(57)【要約】【課題】本発明は、透過領域の色再現率を高めるとともに、反射領域の輝度を高めることができる液晶表示装置及びその製造方法に関する。【解決手段】本発明のおける液晶表示装置は、第１基板上に形成され、反射領域と透過領域とを有する画素領域を区分するブラックマトリクスと、前記ブラックマトリクスにより区分された画素領域の透過領域に形成される着色層と、前記画素領域の反射領域に形成される非着色層とを備えることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板上に形成され、反射領域と透過領域とを有する画素領域を区分するブラックマトリクスと、
前記ブラックマトリクスにより区分された前記画素領域の前記透過領域に形成される着色層と、
前記ブラックマトリクスにより区分された前記画素領域の前記反射領域に形成される非着色層と
を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記着色層は、前記反射領域と重畳される領域に開口部を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記非着色層は、前記着色層及び前記画素領域の反射領域上に形成される平坦化層であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記平坦化層は、アクリル樹脂で形成されることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
第２基板上に形成されるゲート電極と、
前記第２基板上に形成されるゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成される半導体層と、
前記半導体層に形成されるソース電極及びドレイン電極と、
前記第２基板上に形成される少なくとも一つの絶縁膜と、
前記透過領域に形成される画素電極と
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記少なくとも一つの絶縁膜は、第１、第２及び第３の絶縁膜を含むことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記少なくとも一つの絶縁膜は、無機絶縁膜あるいは有機絶縁膜のうちのいずれか一つで形成されることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記第２の絶縁膜は、有機絶縁膜で形成されることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記有機絶縁膜は、エンボス形状であることを特徴とする絶縁膜のうちのいずれか一つで形成されることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記有機絶縁膜上に形成される反射電極をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
反射領域と透過領域とを有する画素領域を区分するブラックマトリクスと、
前記反射領域で無彩色を表示し、前記透過領域で有彩色及び無彩色を表示するように形成されるカラーフィルターと
を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】
前記画素領域の透過領域には、当該画素領域ごとに赤色、緑色及び青色のうちのいずれか一つのカラーフィルターが形成され、
前記画素領域の反射領域には、白色カラーフィルターが形成される
ことを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記白色カラーフィルターは、前記カラーフィルターが形成された基板上に形成される平坦化層により形成されることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
反射領域と透過領域とを有する画素領域を区分するブラックマトリクスを第１基板上に形成する段階と、
前記ブラックマトリクスにより区分された画素領域の透過領域に着色層を形成する段階と、
前記ブラックマトリクスにより区分された前記画素領域の反射領域に非着色層を形成する段階と
を備えることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項１５】
前記着色層を形成する段階は、前記反射領域と重畳される領域に開口部を有する前記着色層を形成する段階を含むことを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１６】
前記非着色層を形成する段階は、前記着色層及び前記画素領域の反射領域上に平坦化層を形成する段階を含むことを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１７】
前記平坦化層は、アクリル樹脂で形成されることを特徴とする請求項１６に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１８】
第２基板上にゲート電極を形成する段階と、
前記第２基板上にゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記ゲート絶縁膜上に半導体層を形成する段階と、
前記半導体層上にソース電極及びドレイン電極を形成する段階と、
前記第２基板上に少なくとも一つの絶縁膜を形成する段階と、
前記透過領域に画素電極を形成する段階と
をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１９】
前記少なくとも一つの絶縁膜は、第１、第２及び第３の絶縁膜を含むことを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２０】
前記少なくとも一つの絶縁膜は、無機絶縁膜と、有機絶縁膜のうちいずれか一つで形成されることを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２１】
前記第２の絶縁膜は、有機絶縁膜で形成されることを特徴とする請求項２０に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２２】
前記有機絶縁膜は、エンボス形状であることを特徴とする請求項２１に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２３】
前記有機絶縁膜上に反射電極を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関し、特に、透過領域の色再現率を高めるとともに、反射領域の輝度を高めることができる反透過型カラーフィルター基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｔｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）は、液晶パネルにマトリクス状で配列された液晶セルそれぞれがビデオ信号により光透過率を調節することによって、画像を表示する。
【０００３】
このような液晶表示装置は、光源の有無によって透過型と反射型に区分される。透過型液晶表示装置は、液晶を間に置いてカラーフィルター基板と対面する薄膜トランジスタアレイ基板の背面に設けられているバックライトユニットから入射される光を、表示面側に透過させて画像を表示する。反射型液晶表示装置は、液晶を間に置いてカラーフィルター基板と対面する薄膜トランジスタアレイ基板に形成された反射板を用いて表示面、即ち、上部基板を経由して下部基板に入射される外光または別途の補助光を、表示面側に反射させて画像を表示する。
【０００４】
近年、透過型と反射型の長所を有する反透過型液晶表示装置が提案されている。該反透過型液晶表示装置は、外光が充分であれば反射モードで動作し、外光が不充分であればバックライトユニットを用いた透過モードで動作することになる。よって、反透過型液晶表示装置は、透過型液晶表示装置より消費電力を減らすことができる一方で、反射型液晶表示装置とは異なり、外光の制約を受けなくなる。
【０００５】
図１に示した反透過型液晶表示パネルは、薄膜トランジスタアレイが形成された薄膜トランジスタ基板６０と、カラーフィルターアレイが形成されたカラーフィルター基板５０とを備えている。
【０００６】
カラーフィルター基板５０には、光漏れ防止のためのブラックマトリクスと、カラー表示のためのカラーフィルター４２と、画素電極と垂直電界を形成する共通電極４６とを含むカラーフィルターアレイが上部基板１１上に形成される。
【０００７】
薄膜トランジスタ基板６０には、互いに交差するように形成されるゲートライン及びデータラインと、それらの交差部に形成された薄膜トランジスタと、薄膜トランジスタと接続されるとともに画素領域に形成される画素電極２２と、画素領域の反射領域に形成される反射電極３０とを含む薄膜トランジスタアレイが下部基板１上に形成される。
【０００８】
反射電極３０は、カラーフィルター基板５０を通じて入射された外光を、カラーフィルター基板５０側に反射させる。この際、反射電極の下に形成された有機膜の表面がエンボス形状を有するようになり、その上の反射電極もエンボス形状を有するようになることにより、散乱効果で反射効率が増大される。
【０００９】
画素電極２２は、薄膜トランジスタを介して供給されたデータ信号により、共通電極４６と電位差を発生させる。この電位差により液晶が回転することになり、反射領域と透過領域それぞれの液晶の回転程度によって、光透過量が決定される。
【００１０】
このような反透過型液晶表示パネルの場合、反射領域に入射された反射光ＲＬは、図１に示すように、液晶層を経由して反射電極３０から反射され、液晶層を経由して外部に放出される。そして、透過領域に入射されたバックライトユニット４０の透過光ＴＬは、液晶層を透過して外部に放出される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来技術には次のような課題がある。
従来技術において、反射領域の反射光ＲＬは、カラーフィルター４２を２回通過する反面、透過領域の透過光ＴＬは、カラーフィルター４２を１回通過するので、反射領域と透過領域とで色差が発生する。このとき、反射領域のカラーフィルターを基準として画像を表示すると、透過領域は、反射領域に比べて色再現率が低下される。これを解決するため、透過領域のカラーフィルターを基準として画像を表示すると、透過部の色再現率は向上するが、反射領域の輝度は低下する問題が生じる。
【００１２】
本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、透過領域の色再現率を高めるとともに、反射領域の輝度を高めることができる液晶表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る液晶表示装置は、基板上に形成され、反射領域と透過領域とを有する画素領域を区分するブラックマトリクスと、前記ブラックマトリクスにより区分された前記画素領域の前記透過領域に形成される着色層と、前記ブラックマトリクスにより区分された前記画素領域の前記反射領域に形成される非着色層とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る液晶表示装置は、反射領域と透過領域とを有する画素領域を区分するブラックマトリクスと、前記反射領域で無彩色を表示し、前記透過領域で有彩色及び無彩色を表示するように形成されることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、反射領域と透過領域とを有する画素領域を区分するブラックマトリクスを第１基板上に形成する段階と、前記ブラックマトリクスにより区分された画素領域の透過領域に着色層を形成する段階と、前記画素領域の反射領域に非着色層を形成する段階とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
上述のように、本発明に係る液晶表示装置及びその製造方法は、有彩色及び無彩色の画像を表示する透過領域と無彩色の画像を表示する反射領域とを含む。有彩色及び無彩色の画像を表示する透過領域は、反射領域に比べて色再現率が向上される。そして、無彩色の画像を表示する反射領域は、透過領域に比べて反射率が高くなり、高輝度表示することができるため、バックライトの消費電流を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図２〜図５Ｆを参照して本発明の好ましい実施の形態について説明する。
図２は、本発明における反透過型液晶表示パネルを示す平面図であり、図３は、図２において、線Ｉ−Ｉ’に沿って切断した液晶表示パネルを示す断面図である。
【００１８】
図２及び図３に示すように、反透過型液晶表示パネルは、薄膜トランジスタアレイが形成された薄膜トランジスタ基板１６０と、カラーフィルターアレイが形成されたカラーフィルター基板１５０とを備えている。
【００１９】
薄膜トランジスタ基板１６０は、ゲートライン１０２及びデータライン１０４と接続された薄膜トランジスタと、薄膜トランジスタと接続され、画素領域に形成された画素電極１２２と、画素領域の反射領域に形成された反射電極１３０とを備えている。
【００２０】
薄膜トランジスタは、ゲートライン１０２からのゲート信号に応答してデータライン１０４からのデータ信号を選択的に画素電極１２２に供給する。このため、薄膜トランジスタは、ゲートライン１０２と接続されたゲート電極１０６、データライン１０４に含まれたソース電極１０８、第１及び第２の保護膜１１８、１３８を貫通するコンタクトホール１２０を介して画素電極１２２と接続されたドレイン電極１１０、ゲート電極１０６とゲート絶縁膜１１２とを間に置いて重畳されながら、ソース電極１０８とドレイン電極１１０との間にチャネルを形成する活性層１１４、活性層１１４とソース電極１０８及びドレイン電極１１０とのオーミック接触のためのオーミック接触層１１６とを備えている。
【００２１】
画素電極１２２は、データライン１０４とゲートライン１０２の交差により設けられた画素領域に位置し、透過率が高い透明伝導性物質からなる。画素電極１２２は、下部基板１０１の全面に塗布される第２の保護膜１３８上に形成され、コンタクトホール１２０を介してドレイン電極１１０と電気的に接続される。画素電極１２２は、薄膜トランジスタを介して供給されるデータ信号により、共通電極１４６と電位差を発生させる。この電位差により液晶が回転することになり、反射領域と透過領域それぞれの液晶の回転程度によって光透過量が決定される。
【００２２】
反射電極１３０は、カラーフィルター基板１５０を通じて入射される外光をカラーフィルター基板１５０側に反射させる。該反射電極１３０は、その下部にエンボス表面を有するように形成された有機膜１２８に応じてエンボス形状を有することにより、散乱効果で反射効率が増大される。このような反射電極１３０が形成された領域は、各画素領域のうち反射領域となり、反射電極１３０が形成されない領域は、各画素領域のうち透過領域となる。
【００２３】
前記反射領域と透過領域とで液晶層を経由する光経路の長さが同一になるように、透過領域に第１の保護膜１１８、有機膜１２８及び第２の保護膜１３８を貫通する透過ホール１３２が形成される。そのため、反射領域に入射された反射光は、液晶層を経由して反射電極１３０から反射され、液晶層を経由して外部に放出される。そして、透過領域に入射されたバックライトユニット（図示せず）の透過光は、液晶層を透過して外部に放出される。これにより、反射領域と透過領域における光経路の長さが同一であるため、液晶表示装置の反射モードと透過モードとの透過効率が同一になる。
【００２４】
カラーフィルター基板１５０には、光漏れを防止するためのブラックマトリクス１４０と、カラー表示のためのカラーフィルター１４２と、カラーフィルター１４２上に形成された平坦化層１４４、画素電極１２２と垂直電界となる共通電極１４６とを含むカラーフィルターアレイが上部基板１１１上に形成される。
【００２５】
カラーフィルター１４２は、ブラックマトリクス１４０により設けられた画素領域に形成される。該カラーフィルター１４２は、画素領域の反射領域に開口部を有するように透過領域に形成される。これにより、カラーフィルター１４２が形成された透過領域では、有彩色の画像を表示することができる。
【００２６】
平坦化層１４４は、カラーフィルター１４２が形成された上部基板１１１を平坦化するため、アクリル樹脂などの透明な有機絶縁物質で形成される。この平坦化層１４４は、図４に示したように、画素領域の反射領域に形成され、白色カラーフィルター１４２Ｗの役割をする。反射領域に形成される平坦化層１４４は、反射領域に入射され、出射される光がカラーフィルターを透過しないため、光量がほとんど低減されない。つまり、従来の反射領域における光透過率が約４０％である反面、本発明の反射領域における光透過率は９９％で、従来よりも向上される。また、従来の反射領域における反射率が約８％である反面、本発明の反射領域における反射率は４０％で、従来よりも約５倍向上される。これを輝度で換算すると、従来の５００ＬＵＸを基準として、従来においては１３［ｎｉｔ］である反面、本発明は６５［ｎｉｔ］で、従来よりも向上される。これにより、白色カラーフィルターの役割をする平坦化層１４４が形成された反射領域では、黒色及び白色を含む無彩色の画像を表示することができる。
【００２７】
このように、本発明に係る反透過型カラーフィルター基板は、有彩色の画像を表示する透過領域と無彩色の画像を表示する反射領域とを含む。有彩色の画像を表示する透過領域は、反射領域に比べて色再現率が向上される。そして、無彩色の画像を表示する反射領域は、透過領域に比べて、反射率が高くなり、高輝度表示することができるため、バックライトの消費電力を減らすことができる。
【００２８】
図５Ａ〜５Ｆは、本発明の係る反透過型液晶表示パネルのカラーフィルター基板の製造方法を示す断面図である。
図５Ａを参照すると、上部基板１１１上にブラックマトリクス１４０が形成される。上部基板１１１上に不透明層が形成され、前記不透明層は、クロームなどの不透明金属層または不透明樹脂などが用いられる。該不透明層がフォトリソグラフィー工程とエッチング工程によりパターニングされることにより、ブラックマトリクス１４０が形成される。
【００２９】
図５Ｂを参照すると、ブラックマトリクス１４０が形成された上部基板１１１上に赤色カラーフィルター１４２Ｒが形成される。ブラックマトリクス１４０が形成された上部基板１１１上に赤色樹脂層が形成され、該赤色樹脂層がフォトリソグラフィー工程によりパターニングされることにより、当該画素領域の透過領域に赤色カラーフィルター１４２Ｒが形成される。
【００３０】
図５Ｃを参照すると、赤色カラーフィルター１４２Ｒが形成された上部基板１１１上に緑色カラーフィルター１４２Ｇが形成される。赤色カラーフィルター１４２Ｒが形成された上部基板１１１上に緑色樹脂層が形成され、該緑色樹脂層がフォトリソグラフィー工程によりパターニングされることにより、当該画素領域の透過領域に緑色カラーフィルター１４２Ｇが形成される。
【００３１】
図５Ｄを参照すると、緑色カラーフィルター１４２Ｇが形成された上部基板１１１上に青色カラーフィルター１４２Ｂが形成される。緑色カラーフィルター１４２Ｇが形成された上部基板１１１上に青色樹脂層が形成され、該青色樹脂層がフォトリソグラフィー工程によりパターニングされることにより、当該画素領域の透過領域に青色カラーフィルター１４２Ｂが形成される。
【００３２】
図５Ｅを参照すると、青色カラーフィルター１４２Ｂが形成された上部基板１１１上に白色カラーフィルター１４２Ｗを含む平坦化層１４４が形成される。平坦化層は、アクリル樹脂などで形成され、このような平坦化層１４４は、画素領域の反射領域で白色カラーフィルター１４２Ｗの役割をする。
【００３３】
図５Ｆを参照すると、平坦化層１４４上に共通電極１４６が形成される。平坦化層１４４上にスパッタリングなどの蒸着方法を通じて透明導電層が全面蒸着されることにより、共通電極１４６が形成される。透明導電層としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）などのような透明導電性物質が用いられている。
【００３４】
一方、本発明における反透過型カラーフィルター基板は、ノートパソコン、ＴＶ、モニタ、携帯用情報端末機（例えば、携帯電話、ＰＤＡ、電子手帳）などに適用することができる。特に、携帯電話、ＰＤＡなどに適用される本発明における反透過型カラーフィルター基板は、文字データ等を反射領域に表示することにより、高輝度表示とバックライトの消費電力の節減などの向上された効果を得ることができる。
【００３５】
上述のように、本発明における反透過型カラーフィルター基板及びその製造方法は、有彩色及び無彩色の画像を表示する透過領域と、無彩色の画像を表示する反射領域とを含む。有彩色及び無彩色の画像を表示する透過領域は、反射領域に比べて色再現率が向上される。そして、無彩色の画像を表示する反射領域は、透過領域に比べて反射率が高くなり、高輝度表示することができるため、バックライトの消費電流を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】従来の反透過型液晶表示パネルを示す平面図である。
【図２】本発明に係る反透過型薄膜トランジスタアレイ基板とカラーフィルター基板を示す平面図である。
【図３】図２において、線Ｉ−Ｉ’に沿って切取ったカラーフィルター基板と薄膜トランジスタアレイ基板を示す断面図である。
【図４】図２において、線ＩＩ−ＩＩ’に沿って切取ったカラーフィルター基板を示す断面図である。
【図５Ａ】図２において、線ＩＩ−ＩＩ’に沿って切取ったカラーフィルター基板を示す断面図である。
【図５Ｂ】図２において、線ＩＩ−ＩＩ’に沿って切取ったカラーフィルター基板を示す断面図である。
【図５Ｃ】図２において、線ＩＩ−ＩＩ’に沿って切取ったカラーフィルター基板を示す断面図である。
【図５Ｄ】図２において、線ＩＩ−ＩＩ’に沿って切取ったカラーフィルター基板を示す断面図である。
【図５Ｅ】図２において、線ＩＩ−ＩＩ’に沿って切取ったカラーフィルター基板を示す断面図である。
【図５Ｆ】図２において、線ＩＩ−ＩＩ’に沿って切取ったカラーフィルター基板を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０１  下部基板、１０２  ゲートライン、１０４  データライン、１０６  ゲート電極、１０８  ソース電極、１１０  ドレイン電極、１１１  上部基板、１１２  ゲート絶縁膜、１１４  活性層、１１６  オーミック接触層、１１８、１２４、１２６  保護膜、１２０  コンタクトホール、１２２  画素電極、１２８  有機膜、１３０  反射電極、１３２  透過ホール、１３８  保護膜、１４０  ブラックマトリクス、１４２  カラーフィルター、１４４  平坦化層、１４６  共通電極、１５０  カラーフィルター基板、１６０  薄膜トランジスタ基板。
【図１】
2006178450.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006178450.tif 000006
【図５Ａ】
2006178450.tif 000007
【図５Ｂ】
2006178450.tif 000008
【図５Ｃ】
2006178450.tif 000009
【図５Ｄ】
2006178450.tif 000010
【図５Ｅ】
2006178450.tif 000011
【図５Ｆ】
2006178450.tif 000012