JP2006106658A - マスク及びこれを用いる液晶表示装置用表示板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画素の透過率を確保しつつ液晶分子の応答速度を向上させ、工程マージンを確保する。
【解決手段】絶縁基板２１０上にブラックマトリックス２２０、カラーフィルタ２３０及び共通電極を順次に形成し、絶縁物質を積層して絶縁膜を形成する。次に、形成された絶縁膜をマスクを用いて露光現像してプレチルト膜３１０を形成する。マスクは、スリット及び遮光膜が交互に配置されて構成され、かつ、遮光膜の幅が一定で、スリットの幅が中心から両側縁に行くほど次第に増加する第１領域Aと、第１領域Aの両側に配置され、スリットの幅が一定で、遮光膜の幅が第１領域から遠くなるほど減少する第２領域Bとを含んでいる。これにより、均一な傾斜面を有するテーパ構造のプレチルト膜３１０を形成することができ、液晶の応答速度を向上させるとともに、工程マージンを確保できる。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、マスク及びこれを用いる液晶表示装置用表示板の製造方法に関する。

液晶表示装置は、一般に、共通電極及びカラーフィルタなどが形成されている上部基板と、薄膜トランジスタ及び画素電極などが形成されている下部基板との間に液晶物質を注入して、画素電極と共通電極に互いに異なる電位を印加することによって電界を形成して液晶分子の配列を変更し、これにより、光の透過率を調節して画像を表現する装置である。

液晶表示装置の中でも、現在主に使われているものは、電界生成電極が二つの表示板に各々具備されているものである。その中でも、一つの表示板には複数の画素電極が行列状に配列され、もう一つの表示板には一つの共通電極が表示板全面を覆っている構造の液晶表示装置が主流である。この液晶表示装置の画像表示は、各画素電極に個別に電圧を印加することによって行われる。そのために、画素電極に印加される電圧をスイッチングするための三端子素子である薄膜トランジスタを各画素電極に接続し、この薄膜トランジスタを制御するための信号を伝達するゲート線と、画素電極に印加される電圧を伝達するデータ線を表示板に配設する。

ところが、液晶表示装置は、視野角が狭いのが大きな短所である。このような短所を克服し視野角を広くするための様々な方案が開発されているが、そのうち、液晶分子を上下基板に対し垂直に配向し、画素電極とその対向電極である共通電極に一定の切開（開口）パターンを形成するか又は突起を形成して、画素を多重ドメインに分割する方法が有力視されている。

しかしながら、突起や切開パターンを有する垂直配向モードの液晶表示装置では、液晶の応答速度を低下させるので限界がある。その原因の一つは、駆動電圧を印加する際に、ドメインの周縁である切開パターンに隣接して配列されている液晶分子は、フリンジフィールドによって配向方向が決定され急速に再配列されるが、ドメインの中央に配列されている液晶分子は、ドメインの外郭に配列された液晶分子の配列によるズレ及び衝突によって再配向が決定されるので、全体的に液晶分子の応答速度が遅くなる。このような問題点を解決するために、切開パターンを狭い間隔で配置することもできるが、これは、画素の開口率を低下させ、光の透過率が低下する原因となる。

一方、このような液晶表示装置用表示板の製造方法では、信号線または絶縁膜をパターニングするために、マスクを用いるフォトエッチング工程を繰り返し実施する。ここで、マスクは、感光膜を選択的に露光し、導電膜若しくは絶縁膜をエッチングするためのエッチングマスクである感光膜パターンを形成するために用いられるが、感光膜を選択的に露光するために、マスクは透過部及び遮光部を含む。ここで、遮光部及び透過部のサイズや形状などの変更に伴い、感光膜パターンや薄膜のプロファイルが多様になるが、その一方で、マスクは、工程の再現性及び均一性が保持できるように設計する必要があり、これによる工程マージンを確保することが好ましい。

本発明の目的は、画素の透過率を確保しつつ液晶分子の液晶の応答速度を向上させる液晶表示装置用表示板の製造方法を提供することにある。また、本発明の目的は、工程マージンを確保できる液晶表示装置用表示板を製造するためのマスクを提供することにある。

このような課題を解決するために、本発明では、液晶分子が初期に任意方向に傾斜するようにプレチルト膜をテーパ構造で形成する。この時、プレチルト膜を露光するためのマスクは、スリットと遮光膜との交互配列で構成され、かつ、複数の遮光膜の幅が一定で、複数のスリットの幅が漸次変化する領域と、複数のスリットの幅が一定で、複数の遮光膜の幅が漸次変化する領域を含む。
本発明の実施例によるマスクは、中心から遠くなるほど低透過率を有する露光領域を含む。
この時、露光領域は、スリットを画定する遮光膜の幅が一定で、スリットは中心から両周縁に行くほど次第に増加する幅を有する第１領域と、第１領域の両側に配置され、スリットの幅が一定で、スリットを画定する遮光膜が第１領域から遠くなるほど減少する第２領域を含むのが好ましい。
第１領域の遮光膜及び第２領域のスリットは、１．０〜２．５μmの範囲の幅とするのが好ましい。

本発明の実施例による液晶表示装置用表示板の製造方法では、絶縁基板上に絶縁物質を積層して絶縁膜を形成する。次に、絶縁膜を中心から遠くなるほど低透過率を有する露光領域を含むマスクを用いて露光し現像してプレチルト膜を形成する。
この時、露光領域は、スリットと遮光膜との交互配列で構成され、かつ、複数の遮光膜の幅が一定で、複数のスリットの幅が中心から両周縁に行くほど次第に増加する第１領域と、第１領域の両側に配置され、複数のスリットの幅が一定で、複数の遮光膜の幅が第１領域から遠くなるほど減少する第２領域とを含むことが好ましい。
第１領域の遮光膜及び第２領域のスリットは、１．０〜２．５μmの範囲の幅とするのが好ましく、プレチルト膜は、一つの傾斜角を有するテーパ構造で形成するのが良い。
このような液晶表示装置用表示板の製造方法において、絶縁基板上にプレチルト膜を形成する前に、ゲート線、データ線、薄膜トランジスタ及び画素電極を形成したり、共通電極を形成することもできる。ここで、共通電極及び画素電極は、ドメイン規制手段である切開部を有するのが好ましい。

以上のように、本発明の実施例では、プレチルト膜を追加し液晶分子に傾斜を与えることによって、液晶の応答速度を向上させ、動画の実現が可能な液晶表示装置を製造することができる。
また、本発明の実施例による液晶表示装置用表示板の製造方法では、スリットの幅及び間隔を一定で且つ択一的に、次第に増加する領域を含むマスクを用いてプレチルト膜を形成することによって、プレチルト膜の傾斜面を均一で且つ一定に形成することができ、均一性及び再現性を保持できる製造工程を通じて、工程マージンを確保することができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施例に対して、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例に限定されるものではない。
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図面符号を付けている。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。

図面を参照にして、本発明の実施例による表示板及びこれを含む多重ドメイン液晶表示装置について説明する。
図１は本発明の一実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の構造を示す配置図であり、図２は本発明の一実施例による液晶表示装置用対向表示板の構造を示す配置図であり、図３は本発明の図１及び図２に示される表示板を整列し完成した一実施例による液晶表示装置の構造を示す配置図であり、図４は図３に示す液晶表示装置のIV-IV´線による断面図である。

液晶表示装置は、図４に示すように、下側の薄膜トランジスタ表示板１００とこれと対向している上側の対向表示板２００、及びこれらの間に形成され、二つの表示板１００、２００に対してほぼ垂直に配向されている液晶分子３１０を含む液晶層３からなる。この時、各々の表示板１００、２００には配向膜１１、２１が形成されており、配向膜１１、２１は、液晶層３の液晶分子３１０を表示板１００、２００に対して垂直に配向する垂直配向モードであるのが好ましいが、そうでないこともある。なお、上部表示板２００及び下部表示板１００の外側面には、各々、上部及び下部偏光板１２、２２が配設されている。

ガラス等の透明な絶縁物質からなる薄膜トランジスタ表示板１００には、図１及び図３等に示すように、ITO（indium tin oxide）やIZO（indium zinc oxide）などの透明な導電物質からなり切開部１９１、１９２、１９３を有している画素電極１９０が形成されており、各画素電極１９０は、薄膜トランジスタに接続されて画像信号電圧の印加を受ける。この時、薄膜トランジスタは、走査信号を伝達するゲート線１２１と画像信号を伝達するデータ線１７１にそれぞれ接続されて、走査信号に応じて画素電極１９０をオン、オフする。ここで、画素電極１９０は、反射型液晶表示装置である場合には透明な物質である必要が無く、その時には下部偏光板１２も不要である。

ガラス等の透明な絶縁物質からなり、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、図２及び図４に示すように、画素の周縁で発生する光漏れを防ぐためのブラックマトリックス２２０、赤、緑、青のカラーフィルタ２３０、及びITOまたはIZOなどの透明な導電物質からなる基準電極２７０が形成されている。ブラックマトリックス２２０は、画素領域の周縁部のみならず、基準電極２７０の切開部２７１、２７２、２７３と重なる部分にも形成できる。これは、切開部２７１、２７２、２７３に因る光漏れを防ぐためである。

次に、薄膜トランジスタ表示板１００についてより詳細に説明する。
薄膜トランジスタ表示板１００には、下部絶縁基板１１０上にゲート信号を伝達する複数のゲート線１２１が形成されている。ゲート線１２１は主に横方向にのびて、各ゲート線１２１の一部は複数のゲート電極１２４をなす。ゲート線１２１にはゲート電極１２４が突起状に形成され、本実施例のように、ゲート線１２１は、外部からのゲート信号をゲート線１２１に伝達するための接触部を有することができる。ここで、ゲート線１２１の端部１２９は他の部分よりも広い幅を有するが、そうでない場合には、ゲート線１２１の端部は、基板１１０上に直接形成されているゲート駆動回路の出力端に直接接続される。

絶縁基板１１０上には、ゲート線１２１と同一層で維持（保持）電極配線が形成されている。各維持電極配線は、画素領域の周縁でゲート線１２１と並んで伸びている維持電極線１３１と、そこから伸びた複数対の維持電極１３３a、１３３b、１３３c、１３３dを含む。一組の維持電極１３３a、１３３b、１３３c、１３３dは、縦方向にのびて、横方向にのびた維持電極線１３１により互いに接続されている縦部１３３a、１３３bと、後に形成される画素電極１９０の切開部１９１、１９３と重なり、縦部１３３a、１３３bを接続する斜線部１３３c、１３３dからなる。この時、維持電極配線は、一組の維持電極１３３a、１３３b、１３３c、１３３dを持たないこともあり、また、必要に応じて種々の形状に変形できる。

ゲート線１２１及び維持電極配線１３１、１３３a、１３３b、１３３c、１３３dは、Al、Al合金、Ag、Ag合金、Cr、Ti、Ta、Moなどの金属などで形成される。図４に示すように、本実施例のゲート線１２１及び維持電極配線１３１、１３３a、１３３b、１３３c、１３３dは単一層に形成されているが、物理、化学的特性が優れたCr、Mo、Ti、Taなどの金属層と、低い比抵抗のAl系列またはAg系列の金属層を含む二重層に形成することもできる。この他にも、様々な金属や導電体で、ゲート線１２１及び維持電極配線１３１、１３３a、１３３b、１３３c、１３３dを形成することができる。
ゲート線１２１及び維持電極配線１３１、１３３a、１３３b、１３３c、１３３dの側面は傾斜し、水平面に対する傾斜角が３０〜８０°であることが好ましい。

ゲート線１２１及び維持電極配線１３１、１３３a、１３３b、１３３c、１３３dの上には、窒化ケイ素（SiNx）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、複数のデータ線１７１を始めとして、複数のドレイン電極１７５が形成されている。各データ線１７１は、主に縦方向にのびており、各ドレイン電極１７５に向けて複数の分岐を出しデータ線１７１から拡張したソース電極１７３を有する。データ線１７１の一端部１７９は、外部からの画像信号をデータ線１７１に伝達する。
なお、ゲート絶縁膜１４０上には、ゲート線１２１と重なる橋部（ブリッジ）金属片１７２が形成されている。
データ線１７１、ドレイン電極１７５もゲート線１２１と同様に、クロム及びアルミニウムなどの様々な導電物質で形成され、単一層若しくは多重層に形成することができる。

データ線１７１、ドレイン電極１７５の下には、データ線１７１に沿って主に縦に長くのびた複数の線状半導体１５１が形成されている。非晶質シリコンなどからなる各線状半導体１５１は、ゲート電極１２４、ソース電極１７３及びドレイン電極１７５に向けて拡張し、チャンネル部１５４を有する。
半導体１５１とデータ線１７１及びドレイン電極１７５の間には、両者間の接触抵抗を各々減少させるための複数の線状オーミック接触部材１６１と島状のオーミック接触部材１６５が形成されている。オーミック接触部材１６１は、シリサイドやn型不純物が高濃度にドーピングされた非晶質シリコンなどで形成され、分岐したオーミック接触部材１６３を有し、島状のオーミック接触部材１６５は、ゲート電極１２４を中心にオーミック接触部材１６３と対向する。

データ線１７１及びドレイン電極１７５の上には、平坦化特性が優れて感光性を有する有機物質、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などの低誘電率絶縁物質若しくは窒化ケイ素などからなる保護膜１８０が形成されている。
保護膜１８０には、ドレイン電極１７５の少なくとも一部とデータ線１７１の端部１７９を各々露出する複数の接触孔１８５、１８２が具備されている。一方、ゲート線１２１の端部１２９においても外部の駆動回路と連結するための接触部を有し、複数の接触孔１８１が、ゲート絶縁膜１４０と保護膜１８０を介してゲート線１２１の端部１２９を露出する。
保護膜１８０上には、切開部１９１、１９２、１９３を有する複数の画素電極１９０を始めとして複数のデータ接触補助部材８２、８１が形成されている。画素電極１９０及びデータ接触補助部材８１、８２は、ITO（indium tin oxide）やIZO（indium zinc oxide）のような透明導電体やアルミニウム（Al）のような光反射特性が優れた不透明導電体で形成される。

画素電極１９０に形成されている切開部１９１、１９２、１９３は、画素電極１９０を上下に半分する位置に横方向に形成されている横切開部１９２と、半分した画素電極１９０の上下部分に各々斜線方向に形成されている斜線切開部１９１、１９３を含む。切開部１９２は、画素電極１９０の右側辺から左側辺へ囲まれた形態で、入口は広く対称に拡張されている。このため、画素電極１９０は、各々ゲート線１２１とデータ線１７１が交差して画定する画素領域を上下に二等分する線（ゲート線と並行な線）に対して実質的に鏡状対称をなしている。
この時、上下の斜線切開部１９１、１９３は互いに垂直をなしているが、これは、フリンジフィールドの方向を４方向に均等に分散するためである。

また、画素電極１９０と同一層には、ゲート線１２１を隔てて互いに隣接する画素の維持電極１３３aと維持電極線１３１を接続する維持配線接続橋（ブリッジ）８４が形成されている。維持配線接続橋８４は、保護膜１８０とゲート絶縁膜１４０にわたって形成されている接触孔１８３、１８４を通じて、維持電極１３３a及び維持電極線１３１と接触している。維持配線接続橋８４は、橋部金属片１７２と重なっており、これらを互いに電気的に接続することもできる。維持配線接続橋８４は、下部基板１１０上の維持配線全体を電気的に接続する役割をする。このような維持配線は、必要な場合、ゲート線１２１やデータ線１７１の欠陥修理に用いられ、橋部金属片１７２は、前記修理のためにレーザーを照射するときに、ゲート線１２１と維持配線接続橋８４の電気的連結を補助するために形成する。

画素電極１９０が形成されている保護膜１８０の上部には、図４に示すように、テーパ構造で形成され、傾斜面を有し絶縁物質からなるプレチルト膜３１０が形成されている。この時、水平面に対してプレチルト膜３１０の傾斜面の傾斜角（θ）は１〜１０°の範囲、より好ましくは１．２〜３．０°の範囲とするのが好ましく、切開部１９１、１９２、１９３を中心に両方または一方向に行くほど次第に薄い厚さを有する。
また、薄膜トランジスタ表示板１００の上部には、絶縁物質からなり、二つの表示板１００、２００の間隔を一定に維持するための基板間隔材３２０が形成されている。
この時、プレチルト膜３１０は、基板間隔材３２０と同一層に形成でき、保護膜１８０と一体に形成できる。

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には、上部の絶縁基板２１０に画素周縁からの光漏れを防ぐためのブラックマトリックス２２０が形成されている。ブラックマトリックス２２０の上には、赤、緑、青のカラーフィルタ２３０が形成されている。カラーフィルタ２３０の上には、全面的に平坦化膜２５０が形成され、その下部には、切開部２７１、２７２、２７３を有する基準電極２７０が形成されている。共通電極２７０は、ITOまたはIZO（indium zinc oxide）などの透明な導電体で形成する。
共通電極２７０の一組の切開部２７１、２７２、２７３は、画素電極１９０の切開部１９１、１９２、１９３のうちのゲート線１２１に対して４５°をなす部分１９１、１９３と交互に配置され、これと並ぶ斜線部と画素電極１９０の辺と重なっている端部を含む。この時、端部は、縦方向端部と横方向端部に分類される。

前記のような構造の薄膜トランジスタ基板と対向表示板を整列して結合し、その間に液晶物質を注入して垂直配向すれば、本発明による液晶表示装置の基本構造が完成する。
薄膜トランジスタ表示板１００と対向表示板２００を整列した後、共通電極２７０及び画素電極１９０に電界が印加された状態で、画素の液晶分子が、切開部１９１、１９２、１９３、２７１、２７２、２７３の境界及び画素電極１９０端部の境界に形成されるフリンジフィールドによって複数のドメインに分割される。これらのドメイン内部に位置する液晶分子は、その平均長軸方向によって４種類に分けられ、それぞれのドメインは細長く形成され、幅と長さを有する。
したがって、画素電極１９０の切開部１９１、１９２、１９３及び共通電極２７０の切開部２７１、２７２、２７３は、液晶分子を分割配向するドメイン規制手段として働き、ドメイン規制手段として、切開部２７１、２７２、２７３、１９１、１９２、１９３の代わりに画素電極１９０及び共通電極２７０の上部または下部に無機物質または有機物質で突起を形成する場合には、幅を５μmから１０μmの間とするのが好ましい。

このような本発明の実施例による液晶表示装置において、テーパ構造のプレチルト膜３１０により液晶分子は任意の方向に傾斜する。即ち、液晶分子３１０には、切開部１９１、１９２、１９３、２７１、２７２、２７３によるフリンジフィールド、プレチルト膜３１０の傾斜によって誘導された傾斜した配向力及びプレチルト膜３１０の厚さの差に起因するセルギャップ差による等電位線の変化などで、液晶分子３１０は、ドメインが分割する方向にプレチルト角が与えられ横になり、共通電極２７０及び画素電極１９０に電圧を印加したときに、切開部１９１、１９２、１９３、２７１、２７２、２７３に隣接しない液晶分子３１０も横になる方向が決定され、全体的に液晶分子３１０は急速に駆動し液晶分子３１０の応答速度が速くなる。

一方、本発明の実施例において、薄膜トランジスタ表示板を別の形態とすることができ、プレチルト膜を対向表示板に形成することもできる。このような一実施例を、図面を参照して詳細に説明する。
図５は本発明の別の実施例による薄膜トランジスタ表示板を含む液晶表示装置の配置図であり、図６は図５に示す液晶表示装置のVI-VI´線による断面図である。

図５及び図６に示すように、本実施例による液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板の層状構造は、図１〜図４に示される液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板の層状構造とほぼ同様である。即ち、基板１１０上に複数のゲート電極１２４を含む複数のゲート線１２１が形成され、その上にゲート絶縁膜１４０、複数の突出部１５４を含む複数の線状半導体１５１、複数の突出部１６３を各々含む複数の線状オーミック接触部材１６１及び複数の島状オーミック接触部材１６５が順次に形成されている。オーミック接触部材１６１、１６５及びゲート絶縁膜１４０上には、複数のソース電極１７３を含む複数のデータ線１７１及び複数のドレイン電極１７５が形成され、その上に保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０及び/またはゲート絶縁膜１４０には、複数の接触孔１８２、１８１、１８５が形成され、その上部には画素電極１９０及び接触補助部材８１、８２が形成されている。

しかし、この他の実施例においては、半導体１５１は、薄膜トランジスタが位置する突出部１５４を除いて、データ線１７１、ドレイン電極１７５及びその下部のオーミック接触部材１６１、１６５と実質的に同一な平面形状を有している。詳細には、線状半導体１５１は、データ線１７１及びドレイン電極１７５と、その下部のオーミック接触部材１６１、１６５の下に存在する部分の他にも、ソース電極１７３とドレイン電極１７５の間でこれらによって覆われず露出された部分を有している。
また、対向表示板２００には、共通電極２７０が形成されている平坦化膜２５０の下部に、テーパ構造とされて、傾斜面を有し絶縁物質からなるプレチルト膜３１０が形成されている。この時、水平面に対してプレチルト膜３１０の傾斜面の傾斜角（θ）は１〜１０°の範囲とするのが好ましく、プレチルト膜３１０は、共通電極２７０の切開部２７１、２７２、２７３を中心に、両方または一方向に行くほど次第に薄い厚さを有する。

このような本発明の他の実施例による液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板は、製造工程において、データ線１７１及び半導体１５１を、位置によって部分的に異なる厚さを有する感光膜パターンを用いるフォトエッチング工程で共にパターニングして形成することができる。
一方、前記のような液晶表示装置の構造で、カラーフィルタ２３０が対向表示板２００に配設されているが、薄膜トランジスタ表示板１００に配設することもでき、この場合には、ゲート絶縁膜１４０または保護膜１８０の下部に形成することができる。これについて、図面を参照して一実施例として詳細に説明する。

図７は本発明の他の実施例による薄膜トランジスタ表示板を含む液晶表示装置の構造を示す配置図であり、図８は図７に示す液晶表示装置のVIII-VIII´線による断面図である。
図７及び図８に示すように、本実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の層状構造は、図１及び図４に示される液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の層状構造とほぼ同様である。

しかしながら、この実施例においては、保護膜１８０の下部には、赤、緑及び青のカラーフィルタ２３０R、２３０G、２３０Bが画素に順次に形成されている。赤、緑、青のカラーフィルタ２３０R、２３０G、２３０Bは、各々データ線１７１上部に境界を置き、画素列に沿って縦に長く形成されており、隣り合うカラーフィルタがデータ線１７１上で互いに部分的に重なって、データ線１７１上で丘をなすことができる。この時、互いに重なる赤、緑、青のカラーフィルタ２３０R、２３０G、２３０Bは、隣り合う画素領域間で漏れる光を遮断するブラックマトリックスの機能を有することができる。したがって、本実施例による液晶表示装置用対向表示板では、ブラックマトリックスを省略し、共通電極２７０のみを形成することができる。

通常、本発明が適用されない垂直配向モードの液晶表示装置は、２１〜２５ms程度の液晶分子の応答速度を有するが、映像などの動画表示においては１秒間に６０枚（６０フレーム）の画像を表示する必要があるので、応答速度が少なくとも１６m秒よりも速いことが要求される。液晶の応答速度は、大きく、ライジングタイム（rising time）及びフォーリングタイム（falling time）に分けられる。前者は、２つの表示板１００、２００に形成された各々の電極１９０、２７０に電圧が加わらない状態で、最も大きい電圧を加えたときに液晶が反応する応答時間であり、後者は、最も大きい電圧を印加した状態で最も低い電圧を加えたときの液晶が反応する応答時間、即ち、液晶分子が本来の状態に戻る時間である。ここで、垂直配向モードの液晶表示装置で得られるフォーリングタイムは５〜６ms程度とされるので、ライジングタイムを９〜１０ms以内の範囲で得られるのであれば、動画が実現可能な１６ms以下の速い液晶の応答速度を実現することができる。本発明の構成による前記応答速度の実現に関して、実験例を通じて詳細に説明する。

図９は、本発明の実験例による液晶表示装置の応答速度を示す表である。
図９の表において、＃１、＃４及び＃６は、各々、プレチルト膜３１０の傾斜角（θ）がそれぞれ１．９°、１．８°、１．１°である場合を示しており、Cell gapは二つの表示板１００、２００間の間隔であり、Trはライジングタイムであり、Tfはフォーリングタイムであり、Ttotはライジングタイムとフォーリングタイムの和である液晶の応答速度であり、Vwは明るい色を表示したときの駆動電圧であり、Vbは暗い色を表示したときの駆動電圧である。
図９の表に示したように、本発明の実験例では、応答速度が１６ms以下の１３．９５ms、１４．８８ms及び１５．３４msと測定され、動画の実現が可能である。ここで、図示されているように、プレチルト膜の傾斜角が増加するほどライジングタイム（Tr）及び応答速度（Ttot）が速くなることが分かる。

次に、プレチルト膜を有する本発明の実施例による液晶表示装置用表示板の製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。ここでは、共通電極表示板の製造方法を例にあげて説明する。
図１０は本発明の実施例による液晶表示装置用共通電極表示板の製造方法におけるプレチルト膜及びマスクの整列状態を示す断面図であり、図１１は本発明の実施例による液晶表示装置用共通電極表示板の製造方法において、プレチルト膜及びマスクの整列状態でのマスクのスリット模様を詳細に示す図面である。なお、図１０は、上部表示板２００を図４とは上下入れ替えて表示したものである。

まず、図１０に示すように、上部絶縁基板２１０上に画素に開口部を有するブラックマトリックス２２０を形成する。このようなブラックマトリックス２２０は、黒色顔料を含む有機物層を形成した後、若しくはクロムまたは酸化クロムなどの金属を積層した後、マスクを用いるフォトエッチング工程でパターニングして形成する。
次に、上部絶縁基板２１０の上部に、周縁の一部がブラックマトリックス２２０と重なるカラーフィルタ２３０を形成する。この時、カラーフィルタ２３０は、それぞれの画素に順次に配設されている赤色、緑色、青色のカラーフィルタを含むが、それぞれのカラーフィルタは、赤色、緑色、青色の顔料を含む陰性の感光性有機膜を塗布した後、写真工程で有機膜を露光し現像して順次に形成する。
次に、カラーフィルタ２３０及びブラックマトリックス２２０を保護するために、その上に窒化ケイ素または酸化ケイ素のような絶縁物質または有機絶縁物質の層を形成して平坦化膜２５０を形成した後、ITOまたはIZOのような透明な導電物質を積層し、マスクを用いたフォトエッチング工程でパターニングして共通電極２７０を形成する。

次に、共通電極２７０が形成されている平坦化膜２５０の上に、絶縁物質である陽性の感光性有機膜を形成した後、マスク４００を用いて有機膜を露光し現像して、中央から周縁に行くほど次第に薄い厚さを有するテーパ構造のプレチルト膜３１０を形成する。有機膜を選択的に露光するために、マスク４００は、光の大部分を透過させる透過領域Cと、光の一部分のみを透過させる半透過領域A、Bを含む。半透過領域A、Bには、光の透過率を調節するために複数のスリットが形成され、スリット４２０及びスリット４２０を画定する遮光膜４１０の幅及び間隔は、露光時に用いる露光器の分解能よりも小さいのが好ましい。この時、マスク４００の半透過領域A、Bにおいて、プレチルト膜３１０の中央からプレチルト膜の両側縁に行くほど次第に高い透過度を有する。半透過領域Aにおいて、スリット４２０を画定する遮光膜４１０の幅は１．０〜２．５μmの範囲と一定であり、スリット４２０は、該半透過領域Aの中心から両側縁に行くほど次第に幅が増加する。半透過領域Bでは、スリット４２０の幅は１．０〜２．５μmの範囲と一定であり、遮光膜４１０は半透過領域Aから遠くなるほど幅が減少する。このように、マスク４００を用いる本実施例による液晶表示装置用表示板の製造方法では、プレチルト膜３１０の傾斜面が一つの傾斜角を有するように形成することができ、均一性及び再現性を保持できる製造工程を通じて、工程マージンを確保することができる。この時、プレチルト膜３１０のうち、最も厚い部分の厚さは、画素の透過率を考慮して１．５μm以下とするのが好ましく、プレチルト膜３１０の断面の幅はドメインの幅に応じて変更され、基板２１０面に対するプレチルト膜３１０の傾斜面の傾斜角は１．２〜３．０°の範囲とするのが好ましい。

本実施例による液晶表示装置用表示板の製造方法では、共通電極表示板２００の製造方法について説明したが、薄膜トランジスタ表示板の製造方法においてもプレチルト膜を形成する方法は同様である。薄膜トランジスタ表示板の製造方法は、ゲート線、データ線、薄膜トランジスタ及び画素電極などを形成する工程を含む。

本発明の実施例では、液晶分子が二つの表示板１００、２００に対して垂直に配列されている垂直配向モードの液晶表示装置についてのみ説明したが、プレチルト膜を通じて液晶分子の駆動速度を向上させる本発明の構成は、二つの表示板に対し、液晶分子を平行な状態で螺旋形に捩じれて配列する捩じれネマチック方式（twisted nematic mode）、及び共通電極と画素電極を同一の表示板に配設し、表示板に平行に配列されている液晶分子を駆動する平面駆動方式（in-plane switching mode）などの様々な方式の液晶表示装置に適用することができる。
また、本発明の実施例によるマスクは、プレチルト膜のみならず絶縁膜、導電膜のような薄膜をテーパ構造で形成するときに同様に適用することができ、絶縁膜に接触孔を形成するとき、接触孔の側壁を傾斜を有するように形成するときにも、同様に適用できる。

以上、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野の熟練した当業者は、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正及び変更することが理解できるであろう。

本発明の一実施例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。 本発明の一実施例による液晶表示装置の共通電極表示板の配置図である。 本発明の一実施例による液晶表示装置の配置図である。 図３に示す液晶表示装置のIV-IV´線による断面図である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置の構造を示す配置図である。 図５に示す液晶表示装置のVI-VI´線による断面図である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置の構造を示す配置図である。 図７に示す液晶表示装置のVIII-VIII´線による断面図である。 本発明の実験例による液晶表示装置の応答速度を測定した表である。 本発明の実施例による液晶表示装置用の共通電極表示板の製造方法におけるプレチルト膜とマスクの整列状態を示す断面図である。 本発明の実施例による液晶表示装置用の共通電極表示板の製造方法におけるプレチルト膜とマスクの整列状態におけるマスクのスリット模様を詳細に示す図である。

符号の説明

１００、２００ 表示板
１２１ ゲート線
１２４ ゲート電極
１３１ 維持電極線
１４０ ゲート絶縁膜
１７１ データ線
１９０ 画素電極
１７５ ドレイン電極
１７３ ソース電極
１８０ 保護膜
１９１、１９２、１９３、２７１、２７２、２７３ 切開部
２２０ ブラックマトリックス
２３０ カラーフィルタ
２７０ 基準電極
３１０ プレチルト膜
４００ マスク
４１０ 遮光膜
４２０ スリット

Claims (10)

1. 中心から遠くなるほど低透過率を有する露光領域を含むマスク
2. 前記露光領域は、スリットと遮光膜との交互配列で構成され、かつ、複数の遮光膜の幅が一定で、複数のスリットの幅が中心から両側縁に行くほど次第に増加する第１領域と、前記第１領域の両側に配置され、複数のスリットの幅が一定で、複数の遮光膜の幅が前記第１領域から遠くなるほど減少する第２領域とを含むことを特徴とする請求項１に記載のマスク。
3. 前記第１領域の遮光膜及び前記第２領域のスリットは、１．０〜２．５μmの範囲の幅であることを特徴とする請求項２に記載のマスク。
4. 絶縁基板上に絶縁物質を積層して絶縁膜を形成するステップ、
   前記絶縁膜を、中心から遠くなるほど低透過率を有する露光領域を含むマスクを用いて露光し現像して、プレチルト膜を形成するステップ
   を含むことを特徴とする液晶表示装置用表示板の製造方法。
5. 前記露光領域は、スリットと遮光膜との交互配列で構成され、かつ、複数の遮光膜の幅が一定で、複数のスリットの幅が中心から両側縁に行くほど次第に増加する第１領域と、前記第１領域の両側に配置され、複数のスリットの幅が一定で、複数の遮光膜の幅が前記第１領域から遠くなるほど減少する第２領域とを含むことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置用表示板の製造方法。
6. 前記第１領域の遮光膜及び前記第２領域のスリットは、１．０〜２．５μmの範囲の幅を有することを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置用表示板の製造方法。
7. 前記プレチルト膜は、一つの傾斜角を有するテーパ構造で形成することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置用表示板の製造方法。
8. 前記絶縁基板上に前記プレチルト膜を形成する前に、ゲート線、データ線、薄膜トランジスタ及び画素電極を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置用表示板の製造方法。
9. 前記絶縁基板上に前記プレチルト膜を形成する前に、共通電極を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置用表示板の製造方法。
10. 前記共通電極及び前記画素電極は、ドメイン規制手段である切開部を有することを特徴とする請求項８及び請求項９のいずれか１項に記載の液晶表示装置用表示板の製造方法。

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