JP2005222012A - 半透過型の液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は反射部形成工程が単純で、同一なアレイ基板を用いて透過型と半透過型のいずれの液晶モードの駆動も可能なアレイ基板を有する半透過型の液晶表示装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】上部基板302と、前記上部基板のスイッチング領域に形成された薄膜トランジスタ304と、前記薄膜トランジスタ上にカラー樹脂をコーティング及び現像して形成されたカラーフィルター306と、前記カラーフィルター上に形成されて前記薄膜トランジスタの漏洩電流の発生を遮断するための遮光膜308と、反射部A及び透過部Bを有し、樹脂コーティング及びパターニング、エムボシングパターニング工程を用いて前記上部基板と所定の間隔で離隔されて形成された下部基板310と、前記反射部上に形成された反射板312と、前記反射板上に形成された透明電極314とからなる半透過型の液晶表示装置及びその製造方法。
【選択図】図３

Description

本発明は液晶表示装置に関し、特に、カラーフィルターが集積化され、透過モード及び反射モードを同時に具現可能な半透過型液晶表示装置（ｔｒａｎｓｆｌｅｃｔｉｖｅ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ）に関する。

半透過型ＴＦＴ−ＬＣＤは、室内ではバックライト点灯状態で映像を表示し、室外ではバックライトによる電力の消費がなく、また、偏光板の表面反射に起因した映像の歪曲なしに映像を表示することが可能である。更に、半透過型ＴＦＴ−ＬＣＤはカラーフィルターを集積化して形成することにより上下板の合着マージンを確保し、カラーフィルターを個別に形成する場合と比べて製造原価の節減をはかることができる。

半透過型の液晶表示装置に対する技術が開発されたことにより、単純なマスク工程でカラーフィルターと半透過型の液晶表示装置の一体化が実現している。また、半透過型の液晶表示装置の駆動基板を透過型の液晶表示装置にもそのままに使用可能になるように製作することで、高い生産性を期待することができる。従来の半透過型液晶表示装置の技術によれば、反射部形成のための樹脂工程が必要であり、工程が複雑である。透過型ＴＦＴ−ＬＣＤと異なって、半透過型液晶表示装置は透過型アレイ基板及びカラーフィルター基板を個別に製作する必要があり、製造ラインの設備上の損傷を受け易く、これによって製造原価が上昇する。

また、従来のアレイ基板上に反射板形成のための樹脂工程を実施する時には、凹凸部形成、ＴＦＴのホールパターンの形成、エムボシング（ｅｍｂｏｓｓｉｎｇ）パターンの形成が必要であり、そのために収率の減少及び高い割合の不良発生が生ずる。このような反射板が形成されたアレイ基板上にカラーフィルターを集積する工程で、樹脂工程の追加及び反射板による高い段差によって生産性が低下する。更に、反射板により透過部と反射部との間に形成された高い樹脂段差により、例え同一のＲＧＢカラー樹脂のカラーフィルターを用いても、同一の色感を具現することができない。

図１及び図２は従来の半透過型ＴＦＴ−ＬＣＤの断面図である。
図１及び図２に示すように、アレイ基板形成のためにＴＦＴ部、樹脂部、樹脂パターン、及び反射板が形成される。従来の半透過型基板のアレイ基板の製作時には、高い表面段差及びホール形成などによって製造工程が複雑であり、不良発生率が高い。また、上部基板１０２にカラーフィルター１０４、下部基板１０６にＴＦＴ１０８がそれぞれ形成されているため、上、下部基板を合わせる場合の位置合せマージン（合着マージン）を確保するためのブラックマトリックスの幅が相対的に大きくなり、これが開口率低下の原因になる。

カラーフィルター集積技術を半透過型または反射型に適用する場合、金属で形成された反射板によって光を透過するカラー樹脂部が覆われており、カラー樹脂部をアレイ基板上に反射板とともに形成することが不可能である。また、反射部のカラー樹脂を利用するためにアレイ基板上にカラー樹脂を形成する場合、反射部の厚さとカラーフィルターの厚さの調節に起因して、反射部と透過部で異なる２種類の光学定数を有する可能性があり、最適な色特性または反射部セルギャップの確保が不可能である。

半透過型液晶表示素子において、透過部と反射部の色調を統一する方法、或いは、カラーフィルターの形成工程を簡略化する方法は数多く開示されている。例えば特許文献１には、透過部のカラーフィルターの透過率を反射部の２分の１未満にする技術が開示されているが、透過部、反射部いずれのカラーフィルターも上部基板或いは下部基板のどちらか一方に形成されており、基板を半透過型液晶表示素子と透過型液晶表示素子で共通化しようという技術は開示されていない。
特開２００２−３０３８６１号公報

本発明は上記の従来技術の問題点を解決するために案出されたものであり、カラーフィルターをアレイ基板上に集積化させることで反射部の形成工程を簡略化し、同じアレイ基板を用いて透過型と半透過型の液晶モードの駆動が可能な半透過型の液晶表示装置及びそれの製造方法を提供することにその目的がある。

本発明に係る半透過型液晶表示装置は、上部基板と、前記上部基板のスイッチング領域に形成された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタ上にカラー樹脂をコーティング及び現像して形成されたカラーフィルターと、前記カラーフィルター上に形成されて前記薄膜トランジスタの漏洩電流の発生を遮断するための遮光膜と、樹脂コーティング及びパターニング、エムボシングパターニング工程を用いて前記上部基板と所定の間隔で離隔されて形成された反射部及び透過部を有する下部基板と、前記反射部上に形成された反射板と、前記反射板上に形成された透明電極と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る半透過型液晶表示装置の製造方法は、上部基板を準備する段階と、前記上部基板のスイッチング領域に薄膜トランジスタを形成する段階と、前記薄膜トランジスタ上にカラー樹脂をコーティング及び現像してカラーフィルターを形成する段階と、前記薄膜トランジスタの漏洩電流発生を遮断するための遮光膜を前記カラーフィルター上に形成する段階と、樹脂コーティング及びパターニング、エムボシングパターニング工程を用いて前記上部基板と所定の間隔で離隔されて、反射部及び透過部を有する下部基板を形成する段階と、前記反射部上に反射板を形成する段階と、及び前記反射板上に透明電極を形成する段階と、を含むことを特徴とする。

上記の本発明の特徴及び長所は次に述べる発明を実施するための最良の形態の説明から明確になるであろう。

本発明によれば、反射板を有する液晶表示装置の工程単純化を行うことによって収率及び生産性を向上させることができる。また、一種類のアレイ基板を半透過型及び透過型の液晶表示装置のどちらにも適用させることができる。本発明による液晶表示装置のアレイ基板工程及び設計適用時にカラーフィルターによる原価上昇要因を減少させて原価節減をはかることができる。

また、反射部のエムボシング段差によるセルギャップのバラ付きの影響を防止することができるし、セルギャップによる不良または画質の低下現象を抑えることができる。前記した工程単純化の場合のようにツートーンカラーフィルター樹脂工程を別途に適用してツートーンカラーフィルターの樹脂層形成時のマスク工程を単純化させることができる。

以下、添付された図面に基づいて本発明の望ましい実施例による半透過型の液晶表示装置及びその製造方法をより詳細に説明する。
図３は本発明の実施例による半透過型の液晶表示装置を示した断面図である。図４は本発明の実施例による半透過型の液晶セルを示した断面図である。

本発明の実施例による半透過型の液晶表示装置は上部基板３０２、薄膜トランジスタ３０４、Ｒ、Ｇ、Ｂカラーフィルター３０６、遮光膜３０８、反射部Ａ及び透過部Ｂを有する下部基板３１０、反射板３１２、及び透明電極３１４を含む。

以下、本発明の実施例による半透過型の液晶表示装置を製造する方法を図３及び図４を参照して説明する。

先ず、スイッチング領域を有するアレイ基板を構成する上部基板３０２を準備する。上部基板３０２のスイッチング領域に薄膜トランジスタ３０４を形成する。薄膜トランジスタ３０４はゲート電極、ゲート絶縁膜、活性層、ソース／ドレーン電極、及び保護膜が順次形成されて製作される。薄膜トランジスタ３０４上にＲ、Ｇ、Ｂ樹脂をコーティング及び現像してカラーフィルター３０６を形成する。カラーフィルター３０６は樹脂によって形成される。薄膜トランジスタ３０４の漏洩電流発生を遮断するための遮光膜３０８、すなわちブラックマトリックスをカラーフィルター３０６上に形成する。

樹脂コーティング及びパターニング、エムボシングパターニング工程を用いて、上部基板と一定間隔で離隔されて、反射部Ａ及び透過部Ｂを有する下部基板３１０を形成する。反射部Ａは反射領域を形成する樹脂層である。透過部Ｂは透過領域を形成する樹脂層である。

下部基板３１０の反射部Ａ上に表面に凹凸形状を有する反射板３１２を形成する。本発明による半透過型の液晶表示装置は、バックライトオフ時には反射板３１２を用いて反射モードで駆動される。反射板３１２上に透明電極３１４を形成する。

反射部Ａ及び透過部Ｂを有する下部基板３１０は一般的な半透過型基板とは違い、薄膜トランジスタが形成されていない。２ないし４枚のマスクで樹脂パターン、反射板パターン、共通電極パターンが形成される。この場合、７ないし９枚のマスクを用いて半透過パターン及び共通電極パターンを薄膜トランジスタアレイ基板上に形成する場合と比較して、少ないマスクの適用回数で樹脂パターン、反射板パターン、共通電極パターンが形成され、それにより高い割合の収率向上をはかることができる。また、本発明によるアレイ基板を適用することにより、半透過型の下部基板だけでなく、ダミー共通電極（透明電極）が形成されたガラスをアレイ基板に合着することにより、アレイ基板を反射部及び透過部を有する半透過型の液晶表示装置用としても透過型の液晶表示装置用としても共通に使用することができ、生産性の向上及び生産ラインの運営效率を大きく高めることができる。

図５は本発明の実施例による半透過型基板を利用した透過型の液晶セルを示した断面図である。透過電極が形成された下部基板３１０は、アレイ基板を透過型の液晶表示素子用に変更することなく、透過型の液晶表示装置へ使用可能である。

図６は本発明の他の実施例による半透過型の液晶表示装置を示した断面図である。
本発明の他の実施例による半透過型の液晶表示装置は上部基板６０２、薄膜トランジスタ６０４、Ｒ、Ｇ、Ｂカラーフィルター６０６、遮光膜６０８、反射部Ａ及び透過部Ｂを有する下部基板６１０、反射板６１２、及びＲ’、Ｇ’、Ｂ’カラーフィルター６１４を含む。

本発明の他の実施例による半透過型の液晶表示装置を製造する方法を、図６を参照して以下に説明する。
先ず、スイッチング領域を有するアレイ基板を構成する上部基板６０２を準備する。上部基板６０２のスイッチング領域に薄膜トランジスタ６０４を形成する。薄膜トランジスタ６０４はゲート電極、ゲート絶縁膜、活性層、ソース／ドレーン電極、及び保護膜が順次形成されて製作される。薄膜トランジスタ６０４上にＲ、Ｇ、Ｂ樹脂をコーティング及び現像してカラーフィルター６０６を形成する。この時、カラーフィルター６０６は上部基板部に反射モードの反射率を向上させるために反射領域にはカラー樹脂を形成せずに、透過領域のみにカラー樹脂を形成する。薄膜トランジスタ６０４の漏洩電流発生を遮断するための遮光膜６０８、すなわちブラックマトリックスをカラーフィルター６０６上に形成する。

樹脂コーティング及びパターニング、エムボシングパターニング工程を用いて上部基板と所定の間隔で離隔されて、反射部Ａ及び透過部Ｂを有する下部基板６１０を形成する。反射部Ａ及び透過部Ｂは樹脂によって形成される。下部基板６１０の反射部Ａ上に凹凸形状を有する反射板６１２を形成する。反射板６１２上にカラー樹脂によってＲ’、Ｇ’、Ｂ’カラーフィルター６１４を形成する。本発明の実施例によれば、カラーフィルター６０６及びＲ’、Ｇ’、Ｂ’カラーフィルター６１４は色調（ｃｏｌｏｒ ｔｏｎｅ）が相異ることが望ましい。

下部基板６１０の反射部Ａに形成されたカラー樹脂層であるＲ’、Ｇ’、Ｂ’カラーフィルター６１４は、上部基板６０２のカラーフィルター６０６用の樹脂層に対してツートーンカラー（ｔｗｏ−ｔｏｎｅ ｃｏｌｏｒ）樹脂である。すなわち、Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’カラーフィルター６１４は反射率を向上させるために厚さを薄くするか、または白色の割合を高く形成する。上部基板６０２のＲ、Ｇ、Ｂカラーフィルター６０６と下部基板６１０のＲ’、Ｇ’、Ｂ’カラーフィルター６１４は総６色のカラーフィルター效果を出す。単一基板に６色カラーフィルターを形成するの場合にカラーフィルターマスクの追加により生ずる工程上の問題を、上板及び下板の各三色マスクとして不良率を低減する。また、反射板のエムボシング上にＲ’、Ｇ’、Ｂ’カラー樹脂層を形成してエムボシング段差を平坦化することで均一なセルギャップを確保することができる。

以上本発明の望ましい実施例を説明したが、本発明は前記した実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内で多様な変形が可能である。

従来の反透過型ＴＦＴ−ＬＣＤの断面図である。 従来の反透過型ＴＦＴ−ＬＣＤの断面図である。 本発明の実施例による半透過型の液晶表示装置を示した断面図である。 本発明の実施例による半透過型の液晶セルを示した断面図である。 本発明の実施例による半透過型基板を利用した透過型の液晶セルを示した断面図である。 本発明の他の実施例による半透過型の液晶表示装置を示した断面図である。

符号の説明

３０２ 上部基板
３０４ 薄膜トランジスタ
３０６ Ｒ、Ｇ、Ｂカラーフィルター
３０８ 遮光膜
３１０ 下部基板
３１２ 反射板
３１４ 透明電極
６０２ 上部基板
６０４ 薄膜トランジスタ
６０６ Ｒ、Ｇ、Ｂカラーフィルター
６０８ 遮光膜
６１０ 下部基板
６１２ 反射板
６１４ Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’カラーフィルター
Ａ 反射部
Ｂ 透過部

Claims (6)

1. 上部基板と、
   前記上部基板のスイッチング領域に形成された薄膜トランジスタと、
   前記薄膜トランジスタ上にカラー樹脂をコーティング及び現像して形成されたカラーフィルターと、
   前記カラーフィルター上に形成されて前記薄膜トランジスタの漏洩電流発生を遮断するための遮光膜と、
   樹脂コーティング及びパターニング、エムボシングパターニング工程を用いて前記上部基板と所定の間隔で離隔されて形成された反射部及び透過部を有する下部基板と、
   前記反射部上に形成された反射板と、
   前記反射板上に形成された透明電極と、
   を含むことを特徴とする半透過型の液晶表示装置。
2. カラー樹脂によって前記反射板上に形成された追加的なカラーフィルターをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半透過型の液晶表示装置。
3. 前記カラーフィルター及び前記追加的なカラーフィルターはトーンが相異であることを特徴とする請求項２に記載の半透過型の液晶表示装置。
4. 上部基板を準備する段階と、
   前記上部基板のスイッチング領域に薄膜トランジスタを形成する段階と、
   前記薄膜トランジスタ上にカラー樹脂をコーティング及び現像してカラーフィルターを形成する段階と、
   前記薄膜トランジスタの漏洩電流発生を遮断するための遮光膜を前記カラーフィルター上に形成する段階と、
   樹脂コーティング及びパターニング、エムボシングパターニング工程を用いて前記上部基板と所定の間隔で離隔されて反射部及び透過部を有する下部基板を形成する段階と、
   前記反射部上に反射板を形成する段階と、
   前記反射板上に透明電極を形成する段階と、
   を含むことを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法。
5. 前記カラーフィルターを形成する段階は反射モードの反射率を向上させるために反射領域にはカラー樹脂を形成せずに、透過領域のみにカラー樹脂を形成することを特徴とする請求項４に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
6. 前記反射板上にカラー樹脂によってカラーフィルターを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。

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