专利名称：液晶显示器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶显示器及其制造方法。
背景技术：
有源矩阵驱动型液晶显示器(LCD)用薄膜晶体管(之后称为TFT)作为开关元件 来显示图像。液晶显示器可以制作得比阴极射线管(CRT)更紧凑，因此可以应用于便携信 息设备、办公设备、计算机等等。作为CRT替代品的液晶显示器也可以应用于电视机上，这 样的CRT已经很快地被LCD代替。 液晶显示器已经用作在例如手机、笔记本电脑的便携信息设备、各种类型的办公 设备、自动柜员机(ATM)、自动售票机等等上输出视频数据的显示部件。由于需要在个人便 携信息设备、ATM、自动售票机中保护个人信息，这些设备需要高级别的安全性。为了此目 的，已经有限制液晶显示器视角的在先技术。 作为视角限制的技术，国际专利申请PCT/US2006/040684(2006. 10. 13)已经提出 一种将单独制造的视角限制薄膜作为必需品可拆卸地布置在液晶显示器的屏幕之前的方 法，韩国专利申请2007-0032192A(2007. 3. 21)已经提出一种在液晶面板内部形成用于控 制视角的像素的方法。然而前一种技术存在以下问题难于制造视角限制薄膜；视角限制 薄膜价格昂贵；由于无论何时只要需要实现狭窄的视角，都要在液晶面板之前重复地附上 和拆下视角限制薄膜，这可能使用户感到更不方便。后一种技术较前一种技术有许多优点， 但由于控制视角像素的存在从而使其具有透光率降低的缺点。
发明内容
具体实施例提供一种液晶显示器及其制造方法，其无需视角限制薄膜和视角限制 像素，就可以实现狭窄的视角。 —方面，本发明提供一种液晶显示器，包括上层基板，在上层基板上形成壁障以 限制视角，这些壁障位于子像素内；下层基板，同上层基板相对；以及液晶层，形成于上层 基板与下层基板之间。 另一方面，本发明提供一种液晶显示器的制造方法，包括在上层基板上形成壁障 以限制视角，这些壁障排列在子像素内；以及在上层基板和下层基板之间形成液晶层。
所附附图为发明提供进一步理解，合并于此构成本说明书的一部分，描述本发明 的实施例，并随说明一起用于解释本发明的原理。在附图中
图1表示根据一个具体实施例的液晶显示器的框图； 图2A-2D表示根据第一具体实施例的液晶显示器的上层板的制造过程图； 图3A-3C表示根据第二具体实施例的液晶显示器的上层板的制造过程图； 图4是壁障的平面图； 图5是壁障在一个像素上沿线I-I'的横截面图； 图6是壁障的放大的横截面图； 图7是通过壁障来限制视角的原理示意图； 图8A-8F是壁障的各种构图的平面图； 图9A和图9B是根据在先技术的TN模式液晶显示器中表示视角和透光特征的图； 图IOA和图IOB是根据一个具体实施例的液晶显示器中关于视角和透光特征的实 验结果具体实施例方式
下文中将通过引用图l-10B来描述具体实施例。 如图1所示，根据一个具体实施例的液晶显示器包括液晶面板10、时序控制器 11、数据驱动电路12、栅极驱动电路13。数据驱动电路12包括多个源极驱动IC。栅极驱动 电路13包括多个栅极驱动IC。 根据本具体实施例的液晶显示器还包括对准光到液晶面板10的背光单元15和驱 动背光单元15的光源的逆变电路16。 液晶面板10包括两片玻璃基板之间的液晶层。液晶面板10包括液晶单元Clc，其 通过数据线14和栅极线17的交叉布置成矩阵形式。 像素阵列布置在液晶面板10的下层玻璃基板上，下层玻璃基板包括数据线14、栅 极线17、TFT和存储电容器Cst。液晶单元Clc与TFT连接并通过像素电极1和公共电极2 之间的电场来驱动。黑矩阵、滤色片和公共电极2布置在液晶面板10的上层玻璃基板上。 通过使用美国专利7， 372， 524B2所公开的COT(TFT上的滤色片)技术，滤色片和黑矩阵可 以同像素阵列一起形成在下层玻璃基板上。在如扭曲向列(TN)模式和垂直排列(VA)模式 的垂直电场驱动方法中，公共电极2形成在上层玻璃基板上。在如共平面开关(IPS)模式 和边缘电场转换(FFS)模式的水平电场驱动方法中，公共电极2同像素电极1 一起形成在 下层玻璃基板上。在液晶面板10的上层玻璃基板和下层玻璃基板上都贴附有偏振板，而且 提供定向膜以设置液晶分子的预倾角。 时序控制器11提供数字视频数据RGB到数据驱动电路12。另外，时序控制器11 接收时序信号，如数据使能信号DE和点时钟CLK，并产生用于控制数据驱动电路12和栅极 驱动电路13的操作时序的控制信号。时序控制器11可以对数据使能信号DE计数，以识别 帧周期和水平周期。时序控制器11的时序信号可以包括垂直同步信号Vsync和水平同步 信号Hsync。用于对驱动电路12和13的操作时序进行控制的控制信号包括栅极时序控制 信号和数据时序控制信号，栅极时序控制信号用于控制栅极驱动电路13的操作时序，数据 时序控制信号用于控制数据驱动电路12和数据电压极化的操作时序。栅极时序控制信号 包括栅极起动脉冲GSP、栅极移位时钟GSC和栅极输出使能信号G0E1-G0E3。栅极起动脉冲 GSP提供给产生第一栅极脉冲(或扫描脉冲)的栅极驱动IC。栅极移位时钟GSC是用于将时钟信号。栅极输出使 能信号G0E控制着栅极驱动IC的输出。数据时序控制信号包括源极采样时钟SSC、极性控 制信号POL和源极输出使能信号SOE。源极采样时钟SSC是基于上升沿或下降沿，控制数据 驱动电路12中数据的采样的时钟信号。极性控制信号POL控制从数据驱动电路12输出的 数据电压的垂直极化。源极输出使能信号SOE控制数据驱动电路12的输出。
数据驱动电路12的每个数据驱动IC包括移位寄存器、锁存器、数字-模拟转换器 和输出缓冲器。数据驱动电路12在时序控制器11的控制下锁存数字视频数据RGB。数据 驱动电路12根据极性控制信号POL将数字视频数据RGB转换成模拟正/负伽玛补偿电压， 产生正/负模拟数据电压并将数据电压提供给数据线14。 栅极驱动电路13包括移位寄存器、电平移位器和输出缓冲器。栅极驱动电路13 响应于栅极时序控制信号，顺序地提供栅极脉冲到栅极线17。 背光单元15可以实现成侧光式背光单元或直下式背光单元。侧光式背光单元包 括位于与导光板相反一侧的光源，位于导光板之下的反射层，和层压于导光板上的多个光 学片。直下式背光单元包括多个光源，位于下盖上方的散射板，和层压于散射板上的多个光 学片。光学片包括散射片和棱镜片。光源可以实现为例如冷阴极荧光灯(CCFL)和外电极 荧光灯(EEFL)的荧光灯，或者发光二级管(LED)。此外，光源可以被设置为荧光灯和发光二 级管的组合。逆变电路16产生电源提供给光源。 根据具体实施例，液晶显示器的制造方法包括基板清洗工序、基板构图工序、定向 膜形成/研磨工序、基板粘结和液晶滴入工序、驱动电路安装工序、测试工序、修复工序、以 及装配液晶面板10和背光单元15的工序。 基板洗工序用清洗液去除掉液晶面板10的上层玻璃基板和下层玻璃基板表面 沾污的多余材料。基板构图工序包括下层板制作工序和上层板制作工序，下层板制作工序 为下层玻璃基板上的例如包括数据线和栅极线的信号线的薄膜、薄膜晶体管(TFT)和像素 电极准备不同的材料并且对它们进行构图；上层板制作工序为上层玻璃基板上的例如黑矩 阵、滤色片和公共电极的薄膜准备不同的材料并且对它们进行构图。定向膜形成/研磨工 序在玻璃基板上形成定向膜并且用研磨布研磨定向膜或者在定向膜上施加光学定向处理。 通过以上的一系列工序，在液晶面板10的下层玻璃基板上形成了 TFT阵列和像素，它们包 括提供视频数据电压的数据线、与数据线交叉以顺序地提供扫描信号、即栅极脉冲的栅极 线、排列在数据线和栅极线的交叉点处的TFT、以一对一方式连接到TFT的液晶单元的像素 电极和存储电容器。产生扫描信号的栅极驱动电路的移位寄存器可以与像素和TFT阵列一 起在基板构图工序中被制备。黑矩阵、滤色片和公共电极形成在液晶面板的上层玻璃基板 上。如上所述，黑矩阵和滤色片也可以在COT工序中形成在下层玻璃基板上。在每个上层 玻璃基板和下层玻璃基板上都提供有偏振板，并且保护膜贴附在偏振板上。
基板粘结和液晶滴入工序在LCD面板的上层玻璃基板或下层玻璃基板其中之一 上涂覆密封剂，并且滴入液晶在另一个基板上。在下层玻璃基板上滴入液晶的例子中， UV(紫外线)固化的密封剂涂覆在上层玻璃基板上，涂覆了密封剂的上层玻璃基板被旋转 和固定，然后滴入了液晶的下层玻璃基板被固定在较底的工作台上。接下来基板粘结和液 晶滴入工序在通过驱动真空泵实现的真空环境下在上、下层玻璃基板对齐时对上层玻璃基 板和下层玻璃基板之一施压。此时，液晶层的盒间隙设置为大小预定设计值的盒间隙。然后，如果注射入氮气N2并且将压力调节为大气压，则通过粘结的玻璃基板中的压力和外部 大气压之间的压力差，将盒间隙调节为与设计值的盒间隙相等。在这种情况下，基板粘结和 液晶滴入工序点亮紫外线光源，并透过上层玻璃基板用紫外线来照射密封剂。
驱动电路安装工序利用玻璃板上的芯片(COG)工艺或载带自动接合(TAB)工艺， 将用于数据驱动电路的集成电路(IC)安装到液晶面板的下层玻璃基板上。栅极驱动电路 IC可以如上所述形成在液晶面板的下层玻璃基板上，或在驱动电路安装工序中用TAB工艺 安装到下层玻璃基板上。接下来驱动电路安装工序将IC和印刷电路板(PCB)连接到柔性 印刷电路板(FPC)或柔性扁平电缆线(FFC)。 测试工序包括测试IC、测试形成在下层玻璃基板上例如数据线和栅极线的信号
线、像素电极形成之后执行的测试、基板粘结和液晶滴入工序后执行的测试、和光学测试。
修复工序对由测试工序确定为可修复的信号线失效和TFT失效执行修复处理。 根据具体实施例，在上述一系列工序之后，液晶显示器的制造方法将液晶面板10
和背光单元15组装成一个单独的模块。 图2A至2D是根据第一具体实施例，顺序地描述液晶显示器的上层板的制造过程 的图。 上层板的制造过程包括在玻璃基板GLS上形成多个黑矩阵BM的同时，在黑矩阵 BM之间形成多个壁障BAR。在滤色片之间提供的黑矩阵BM用于阻隔光。黑矩阵BM形成在 RGB子像素的边界处以及在像素之间的间界处。与黑矩阵BM形成在RGB子像素的边界处以 及在像素之间的间界处不同的是，壁障BAR则是形成在子像素之内。壁障BAR之间的间隔 小于黑矩阵BM之间的间隔。壁障的高度同黑矩阵BM图案的高度基本相等，壁障的宽度小 于黑矩阵BM图案的宽度。壁障BAR的功能是限制视角。用壁障BAR限制视角的原理将参 考图7进行详细说明。 黑矩阵BM和壁障BAR包含相同的材料，并且以相同的工序同时形成。黑矩阵BM和 壁障BAR可以包含金属黑矩阵材料如Cr， Cr/CrOx等等，并且还可以包含树脂黑矩阵材料， 通过将基于Cr的金属材料或基于碳的有机材料同包含光聚合引发剂、粘合剂树脂、高分子 单体、和溶剂的光刻胶混合得到树脂黑矩阵材料。此外，黑矩阵BM和壁障BAR可以包含任 何已知的黑矩阵材料，如包含碳黑的有机材料、使用混合金属氧化物的黑矩阵树脂、和使用 无机材料的黑矩阵树脂。这些黑矩阵BM和壁障BAR可以根据其材料的不同而在光刻工序 或掀离工序中形成。 如图2B所示，上层板制造过程包括在形成黑矩阵BM和壁障BAR之后，在黑矩阵BM 和壁障BAR上制备透明有机绝缘膜ORG的过程。在此过程中，壁障BAR嵌入在有机绝缘膜 ORG之内。有机绝缘膜ORG可以由基于聚酰亚胺的有机化合物、基于丙烯酸的有机化合物、 苯并环丁烯(BCB)和全氟环丁烷(PFCB)其中至少任一种形成。可以在旋涂工序或已知的 有机材料印刷方法中将有机绝缘膜ORG形成在黑矩阵BM和壁障BAR上。有机绝缘膜ORG 用于传输光并且牢固地支撑壁障BAR。此外，有机绝缘膜ORG使表面变平，以便在之后描述 的滤色片制造工序中均匀地形成滤色片。 如图2C所示，上层板制造过程中，在形成有机绝缘膜ORG之后，在有机绝缘膜ORG 上形成RGB滤色片CFR、CFG和CFB。滤色片CFR、CFG和CFB包含含有RGB染料或颜料的树 脂，可以在染色方法、电沉积方法、颜料分散方法和印刷方法中形成。
然后，如图2D所示，上层板制造工序使用如溅射这样的沉积方法在滤色片CFR、 CFG、 CFB上形成公共电极C0M，在公共电极COM上印刷有机绝缘材料，并通过光刻法将有机 绝缘材料构图以形成列衬垫料SP。公共电极COM包含透明导电材料如氧化铟锡(ITO)和氧 化铟锌(IZO)并被施加以公共电压Vcom。列衬垫料SP是用来保持液晶层盒间隙的结构。
图3A至图3C是根据第二具体实施例，顺序地描述液晶显示器的上层板的制造过 程的图。该上层板制造工艺可以应用于COT处理技术的LCD面板，在这种LCD面板中，滤色 片和黑矩阵是同像素阵列一起形成在下层玻璃基板上的，而非形成在上层玻璃基板上。
如图3A至图3C所示，上层板制造工序包括在上层玻璃基板GLS上制备多个壁障 BAR的步骤。黑矩阵BM形成在RGB子像素的边界处以及在像素之间的间界处。与之相反 的是，壁障BAR形成在子像素之内。壁障BAR之间的间隔小于黑矩阵BM之间的间隔。壁障 BAR的高度同形成在下层玻璃基板上的黑矩阵BM图案的高度基本相等，壁障BAR的宽度小 于黑矩阵BM图案的宽度。壁障BAR用于限制视角。限制视角的原理将参考图7进行详细 说明。壁障BAR包含黑矩阵BM的材料，且可以根据其材料的不同而在光刻工序或掀离工序 中形成。 如图3B所示，上层板制造工序在形成壁障BAR之后，在壁障BAR上形成有机绝缘 膜0RG。在此过程中，壁障BAR嵌入在有机绝缘膜ORG之内。有机绝缘膜ORG用于传输光并 且牢固地支撑壁障BAR。此外，有机绝缘膜ORG使表面变平，以便在之后描述的公共电极制 造工序中均匀地形成公共电极COM。 如图3C所示，在形成有机绝缘膜ORG之后，上层板制造工序利用透明导电材料在 有机绝缘膜ORG上形成公共电极COM,之后在公共电极COM上将有机绝缘材料构图以形成列 衬垫料SP。 图4至图6是描述壁障的平面图、在像素处沿线I-I'的横截面图、和放大的横截 面图。在壁障BAR和上层玻璃基板GLS之间形成夹角BAR_ e ，以使穿过上层玻璃基板的 光的亮度尽可能少地被降低并可限制视角。为达到此目的，考虑到现有工艺设备和工艺误 差，如图4-6所示在壁障BAR和上层玻璃基板GLS之间形成的夹角BAR_ e取值范围可以在 90° -150°之间。 图7是通过壁障来限制视角的原理示意图。 假设壁障BAR的高度是H，壁障BAR的宽度是W，壁障BAR之间的间隔是L，则穿过 上层玻璃基板GLS的光的角度、即视角e可以在如下公式l中由H和L进行调节[公式1] e = tan-'(去) 当H和L相等时，液晶显示器的视角9是45度。同时，当壁障没有埋于有机绝缘 膜ORG中，而埋于滤色片CFR、 CFG和CFB中时，具有颜色的滤色片可以从任何方向被看到， 于是不可能縮小视角，而当忽略液晶层时，视角9变为180度。因此，壁障BAR需要被埋在 透明介质中以縮小视角。 具体实施例通过使用壁障BAR来縮小视角。图9A和图9B表示在普通TN模式的左 右视角和上下视角中，视角和透光率的关系。在图9A和图9B中，在先技术具有约-40° 75°的上下视角和-75° 75°的左右视角。与之相比，如图IOA和图10B中的视角-透光 率的实验结果所示，本申请的发明人发现相比于已有的TN模式，本发明可以显著地降低左右视角和上下视角。图10A是左右视角-透光率实验结果图，其在条件H二L二0.5W下应 用图8A中的结构，如图10A所示具体实施例可以将左右视角縮小到-40。 40° 。图10B 是上下视角-透光率实验结果图，其在条件H = L = 0. 5W下应用图8B中的结构，如图10B 所示具体实施例可以将上下视角縮小到-25° 40° 。图IOA和图IOB中所示的视角还可 以通过调节壁障BAR的高度H和宽度L来进一步縮小。
图8A-8F是表示壁障BAR各种构图的平面图。 壁障BAR可以形成为如图8A所示的竖条形和如图8B所示的横条形，也可以根据 想要限定视角的方向来形成两种条状图形之一。此外，壁障BAR可以形成如图8C所示的格 子形壁障、如图8D所示的斜格子形壁障、和如图8E与图8F所示的蜂巢形壁障，从而可以从 任何方向实现狭窄的视角。 如上所述，根据具体实施例的液晶显示器及其制造方法通过在上层玻璃基板GLS 上形成黑矩阵材料的壁障实现狭窄的视角，而无需设置用于限制视角的单独的薄膜或者用 于限制视角的像素。 所述本发明实施例显而易见具有类似的多种变化方法。这些变化方法并没有脱离 本发明的范围，且所有对本领域技术人员来说显而易见的修改都将包含在所附权利要求的 范围内。
权利要求
一种液晶显示器，包括上层基板，在所述上层基板上形成壁障以限制视角，这些壁障位于子像素内；下层基板，同所述上层基板相对；以及液晶层，形成于所述上层基板与下层基板之间。
2. 根据权利要求l所述的液晶显示器，进一步包括有机绝缘膜，形成在所述上层基板上，所述壁障被埋入在所述有机绝缘膜内。
3. 根据权利要求2所述的液晶显示器，进一步包括公共电极，形成在所述有机绝缘膜上；以及衬垫料，形成在所述公共电极上。
4. 根据权利要求3所述的液晶显示器，进一步包括黑矩阵，在所述上层基板上方，与所述壁障在同一层上以与所述壁障相同的材料形成；以及滤色片，形成在所述有机绝缘膜和所述公共电极之间，其中所述壁障的宽度小于所述黑矩阵的图案的宽度。
5. 根据权利要求3所述的液晶显示器，进一步包括黑矩阵，在所述下层基板上以与所述壁障相同的材料形成；以及滤色片，形成在所述下层基板上。
6. —种液晶显示器的制造方法，包括在上层基板上形成壁障以限制视角，这些壁障排列在子像素内；以及在所述上层基板和一下层基板之间形成液晶层。
7. 根据权利要求6所述的制造方法，进一步包括在所述上层基板上形成有机绝缘膜，所述壁障被埋入在所述有机绝缘膜内。
8. 根据权利要求7所述的制造方法，进一步包括在所述有机绝缘膜上形成公共电极；以及在所述公共电极上形成衬垫料。
9. 根据权利要求8所述的制造方法，进一步包括在与所述壁障所处的同一层上形成与所述壁障相同材料的黑矩阵；以及在所述有机绝缘膜和所述公共电极之间形成滤色片，其中所述壁障的宽度小于所述黑矩阵的图案的宽度。
10. 根据权利要求8所述的制造方法，进一步包括在所述下层基板上形成与所述壁障相同材料的黑矩阵；以及在所述下层基板上形成滤色片。
全文摘要
本发明公开了一种液晶显示器。该液晶显示器包括上层基板，在上层基板上形成壁障以限制视角，这些壁障位于子像素内；下层基板，同上层基板相对；以及液晶层，形成于上层基板与下层基板之间。
文档编号G02F1/1333GK101738775SQ20091015149
公开日2010年6月16日 申请日期2009年7月23日 优先权日2008年11月25日
发明者李昌德, 申亨范, 金硕 申请人:乐金显示有限公司