JP2006010800A - Active matrix liquid crystal display device and method for manufacturing same - Google Patents
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Description
本発明は、アクティブマトリクス型液晶表示装置及びその製造方法に関し、特に反射電極を備えたアクティブマトリクス型液晶表示装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an active matrix liquid crystal display device and a manufacturing method thereof, and more particularly to an active matrix liquid crystal display device including a reflective electrode and a manufacturing method thereof.
液晶表示装置(以下LCDという)は、薄型で低消費電力であるという特徴を備え、現在コンピュータのモニターや、携帯電話等の携帯情報機器のモニターとして広く用いられている。LCDには、透過型LCDと反射型LCDとがある。透過型LCDは、液晶に電圧を印加するための画素電極として透明電極を用い、LCDパネルの後方にバックライト光源を配置し、このバックライトの透過光量をLCDパネルで制御することで周囲が暗くても明るい表示ができる。しかし、常にバックライト光源を点灯して表示を行うため、消費電力が大きいこと、また昼間の屋外のように外光が強い環境では、十分なコントラストが確保できない特性がある。 A liquid crystal display device (hereinafter referred to as an LCD) has a feature of being thin and has low power consumption, and is currently widely used as a monitor for a computer or a portable information device such as a mobile phone. There are transmissive LCDs and reflective LCDs. In the transmissive LCD, a transparent electrode is used as a pixel electrode for applying a voltage to the liquid crystal, a backlight light source is disposed behind the LCD panel, and the amount of light transmitted through the backlight is controlled by the LCD panel, thereby darkening the surroundings. Even bright display is possible. However, since the backlight light source is always turned on for display, power consumption is large, and there is a characteristic that a sufficient contrast cannot be secured in an environment with strong external light such as outdoors in the daytime.
一方、反射型LCDでは、太陽光や室内灯などの外光を光源として用い、LCDパネルに入射するこれらの外光を、観察面側の基板に形成した反射層を含む画素電極によって反射する。そして、液晶に入射し、反射層で反射された光のLCDパネルからの射出光量を画素毎に制御することで表示を行う。この反射型LCDは、光源として外光を用いるため、外光がない環境では表示を行えないが、透過型LCDと異なり、光源による消費電力がなく低消費電力であり、また外光が強い環境で十分なコントラストが得られるという特性がある。 On the other hand, in a reflective LCD, external light such as sunlight or room light is used as a light source, and the external light incident on the LCD panel is reflected by a pixel electrode including a reflective layer formed on a substrate on the observation surface side. Then, display is performed by controlling the amount of light emitted from the LCD panel of light incident on the liquid crystal and reflected by the reflective layer for each pixel. Since this reflective LCD uses external light as the light source, it cannot be displayed in an environment without external light. However, unlike a transmissive LCD, it has low power consumption and no external light. Has a characteristic that a sufficient contrast can be obtained.
近年、透過機能と反射機能の両方を併せ持ち、周囲が明るい環境でも暗い環境でも見やすいLCDとして半透過型LCDが開発されている。この半透過型LCDでは、1つの画素内で、透過機能を実現するためにITOなどの透明電極を用い、反射機能を実現するためにAlなど反射特性の良い反射層を含む画素電極を用いる。 In recent years, transflective LCDs have been developed as LCDs that have both a transmissive function and a reflective function, and are easy to see in both bright and dark environments. In this transflective LCD, a transparent electrode such as ITO is used in one pixel in order to realize a transmission function, and a pixel electrode including a reflective layer having a good reflection characteristic such as Al is used in order to realize a reflection function.
上述のように、反射型LCD、半透過型LCDは反射層を含む画素電極を備えているが、外光を色々な方向に散乱させ、反射層での鏡面反射を防止するために、画素電極の表面にマスクを用いて複数の凹部及び凸部を形成したものが知られている。
しかしながら、上述のように反射層を含む画素電極の表面に形成された複数の凹部及び凸部のパターンは、距離的に周期性を有していたために、反射層によって外光が反射された場合に、反射光の干渉が生じ、虹状の表示むらが生じるという問題があった。 However, when the external light is reflected by the reflective layer because the pattern of the plurality of concave portions and convex portions formed on the surface of the pixel electrode including the reflective layer has periodicity in the distance as described above. In addition, there is a problem that interference of reflected light occurs and rainbow-like display unevenness occurs.
本発明は、反射型LCD又は半透過型LCDのように反射層を含む画素電極を備えたアクティブマトリクス型液晶表示装置において、画素電極の表面に複数の凹部及び凸部が形成され、互いに隣接する凸部の間隔及び互いに隣接する凹部の間隔に距離的な周期性がないことを特徴とするものである。 The present invention provides an active matrix liquid crystal display device having a pixel electrode including a reflective layer, such as a reflective LCD or a transflective LCD, in which a plurality of concave portions and convex portions are formed on the surface of the pixel electrode and are adjacent to each other. There is no distance periodicity in the interval between the convex portions and the interval between the concave portions adjacent to each other.
本発明によれば、反射層を含む画素電極を備えたアクティブマトリクス型液晶表示装置において、画素電極による反射光の干渉が抑止されるので、LCDパネルに虹状のむらが生じるのが防止され、表示品位を向上することができる。 According to the present invention, in an active matrix type liquid crystal display device having a pixel electrode including a reflective layer, interference of reflected light by the pixel electrode is suppressed, so that rainbow-like unevenness is prevented from being generated on the LCD panel. The quality can be improved.
次に、本発明の第1の実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置について、図面を参照しながら説明する。図1は、このアクティブマトリクス型液晶表示装置の4画素の等価回路である。図2は、図1の画素のパターンレイアウト図である。図1、図2では4つの画素を示しているが、実際には多数の画素が行及び列のマトリクスに配置されて画素領域を形成している。 Next, an active matrix liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an equivalent circuit of four pixels of this active matrix type liquid crystal display device. FIG. 2 is a pattern layout diagram of the pixel of FIG. Although FIG. 1 and FIG. 2 show four pixels, in practice, a large number of pixels are arranged in a matrix of rows and columns to form a pixel region.
複数のデータライン10は列方向に延び、複数のゲートライン20はこれと交差する行方向に延びている。各画素は、データライン10とゲートライン20に接続された、画素選択用の薄膜トランジスタ11(以下、TFT11と称する)を備えている。ゲートライン20に出力される画素選択信号に応じてTFT11がオンすると、データライン10からこのTFT11を介して表示データが液晶12の画素電極14に供給される。液晶12を介して画素電極14と対向する共通電極15(対向電極とも呼ばれる)には共通電圧Vcomが供給されている。
The plurality of
また、前記画素選択信号に応じてTFT11が選択されて表示データが画素に書き込まれてから次にTFT11が再び選択されるまでの期間、画素に書き込まれた表示データを確実に保持することが必要であるため、補助容量素子13が設けられている。補助容量素子13の第1の端子13aはTFT11のソース領域61s及び画素電極14に接続され、その第2の端子13bは補助容量ライン30に接続されている。補助容量ライン30には一定の電圧Vscが供給されている。
In addition, it is necessary to securely hold the display data written in the pixel during the period from when the
図3は、図2のX−X線に沿った位置での画素の断面構造を示している。この画素は、反射型LCDの画素であり、第1の絶縁性基板100と第2の絶縁性基板200の間に液晶12が封入された構成を備え、第1基板100上にTFT11、アルミニウム層等の反射層を含む画素電極14が配置されている。画素電極14の液晶12に対向する側の反射層の表面には、後述するように、複数の凹部及び凸部が形成され、互いに隣接する凸部の間隔及び互いに隣接する凹部の間隔に距離的な周期性がないものである。第1の絶縁性基板100と対向配置される第2の絶縁性基板200には共通電圧Vcomの印加される共通電極15、カラーフィルター層50が形成されている。そして、画素電極14と、液晶12を挟んで対向する共通電極15との間に印加する電圧により液晶12を駆動する。
FIG. 3 shows a cross-sectional structure of the pixel at a position along the line XX in FIG. This pixel is a pixel of a reflective LCD, and has a configuration in which a
以下、この断面構造についてさらに詳しく説明する。第1の絶縁性基板100上には、TFT11が形成され、ゲート電極20aが能動層61より上層に位置する、いわゆるトップゲート型TFTである。TFT11の能動層61は、ポリシリコンから成り、第1の基板100上にパターニングされる。この能動層61を覆ってゲート絶縁層62が形成され、ゲート絶縁層62上にはゲートライン20の一部であるゲート電極20aが形成されている。ゲート電極20aの下方の能動層61の部分はTFT11のチャネル領域61cであり、このチャネル領域61cを挟む両側に、不純物が注入されたドレイン領域61d及びソース領域61sが形成されている。
Hereinafter, this cross-sectional structure will be described in more detail. A TFT 11 is formed on the first
能動層61のドレイン領域61dは、ゲート電極20aを覆って形成される層間絶縁層65に形成されたコンタクトホールH1に埋め込まれた接続用金属層を介し、データライン10に接続されている。
The
また、データライン10を覆って平坦化絶縁層70が形成されており、能動層61のソース領域61sは、この平坦化絶縁層70の上に形成された反射層を含む画素電極14とコンタクトホールH2に埋め込まれた接続用金属層を介して接続されている。
Further, a
能動層61のソース領域61sは、更に、各画素に設けられる補助容量素子13の第1の端子13aを兼用しており、図2に示すように、画素電極14とのコンタクト領域から更に補助容量ライン30と重畳する領域に延びている。補助容量素子13の第2の端子13bは補助容量ライン30と一体化されており、ゲート電極20aと同層で同じ工程で形成される。補助容量ライン30は、ゲート電極20a、ゲートライン20とは、所定の間隙をあけて別の領域に形成されている。補助容量素子13の容量絶縁膜はゲート絶縁層62が兼用している。
The
距離的に周期性がない複数の凹部及び凸部が形成された画素電極14上、及び平坦化絶縁層70上には液晶12を配向させるための第1の配向膜81が形成されている。また、画素電極14と液晶12を介して対向する共通電極15の下にも液晶12を配向させるための第2の配向膜82が形成されている。
A
図4は画素電極14の液晶12に対向する側の反射層の表面に形成された複数の凹部及び凸部を拡大して示した断面図である。互いに隣接する凸部の間隔A1,A2,A3,
・・・及び、互いに隣接する凹部の間隔B1,B2,B3,・・・には距離的な周期性がない。即ち、これらの間隔は全く不規則であり、短距離的な規則性及び長距離的な規則性がないものである。この点は他のすべての画素の画素電極14についても同じである。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a plurality of concave portions and convex portions formed on the surface of the reflective layer on the side facing the
.. And intervals B1, B2, B3,... Between adjacent recesses have no distance periodicity. That is, these intervals are completely irregular, and there is no short-range regularity and long-distance regularity. This also applies to the
これにより、太陽光などの外光はこの画素電極14によって不規則に反射されるため、反射光の同士の干渉が抑止され、LCDパネルに虹状のむらが生じることが防止される。また、互いに隣接する凸部の間隔A1,A2,A3,・・・、及び互いに隣接する凹部の間隔B1,B2,B3,・・・は0μmより大きく、10μm以下の範囲に分布していることが好ましい。また、凸部の高さhと凹部の深さdは画素電極14の反射層の表面の平均的な高さHavを基準として±1μmの範囲に分布していることが好ましい。
Accordingly, since external light such as sunlight is irregularly reflected by the
ここで、凸部の高さhは画素電極14の反射層の表面の平均的な高さHavを基準とした高さであり、凹部の深さdは、画素電極14の反射層の表面の平均的な高さHavを基準とした深さである。さらに互いに隣接する凸部の間隔A1,A2,A3,・・・及び互いに隣接する凹部の間隔B1,B2,B3,・・・は、正規分布をなしていることが好ましい。
Here, the height h of the convex portion is a height based on the average height Hav of the surface of the reflective layer of the
上記のアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法は、感光性絶縁材料等から成る平坦化絶縁層70をTFT11が形成された第1の絶縁性基板100上に被着した後に、アルミニウム(Al)や銀(Ag)のような金属をスパッタして金属層を形成し、この金属層の表面を多数の粒子(例えば、酸化セリウムの微粒子)を用いて粒子研磨することによって複数の凹部及び凸部を形成する。この粒子研磨によれば、距離的な周期性がない複数の凹部及び凸部が形成される。その後、粒子研磨された金属層のパターニングを行い、反射層14aを形成する。その後、反射層14a上に透明電極14bを形成し、画素電極14を形成する。なお、透明電極14bを形成せず、反射層14aのみで画素電極14を形成してもよい。
In the manufacturing method of the active matrix liquid crystal display device, the
上記のアクティブマトリクス型液晶表示装置の他の製造方法は、図5に示すように、感光性絶縁材料等から成る平坦化絶縁層70をTFT11が形成された第1の絶縁性基板100上に被着した後に、この平坦化絶縁層70の表面を上記と同じ方法で粒子研磨することによって複数の凹部及び凸部を形成する。
As shown in FIG. 5, another manufacturing method of the active matrix liquid crystal display device described above covers a
そして、粒子研磨された平坦化絶縁層70上にアルミニウム(Al)や銀(Ag)のような金属をスパッタして金属層を形成する。すると、この金属層の表面には平坦化絶縁層70の表面の形状がそのまま反映された複数の凹部及び凸部が形成される。平坦化絶縁層70の表面の複数の凹部及び凸部には距離的な周期性がないため、金属層の表面にそのまま反映された複数の凹部及び凸部にも当然ながら距離的な周期性がない。その後、金属層のパターニングを行い、反射層14aを形成する。その後、反射層14a上に透明電極14bを形成し、画素電極14を形成する。なお、透明電極14bを形成せず、反射層14aのみで画素電極14を形成してもよい。
Then, a metal layer is formed by sputtering a metal such as aluminum (Al) or silver (Ag) on the planarized insulating
次に本発明の第2の実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置ついて、図面を参照しながら説明する。第1の実施形態では反射型LCDについて説明したが、本実施形態は半透過型LCDに関するものである。図6はこのアクティブマトリクス型液晶表示装置の画素のレイアウトパターン図であり、図7は図6のY−Y線に沿った位置での画素の断面構造を示している。なお、アクティブマトリクス型液晶表示装置の画素の等価回路図は図1に示したものと同じである。 Next, an active matrix liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Although the reflective LCD has been described in the first embodiment, the present embodiment relates to a transflective LCD. FIG. 6 is a layout pattern diagram of pixels of the active matrix liquid crystal display device, and FIG. 7 shows a cross-sectional structure of the pixel at a position along the line YY in FIG. Note that an equivalent circuit diagram of a pixel of the active matrix liquid crystal display device is the same as that shown in FIG.
このアクティブマトリクス型液晶表示装置は、1つの画素内に反射領域と透過領域を備えている。反射領域は反射型LCDとして機能し、透過領域は透過型LCDとして機能する。本実施形態を第1の実施形態と比較すると、画素電極14の構造が互いに異なっている。本実施形態の画素電極14は、反射層14aと透明電極14bで構成され、反射領域では、反射層14aが平坦化絶縁層70上に形成され、その上にITOのような透明導電層から成る透明電極14bが形成されている。この透明電極14bは反射領域から透過領域の平坦化絶縁層70上に延びるように形成されている。
This active matrix liquid crystal display device includes a reflective region and a transmissive region in one pixel. The reflective area functions as a reflective LCD, and the transmissive area functions as a transmissive LCD. When this embodiment is compared with the first embodiment, the structures of the
このような半透過型LCDにおいても反射層14aを備えているため、反射層14aによって外光が反射された場合に、反射光の干渉が生じ、虹状のむらが生じる。そこで、第1の実施形態と同様に、反射領域の反射層14aの表面に距離的に周期性がない複数の凹部及び凸部を形成することで、そのような虹状のむらの発生を防止することができる。なお、反射層14aは透明電極14bの上に形成してもよい。
Since such a transflective LCD also includes the
本実施形態のアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造は第1の実施形態と同様に行うことができる。即ち、感光性絶縁材料等から成る平坦化絶縁層70をTFT11が形成された第1の絶縁性基板100上に被着した後に、アルミニウム(Al)や銀(Ag)のような金属をスパッタして金属層を形成し、この金属層の表面を多数の粒子(例えば、酸化セリウムの微粒子)を用いて粒子研磨することによって複数の凹部及び凸部を形成する。この粒子研磨によれば、距離的な周期性がない複数の凹部及び凸部が形成される。その後、粒子研磨された金属層のパターニングを行い、反射領域のみに、反射層14aを形成する。その後、反射層14a上から透過領域に延びる透明電極14bを形成する。
The active matrix type liquid crystal display device of this embodiment can be manufactured in the same manner as in the first embodiment. That is, after the
また、このアクティブマトリクス型液晶表示装置の他の製造方法は、感光性絶縁材料等から成る平坦化絶縁層70をTFT11が形成された第1の絶縁性基板100上に被着した後に、この平坦化絶縁層70の表面を粒子研磨することによって複数の凹部及び凸部を形成し、そして、粒子研磨された平坦化絶縁層70上にアルミニウム(Al)や銀(Ag)のような金属をスパッタして金属層を形成する。
In another method of manufacturing the active matrix liquid crystal display device, the flattening insulating
すると、この金属層の表面には平坦化絶縁層70の表面の形状がそのまま反映された複数の凹部及び凸部が形成される。平坦化絶縁層70の表面の複数の凹部及び凸部には距離的な周期性がないため、金属層の表面にそのまま反映された複数の凹部及び凸部にも当然ながら距離的な周期性がない。その後、金属層のパターニングを行い、反射層14aを形成する。その後、反射層14a上から透過領域に延びる透明電極14bを形成する。
Then, a plurality of concave portions and convex portions that reflect the shape of the surface of the
10 データライン 11 TFT 12 液晶 13 補助容量素子
13a 第1の端子 13b 第2の端子 14 画素電極
14a 反射層 14b 透明電極 15 共通電極
20 ゲートライン 20a ゲート電極 30 補助容量ライン
50 カラーフィルター層 61 能動層 61d ドレイン領域
61c チャネル領域 61s ソース領域 62 ゲート絶縁層
65 層間絶縁層 70 平坦化絶縁層 81 第1の配向膜
82 第2の配向膜 100 第1の絶縁性基板
200 第2の絶縁性基板
DESCRIPTION OF
Claims (9)
絶縁性基板上に配置された薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタを通して表示信号が印加される反射層を含む画素電極と、
前記画素電極と対向して配置された透明な共通電極と、
前記画素電極と前記共通電極の間に封入された液晶とを備え、前記画素電極の反射層の表面に複数の凹部及び凸部が形成され、互いに隣接する凸部の間隔及び互いに隣接する凹部の間隔に距離的な周期性がないことを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置。 A plurality of pixels, each pixel being a thin film transistor disposed on an insulating substrate;
A pixel electrode including a reflective layer to which a display signal is applied through the thin film transistor;
A transparent common electrode disposed facing the pixel electrode;
A liquid crystal sealed between the pixel electrode and the common electrode, wherein a plurality of concave portions and convex portions are formed on the surface of the reflective layer of the pixel electrode, and the interval between the convex portions adjacent to each other and the concave portions adjacent to each other. An active matrix liquid crystal display device characterized in that there is no distance periodicity in the interval.
絶縁性基板上に配置された薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタ上に形成された絶縁層と、
前記絶縁層上に形成され、前記薄膜トランジスタを通して表示信号が印加される反射層を含む画素電極と、
前記画素電極と対向して配置された透明な共通電極と、
前記画素電極と前記共通電極の間に封入された液晶とを備えたアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法であって、
前記絶縁層の表面を多数の粒子を用いて研磨して複数の凹部及び凸部を形成し、その後、前記絶縁層上に金属層を被着することで前記画素電極を形成し、前記画素電極の反射層の表面には、前記絶縁層の表面に形成された複数の凹部及び凸部が反映されて、複数の凹部及び凸部が形成されることを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法。 A plurality of pixels, each pixel being a thin film transistor disposed on an insulating substrate;
An insulating layer formed on the thin film transistor;
A pixel electrode formed on the insulating layer and including a reflective layer to which a display signal is applied through the thin film transistor;
A transparent common electrode disposed facing the pixel electrode;
A method of manufacturing an active matrix liquid crystal display device comprising a liquid crystal sealed between the pixel electrode and the common electrode,
The surface of the insulating layer is polished using a number of particles to form a plurality of concave portions and convex portions, and then the pixel electrode is formed by depositing a metal layer on the insulating layer, and the pixel electrode In the active matrix liquid crystal display device, a plurality of recesses and projections are formed on the surface of the reflective layer reflecting the plurality of recesses and projections formed on the surface of the insulating layer. Production method.
絶縁性基板上に配置された薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタ上に形成された絶縁層と、
前記絶縁層上に形成され、前記薄膜トランジスタを通して表示信号が印加される反射層を含む画素電極と、
前記画素電極と対向して配置された透明な共通電極と、
前記画素電極と前記共通電極の間に封入された液晶とを備えたアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法であって、
前記絶縁層上に前記画素電極を形成し、前記画素電極の反射層の表面を多数の粒子を用いて研磨して複数の凹部及び凸部を形成することを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法。 A plurality of pixels, each pixel being a thin film transistor disposed on an insulating substrate;
An insulating layer formed on the thin film transistor;
A pixel electrode formed on the insulating layer and including a reflective layer to which a display signal is applied through the thin film transistor;
A transparent common electrode disposed facing the pixel electrode;
A method of manufacturing an active matrix type liquid crystal display device comprising a liquid crystal sealed between the pixel electrode and the common electrode,
An active matrix liquid crystal display device, wherein the pixel electrode is formed on the insulating layer, and the surface of the reflective layer of the pixel electrode is polished with a large number of particles to form a plurality of concave portions and convex portions. Manufacturing method.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100827856B1 (en) * | 2006-07-07 | 2008-05-07 | 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 | Array substrate of transflective type fringe field switching mode liquid crystal display and the method thereof |
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2004
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