JP2009116334A - Ffsモード液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明のFFSモード液晶表示装置は、下部基板と、上部基板と、前記基板の間に挿入された液晶層を含み、前記下部基板には、相互交差する方向に形成されるゲートラインとデータラインによって各画素領域が規定され、前記ゲートラインと前記データラインとの交差部には、スイッチング素子が配置されているFFSモード液晶表示装置において、前記液晶層に電圧を印加して光透過量を調節するために、前記画素領域内には、絶縁層を間に置いて第1透明共通電極と離隔配置され、複数のスリットとバーとを有する第2透明共通電極を備え、平面的な配置を基準にして、前記第2透明共通電極の前記各スリットの中央部または前記バーの中央部には、スリットの長さ方向と実質的に平行な方向に所定の幅を有するバー形状のパターンが形成される。
【選択図】 図1
Description
好ましくは、前記パターンは、データラインを形成する物質からなり、前記透明共通電極は、スリット形状またはプレート形状であってもよい。
好ましくは、パターン各々は、基板を基準にして上部の幅が狭くて、下部の幅が広い構造を有する。
また、スリットの端部領域に前記パターンを連結する追加のバーを備えてもよい。
好ましくは、パターンは、熱伝導度が高い物質からなる。
また、本発明によれば、データラインを構成する物質を使用してパターンを形成することによって、比較的単純な工程で均一な色表現を可能にする効果がある。
また、本発明によれば、反射領域を追加に確保可能になることによって、室内及び室外視認性が画期的に向上することができる利点がある。
本発明の実施例による液晶表示装置は、下部基板と、上部基板と、下部基板と上部基板との間に挿入された液晶層を含み、下部基板には、液晶層に電圧を印加するために相互交差する方向に形成される電極によって各画素領域が規定されている。
図1は、本発明の一実施例によるFFSモード液晶表示装置の下部基板に形成された画素領域の一部を示す平面図であり、図2は、図1のI−I’線の断面図である。
図1及び図2は、本発明の一実施例によるFFSモード液晶表示装置について示している。FFSモード液晶表示装置は、下部基板(100)上にゲートライン(120)とデータライン(150)が交差するように配列されていて、ゲートライン(120)とデータライン(150)の交差部に、スイッチング素子である薄膜トランジスタ(TFT)が配置されている。ゲートライン(120)とデータライン(150)によって規定された単位画素領域内には、ゲートライン(120)と所定角度を成す多数個のスリットを備えた透明画素電極(170)が、絶縁層(160)を間に置いて透明共通電極(110)から離隔配置される。図1では、透明共通電極(110)をプレート形状で製造した場合を例にして示しているが、透明共通電極(110)も、多数個のスリットを備える形状で構成することも可能であることは勿論である。
また、透明画素電極(170)の多数個のスリットは、ゲートライン(120)と所定の角度(例えば2乃至30°)を成しており、透明共通電極(110)と透明画素電極(170)は、絶縁層(160)によって互いに絶縁されており、ゲートライン(120)と活性層(140)との間にはゲート絶縁膜(130)が設けられている。
一方、ゲートライン(120)から離隔された画素端部には、ゲートライン(120)と平行に共通バスライン(122)が配列されており、このような共通バスライン(122)は、透明共通電極(110)と電気的に連結され、透明共通電極(110)に共通信号を印加する。
また、下部基板(100)の上部には、所定距離だけ離隔されて上部基板(図示せず)が形成されており、上部基板(図示せず)には、遮光領域、カラーフィルタ及びオーバーコート層を備え、 多数個の液晶分子を含む液晶層を間に置いて下部基板(100)と結合される。
第1実施例によれば、図1に示されたような平面的な配置を基準にして、透明画素電極(170)の各スリットの中央部及びスリット間(電極)の中央部には、スリットの長さ方向と実質的に平行な方向に所定の厚さを有するバー形状のパターン(154)が形成される。図1では、各スリットの中央部及びスリット間の中央部に共にパターン(154)が形成される場合を例にして示しているが、実際適用においては、各スリットの中央部またはスリット間の中央部各々にのみパターン(154)が形成されることも可能であり、この場合も本発明による効果を奏する。
パターンは、特に限定されない多様な物質を利用して製造することが可能である。別途の蒸着工程を通じて膜を蒸着することでパターンを形成することも可能であるが、本実施例では、データラインを形成した金属を利用して製造することが工程上簡便である。
スリットを備えるFFSモードでは、液晶が配置された位置ごとに駆動電圧を変えることができる。すなわちスリット間の中央部またはスリットの中央部は、水平電界が相対的に少ないため、この部位で液晶は、主に弾性トルクによって回転する。それゆえ、この部位は、他の部位に比べて駆動電圧が相対的に高い。したがって、スリット間の中央部またはスリットの中央部に相対的に熱伝導度が高い物質でパターンを形成すれば、野外での太陽光などによって温度増加時に他の部分よりさらに速く液晶温度を上昇させることができるようになり、これにより、駆動電圧を減少させることが可能である。すなわち液晶温度が上昇すれば、駆動電圧を減少させることが可能である。また、スリット間の中央部またはスリットの中央部の温度が増加すれば、この部位の温度も最適値に近くなり、透過率の増加効果をももたらすことが可能である。
熱伝導度が高い物質としては、各種金属、合金またはカーボンナノチューブなどの物質を利用することができる。例えば、金属の熱伝導度は、Al:0.53 cal/cm2/sec/℃、 Cu:0.94cal/cm2/sec/℃、Ni:0.22 cal/cm2/sec/℃、 Fe:0.18cal/cm2/sec/℃などであり、熱伝導度が高いという意味は、一般的な金属程度の熱伝導度(例えば、0.1cal/cm2/sec/℃以上)を有することを意味する。
一方、データラインを構成する金属物質でパターン(154)を形成する場合、上述した効果を自然的に発揮することができる。特に、データラインを構成する金属物質よりも熱伝導度が高い他の物質を利用してパターン(154)を形成する場合、上述した効果を極大化することができる。
一方、データライン(150)とソース・ドレイン電極(152)を蒸着及びパターニングする時に、パターン(154)は追加工程なしに形成できる。スリット間の距離が4〜8μm程度である場合、ディスクリネイション領域の効果的な遮断と開口率減少の影響などを考慮して、バー形状のパターン(154)は、1〜1.5μm幅程度に形成されることが好ましい。パターンの幅は、他の工程条件を満たしていれば、さらに小さくてもよい。一方、パターン(154)は、スリットの端部まで拡張して形成されることにより、ディスクリネイション領域を効果的に遮断することが可能である。
パターン(154)が形成された場合、若干の透過率の減少は予想されるが、例えば、モアレ縞の視認性は顕著に減少する。仮にこのパターンが規則的であるとしても、その間隔が狭いため、光の分散幅は、過度に広くなり、モアレ縞の視認性を顕著に低下させることが可能である。また、反射領域が透過領域に形成されるので、反射後に透過領域に散乱されて出る光の量を増加させることができる。
また、パターンのサイズは、スリットの間隔より小さくなければならないので、下部の幅が1乃至3μm、好ましくは、1乃至1.5μm程度に形成される。エッチングによるパターン形成時に三角形、台形などが可能である。
一方、本発明者の研究によれば、ソース・ドレイン電極を用いて遮光反射板を形成することで、従来の反射板の領域より30%程度、反射領域を追加的に確保可能であることを確認した。また、実際に乱反射の一因となるパターンの端部が傾斜面をなす場合、反射領域を80%程度向上することができ、室内視認性の向上に大きく寄与することができることを確認した。図3においても、各スリットの中央部及びスリット間(電極)の中央部に共にパターン(154)が形成される場合を例にして図示しているが、実際適用においては、前述したように、各スリットの中央部またはスリット間の中央部各々にのみパターン(154)が形成されてもよい。
まず、下部基板(100)上に透明導電層を蒸着し、これをパターニングしてプレート形状の透明共通電極(110)を形成する。
また、透明共通電極(110)の上部に不透明金属を蒸着した後、パターニングを通じて透明共通電極(110)の一側にゲートライン(120)を形成し、透明共通電極(110)の一部領域を覆う構造で共通バスライン(122)を形成する。
次に、パターニングされた透明共通電極(110)と、ゲートライン(120)及び共通バスライン(122)が形成された下部基板(100)の全面上にゲート絶縁膜(130)を蒸着した後、ゲートライン(120)の上部ゲート絶縁膜(130)上にa-Si層と、n+a-Si層を連続蒸着した後、パターニングを経て活性層(140)を形成する。
また、活性層(140)がパターニングされた下部基板(100)の全面上に金属層を蒸着した後、パターニングを経て、データライン(150)とソース・ドレイン電極(152)を形成する。この際、後に形成される透明画素電極(170)の各スリットの中央部及びスリット間の空間の中央部には、スリットの長さ方向と実質的に平行な方向に所定の厚さを有するバー形状のパターン(154)が形成される。データライン(150)、ソース・ドレイン電極(152)、バー形状のパターン(154)の上部に絶縁層(160)を蒸着する。
次に、ソース・ドレイン電極(152)の一部分が露出されるように、コンタクトホールCNを形成した後、絶縁層(160)上に透明導電層を蒸着する。この際、前記透明導電層をパターニングし、コンタクトホールCNを介してソース・ドレイン電極(152)と透明画素電極(170)を連結し、スリット形状の透明画素電極(170)を形成する。 透明画素電極(170)の各スリットの中央部及びスリット間の空間の中央部には、バー形状のパターン(154)が形成されている。
図4a及び図4bは、パターンの有無による比較例を説明するために、高電圧で開口領域での液晶駆動形状をシミュレーションした結果を示す図である。
図4aにおいて、電極のスリットとバーの中心領域では、液晶が印加されたピクセル電圧による電界の影響圏から離れ、正確に回転せず、他の領域との不均一な方向を示している。その結果として、同一ピクセル内部の液晶透過率が異なるようになり、意図した色を表現することが困難となり、画質を低下させる。
一方、図4bは、透明画素電極の各スリットの中央部及びスリット間の空間の中央部に、スリットの長さ方向と実質的に平行な方向に所定の厚さを有するバー形状のパターン(154)が形成されている。この場合、不安定な液晶方向を示す各スリットとバーの中心部領域はソース・ドレイン電極で遮蔽することによって、不安定な領域による色感低下を防止し、画質の改善が可能であることを確認できる。
一方、遮光膜に使用されるパターン(154)は、反射板として活用可能である。図5bに示されているように、室外反射経路のように反射領域をさらに拡張することによって、室外視認性の増加に寄与することが可能である。
次に、図6を参照して本発明の第2実施例を説明する。
図6は、本発明の第2実施例によるFFSモード液晶表示装置の下部基板に形成された画素領域の一部を示す平面図である。
図6を参照して図1との差異点を中心にして説明を行う。透明画素電極(170)の各スリットの中央部及びスリット間の空間の中央部には、スリットの長さ方向と実質的に平行な方向に所定の厚さを有するバー形状のパターンが形成されている。また、連結バー(140c)は、スリットの端部において、各パターン(154)に連結され、各パターン(154)は、スリットの長さ方向に対して実質的に垂直な方向である。
追加的な連結バー(140c)を用いることで、スリットの端部に発生するディスクリネイションも減少させることが可能であるという長所があり、各パターン(154)をスリットの端部まで拡張して形成することにより、ディスクリネイション領域を効果的に遮断することが可能である。
以下、本発明の第3実施例を説明するが、説明の便宜のために前述した実施例との差異点を中心にして説明する。
図7は、本発明の第3実施例によるFFSモード液晶表示装置の下部基板で画素領域の一部を示す平面図であり、図8は、図7のI−I’線に沿う断面図であり、図9は、図7のII−II’線に沿う断面図である。
図7、図8及び図9において、下部基板(200)には、不透明金属からなるゲートライン(G)とデータライン(250)が垂直交差するように配列され、単位画素を形成している。このような単位画素領域内には、透明共通電極(270)と透明画素電極(230)が絶縁層(260)の介在下に配置される。透明画素電極(230)は、例えば、プレート形状でデータライン(250)と同一層に配置され、透明共通電極(270)は、絶縁層(260)上に蒸着された透明導電層のパターニングにより多数の櫛歯を有する形態で設けられ、透明画素電極(230)と所定領域が重畳する。
ゲートライン(G)のうちゲート電極(210)上には、ゲート絶縁膜(220)が形成され、ゲート絶縁膜(220)の介在下にa-Si膜とn+a-Si膜が順に蒸着されたアクティブパターン(240)とソース/ドレイン電極(250a)、(250b)が設けられ、薄膜トランジスタを形成する。ドレイン電極は、透明画素電極と電気的に接続され、単位画素にデータ信号が印加される。
第3実施例によれば、平面的な配置を基準にして、透明共通電極(270)の各スリットの中央部及びスリット間(電極)の中央部には、スリットの長さ方向と実質的に平行な方向に所定の厚さを有するバー形状のパターンが形成される。図7では、各スリットの中央部とスリット間の中央部に共にパターンに形成される場合を例として図示しているが、実際適用においては、各スリットの中央部またはスリット間の中央部各々にのみパターン(154)が形成されてもよく、この場合も本発明による効果を奏する。
パターン(254)を形成する物質は、特に限定されず、多様に適用可能であり、他の層を別に蒸着して使用することも可能であるが、例えば、ゲート電極を形成するための物質を利用する場合、工程を単純化することができる長所がある。
図7、図8及び図9を参照して本発明のFFSモード液晶表示装置の製造方法について詳細に説明する。
図7、図8及び図9を参照すれば、下部基板(200)上にゲート電極(210)を含むゲートライン(G)を形成する。すなわち下部基板(200)上に不透明金属膜の蒸着及びこれに対するパターニングを通じて薄膜トランジスタ(TFT)T形成部の下部基板(200)部分上にゲート電極(210)を含むゲートライン(G)を形成する。ゲートライン(G)を形成する時、後続して形成される透明共通電極(270)の各スリットの中央部及びスリット間(電極)の中央部には、スリットの長さ方向と実質に平行な方向に所定の厚さを有するバー形状のパターン(254)がともに設けられる。
次に、ゲート電極(210)を含むゲートライン(G)を覆うように、上部全体にゲート絶縁膜(220)を蒸着した後、ゲート絶縁膜(220)上に透明導電層の蒸着及びパターニングを通じて各画素領域内に配置されるようにプレート形状透明画素電極(230)を形成する。
次に、基板結果物上にa-Si膜とn+a-Si膜を順に蒸着した状態でこれらをパターニングし、ゲート電極(210)上部のゲート絶縁膜(220)部分上にアクティブパターン(240)を形成する。
次に、ソース/ドレイン用金属膜を蒸着した後、これをパターニングし、ソース/ドレイン電極(250a)、(250b)を含むデータライン(250)を形成し、これにより、薄膜トランジスタ(TFT)(T)を構成する。この際、ドレイン電極(250b)は、透明画素電極(230)と電気的に接続されるように形成される。
次に、 薄膜トランジスタ(T)が形成された結果構造物上に、例えばSiNx材質の絶縁層(260)を塗布した後、透明画素電極(230)と少なくとも一部が重畳するように櫛歯形状を有する透明共通電極(270)を形成する。その後、図示してはいないが、 透明共通電極(270)が形成された基板結果物の最上部に配向膜を塗布し、アレイ基板の製造を完成する。
前述した本発明によるFFSモード液晶表示装置及びその製造方法の好ましい実施例について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、特許請求範囲と発明の詳細な説明及び図面の範囲内で様々に変形して実施することが可能であり、これも本発明に属する。
110 透明共通電極
120 ゲートライン
122 共通バスライン
140 活性層
140c 連結バー
150 データライン
152 ソース−ドレイン電極
154 パターン
160 絶縁層
170 透明画素電極
CN コンタクトホール
Claims (15)
- 下部基板と、上部基板と、前記下部基板と上部基板の間に挿入された液晶層とを含み、前記下部基板には、相互交差する方向に形成されるゲートラインとデータラインによって各画素領域が規定され、前記ゲートラインと前記データラインとの交差部には、スイッチング素子が配置されているFFSモード液晶表示装置において、
前記液晶層に電圧を印加して光透過量を調節するために、前記画素領域内には、絶縁層を間に置いて第1透明電極から離隔配置され、複数のスリットとバーとを有する第2透明電極を備え、
平面的な配置を基準にして、前記第2透明電極の前記各スリットの中央部または前記バーの中央部には、スリットの長さ方向と実質的に平行な方向に所定の幅を有するバー形状のパターンが形成されることを特徴とするFFSモード液晶表示装置。 - 前記パターンは、データラインを形成した物質からなることを特徴とする請求項1に記載のFFSモード液晶表示装置。
- 前記第1透明電極は、スリット形状またはプレート形状であることを特徴とする請求項1に記載のFFSモード液晶表示装置。
- 前記パターン各々は、基板を基準にして上部の幅が狭くて、下部の幅が広い構造を有することを特徴とする請求項1に記載のFFSモード液晶表示装置。
- 前記パターン各々は、下部の幅が1乃至1.5μmであることを特徴とする請求項1に記載のFFSモード液晶表示装置。
- 前記スリットの端部領域に前記パターンを連結する追加のバーを備えることを特徴とする請求項1に記載のFFSモード液晶表示装置。
- 前記各スリットの中央部及び前記スリット間の空間の中央部に前記パターンが形成されることを特徴とする請求項1に記載のFFSモード液晶表示装置。
- 前記パターンは、熱伝導度が高い物質からなることを特徴とする請求項1に記載のFFSモード液晶表示装置。
- 下部基板と、上部基板と、 前記下部基板と上部基板の間に挿入される液晶層とを含み、前記下部基板には、相互交差する方向に形成されるゲートラインとデータラインによって各画素領域が規定され、前記ラインの交差部には、スイッチング素子が配置されているFFSモード液晶表示装置の製造方法において、
基板上に第1透明電極を形成する段階と、
前記第1透明電極の上部にゲートライン、ゲート絶縁膜、活性層、データライン、絶縁層及び複数のスリットとバーとを有する第2透明電極を順に形成する段階とを含み、
前記データラインを形成する段階では、平面的な配置を基準にして、前記第2透明電極の前記各スリットの中央部または前記バーの中央部には、スリットの長さ方向と実質的に平行な方向に所定の幅を有するバー形状のパターンをデータラインとともに形成することを特徴とするFFSモード液晶表示装置の製造方法。 - 下部基板と、上部基板と、 前記下部基板と上部基板の間に挿入される液晶層とを含み、前記下部基板には、相互交差する方向に形成されるゲートラインとデータラインによって各画素領域が規定され、前記ラインの交差部には、スイッチング素子が配置されているFFSモード液晶表示装置の製造方法において、
基板上にゲートラインと所定の幅を有するバー形状のパターンを形成する段階と、
前記構造上にゲート絶縁膜、活性層、第1透明電極、データライン、絶縁層及び複数のスリットとバーとを有する第2透明電極を形成する段階とを含み、
前記パターンを形成する段階は、平面的な配置を基準にして、前記第2透明電極の前記各スリットの中央部または前記バーの中央部に、スリットの長さ方向と実質的に平行な方向に形成することを特徴とするFFSモード液晶表示装置の製造方法。 - 前記パターンは、上部の幅が狭くて、下部の幅が広い構造を有することを特徴とする請求項9または10に記載のFFSモード液晶表示装置の製造方法 。
- 前記パターンは、下部の幅が1乃至1.5μmであることを特徴とする請求項9または10に記載のFFSモード液晶表示装置の製造方法 。
- 前記データラインを形成する段階では、前記スリットの端部領域に、前記パターンを連結する追加のバーをデータラインとともに形成する段階を備えることを特徴とする請求項9に記載のFFSモード液晶表示装置の製造方法 。
- 前記各スリットの中央部及び前記スリット間の空間の中央部に前記パターンを形成することを特徴とする請求項9または10に記載のFFSモード液晶表示装置の製造方法 。
- 前記パターンは、熱伝導度が高い物質からなることを特徴とする請求項9または10に記載のFFSモード液晶表示装置の製造方法 。
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