JP2007193288A - 薄膜トランジスターアレイおよび半透過型液晶表示パネル - Google Patents

薄膜トランジスターアレイおよび半透過型液晶表示パネル Download PDF

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Abstract

【課題】アレイ基板と高いコントラスト比を有する半透過型液晶ディスプレイとアレイ基板を製造する方法とを提供する。
【解決手段】アレイ基板は、基板と、アレイに配列される複数個の画素であり、前記基板上に配置され、前記画素が反射領域および透過領域ならびに前記反射領域および前記透過領域間に形成された移行領域を含むものと、アラインメント膜であり、前記画素上に配置され、前記移行領域の少なくとも一側および前記アラインメント膜のラビング(rubbing)方向間の夾角が30度より小さいか等しいものであるものとから構成され、移行領域の少なくとも一側およびアラインメント膜のラビング方向間の夾角αが30度より小さいか等しいものであり、また、上述したアレイ基板の製造方法を提供する。
【選択図】図3C

Description

この発明は、薄膜トランジスターアレイ(TFT array)に関し、特に、この発明は、高いコントラスト比を有する半透過型液晶表示ディスプレイ(Transflective LCD)に関する。
現代人のライフスタイルに適合させるために、ビデオまたは画像装置がより軽くより薄くなってきている。従来の陰極線管(CRT)が多くの進歩を遂げたと言うものの、電子銃の設計がそれを重くてかさばるものにしている。また、いくつかの有害な放射線により見る者の目を傷つけるというリスクが常に存在している。半導体装置および光電装置の製造技術の大きな飛躍に伴って、液晶ディスプレイ(LCD)、有機発光ディスプレイ(OLED)およびプラズマディスプレイパネル(PDP)のようなフラットパネルディスプレイがディスプレイ製品の主流となってきている。
光源の使い方によって、液晶ディスプレイは、3タイプに分類できる。つまり、反射型LCDと、透過型LCDと、半透過型LCDである。半透過型LCDを例にとれば、半透過型LCDは、主に半透過型液晶パネルとバックライトモジュールとを含んでいる。半透過型LCDパネルは、薄膜トランジスターアレイと、カラーフィルターと、それらの間に挟まれた液晶層とを含んでいる。バックライトモジュールは、表面光源を提供して画像を表示するために半透過型LCDパネルを照明する。詳細には、薄膜トランジスターアレイが複数個の画素を含み、各画素がそれぞれ透過領域と半透過領域とを有しており、透過領域の上方に位置する液晶層の厚さが反射領域の上方に位置する液晶層の厚さとは異なっている。
図1は、従来の半透過型薄膜トランジスターアレイの平面図である。図1において、従来の半透過型薄膜トランジスターアレイ100は、基板(図示せず)と基板上に配置された複数本の走査線110と基板上に配置された複数本のデータ線120と基板上に配置された複数個の画素130とを含んでいる。また、従来の半透過型薄膜トランジスターアレイ100は、さらに基板上に配置されて走査線110およびデータ線120ならびに画素130を被覆するアラインメント膜(図示せず)を含んでいる。
図1に示すように、各画素130は、反射領域132と透過領域134とを含み、透過領域134は、反射領域132によって連接され、また、包囲されている。移行領域(テーパー taper)136が反射領域132と透過領域134とで異なるセルギャップを必要とするために反射領域132および透過領域134間に形成される。透過領域134の輪郭(profile)は、一対の長い対向辺Lおよび一対の短い辺Sを有する長方形(rectangle)である。注意すべきは、先行技術において、透過領域134の長い対向辺Lまたは短い対向辺Sおよびアラインメント膜のラビング方向間の夾角αが約45度であるということである。言い換えれば、移行領域136の延長方向、つまり透過領域134の長い対向辺Lまたは短い対向辺Sに平行であるもの、およびアラインメント膜のラビング方向間の夾角αもまた約45度であるということである。夾角αが約45度であるために、光漏れ現象(light leakage phenomenon)が移行領域136に発生する。従って、半透過型薄膜トランジスターアレイ100を使用した半透過型LCDパネルにより表示された画像のコントラスト比が低下するものとなる。上述したように、コントラスト比が強化された高い鮮明度の半透過型LCDパネルが必要とされている。
そこで、この発明の目的は、アレイ基板と高いコントラスト比を有する半透過型液晶ディスプレイとアレイ基板を製造する方法とを提供することにある。
上記課題を解決し、所望の目的を達成するために、この発明の実施形態にかかるアレイ基板は、基板と、アレイに配列される複数個の画素であり、前記基板上に配置され、前記画素が反射領域および透過領域ならびに前記反射領域および前記透過領域間に形成された移行領域を含むものと、アラインメント膜であり、前記画素上に配置され、前記移行領域の少なくとも一側および前記アラインメント膜のラビング(rubbing)方向間の夾角が30度より小さいか等しいものであるものとから構成され、移行領域の少なくとも一側およびアラインメント膜のラビング方向間の夾角αが30度より小さいか等しいものである。
この発明の実施形態にかかる半透過型液晶表示パネルは、アレイ基板と、対向基板であり、前記アレイ基板の上方にあるものと、液晶層であり、前記対向基板および前記アレイ基板間に位置するものとを含むものである。アレイ基板は、基板;アレイに配列された複数個の画素であり、前記基板上に配置され、前記画素が反射領域および透過領域ならびに前記反射領域および前記透過領域間に形成される移行領域を含むもの;および、アラインメント膜であり、前記画素上に配置され、前記移行領域の少なくとも一側および前記アラインメント膜のラビング方向間の夾角が30度より小さいか等しいものであるものを含むものである。
この発明の実施形態にかかるアレイ基板の製造方法が以下のステップ:その上に複数個の画素を有する基板を提供し、前記画素が反射領域および透過領域ならびに前記反射領域および前記透過領域間に形成される移行領域を含むことと、前記基板上に誘電層を形成して前記画素を被覆することと、前記誘電層をラビングしてラビング方向を有するアライメント膜を形成し、前記移行領域の少なくとも一側および前記ラビング方向間の夾角が30度より小さいか等しいものとすることを含むものである。
この発明にかかるアレイ基板および半透過型LCDパネルは、線形移行領域およびアラインメント膜のラビング方向間の夾角αが30度より小さいか等しいものであるので、光漏れ現象が減少するから、この発明にかかる半透過型薄膜トランジスターアレイを使用した半透過型LCDパネルにより表示される画像のコントラスト比が改善されたものとなる。この発明によりコントラスト比が強化された高い鮮明度の半透過型LCDパネルが実現可能なものとなる。従って、産業上の利用価値が高い。
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
<第1実施例>
図2Aは、この発明の実施形態にかかる半透過型LCDパネルの要部断面図である。図2Aにおいて、半透過型液晶ディスプレイパネル600は、薄膜トランジスターアレイ200と、対向基板400と、液晶層500とを含む。対向基板400は、薄膜トランジスターアレイ200の上方に位置する。液晶層500は、対向基板400および薄膜トランジスターアレイ200間に充填される。この発明にかかる半透過型液晶ディスプレイパネル600においては、2つのセルギャップ(dual cell-gaps)が対向基板400および薄膜トランジスターアレイ200間に形成される。
薄膜トランジスターアレイ200は、複数個の画素を含む。薄膜トランジスターアレイ200の各画素は、下から上へ、薄膜トランジスター(図2Aには図示せず)を備える基板200aと、基板200a上の平坦化層210と、透明画素電極264と、反射電極262と、アライメント膜240とを含む。先ず、平坦化層210が基板200a上に形成される。次に、平坦化層210がパターン化されて透過領域234に開口を形成する。次に、透明画素電極264が基板200a上に形成される。次に、反射電極262が形成されてからパターン化されて透過領域234に開口を形成する。このように、反射電極262が反射領域232に残され、移行領域(テーパー taper)236が透過領域234および反射領域232間に形成される。反射領域232および対向基板400間に形成されるセルギャップはd/2とすることができ、透過領域234および対向基板400間に形成されるセルギャップはdとすることができる。
図2Bは、この発明の実施形態にかかる半透過型LCDパネルを含む電子機器700を概略的に示したものである。電子機器700は、例えば、PDA(personal data assistant)、ノート型コンピューター、タブレット型コンピューター、セルラー電話、カーテレビ、デジタルカメラ、ディスプレイモニター装置などすることができる。一般に、電子機器700は、図2Aに示した半透過型LCDパネル600と入力ユニット610とを含む。さらに、入力ユニット610が操作可能に半透過型LCDパネル600に連接されて、半透過型LCDパネル600へ入力信号(例えば画像信号)を提供し、画像を生成する。
カラーLCDパネルを製造するために、カラーフィルター(CF)膜および/またはブラックマトリックス(BM)が対向基板400上に形成される。あるいは、カラーフィルター(CF)膜および/またはブラックマトリックス(BM)がCOA(Color filter On Array)技術により薄膜トランジスターアレイ200上に形成される。
光漏れ現象ならびに半透過型LCDパネルにより表示される画像のコントラスト比を改善するために、透過領域の色々な新しい輪郭が下記する実施形態に示されている。この発明の以下の実施形態において、透過領域の少なくとも一側およびアラインメント膜のラビング方向間の夾角が透過領域の輪郭またはアラインメント膜のラビング方向によって特定範囲(30度より小さいか等しい)に制御される。
図3Aから図3Cは、この発明の第1実施例にかかる半透過型薄膜トランジスターアレイを示す平面図である。図2Aは、図3Aの線2−2`に沿って示す要部断面図である。
図2Aと図3Aとにおいて、この実施形態の薄膜トランジスターアレイ200は、基板200aと、複数本の走査線212と、複数本のデータ線220と、複数個の画素230と、アラインメント膜240とを含む。走査線212とデータ線220と画素230とは、基板200a上に配置される。複数個の画素領域が走査線212ならびにデータ線220によって定義され、画素230が対応する画素領域に配置されている。また、アラインメント膜240が基板200a上に配置されて走査線212とデータ線220と画素230とを被覆し、液晶層500の配向(arrangement pre-tilt or orientation etc.)がそれにより制御される。
図3A〜図3Cにおいて、各画素230は、反射領域232と透過領域234とを含んでいる。各画素230において、透過領域234が反射領域232によって連接し包囲されており、移行領域236が反射領域232および透過領域234間に形成されている。注意すべきは、透過領域234の少なくとも一側およびアラインメント膜240のラビング方向R間の夾角αが30度より小さいか等しいと言うことであある。図3A〜図3Cに図示されたこの実施形態では、走査線212の1つならびにアラインメント膜240のラビング方向R間の夾角αが例えば約45度となっている。
図3A〜図3Cに示したように、透過領域234の輪郭(profile)は、例えば、長い対向辺Lおよび短い対向辺Sを有する長方形(rectangle)となっている。図3Aでは、一対の長い対向辺Lがアラインメント膜240(図2Aに図示)のラビング方向Rと平行になっている。図3Bと図3Cとでは、一対の長い対向辺Lおよびアラインメント膜240(図2Aに図示)のラビング方向R間の夾角αが30度より小さいか等しいものとなっている。光漏れは、特定輪郭および透過領域の一側ならびにアラインメント膜のラビング方向R間の夾角を有する透過領域234を介して有効に低減させることができる。
図3Dは、この発明の第1実施例にかかる半透過型薄膜トランジスターアレイを示す平面図である。図3Dにおいて、走査線212の1つとアラインメント膜240のラビング方向Rとが互いに直角になっている。さらに、透過領域234の少なくとも一側およびアラインメント膜240のラビング方向R間の夾角αが0度に等しくなっている。光漏れは、透過領域234の長い対向辺Lの1つおよびアラインメント膜のラビング方向R間の夾角を介して有効に低減することができる。
<第2実施例>
図4A〜図4Cは、この発明の第2実施例にかかる半透過型薄膜トランジスターアレイを示す平面図である。図4A〜図4Cにおいて、透過領域234の輪郭は、例えば、一対の第1対向辺Aおよび一対の第2対向辺Bを有する平行四辺形となっている。一対の第1対向辺Aの長さは、例えば、一対の第2対向辺Bの長さより長くなっている。図4Aでは、一対の第1対向辺Aがアラインメント膜240のラビング方向Rと平行になっている。図4Bと図4Cとでは、一対の第1対向辺Aおよびアラインメント膜240(図2Aに図示)のラビング方向R間の夾角αが30度より小さいものとなっている。
図4Bに示したように、一対の第1対向辺Aおよびアラインメント膜240(図2Aに図示)のラビング方向R間の夾角αが30度より小さいか等しいものとなっている。従って、光漏れが低減されてコントラスト比がより改善されたものとなる。
<第3実施例>
図5A〜図5Cおよび図6A〜図6Bは、この発明の第3実施例にかかる半透過型薄膜トランジスターアレイの平面図である。図5A〜図5Cおよび図6A〜図6Bにおいて、透過領域234bの輪郭は、多角形(polygon)であり、例えば、一対の対向辺Xを有するところの五角形(図6Bの右側)、六角形(図5A〜図5C)、七角形(図6Bの左側)または八角形(図6Aの左側)である。
図5Aと図6Aと図6Bにおいて、一対の対向辺Xは、アラインメント膜240(図2Aに図示)のラビング方向Rと平行になっている。図5Bと図5Cとでは、一対の対向辺Xおよびアラインメント膜240(図2Aに図示)のラビング方向R間の夾角αが30度より小さいか等しいものとなっている。
<第4実施例>
図7A〜図7Cは、この発明の第4実施例にかかる半透過型薄膜トランジスターアレイの平面図である。図2Aは、図7Aの線2−2`に沿って示した要部断面図である。
図2Aと図7Aとにおいて、この実施形態にかかる薄膜トランジスターアレイ300は、基板200aと、複数本の走査線312と、複数本のデータ線320と、複数個の画素330と、アラインメント膜240(図2Aに図示)とを含んでいる。走査線312とデータ線320と画素330とは、基板200a上に配置されている。複数個の画素領域が走査線312とデータ線320とによって定義され、画素330が対応する画素領域に配置されている。また、アラインメント膜240(図2Aに図示)が基板200a上に配置されて走査線312とデータ線320と画素330とを被覆し、液晶層500の配向(arrangement = pre-tilt or orientation etc.)がそれにより制御されている。この実施形態では、走査線312およびアラインメント膜240(図2Aに図示)のラビング方向R間の夾角が例えば約45度となっている。
図7A〜図7Cにおいて、各画素330は、反射領域332と透過領域334とを含んでいる。各画素330において、透過領域334は、反射領域332のエッジに連接しており、線形移行領域336が反射領域332および透過領域334間に形成されている。注意すべきは、線形移行領域336の延長方向およびアラインメント膜240(図2Aに図示)のラビング方向R間の夾角αが30度より小さいか等しいことである。
図7A〜図7Cにおいて、透過領域334の輪郭は、例えば、反射領域332のエッジに連接する一辺を有する矩形(rectangle)である。図7Aでは、線形移行領域336の延長方向がアラインメント膜240(図2Aに図示)のラビング方向Rと平行になっている。図7Bと図7Cとでは、線形移行領域336の延長方向およびアラインメント膜240(図2Aに図示)のラビング方向R間の夾角αが30度より小さいか等しいものとなっている。
以上に図示した実施形態において、透過領域の数量は制限されておらず、この発明の技術思想によれば、1つ以上の透過領域を有する画素を提供することもできる。
<第5実施例>
この発明において、薄膜トランジスターアレイは、以下のステップで製造することができる。先ず、走査線とデータ線と画素とをその上に有する基板が提供される。各画素は、反射領域と透過領域とを含み、透過領域が反射領域に連接し、かつ包囲されており、移行領域が反射領域および透過領域間に形成される。次に、誘電層が基板上に形成されて走査線とデータ線と画素とを被覆する。最後に、誘電層がラビングされてラビング方向を有するアラインメント膜を形成し、そのうち、透過領域の少なくとも一側およびアラインメント膜のラビング方向間の夾角が30度より小さいか等しいものである。
このように、本発明のひとつによれば、アレイ基板が、基板と、アレイに配列されると共に前記基板上に配置される画素と、前記画素上に配置されるアラインメント膜とを有し、前記画素が反射領域と透過領域と前記反射領域および前記透過領域間に形成された移行領域とを備え、前記移行領域の少なくとも一方の側部と前記アラインメント膜のラビング(rubbing)方向との間の夾角が30度より小さいか等しくなっている。
また、本発明のひとつの半透過型液晶表示パネルは、アレイ基板であり、基板と、前記基板上に配置されアレイに配列された複数個の画素と、前記画素上に配置されたアラインメント膜と、前記アレイ基板の上方にある対向基板と、前記対向基板および前記アレイ基板間に位置する液晶層とを備え、前記画素が反射領域と透過領域と前記反射領域および前記透過領域間に形成される移行領域とを含み、前記移行領域の少なくとも一方の側部と前記アラインメント膜のラビング方向との間の夾角が30度より小さいか等しくなっている。
また、本発明のひとつの電子機器は、上記半透過型液晶表示パネルと、前記半透過型液晶表示パネルと操作可能に接続され画像を生成するために入力信号を前記パネルに提供する入力ユニットと、を有する。
また、本発明のひとつのアレイ基板の製造方法は、反射領域と透過領域と該反射領域および前記透過領域の間に形成される移行領域とを含む複数個の画素をその上に備える基板を提供するステップと、前記基板上に誘電層を形成して前記画素を被覆するステップと、前記誘電層をラビングし前記移行領域の少なくとも一方の側部と前記ラビング方向との間の夾角が30度より小さいか等しくなるようなラビング方向を有するアライメント膜を形成するステップと、を含む。
以上のごとく、この発明を好適な実施例により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
従来の半透過型薄膜トランジスターアレイを示す平面図である。 この発明の実施形態にかかる半透過型LCDパネルを示す要部断面図である。 この発明の実施形態にかかる半透過型LCDパネルを含む電子機器を示す説明図である。 この発明の第1実施例にかかる半透過型薄膜トランジスターアレイを示す平面図である。 この発明の第1実施例にかかる半透過型薄膜トランジスターアレイの別の例を示す平面図である。 この発明の第1実施例にかかる半透過型薄膜トランジスターアレイの別の例を示す平面図である。 この発明の第1実施例にかかる半透過型薄膜トランジスターアレイを示す平面図である。 この発明の第2実施例にかかる半透過型薄膜トランジスターアレイを示す平面図である。 この発明の第2実施例にかかる半透過型薄膜トランジスターアレイの別の例を示す平面図である。 この発明の第2実施例にかかる半透過型薄膜トランジスターアレイの別の例を示す平面図である。 この発明の第3実施例にかかる半透過型薄膜トランジスターアレイを示す平面図である。 この発明の第3実施例にかかる半透過型薄膜トランジスターアレイの別の例を示す平面図である。 この発明の第3実施例にかかる半透過型薄膜トランジスターアレイの別の例を示す平面図である。 この発明の第3実施例にかかる半透過型薄膜トランジスターアレイの別の例を示す平面図である。 この発明の第3実施例にかかる半透過型薄膜トランジスターアレイの別の例を示す平面図である。 この発明の第4実施例にかかる半透過型薄膜トランジスターアレイを示す平面図である。 この発明の第4実施例にかかる半透過型薄膜トランジスターアレイの別の例を示す平面図である。 この発明の第4実施例にかかる半透過型薄膜トランジスターアレイの別の例を示す平面図である。
符号の説明
200,300 薄膜トランジスターアレイ
200a 基板
210 平坦化層
212,312 走査線
220 データ線
230 画素
232,332 反射領域
234,334,234b,234c 透過領域
236,336 移行領域
240 アラインメント膜
262 反射電極
264 透明電極
400 対向基板
500 液晶層
600 半透過型液晶ディスプレイパネル
610 入力ユニット
700 電子機器
R ラビング方向
L 長い対向辺
S 短い対向辺
A 第1対向辺
B 第2対向辺
X 一対の対向辺
α 夾角

Claims (13)

  1. アレイ基板であって:
    基板と、
    アレイに配列される複数個の画素であり、前記基板上に配置され、前記画素が反射領域および透過領域ならびに前記反射領域および前記透過領域間に形成された移行領域を含むものと、
    アラインメント膜であり、前記画素上に配置され、前記移行領域の少なくとも一側および前記アラインメント膜のラビング方向間の夾角が30度より小さいか等しいものであるものとを含むアレイ基板。
  2. 前記移行領域が多角形の輪郭である請求項1のアレイ基板。
  3. 前記透過領域が前記反射領域によって包囲された請求項1のアレイ基板。
  4. 前記移行領域の輪郭が一対の第1対向辺および一対の第2対向辺を有する四角形または平行四辺形であり、前記した一対の第1対向辺の長さが前記した一対の第2対向辺の長さより長い請求項3のアレイ基板。
  5. 前記した一対の第1対向辺および前記アラインメント膜の前記ラビング方向間の夾角が30度より小さいか等しい請求項4のアレイ基板。
  6. 前記した一対の第1対向辺の1つが前記アラインメント膜の前記ラビング方向と平行である請求項4のアレイ基板。
  7. 前記透過領域が前記反射領域の1エッジに連接し、線形移行領域が前記反射領域および前記透過領域間に形成される請求項1のアレイ基板。
  8. 前記線形移行領域および前記アラインメント膜の前記ラビング方向間の夾角が30度より小さいか等しい請求項7のアレイ基板。
  9. 前記線形移行領域が前記アラインメント膜の前記ラビング方向と平行な請求項8のアレイ基板。
  10. 半透過型液晶表示パネルであって:
    アレイ基板であり:
    基板;アレイに配列された複数個の画素であり、前記基板上に配置され、前記画素が反射領域および透過領域ならびに前記反射領域および前記透過領域間に形成される移行領域を含むもの;および
    アラインメント膜であり、前記画素上に配置され、前記移行領域の少なくとも一側および前記アラインメント膜のラビング方向間の夾角が30度より小さいか等しいものであるもの;
    を含むものと、
    対向基板であり、前記アレイ基板の上方にあるものと、
    液晶層であり、前記対向基板および前記アレイ基板間に位置するものと
    を含む半透過型液晶表示パネル。
  11. 電子機器であって:
    請求項10記載の半透過型液晶表示パネルと、
    入力ユニットであり、前記半透過型液晶表示パネルと操作可能に接続されて、画像を生成するために入力信号を前記パネルに提供するものとを含む電子機器。
  12. アレイ基板の製造方法が以下のステップ:
    その上に複数個の画素を有する基板を提供し、前記画素が反射領域および透過領域ならびに前記反射領域および前記透過領域間に形成される移行領域を含むことと、
    前記基板上に誘電層を形成して前記画素を被覆することと、
    前記誘電層をラビングしてラビング方向を有するアライメント膜を形成し、
    前記移行領域の少なくとも一側および前記ラビング方向間の夾角が30度より小さいか等しいものとすること
    を含むアレイ基板の製造方法。
  13. 請求項12のアレイ基板の製造方法であって、前記ラビングステップが前記誘電層をラビングしてラビング方向を有するアライメント膜を形成することを含み、前記移行領域の少なくとも一側および前記ラビング方向間の夾角が0度に等しいアレイ基板の製造方法。
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