(57)【要約】【課題】液晶表示装置を提供する。【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
2008225469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタ表示板及び液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、現在最も幅広く使用されている平板表示装置のうちの一種であって、画素電極及び共通電極など電界生成電極が配置されている二枚の表示板とその間に挿入されている液晶層とから構成される。表示板に形成された電界生成電極に電圧を印加して、液晶層に電界を生成してこれを通じて、液晶層の液晶分子の配向を決定して入射光の偏光を制御することによって映像を表示する。
【０００３】
液晶表示装置は光源によって分類でき、液晶セルの背面からバックライトを照射して画像を表示する透過型液晶表示装置と、自然外部光を画素で反射させて表示する反射型液晶表示装置とに区分される。また、透過型液晶表示装置及び反射型液晶表示装置の構造を結合させたものであって、室内や外部光源が存在しない暗い所では表示素子自らの内蔵光源を用いて画像を表示する透過モードで作動し、室外の高照度環境では外部光を反射させて画像を表示する反射モードで作動する半透過型液晶表示装置にも区分される。
【０００４】
このうち、バックライトを用いて画像を表示する透過型又は半透過型液晶表示装置は、表示輝度が高いという長所によって主に使用される。
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。
【特許文献１】特開2003-167246号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、バックライトユニットから提供される光の利用効率を大幅に高めて、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することにある。
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明では一方向に延在した複数の金属線を可視光線の波長より狭い間隔で配列する。
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。
【０００７】
本発明によれば、複数の金属線が互いに平行に形成されるため、バックライトから金属線に入射された光のうち、金属線の配置方向に沿う成分の光は反射され、金属線の配置方向と交差する方向の成分の光は透過される。よって、複数の金属線が偏光板の役割を果たす。さらに、液晶分子は金属線の配列方向に沿って配列されるようになるため、複数の金属線は配向膜の役割も行う。このように金属線に偏光板の役割をさせつつ配向膜の役割もさせることで、配向膜を別途もうける必要がなく、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。
【０００８】
また、バックライトから提供された全方向の偏光方向の成分を有する光は、位相遅延層を透過し、金属線を通過する際に、金属線の配置方向に垂直な方向方向の光だけを透過して配置方向の光は反射する。次に、反射された配置方向の光は再び位相遅延層を通過しながら、左円偏光になり、バックライト側の反射板に到達すると反射される。このとき、光は反射板で反射されながら、右円偏光になる。次に、右円偏光は再び位相遅延層を通過しながら、配置方向に垂直な方向の光に変えられるようになり、金属線を透過して、画像表示に使用される。このように、複数の金属線と位相遅延層とを用いて、従来有効に使用されることなく偏光板に吸収された光も、画像表示に使うことによって液晶表示装置の輝度を向上させる。
【０００９】
発明２は、発明１において、前記金属線相互間の間隔は可視光線の波長より狭いこともある。このように金属線どうしが可視光線の波長より狭い間隔で離れている場合には、金属線の長手方向である第１方向の偏光成分は反射して、これに垂直な第２方向の偏光成分は透過する。
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。
【００１０】
発明４は、発明１において、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。
【００１１】
発明７は、発明６において、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°を構成できる。
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。
【００１２】
本発明９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。
【００１３】
本発明１０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。
【００１４】
本発明１１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。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、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することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について当業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。しかしながら、本発明は多様に異なる形態で実現できるので、ここで説明する実施形態に限定されるものではない。
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。
【００１７】
まず、本発明の一実施形態による液晶表示装置について図１ないし図５を参照して詳細に説明する。
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。
【００１８】
図１ないし図５を参照すると、本発明の一実施形態による液晶表示装置は互いに向き合う薄膜トランジスタ表示板１００と共通電極表示板２００及びこれら両表示板１００、２００の間に入っている液晶層３を含む。
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。
【００１９】
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１１０の上に位相遅延層１５が形成されている。位相遅延層１５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役割を果たす。
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。
【００２０】
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１２１は下部へ突出した複数のゲート電極１２４と他の層又は外部駆動回路との接続のための広い端部１２９を含む。
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。
【００２１】
ゲート線１２１及び維持電極線１３１の上には窒化シリコン（ＳｉＮｘ）又は酸化シリコン（ＳｉＯｘ）などで作られたゲート絶縁膜１４０が形成されている。
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。
【００２２】
半導体１５１の上には複数の線状及び島型抵抗性接触部材１６１、１６５が形成されている。抵抗性接触部材１６１、１６５は燐などのｎ型不純物が高濃度でドーピングされているｎ＋水素化非晶質シリコンなどの物質で作られたりシリサイドで作ることができる。線状抵抗性接触部材１６１は複数の突出部１６３を有しており、この突出部１６３と島型抵抗性接触部材１６５は対を構成して半導体１５１の突出部１５４の上に配置されている。
【００２３】
抵抗性接触部材１６１、１６５及びゲート絶縁膜１４０の上には複数のデータ線１７１と複数のドレーン電極１７５が形成されている。
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。
【００２４】
ドレーン電極１７５はデータ線１７１と分離しており、ゲート電極１２４を中心にソース電極１７３と対向する。
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。
【００２５】
データ線１７１、ドレーン電極１７５及び露出した半導体１５１部分の上には保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０は、無機絶縁物又は有機絶縁物などで作られ、表面が平坦なこともある。
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。
【００２６】
保護膜１８０の上には複数の画素電極１９１、複数の連結橋８３及び複数の接触補助部材８１、８２が形成されている。これらはＩＴＯ又はＩＺＯなどの透明な導電物質やアルミニウム、銀、クロム又はその合金などの反射性金属で作ることができる。
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。
【００２７】
画素電極１９１及びこれと連結されたドレーン電極１７５端部は維持電極（１３３ａ、１３３ｂ）を始めとした維持電極線１３１と重複する。画素電極１９１及びこれと電気的に連結されたドレーン電極１７５が維持電極線１３１と重複して形成されるキャパシタをストレージキャパシタといい、ストレージキャパシタは液晶キャパシタの電圧維持能力を強化する。
【００２８】
接触補助部材８１、８２はそれぞれ接触孔１８１、１８２を通じて、ゲート線１２１の端部１２９及びデータ線１７１の端部１７９と連結される。
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。
【００２９】
前記画素電極１９１、接触補助部材８１、８２及び連結橋８３の上にはこれを覆う第２保護膜１８０−１が形成されている。第２保護膜１８０−１は、保護膜１８０と同様に無機絶縁物又は有機絶縁物などで作られ、表面が平坦なことが好ましい。
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。
【００３０】
金属線１３はＡの幅を有し、隣接する金属線１３相互間ではＢだけ離れている。複数の金属線１３相互間の離隔距離（Ｂ）は可視光線の波長（約３８００乃至７７００Å）よりはるかに狭いオングストローム（Å）単位に形成されている。このように可視光線の波長よりはるかに狭い間隔（Ｂ）に金属線１３同士離れている場合には金属線の長手方向である第１方向の偏光成分は反射して、これに垂直な第２方向の偏光成分は透過する。
【００３１】
一方、金属線１３の幅（Ａ）もオングストローム（Å）単位で形成されることが好ましく、本実施形態では金属線１３の幅（Ａ）と金属線１３間の間隔（Ｂ）の比は１:１/１０以上１:１０以下の値を有する。
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。
【００３２】
本実施形態では第１方向はゲート線１２１の方向と一致するように形成している。しかしながら、これとは違ってデータ線１７１の方向と一致してもよく、ゲート線１２１又はデータ線１７１と一定の角度を形成するように形成してもよい。
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。
【００３３】
基板２１０の上にはまた、複数の色フィルター２３０が形成されている。色フィルター２３０は遮光部材２２０に囲まれた領域内に大部分存在し、画素電極１９１列に沿って縦方向に長く延在することができる。各色フィルター２３０は赤色、緑色及び青色の三原色など基本色のうちの一つを表示することができる。
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。
【００３４】
蓋膜２５０の上には共通電極２７０が形成されている。共通電極２７０はＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明な導電体などで作られる。
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。
【００３５】
液晶層３は正の誘電率異方性を有し、液晶層３の液晶分子は電場がない状態でその長軸が両表示板１００、２００の表面に対して水平を形成するように配向されている。特に薄膜トランジスタ表示板１００に接している液晶分子３１０は金属線１３が延在した第１方向に沿って長軸が配列されている
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。
【００３６】
図６は、本発明の一実施形態で金属線に沿って液晶が配向された姿を示した図面であり、図７は本発明の一実施形態の液晶表示装置の断面図を簡略に示した図面であり、図８は本発明の一実施形態による液晶表示装置で光の偏光状態を示した図面である。
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。
【００３７】
間隔（Ｂ）は、液晶分子３１０の少なくとも一部が溝に挿入される程度以上の間隔を有しており、液晶分子３１０の長軸長さよりは小さいことが好ましい。これにより、液晶分子３１０は、その長軸が、金属線の配置方向である第１方向に沿って配置される。
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。
【００３８】
図７は、本発明の実施形態による液晶表示装置の断面を簡略に示した図面である。
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。
【００３９】
図８では図７のように形成されている液晶表示装置で核心の薄膜トランジスタ表示板１００での光の経路及び偏光方向を示している。図８中、丸の中に黒点のある記号は第１方向の光を意味し、図８中各層の配置方向に沿った矢印は第２方向を意味する。
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。
【００４０】
しかしながら、金属線１３が第１方向に平行に延在して形成される場合には、次のようになる。まず、バックライト５００から提供された全方向の偏光方向の成分を有する光は、位相遅延層１５を透過し、金属線１３を通過する際に、第１方向に垂直な第２方向の光だけ透過して第１方向の光は反射する（図８中の左部分を参照）。反射された第１方向の光は再び位相遅延層１５を通過しながら、左円偏光になり、バックライト５００の反射板５１０に到達すると反射される（図８中の中央部分を参照）。このとき、光は反射板５１０で反射されながら、右円偏光になる。次に、右円偏光は再び位相遅延層１５を通過しながら、第２方向の光に変えられるようになり、金属線１３を透過して、画像表示に使用される（図８中の右部分を参照）。
【００４１】
金属線１３を通過して、液晶層３に入射された以後の光は一般的な液晶表示装置の画像表示と同一なので省略する。
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。
【００４２】
以下、本発明のまた他の実施形態について調べる。
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。
【００４３】
図９は図１ないし図５の実施形態とは違って位相遅延層１５が画素電極１９１の上部に形成されており、第２保護膜１８０−１は形成されていない。位相遅延層１５の上には金属線１３が形成されている。位相遅延層１５と金属線１３は同一な幅と間隔に形成されており、互いに重なって形成される。この時、位相遅延層１５は線偏光を円偏光に又は円偏光を線偏光に変えてくれる役割を果たすだけでなく、金属線１３と画素電極１９１が電気的に連結されることを防止する。位相遅延層１５と金属線１３は一つのマスクとして同一工程で一緒にエッチングすることが好ましい。これにより、製造工程も短縮することができる。
【００４４】
一方、図１０は図１ないし図５の実施形態とは違って位相遅延層１５が金属線１３と同一な幅と間隔にパターニングされている。位相遅延層１５は基板１１０の上に形成されており、金属線１３をエッチングするマスクをそのまま用いてパターニングすることができる。本実施形態では位相遅延層１５が金属線１３と同一な幅と間隔を有するだけでなく金属線１３と完全に重複するように形成している。これとは異なり、が互いに食い違って、一部だけ重複したり全く重畳しなくてもよい。一方、金属線１３は図１ないし図５でのように画素電極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。
【００４５】
図１１は図１ないし図５の実施形態とは違って位相遅延層１５が保護膜１８０の上に形成されており、画素電極１９１の下に形成されている。位相遅延層１５の一部には画素電極１９１とドレーン電極１７５を連結する接触孔１８５が形成されている。この部分はドレーン電極１７５で覆われているので位相遅延層１５が存在しなくても問題はない。画素電極１９１の上には図１ないし図５の実施形態のように第２保護膜１８０−１とその上の金属線１３が形成されている。
【００４６】
以上のように本発明の実施形態では位相遅延層１５の位置を多様に変化させることができる。位相遅延層１５の位置は以上の色々な実施形態で提示した範囲に限定されず、その他にもさらに多様な位置に持っていくことができる。但し、位相遅延層１５は金属線１３よりは下部に形成されなければならない。また、位相遅延層１５が金属線１３のように第１方向に延在しており、互いに平行な構造を有していてもよい。
【００４７】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明及び添付した図面の範囲内で多様に変形して実施するのが可能であり、これもまた本発明の範囲に属することは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】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る。
【図２】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る。
【図３】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。
【図４】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る。
【図５】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。
【図６】本発明の一実施形態で金属線に沿って液晶が配向された姿を示した図面である。
【図７】本発明の一実施形態の液晶表示装置の断面図を簡略に示した図面である。
【図８】本発明の一実施形態による液晶表示装置で光の偏光状態を示した図面である。
【図９】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１０】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１１】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。
【符号の説明】
【００４９】
３  液晶層
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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