CN104516160B - 透明显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

讨论了可以减少衍射光栅的透明显示装置及其制造方法。该透明显示装置包括：形成在基板上的栅极线和数据线并且栅极线和数据线彼此交叉以限定像素区，在栅极线与数据线之间插入有栅极绝缘膜；形成在基板上并且平行于栅极线的公共线；形成在各个像素区中的薄膜晶体管；连接到薄膜晶体管的像素电极；以及连接到公共线并且与像素电极交替的公共电极。在透明显示装置中，像素电极与公共电极之间的间隔在宽度上按照等差随着与每个像素区的靠近数据线的两个边缘的距离的增加或者按照等差随着到像素区的中心的距离的减小而减小或增加。

Description

透明显示装置及其制造方法
相关申请
本申请要求2013年10月8日在韩国提交的韩国专利申请第10-2013-0119810号的优先权，其通过引用就好像在本文中阐述一样合并到本文中。
技术领域
本发明涉及透明显示装置，并且更具体地涉及由于改善的衍射而可以改善可视性的透明显示装置及其制造方法。
背景技术
信息导向型社会的发展正在逐渐增加对各种形式的显示装置的需求。因此，最近已经研究了各种平板显示装置，例如液晶显示器(LCD)、等离子显示板(PDP)、电致发光显示器(ELD)、真空荧光显示(VFD)装置等。这些提及的装置中的一些已经被用作各种设备中的显示装置。
近来，特别地，已经积极地研究了能够显示图像同时使得能够看到其后面的物体的透明显示装置。可以通过将这些透明显示装置应用到汽车挡风玻璃、家用玻璃等来提供信息。
图1A和图1B分别为示出根据相关技术用于应用设备的透明显示装置的透视图和照片，图2为根据相关技术具有衍射光栅的透明显示装置的照片。
在包括上偏振板10b、液晶面板10a和下偏振板10c的透明显示装置10被应用于应用设备20(例如冷却器的门)的情况下，如图1A中示例性示出的，透明显示装置10适应于显示图像同时在应用设备20内部光的帮助下使得能够看到其后面的物体。
透明显示装置10包括含有电极和线的规则阵列的多个像素区，线和电极用作衍射光栅。更具体地，当透明显示装置10的其中像素电极和公共电极彼此交替以产生横向场的像素区以面内切换模式驱动时，平行设置的像素电极和公共电极由于应用设备20内的光穿过显示装置10而根据光的波长产生衍射光栅。如图2中示例性示出的，严重的衍射光栅由于几个波长的光的混合而产生彩虹色的斑点，这引起应用设备内部的物体的边界出现模糊并且也引起重影。
发明内容
因此，本发明涉及基本上能够消除由于相关领域的局限性和缺点引起的一个或多个问题的透明显示装置及其制造方法。
本发明的目的为提供其中像素区的像素电极与公共电极之间的间隔(block)在宽度上按照等差增加或减少以改善衍射从而实现改善的可视性的透明显示装置及其制造方法。
本发明的附加优点、目的和特征将在下面的描述中部分地被陈述，并且在研究下面内容时或通过本发明的实践，使得本发明的附加优点、目的和特征的部分对本领域的普通技术人员是明显的。通过在书面描述及其权利要求以及附图中特别指出的结构，可以实现和获得本发明的目的和其它优点。
如在本文中所实施和宽泛描述的那样，为了实现这些目标和其它优点并且根据本公开内容的目的，在一种实施方案中的透明显示装置包括：形成在基板上的栅极线和数据线，栅极线和数据线彼此交叉以限定像素区，其中在栅极线与数据线之间插入有栅极绝缘膜；形成在基板上的公共线，公共线平行于栅极线；形成在各个像素区中的薄膜晶体管；连接到薄膜晶体管的像素电极；以及连接到公共线的公共电极，公共电极与像素电极交替，其中在像素电极与公共电极之间的间隔在宽度上按照等差随着与每个像素区的靠近数据线的两个边缘的距离的增加或者随着到像素区的中心的距离的减小而减少或增加。
根据本发明的另一方面，提供了一种透明显示装置的制造方法，该方法包括：在基板上形成栅极线和公共线，栅极线和公共线彼此平行；在基板上形成栅极绝缘膜以覆盖栅极线和公共线；在栅极绝缘膜上形成数据线，数据线与栅极线交叉以限定像素区；在各个像素区中形成薄膜晶体管；形成连接到薄膜晶体管的像素电极；以及形成连接到公共线的公共电极，公共电极与像素电极交替，其中在像素电极与公共电极之间的间隔在宽度上按照等差随着与每个像素区的靠近数据线的两个边缘的距离的增加或者随着到像素区中心的距离的减少而减少或增加。
在像素电极与公共电极之间的间隔可以基于靠近像素区的两个边缘的两个数据线之间的中心对称。
等差可以在0.5μm至1μm的范围内。
应该理解本发明的前面的一般描述和后面的详细描述是示例性的和说明性的并且旨在提供如所要求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
包括附图来提供本公开的进一步理解并且附图被合并到本申请中并构成本申请的一部分。附图示出了本发明的实施方案并且与描述一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1A和图1B分别为示出根据相关技术用于应用设备中的透明显示装置的透视图和照片；
图2为根据相关技术在衍射光栅出现的情况下透明显示装置的照片；
图3A为根据本发明实施方案的透明显示装置的俯视图；
图3B为沿着图3A中的线I-I’和II-II’截取的截面图；
图4A为典型透明显示装置的俯视图，图4B和图4C为本发明的透明显示装置的俯视图；
图5A至图5C为分别示出图4A至图4C中透明显示装置的峰强度的曲线图；
图6为图4A至图4C的衍射程度的对比曲线图；以及
图7A至图7D为根据本发明实施方案示出透明显示装置的制造方法的顺序的截面图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述根据本发明的透明显示装置。
图3A为根据本发明的透明显示装置的俯视图，图3B为沿着图3A中的线I-I’和II-II’截取的截面图。
如在图3A和图3B中示例性示出的，本发明的透明显示装置包括：设置在基板100上的彼此交叉以限定多个像素区的栅极线GL和数据线DL；平行于栅极线GL的公共线CL；形成在各个像素区中的薄膜晶体管；连接到薄膜晶体管的像素电极150；以及连接到公共线CL的公共电极160，公共电极160和像素电极150彼此交替以产生横向场。特别地，本发明的透明显示装置包括红色像素区、绿色像素区和蓝色像素区，同时还包括发射白光的白色像素区，以实现提高的透射率。
像素电极150和公共电极160中的每一个均包括竖直部分和水平部分。在这种情况下，在每个像素区中心处的像素电极150的竖直部分150a与公共电极160的竖直部分160a之间的间隔不同于在像素区边缘处的像素电极150的竖直部分150a与公共电极160的竖直部分160a之间的间隔。附图示出了在像素区的中心处的间隔比在像素区的靠近数据线DL的边缘处的间隔更窄，间隔在宽度上按照等差减少。
更具体地，在基板100上形成有栅电极100a、栅极线GL和公共线CL。在这种情况下，公共线CL平行于栅极线GL。栅电极100a可以从栅极线GL的一侧突出，或者可以限定栅极线GL的一部分。
在包括栅极线GL、栅电极100a和公共线CL的基板100的表面上方形成有栅极绝缘膜110。在栅极绝缘膜110上形成有半导体层120。半导体层120覆盖栅电极100a，并且采用有源层和欧姆接触层的依次堆叠结构的形式。
源电极130a从数据线DL突出以覆盖半导体层120。漏电极130b形成为面对源电极130a，在漏电极130b与源电极130a之间插入有半导体层120，以向像素电极150提供数据线DL的像素信号。
在基板100的表面上方形成有保护膜140以覆盖由栅电极100a、栅极绝缘膜110、半导体层120、源电极130a和漏电极130b构成的薄膜晶体管。保护膜140具有漏极接触孔140a以露出漏电极130b。保护膜140还具有通过选择性地移除漏电极130b和栅极绝缘膜110以露出公共线CL的公共接触孔140b。如示例性示出的，公共接触孔140b可以形成在像素区的任一侧。
像素电极150形成在保护膜140上并且通过漏极接触孔140a连接到漏电极130b。像素电极150是由透明导电材料形成的，例如氧化锡(TO)、铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铟锡锌氧化物(ITZO)等。像素电极150包括在覆盖公共线CL的区域内的构成存储电容器的像素水平部分和从像素水平部分突出的多个像素竖直部分150a。
另外，使用如上所述的透明导电材料在保护膜140上形成公共电极160。公共电极160通过公共接触孔140b连接到公共线CL。公共电极160包括与像素竖直部分150a交替的多个公共竖直部分160a以及将公共竖直部分160a彼此连接的公共水平部分。在像素区中公共竖直部分160a和像素竖直部分150a彼此交替以产生横向场。
在将透明显示装置应用于如上所述的应用设备的情况下，透明显示装置中的每个像素区的线和电极用作衍射光栅。特别地，当以面内切换模式驱动其中像素竖直部分150a和公共竖直部分160a彼此交替以产生横向场的像素区时，平行设置的像素竖直部分150a和公共竖直部分160a当应用设备内部的光通过显示装置时根据光的波长产生衍射。
因此，为了减少衍射光栅，本发明的透明显示装置具有位于像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔在宽度上按照等差随着与靠近数据线DL的像素区的两个边缘的距离的增加或者随着到像素区中心的距离的减小而增加或减小的构造。附图示出了间隔的宽度的等差减少。
考虑到像素区的透射率，等差的数值根据像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔的宽度来确定。更具体地，透射率随着间隔变宽而增加，并且随着间隔变窄而减小。因此，等差可以在0.5μm至1μm的范围内。
因此，在像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔基于靠近像素区两个边缘的两个数据线DL的中心对称。
例如，如示例性示出的，在像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间可以有14个间隔，并且在像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔在宽度上可以按照1μm的等差减少。在这种情况下，假设靠近数据线DL的最外像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔的宽度为12.5μm，则像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔在宽度上随着到相邻数据线DL的中心的距离的减小，按照11.5μm、10.5μm、9.5μm、8.5μm、7.5μm和6.5μm的顺序减小。再次地，间隔在宽度上按照6.5μm、7.5μm、8.5μm、9.5μm、10.5μm、11.5μm和12.5μm的顺序增加。
在0.5μm的等差的情况下，可以调整靠近数据线DL的最外像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔的宽度以确保在一个像素区中像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔的宽度之和恒定。也就是，在0.5μm的等差的情况下，靠近数据线DL的最外像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔的宽度可以是11μm，并且像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔在宽度上随着到两个相邻数据线DL的中心的距离的减小按照10.5μm、10μm、9.5μm、9μm、8.5μm和8μm的顺序减小。再次地，间隔在宽度上按照8μm、8.5μm、9μm、9.5μm、10μm、10.5μm和11μm的顺序增加。
因此，当在应用设备内部光的帮助下通过透明显示装置观察内部材料时，本发明的上述透明显示装置引起像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的相消干涉。这减少了衍射光栅，因此改善了透明显示装置的衍射和可视性。
图4A为典型的透明显示装置的俯视图，图4B和图4C为本发明的透明显示装置的俯视图。在图4A至图4C中，仅示出了像素电极和公共电极。另外，表1示出了在图4A至图4C中示出的透明显示装置的特征。
表1
图4A中的透明显示装置在像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间具有恒定宽度的间隔。图4B示出了像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔在宽度上按照0.5μm的等差减少的透明显示装置，图4C示出了像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔在宽度上按照1μm的等差减少的透明显示装置。
在这种情况下，当像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔在宽度上按照如图4B和图4C所示例性示出的等差减少时，与在典型透明显示装置中的那些不同，在一个像素区中像素竖直部分150a和公共竖直部分160a的数量以及像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔宽度之和可以变化。这可能会导致开口率和透明显示装置的显示特性的变化。因此，为了防止这个问题，在像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔具有不同宽度的条件下，期望调整靠近数据线DL的最外像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔的宽度。
更具体地，图4A的透明显示装置在像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间具有14个间隔，并且这些间隔具有9.51μm的相同的宽度。因此，间隔的宽度之和为9.51×14＝133.14μm。当像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔在宽度上按照如图4B示例性示出的0.5μm的等差减少时，为了保持像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔的宽度之和恒定，期望地是调整靠近数据线DL的最外像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔的宽度到11μm。
也就是，在图4B的透明显示装置中，像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔在宽度上随着与靠近数据线DL的像素区的最外区域的距离的增加或者随着到像素区中心的距离的减小按照11μm、10.5μm、10μm、9.5μm、9μm、8.5μm和8μm的顺序减小。再次地，间隔在宽度上按照8μm、8.5μm、9μm、9.5μm、10μm、10.5μm和11μm的顺序增加。因此，像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔的宽度之和为133μm。
同样地，即使当像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔在宽度上按照图4C中示例性示出的1μm的等差减小时，像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔在宽度上随着与靠近数据线DL的区域的距离的增加或者随着到中心的距离的减少按照12.5μm、11.5μm、10.5μm、9.5μm、8.5μm、7.5μm和6.5μm的顺序减小。再次地，间隔按照6.5μm、7.5μm、8.5μm、9.5μm、10.5μm、11.5μm和12.5μm的顺序增加。因此，像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔的宽度之和为133μm。
总之，在像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔的宽度上的等差减少可以保持像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的恒定数量的间隔和恒定的开口率，这可以防止显示特性的变化。
特别地，像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间间隔的不同宽度可以引起在像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的液晶分子的旋转变化。因此，本发明的透明显示装置可以抵消液晶分子驱动电压差。
另外，当像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔在宽度上按照等差增加时，为了确保像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔的宽度之和恒定，期望调整靠近数据线DL的最外像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔的宽度。
图5A至图5C为分别示出图4A至图4C的透明显示装置的峰强度的曲线图，并且图6为图4A至图4C的衍射度的对比曲线图。
如图5A中示例性示出的，当像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔具有恒定宽度时，出现基于距离的衍射峰。这引起应用设备内部物体边界出现模糊并且也会引起重影。另一方面，根据本发明如在图5B和图5C中示例性示出的，当像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间间隔在宽度上按照等差减小时，在像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间出现相消干涉。这减小了衍射峰。因此，如图6中示例性示出的，衍射减小，因此提供了具有改善的衍射和改善的可视性的透明显示装置。
下文中，将参考附图详细描述根据本发明的透明显示装置的制造方法。
图7A至图7D为示出根据本发明的透明显示装置的制造方法的顺序的截面图。
如图7A中示例性示出的，通过例如溅射在基板100上沉积不透明导电材料层。不透明导电材料可以是两层或更多层的堆叠结构，例如Al/Cr、Al/Mo、Al(Nd)/Al、Al(Nd)/Cr、Mo/Al(Nd)/Mo、Cu/Mo、Ti/Al(Nd)Ti、Mo/Al、Mo/Ti/Al(Nd)、Cu合金/Mo、Cu合金/Al、Cu合金/Mo合金、Cu合金/Al合金、Al/Mo合金、Mo合金/Al、Al合金/Mo合金、Mo合金/Al合金、Mo/Al合金层等，或者可以是单层，例如Mo、Ti、Cu、AlNd、Al、Cr、Mo合金、Cu合金、Al合金层等。
然后，对不透明导电材料进行图案化以形成栅电极100a、栅极线GL和公共线CL。栅极线GL与公共线CL彼此平行。尽管栅电极100a可以限定栅极线GL的一部分，但是附图示出了栅电极100a从栅极线的一侧突出。然后，在包括栅极线GL、栅电极100a和公共线CL的基板100的表面上方形成栅极绝缘膜110。
然后，如图7B中示例性示出的，在栅极绝缘膜110上形成半导体层120、数据线DL、源电极130a和漏电极130b。半导体层120是有源层和欧姆接触层的依次堆叠结构。数据线DL与栅极线GL交叉以限定像素区，其中在数据线DL与栅极线GL之间插入有栅绝缘膜110。源电极130a从数据线DL突出从而形成在半导体层120上。漏电极130b面对源电极130a，其中在漏电极130b与源电极130a之间插入有半导体层的沟道(未示出)，该沟道是通过移除欧姆接触层而形成的。
然后，如图7C中示例性示出的，形成保护膜140以覆盖由栅电极100a、栅极绝缘膜110、半导体层120、源电极130a和漏电极130b组成的薄膜晶体管。尽管未示出，但是保护膜140可以是无机保护膜和有机保护膜的依次堆叠结构。通过选择性地移除保护膜140形成以露出漏电极130b的漏极接触孔140a，并且同时通过选择性地移除保护膜140和栅极绝缘膜100形成露出公共线CL的公共接触孔140b。
如图7D中示例性示出的，在保护膜140上形成透明导电材料，例如氧化锡(TO)、铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(1ZO)、铟锡锌氧化物(ITZO)等，并且对透明导电材料进行图案化以形成像素电极150和公共电极160。
像素电极150通过漏极接触孔140a电连接到漏电极130b。在这种情况下，像素电极150包括在覆盖公共线CL的区域内的构成存储电容器的像素水平部分和从像素水平部分突出的多个像素竖直部分150a。此外，公共电极160通过公共接触孔140b连接到公共线CL。公共电极160包括与像素竖直部分150b交替的多个公共竖直部分160b以及将多个公共竖直部分160b彼此连接的公共水平部分。
公共竖直部分160b和像素竖直部分150b彼此交替以产生横向场。特别地，像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔在宽度上按照等差随着与像素区的靠近数据线DL的任一边缘的距离的增加或者随着到像素区中心距离的减小而减少。因此，像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔基于靠近像素区两个边缘的两个数据线DL的中心对称。
从上面的描述中可以明显地看出，在根据本发明的透明显示装置及其制造方法中，像素竖直部分150b与公共竖直部分160a之间的间隔在宽度上按照等差减少或增加，这样可以减少由于每个像素区中的像素竖直部分150a和公共竖直部分160a而引起的衍射光栅。从而，可以实现改善的衍射并且因此可以实现改善的可视性。
另外，即使像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔在宽度上按照等差减少或增加，在每个像素区中的像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔宽度之和恒定。因此，在每个像素区中的像素竖直部分150a与公共竖直部分160a之间的间隔的数量和像素区的开口率恒定，这可以防止显示特性的变化。
尽管上面已经示出和描述了优选实施方案，但是明显地是本发明不限于上述具体实施方案，并且该领域的技术人员可以在不脱离所附权利要求的本质的情况下做出多种修改和变化。因此，旨在不应该独立地理解本发明的技术精神或前景的修改和变化。

Claims (4)

1.一种透明显示装置，包括：
形成在基板上的栅极线和数据线，所述栅极线和所述数据线彼此交叉以限定像素区，在所述栅极线与所述数据线之间插入有栅极绝缘膜；
形成在所述基板上的公共线，所述公共线平行于所述栅极线；
形成在各个所述像素区中的薄膜晶体管；
连接到所述薄膜晶体管的像素电极；以及
连接到所述公共线的公共电极，所述公共电极与所述像素电极交替，
其中在所述像素电极与所述公共电极之间的间隔在宽度上按照等差随着与每个像素区的靠近所述数据线的两个边缘的距离的增加或者按照等差随着到所述像素区的中心的距离的减小而减少或增加，
其中所述等差在0.5μm至1μm的范围内。
2.根据权利要求1所述的装置，其中在所述像素电极与所述公共电极之间的间隔基于靠近所述像素区的两个边缘的两个数据线之间的中心对称。
3.一种制造透明显示装置的方法，包括：
在基板上形成栅极线和公共线，所述栅极线和所述公共线彼此平行；
在所述基板上形成栅极绝缘膜以覆盖所述栅极线和所述公共线；
在所述栅极绝缘膜上形成数据线，所述数据线与所述栅极线交叉以限定像素区；
在各个所述像素区中形成薄膜晶体管；
形成连接到所述薄膜晶体管的像素电极；以及
形成连接到所述公共线的公共电极，所述公共电极与所述像素电极交替，
其中在所述像素电极与所述公共电极之间的间隔在宽度上按照等差随着与每个像素区的靠近所述数据线的两个边缘的距离的增加或者按照等差随着到所述像素区的中心的距离的减少而减少或增加，
其中所述等差在0.5μm至1μm的范围内。
4.根据权利要求3所述的方法，其中在所述像素电极与所述公共电极之间的间隔基于靠近所述像素区的两个边缘的两个数据线之间的中心对称。
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