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装置和制造该装置的方法，更具体地，涉及一种可通过使用至少两种视角分别显示图像的液晶显示装置及制造该装置的方法。
背景技术
近来，电气和电子工业领域中的技术得到了发展，并且可迅速处理大量数据的装置技术也得以快速发展。
信息处理装置以极快的运算速度处理观察者输入的数据并产生结果数据。
然而，虽然这样的信息处理装置非常有效，但是仅有信息处理装置，观察者无法阅读和理解由信息处理装置产生的结果数据，因为所计算和处理的结果数据在信息处理装置中以电信号的形式处理和存储。
为此，作为界面装置，观察者可以通过它阅读和理解从信息处理装置产生的结果数据的显示装置是必须的。
阴极射线管(CRT)型显示装置和液晶显示(LCD)装置是前述显示装置的代表。
CRT型显示装置向分布有荧光材料和彩色像素的屏幕上扫描电子，并显示预定的图像。CRT型显示装置中，扫描的电子自电子枪中释放出，并受到电磁控制。
LCD(液晶显示装置)使透射率利用液晶改变的光经过滤色片并显示预定图像。
LCD可显示与CRT型显示装置质量相同地图像，但是LCD因其通过几微米(μm)厚的液晶层显示图像而具有很小的尺寸和很轻的重量。
由于LCD不能自身发光，所以LCD需要其它的光源。
为此，LCD被划分为反射型LCD、透射型LCD和透射反射型LCD。
反射型LCD利用外部光显示图像，该外部光例如为阳光、室内照明光、室外照明光等等。
透射型LCD利用消耗内部电能产生的光显示图像。
此时，反射型LCD的优点为，能量消耗因反射型LCD不需要消耗电能来照明而非常小，但是其缺点为，在没有光或光弱的地方其不能显示图像，因为信息只能在有光的地方显示。
透射型LCD的优点是，无论外部光存在与否，其在任何地方都能提供良好质量的显示，但是其缺点是，电能消耗比反射型LCD的高，因为其采用了通过消耗电能产生的光。
反射透射型LCD兼具反射型LCD和透射型LCD的优点。即，反射透射型LCD在暗处利用消耗电能产生的光显示图像，在照明良好的地方利用外部光显示图像。因此，反射透射型LCD可以将显示所需的电能消耗减至最小。
但是，反射型和反射透射型LCD的特别的缺点在于，由于它们在制造时其视角是固定的，因此它们不能满足来自观察者的不同需要。
【发明内容】
因此，鉴于现有技术的这些不足，本发明的第一目的是提供一种LCD，它能选择性地控制光反射系数，以仅在预定的视角进行显示。
本发明的第二个目的是提供一种制造LCD的方法，其能选择性地控制光反射系数，以仅在预定视角进行显示。
为了实现本发明的第一目的，提供一种液晶显示装置，包括：第一衬底，包括(i)多个薄膜晶体管，布置成矩阵形状；(ii)有机绝缘层，将所述薄膜晶体管彼此绝缘，所述有机绝缘层具有暴露每个所述薄膜晶体管的输出端的接触孔和具有至少一个选择性地控制光反射的不规则反射表面的凸起；以及(iii)第一电极，形成在所述有机绝缘层上，所述第一电极具有与所述输出端相连以接收第一电能的部分，且所述第一电极具有覆盖所述凸起以根据观察角度具有不同反射系数的其余部分且形成矩阵形状；第二衬底，包括i)与所述第一电极相对地设置的滤色片，以及ii)覆盖所述滤色片的第二电极；以及，设置在所述第一衬底与所述第二衬底之间的液晶。
为了实现本发明的第二目的，提供一种制造LCD的方法，该方法包括步骤：通过以下步骤形成第一衬底，该步骤为：(i)形成布置成矩阵形式的多个薄膜晶体管；(ii)形成将所述薄膜晶体管彼此绝缘的有机绝缘层，所述有机绝缘层具有暴露每个所述薄膜晶体管的输出端的接触孔和具有至少一个选择性地控制光反射的不规则反射表面的凸起；以及(iii)形成形成在所述有机绝缘层上的第一电极，所述第一电极具有与所述输出端相连以接收第一电能的部分，且所述第一电极具有覆盖所述凸起以根据观察角度具有不同反射系数的其余部分且形成矩阵形式；形成第二衬底，该第二衬底包括i)与所述第一电极相对地设置的滤色片，以及ii)覆盖所述滤色片的第二电极；以及，在所述第一衬底与所述第二衬底之间插入液晶。
根据本发明，图像在至少2个观察角度的各自不同的视角处得以显示，因此观察者可以在各自不同的视角见到其所想见到的。
【附图说明】
通过在结合附图的同时参照以下详细描述，本发明的以上和其它目的和优点将变得更清楚，附图中：
图1是根据本发明一实施例的LCD的示意图；
图2是示出图1的TFT衬底的局部剖开透视图；
图3A是图2中“A”的局部放大视图；
图3B是截面图，示出根据本发明一实施例，在第一电极中的凸起处的光反射通路；
图4A是截面图，示出根据本发明一实施例，第一电极的另一例子；
图4B是截面图，示出根据本发明一实施例，视角通过具有开口的第一电极而随观察角改变；
图5是根据本发明一实施例的TFT衬底的截面图；
图6是截面图，示出根据本发明另一实施例的视角变化剖面；
图7是根据本发明第二实施例的反射透射型LCD的示意图；
图8是局部剖开透视图，示出图7中透射反射型LCD中的一部分TFT衬底；
图9A是根据本发明另一实施例的用于改变视角的凸起的截面图；
图9B是根据本发明一实施例的视角改变部分的截面图；
图9C是根据本发明另一实施例的视角改变部分的截面图；以及
图9D是截面图，用于说明根据一优选实施例的视角改变部分的作用。
【具体实施方式】
以下将参照附图详细说明根据本发明一实施例的LCD及制造该LCD的方法。
图1是根据本发明第一实施例的LCD的示意图。
图1中，附图标记200表示的LCD为反射型LCD，其利用外部光显示图像，并且能减小功耗。
参见图1，反射型LCD 200包括滤色片衬底210、液晶、以及薄膜晶体管(TFT)衬底230。
TFT衬底230和滤色片衬底210组装成彼此相对，且液晶220设置在TFT衬底230和滤色片衬底210之间。
图2为局部剖开透视图，其示出图1中的TFT衬底。
参见图2，TFT衬底230包括形成在透明衬底201上的薄膜晶体管202、有机绝缘层205和第一电极204。
薄膜晶体管202形成在透明衬底201的表面上，呈矩阵形状，与设计分辨率相对应。
薄膜晶体管202向液晶220提供预定的电能。
薄膜晶体管布置成矩阵形状，且其中的每一个包括栅极电极202a、与栅极电极202a绝缘的沟道层202b、连接沟道层202b的一部分的源极电极202c、以及连接沟道层202b的另一部分的漏极电极202d。
当比阈值电压高的电压施加到栅极电极202a上，且一电压施加到源极电极202c上时，施加到源极电极202c上的电压经由沟道层202b输出至漏极电极202d。在将薄膜晶体管202形成在透明衬底201上之后，在薄膜晶体管202的表面上厚厚地形成有机绝缘层205。
有机绝缘层205将除薄膜晶体管202的漏极电极202d之外的其余部分与第一电极204绝缘，且根据观察角度改变视角。
在第一实施例中，透过有机绝缘层205形成接触孔，将漏极电极202d暴露于外界。
图3A是图2中“A”的局部放大视图。
参见图3A，在有机绝缘层205上形成用于改变视角的至少一个凸起205a，以根据观察角度改变视角。
每个凸起205a具有彼此相同的形状，且以半圆柱体的形状自有机绝缘层205凸出。此时，凸起205沿着至少两个各自不同方向具有各自不同的切线斜率(tangent gradient)。
如图3A所示，凸起的一部分的切线斜率被定义成第一斜率(标作“a”)，凸起的另一部分的切线斜率被定义为第二斜率(标作“b”)。
第一电极204形成在其上具有凸起205a的有机绝缘层205上。
根据第一优选实施例，第一电极204通过构图金属薄膜而形成，且每个第一电极204形成为与每个薄膜晶体管202相对应。
第一电极204具有与用于改变视角的凸起205a形状相同的外形。
图3B为截面图，其示出根据本发明第一实施例的第一电极中凸起处光反射的通路。
参见图3B，第一电极204的每个部分如同凸起205a那样在各个不同的方向上分别具有不同的切线斜率，使得它们根据观察角分别具有不同的反射系数和不同的反射方向。
具体地，当观察者的眼睛位于观察点“C”时，光在第一电极204以斜率“a”倾斜的部分上向位于点“C”处的观察者的眼睛反射。
相反，当观察者的眼睛位于观察点“D”时，光在第一电极204以斜率“b”倾斜的部分上未向位于点“D”处的观察者的眼睛反射。
即，在观察点“C”，观察者可看到自第一电极204反射的清晰图像。但是在观察点“D”处，观察者不能看到从第一电极204反射的清晰图像。
这意味着，图像的清晰度和每个视角随观察角度变化而改变。
图4A是截面图，其示出根据本发明一实施例的第一电极的另一示例。图4B是截面图，其示出根据本发明第二实施例，视角通过具有开口的第一电极而随观察角改变。
参见图4A，在第一电极204中形成开口204a，以使反射系数根据观察角更加不同。开口204a通过去除第一电极204的一部分形成。
此时，开口204a相对于凸起205a的中心形成为单侧。
参见图4B，凸起205a通过第一电极204中的开口204a露出的部分与未露出的其它部分相比具有显著降低的反射系数。因此，观察点“C”和“D”处的视角彼此不同。
图5是根据本发明一实施例的TFT衬底的截面图。
除了TFT衬底200的有机绝缘层205的形状外，图5中TFT衬底200的所有部分基本与图2中的TFT衬底相同，因此除有机绝缘层205之外的其它部分不再重复说明。
参见图5，接触孔和视角改变部分205b形成在有机绝缘层205上。
视角改变部分205b设置在位于两个第一电极204a与204b之间的间隔“W”中。第一电极204a和204b彼此隔开，以防止第一电极204a与204b电短路。
视角改变部分205b具有半圆柱体形状。此时，视角改变部分205b的弯曲表面被设置为面对滤色片衬底。
在此情况下，视角改变部分205b对观察点(或观察角度)是不对称的，以根据观察点(或观察角度)具有不同的视角。
参见图5，根据此实施例，视角改变部分205b的相对于部分205b的中心O而位于视角改变部分205b的侧面部分的两侧具有不同的形状。例如，视角改变部分205b具有切线斜率为“a”的反射表面以将光向观察点“C”反射，并具有切线斜率为“b”的反射表面以防止光向观察点“D”反射。
位于视角改变部分205b两侧的两个第一电极中的每一个的一部分延伸至视角改变部分205b的表面上，并与视角改变部分205b的表面交叠。在此情况下，位于视角改变部分205b两侧上的两个第一电极的附图标记为204a和204b。
第一电极204a和204b的交叠部分因为视角改变部分205b的形状而具有不同的斜率。
因此，光的通路取决于第一电极204a和204b中的交叠部分处的视角改变部分205b的斜率。
例如，当入射光在第一电极204a的交叠部分(其位于视角改变部分205b的表面上)处反射时，入射光向观察点“C”行进。从而，观察者可以在观察点“C”处获得清晰的图像。
然而，当入射光在第一电极204b的交叠部分(其位于视角改变部分205b的表面上)处反射时，入射光未向观察点“D”行进。从而，观察者在观察点“D”处不能获得清晰的图像。
图6是截面图，示出根据本发明另一实施例的视角改变部分。
图6中除TFT衬底的有机绝缘层205的形状之外的所有部分基本上等同于图2中的TFT衬底。从而，除有机绝缘层205之外的其它部分不再重复说明。
参见图6，接触孔和视角改变部分205c形成在有机绝缘层205上。
图6中的视角改变部分205c具有半圆柱体形状，且该半圆柱体是对称的，而图5中视角改变部分205b是不对称的。在此情形下，视角改变部分205c的弯曲表面面对滤色片衬底。
每个第一电极204a和204b的一部分延伸至视角改变部分205c的表面，且与视角改变部分205c的弯曲表面交叠。
在此情形下，两个第一电极204a和204b的每个交叠部分非对称地形成在对称视角改变部分205c的弯曲表面上。
参见图6，第一电极204a的交叠部分比另一第一电极204b的交叠部分长。
当第一电极204a的交叠部分比另一个第一电极204b的交叠部分长或短时，第一电极204a和204b上反射的光的方向和反射系数彼此不同。
具体地，在第一电极204b的交叠部分上反射的反射光向观察者的位于观察点“C”处的眼睛行进。
然而，在第一电极204a的交叠部分处反射的反射光未向观察者的位于观察点“D”处的眼睛行进，或者向“D”行进的光量非常小。
即，即使第一电极204a和204b两者的交叠部分非对称地形成在具有对称形状的视角改变部分205c的弯曲表面上时，取决于观察点，观察者能够或不能够看到图像，因为图像的亮度和能见度根据观察点而彼此不同。
本发明的此LCD可用于各种目的，例如保护屏幕上显示的私人信息等等，因为取决于观察点，观察者能够或不能够识别图像。
图7是根据本发明另一实施例的透射反射型LCD的示意图。
参见图7，透射反射型LCD 300包括滤色片衬底330、液晶320和TFT衬底310。
滤色片衬底330和TFT衬底310分别制造，然后彼此组合，且液晶320介于组合的衬底310和330之间。
图8是局部剖开透视图，示出图7的透射反射型LCD中TFT衬底的一部分。
参见图8，TFT衬底310包括形成在透明衬底301上的薄膜晶体管320、有机绝缘层340和第一电极337。
薄膜晶体管302以与设计分辨率相对应的矩阵形状形成在透明衬底301的表面上。
薄膜晶体管302布置成矩阵形状，且每一个薄膜晶体管包括栅极电极322、与栅极电极322绝缘的沟道层324、连接沟道层324的一部分的源极电极326、以及连接沟道层324的另一部分的漏极电极328。
当高于阈值电压的电压施加到栅极电极322上且一电压施加在源极电极326上时，施加到源极电极322上的电压经沟道层324输出到漏极电极328。
在将薄膜晶体管302形成在透明衬底301上后，在薄膜晶体管302的表面上厚厚地形成有机绝缘层340。
有机绝缘层340将薄膜晶体管320的所有部分与第一电极337绝缘，除了漏极电极328外，并使视角根据观察角度改变。
接触孔透过有机绝缘层340形成，将漏极电极328向外界露出，并且在有机绝缘层340的表面上形成凸起342。
图9A为根据本发明另一实施例的用于改变视角的凸起342的截面图。
凸起342形成在有机绝缘层340上，以使视角根据至少2个观察角度而改变。
每个凸起342关于至少2个不同的方向具有至少2个不同的表面，且凸起中的每个表面形成不同的形状。例如，凸起342以半球形凸出，且关于凸起342的中心具有不同的切线斜率。
参见图9A，凸起342的一部分的切线斜率被定义为第一斜率(附图标记“a”)，凸起342的另一部分的切线斜率被定义成第二斜率(附图标记“b”)。
图9B是根据本发明另一实施例的视角改变部分346的截面图。
参见图9B，不仅可以形成凸起342，还可以进一步在有机绝缘层340上形成视角改变部分346。视角改变部分346在有机绝缘层340上位于第一电极337之间的间隙“W”处形成。
视角改变部分346具有半圆柱形，且水平设置在有机绝缘层340上。在此情形下，视角改变部分346的弯曲部分面向滤色片衬底。
而且，视角改变部分346关于其中心O具有非对称形状，以使视角根据观察角度改变。
参见图9B，视角改变部分346的两侧关于视角改变部分346的中心O具有不同的形状。
关于其中心O，两侧的对应点上的切线斜率彼此不同。
第一电极337形成在凸起342的表面上和视角改变部分346的一部分上。第一电极337包括透明电极335和反射电极330。
透明电极335以矩阵形式形成在有机绝缘层340上，以覆盖凸起342。
根据一优选实施例，透明电极335通过构图透明且导电的薄膜形成。在此情形下，透明电极335形成在每个薄膜晶体管320上方，且透明电极335以类似薄膜晶体管320的矩阵形式布置在有机绝缘层340上。
此透明电极335透过通过背面提供的光，并且还通过向液晶施加电场来改变液晶的透光率。
反射电极330通过构图具有透明电极335的金属膜形成。在此情形下，每个反射电极330和透明电极335形成为彼此相对。
反射电极330反射自透明衬底301上部提供的光，且允许反射的光经过液晶。在此情形中，在反射电极330中形成开口窗336，以使光穿过透明衬底301。
此时，反射电极330延伸至视角改变部分346之上，并与非对称视角改变部分346的顶表面交叠，如图9B所示。每个交叠的部分在视角改变部分346上具有相等的长度。
此外，由于视角改变部分346的斜率不同，所以反射电极330具有与视角改变部分346的斜率相应的不同斜率。
当反射电极300关于视角改变部分346具有不同的斜率时，根据观察角度，能显示或不能显示图像。
图9C为根据本发明另一实施例的视角改变部分的截面图。
参见图9C，与图9B所示的视角改变部分346不同，视角改变部分347具有对称的半圆柱形状，且水平设置。在此情形中，视角改变部分347的弯曲表面面向滤色片衬底。
第一电极337形成在凸起342的表面上和视角改变部分347的一部分上。第一电极337包括透明电极335和反射电极330。
由于透明电极335基本上等同于先前实施例中所述的透明电极，所以不再重复地阐述透明电极335。
反射电极330通过构图整个覆盖透明电极335的金属膜形成。在此情形下，形成透明电极335和反射电极330，使之成对。
反射电极330反射自透明衬底301上部提供的光，且使反射的光经过液晶。在此情形下，在反射电极330中形成开放窗口336，以使光经过透明衬底301。
如图9C所示，反射电极330在图9B的对称视角改变部分347上非对称地形成。
图9D为截面图，用于说明根据另一实施例的视角改变部分的作用。
参见图9D，位于视角改变部分347两侧的反射电极330具有不同长度的与视角改变部分347交叠的延伸部分。因此，反射电极330具有不同的反射系数，且根据观察角度能或不能显示图像。
根据如前所述的本发明，通过利用外部光的反射特性和LCD内透射光的透射特性，LCD的视角可以在预定范围内得以控制。
虽然本发明的优选实施例已经得以说明，但是应当理解的是，本发明不应当限于这些优选实施例，相反在不脱离所附权利要求所确定的精神和范围的情形下，本领域技术人员可作各种变化和改动。