(57)【要約】【課題】異なるセルギャップを有する半透過型ＬＣＤ装置を提供する。【解決手段】半透過型ＬＣＤ装置は、パッシベーション層が反射領域の下基板に形成されることを特徴としている。カラーフィルター層は、パッシベーション層上に形成され、反射領域のカラーフィルター層の第一厚さは、透過領域のカラーフィルター層の第二厚さより小さい。透明有機素子は、反射領域の上基板の内側表面に形成され、上下基板間の液晶層のギャップを埋め、透明有機素子の一端は、下基板を支承する。よって、反射領域のギャップ厚さは、透過領域のギャップ厚さより小さくなる。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なるセルギャップを有する、半透過型液晶ディスプレイ装置であって、
透過領域と反射領域とを有する第一基板と、
前記反射領域の前記第一基板上に形成された、画素駆動素子アレイと、
前記第一基板上に形成され、前記画素駆動素子アレイを被覆する絶縁層と、
前記反射領域の前記絶縁層上に形成され、表面が前記絶縁層の表面より高いパッシベーション層と、
前記パッシベーション層上に形成され、前記画素駆動素子アレイと電気的に接続する、共形の反射電極と、
前記絶縁層上に形成され、前記画素駆動素子アレイと電気的に接続する、共形の透明電極と、
前記反射電極と前記透明電極上に形成されるカラーフィルター層で、前記反射領域での第一厚さが、前記透過領域での第二厚さよりも小さいカラーフィルター層と、
前記第一基板と反対方向の第二基板と、
前記第二基板の内側表面に形成されたコモン電極と、
前記第一基板と前記第二基板間に形成された液晶層と、
前記第一基板と前記第二基板間の前記液晶層のギャップを埋め、前記反射領域の前記コモン電極上に形成され、一端が前記カラーフィルターを支承し、これにより、前記反射領域の前記ギャップの第三厚さを、前記透過領域の前記ギャップの第四厚さより小さくする透明有機素子と、
からなることを特徴とする半透過型液晶ディスプレイ装置。
【請求項２】
前記画素駆動素子アレイは、薄膜トランジスタアレイであることを特徴とする請求項１記載の半透過型液晶ディスプレイ装置。
【請求項３】
前記透明電極は、インジウムスズ酸化物ＩＴＯ、あるいは、インジウム亜鉛酸化物ＩＺＯ層であることを特徴とする請求項１記載の半透過型液晶ディスプレイ装置。
【請求項４】
前記反射電極は、アルミニウム、あるいは、銀層であることを特徴とする請求項１記載の半透過型液晶ディスプレイ装置。
【請求項５】
前記コモン電極は、インジウムスズ酸化物ＩＴＯ、あるいは、インジウム亜鉛酸化物ＩＺＯ層であることを特徴とする請求項１記載の半透過型液晶ディスプレイ装置。
【請求項６】
前記透明有機素子は角形であることを特徴とする請求項１記載の半透過型液晶ディスプレイ装置。
【請求項７】
異なるセルギャップを有する、半透過型液晶ディスプレイ装置の製造方法であって、
透過領域と反射領域とを備える下基板となる第一基板を提供する工程と、
画素駆動素子アレイを、前記反射領域の前記第一基板上に形成する工程と、
絶縁層を、前記第一基板上に形成し、前記画素駆動素子アレイを被覆する工程と、
前記画素駆動素子アレイと電気的に接続する共形の透明電極を、前記絶縁層上に形成する工程と、
表面が前記絶縁層の表面よりも高いパッシベーション層を、前記反射領域の前記絶縁層上に形成する工程と、
前記画素駆動素子アレイと電気的に接続する共形の反射電極を、前記パッシベーション層上に形成する工程と、
前記反射領域のカラーフィルター層の第一厚さが、前記透過領域のカラーフィルター層の第二厚さよりも小さいカラーフィルター層を、前記反射電極と前記透明電極上に形成する工程と、
前記第一基板と反対方向の第二基板を提供する工程と、
コモン電極を、前記第二基板の内側表面に形成する工程と、
前記第一基板と前記第二基板間の液晶層のギャップを埋める透明有機素子を、前記反射領域の前記コモン電極上に形成し、前記透明有機素子の一端は、前記カラーフィルター層を支承し、これにより、前記反射領域の前記ギャップの第三厚さを、前記透過領域の前記ギャップの第四厚さより小さくする工程と、
前記第一基板と前記第二基板間のスペースを、液晶分子により充填し、液晶層を形成する工程と、
からなることを特徴とする方法。
【請求項８】
前記画素駆動素子アレイは、薄膜トランジスタアレイであることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記透明電極は、インジウムスズ酸化物ＩＴＯ、あるいは、インジウム亜鉛酸化物ＩＺＯ層であることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記反射電極は、アルミニウム、あるいは、銀層であることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１１】
前記コモン電極は、インジウムスズ酸化物ＩＴＯ、あるいは、インジウム亜鉛酸化物ＩＺＯ層であることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１２】
前記透明有機素子は角形であることを特徴とする請求項７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半透過型液晶ディスプレイ装置（transflective liquid crystal）に関するもので、特に、異なるセルギャップ（cell gap）を有する半透過型液晶ディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（liquid crystal display、ＬＣＤ）装置は、ポータブルテレビ、ノート型パソコン等の表示装置に幅広く用いられている。ＬＣＤ装置は二種類に分類され、一つは、バックライト（backlight）を光源とした透過型（transmission）液晶ディスプレイ装置で、もう一つは、太陽光や、室内灯等の外部光源を用いた反射型（reflective）液晶ディスプレイ装置である。バックライトコンポーネントの電源条件のせいで、透過型液晶ディスプレイの重量、体積、および消耗電力の減少が困難である。反射型液晶ディスプレイは、バックライトコンポーネントを必要としない長所があるが、外部光源なしに操作することは出来ない。
【０００３】
これら二種類のＬＣＤの欠点を克服するため、反射型および透過型ＬＣＤ両方として操作できる半透過型ＬＣＤ装置が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。半透過型ＬＣＤは、画素領域上に反射電極を備え、反射電極は、透過部分を備える。よって、バックライトコンポーネントは、明るい周辺光がある時使用されないので、半透過型ＬＣＤ装置は、公知の透過型ＬＣＤ装置よりも、低消費電力である。さらに、反射型ＬＣＤ装置と比較すると、半透過型ＬＣＤ装置は、利用できる明るい周辺光がない時、バックライトを用いて、透過型ＬＣＤ装置として操作するという長所がある。
【０００４】
図１は、典型的な半透過型ＬＣＤ装置を示す図である。半透過型ＬＣＤ装置は、互いに反対な上基板１０および下基板２０と、それらの間の液晶層５０とからなる。上基板１０はカラーフィルター（color filter substrate）基板、下基板２０はアレイ（array）基板と呼ばれる。下基板２０と向き合う上基板１０の表面において、ブラックマトリクス（black matrix）１２と、複数の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルターを含むカラーフィルター層１４とが形成される。つまり、ブラックマトリクス１２は、アレイマトリクスの形状で、各カラーフィルターを囲繞する。さらに、上基板１０上で、コモン電極１６が形成されて、カラーフィルター層１４とブラックマトリクス１２を被覆する。
【０００５】
上基板２０と反対表面の下基板２０において、スイッチング装置となる薄膜トランジスタ（thin film transistor、ＴＦＴ）“Ｔ”が、カラーフィルター層１４に対応するアレイマトリクス（array matrix）の形状で、形成される。さらに、複数のゲート２６とデータライン２８が交差して設置されて、各ＴＦＴはゲート２６とデータライン２８の各交差点近くに位置する。さらに、下基板上で、複数の画素領域（Ｐ）は、ゲート２６とデータライン２８により定義される。各画素領域Ｐは、反射電極２２（反射部分）と透明電極２４（透過部分）を含む。反射電極２２は、高反射性の金属からなり、透明電極２４はインジウムスズ酸化物（indium tin oxide、ＩＴＯ）、あるいは、インジウム亜鉛酸化物（indium zinc oxide、ＩＺＯ）等の、透明導電材からなる。
【０００６】
図２は、公知の半透過型ＬＣＤ装置の断面図で、装置の操作を説明する。図２を参照すると、公知の半透過型ＬＣＤ装置は、下基板２００、上基板２６０、その間の液晶層２３０、からなる。上基板２６０はコモン電極２４０、カラーフィルター２５０を備える。下基板２００は、絶縁層２１０と反射電極２２０を備え、反射電極２２０は、不透明部分２２２と透明部分２２４とを備える。反射電極２２０の不透明部分２２２はアルミニウム層で、反射電極２２０の透明部分２２４はＩＴＯ層である。不透明部分２２２は周辺光２７０を反射し、透明部分２２４はバックライト装置（図示しない）からの光２８０を透光する。液晶層２３０は、液晶層の層厚さ、あるいは、セルギャップを一定に保つのに用いられる複数の球形スペーサ２３５を備える。よって、半透過型ＬＣＤ装置は、反射型と透過型モード両方で操作が可能である。
【０００７】
しかし、公知の半透過型ＬＣＤ装置は、図２を参照すると、透明部分２２４を突き抜けるバックライト光２８０は、カラーフィルター２５０を一度通過し、不透明部分２２２から反射する周囲光２７０は、カラーフィルター２５０を二度通過するため、反射型と透過型モードで、色再現値（色純度）（color purity）が異なるという問題が生じ、半透過型ＬＣＤのディスプレイ品質を大幅に低下させてしまう。
【０００８】
特許文献１で、色純度の問題を解決する、上基板上に異なる厚さのカラーフィルターを形成する方法が開示されている。しかし、この方法は、カラーフィルターを形成する幾つかの工程が必要となり、その上、カラーフィルターを下基板に照準させるのが困難である。
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／０００３５９６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、半透過型ディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明は、反射型と透過型モード下で、同じ色純度である半透過型ディスプレイ装置を提供することをもう一つの目的とする。
【００１２】
本発明は、アレイ基板上に、異なる厚さの整合性カラーフィルター（integrated color filter、ＩＣＦ）を形成する方法を提供し、上基板上に透明有機素子を形成して、半透過型液晶ディスプレイ装置に、異なる厚さの液晶層、あるいはセルギャップを備えさせ、色純度および発光効果を改善することを更なる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の目的を達成するため、本発明は、異なるセルギャップを有する半透過型液晶ディスプレイおよびその製造方法を提供する。本方法は、以下のようである。透過領域と反射領域とを備える下基板となる第一基板が提供される。画素駆動素子アレイが、反射領域の第一基板上に形成される。絶縁層が第一基板上に形成されて、画素駆動素子アレイを被覆する。画素駆動素子アレイと電気的に接続する共形の透明電極が絶縁層上に形成される。表面が絶縁層の表面よりも高いパッシベーション層が反射領域の絶縁層上に形成される。画素駆動素子アレイと電気的に接続する共形の反射電極がパッシベーション層上に形成される。反射領域のカラーフィルター層の第一厚さが、透過領域のカラーフィルター層の第二厚さよりも小さい、カラーフィルター層が反射電極と透明電極上に形成される。第一基板と反対方向の、上基板となる第二基板が提供される。コモン電極が第二基板の内側表面に形成される。透明有機素子が反射領域のコモン電極上に形成され、第一基板と第二基板間の液晶層のギャップを埋め、透明有機素子の一端は、カラーフィルター層を支承し、これにより、反射領域のギャップの第三厚さは、透過領域のギャップの第四厚さより小さい。液晶層が、第一基板と第二基板間に形成される。
【００１４】
本発明は、パッシベーション層が反射領域の下基板上に形成されるという公知技術を改善する。カラーフィルター層は、パッシベーション層上に形成され、反射領域のカラーフィルター層の第一厚さは、透過領域のカラーフィルター層の第二厚さより小さい。これにより、半透過型ＬＣＤの反射と透過モード間の色再現（色純度）を正常化する。
【００１５】
さらに、本発明によると、透明有機素子は、反射領域の上基板の内側表面上に形成され、上下基板間の液晶層のギャップを埋め、透明有機素子の一端は、下基板を支承する。これにより、反射領域のギャップの第三厚さは、透過領域のギャップの第四厚さより小さく、半透過型ＬＣＤの発光効果を改善する。
【発明の効果】
【００１６】
色純度と発光効果を改善する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
上述した本発明の目的、特徴、および長所をいっそう明瞭にするため、以下に本発明の好ましい実施の形態を挙げ、図を参照にしながらさらに詳しく説明する。
【００１８】
図３〜９は、本発明による、異なるセルギャップを有する半透過型液晶ディスプレイ装置の断面図である。図を簡潔にするために、図３では、一画素領域の部分的な断面図が示されている。つまり、実際の半透過型ＬＣＤ装置は、多数の画素領域を備えている。
【００１９】
図３において、下部基板として機能し、所定の透過領域３０１と反射領域３０２とを有する第一基板３００が設けられている。第一基板３００は石英などの耐熱ガラス基板であり得る。
【００２０】
図３において、所定の透過領域（あるいは、区域）３０１と、所定の反射領域（あるいは、区域）３０２を備える、下基板となる第一基板３００が提供される。第一基板３００は、石英などの耐熱ガラス基板である。
【００２１】
図３において、薄膜トランジスタアレイなどの画素駆動素子アレイ３１０が、反射領域３０２の第一基板３００上に形成される。薄膜トランジスタ３１０を形成する方法は以下のようであるが、これに限定するものではない。ＳｉＯ2等のバッファ層３２０が、第一基板３００上に形成される。シリコン、あるいはポリシリコン等の半導体島３３０が、バッファ層３２０の一部上に形成される。ＳｉＯ2等のゲート絶縁層３４０がバッファ層３２０上に形成されて、半導体島３３０を被覆する。その後、ドープポリシリコン、あるいは金属等のゲート３５０が、ゲート絶縁層３４０の一部上に形成される。ゲート３５０をマスクとして、イオン注入（ion implantation）が実行され、ソース／ドレイン領域３３５を、半導体島３３０に形成する。よって、ＴＦＴアレイ３１０は第一基板３００上に形成される。
【００２２】
図３において、ＳｉＯ2、ＳｉＮおよびＳｉＯＮ等の中間絶縁層３６０が第一基板３００上に形成されて、画素駆動素子アレイ３１０を被覆する。蒸着（deposition）、あるいはエッチング（etching）を施すことにより、ＩＴＯ、あるいはＩＺＯなどの透明電極３７０が、透過領域３０１と同形に中間絶縁層３６０上に形成される。さらに、透明電極３７０は、コンダクタ（conductor）３８０（電極とも称される）により、画素駆動素子アレイ３１０に電気的に接続される。
【００２３】
図４において、蒸着、あるいはエッチングを施すことにより、スピンオンガラス（spin on glass、ＳＯＧ）等のパッシベーション層３９０が反射領域３０２の中間絶縁層３６０上に形成され、パッシベーション層３９０の表面は、中間絶縁層３６０の表面より高い。つまり、中間絶縁層３６０とパッシベーション層３９０間に、落差（drop）が存在する。
【００２４】
図５において、アルミニウムＡｌ、あるいは銀Ａｇ等の反射電極４００がパッシベーション層３９０上に同形に形成される。反射電極４００は、例えば、透明電極３７０と接触することにより、画素駆動素子アレイ３１０に電気的に接続される。
【００２５】
図６において、カラーフィルター層４１０は、例えば、顔料分散法（pigment dispersion method）、インクジェット（inkjet method）、あるいは、その他により、反射電極４００と透明電極３７０上に形成される。カラーフィルター層４１０は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三色のカラー領域を備える。注意すべきことは、反射領域３０２のカラーフィルター層４１０の第一厚さ“ｘ”は、透過領域３０１のカラーフィルター層４１０の第二厚さ“ｙ”より小さいことである。第一厚さ“ｘ”と第二厚さ“ｙ”の比率は、パッシベーション層３９０の厚さを制御することにより、適切に調整される。
【００２６】
図７において、第一基板３００と反対方向の、ガラスなどの第二基板５００が提供される。その後、コモン電極５１０が第二基板５００の内側表面に形成される。コモン電極５１０は、ＩＴＯ、あるいはＩＺＯ層である。
【００２７】
図８において、第一基板３００と第二基板５００との間の液晶層５３０のギャップを埋める透明有機素子５２０が、例えば、パターン工程、ローリング工程、プリント工程により、反射領域３０２のコモン電極５１０上に形成される。透明有機素子５２０の一端５２１は、カラーフィルター層４１０を支承する。透明有機素子５２０は、図２で示される公知の球形スペーサ２３５を代替することができる。透明有機素子５２０の材料は、感光性（photosensitive）の有機レジストである。透明有機素子５２０の形状は、例えば、角形（angle shape）、あるいは、“Ｔ”字型である。
【００２８】
図９において、液晶分子は、第一基板３００と第二基板５００との間のスペースを充填し、液晶層５３０を形成する。透明有機素子５２０は、反射領域３０２のコモン電極５１０とカラーフィルター層４１０間に位置するので、反射領域３０２のギャップの第三厚さ“ｔ１”は、透過領域３０１のギャップの第四厚さ“ｔ２”より小さい。
【００２９】
図９を参照すると、本発明の半透過型ＬＣＤ装置の反射モードは、外部光源（図示しない）からの周囲光５４０は、反射領域３０２の第一厚さ“ｘ”を有するカラーフィルター層４１０を二回通過する。本発明の半透過型ＬＣＤ装置の透過モードは、バックライト源（図示しない）からのバックライト５５０は、透過領域３０１の第二厚さ“ｙ”を有するカラーフィルター層４１０を一回通過する。第一厚さ“ｘ”は、第二厚さ“ｙ”より小さい（例えば、ｘ／ｙ＝１／２）ので、カラーフィルター層４１０を通過する周囲光５４０の総距離は、バックライト５５０のと等しく、これにより、半透過型ＬＣＤの反射と透過モード間の色再現（色純度）を正常化する。
【００３０】
さらに、本発明の半透過型ＬＣＤの反射モードは、周囲光５４０が、反射領域３０２の第三厚さ“ｔ１”を有する液晶層５３０を二度通過する。本発明の半透過型ＬＣＤの透過モードは、バックライト５５０が、透過領域３０１の第四厚さ“ｔ２”を有する液晶層５３０を一度通過する。第三厚さ“ｔ１”は第四厚さ“ｔ２”より小さい（例えば、ｔ１／ｔ２＝１／２）ので、液晶層５３０を通過する周囲光５４０の総距離は、バックライト５５０の通過距離と等しく、これにより、半透過型ＬＣＤの反射と透過モードの発光効果を増加する。
【００３１】
本発明は、異なるセルギャップを有する新規の半透過型液晶ディスプレイ装置を提供する。異なる厚さ（ｘおよびｙ）を有するカラーフィルター層４１０が下基板（アレイ基板とも称される）上に形成され、透明電極素子５２０が上基板５００上に形成されて、液晶層４１０に異なるセルギャップ（ｔ１およびｔ２）を備えさせ、これにより、色純度と発光効果を改善する。
【００３２】
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、本発明に決してこれらに限定するものではなく、当業者であれば誰でも、本発明の精神と範囲を脱しない範囲内で各種の修正は類似の構造をカバーすることが意図される。したがって、添付の特許請求の範囲は、かかる修正や類似の構成を含むようにもっとも広い解釈が与えられなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来の典型的な半透過型ＬＣＤ装置を示す図である。
【図２】公知の半透過型ＬＣＤの断面図である。
【図３】本発明の半透過型液晶ディスプレイ装置の下部基板の製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明の半透過型液晶ディスプレイ装置の下部基板の製造工程を示す断面図である。
【図５】本発明の半透過型液晶ディスプレイ装置の下部基板の製造工程を示す断面図である。
【図６】本発明の半透過型液晶ディスプレイ装置の下部基板の製造工程を示す断面図である。
【図７】本発明の半透過型液晶ディスプレイ装置の上部基板の製造工程を示す断面図である。
【図８】本発明の半透過型液晶ディスプレイ装置の上部基板の製造工程を示す断面図である。
【図９】本発明による半透過型液晶ディスプレイ装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１２  ブラックマトリクス
２４  透明電極
２６  ゲートライン
２８  データライン
２０、２００  下基板
２１０  絶縁層
２２、２２０  反射電極
２２２  不透明部分
２２４  透明部分
２３０  液晶層
２３５  球形スペーサ
１６、２４０  コモン電極
１４、２５０  カラーフィルター
１０、２６０  上基板
２７０  周囲光
２８０  バックライト
Ｔ  薄膜トランジスタ
Ｐ  画素領域
３００  第一基板（下基板）
３０１  透過領域
３０２  反射領域
３１０  画素駆動素子アレイ
３２０  バッファ層
３３０  半導体島
３３５  ソース／ドレイン領域
３４０  ゲート絶縁層
３５０  ゲート
３６０  中間絶縁層
３７０  透明電極
３８０  コンダクタ
３９０  パッシベーション層
４００  反射電極
４１０  カラーフィルター
５００  第二基板（上基板）
５１０  コモン電極
５２０  透明有機素子
５２１  透明有機素子の一端
５３０  液晶層
５４０  周囲光
５５０  バックライト
【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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