JP2008046631A - Ｌｃｄパネルの半透過型画素構造とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶ディスプレイパネルの半透過型画素構造とその製造方法を提供する。
【解決手段】液晶ディスプレイパネルの半透過型画素構造は、互いに反対の上下基板と、それらの間の液晶層からなる。下基板は反射領域と、隣接する透過領域とからなる。突起が上基板の表面上で、反射領域の下基板に対応して形成され、突起の端は、反射領域から透過領域の遷移を定義し、この端は第一方向に延伸する。配向膜は突起と上基板を被覆し、第一方向に平行な第二方向に沿って配向するか、或いは、第一方向と交差するように反射領域から透過領域に延伸する。液晶層は上下基板間に位置する。
【選択図】図２Ｂ

Description

本発明は、液晶ディスプレイ（LCD）技術に関するものであって、特に、コントラスト比（CR）と開口比（AR）が改善されたLCDパネルの半透過型画素構造とその製造方法に関するものである。

液晶ディスプレイ装置は、例えば、ポータブルコンピュータ、PDA、及び、携帯電話等、幅広く電子装置に用いられている。一般に、LCD装置は透過型と反射型に分類される。前者はバックライトを光源とし、後者は周辺光を利用する。透過型LCD装置は高コントラスト比と良好な彩度を有する。しかし、バックライトの所要電力により、消費電力を減少させるのは困難である。反射型LCD装置は周辺光下で節電する長所がある。しかし、それらのコントラスト比と彩度は透過型より劣る。更に、暗い周囲条件下で機能する時、反射型LCD装置は限界がある。

これらの欠点を改善するため、半透過型LCD装置が発展し、透過と反射モードで表示する。図１は、公知の半透過型LCD装置を示す図である。本装置は下基板１００（アレイ基板）、上基板１１４、及び、それらの間の液晶層１０６からなる。下基板１００は、一組のスキャンラインと一組のデータライン（図示しない）により定義される画素領域（反射領域Rと透過領域Tからなる）からなる。薄膜トランジスタ（図示しない）は反射領域Rの下基板１００上に設置され、スキャンラインとデータラインに電気的に接続される。画素電極は、下基板１００上に配置される。画素電極は、透明電極１０２と被覆反射電極１０４とからなる。反射電極１０４は反射領域Rに設置される。カラーフィルター（CF）１１２と突起１１０が上基板１１４上に設置される。カラーフィルター（CF(SOC)構造）１１２上に形成される突起１１０は、反射領域Rに対応して、デュアルセルギャップの半透過型LCD装置を形成する。

デュアルセルギャップの半透過型LCD装置において、突起１１０により生じるステップ高はフリンジ領域１０７ａを生じさせる。フリンジ領域１０７ａの方向は液晶層１０６上の応用領域１０７と異なり、よって、反射領域Rと透過領域T間の境界近くの液晶分子１０６ａは、辺縁から離れたほかの液晶分子１０６ａと異なる方位である。結果、液晶分子１０６ａが境界の遮光から離れる時、光漏れ領域が、反射領域Rと透過領域Tの間の境界近くの透過領域Tに現れる。よって、LCD装置のコントラスト比は減少する。この問題に取り組むため、反射電極延伸部分１０４ａは、反射領域Rと透過領域Tの間の境界近くの透過領域Tに形成され、これにより、光漏れ領域を通過する光を阻止する。しかし、LCD装置の開口比は、反射電極の増加領域により減少する。

よって、コントラスト比を改善して、且つ、開口比を維持できるようなLCD装置が必要である。

本発明は、コントラスト比を改善して、且つ、開口比を維持できるようなLCD装置を提供することを目的とする。

本発明のLCD装置は、配向層上の液晶配向方向を利用し、反射領域Rの突起のステップ高によるフリンジ領域の光漏れ効果を相殺することにより達成される。本発明の実施例によると、液晶配向方向は反射と透過領域間の突起の境界に平行に延伸する。本発明のもう一つの実施例によると、液晶配向方向は反射領域から透過領域に延伸する。

液晶ディスプレイパネルの半透過型画素構造とその製造方法が提供され、液晶ディスプレイパネルの半透過型画素構造の具体例は、互いに反対の上下基板と、それらの間の液晶層からなる。下基板は反射領域と、隣接する透過領域とからなる。突起が上基板の表面上で、反射領域の下基板に対応して形成され、突起の端は、反射領域から透過領域の遷移を定義し、この端は第一方向に延伸する。配向膜は突起と上基板を被覆し、第一方向に平行な第二方向に沿って配向するか、或いは、第一方向と交差するように反射領域から透過領域に延伸する。液晶層は上下基板間に位置する。

液晶ディスプレイパネルの半透過型画素構造の製造方法の具体例が提供され、本方法は、反射領域と、隣接する透過領域を有する下基板を提供する工程と、下基板と反対側の上基板を提供する工程と、突起を上基板の表面上で、反射領域の下基板に対応して形成する工程と、からなり、突起の端は、反射領域から透過領域の遷移を定義し、この端は第一方向に延伸する。突起と上基板は配向膜により被覆される。配向膜は、第一方向に平行な第二方向に沿って配向するか、或いは、第一方向と交差するように反射領域から透過領域に延伸する。液晶層は上下基板間に位置する。

本発明により、コントラスト比を改善して、且つ、開口比を維持できる。

イメージ表示システムと製造方法を説明する。図７は、本発明の具体例によるイメージ表示システムを示し、スキャンとデータライン３１２、３１４の直交ネットワークにより定義されるディスプレイ画素領域３１６のアレイ３１０を示す。図２Bは、このようなシステム中のディスプレイ画素領域の構造の具体例を示す図である。特に、システムは、下基板２００（アレイ基板）、上基板２１４、及び、それらの間の液晶層２０６からなる半透過型薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ（TFT-LCD）装置３００を組み込んでいる。上下基板２００、２１４は透明で、例えば、ガラス、石英、或いは、その他の材料である。一般に、下基板２００はスキャンラインとデータラインにより定義される複数の画素領域からなる。図を簡潔にするため、スキャンラインとデータラインのノードで定義される一画素領域だけが図２Bで示される（或いは、図７を参照すると、画素領域３１６は一般に、二つの隣接するスキャンライン３１２と二つの隣接するデータライン３１４間で定義される空間に位置する）。一般に、画素領域は反射領域Rと、近接する透過領域Tからなる。更に、下基板２００は、反射領域Rに配置され、対応するスキャンとデータラインに電気的に接続する一つの、或いは、それ以上の薄膜トランジスタ（図示しない）を含む。また、下基板２００は、薄膜トランジスタを被覆する保護層或いは平坦化層（図示しない）、前記保護／平坦化層上に設置されるスキャン及びデータラインと配向膜（図示しない）を有する。

画素電極は下基板２００上に設置される。画素電極は透明電極２００と被覆反射電極２０４からなる。反射電極２０４は反射領域Rに設置される。透明電極２０２は透過領域T中に設置され、反射領域２０４下に延伸する。

カラーフィルター（CF）２１２と突起２１０は上基板２１４の表面で、下基板２００に面して設置される。本具体例において、カラーフィルター２１２（CF（SOC）構造）上に設置される突起２１０は反射領域Rに対応し、透過領域Tに対応するカラーフィルター２１２の部分を定義する。突起の端は反射領域Rから透過領域Tの遷移を定義する。

配向膜２０８は突起２１０とカラーフィルター２１２の露出部分を被覆する。配向膜２０８は特定方向に配向し、これにより、突起２１０で生じるステップ高によるフリンジ領域は軽減され、よって、反射領域Rと透過領域Tの境界近く（反射領域Rと透過領域Tの間の突起の端近く）の液晶分子（図示しない）の配向方向を応用領域の方向に近いように調整する。その結果、反射電極２０４を透過領域Tに延伸することなく光漏れが減少する。つまり、コントラスト比が改善し、且つ、開口比も維持できる。この特定方向は以下で説明する。

図２Aと図２Bは半透過型TFT-LCD装置を有するイメージ表示システムの製造方法を示す図である。図２Aにおいて、例えば、透明ガラス、或いは、石英の下基板２００が提供される。下基板２００はデータライン、スキャンライン、薄膜トランジスタ（TFT）を含む。一つ、或いは、それ以上のTFTは対応するスキャンとデータラインに電気的に接続され、一組のスキャンラインと一組のデータラインに定義される対応する画素領域に位置する。ここで、図を簡潔にするため、反射領域Rと透過領域Tからなる画素領域を有するフラット基板が描かれる。更に、保護、或いは、平坦化層（図示しない）が下基板２００上に形成される。保護層は単一層、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、或いは、積層された酸化ケイ素層と窒化ケイ素層の複合層からなる。次に、透明電極２０２が反射領域Rと透過領域Tの下基板２００上に蒸着され、透過領域Tの透明電極となる。この具体例において、透明電極２０２は、公知の蒸着により形成されるインジウムスズ酸化物（ITO）、或いは、インジウム亜鉛酸化層（IZO）からなる。例えば、透明電極２０２はスパッタリングにより形成される。不透明な導電層（図示しない）が透明電極２０２上に蒸着されて、反射電極２０４を形成する。不透明な導電層は、Al, Ag, Mo, AlNd、或いは、それらの組み合わせからなる。更に、不透明の導電層は公知の例えばスパッタリングにより形成される。透明電極２０２と不透明の導電層は電気的に接続されて、後続の工程で画素電極を形成する。更に、画素電極はTFTに電気的に接続される。次に、リソグラフィとエッチングが不透明の導電層上で実行されて、反射領域R中で反射電極２０４を形成し、画素電極が完成する。

図２Bにおいて、例えば、透明ガラス、或いは、石英の上基板２１４が提供される。カラーフィルター２１２が上基板２１４上で形成される。次に、反射領域Rに対応する突起２１０がカラーフィルター２１２上に形成され、これにより、突起は反射領域Rの下基板２００に面し、対応する。本具体例において、突起２１０は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、或いは、それらの混合物で、公知の蒸着、リソグラフィ、及び、エッチングにより形成される。更に、突起２１０は上から見ると長方形、或いは、三角形で、反射領域Rと透過領域T間の突起２１０の端２１０ａは第一方向１０に延伸する。一般に、第一方向１０は一般の長方形画素領域の一端に平行で、図３で示されるように、突起２１０は上から見ると長方形である。その他の具体例で、第一方向１０は画素領域の横（即ち、スキャン、及び／又は、データライン）と交差し、図４で示されるように、突起２１０は上から見ると三角形か、或いは、台形である。図３と図４において、スキャンラインとデータライン（図示しない）は、図７で示される画素領域の端に沿っている。

次に、上基板２１４を被覆する突起２１０と露出したカラーフィルター２１２がポリイミド等（PI）膜等の配向膜２０８により被覆される。配向膜２０８は公知の液晶配向工程により配向される。本具体例において、特に、配向膜２０８は、図３と図４で示されるように、第一方向１０に平行な第二方向２０に沿って配向する。上述のように、ステップ高により生じるフリンジ領域は軽減されて、反射領域Rと透過領域T間の突起２１０の端２１０ａ近くの液晶分子（図示しない）の配向方向を応用領域の方向に近いように調整するので、反射電極２０４を透過領域Tに更に延伸することなく光漏れが減少する。つまり、コントラスト比が改善し、且つ、開口比も維持できる。更に、第二方向２０が、反射領域Rから透過領域Tの方向に延伸する時、光漏れが減少する。例えば、図５で示されるように、第二方向２０は第一方向１０と交差して、角度θを形成する。本具体例において、角度θは、０度以上１８０度以下（つまり、0°< θ < 180°)で、好ましくは３０度以下である。公知技術中、配向方向は、透過領域から反射領域の方向に延伸する。

最後に、上基板２１４は下基板２００と反対側となるように、カラーフィルター２１２を有する上基板２１４、突起２１０、及び、配向膜２０８、画素電極を有する下基板２００が密閉される。液晶材料は上下基板２１４と２００間の空間に注入され、液晶層２０６を形成する。

本発明によると、配向膜は特定の配向方向を有し、フリンジ領域は軽減されて、光漏れ領域に近い液晶分子の配向方向を調整する。よって、反射電極の領域を増加しなくてもコントラスト比が改善し、半透過型TFT-LCD装置の開口比も維持できる。

図６は、イメージ表示システムの具体例を示す図で、半透過型TFT-LCDパネル４００、或いは、半透過型TFT-LCDパネル４００を有する電子装置６００として実施する。電子装置は、ラップトップコンピュータ、携帯電話、デジタルカメラ、PDA、デスクトップコンピュータ、テレビ、カーディスプレイ、或いは、ポータブルDVDプレーヤーを含む。図６のように、半透過型TFT-LCDパネル４００は、図２Bで示されるような半透過型画素構造を有する半透過型TFT-LCD装置３００からなる。図６で示されるように、電子装置６００は、入力、及び／又は、制御ユニット５００からなる。入力、及び／又は、制御ユニット５００は、動作可能にディスプレイパネル４００に結合されて、入力信号（イメージ信号）、及び／又は、制御信号を提供し、イメージを生成する。

本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。

公知のダブルセルギャップの半透過型LCD装置のディスプレイ画素の断面図である。 半透過型LCD画素構造を有するディスプレイ画素とその製造方法の具体例の断面図である。 半透過型LCD画素構造を有するディスプレイ画素とその製造方法の具体例の断面図である。 図２Ｂの半透過型LCD画素構造の上基板構造の具体例を示す図である。 図２Ｂの半透過型LCD画素構造の上基板構造のもう一つの具体例を示す図である。 図２Ｂの半透過型LCD画素構造の上基板構造の更にもう一つの具体例を示す図である。 イメージ表示システムの具体例を示す図である。 本発明の具体例によるディスプレイ画素アレイを有する液晶ディスプレイ装置を示す図である。

符号の説明

１００、２００ 下基板
１０２、２０２ 透明電極
１０４、２０４ 反射電極
１０４ａ 反射電極延伸部分
１０６ 液晶層
１０６ａ 液晶分子
１０７ 応用領域
１０７ａ フリンジ領域
１１０、２１０ 突起
１１２ カラーフィルター
１１４、２１４ 上基板
Ｒ 反射領域
Ｔ 透過領域
１０ 第一方向
２０ 第二方向
２０８ 配向膜
２１０ａ 端
３００ LCD装置
４００ LCDパネル
５００ 入力装置

Claims (10)

1. 液晶ディスプレイパネルの半透過型画素構造であって、
   反射領域と隣接する透過領域を有する下基板、
   前記下基板と反対側の上基板、
   前記上基板の表面に形成され、前記反射領域の前記下基板に対応する突起であって、前記突起の端が前記反射領域から前記透過領域の遷移を定義し、この端が第一方向に沿って延伸する突起、
   前記突起と前記上基板を被覆し、前記第一方向に平行な第二方向に沿って配向するか、或いは、前記第一方向と交差するように前記反射領域から前記透過領域に延伸する配向膜、及び
   前記上下基板間に位置する液晶層
   を含むことを特徴とする液晶ディスプレイパネルの半透過型画素構造。
2. 前記第二方向は前記第一方向と交差して３０度以下の角度を形成することを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイパネルの半透過型画素構造。
3. 前記突起は上から見ると長方形、或いは、三角形であることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイパネルの半透過型画素構造。
4. 液晶ディスプレイパネルは画素構造のアレイを有し、複数のスキャンラインとデータラインが画素構造のアレイに動作可能に結合されることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイパネルの半透過型画素構造。
5. ディスプレイ装置は液晶ディスプレイパネルを有することを特徴とする請求項４に記載の液晶ディスプレイパネルの半透過型画素構造。
6. 電子装置であって、
   請求項５に記載の液晶ディスプレイ装置、及び
   前記液晶ディスプレイ装置に動作可能に結合され、前記液晶ディスプレイ装置に入力を提供し、イメージを表示する制御ユニットと、
   を含むことを特徴とする電子装置。
7. 前記電子装置は、ラップトップコンピュータ、携帯電話、デジタルカメラ、PDA、デスクトップコンピュータ、テレビ、カーディスプレイ、或いは、ポータブルDVDプレーヤーを含むことを特徴とする請求項６に記載の電子装置。
8. 液晶ディスプレイパネルの半透過型画素構造の製造方法であって、
   反射領域と、隣接する透過領域を有する下基板を提供する工程、
   前記下基板と反対側の上基板を提供する工程、
   突起を前記上基板の表面上で、前記反射領域の前記下基板に対応して形成する工程、
   前記突起と前記上基板上に配向膜を形成する工程、
   前記配向膜を、第一方向に平行な第二方向に沿って配向するか、或いは、前記第一方向と交差するように前記反射領域から前記透過領域に延伸させる工程、及び
   液晶層を前記上下基板間に設置する工程
   を含むことを特徴とする液晶ディスプレイパネルの半透過型画素構造の製造方法。
9. 前記第二方向は前記第一方向と交差して、３０度以下の角度を形成することを特徴とする請求項８に記載の液晶ディスプレイパネルの半透過型画素構造の製造方法。
10. 前記突起は上から見ると四角形、或いは、三角形であることを特徴とする請求項８に記載の液晶ディスプレイパネルの半透過型画素構造の製造方法。