JP2008225469A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明はバックライトユニットから提供される光を用いる効率を大幅高めて、液晶表示装置の輝度を大幅改善した薄膜トランジスタ表示板及び液晶表示装置を提供し、別途の配向膜を形成せず液晶を配向することができる。
可視光線の波長より狭い間隔を有する複数の金属線と位相遅延層を用いて使用されず偏光板に吸収された光も画像表示に使うようにすることによって液晶表示装置の輝度を向上させる。また、金属線が配列している方向に沿って液晶分子が配列されるので配向膜が不要であり、ラビング工程も必要でなくて液晶表示装置の生産コスト及び工程時間が減少する長所がある。
【選択図】図4
Description
しかしながら、バックライトから入射される光は液晶表示装置の下部に付加された偏光板によって、50%ほどは吸収され、残りの50%程度だけが表示に使用される。それによって光効率が落ち、表示輝度も低くなるという問題点がある。
また、本発明の他の課題は、別途の配向膜を形成せず液晶を配向することができるようにすることにある。
具体的には、本発明1による液晶表示装置は、内側面には配向膜が付着しており、外側面には偏光板が付着している上部表示板、前記上部表示板に対向し、内側面には第1方向に延在した複数の金属線が互いに平行に形成されており、前記金属線の下側には位相遅延層が形成されている下部表示板、前記上部表示板及び前記下部表示板の間に注入された液晶、及び前記下部表示板に向かって、光を発散する光源及び前記下部表示板から反射してくる光を再び反射する反射板を含むバックライトユニットを含む。
発明3は、発明2において、前記複数の金属線は、前記第1方向偏光成分の光は反射して前記第1方向に垂直な第2方向偏光成分の光は透過させることができる。
発明5は、発明1において、前記偏光板は、前記第1方向偏光成分の光を透過させることができる。
発明6は、発明1において、前記位相遅延層は遅い軸と速い軸を有して、遅い軸方向の光と速い軸方向の光間の位相差がλ/4になるようにして円偏光を線偏光に変えたり線偏光を円偏光に変えることができる。
本発明8による液晶表示装置は、内側面には配向膜が付着しており、外側面には偏光板が付着している上部表示板、前記上部表示板に対向し、内側面には第1方向に延在した複数の金属線が互いに平行に形成されている下部表示板、前記上部表示板及び前記下部表示板の間に注入された液晶、及び前記下部表示板に向かって、光を発散する光源及び前記下部表示板から入射される光を反射する反射板を含むバックライトユニットを含み、前記下部表示板は薄膜トランジスタ、画素電極、位相遅延層及び絶縁基板を含み、前記絶縁基板上に前記位相遅延層が形成されており、その上に前記薄膜トランジスタが形成されており、その上に前記画素電極が形成されており、その上に前記金属線が形成されている。
図面で各種の層又は領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体を通じて類似な部分については同一な図面符号で示すものとする。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上”にあるとする時、これは他の部分の“直ぐ上”にある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も含む。反対にある部分が他の部分の“直ぐ上”にあるとする時には中間に他の部分がないことを意味する。
図1は本発明の実施形態による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図2は本発明の実施形態による液晶表示装置用共通電極表示板の配置図であり、図3は図1に示した薄膜トランジスタ表示板と図2に示した共通電極表示板を含む液晶表示装置の配置図である。一方、図4は図3の液晶表示装置をIV−IV線に沿って切断した断面図であり、図5は図3の液晶表示装置をV−V’線及びV’−V’’線 にそれぞれ沿って切断した断面図である。
まず、図1及び図3ないし図5を参照して、薄膜トランジスタ表示板100について説明する。
前記位相遅延層15の上には複数のゲート線121及び複数の維持電極線131が形成されている。
維持電極線131は所定の電圧が印加され、ゲート線121と殆ど並んで延在した幹線と、これから分かれた複数対の第1及び第2維持電極(133a、133b)と、を含む。しかしながら、維持電極線131の模様及び配置は多様に変形できる。
ゲート絶縁膜140の上には水素化非晶質シリコン(非晶質シリコンは略称a−Siに使う)又は多結晶シリコン等で作られた複数の線状半導体151が形成されている。線状半導体151は図1中、主に縦方向に延在し、周期的に屈曲している。それぞれの線状半導体151は、データ線171に沿って延在する部分と、ゲート電極124に向かって延在して出た複数の突出部154と、を含む。
データ線171はデータ電圧を伝達し、図1中、主に縦方向に延在して、ゲート線121と交差する。各データ線171はゲート電極124に向かって延在した複数のソース電極173と、他の層又は外部駆動回路との接続のための広い端部179と、を含む。
一つのゲート電極124、一つのソース電極173及び一つのドレーン電極175は半導体151の突出部154とともに一つの薄膜トランジスタ(TFT)を構成し、薄膜トランジスタのチャンネルはソース電極173とドレーン電極175の間の突出部154に形成される。
保護膜180にはデータ線171の端部179とドレーン電極175の広い端部をそれぞれ露出する複数の接触孔182、185が形成されており、保護膜180とゲート絶縁膜140にはゲート線121の端部129を露出する複数の接触孔181が形成されている。
画素電極191は接触孔185を通じて、ドレーン電極175と物理的、電気的に連結されており、ドレーン電極175からデータ電圧が印加される。データ電圧が印加された画素電極191は共通電圧が印加される共通電極表示板200の共通電極200と一緒に電場を生成することによって二つの電極191、270の間の液晶層3の液晶分子の方向を決定する。このように決められた液晶分子の方向により液晶層3を通過する光の偏光が変わる。画素電極191と共通電極270はキャパシタ(以下、“液晶キャパシタ”という)を構成して、薄膜トランジスタが遮断した後にも印加された電圧を維持する。
連結橋83はゲート線121を横切り、ゲート線121を間において反対側に位置する接触孔(183a、183b)を通じて、維持電極線131の露出した部分と維持電極(133b)自由端の露出した端部とに連結されている。
第2保護膜180−1の上部には第1方向に沿って配列された複数の金属線13が形成されている。複数の金属線13は、金属線13の配列方向と概ね同じ方向である第1方向成分の光は反射させて、これに垂直な第2方向成分の光は透過させる役割を果たす。また、液晶分子が、金属線13の配列方向である第1方向に沿って配列されるようにする配向膜の役割も行う。
金属線13相互間の間隔(B)によって金属線13上部に位置する液晶分子310の長軸は金属線13の第1方向に沿って配列される(図6参照)。その結果別途の配向膜を形成せずラビング工程なしでも金属線13を用いて、金属線13が延在した第1方向に液晶分子310が配列される。
次に、図2ないし図4を参照して、共通電極表示板200について説明する。
透明なガラス又はプラスチックなどで作られた絶縁基板210の上に遮光部材220が形成されている。遮光部材220はブラックマトリックスとも呼ばれて光漏れを防止する。遮光部材220は画素電極191と対向している。また、遮光部材220は、ゲート線121及びデータ線171に対応する部分と、薄膜トランジスタに対応する部分と、で構成されていて画素電極191の間の光漏れを防止する。
色フィルター230及び遮光部材220の上には蓋膜250が形成されている。蓋膜250は(有機)絶縁物で作ることができ、色フィルター230が露出することを防止して平坦面を提供する。蓋膜250は省略することができる。
共通電極表示板200の内側面には配向膜21が塗布されている。配向膜21は、金属線13が延在した第1方向又はこれに垂直な第2方向に、液晶分子310を配列するようにできる。液晶の性質によってこれと異なる多様な方向への配列も可能である。共通電極表示板200の外側面には偏光板22が備えられている。ここで、薄膜トランジスタ表示板100には偏光板が形成されていないが、金属線13が延在した第1方向に垂直な方向の光だけ透過するので金属線13が偏光板と同一な機能をする。本実施形態では偏光板22は、第1方向と垂直な第2方向の透過軸を有する。
以下、本発明の実施形態による液晶表示装置が有する特徴を詳細に調べる。
まず、図6では金属線13による液晶分子310の配列を示している。図6では金属線13下部の構造は省略している。金属線13は第1方向に延在しており、複数の金属線13が互いに平行に一定の間隔(B)に配列されている。金属線13と金属線13の間には溝が形成されている。その溝に沿って液晶分子310の長軸が配列される。
液晶分子310の大きさと間隔(B)そして金属線の幅(A)は実施形態によって多様に調節できる。この時、液晶分子は金属線が延在した第1方向に沿って配列されなければならず、第1方向に垂直な光だけが透過しなければならない。
図7では液晶表示装置のバックライトユニット500及びその下側に形成されている反射板510を示している。
バックライトユニット500の上部には薄膜トランジスタ表示板100が形成されている。薄膜トランジスタ表示板100の基板110の上には位相遅延層15が形成されている。位相遅延層15の上には図1及び図5で調べたようにゲート線、画素電極などの薄膜が形成されているが、図7では省略した。位相遅延層15の上部には金属線13が第1方向に延在しており、一定の間隔に平行に形成されている。金属線13は薄膜トランジスタ表示板100の偏光板及び配向膜の機能を全て行う。金属線13の上には液晶層3が直接形成されて金属線13の配列によって液晶分子が配列する。液晶層3の上には共通電極表示板200が形成されている。共通電極表示板200も図7では簡略に基板210、偏光板22及び配向膜21だけを示している。共通電極表示板200には薄膜トランジスタ表示板100とは異なって偏光板22及び配向膜21が形成されている。ここで位相遅延層15は遅い軸及び速い軸を有し、λ/4プレートとなり得る。λ/4プレートとは、遅い軸方向の光と速い軸方向の光との間の位相差がλ/4になるようにして円偏光を線偏光に変えたり線偏光を円偏光に変えるプレートである。位相遅延層15の遅い軸又は速い軸は、金属線13の第1方向と±45°を構成している。
先ず、バックライト500から提供された光は全ての方向の偏光方向の成分を有する。その結果、薄膜トランジスタ表示板100の位相遅延層15を通過しても全ての偏光方向の成分を有する。
このように金属線13及び位相遅延層15によって使用されず偏光板に吸収された成分の光も画像表示に使うようにすることによって液晶表示装置の輝度を向上させる。
さらに、金属線13が配向膜の代わりをするので、配向膜を形成してラビングする工程を省略できて、液晶表示装置の生産コスト及び工程時間が減少する長所がある。
図9ないし図11は本発明の他の実施形態による液晶表示装置の断面図である。
図1ないし図5で示している実施形態では位相遅延層15が基板110の真上に形成されており、基板全領域に均等に分布している。また、金属線13は画素電極191の上に第2保護膜180−1を形成してその上に形成されている。
13 金属線
21 配向膜
22 偏光板
100 薄膜トランジスタ表示板
121 ゲート線
171 データ線
191 画素電極
200 共通電極表示板
210 絶縁基板
220 遮光部材
230 色フィルター
250 蓋膜
270 共通電極
310 液晶分子
Claims (11)
- 内側面には配向膜が付着しており、外側面には偏光板が付着している上部表示板と、
前記上部表示板に対向し、内側面には第1方向に延在した複数の金属線が互いに平行に形成されており、前記金属線の下側には位相遅延層が形成されている下部表示板と、
前記上部表示板及び前記下部表示板の間に注入された液晶、及び
前記下部表示板に向かって、光を発散する光源及び前記下部表示板から反射してくる光を再び反射する反射板を含むバックライトユニットと、
を含むことを特徴とする、液晶表示装置。 - 前記金属線間の間隔は可視光線の波長より狭いことを特徴とする、請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記複数の金属線は、前記第1方向偏光成分の光は反射して、前記第1方向に垂直な第2方向偏光成分の光は透過させることを特徴とする、請求項2に記載の液晶表示装置。
- 前記複数の金属線は、前記液晶と接して前記液晶を前記第1方向に配向することを特徴とする、請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記偏光板は、前記第1方向偏光成分の光を透過させることを特徴とする、請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記位相遅延層は遅い軸と速い軸を有して、遅い軸方向の光と速い軸方向の光間の位相差がλ/4になるようにして円偏光を線偏光に変えたり、線偏光を円偏光に変えることを特徴とする、請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記位相遅延層の遅い軸又は速い軸は前記第1方向又は前記第2方向と±45°を形成することを特徴とする、請求項6に記載の液晶表示装置。
- 内側面には配向膜が付着しており、外側面には偏光板が付着している上部表示板と、
前記上部表示板に対向し、内側面には第1方向に延在した複数の金属線が互いに平行に形成されている下部表示板と、
前記上部表示板及び前記下部表示板の間に注入された液晶、及び
前記下部表示板に向かって、光を発散する光源及び前記下部表示板から入射される光を反射する反射板を含むバックライトユニットと、
を含み、
前記下部表示板は薄膜トランジスタ、画素電極、位相遅延層及び絶縁基板を含み、前記絶縁基板上に前記位相遅延層が形成されており、その上に前記薄膜トランジスタが形成されており、その上に前記画素電極が形成されており、その上に前記金属線が形成されていることを特徴とする、液晶表示装置。 - 内側面には配向膜が付着しており、外側面には偏光板が付着している上部表示板と、
前記上部表示板に対向し、内側面には第1方向に延在した複数の金属線が互いに平行に形成されている下部表示板と、
前記上部表示板及び前記下部表示板の間に注入された液晶、及び
前記下部表示板に向かって、光を発散する光源及び前記下部表示板から入射される光を反射する反射板を含むバックライトユニットと、
を含み、
前記下部表示板は薄膜トランジスタ、画素電極、位相遅延層及び絶縁基板を含み、
前記絶縁基板上に前記薄膜トランジスタが形成されており、その上に前記画素電極が形成されており、その上に前記位相遅延層が形成されており、その上に前記金属線が形成されており、
前記位相遅延層と前記金属線は同一な大きさと間隔に前記第1方向に延在していることを特徴とする、液晶表示装置。 - 内側面には配向膜が付着しており、外側面には偏光板が付着している上部表示板と、
前記上部表示板に対向し、内側面には第1方向に延在した複数の金属線が互いに平行に形成されている下部表示板と、
前記上部表示板及び前記下部表示板の間に注入された液晶、及び
前記下部表示板に向かって、光を発散する光源及び前記下部表示板から入射される光を反射する反射板を含むバックライトユニットと、
を含み、
前記下部表示板は薄膜トランジスタ、画素電極、位相遅延層及び絶縁基板を含み、
前記絶縁基板上に前記位相遅延層が形成されており、その上に前記薄膜トランジスタが形成されており、その上に前記画素電極が形成されており、その上に前記金属線が形成されており、
前記位相遅延層と前記金属線は同一な大きさと間隔に前記第1方向に延在していることを特徴とする、液晶表示装置。 - 内側面には配向膜が付着しており、外側面には偏光板が付着している上部表示板と、
前記上部表示板に対向し、内側面には第1方向に延在した複数の金属線が互いに平行に形成されている下部表示板と、
前記上部表示板及び前記下部表示板の間に注入された液晶、及び
前記下部表示板に向かって、光を発散する光源及び前記下部表示板から入射される光を反射する反射板を含むバックライトユニットと、
を含み、
前記下部表示板は薄膜トランジスタ、画素電極、位相遅延層及び絶縁基板を含み、
前記絶縁基板上に前記薄膜トランジスタが形成されており、その上に前記位相遅延層が形成されており、その上に前記画素電極が形成されており、その上に前記金属線が形成されており、
前記画素電極は前記位相遅延層の開口部を通して、前記薄膜トランジスタと連結されていることを特徴とする、液晶表示装置。
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