JP5044098B2 - アレイ基板及びその製造方法と、これを有する液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、アレイ基板及びその製造方法と、これを有する液晶表示装置に関する。

一般的に、反射型液晶表示装置は、外部から入射される自然光を用いるため、暗い場所では光量の減少によって表示が暗くなり、ディスプレイされる画像がよく見えないという短所がある。又、透過型液晶表示装置は、バックライト等の装置から入射される人工光を用いるため、明るい場所でも暗い場所でもディスプレイされる画像が認識できるが、光源の分量だけ電力消費が大きくなるため、特に電池で動作させるような携帯用表示装置等には適合しないという短所がある。本願の関連文献としては、特開平１１−１０１９９２号がある。

このような短所を解決するために、前記した反射型液晶表示装置と透過型液晶表示装置とを併用する反射−透過型液晶表示装置がある。
図１に、一般的な反射−透過型液晶表示装置を示す。

図１を参照すると、一般的な反射−透過型液晶表示装置は、アレイ基板１０、カラーフィルター基板２０、液晶層３０、上部λ／４位相遅延フィルム４０、上部偏光板５０、下部λ／４位相遅延フィルム６０及び下部偏光板７０を含む。アレイ基板１０は反射領域と透過窓１９ａを定義する反射板１９を具備している。カラーフィルター基板２０はアレイ基板１０に対向するように配置されている。液晶層３０は、アレイ基板１０とカラーフィルター基板２０との間に形成されている。上部λ／４位相遅延フィルム４０は、カラーフィルター基板２０の上部に配置されている。下部λ／４位相遅延フィルム６０は、アレイ基板１０の下部に配置されている。

図２は、図１の動作原理の説明図あってで、特に反射モード動作の説明図である。以下より、液晶に電圧が印加されていない場合はホワイトカラーを示すノーマリーホワイトモードの液晶を具備しているとして説明する。図２に示すように、反射モードでの動作では、液晶に電圧が印加されていない場合、外部から入射した自然光は上部偏光板５０を通過して線偏光になり、その後上部λ／４位相遅延フィルム４０を通過して円偏光になる。円偏光は、左円偏光でも右円偏光でもよい。

円偏光は液晶層３０を通過するが、この時、液晶層３０には電圧が印加されていないため液晶分子はツイストの構造を有している。そのため、このようなツイスト構造の液晶分子を有する液晶層により円偏光は位相がλ／４だけ変化して線偏光になり、線偏光は反射板（ＡｌＮｄ）１９で反射して、液晶層３０を再度通過しながらλ／４だけ位相が変化して円偏光になる。円偏光が上部λ／４位相遅延フィルム４０を再度通過すると、上部偏光板５０に初めて入射する以前の光と同じ線偏光に変換される。このようにして上部偏光板５０を経由して光は透過してホワイトカラーを表示する。

一方、液晶層３０に電圧が印加された場合、外部から入射した自然光は上部偏光板５０を通過した後に線偏光になり、更に上部λ／４位相遅延フィルム４０を通過して円偏光になる。

円偏光は液晶層３０を通過するが、この時、液晶層３０には電圧が印加されているため液晶分子は垂直に配列する。そのため、液晶層３０では円偏光はそのまま通過する。即ち、円偏光は液晶層３０を通過しても円偏光の構造を有する。このようにして液晶層３０を通過した円偏光は、反射板１９で反射して液晶層３０を再度通過する。上部λ／４位相遅延フィルム４０を通過する際には円偏光は位相がλ／４だけ遅延して線偏光になる。線偏光は上部偏光板５０を通過すると光が消失され、ブラックカラーを表示する。

図３は、図１の動作原理の説明図であって、特に透過モード動作の説明図である。図３に示すように、透過モードの動作では、液晶層３０に電圧が印加されていない場合、外部から入射した人工光は、下部偏光板７０を通過して線偏光に変換され、下部λ／４位相遅延フィルム６０を通過して円偏光に変換され、透明電極１８を経て液晶層３０に到達する。この時、液晶層３０には電圧が印加されていないので、液晶分子はツイスト構造を有している。そのため、液晶分子がツイスト構造を有する液晶層３０により円偏光は線偏光に変換され、その後上部λ／４位相遅延フィルム４０を通過して位相がλ／４だけ遅延して線偏光は円偏光になる。変換された円偏光は、上部偏光板５０を通過してホワイトカラーを表示する。

一方、液晶層３０に電圧が印加されている場合、外部から入射した人工光は、下部偏光板７０を通過して線偏光に変換され、下部λ／４位相遅延フィルム６０を通過して円偏光に変換され、透明電極１８を経て液晶層３０に到達する。この時、液晶層３０には電圧が印加されているので液晶分子は垂直に配列している。垂直の配列された液晶分子を有する液晶層３０により円偏光はそのまま維持されながら、上部λ／４位相遅延フィルム４０に到達する。

上部λ／４位相遅延フィルム４０に到達した円偏光は、位相がλ／４だけ遅延され線偏光となる。変換された線偏光は、上部偏光板５０を通過すると光が消失されるので、ブラックカラーを表示する。

本発明の目的は、反射−透過型液晶表示装置を採用して表示品質を向上させ、かつセルギャップ制御が容易なアレイ基板を提供することにある。又、本発明は、前記したアレイ基板の製造方法を提供すること及び
前記したアレイ基板を有する液晶表示装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、発明１は、矩形状の透過窓を含む、ゲートライン及びソースラインにより定まる画素領域が形成されている基板と、前記画素領域に形成されたスイッチング素子と、前記透過窓に形成され、前記スイッチング素子に連結された画素電極と、前記反射領域に形成された反射板と、を含むアレイ基板であって、前記透過窓は、前記透過窓の矩形状の角部分に存在する切欠部を有し、前記透過窓が前記画素領域のエッジ領域と重畳するように形成されていることを特徴とする、アレイ基板を提供する。

これにより、光漏洩性残像を除去して表示品質を向上させると共に、セルギャップを容易に制御することができる。

発明２は、前記発明１において、前記アレイ基板は前記切欠部に対応する位置に形成されているスペーサをさらに含むアレイ基板を提供する。

発明３は、前記発明１において、前記切欠部は、ステップ状の形状であることを特徴とするアレイ基板を提供する。

発明４は、前記発明１において、前記切欠部は、弧状の形状であることを特徴とするアレイ基板を提供する。

このように、スペーサの位置を考慮して、透過窓の角領域を縮小させ前記スペーサが平坦な有機絶縁層に配置させることにより、セルギャップを容易に制御することができる。

発明５は、前記発明１において、前記画素領域は、互いに隣接するゲートライン及びデータラインにより定められ、前記透過窓は、前記ゲートラインの一部と前記データラインの一部とを露出させていることを特徴とするアレイ基板を提供する。

発明６は、前記発明１において、前記画素電極は、前記透過窓と前記反射板により覆われた反射領域と対応する位置に形成されていることを特徴とするアレイ基板を提供する。

発明７は、前記発明１において、前記画素電極の一部分の領域は前記反射板に連結されていることを特徴とするアレイ基板を提供する。

発明８は、前記発明１において、前記反射板の下部に形成され、前記反射領域を定義する有機絶縁層を更に含むことを特徴とするアレイ基板を提供する。

また、前記課題を解決するために、発明９は、基板上に形成されたゲートライン及びソースラインにより定まる画素領域にスイッチング素子を形成するスイッチング素子形成段階と、前記画素領域の角領域と前記スイッチング素子が含まれた領域とを反射領域と定め、前記ソースラインの一部と前記ゲートラインの一部とを露出させ、一部に切欠部を有する領域を透過領域と定め、前記反射領域上に有機絶縁層を形成する有機絶縁層形成段階と、前記有機絶縁層の表面及び前記透過領域を包含するように画素電極を形成する画素電極形成段階と、前記反射領域に反射板を形成する反射板形成段階と、を含み、前記透過領域は、矩形状に形成され、前記切欠部は、前記矩形状の角部分のうちの１つの角部分に形成され、前記透過領域が前記画素領域のエッジ領域と重畳するように形成されていることを特徴とするアレイ基板の製造方法を提供する。

これにより、光漏洩性残像を除去して表示品質を向上させると共に、セルギャップを容易に制御することができる。

発明１０は、前記発明９において、前記スイッチング素子は、ドレイン電極とソース電極とゲート電極とを更に含み、前記有機絶縁層形成段階は、レジストをスピンコーティング方法で積層して、有機絶縁層を形成するレジスト積層段階と、前記透過領域に対応する有機絶縁層及び前記スイッチング素子の前記ドレイン電極に対応する有機絶縁層を除去して、第１ホール及び第２ホールを形成するホール形成段階と、を含むことを特徴とするアレイ基板の製造方法を提供する。

発明１１は、前記発明１０において、前記第１ホールが前記ドレイン電極と前記画素電極とを電気的に結合する段階と、前記第２ホールが前記透過窓を形成する位置を決定する段階と、を更に含むことを特徴とするアレイ基板の製造方法を提供する。

発明１２は、前記発明１０において、前記有機絶縁層形成段階は、前記有機絶縁層の表面をエンボス処理するエンボス処理段階を更に含むことを特徴とするアレイ基板の製造方法を提供する。

発明１３は、前記発明９において、前記切欠部にスペーサを形成する段階と、を更に含むことを特徴とするアレイ基板の製造方法を提供する。

発明１４は、前記発明１３において、前記切欠部をステップ状の形状に形成することを特徴とするアレイ基板の製造方法を提供する。

発明１５は、前記発明１３において、前記切欠部を弧状の形状に形成することを特徴とするアレイ基板の製造方法を提供する。

このように、スペーサの位置を考慮して、透過窓の角領域を縮小させ前記スペーサが平坦な有機絶縁層に配置させることにより、セルギャップを容易に制御することができる。

また、前記課題を解決するために、発明１６は、上部基板と、ゲートライン及びソースラインにより定まる画素領域に形成されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子に連結された画素電極と、反射板と、を具備する下部基板と、前記上部基板と前記下部基板との間に形成されている液晶層と、を含み、前記反射板は、反射領域と、矩形の形状を有する透過窓とを含み、前記透過窓は、前記矩形の形状の角部分に前記切欠部を有し、前記透過窓が前記画素領域のエッジ領域と重畳するように前記画素領域の角領域に形成されていることを特徴とする、液晶表示装置を提供する。

これにより、透過窓の境界領域を画素領域のエッジ領域と一部重畳させることにより、光漏洩性残像を除去して表示品質を向上させることができる。

発明１７は、前記発明１６において、前記液晶層は、前記反射領域と前記透過窓とに対応する位置に形成され、前記反射領域と対応する位置と前記透過窓に対応する位置とでは互いに異なる厚さで形成されていることを特徴とする液晶表示装置を提供する。

発明１８は、前記発明１６において、前記透過窓は、前記画素領域のエッジ領域と重畳されていることを特徴とする液晶表示装置を提供する。

これにより、光漏洩性残像を除去して表示品質を向上させることができる。

発明１９は、前記発明１６において、前記上部基板はスペーサを更に含み、
前記スペーサは前記画素領域の角領域に対応する位置に形成されていることを特徴とする液晶表示装置を提供する。

発明２０は、前記発明１９において、前記透過窓は、前記反射板と前記スペーサとが各々独立するように配置させることを特徴とする液晶表示装置を提供する。

これにより、スペーサが前記透過窓５４５と重なることにより発生するセルギャップ制御の問題点を解決することができる。

発明２１は、前記発明１９において、前記切欠部はステップ状の形状を有していることを特徴とする液晶表示装置を提供する。

発明２２は、前記発明１９において、前記切欠部は弧状の形状を有していることを特徴とする液晶表示装置を提供する。

このように、スペーサの位置を考慮して、透過窓の角領域を縮小させ前記スペーサが平坦な有機絶縁層に配置させることにより、セルギャップを容易に制御することができる。

本発明によると、光漏洩性残像を除去して表示品質を向上させると共に、セルギャップを容易に制御することができる。

以下より、添付図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
＜反射−透過型液晶表示装置の構造＞
図４は、多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置を説明するための平面図である。特に、トップＩＴＯ構造を有する反射−透過型液晶表示装置用アレイ基板の単位画素を説明する。

図４を参照すると、アレイ基板は、透明基板（図面符号は付与しない）上に、反射板１６０を具備する。反射板１６０は、横方向に延長され縦方向に配列される多数のゲートライン１０９と、縦方向に延長され横方向に配列される多数のソースライン１１９により定義されるそれぞれの領域に形成されている。そして、反射板１６０は、スイッチング素子ＴＦＴと、画素電極１５０とを含む。そして、反射板１６０は、反射領域と、透過領域もしくは透過窓１４５とを定義する。スイッチング素子ＴＦＴは、ゲートライン１０９から延長されたゲート電極１１０と、ソースライン１１９から延長されたソース電極１２０と、ソース電極１２０から離隔されたドレイン電極１３０とを有する。画素電極１５０は、ドレイン電極１３０と連結されている。反射領域は、画素電極１５０上に形成され自然光を反射する。透過領域及び透過窓１４５は、人工光を透過させる。

反射板１６０には、反射効率を高めるために多数の溝と溝との間の境界を形成することが好ましい。図面上では、アレイ基板に形成された配向膜のラビング方向は左斜め上の方向である。

図５は、図４のＡ−Ａ′に沿った断面図である。図５を参照すると、反射−透過型液晶表示装置は、アレイ基板１００、カラーフィルター基板２００、及びアレイ基板１００とカラーフィルター基板２００との間に形成された液晶層３００を含む。

アレイ基板１００は、透明基板１０５上に形成されたスイッチング素子ＴＦＴと有機絶縁層１４０とを含む。スイッチング素子ＴＦＴは、ゲート電極１１０、ゲート電極１１０及び透明基板１０５上に形成されたゲート絶縁膜１１２、半導体層１１４、オームコンタクト層１１６、ソース電極１２０、及びドレイン電極１３０を含む。有機絶縁層１４０は、スイッチング素子ＴＦＴをカバーしてドレイン電極１３０の一部を露出させながら厚薄に形成されている。ここで、有機絶縁層１４０の表面には、反射効率を高めるために、多数の溝と溝との間の境界を形成することが好ましい。

アレイ基板１００は、有機絶縁層１４０上に、画素電極１５０と、保護層１５２と、反射板１６０とを更に含み、反射板１６０が形成された領域を反射領域と定義し、反射板１６０が形成されていない領域を透過窓１４５と定義する。ここで、画素電極１５０は、一部の領域が開口され第１コンタクトホール１４１を通じて前記ドレイン電極１３０に連結されている。保護層１５２は、スイッチング素子ＴＦＴ全体をカバーするように形成されている。反射板１６０は、保護層１５２上に形成されている。

画素電極１５０は光を透過させる一種の透過電極であって、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）やスズ酸化物（ＴＯ）、又はインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）が用いられる。図示していないが、画素電極１５０を形成する前に、スイッチング素子ＴＦＴから一定距離だけ離隔している領域に別のキャパシタ配線（図示せず）を形成させて、キャパシタ配線と画素電極とから形成されるキャパシタをストレージキャパシタＣｓｔ（図示せず）と定義する。

一方、カラーフィルター基板２００は、透明基板２０５上にＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの画素領域を定義するブラックマトリックス層（図示せず）と、前記ブラックマトリックス層により定義される領域に形成される色画素層２１０と、前記ブラックマトリックス層と前記色画素層２１０を保護するために塗布された表面保護層（図示せず）を含む。勿論、前記したブラックマトリックス層を形成せずにも、隣接する色画素層２１０を互いにオーバーラップさせる方式を通じてブラックマトリックス機能を付与することもできる。又、前記表面保護層の上部、即ち、液晶層３００に近接する面に共通電極層（図示せず）を更に形成することもできる。

一方、液晶層３００は、互いに異なるセルギャップを有し、アレイ基板１００とカラーフィルター基板２００との間に形成されている。そして、液晶層３００は、アレイ基板１００の画素電極１５０に印加される電源とカラーフィルター基板２００の共通電極層（図示せず）に印加される電源とに応答して、カラーフィルター基板２００から到達した自然光を透過させたり、透過窓１４５から到達した人工光を透過させる。

図６多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置から発生される残像現象の説明図である。図７は、多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置から発生される光漏れ現象の説明図である。ここで、図面上のＣＮＴはスイッチング素子のドレイン電極に形成されたコンタクトホールである。

図６に示すように、多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置を上から見た場合、配向膜のラビング方向が左斜め上方向である場合は、ラビング工程が透過窓内で終了する領域、即ち、透過窓の２辺（Ｈ１、Ｖ１）近傍で光漏洩性の残像現象が観察される。

又、図７に示すように、多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置を上から見た場合、ラビング方向が左斜め上方向である場合は、ラビング工程を行った際、透過窓の境界領域、即ち透過窓内の４辺近傍（Ｈ１、Ｈ２、Ｖ１、Ｖ２）で光漏れ現象が観察される。

図８は、多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置を動作させて、２０ｍｓ後の液晶配列と残像及び光漏れ現象を説明するための図である。特に、図４の切断線Ｂ−Ｂ′の断面図の液晶配列とこれに対応する残像及び光漏れ現象を図示する。図８を参照すると、電源が印加され２０ｍｓが経過した後には、反射領域や透過窓の内側領域では、液晶分子は正常な垂直配向状態を維持する。しかしながら、透過窓エッジ領域では、液晶分子は垂直配向状態を維持していない。このような垂直配向状態を維持しない液晶分子により、透過窓内の右側領域（図４の透過窓の右側垂直辺）では、光漏れ現象Ｘ１１が発生し、透過窓内の左側領域（図４の透過窓の左側垂直辺）では、右側領域から発生される光漏れレベルよりも高い光漏洩性残像現象Ｙ１１が発生する。

又、前記した電源が印加された２０ｍｓを経過した２００ｍｓ後には、後述する図９に示すように、残像は除去されるが、光漏れ現象は発生する。
図９は、多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置を動作させて、２００ｍｓ後の液晶配列と残像及び光漏れ現象を説明するための図である。特に、図４の切断線Ｂ−Ｂ′の断面図の液晶配列とこれに対応する残像及び光漏れ現象を図示する。図９を参照すると、電圧が印加され２００ｍｓが経過した後でも、垂直配列状態でない液晶分子が存在する。透過窓内の右側領域（図４の透過窓の右側垂直辺）では、光漏れ現象Ｘ２１が発生し、透過窓内の左側領域（図４の透過窓の左側垂直辺）では、図８に図示されている残像は除去されるが、光漏れ減少Ｙ２２が発生する。

従って、図９により、このような垂直配列状態を維持しない液晶分子により、図８で説明したような残像現象はないが、光漏れ現象は発生することが確認できる。
即ち、以前のフレームで印加された電位差により発生した残像現象が、現在のフレームのはじめで確認できる。又、以前のフレームで印加された電位差により発生した光漏れ現象は、現在のフレームのみならず、次のフレームやその次のフレームにおいても確認できる。

このように、ラビング方向に対応してアレイ基板の透過窓と反射板との間の境界で発生する残像現象や光漏れ現象の問題点を解決するために、ラビング方向に対応して透過窓をシフトさせる。

図１０乃至図１２は、第１比較例乃至第３比較例による多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置の断面図である。
図１０に図示された第１比較例による二重セルギャップ構造では、カラーフィルター基板に形成されたスペーサ２３０は、有機絶縁層１４４が除去されない平坦な領域に配置される。そのため、セルギャップの制御が容易である。

具体的に、１.１μｍの高さを有するスペーサ２３０を通じて反射領域の目標セルギャ
ップと透過領域の目標セルギャップとを、それぞれ１.６μｍ、３.３μｍとする。すると
、第１比較例による透過領域のセルギャップｄＴ１は３.２μｍであり、目標セルギャッ
プの値３．３μｍを満足することを確認することができる。

しかし、第１比較例による構造では、ラビング方向に対応して残像及び光漏れ現象が発生してしまうことを確認した。
光漏洩性の残像を除去するために、図１１及び図１２に示すように、透過窓と反射板との境界を、ラビング方向を考慮して画素の端には配置せず、ソースライン１１９の端と透過膜１５０の端との間の中央、又はその中央よりもソースライン１１９側に形成する。これは、残像に影響を与える回位(disclination)を、アレイ基板のラビング方向に対して透過窓と反射板との境界に発生させるためである。ここで、透過窓のエッジには反射板が形成されている。これにより、アレイ基板の断面を見た場合、アレイ基板の配向膜をラビングするラビング方向の手前側においては、反射板１６０は、透過膜１５０の上に重畳する。即ち、ラビング方向の手前側（図面の右側）では、スペーサと透過窓との間には反射板が位置している。これに対し、図面の左側では、透過膜１５０と反射板１６０とが重畳していない。これにより、残像及び光漏れ減少を防止することができる。

しかし、このような構造では、セルギャップ制御のために適用されるスペーサ２３０を配置する面積が減少されてしまう。よって、第１比較例よりも、セルギャップ制御が難しい。具体的には、スペーサ２３０の高さを１．１μｍとしたとき、反射領域の目標セルギャップと透過領域の目標セルギャップとをそれぞれ１.６μｍと３.３μｍとすると、第２比較例及び第３比較例による透過領域のセルギャップｄＴ２、ｄＴ３は、ほぼ３.０乃至３.０５μｍであった。従って、第１比較例の透過領域のセルギャップｄＴ１よりも目標セルギャップとの差が大きく、ｄＴ２とｄＴ３の値は目標値よりも小さい。

即ち、第２比較例及び第３比較例による構造では、スペーサ２３０を配置する面積が第１比較例による構造よりも少ないので、同じスペーサをシリング条件で進行しても、第２比較例及び第３比較例のセルギャップは第１比較例のセルギャップに比べて０.１５〜０.２μｍ小さくなってしまう。

以下では、多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置が生じる残像現象及び光漏れ現象を防止し、かつセルギャップ制御が容易な好ましい実施例を、添付図面を参照して説明する。

図１３は、本発明の一実施例による多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置の平面図である。特に、図１３は、トップＩＴＯ構造を有する反射−透過型液晶表示装置用アレイ基板である。

図１３を参照すると、本発明の一実施例によるアレイ基板は、ゲートライン４０９、ソースライン４１９、スイッチング素子ＴＦＴ、画素電極４５０、そして反射領域と透過窓４４５とを定義する反射板４６０を含む。

ゲートライン４０９は、基板（図面番号は付与しない）上に横方向に延長されて縦方向に配列されている。ソースライン４１９は縦方向に延長されて横方向に配列されている。
スイッチング素子ＴＦＴは、互いに隣接するゲートライン４０９及びソースライン４１９により定義されるそれぞれ領域に形成され、ゲートライン４０９から延長されたゲート電極４１０と、ソースライン４１９から延長されたソース電極４２０と、ソース電極４２０から離隔されたドレイン電極４３０とを有する。

画素電極４５０は、互いに隣接するゲートライン４０９及びソースライン４１９により定義されるそれぞれの領域に形成され、コンタクトホール４４１を通じてドレイン電極４３０と連結されている。

反射板４６０は、画素電極４５０上に形成され自然光を反射する反射領域と人工光を透過させる透過窓４４５とを定義する。そして、図面上では、多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置を上から見た場合、配向膜を左斜め上の方向にラビング処理を行うと仮定して、透過窓４４５が図面の左方向及び上方向に延長されている。反射領域は、画素電極４５０と電気的に結合している。

透過窓４４５は、カラーフィルター基板（図示せず）に形成されたスペーサ（又は、リッジスペーサ（図示せず））の位置を考慮して、矩形の形状ではない多角形の形状を有する。即ち、透過窓の矩形形状における各部分のうち１つの各部分は、矩形形状の内側に縮小された形状を有する。即ち、矩形形状の１つの角の部分は切欠部である。図１３では、透過窓の矩形形状における１つの角の部分は、矩形形状の内側方向で階段状の形状を有する。

これにより、スペーサは透過窓４４５と独立した領域Ａに安着される。従って、スペーサが透過窓４４５と重なることにより発生するセルギャップ制御の問題点を解決することができる。

反射板４６０は、反射領域に対応する領域に形成され、配向膜（図示せず）のラビング方向を考慮して、延長された透過窓４４５の下部に具備している画素電極４５０と電気的に結合される。図面上では、多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置を上から見た場合、配向膜を左斜め上の方向にラビング処理を行うと仮定して、反射板４６０は、透過窓４４５の下部の辺と右側の辺にそれぞれ隣接する反射領域のエッジから図面の下方向もしくは右方向に広がり、画素電極４５０と連結される。このように、透過窓４４５は、反射板４６０により形成される。これにより、アレイ基板の断面を見た場合、アレイ基板の配向膜をラビングするラビング方向の手前側（図面の右側、下側）においては、透過窓はゲートライン４０９とソースライン４１９により定められる画素領域のエッジ領域とは重畳しない。これに対し、ラビング方向の奥側（図面の左側、上側）では、透過窓は、画素領域のエッジ領域と重畳している。これにより、残像及び光漏れ減少を防止することができる。

図示していないが、アレイ基板が独立配線方式を採用する場合には、反射板４６０によりカバーされる領域にはゲートライン４０９の形成時に形成した下部メタルと、ソースライン４１９の形成時には下部メタルの上に形成した上部メタルとがストレージキャパシタＣｓｔ（図示せず）を形成することが好ましい。この液晶表示装置は、ストレージキャパシタＣｓｔ（図示せず）と画素電極１５０とを所定のコンタクトホールを通じて連結させて、画素電極１５０を経由してドレイン電極から提供される電荷を充電し、一フレーム間で充電された電荷を放電させることにより、ディスプレイ状態を維持する。
＜製造方法＞
次に、本発明に係るアレイ基板の製造方法を説明する。図１４乃至図１８は、図１３のアレイ基板の製造方法を示した図である。

図１４を参照すると、ガラスやセラミック等の絶縁物質からなる基板４０５上に、タンタル（Ｔａ）、チタニウム（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、又はタングステン（Ｗ）等のような金属を蒸着した後、蒸着された金属をパターニングして、横方向に延長され縦方向に配列される多数のゲートライン４０９と、ゲートライン４０９から延長されたゲート電極４１０とを形成する。図示していないが、ゲート電極４１０を形成する時、ストレージ電極ラインを更に形成することもできる。

ゲート電極４１０を含む基板の全面に、窒化シリコンをプラズマ化学気相蒸着法で積層してゲート絶縁膜を形成した後、ゲート絶縁膜上にアモルファスシリコン膜及びドーピングされたｎ＋アモルファスシリコン膜をパターニングして、ゲート絶縁膜のうち、ゲート電極４１０が位置している部分の上にアクティブ層４１２を定義する半導体層及びオームコンタクト層を順次に形成する。

次に、これらの上に、図１５に示すように、タンタル（Ｔａ）、チタニウム（Ｔｉ）、
モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、又はタングステン（Ｗ）等のような金属を蒸着した後、蒸着された金属をパターニングして、縦方向に延長され横方向に配列される多数のソースライン４１９と、ソースライン４１９から延長されたソース電極４２０と、ソース電極４２０から一定間隔だけ離隔されたドレイン電極４３０と、を形成する。ゲート電極４１０、アクティブ層４１２、ソース電極４２０、及びドレイン電極４３０により一つの薄膜トランジスタＴＦＴが形成される。

次に、図１６に示すように、レジストをスピンコーティング方法で積層して、有機絶縁層４４０を厚薄に形成した後、透過窓に対応する有機絶縁層及びドレイン電極４３０に対応する有機絶縁層を除去して、第１ホール４４１及び第２ホール４４５を形成する。第１ホール４４１は、後にドレイン電極４３０とＩＴＯとの接触のためのものであり、第２ホール４４５は、透過窓４４５を形成するためのものである。

第２ホール４４５、即ち、透過窓４４５に対応して除去される有機絶縁層４４０は、平面で観察する時、データライン４１９の一部領域とゲートライン４０９の一部領域が露出されるように除去する。そして、後に接着するスペーサの位置を考慮して、矩形の４個の角のうち、一つの角部分を第２ホール４４５の内側に縮小された形状を有するように除去する。即ち、矩形形状の１つの角の部分は切欠部である。有機絶縁層４４０の表面は、後に形成される反射板の反射効率を考慮すると、エンボス処理が好ましい。これにより、有機絶縁層４４０は、反射効率が相対的に高い領域と相対的に低い領域とに区分される。反射効率が相対的に低い領域の幅は一定であることが好ましい。

図面上では、ラビング方向が多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置を上から見た場合、左斜め上の方向であることを考慮して、透過窓４４５は単位画素に対応して左上部側にシフトされながら、左上部側の角領域が縮小された矩形形状有している。また、ラビング方向が右斜め上の場合は、透過窓は単位画素に対応して、右上部側にシフトされながら右上部側の角領域が縮小された矩形形状を有する。

図１７に示すように、ゲートライン４０９とソースライン４１９とにより定義される毎画素に画素電極４４２を形成するためにＩＴＯ層４４２を形成し、既に形成された第１ホール４４１を通じてドレイン電極４３０と連結する。ＩＴＯ層４４２は、全面に塗布された後、毎画素領域に対応するＩＴＯ層のみが残るようにパターニングすることもでき、毎画素領域にのみ形成されるように、部分的に塗布してもよい。

図１８に示すように、ゲートライン４０９とソースライン４１９とにより定義される毎画素に対応する領域に反射板４６０を形成する。反射板４６０には、表面がエンボス処理された有機絶縁層４４０の形状に伴い、溝４６２と溝４６２の間の境界４６４が形成される。又、反射板４６０は、反射領域に対応して形成されながら透過窓に接する一部領域が透過窓に延長される。
＜多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置の他の例＞
図１９は、本発明の他の実施例による多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置の平面図である。特に、図１９は、反射−透過型液晶表示装置用アレイ基板はトップＩＴＯ構造を有する。

図１９を参照すると、本発明の他の実施例によるアレイ基板は、ゲートライン４０９、ソースライン４１９、スイッチング素子ＴＦＴ、画素電極４５０、そして反射領域と透過窓５４５とを有する反射板５６０を含む。図１９は、図１３と同じ構成要素については同じ図面番号を付与しており、その重複説明は省略する。

透過窓５４５は矩形形状を有しているが、カラーフィルター基板（図示せず）に形成されるスペーサ（図示せず）の位置を考慮して、矩形の１つの角の部分は内側方向に弧の形状をなして縮小されている。即ち、矩形形状の１つの角の部分は切欠部である。

これにより、スペーサは透過窓５４５と独立した領域Ｂに安着される。従って、スペーサが前記透過窓５４５と重なることにより発生するセルギャップ制御の問題点を解決することができる。

反射板５６０は、反射領域に対応する領域に形成され、配向膜（図示せず）のラビング方向により、延長された透過窓５４５の下部に具備される画素電極４５０と連結される。図面上では、多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置を上から見た場合、配向膜を左斜め上の方向にラビング処理すると仮定すると、反射板５６０は、透過窓５４５の下部の辺と右側の辺に隣接する反射領域のエッジから図面の下方向もしくは右方向に広がり、下部に具備される画素電極４５０と連結される。

以上では、画素境界領域側にシフトしながら、一部の角が縮小された形状を有する透過窓が形成されたアレイ基板について説明したが、このアレイ基板を用いた液晶表示装置に対する説明は、当業者なら容易なので、その詳細な説明は省略する。

以上で説明したように、本発明によると透過窓の境界領域を画素領域のエッジ領域と一部重畳させることにより、光漏洩性残像を除去して表示品質を向上させることができる。
又、本発明によるスペーサの位置を考慮して、透過窓の角領域を縮小させて、前記スペーサが平坦な有機絶縁層に配置させることにより、セルギャップを容易に制御することができる。

以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できる。

一般的な反射−透過型液晶表示装置の図。 図１の動作原理の説明図。 図１の動作原理の説明図。 多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置の平面図である。 図４のＡ−Ａ′の断面図。 多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置から生じる残像現象と光漏れ現象との説明図。 多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置から生じる残像現象と光漏れ現象との説明図。 多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置を動作させて２０ｍｓ後の液晶配列と残像及び光漏れ現象の説明図。 多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置を動作させて２００ｍｓ後の液晶配列と残像及び光漏れ現象の説明図。 第１比較例に係る多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置の断面図。 第２比較例に係る多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置の断面図。 第３比較例に係る多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置の断面図。 本発明の一実施例による多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置の平面図。 図１３のアレイ基板の製造方法の説明図。 図１３のアレイ基板の製造方法の説明図。 図１３のアレイ基板の製造方法の説明図。 図１３のアレイ基板の製造方法の説明図。 図１３のアレイ基板の製造方法の説明図。 本発明の他の実施例による多重セルギャップ反射−透過型液晶表示装置の平面図。

１００ アレイ基板
２００ カラーフィルター基板
３００ 液晶層
４０９ ゲートライン
４１９ ソースライン
４４５ 透過窓
４５０ 画素電極
４６０ 反射板

Claims (22)

1. 矩形状の透過窓を含む、ゲートライン及びソースラインにより定まる画素領域が形成されている基板と、
   前記画素領域に形成されたスイッチング素子と、
   前記透過窓を含む領域に形成され、前記スイッチング素子に連結された画素電極と、
   前記透過窓の形状を定める反射板と、
   を含むアレイ基板であって、
   前記透過窓は、前記透過窓の矩形状の角部分に存在する切欠部を有し、
   前記透過窓が前記画素領域のエッジ領域と重畳するように形成されていることを特徴とする、アレイ基板。
2. 前記アレイ基板は前記切欠部に対応する位置に形成されているスペーサをさらに含む、請求項１に記載のアレイ基板。
3. 前記切欠部は、ステップ状の形状であることを特徴とする、請求項１に記載のアレイ基板。
4. 前記切欠部は、弧状の形状であることを特徴とする、請求項１に記載のアレイ基板。
5. 前記画素領域は、互いに隣接するゲートライン及びデータラインにより定められ、
   前記透過窓は、前記ゲートラインの一部と前記データラインの一部とを露出させていることを特徴とする、請求項１に記載のアレイ基板。
6. 前記画素電極は、前記透過窓と前記反射板により覆われた反射領域と対応する位置に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のアレイ基板。
7. 前記画素電極の一部分の領域は前記反射板に連結されていることを特徴とする、請求項１に記載のアレイ基板。
8. 前記反射板の下部に形成され、前記反射領域を形成する有機絶縁層を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載のアレイ基板。
9. 基板上に形成されたゲートライン及びソースラインにより定まる画素領域にスイッチング素子を形成するスイッチング素子形成段階と、
   前記画素領域の角領域と前記スイッチング素子が含まれた領域とを反射領域と定め、前記ソースラインの一部と前記ゲートラインの一部とを露出させ、一部に切欠部を有する領域を透過領域と定め、前記反射領域上に有機絶縁層を形成する有機絶縁層形成段階と、
   前記有機絶縁層の表面及び前記透過領域を包含するように画素電極を形成する画素電極形成段階と、
   前記反射領域に反射板を形成する反射板形成段階と、
   を含み、
   前記透過領域は、矩形状に形成され、
   前記切欠部は、前記矩形状の角部分のうちの１つの角部分に形成され、
   前記透過領域が前記画素領域のエッジ領域と重畳するように形成されていることを特徴とするアレイ基板の製造方法。
10. 前記スイッチング素子は、ドレイン電極とソース電極とゲート電極とを更に含み、
    前記有機絶縁層形成段階は、
    レジストをスピンコーティング方法で積層して、有機絶縁層を形成するレジスト積層段階と、
    前記透過領域に対応する有機絶縁層及び前記スイッチング素子の前記ドレイン電極に対応する有機絶縁層を除去して、第１ホール及び第２ホールを形成するホール形成段階と、
    を含むことを特徴とする、請求項９に記載のアレイ基板の製造方法。
11. 前記第１ホールが前記ドレイン電極と前記画素電極とを電気的に結合する段階と、
    前記第２ホールが前記透過窓を形成する位置を決定する段階と、
    を更に含むことを特徴とする、請求項１０に記載のアレイ基板の製造方法。
12. 前記有機絶縁層形成段階は、
    前記有機絶縁層の表面をエンボス処理するエンボス処理段階を更に含むことを特徴とする、請求項１０に記載のアレイ基板の製造方法。
13. 前記切欠部にスペーサを形成する段階と、
    を更に含むことを特徴とする、請求項９に記載のアレイ基板の製造方法。
14. 前記切欠部をステップ状の形状に形成することを特徴とする、請求項１３に記載のアレイ基板の製造方法。
15. 前記切欠部を弧状の形状に形成することを特徴とする、請求項１３に記載のアレイ基板の製造方法。
16. 上部基板と、
    ゲートライン及びソースラインにより定まる画素領域に形成されたスイッチング素子と、
    前記スイッチング素子に連結された画素電極と、反射板と、を具備する下部基板と、
    前記上部基板と前記下部基板との間に形成されている液晶層と、を含み、
    前記反射板は、反射領域と、矩形の形状を有する透過窓とを含み、
    前記透過窓は、前記矩形の形状の角部分に前記切欠部を有し、
    前記透過窓が前記画素領域のエッジ領域と重畳するように前記画素領域の角領域に形成されていることを特徴とする、液晶表示装置。
17. 前記液晶層は、前記反射領域と前記透過窓とに対応する位置に形成され、前記反射領域と対応する位置と前記透過窓に対応する位置とでは互いに異なる厚さで形成されていることを特徴とする、請求項１６に記載の液晶表示装置。
18. 前記透過窓は、前記画素領域のエッジ領域と重畳されていることを特徴とする、請求項１６に記載の液晶表示装置。
19. 前記上部基板はスペーサを更に含み、
    前記スペーサは前記切欠部に対応する位置に形成されていることを特徴とする、請求項１６に記載の液晶表示装置。
20. 前記透過窓は、前記反射板と前記スペーサとが各々独立するように配置させることを特徴とする、請求項１９に記載の液晶表示装置。
21. 前記切欠部はステップ状の形状を有していることを特徴とする、請求項１９に記載の液晶表示装置。
22. 前記切欠部は弧状の形状を有していることを特徴とする、請求項１９に記載の液晶表示装置。

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