單和高圖像質(zhì)量的實現(xiàn) 受到更多的注意。
圖1是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的普通LCD的分解透視圖。如圖所示，LCD包括液 晶面板IO和背光單元20。
液晶面板10包括互相相對的第一和第二基板以及在兩個基板之間形成的 液晶層(未示出)。
因為液晶層具有光學各向異性，當電信號施加給它時，控制液晶分子的 排列以顯示圖像。兩基板中，薄膜晶體管TFT設(shè)置在第一基板上并且根據(jù)TFT 的導通/截止顯示圖像。
液晶面板IO和向液晶面板IO施加圖像信號和掃描信號的柵和源PCB(印 刷電路板，未示出)連接。
由于液晶面板10本身不能發(fā)光，需要光提供單元。因此液晶面板10包 括具有提供光的光源的背光單元。背光單元20根據(jù)光源如何設(shè)置分為直下式 背光單元和側(cè)光式背光單元。直下式背光單元應(yīng)用于相對大的LCD而側(cè)光式 背光單元應(yīng)用于相對小的LCD。用于圖1所示的LCD的背光單元是側(cè)光式背 光單元。
在具有側(cè)光式背光單元的LCD中，提供光的光源21設(shè)置在液晶面板10 的至少一側(cè)表面，而導光板24具有至少一個表面面對光源21并且引導從光源 21發(fā)出的光向液晶面板10發(fā)射。gp，光源21以縱向方向位于導光板24的側(cè) 面。從光源21發(fā)射的光射入導光板24的一側(cè)，在導光板24中折射和反射， 然后向液晶面板10的方向輸出。導光板24下方的反射板22反射光從而光再 次入射到導光板的底側(cè)。
為了散射從光源21入射的光使其照射到液晶面板10上，光學薄膜23例 如散射板和/或棱鏡板層迭在導光板24的上部分。光學薄膜23用于有效地散 射和收集從導光板24輸出的光。
通常采用冷陰極熒光燈(CCFL)作為背光單元的光源21。
當具有高電壓的電流經(jīng)由電線流到CCFL的兩端的電極，從電極56的兩 端發(fā)射電子。電子使得包含在放電氣體中的汞(Hg)被激發(fā)到高能級的狀態(tài)。
激發(fā)態(tài)中的汞落到基態(tài)，發(fā)射紫外線。紫外線改變涂覆在透明管的內(nèi)壁 上的熒光材料的能級。熒光材料吸收這些紫外線并且最終發(fā)射可見射線區(qū)域的 白光。
為了通過采用液晶實現(xiàn)圖像，需要光源21。然而，從光源21發(fā)射的透射 光包括對于液晶面板不需要的振動向量。因此為了控制透射光的振動向量，偏 振器15a和15b附著在液晶面板10的兩個表面從而各偏振器的透射軸相對彼 此以90。交叉。
偏振器15a和15b將己經(jīng)通過液晶層的透射光偏振為具有特定振動向量的 光。從而，當透過液晶面板10時，根據(jù)偏振軸的旋轉(zhuǎn)角度控制透射光的強度， 使能夠表示黑到白。這樣的透射光通過濾色片之后可以顯示各種顏色的圖f象。
圖2示出了普通液晶面板的示意性截面圖。
如圖所示，LCD面板10包括第一基板5、第二基板3、和在第一和第二 基板5和3之間形成的液晶層7。第一基板5包括在其上形成的TFT9。雖然 未示出，多個像素在第一基板上形成并且各像素包括開關(guān)器件例如TFT 9。
第二基板3包括用于實現(xiàn)顏色的濾色片2，并且面對第一基板5形成，液 晶層7夾在其中。用于阻止光的黑矩陣8在第二基板3上形成。
此外，像素電極6和公共電極4分別在第一和第二基板5和3上形成， 并且用于取向液晶層7的液晶分子的定向?qū)?未示出)涂覆在基板上以確定液
晶分子的方向。
在液晶面板10中，液晶分子由在第一基板5上形成的如TFT 9的開關(guān)器 件驅(qū)動以控制透過液晶層的光的強度從而顯示信息。
在制造第一和第二基板中，第一基板5包括在第一基板5上形成TFT 9 的工序，而第二基板3包括形成濾色片2的工序。
第一基板工序包括形成限定像素區(qū)域的多條柵線和多條數(shù)據(jù)線，并且形 成與柵線和數(shù)據(jù)線連接的TFT 9。像素電極6也形成為與TFT 9連接以驅(qū)動液 晶層7。
第二基板工序包括在第二基板3上形成黑矩陣8，在其上形成濾色片2， 以及形成公共電極4。
濾色片包括紅、綠和藍三原色。當從背光單元發(fā)射的光通過濾色片時， 只有三原色之一通過濾色片而其余的顏色被吸收。從而，當光通過濾色片時， 除了吸收的顏色的已經(jīng)通過濾色片的顏色被人眼識別。
然而，濾色片的問題是其只允許R、 G和B顏色之一通過，并且吸收白 光的大部分，由濾色片引起從背光單元發(fā)射的光損失大約三分之二。
此外，由于還從用于形成液晶面板的元件，即，從TFT或液晶層本身發(fā) 生光吸收，導致LCD總的透光率和亮度的下降。
從而，為了解決該問題，應(yīng)該采用更亮的光源，或者應(yīng)該采用多個光源 并且應(yīng)該增加光源的驅(qū)動電壓。
發(fā)明內(nèi)容
因此，為了處理以上問題，改考慮到這里說明的各種特征。示例性鄉(xiāng)方式的 —個方面在于皿一種液晶顯示器(LCD)及其帶臘方法,，^M液晶顯示^&括 碟一mi:形成的吸收紫外線以產(chǎn)生可見光的熒光濾色片以及單元內(nèi)偏振器。
示例性^方式的另一方面在TSil在CCFL內(nèi)^^覆熒光材料并且不采用聚 鵬斷氐制m^l^—種低赫高效率的LCD。
本說明15^—種LCD，包括第一基板和第二基板；所述第一和所述第二 基板之間的液晶層；以及所述第一基板上方的熒光濾色片，響應(yīng)光從而熒光濾 色片向液晶層提供光。
本說明書還提供一種用于制造LCD的方法，包括制備第一和第二基板；
在第一基板上方沉積熒光材料從而形成濾色片，所述熒光材料響應(yīng)紫外線發(fā)射 可見光；以及在第一和第二基板之間形成液晶層。
本發(fā)明上述和其它的目的、特征、方面和優(yōu)勢通過下面本發(fā)明的詳細說明 并結(jié)合附圖將是顯而易見的。
本申請所包含的附圖用于進一步理解本發(fā)明，其與說明書相結(jié)合并構(gòu)成 說明書的一部分，所述附圖表示本發(fā)明的實施例并與說明書一起解釋本發(fā)明的 原理。
在圖中
圖1是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的液晶顯示器(LCD)的分解透視圖； 圖2示出了根據(jù)相關(guān)技術(shù)的液晶面板的橫截面圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的LCD的橫截面圖；以及
圖4A和4B示出了根據(jù)濾色片的位置由于光源引起的視差的概念視圖。
具體實施例方式
參照附圖可以更好地理解示例性實施方式，但是這些示例其目的不在于成 為限制。在同一或不同的圖中相同的附圖標記執(zhí)行等效的功能。當結(jié)合示例說 明具體的特征、結(jié)構(gòu)或特性時，應(yīng)該理解本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以結(jié)合其它示例 實5見該特征、結(jié)構(gòu)、或特性，無論這里是否明確指出。
在本發(fā)明中，通過采用自熒光材料形成濾色片，自熒光材料采用紫外線作 為激勵光從而制造具有高亮度的LCD。這樣，可以在單元內(nèi)提供偏振器。尤 其是，該LCD具有COT (晶體管上濾色片)的結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的實施方式中，LCD包括液晶面板和背光單元(參照圖1)。本 發(fā)明的示例性實施方式的說明將集中在明顯區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的特征和部分。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的LCD的橫截面圖。
如圖3所示，液晶面板100包括第一基板105、第二基板103、和在第一 和第二基板105和103之間形成的液晶層107。
薄膜晶體管TFT 109在第一基板105上形成。多個像素在第一基板上形 成并且TFT 109在各像素形成。
與相關(guān)技術(shù)不同，在本發(fā)明的示例性實施方式中，用于實現(xiàn)顏色的濾色 片CF在第一基板的像素區(qū)域形成。濾色片是包括自熒光材料的熒光濾色片 112,其吸收紫外線并且發(fā)射可見光線。這里，自熒光材料通過吸收紫外線改 變到激發(fā)態(tài)，然后通過發(fā)射可見光線穩(wěn)定到基態(tài)?？梢姽饩€包括至少紅(R)、 綠(G)和藍(B)顏色至少一種。熒光濾色片中的自熒光材料可以通過采用 CCFL的相同的熒光材料形成。
為了阻止不需要的光，黑矩陣BM108在第一基板上形成。用于偏振已經(jīng) 通過熒光濾色片112的光的單元內(nèi)偏振器114在濾色片和BM108上形成。
像素電極106在第一基板105上方單元內(nèi)偏振器114上形成。公共電極 104在第二基板103上形成。為了確定液晶分子的方向，用于取向液晶層107 的液晶分子的定向膜(未示出)涂覆在像素電極106和公共電極104上。
第一和第二基板105和103粘接在一起，其間夾有液晶層107。由第一基 板105上形成的TFT驅(qū)動液晶層107，并且控制透過液晶層的光的發(fā)射強度從
而顯示信息o
不像相關(guān)技術(shù)的濾色片簡單吸收從背光單元的光源發(fā)出的光并且只輸出
特定波長，熒光濾色片112形成為具有吸收紫外線的材料并且直接激勵熒光反 應(yīng)以發(fā)射可見光線。這樣，從光源發(fā)射的光沒有由于熒光濾色片112 0的損失 而改變?yōu)榭梢姽饩€并且通過液晶面板10。
因為熒光濾色片112在每個方向發(fā)射可見光，可以在不同的方向以及在 液晶面板100的前表面的方向輸出光。然而，因為熒光濾色片112本身發(fā)射可 見光，雖然在不同方向輸出光，但是與相關(guān)技術(shù)的濾色片相比，亮度可以增加 超過大約50%。
在普通LCD中，當從光源發(fā)射的光穿過液晶面板時產(chǎn)生光損失。即，由 例如基板本身、BM、 TFT以及濾色片等各種因素吸收或散射光。然而，相比 而言，因為采用熒光濾色片112作為濾色片大大增加了亮度，從而補償了減少 的亮度并且允許LCD具有高亮度。
同時，液晶面板100的液晶層107對于紫外線非常弱，因此如果液晶層 107暴露于紫外線，其可能被損壞。因為液晶層107的損害導致不合格的LCD， 需要液晶層107不被暴露。
從而，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式，在液晶層的下側(cè)提供熒光濾色片 112，從而熒光濾色片112可以防止紫外線到達液晶層107并且將紫外線改變
為可見光并且向液晶層提供可見光。
為此，在本發(fā)明中，熒光濾色片112在液晶面板100的TFT基板上，艮卩， 在第一基板105上方形成。
不同的，如果熒光濾色片112在光源(未示出)和第一基板105之間形 成，由于光的視差現(xiàn)象，顏色將和相鄰的像素混合。
圖4A和4B示出了根據(jù)濾色片的位置由于光源引起的視差的概念視圖。 圖4A示出了熒光濾色片212在第一基板205的下部分形成的橫截面圖，而圖 4B示出了熒光濾色片312在第一基板305和液晶層307之間形成的橫截面圖。 熒光濾色片212和312由三種顏色R、 G和B表示。
如圖4A所示，當濾色片212在第一基板205下形成時，因為第一基板 205比液晶層207厚，來自特定像素的濾色片(R)的光不僅通過該像素區(qū)域 的液晶層207a，而且通過其它區(qū)域。因此，來自濾色片(R)的光能夠和來自 相鄰濾色片(G)或(B)的光混合，從而混合的光引起缺陷。
然而，如圖4B所示，當濾色片312在第一基板305接近液晶層307的上 部分形成，即在液晶層307之下，來自濾色片的光可以只透過液晶層307a， 從而可以大大減小視差。(附圖標記203、 303、 221和321表示第二基板和光 源)。
從而，在本發(fā)明中，熒光濾色片在第一基板和液晶層之間形成。 在本發(fā)明中，發(fā)射紫外線的光源優(yōu)選的用于LCD，因為熒光濾色片吸收 紫外線并且發(fā)射可見光。在這種情況下，作為用于向液晶面板施加紫外線的光 源，只要其可以產(chǎn)生紫外線，可以采用任何其它光源。例如，可以采用紫外光 燈，其包括玻璃電管；在玻璃管兩端的一對電極；以及用于在玻璃管中發(fā)射紫 外光的發(fā)光材料。但是，因為普通CCFL使熒光材料產(chǎn)生白光而不是紫外線， 因此，可以使用和CCFL相同的光源除了其中的熒光材料。 在本發(fā)明中，提供了單元內(nèi)偏振器。
在普通LCD中，從光源發(fā)射的透射光包括不需要的振動向量，因此為了 控制透射光的振動向量，偏振器粘接在液晶面板的兩個表面從而各偏振器的透 射軸相對彼此以90。交叉。
已經(jīng)透過其上附著有偏振器的液晶的光被偏振為具有特定振動向量的 光。從而，當光透過液晶面板時，根據(jù)偏振軸的旋轉(zhuǎn)角度控制透射光的強度， 從而表示從黑到白的顏色。
在本發(fā)明中，兩基板之間的熒光濾色片具有吸收紫外線和發(fā)射可見光的 特性，因此從熒光濾色片發(fā)射的光是非偏振光，引起來自熒光濾色片的非偏振 光直接提供給液晶層的問題。
從而，參照圖3，在本發(fā)明的示例性實施方式中，在熒光濾色片112上提 供單元內(nèi)偏振器114從而偏振來自熒光濾色片112的光。這樣，單元內(nèi)偏振器 114優(yōu)選地由可以使光偏振的材料制成。
本發(fā)明包括用于制造具有熒光濾色片和單元內(nèi)偏振器的LCD的方法。
現(xiàn)在將說明根據(jù)本發(fā)明用于制造LCD的方法。
首先，制備第一和第二基板，并且在第一基板上形成互相交叉限定像素 區(qū)域的柵線和數(shù)據(jù)線。
下面，在柵線和數(shù)據(jù)線的各交點處形成包括柵極、有源層、源極和漏極 的TFT。
其后，通過在第一基板上方沉積自熒光材料以形成濾色片，從而在像素
區(qū)域形成熒光濾色片。自熒光材料響應(yīng)紫外線發(fā)射可見光。
然后，在熒光濾色片上形成單元內(nèi)偏振器，并且在像素區(qū)域形成與漏極
電接觸的像素電極。
在第二基板上形成公共電極并且在第一和第二基板之間形成液晶層以制
造、液晶面板。
液晶面板和背光單元裝配到一起完成LCD。
這種情況下，通過涂覆或印刷工序形成單元內(nèi)偏振器。
用于形成單元內(nèi)偏振器的材料是具有粘性的聚合材料，并且可以像用于
形成光刻膠的方法一樣，通過涂覆或印刷具有粘性的材料形成單元內(nèi)偏振器。 如上所述，根據(jù)本發(fā)明的LCD及其制造具有很多優(yōu)勢。 艮口，第一，相比相關(guān)技術(shù)的LCD可以提高光效率和LCD的亮度。 第二，因為背光單元中的CCFL內(nèi)不需要涂覆熒光材料，可以減少CCFL
的制造成本。
此外，因為采用熒光濾色片，可以增加液晶面板的亮度并且可以省略聚 光薄膜(condensing film)。
雖然為了示例性的目的，已經(jīng)公開本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是在不背
離如所附權(quán)利要求書公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù) 人員應(yīng)該理解各種修改、增加和替換是可以的。
例如，在本發(fā)明中，已經(jīng)說明了在液晶面板的一側(cè)提供光源的側(cè)光式
LCD,但是并不局限于此，本發(fā)明可以應(yīng)用于包括直下式LCD在內(nèi)的各種其 它類型的LCD。
此外，當在第一基板上形成，熒光濾色片和單元內(nèi)偏振器優(yōu)選地具有COT (晶體管上濾色片)的結(jié)構(gòu)。然而，熒光濾色片不局限于僅在TFT的上部分 形成而且必要時可以在第一基板和TFT之間形成。
在這種情況下，可以順序在第一基板上提供熒光濾色片和單元內(nèi)偏振器， TFT可以在其上形成有熒光濾色片和單元內(nèi)偏振器的基板上形成，第一基板可 以^^接在第二基板上，然后可以形成液晶層。
本發(fā)明可以在不脫離本發(fā)明精神或其本質(zhì)特征的情況下以多種形式實 施。應(yīng)當理解，上述實施方式不被任何前面說明的細節(jié)所限制，除非特別說明， 否則在所附權(quán)利要求書限定的精神和范圍內(nèi)廣義地解釋，并且因此所有落入權(quán) 利要求書及其等同物的邊界和范圍內(nèi)的變型和修改都包含在所附權(quán)利要求書 中。
權(quán)利要求
1、一種液晶顯示器件，包括第一基板和第二基板；所述第一和所述第二基板之間的液晶層；以及所述第一基板上方的熒光濾色片，用于響應(yīng)光從而熒光濾色片向液晶層提供光。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，還包括 熒光濾色片上的單元內(nèi)偏振器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，還包括 向液晶層提供紫外線的光源。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述熒光濾色片包括吸收 紫外線并發(fā)射可見光的材料。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的器件，其特征在于，所述可見光包括紅、綠和 藍色其中至少之一。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，還包括 柵線和垂直于柵線的數(shù)據(jù)線，用于限定像素區(qū)域； 在柵線和數(shù)據(jù)線的各交點處的薄膜晶體管；以及 像素區(qū)域中的像素電極。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的器件，其特征在于，所述熒光濾色片在像素區(qū) 域內(nèi)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的器件，其特征在于，所述薄膜晶體管設(shè)置在熒 光、濾色片下方。
9、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的器件，其特征在于，所述光源包括紫外光燈。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件，其特征在于，所述紫外光燈包括 玻璃管；玻璃管的兩端的一對電極；以及用于在玻璃管內(nèi)發(fā)射紫外光的發(fā)光材料。
11、 一種用于制造液晶顯示器件的方法，包括 制備第一和第二基板； 在第一基板上方沉積自熒光材料從而形成熒光濾色片，所述自熒光材料響 應(yīng)紫外線發(fā)射可見光；在熒光濾色片上形成單元內(nèi)偏振器；以及 在第一和第二基板之間形成液晶層。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述制備第一基板的步 驟包括在第一基板上形成互相交叉的柵線和數(shù)據(jù)線，以限定像素區(qū)域；以及 在所述柵線和數(shù)據(jù)線的各交點處形成包括柵極、有源層、源極和漏極的薄 膜晶體管。
13、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，通過涂覆或印刷工序形 成所述單元內(nèi)偏振器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種液晶顯示器件(LCD)，包括第一基板和第二基板；所述第一和所述第二基板之間的液晶層；以及響應(yīng)所述第一基板上方的光的熒光濾色片，從而熒光濾色片向液晶層提供光。一種用于制造LCD的方法包括制備第一和第二基板；在第一基板上方沉積熒光材料從而形成濾色片，所述熒光材料響應(yīng)紫外線發(fā)射可見光；以及在第一和第二基板之間形成液晶層。
文檔編號H01L21/00GK101097347SQ20071012600
公開日2008年1月2日 申請日期2007年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月29日
發(fā)明者樸柱彥, 李秉州, 洪炯基, 鄭圣珉 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社