(57)【要約】【課題】同一のセルギャップを有しつつ反射領域と透過領域で液晶層の位相遅延値を異にすることができる半透過型液晶表示装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、透過領域と反射領域を有する液晶表示装置において、第１基板と、前記第１基板上に形成されているゲート線と、前記ゲート線と絶縁して交差形成されているデータ線と、前記ゲート線及び前記データ線に接続されている薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続されている透明電極と、前記透明電極上に形成され、前記反射領域を定義する反射電極と、前記第１基板と対向し、共通電極が形成されている第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に介在し、透過領域と反射領域とにおいて互いに異なる比率を有する液晶分子と重合体を含有する液晶層とを備える半透過型液晶表示装置及びその製造方法を提供する。【選択図】図２
2006301642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過領域と反射領域を有する液晶表示装置において、
第１基板と、
前記第１基板上に形成されているゲート線と、
前記ゲート線と絶縁して交差形成されているデータ線と、
前記ゲート線及び前記データ線に接続されている薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタに接続されている透明電極と、
前記透明電極上に形成されている反射電極と、
前記第１基板と対向し、共通電極が形成されている第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に介在され、複数の液晶分子及び重合体（ｐｏｌｙｍｅｒ）を含有する液晶層とを備え、
前記反射電極が投影する前記液晶層の領域を反射領域とし、前記透明電極のうちの前記反射電極が無い部分が投影する前記液晶層の領域を透過領域とする時、前記重合体に対する前記液晶分子の比率が前記透過領域と前記反射領域とにおいて互いに異なる半透過型液晶表示装置。
【請求項２】
前記透過領域の前記重合体に対する前記液晶分子の比率が前記反射領域の前記重合体に対する前記液晶分子の比率より高い、請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項３】
前記透過領域の前記液晶密度は、前記反射領域の前記液晶密度より高い、請求項２に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項４】
前記透過領域の前記重合体密度は、前記反射領域の前記重合体密度より低い、請求項２に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項５】
前記半透過型液晶表示装置は、前記透過領域と前記反射領域において実質的に同一のセルギャップを有する請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項６】
前記液晶層の位相遅延値は、前記反射領域よりも前記透過領域でより大きい請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項７】
前記液晶層は、前記透過領域と前記反射領域において、それぞれλ／２及びλ／４の位相遅延値を有する請求項６に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項８】
前記重合体は、光重合性化合物から形成される請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項９】
前記透明電極はＩＴＯまたはＩＺＯを含む請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項１０】
前記反射電極は、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、クロム（Ｃｒ）から選択されたいずれか一つを含む請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
【請求項１１】
透過領域と反射領域を有する液晶表示装置の製造方法において、
第１基板上にゲート線を形成する段階と、
前記ゲート線上にゲート絶縁膜及び半導体を形成する段階と、
前記ゲート絶縁膜及び前記半導体上にデータ線を形成する段階と、
前記データ線上に透明電極を形成する段階と、
前記透明電極上に反射領域を定義する反射電極を形成する段階と、
第２基板上にカラーフィルタ及び共通電極を順次に形成する段階と、
前記第１基板及び前記第２基板を合着（ａｓｓｅｍｂｌｙ）する段階と、
前記第１基板及び前記第２基板との間に複数の液晶分子と単量体（ｍｏｎｏｍｅｒ）の混合物を注入する段階と、
前記反射電極とその投影領域である前記反射領域の前記混合物を露光する段階と、
前記透過電極とその投影領域である前記透過領域の前記混合物を露光する段階とを含む半透過型液晶表示装置の製造方法。
【請求項１２】
前記単量体は光重合性単量体である請求項１１に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
【請求項１３】
前記反射領域を露光する段階は、前記反射領域の単量体が重合される段階と、前記透過領域の単量体が前記反射領域に拡散する段階とを含む請求項１２に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
【請求項１４】
前記透過領域を露光する段階において、前記反射領域よりも少量の重合体が前記透過領域に形成される請求項１１に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項１５】
前記反射領域を露光する段階及び前記透過領域を露光する段階において、前記透過領域と前記反射領域に前記液晶分子と前記重合体の比率が互いに異なる液晶層が形成される請求項１１に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
【請求項１６】
液晶分子及び重合体を含有し、重合体に対する液晶分子の比率は、反射領域よりも透過領域においてより高い液晶表示装置の液晶層。
【請求項１７】
前記反射領域における位相遅延値は、前記透過領域における位相遅延値よりも低い請求項１６に記載の液晶層。
【請求項１８】
前記反射領域と前記透過領域において、実質的に同一のセルギャップを有する請求項１７に記載の液晶層。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半透過型液晶表示装置に及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（ＬＣＤ）は、現在最も広く使用されている平板表示装置であって、画素電極と共通電極などの電界生成電極が形成されている２枚の表示板と、その間に挿入されている液晶層とで構成される。電界生成電極に電圧を印加して液晶層に電界を生成し、これによって液晶層の液晶分子の配向を決定し、入射光の偏光を制御することで映像を表示する。
【０００３】
液晶表示装置は、光源によって、液晶セルの背面に位置したバックライトのような照明部を利用して画像を表示する透過型液晶表示装置と、自然外部光を利用して画像を表示する反射型液晶表示装置、及び透過型液晶表示装置と反射型液晶表示装置の構造を結合させた半透過型（ｔｒａｎｓｆｌｅｃｔｉｖｅ）液晶表示装置に分けられる。
半透過型液晶表示装置は、室内や外部光源が存在しない暗い所では表示素子自体に内装された光源を利用して画像を表示する透過モードで作動して、室外の高照度下では外部光を反射して画像を表示する反射モードで作動する。
【０００４】
半透過型液晶表示装置は反射領域と透過領域を有する。反射領域では、光が外部から入射し反射されて液晶層を２度通過するが、透過領域では、背面から入射する光が液晶層を１度だけ通過する。そのため、反射領域と透過領域とにおいて、液晶層の位相遅延値（ｐｈａｓｅ ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ）を異なるように調節する必要がある。
このために、反射領域と透過領域のセルギャップを異ならせる方法がある。しかし、この場合、反射電極下部に厚い有機膜を形成する別途の工程を要すると共に、反射領域と透過領域との境界の大きい段差によって回位（ｄｉｓｃｌｉｎａｔｉｏｎ）のような液晶配向問題と残像問題が発生した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記のような従来の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、同一のセルギャップを有しつつ反射領域と透過領域とにおいて液晶層の位相遅延値を異にすることができる半透過型液晶表示装置及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願第１発明による半透過型液晶表示装置は、第１基板、前記第１基板上に形成されているゲート線、前記ゲート線と絶縁して交差形成されるデータ線、前記ゲート線及び前記データ線に接続されている薄膜トランジスタ、前記薄膜トランジスタに接続されている透明電極、前記透明電極上に形成されている反射電極、前記第１基板と対向し共通電極が形成されている第２基板、前記第１基板と前記第２基板との間に介在され、複数の液晶分子と重合体（ｐｏｌｙｍｅｒ）を含有する液晶層を備え、前記反射電極が投影する前記液晶層の領域を反射領域とし、前記透明電極のうち前記反射電極が無い部分が投影する前記液晶層の領域を透過領域とする時、前記重合体に対する前記液晶分子の比率は、前記透過領域と前記反射領域とにおいて互いに異なる。
【０００７】
透過領域と反射領域とは、光の経路が異なるために光の通過距離のみに起因した位相遅延値が異なる。前述のように液晶分子と重合体との比率を透過領域と反射領域とで異ならせることで、液晶層の材質、つまり液晶分子の比率にのみ起因した位相遅延値を透過領域と反射領域とで異ならせることができる。よって、光の通過距離に起因した位相遅延値の違いを、液晶分子と重合体との比率を透過領域及び反射領域で異ならせることで補償し、液晶層を通過後の透過領域及び反射領域の位相を同程度にすることができる。これにより、製造方法を簡単にすることが可能であるとともに、反射領域と透過領域との境界での段差を原因とする回位のような液晶配向問題と残像問題を低減することができる。
【０００８】
本願第２発明は、第１発明において、前記透過領域の前記重合体に対する前記液晶分子の比率が前記反射領域の前記重合体に対する前記液晶分子の比率より高い半透過型液晶表示装置を提供する。
反射領域での光の通過距離は透過領域の光の通過距離よりも長いため、光の通過距離のみに起因した位相遅延値は反射領域の方が透過領域よりも大きい。前述のように透過領域の液晶分子の比率を反射領域よりも高めることで、透過領域では反射領域よりも光の屈折量が多くなり、液晶層の材質のみに起因した位相遅延値が反射領域よりも透過領域の方が大きくなる。よって、光の通過距離が異なることによる位相遅延値の違いを、液晶分子の比率の違いにより補償し、液晶層を通過後の透過領域及び反射領域の位相を同程度にすることができる。
【０００９】
本願第３発明は、第２発明において、前記透過領域の前記液晶密度は、前記反射領域の前記液晶密度より高い半透過型液晶表示装置を提供する。
反射領域での光の通過距離は透過領域の光の通過距離よりも長いため、光の通過距離のみに起因した位相遅延値は反射領域の方が透過領域よりも大きい。前述のように透過領域の液晶分子の密度を反射領域よりも高めることで、透過領域では反射領域よりも光の屈折量が多くなり、液晶層の材質のみに起因した位相遅延が大きくなる。よって、光の通過距離が異なることによる位相遅延値の違いを、液晶分子の密度の違いにより補償し、液晶層を通過後の透過領域及び反射領域の位相を同程度にすることができる。
【００１０】
本願第４発明は、第２発明において、前記透過領域の前記重合体密度は、前記反射領域の前記重合体密度より低い半透過型液晶表示装置を提供する。
透過領域の重合体密度を反射領域よりも低めることで、透過領域の液晶分子の密度を反射領域よりも高めることができる。
本願第５発明は、第１発明において、前記半透過型液晶表示装置は、前記透過領域と前記反射領域において実質的に同一のセルギャップを有する半透過型液晶表示装置を提供する。
【００１１】
セルギャップが同一であるため、セルギャップを同一にするために反射電極下部に厚い有機膜を形成する別途の工程が不要である。また、反射領域と透過領域との境界の大きい段差によって発生する回位のような液晶配向問題と残像問題が発生しない。
本願第６発明は、第１発明において、前記液晶層の位相遅延値は、前記反射領域よりも前記透過領域でより大きい半透過型液晶表示装置を提供する。
【００１２】
反射領域での光の通過距離は透過領域の光の通過距離よりも長いため、光の通過距離のみに起因した位相遅延値は反射領域の方が透過領域よりも大きい。前述のように液晶層の位相遅延値を反射領域よりも透過領域でより大きくすることで、光の通過距離が異なることによる位相遅延値の違いを、液晶層の位相遅延値の違いにより補償し、液晶層を通過後の透過領域及び反射領域の位相を同程度にすることができる。
【００１３】
本願第７発明は、第６発明において、前記液晶層は、前記透過領域と前記反射領域において、それぞれλ／２及びλ／４の位相遅延値を有する半透過型液晶表示装置を提供する。
本願第８発明は、第１発明において、前記重合体は、光重合性化合物から形成される半透過型液晶表示装置を提供する。
【００１４】
光重合性化合物を用いることで、単量体を光で重合させる工程の際に、液晶分子と重合体との比率を透過領域と反射領域とで異ならせることができる。
本願第９発明は、第１発明において、前記透明電極はＩＴＯまたはＩＺＯを含む半透過型液晶表示装置を提供する。
本願第１０発明は、第１発明において、前記反射電極は、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、クロム（Ｃｒ）から選択されたいずれか一つを含む薄膜トランジスタ表示板を提供する。
【００１５】
また、本願第１１発明による半透過型液晶表示装置の製造方法は、第１基板上にゲート線を形成する段階、前記ゲート線上にゲート絶縁膜及び半導体を形成する段階、前記ゲート絶縁膜及び前記半導体上にデータ線を形成する段階、前記データ線上に透明電極を形成する段階、前記透明電極上に反射領域を区画する反射電極を形成する段階、第２基板上にカラーフィルタ及び共通電極を順次に形成する段階、前記第１基板及び前記第２基板を合着（ａｓｓｅｍｂｌｙ）する段階、前記第１基板及び前記第２基板の間に複数の液晶分子と単量体（ｍｏｎｏｍｅｒ）の混合物を注入する段階、前記反射電極とその投影領域である前記反射領域の前記混合物を露光する段階、前記透過電極とその投影領域である前記透過領域の前記混合物を露光する段階を含む。
【００１６】
本願第１２発明は、第１１発明において、前記単量体は光重合性単量体である半透過型液晶表示装置の製造方法を提供する。
本願第１３発明は、第１２発明において、前記反射領域を露光する段階は、前記反射領域の単量体が重合される段階と、前記透過領域の単量体が前記反射領域に拡散する段階とを含む半透過型液晶表示装置の製造方法を提供する。
【００１７】
反射領域を露光することで反射領域の単量体が重合されることで減少する。そのため、透過領域の単量体が反射領域に拡散する。この反射領域への単量体の拡散により、反射領域の液晶分子が透過領域へ移動する。よって、透過領域の液晶分子の含有量は、反射領域の液晶分子の含有量よりも多くなる。ここで、反射領域での光の通過距離は透過領域の光の通過距離よりも長いため、光の通過距離のみに起因した位相遅延値は反射領域の方が透過領域よりも大きい。前述のように透過領域の液晶分子の含有量を反射領域よりも高めることで、透過領域では反射領域よりも光の屈折量が多くなり、液晶層の材質のみに起因した位相遅延値が反射領域よりも透過領域の方が大きくなる。よって、光の通過距離が異なることによる位相遅延値の違いを、液晶分子の含有量の違いにより補償し、液晶層を通過後の透過領域及び反射領域の位相を同程度にすることができる。
【００１８】
本願第１４発明は、第１１発明において、前記透過領域を露光する段階において、前記反射領域よりも少量の重合体が前記透過領域に形成される半透過型液晶表示装置を提供する。
透過領域の単量体は反射領域に拡散されるため、透過領域の単量体の含有量は少なくなっている。そのため、透過領域に形成される重合体の含有量は少なくなり、透過領域の液晶分子の比率が高くなる。よって、光の通過距離が異なることによる位相遅延値の違いを、液晶分子の比率の違いにより補償し、液晶層を通過後の透過領域及び反射領域の位相を同程度にすることができる。
【００１９】
本願第１５発明は、第１１発明において、前記反射領域を露光する段階及び前記透過領域を露光する段階において、前記透過領域と前記反射領域に前記液晶分子と前記重合体の比率が互いに異なる液晶層が形成される半透過型液晶表示装置の製造方法を提供する。
光の通過距離が異なることによる位相遅延の違いを、液晶分子及び重合体の比率の違いにより補償し、液晶層を通過後の透過領域及び反射領域の位相を同程度にすることができる。
【００２０】
本願第１６発明は、液晶分子及び重合体を含有し、重合体に対する液晶分子の比率は、反射電極の周辺領域よりも透明電極の周辺領域においてより高い液晶表示装置の液晶層を提供する。
本願第１７発明は、第１６発明において、前記反射電極の周辺領域における位相遅延値は、前記透明電極の周辺領域における位相遅延値よりも低い液晶層を提供する。
【００２１】
本願第１８発明は、第１７発明において、前記反射電極の周辺領域と前記透明電極の周辺領域において、実質的に同一のセルギャップを有する液晶層を提供する。
また、本発明による液晶表示装置用液晶層は、液晶分子及び重合体を含有し、重合体に対する液晶分子の比率は、反射電極の周辺領域よりも透明電極の周辺領域でより高い。
【発明の効果】
【００２２】
反射領域と透過領域とにおいて、液晶分子と重合体の比率を異に形成することによって、同一のセルギャップで位相遅延値を異なるように調節できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
添付した図面を参照して、本発明の実施形態を、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかし、本発明は、多様な形態で実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。
図面は、各種層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示している。明細書全体を通じて類似した部分については同一な参照符号を付けている。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“すぐ上に”ある場合に限らず、その中間に更に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の“すぐ上に”あるとする時、これは中間に他の部分がない場合を意味する。
【００２４】
図１及び図２を参照して本発明の一実施形態による液晶表示装置について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の配置図であり、図２は、図１の液晶表示装置のＩＩ-ＩＩ線に沿った断面図である。
同図に示すように、透明なガラスまたはプラスチックなどで形成された絶縁基板１１０上に複数のゲート線１２１及び複数の維持電極線１３１が形成されている。
【００２５】
ゲート線１２１はゲート信号を伝達し、図１中、主に横方向に延在している。各ゲート線は、図１中、上方に突出した複数のゲート電極１２４と、他の層または外部駆動回路と接続するために広い面積の端部１２９を含む。ゲート信号を生成するゲート駆動回路（図示せず）は、基板１１０上に付着されるフレキシブルプリント回路板（図示せず）上に装着されたり、基板１１０上に直接装着されたり、基板１１０に集積できる。ゲート駆動回路が基板１１０上に集積される場合、ゲート線１２１が延在してこれと直接接続できる。
【００２６】
維持電極線１３１は、所定の電圧の印加を受け、ゲート線１２１と略平行に延びる。各維持電極線１３１は、隣接した二つのゲート線１２１の間に位置し、二つのゲート線１２１のうち下側に近い位置に形成される。維持電極線１３１は、図１中、下上に拡張した拡張部１３３を含む。しかし、維持電極線１３１のパターン及び配置は、様々な変形が可能である。
【００２７】
ゲート線１２１及び維持電極線１３１は、アルミニウム（Ａｌ）とアルミニウム合金などのアルミニウム系金属、銀（Ａｇ）と銀合金などの銀系金属、金（Ａｕ）と金合金などの金系金属、銅（Ｃｕ）と銅合金などの銅系金属、モリブデン（Ｍｏ）とモリブデン合金などのモリブデン系金属、クロム（Ｃｒ）、チタニウム（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）などからなることが好ましい。しかし、ゲート線１２１は、物理的性質が異なる二つの導電膜（図示せず）を含む多重膜構造を有することができる。そのうち一つの導電膜は、信号遅延や電圧降下を減らすために、低い比抵抗（ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）の金属で形成される。これに対し、もう一つの導電膜は、他の物質、特にＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）及びＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）との物理的、化学的、電気的接触特性が優れた物質で形成される。しかし、ゲート線１２１は、多様な金属と導電体で形成できる。
【００２８】
ゲート線１２１及び維持電極線１３１の側面は基板１１０面に対して傾斜し、その傾斜角は約３０°乃至８０°であることが好ましい。このように側面が傾斜しているとその上部の膜を平坦化し易く、また上部の配線の断線を防止することができる。ゲート線１２１及び維持電極線１３１上には、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）または酸化ケイ素（ＳｉＯ2）などからなるゲート絶縁膜１４０が形成されている。ゲート絶縁膜１４０上には、水素化非晶質シリコン（非晶質シリコンはａ-Ｓｉと略称する。）または多結晶シリコン（ｐｏｌｙ ｓｉｌｉｃｏｎ）などからなる複数の線状半導体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ており、ゲート電極１２４に向けて延在した複数の突出部１５４を含む。線状半導体１５１は、ゲート線１２１及び維持電極線１３１の付近で幅が広くなって、それらを幅広く覆う。
【００２９】
半導体１５１上には、複数の線状及び島状オーミック接触部材（ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ）１６１、１６５が形成されている。オーミック接触部材１６１、１６５は、リン（Ｐ）などのｎ型不純物が高濃度にドーピングされているｎ+水素化非晶質シリコン、またはホウ素（Ｂ）などのｐ型不純物が高濃度にドーピングされているｐ+水素化非晶質シリコン、またはシリサイドで形成できる。線状オーミック接触部材１６１は、複数の突出部１６３を有し、この突出部１６３と島状オーミック接触部材１６５は対をなして半導体１５１の突出部１５４上に配置される。
【００３０】
半導体１５１とオーミック接触部材１６１、１６５の側面も基板１１０表面に対して傾斜し、その傾斜角は約３０°乃至８０°である。
オーミック接触部材１６１、１６５及びゲート絶縁膜１４０上には、複数のデータ線１７１と複数のドレイン電極１７５が形成されている。
データ線１７１はデータ信号を伝達し、主に縦方向に延在してゲート線１２１及び維持電極線１３１と交差する。各データ線１７１は、ゲート電極１２４に向けて延在した複数のソース電極１７３と、他の層または外部駆動回路と接続するために広い面積の端部１７９を含む。データ信号を生成するデータ駆動回路（図示せず）は、基板１１０上に付着されるフレキシブルプリント回路膜（図示せず）上に装着されたり、基板１１０上に直接装着されたり、基板１１０に集積できる。データ駆動回路が基板１１０上に集積される場合、データ線１７１が延在してこれと直接接続できる。
【００３１】
ドレイン電極１７５はデータ線１７１と分離され、ゲート電極１２４を中心にソース電極１７３と対向する。各ドレイン電極１７５は、広い面積の拡張部１７７と、棒形の他側端部を有する。ドレイン電極１７５の拡張部１７７は、維持電極線１３１の拡張部１３３と重畳し、棒形端部は曲がったソース電極１７３で一部取り囲まれている。一つのゲート電極１２４、一つのソース電極１７３及び一つのドレイン電極１７５は、半導体１５１の突出部１５４と共に一つの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をなし、薄膜トランジスタのチャンネルは、ソース電極１７３とドレイン電極１７５との間の突出部１５４に形成される。
【００３２】
データ線１７１及びドレイン電極１７５は、モリブデン、クロム、タンタル及びチタニウムなどの耐火性金属またはこれらの合金で形成されることが好ましく、耐火性金属膜（図示せず）と低抵抗導電膜（図示せず）を含む多重膜構造を有することができる。多重膜構造の例としては、クロムまたはモリブデン（合金）下部膜とアルミニウム（合金）上部膜の二重膜、モリブデン（合金）下部膜とアルミニウム（合金）中間膜とモリブデン（合金）上部膜の三重膜がある。しかし、データ線１７１及びドレイン電極１７５は、この他にも様々な金属または導電体で形成できる。さらに、データ線１７１及びドレイン電極１７５は、その側面が基板１１０面に対して３０°乃至８０°傾斜角で傾斜していることが好ましい。
【００３３】
オーミック接触部材１６１、１６５は、その下の半導体１５１とその上のデータ線１７１及びドレイン電極１７５の間にのみ存在し、これらの間の接触抵抗を低くする。ほとんどの部分で、線状半導体１５１の幅がデータ線１７１の幅より小さいが、前述したように、ゲート線１２１と出会う部分で幅が広くなって表面のプロファイルを滑らかにすることによって、データ線１７１が断線することを防止する。半導体１５１にはソース電極１７３とドレイン電極１７５との間を始めとして、データ線１７１及びドレイン電極１７５で覆われず露出した部分が存在する。
【００３４】
データ線１７１、ドレイン電極１７５及び露出した半導体１５１部分上には、保護膜１８０が形成されている。
保護膜１８０は、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）や酸化ケイ素（ＳｉＯ2）などの無機絶縁物、有機絶縁物、低誘電率絶縁物などで形成される。有機絶縁物及び低誘電率絶縁物の誘電常数は４．０以下であることが好ましく、低誘電率絶縁物の例としては、プラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）で形成されるａ-Ｓｉ:Ｃ:Ｏ、ａ-Ｓｉ:Ｏ:Ｆなどが挙げられる。有機絶縁物のうち感光性を有するもので保護膜１８０を形成することも可能であり、保護膜１８０の表面を平坦化することができる。しかし、保護膜１８０は、有機膜の良好な絶縁特性を生かしつつ露出した半導体１５４部分に害を及ぼさないように、下部無機膜と上部有機膜の二重膜構造を有することができる。
【００３５】
保護膜１８０には、データ線１７１の端部１７９とドレイン電極１７５をそれぞれ露出させる複数のコンタクトホール（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を露出させる複数のコンタクトホール１８１が形成されている。保護膜１８０上には、複数の画素電極１９１が形成されている。
【００３６】
画素電極１９１は透明電極１９２及び透明電極１９２上部に形成されている反射電極１９４を含む。半透過型液晶表示装置において、各画素は透過領域（ＴＡ）と反射領域（ＲＡ）に分けられる。反射領域（ＲＡ）は、反射電極１９４が形成されている領域を示し、透過領域（ＴＡ）は、透明電極１９２のみ形成され、反射電極１９４は形成されていない領域を示す。透明電極１９２は、例えばＩＴＯまたはＩＺＯのような透明導電物質からなることができ、反射電極１９４は、例えばアルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム合金、クロム（Ｃｒ）、銀（Ａｇ）または銀合金のような不透明で、かつ反射度を有する導電体からなることができる。
【００３７】
また、画素電極１９１は、モリブデン（Ｍｏ）またはモリブデン合金、クロム（Ｃｒ）、チタニウム（Ｔｉ）またはタンタル（Ｔａ）などからなる接触補助層（図示せず）をさらに含むことができる。接触補助層は、透明電極１９２と反射電極１９４の接触特性を確保し、透明電極１９２によって反射電極１９４が酸化することを防止する役割を果たす。画素電極１９１は、コンタクトホール１８５を介してドレイン電極１７５の拡張部１７７と物理的・電気的に接続されて、ドレイン電極１７５からデータ電圧の印加を受ける。データ電圧が印加された画素電極１９１は、共通電極２７０と共に電場を生成することによって、両者間の液晶層３の液晶分子を再配列させる。
【００３８】
また、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ターンオフされた後にも印加された電圧を維持し、電圧維持能力を強化するために、液晶キャパシタと並列に接続された他のキャパシタを設ける。これをストレージキャパシタという。ストレージキャパシタは、ドレイン電極１７５の拡張部１７７と維持電極線１３１の拡張部１３３の重畳によって形成される。ストレージキャパシタは、画素電極１９１及びこれと隣接するゲート線１２１の重畳などで形成されることもでき、この時、維持電極線１３１は省略可能である。
【００３９】
画素電極１９１は、ゲート線１２１及び隣接するデータ線１７１と重畳して開口率（ａｐｅｒｔｕｒｅ ｒａｔｉｏ）を高めているが、重畳しないこともできる。
接触補助部材８１、８２は、ゲート線１２１の終端部１２９またはデータ線１７１の終端部１７９と外部装置との接着性を補完し、これを保護する役割を果たす。
画素電極１９１上には、均一な液晶初期配向のための配向膜１１が形成されている。
【００４０】
一方、薄膜トランジスタ表示板１００と対向する対向表示板２００には、透明なガラスまたはプラスチックなどからなる絶縁基板２１０上にブラックマトリックスという遮光部材２２０が形成されている。遮光部材２２０は、画素電極１９１の間の光漏れを防止し、画素電極１９１と対向する開口領域を定義する。
また、絶縁基板２１０上には、複数のカラーフィルタ２３０が形成されており、各カラーフィルタ２３０は、遮光部材２２０によって取り囲まれた領域に配置されている。カラーフィルタは、画素電極１９１に沿って図１中主に縦方向に延び、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）のような三原色のうちのいずれか一色を表現できる。遮光部材２２０及びカラーフィルタ２３０上には、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質からなる共通電極２７０が形成されている。
【００４１】
共通電極２７０上には、均一な液晶初期配向のための配向膜２１が形成されている。
上部基板１１０と下部基板２１０の外側表面には、偏光軸を水平または交差するように調節するために一対の偏光板（ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）２１、２２が付着されている。しかし、一対の偏光板のうちのいずれか一つは省略可能である。
薄膜トランジスタ表示板１００及び対向表示板２００の間には、複数の液晶分子からなる液晶層３が介在されている。液晶層３は複数の液晶分子と重合体（ｐｏｌｙｍｅｒ）を含む。複数の液晶分子は、正（ｐｏｓｉｔｉｖｅ）の誘電率異方性を有するのが好ましく、電界無印加時に水平に配向されて、実質的に表示板１００、２００の表面と平行に配列される。なお、負の誘電率異方性の液晶分子を本発明に適用しても良い。
【００４２】
また、２枚の薄膜トランジスタ表示板１００と対向表示板２００との間のセルギャップは、透過領域と反射領域において実質的に同一である。このようにセルギャップが同一であるため、セルギャップを同一にするために反射電極下部に厚い有機膜を形成する別途の工程が不要である。また、反射領域と透過領域との境界の大きい段差によって発生する回位のような液晶配向問題と残像問題が発生しない。
【００４３】
重合体は光重合性単量体（ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｂｌｅ ｍｏｎｏｍｅｒ）の露光によって形成され、液晶分子と異なって光学的等方性を有する。よって、液晶分子と混合されている場合にも、液晶表示装置の光学的特性に影響を及ぼさない。
半透過液晶表示装置は、反射領域（ＲＡ）と透過領域（ＴＡ）を有し、各領域において異なる位相遅延値を有する必要がある。即ち、反射領域（ＲＡ）では、光が外部から入射し反射されて液晶層を２度通過するが、透過領域（ＴＡ）では、バックライトのような内部光源から入射する光が液晶層を１度だけ通過するため、透過領域（ＴＡ）が例えばλ／２の位相遅延値を持つ場合、反射領域（ＴＡ）はλ／４の位相遅延値を持つ必要がある。
本発明では、透過領域（ＴＡ）と反射領域（ＲＡ）において、液晶分子と重合体の比率を異にすることによって、位相遅延値を異なるように調節できる。具体的に、反射領域（ＲＡ）の液晶層（Ｂ）では、透過領域（ＴＡ）の液晶層（Ａ）よりも重合体の含量を増加させ、液晶分子の含量を減少させる。これにより、反射領域（ＲＡ）の液晶層（Ｂ）は、透過領域（ＴＡ）の液晶層（Ａ）に比べて液晶が占める空間が実質的に減少するので、より小さい位相遅延値を持つ。つまり、反射領域の液晶分子の含有量を透過領域よりも低めることで、反射領域では、透過領域よりも光の屈折量が少なくなり、液晶層の材質のみに起因した位相遅延値が透過領域よりも小さくなる。逆に、透過領域の液晶分子の含有量を反射領域よりも高めることで、透過領域では反射領域よりも光の屈折量が多くなり、液晶層の材質のみに起因した位相遅延値が反射領域よりも透過領域の方が大きくなる。このように、液晶分子と重合体の比率を異にして形成する方法は様々であり、例えば、各領域を分離して露光することによって重合比率を異なるように調節する方法がある。
【００４４】
なお、液晶分子及び重合体を含有する液晶層において、重合体に対する液晶分子の比率は、反射領域よりも透過領域においてより高い。つまり、反射領域における位相遅延値は、透過領域における位相遅延値よりも低い。
なお、重合体は、反射領域及び透過領域で液晶分子の含有量を異ならせるために添加される。また、重合体は光学的等方性であるため、位相遅延は液晶分子によって決定され、重合体の含有量には左右されない。
【００４５】
以下、本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法について図３乃至図１１、及び図１と図２を参照して詳細に説明する。
まず、薄膜トランジスタ表示板の製造方法について説明する。
図３のように、透明ガラスまたはプラスチックなどからなる絶縁基板１１０上に、アルミニウム（合金）またはモリブデン（合金）からなる金属層を形成する。次に、エッチング液を用いてフォトエッチングして、ゲート電極１２４及び端部１２９を含む複数のゲート線１２１と、拡張部１３３を含む複数の維持電極線１３１を形成する。
【００４６】
次に、図４のように、プラズマを利用した化学気相蒸着法（ＰＥＣＶＤ）でゲート絶縁膜１４０、真性非晶質シリコン層及び不純物非晶質シリコン層の３層膜を連続して積層し、不純物非晶質シリコン層及び真性非晶質シリコン層をフォトエッチングして、複数の線状及び島状不純物半導体１６４と突出部１５４を含む線状半導体１５１とを形成する。ゲート絶縁膜１４０の材料としては、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）が好ましく、積層温度は約２５０乃至５００℃、厚さは約２０００乃至５０００Å程度が好ましい。
【００４７】
次に、アルミニウム合金またはモリブデン合金などからなる低抵抗性金属層を形成する。次いで、エッチング液を用いてフォトエッチングして、図５のように、ソース電極１７３と端部１７９を含む複数のデータ線１７１、屈曲したソース電極１７３によって取り囲まれた線状端部及び広い面積を有する拡張部１７７を含むドレイン電極１７５を形成する。
【００４８】
次に、データ線１７１及びドレイン電極１７５で覆われず露出した不純物半導体１６４部分を乾式エッチングで除去することによって、突出部１６３を含む複数の線状オーミック接触部材１６１と複数の島状オーミック接触部材１６５を完成する一方、その下の線状半導体１５１を露出させる。次に、線状半導体１５１の露出した表面を安定化するために、酸素プラズマ（Ｏ2ｐｌａｓｍａ）処理を実施する。
【００４９】
次に、図６のように、保護膜１８０を全面に積層しフォトエッチングして、複数のコンタクトホール１８１、１８２、１８５を形成する。コンタクトホール１８１、１８２、１８５は、ゲート線の終端部１２９及びデータ線の終端部１７９を露出させる。
次に、図７のように、保護膜１８０上にＩＴＯまたはＩＺＯのような透明導電体を積層し、マスクを用いたパターニングを実施して、コンタクトホール１８５を介してドレイン電極１７５の拡張部１７７に接続される透明電極１９２と、コンタクトホール１８１、１８２を介してゲート線１２１の端部１２９とデータ線１７１の端部１７９とそれぞれ接続される接触補助部材８１、８２を形成する。
【００５０】
次に、透明電極１９２上に高い反射率を有するクロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム合金、銀（Ａｇ）または銀合金のような不透明金属層を積層した後、反射領域（ＲＡ）にのみ形成されるようにパターニングして複数の反射電極１９４を形成する。反射電極１９４を含んだ全面には配向膜１１を形成する。
一方、薄膜トランジスタ表示板１００と対向する対向表示板２００は、透明ガラスまたはプラスチックなどからなる絶縁基板２１０上に所定の間隔で分離されている複数の遮光部材２２０と、遮光部材２２０で取り囲まれた領域にカラーフィルタ２３０を順次に形成する。次いで、遮光部材２２０とカラーフィルタ２３０上に、ＩＴＯまたはＩＺＯからなる共通電極２７０を形成する。共通電極２７０上には配向膜１２を形成する。
【００５１】
その後、このような方法で製造された薄膜トランジスタ表示板１００と対向表示板２００を二つの配向膜２１、１１が互いに対向するように合着（ａｓｓｅｍｂｌｙ）する。
次に、図８のように、２つの表示板１００、２００の間に液晶分子と光重合性単量体の混合物（ＬＣ＋α）を注入する。
次に、図９のように、液晶層３上に透光部（ｂ）と遮光部（ａ）を有する第１マスク１０を配置する。第１マスク１０の透光部（ｂ）は反射領域に対応させ、遮光部（ａ）は透過領域に対応させる。
【００５２】
次いで、露光すると、図１０のように、透光部（ｂ）に対応する反射領域のみが露光されて反射領域（ＲＡ）の単量体が重合する。この時、反射領域（ＲＡ）の単量体が重合して単量体の密度が急速に減少する。これにより、露光されない透過領域（ＴＡ）の単量体が拡散（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）によって反射領域（ＲＡ）に流入し、連続的に重合体を形成する。さらに、単量体の拡散によって、反射領域（ＲＡ）の液晶分子は逆に透過領域（ＴＡ）に流入する。これにより、反射領域（ＲＡ）には初期の単量体の密度より高密度の重合体が形成され、透過領域（ＴＡ）には初期の液晶分子の密度より高密度の液晶分子が存在する。
【００５３】
次に、図１１のように、液晶層３上に透光部（ｃ）と遮光部（ｄ）を有する第２マスク２０を配置する。第２マスク２０の透光部（ｃ）は透過領域に対応させ、遮光部（ｄ）は反射領域に対応させる。
次いで、露光すると、図２のように、透光部（ｃ）に対応する透過領域（Ａ）にのみ露光されて、透過領域の単量体が重合する。透過領域（ＴＡ）の単量体の一部は既に反射領域（ＲＡ）に流入したため、透過領域（ＴＡ）は反射領域（ＲＡ）より低密度の重合体が形成される。
【００５４】
本発明の作用効果は次のようになる。反射領域での光の通過距離は透過領域の光の通過距離よりも長いため、光の通過距離のみに起因した位相遅延値は反射領域の方が透過領域よりも大きい。前述のように透過領域の液晶分子の比率、つまり含有量を反射領域よりも高めることで、透過領域では反射領域よりも光の屈折量が多くなり、液晶層の材質のみに起因した位相遅延値が反射領域よりも透過領域の方が大きくなる。よって、光の通過距離が異なることによる位相遅延値の違いを、液晶分子の比率・含有量の違いにより補償し、液晶層を通過後の透過領域及び反射領域の位相を同程度にすることができる。これにより、製造方法を簡単にすることが可能であるとともに、反射領域と透過領域との境界での段差を原因とする回位のような液晶配向問題と残像問題を低減することができる。
【００５５】
以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、画素領域において２以上の位相遅延を生じさせ得る領域を有する液晶表示装置において、位相遅延を調整する必要のある液晶表示装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ表示板が備えられた液晶表示装置の配置図である。
【図２】図１の液晶表示装置のＩＩ-ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法を順次に示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法を順次に示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法を順次に示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法を順次に示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法を順次に示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法を順次に示す断面図である。
【図９】本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法を順次に示す断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法を順次に示す断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法を順次に示す断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
３  液晶層
１１、２１  配向膜
１２、２２  偏光板
１００  薄膜トランジスタ表示板
１１０、２１０  基板
１２１  ゲート線
１３１  維持電極線
１４０  ゲート絶縁膜
１５１  半導体
１６１  オーミック接触部材
１７１  データ線
１７５  ドレイン電極
１８０  保護膜
１９１  画素電極
２００  対向表示板
２２０  遮光部材
２３０  カラーフィルタ
２７０  共通電極
【図１】
2006301642.tif 000003
【図２】
2006301642.tif 000004
【図３】
2006301642.tif 000005
【図４】
2006301642.tif 000006
【図５】
2006301642.tif 000007
【図６】
2006301642.tif 000008
【図７】
2006301642.tif 000009
【図８】
2006301642.tif 000010
【図９】
2006301642.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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