JP4544886B2 - 多重ドメイン液晶表示装置及びその薄膜トランジスタ基板 - Google Patents
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Description
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ようと視野角を広くするための多様な方案が開発されているが、その中でも、液晶分子を上下基板に対して垂直に配向して画素電極とその対向電極である共通電極とに突起や切開パタ−ンを形成する方法が有力視されている。
この薄膜トランジスタ表示板では、第2信号線の屈曲した部分の第1部分が、第1信号線に対して40〜50度をなす。これにより、第1部分により形成されて液晶分子に影響する側方向電界を、輝度の低下を防止することができる方向にすることができる。第2信号線の屈曲した部分の第2部分が、第1信号線に対して−40〜−50度をなす。これにより、第2部分により形成されて液晶分子に影響する側方向電界を、輝度の低下を防止することができる方向にすることができる。
第3発明に係る薄膜トランジスタ表示板は、第1発明の薄膜トランジスタ表示板であって、第3信号線をさらに含む。第3信号線は、第1方向にのびている。画素電極と連結される薄膜トランジスタの端子は、第3信号線と重畳して保持容量を形成する。
第4発明に係る薄膜トランジスタ表示板は、第1発明の薄膜トランジスタ表示板であって、薄膜トランジスタは、第2信号線と連結される端子が第2方向にのびた部分に連結されている。第1信号線は、第2方向にのびた部分で第2信号線と交差する。
第5発明に係る薄膜トランジスタ表示板は、絶縁基板とゲ−ト配線とゲ−ト絶縁膜と半導体層とデ−タ配線と第1保護膜と画素電極とを含む。ゲ−ト配線は、絶縁基板上に形成されて、ゲ−ト電極とゲ−ト線とを有する。ゲ−ト絶縁膜は、ゲ−ト配線上に形成されている。半導体層は、ゲ−ト絶縁膜上に形成されている。デ−タ配線は、半導体層上に形成されて、デ−タ線とソ−ス電極とドレ−ン電極とを有する。デ−タ線は、半導体層上に形成されて、屈曲した部分とゲ−ト線に直交する部分とを備える。ソ−ス電極は、デ−タ線に連結されている。ドレ−ン電極は、ゲ−ト電極上部でソ−ス電極に各々対向している。第1保護膜は、デ−タ配線上に形成されている。画素電極は、第1保護膜上に形成されて、ドレ−ン電極と電気的に連結されており、デ−タ線と隣接した辺がデ−タ線に沿って曲がっている。
この薄膜トランジスタ表示板では、デ−タ線の屈曲した部分の第1部分が、ゲ−ト線に対して40〜50度をなす。これにより、第1部分により形成されて液晶分子に影響する側方向電界を、輝度の低下を防止することができる方向にすることができる。デ−タ線の屈曲した部分の第2部分が、ゲ−ト線に対して−40〜−50度をなす。これにより、第2部分により形成されて液晶分子に影響する側方向電界を、輝度の低下を防止することができる方向にすることができる。
第7発明に係る薄膜トランジスタ表示板は、請求項5に記載の薄膜トランジスタ表示板であって、維持電極線と維持電極とをさらに含む。維持電極線は、ゲ−ト線と並んで形成されている。維持電極は、維持電極線に連結されていて、維持電極線に比べて幅が広い。ドレ−ン電極は、画素電極と連結される部分の幅が拡張されている。ドレ−ン電極と画素電極とが連結される部分は、ゲ−ト絶縁膜を介して維持電極と重畳している。
第8発明に係る薄膜トランジスタ表示板は、第5発明の薄膜トランジスタ表示板であって、第1保護膜は有機絶縁物質からなる。
この薄膜トランジスタ表示板では、第1保護膜が、デ−タ配線上に形成されている。第1保護膜が有機絶縁物質からなる。これにより、第1保護膜の容量を大きくすることができるので、配線の負荷容量も小さくすることができる。
第9発明に係る薄膜トランジスタ表示板は、第8発明の薄膜トランジスタ表示板であって、第1保護膜は、感光性のある物質を露光及び現像して形成したものである。
この薄膜トランジスタ表示板では、第1保護膜が、デ−タ配線上に形成されている。第1保護膜が、感光性のある物質を露光及び現像して形成したものである。デ−タ配線形成後に有機絶縁物質を塗布して第1保護膜が形成され得る。
第10発明に係る薄膜トランジスタ表示板は、第5発明の薄膜トランジスタ表示板であって、第1保護膜は、無機絶縁物質からなり、色フィルタ−をさらに含む。色フィルタ−は、第1保護膜上に形成されている。
したがって、第1保護膜と別に色フィルタ−を形成する工程を省略することができるので、薄膜トランジスタ表示板の形成工程を簡略化することができる。
第12発明に係る薄膜トランジスタ表示板は、第10発明の薄膜トランジスタ表示板であって、色フィルタ−は、ドレ−ン電極上で除去されている。画素電極は、色フィルタ−が除去された領域と第1保護膜を貫通する接触孔とを通じてドレ−ン電極と連結されている。
第13発明に係る薄膜トランジスタ表示板は、第12発明の薄膜トランジスタ表示板であって、接触孔周辺の第1保護膜は、色フィルタ−が除去された領域を通じて露出されている。
第14発明に係る薄膜トランジスタ表示板は、第10発明の薄膜トランジスタ表示板であって、第1接触補助部材と第2接触補助部材とをさらに含む。第1接触補助部材は、画素電極と同一の物質からなっていて、ゲ−ト線の一端と接触する。第2接触補助部材は、画素電極と同一の物質からなっていて、デ−タ線の一端と接触する。
第15発明に係る薄膜トランジスタ表示板は、第14発明の薄膜トランジスタ表示板であって、色フィルタ−は、第1接触補助部材及び第2接触補助部材の下にも形成されている。
第16発明に係る薄膜トランジスタ表示板は、第10発明の薄膜トランジスタ表示板であって、第2保護膜をさらに含む。第2保護膜は、色フィルタ−上に形成されていて、感光性有機物質からなる。
第17発明に係る薄膜トランジスタ表示板は、第16発明の薄膜トランジスタ表示板であって、画素電極は、第1保護膜及び第2保護膜を貫通する接触孔を通じてドレ−ン電極と連結されている。接触孔の側壁は、絶縁基板面に対して30度〜85度の範囲の角度で傾斜している。
第18発明に係る薄膜トランジスタ表示板は、第16発明の薄膜トランジスタ表示板であって、画素電極は、第1保護膜及び第2保護膜を貫通する接触孔を通じてドレ−ン電極と連結されている。接触孔の側壁は、絶縁基板と平行な面においてドレ−ン電極から遠ざかるに従って幅が増加する階段型のプロファイルを有する。
第19発明に係る薄膜トランジスタ表示板は、第10発明の薄膜トランジスタ表示板であって、色フィルタ−は、デ−タ線上で互いに重畳して隣接する二つの画素電極の間に突出部が形成されている。
第20発明に係る薄膜トランジスタ表示板は、第5発明の薄膜トランジスタ表示板であって、半導体層は、デ−タ線下に形成されており、デ−タ線部とチャンネル部とを有する。デ−タ線部は、デ−タ線に対して実質的に同一な平面パタ−ンを有する。チャンネル部は、ソ−ス電極及びドレ−ン電極の下及びその周辺に形成されている。
第21発明に係る薄膜トランジスタ表示板は、第5発明の薄膜トランジスタ表示板であって、デ−タ線の屈曲した部分とゲ−ト線に直交する部分との長さ比率は、1:1乃至9:1の範囲である。
したがって、デ−タ線の屈曲した部分を十分確保することができるので、各ドメインを安定して形成することができる。
この液晶表示装置では、液晶層に含まれている液晶が、負の誘電率異方性を有する。液晶が、その長軸が第1絶縁基板及び第2絶縁基板に対して垂直に配向されている。一方、画素電極と共通電極との間に電圧が印加された場合に、液晶が、その長軸が画素電極と共通電極との間の電界に対して垂直な方向に配向され得る。これにより、液晶層を透過する光の視野角依存性を低減することができる。
第24発明に係る液晶表示装置は、請求項22に記載の液晶表示装置であって、ドメイン分割手段は、共通電極が有する切開部である。
この液晶表示装置では、第2信号線の屈曲した部分により、少なくとも2つのドメインを形成することができる。また、絶縁基板上にドメイン分割手段を形成するので、ドメインの数をさらに増やすことができるので、少なくとも4つのドメインを形成することができる。ドメイン分割手段が、共通電極が有する切開部である。例えば、共通電極を形成する際の露光パタ−ンを部分的に変えることにより、切開部を形成することができる。
第25発明に係る液晶表示装置は、第24発明の液晶表示装置であって、切開部の幅は、9μm〜12μmの範囲である。
この液晶表示装置では、第2信号線の屈曲した部分により、少なくとも2つのドメインを形成することができる。また、絶縁基板上にドメイン分割手段を形成するので、ドメインの数をさらに増やすことができるので、少なくとも4つのドメインを形成することができる。ドメイン分割手段が、共通電極が有する切開部である。例えば、共通電極を形成する際の露光パタ−ンを部分的に変えることにより、切開部を形成することができる。切開部の幅が、9μm〜12μmの範囲である。
第26発明に係る液晶表示装置は、第22発明の液晶表示装置であって、ドメインの2つの長辺間距離は、10μm〜30μmの範囲である。
この液晶表示装置では、第2信号線の屈曲した部分により、少なくとも2つのドメインを形成することができる。また、絶縁基板上にドメイン分割手段を形成するので、ドメインの数をさらに増やすことができるので、少なくとも4つのドメインを形成することができる。ドメインの2つの長辺間距離は、10μm〜30μmの範囲である。
第27発明に係る液晶表示装置は、第22発明の液晶表示装置であって、ドメインの内部に含まれている液晶の方向子は、電界印加の時に配列される方向によって少なくとも4種類に分けられる。
第28発明に係る液晶表示装置は、第22発明の液晶表示装置であって、一つの画素に含まれるドメインの数は、画素の大きさが100μm×300μm未満であれば4個であり、100μm×300μm以上であれば4個または8個である。
第29発明に係る液晶表示装置は、第22発明の液晶表示装置であって、第1偏光板と第2偏光板とをさらに含む。第1偏光板は、第1絶縁基板と第2絶縁基板との外側に配置されている。第2偏光板は、第1絶縁基板と第2絶縁基板との外側であって第1偏光板と異なる側に配置されている。第1偏光板の透過軸と第2偏光板の透過軸とのうちのいずれか一つは、第1信号線と平行である。第1偏光板の透過軸と第2偏光板の透過軸とのうち他の一つは、第1信号線と垂直である。
第30発明に係る液晶表示装置は、第22発明の液晶表示装置であって、ドメイン分割手段は共通電極に形成されている突起である。突起の幅は5μm〜10μmの範囲である。
第31発明に係る液晶表示装置は、第1絶縁基板と第1信号線と第2信号線と画素電極と薄膜トランジスタと第2絶縁基板と共通電極とドメイン分割手段と液晶層とを含む。第1信号線は、第1絶縁基板上に形成されている。第2信号線は、第1絶縁基板上に形成されて第1信号線と絶縁されて交差しており、屈曲した部分を有する。画素電極は、画素毎に形成されている。画素は、第1信号線と第2信号線とが交差することにより定義される。薄膜トランジスタは、第1信号線、第2信号線及び画素電極と連結されている。第2絶縁基板は、第1絶縁基板と対向している。共通電極は、第2絶縁基板上に形成されている。ドメイン分割手段は、第1絶縁基板と第2絶縁基板とのうちの少なくとも一方に形成されている。液晶層は、第1絶縁基板と第2絶縁基板との間に注入されている。画素は、ドメイン分割手段によって複数のドメインに分割されている。各ドメインに含まれている液晶層の液晶の方向子は、隣接する画素電極の間に形成される電界の方向に対して並んでいる。
第3発明に係る薄膜トランジスタ表示板では、第1信号線に入力された信号が保持され得るので、第1信号線に入力された信号に基づいて安定した画像を表示するようにすることができる。
第5発明に係る薄膜トランジスタ表示板では、デ−タ線を屈曲させて画素を折れた帯状に形成するので、開口率の低下を防止するように超高開口率構造などの開口率を高める構造を採用した場合でも、隣接した画素の間の側方向電界がドメインの形成を助ける方向に働くようにして多重ドメインを安定的に形成することができる。さらに、偏光板の透過軸をゲ−ト線に対して垂直または並ぶ方向に配置した場合に、全てのドメインで液晶の配向方向が偏光板の透過軸と40〜50度又は−40〜−50度をなすようにすることができるので、輝度の低下を防止することができる。この結果、開口率の低下を防止しながら安定した多重ドメインを形成して輝度の低下を防止することができる。
第7発明に係る薄膜トランジスタ表示板では、デ−タ線に入力された信号が保持され得るので、デ−タ線に入力された信号に基づいて安定した画像を表示するようにすることができる。
第9発明に係る薄膜トランジスタ表示板では、デ−タ配線形成後に有機絶縁物質を塗布した後に露光やエッチングなどが必要になる工程に比べて、絶縁膜を形成するための工程を簡略化することができる。
第11発明に係る薄膜トランジスタ表示板では、赤色フィルタ−、緑色フィルタ−及び青色フィルタ−が所定の順番で繰り返し現れるので、カラ−表示を実現することができる。
第13発明に係る薄膜トランジスタ表示板では、色フィルタ−の膜厚を十分確保することができるとともに、第1保護膜を形成した後に画素電極をドレ−ン電極と連結するようにさらに容易に形成することができる。
第15発明に係る薄膜トランジスタ表示板では、色フィルタ−が第1接触補助部材及び第2接触補助部材の下にも形成されているので、第1接触補助部材及び第2接触補助部材を形成する工程と画素電極を形成する工程とを共通化することをさらに容易にすることができる。
第17発明に係る薄膜トランジスタ表示板では、安定して画素電極を形成することができるので、画素電極における電気的な切断などの不良を低減することができる。
第18発明に係る薄膜トランジスタ表示板では、安定して画素電極を形成することができるので、画素電極における電気的な切断などの不良を低減することができる。
第20発明に係る薄膜トランジスタ表示板では、半導体層がデ−タ線部とチャンネル部とを有するので、デ−タ線における半導体の層と薄膜トランジスタにおけるチャンネルとの形成工程を共通化することができる。
第22発明に係る液晶表示装置では、第2信号線を屈曲させて画素を折れた帯状に形成するので、開口率の低下を防止するように超高開口率構造などの開口率を高める構造を採用した場合でも、隣接した画素の間の側方向電界がドメインの形成を助ける方向に働くようにして多重ドメインを安定的に形成することができる。さらに、偏光板の透過軸をゲ−ト線に対して垂直または並ぶ方向に配置した場合に、全てのドメインで液晶の配向方向が偏光板の透過軸と40〜50度又は−40〜−50度をなすようにすることができるので、輝度の低下を防止することができる。この結果、開口率の低下を防止しながら安定した多重ドメインを形成して輝度の低下を防止することができる。
第24発明に係る液晶表示装置では、例えば、共通電極を形成する際の露光パタ−ンを部分的に変えることにより切開部を形成することができるので、ドメイン分割手段を容易に形成することができる。
第26発明に係る液晶表示装置では、ドメインの2つの長辺間距離が10μm〜30μmの範囲であるので、既存の製造プロセスで形成することが可能であるため、ドメイン分割手段を低コストで形成することができる。
第28発明に係る液晶表示装置では、一つの画素に含まれるドメインの数を製造コストや要求性能などに応じて詳細に決めることができる。
第30発明に係る液晶表示装置では、突起の幅が5μm〜10μmの範囲であるので、既存の製造プロセスで形成することが可能であるため、突起を低コストで形成することができる。
図面は、各種の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”あるとする時は、中間に他の部分がないことを意味する。
図1は本発明の第1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は本発明の第1実施形態による液晶表示装置の共通電極表示板の配置図であり、図3は本発明の第1実施形態による液晶表示装置の配置図であり、図4は図3のIV−IV’線に沿った断面図であり、図5は図3のV−V’線及びV’−V’’線に沿った断面図である。
まず、図1、図4及び図5を参照して薄膜トランジスタ表示板について詳細に説明する。
また、絶縁基板110上には維持電極線131と維持電極133が形成されている。維持電極線131は横方向にのびており、維持電極133は菱型または長方形を維持電極線131に対して45度傾けた形態で維持電極線131に連結されている。
ゲ−ト絶縁膜140上には非晶質シリコンなどの半導体からなる半導体層151、154が形成されている。半導体層151、154は薄膜トランジスタのチャンネルを形成するチャンネル部半導体層154とデ−タ線171下に位置するデ−タ線部半導体層151を含む。
また、ドレ−ン電極175は画素電極190と連結される部分が長方形模様で広く拡張されて維持電極133と重畳している。このように、ドレ−ン電極175は、維持電極133とゲ−ト絶縁膜140のみを介して重畳することで保持容量を形成する。
ここで、これら接触孔181b、182b、183bの側壁181a、182a、183aは基板面に対して30度〜85度の範囲の緩慢な傾斜を有するかまた階段型のプロファイルを有する。
保護膜180上には接触孔181bを通じてドレ−ン電極175と連結され、画素の模様に沿って折れた帯状で画素電極190が形成されている。この時、画素電極190は縁がデ−タ線と重畳するくらい広く形成されていて最大限の開口率を確保している。
次は、図2、図4及び図5を参照して共通電極表示板について説明する。
ガラスなどの透明な絶縁物質からなる上部基板210の下面に光漏れを防止するためのブラックマトリックス220と赤、緑、青色の色フィルタ−230が形成されており、色フィルタ−230上には有機物質からなるオ−バ−コ−ト膜250が形成されている。オ−バ−コ−ト膜250の上にはITOまたはIZOなどの透明な導電物質からなって切開部271を有する共通電極270が形成されている。
ここで、ブラックマトリックス220は、デ−タ線171の屈曲した部分に対応する線状部分とデ−タ線171の縦にのびた部分及び薄膜トランジスタ部分に対応する三角形部分を含む。
共通電極270の切開部271も曲がっていて屈曲した画素を左右に両分する形態で形成されている。また、切開部271の両端はさらにもう1度屈曲していて一端はゲ−ト線121と並んでおり、もう一端はデ−タ線171の縦にのびた部分と並んでいる。
液晶層3に含まれている液晶分子は、画素電極190と共通電極270との間に電界が印加されない状態でその方向子が下部基板110と上部基板210に対して垂直をなすように配向されており、負の誘電率異方性を有する。下部基板110と上部基板210は、画素電極190が色フィルタ−230と対応して正確に重なるように整列される。このようにすれば、画素は切開部271によって複数のドメインに分割される。この時、画素は切開部271によって左右に両分されるか、或は画素の曲がった部分を中心にして上下の液晶の配向方向が互いに異なっていて4種類のドメインに分割される。
以上のような構造で液晶表示装置を形成すれば、液晶に電界が印加された時に各ドメイン内の液晶がドメインの長辺に対して垂直をなす方向に傾く。ところが、この方向はデ−タ線171に対して垂直をなす方向であるためデ−タ線171を介して隣接する二つの画素電極190の間に形成される側方向電界により液晶が傾く方向と一致するもので、側方向電界が各ドメインの液晶配向を手助けすることになる。
また、偏光板の透過軸をゲ−ト線121に対して垂直または並んだ方向に配置するので偏光板を安価で製造できるとともに、全てのドメインで液晶の配向方向が偏光板の透過軸と45度をなすようになり、最高の輝度が得られる。
図6a及び図6bは本発明の第1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を製造する中間段階の断面図であり、図7a及び図7bは図6a及び図6bの次の段階の断面図である。
次に、図7a及び図7bに示すように、感光性有機絶縁物質を塗布して保護膜180を形成し、スリット部分501を有する光マスク500によって露光する。
このようにスリット部分501を有する光マスクにより保護膜180を露光すれば、図7a及び図7bに示すように、保護膜180の接触孔181b、182b、183bとなる部分は全て感光され、接触孔の側壁181a、182a、183aとなる部分は部分的に感光される。感光されたとは光によってポリマ−が分解されたことを意味する。
次に、図4及び図5に示すように、接触孔181b、182b、183bを通じて露出されている配線の第2金属層252、752、792をエッチングして除去し、ITOまたはIZOを400Å乃至500Å厚さで蒸着して写真エッチングして画素電極190と接触補助部材95、97を形成する(第5マスク)。
図8は本発明の第2実施形態による液晶表示装置の配置図であり、図9は図8のIX−IX’線に沿った断面図であり、図10は図8のX−X’線及びX’−X’’線に沿った断面図である。
デ−タ線171、179、ソ−ス電極173及びドレ−ン電極175を含むデ−タ配線の下にこれと実質的に同一なパタ−ンで接触層161、163、165、169が形成されており、ソ−ス電極173とドレ−ン電極175との間のチャンネル部が連結されていることを除けば、非晶質シリコン層151、154、159もデ−タ配線と実質的に同一なパタ−ンを有する。
図11a及び図11bは本発明の第2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を製造する中間段階の断面図であり、図12a及び図12bは図11a及び図11bの次の段階の断面図であり、図13a及び図13bは図12a及び図12bの次の段階の断面図である。
次に、感光膜(PR)を現像すると、薄膜トランジスタのチャンネル部、つまり、ソ−ス電極173とドレ−ン電極175との間に位置した部分は、デ−タ配線が形成される部分(デ−タ配線部)に位置した部分より厚さが薄くなり、その他の部分の感光膜は全て除去される。この時、チャンネル部に残っている感光膜の厚さとデ−タ配線部に残っている感光膜の厚さとの比は、後述するエッチング工程での工程条件によって異ならせる必要があり、前者の厚さを後者の厚さの1/2以下とするのが好ましく、例えば、4000Å以下であるのがよい(第2マスク)。
この時、スリットの間に位置した線パタ−ンの幅やパタ−ン間の間隔、つまり、スリットの幅は露光の時に使用する露光器の分解能より小さいのが好ましく、半透明膜を利用する場合には、マスクを作製する時に透過率を調節するために、他の透過率を有する薄膜を利用したり、異なる厚さの薄膜を利用できる。
次に、感光膜パタ−ン(PR)及びその下部の膜、つまり、第1及び第2金属層701、702、接触層160及び半導体層150に対するエッチングを実施する。この時、デ−タ配線部にはデ−タ配線及びその下部の膜がそのまま残され、チャンネル部には半導体層のみが残されることが必要であり、その他の部分には前記三つの層150、160、701、702が全て除去され、ゲ−ト絶縁膜140が露出されなければならない。
次に、その他の部分の露出された接触層160及びその下部の非晶質シリコン層150をチャンネル部感光膜と共に乾式エッチング方法により同時に除去する。この時のエッチングは、感光膜パタ−ン(PR)と接触層160及び半導体層150(半導体層と接触層はエッチング選択性が殆どない)が同時にエッチングされ、ゲ−ト絶縁膜140はエッチングされない条件下で行う必要があり、特に、感光膜パタ−ンPRと半導体層150に対するエッチング比が殆ど同一な条件下でエッチングするのが好ましい。例えば、SF6とHClの混合気体や、SF6とO2の混合気体を使用すればほぼ同一なエッチング率で二つの膜をエッチングすることができる。感光膜パタ−ンPRと半導体層150に対するエッチング率が同一な場合には、チャンネル部感光膜の厚さは半導体層150と中間層160の厚さを足したものと同じであるか、或はそれよりさらに小さい必要がある。
次にアッシングによってチャンネル部Cの第2金属層702の表面に残っている感光膜を除去する。
次に、図13a及び図13bに示すように、感光性有機絶縁物質を塗布して保護膜180を形成し、スリット部分501を有する光マスク500によって露光する。
このように、スリット部分501を有する光マスクにより保護膜180を露光すると、図13a及び図13bに示すように、保護膜180の接触孔181b、182b、183bになる部分は全て感光され、接触孔の側壁181a、182a、183aになる部分は部分的に感光される。
保護膜180は感光性のない有機物質や誘電率が4以下の低誘電率無機物質で形成することもできるが、この場合には、接触孔181b、182b、183bを形成するために写真エッチング工程を利用しなければならない。
この時、画素電極190及び接触補助部材95、97をIZOで形成する場合には、エッチング液としてクロムエッチング液を使用することができ、これらを形成するための写真エッチング過程で接触孔を通じて露出されたデ−タ配線やゲ−ト配線金属が腐食することを防止できる。このようなクロムエッチング液としては、(HNO3/(NH4)2Ce(NO3)6/H2O)などがある。また、接触部の接触抵抗を最少化するためには、IZOを常温乃至200℃以下の範囲で積層するのが好ましく、IZO薄膜を形成するために使用する標的はIn2O3及びZnOを含むのが好ましく、ZnOの含有量は15−20at%の範囲であるのが好ましい。
前記第1及び第2実施形態では、色フィルタ−が共通電極表示板に形成されているが、これと異なって薄膜トランジスタ基板に形成することもできる。このような構造について第3乃至第8実施形態で説明する。
まず、薄膜トランジスタ表示板について詳細に説明する。絶縁基板110上に横方向にゲ−ト線121が形成されており、ゲ−ト線121に突起状でゲ−ト電極123が連結されている。ゲ−ト線121の一端部125は外部回路との連結のために幅が拡張されている。
ゲ−ト配線121、123、125及び維持電極配線131、133は、物理化学的特性が優れたCrまたはMo合金などからなる第1層211、231、251、311、331と、低抵抗のAlまたはAg合金などからなる第2層212、232、252、312、332の二重層で形成されている。これらゲ−ト配線121、123、125及び維持電極配線131、133は、必要によって単一層または3重層以上で形成することもできる。
ゲ−ト絶縁膜140上には非晶質シリコンなどの半導体からなる半導体層151、154が形成されている。半導体層151、154は、薄膜トランジスタのチャンネルを形成するチャンネル部半導体層154とデ−タ線171下に位置するデ−タ線部半導体層151とを含む。
デ−タ配線171、173、175、179上には、窒化ケイ素などの無機絶縁物質からなる第1保護膜801が形成されている。
ドレ−ン電極175の上とデ−タ線の幅が拡張されている端部179の上には、第1及び第2保護膜801、802を貫通してドレ−ン電極175とデ−タ線の端部179を各々露出する接触孔181b、183bが形成されている。また、ゲ−ト線の幅が拡張されている端部179の上には第1及び第2保護膜801、802と共にゲ−ト絶縁膜140を貫通してゲ−ト線の端部125を露出する接触孔182bが形成されている。
また、これら接触孔181b、182b、183bは、角のある模様や円形模様に形成することができ、形状寸法は2mm×60μmを越えず、0.5mm×15μm以上であることが好ましい。
一方、第2保護膜802も窒化ケイ素または酸化ケイ素などの無機絶縁物質で形成できる。
また、保護膜180上には接触孔182b、183bを通じてゲ−ト線の端部125とデ−タ線の端部179と各々連結されている接触補助部材95、97が形成されている。ここで、画素電極190及び接触補助部材95、97はITO(インジウム錫酸化物)またはIZO(インジウム亜鉛酸化物)からなる。
ここで、ブラックマトリックス220はデ−タ線171の屈曲した部分と対応する線状部分とデ−タ線171の縦にのびた部分及び薄膜トランジスタ部分と対応する三角形部分を含む。
以上のような構造の薄膜トランジスタ表示板と共通電極表示板とを結合し、その間に液晶を注入して液晶層3を形成すると本発明の第2実施形態による液晶表示装置の基本パネルが形成される。
このような構造の液晶表示装置は、第1実施形態での利点以外にも色フィルタ−230R、230G、230Bが薄膜トランジスタ基板に形成されるので二つの表示板の整列マ−ジンが拡大され、オ−バ−コ−ト膜250が省略できる等のさらなる利点を有する。
第4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は第3実施形態と比べて次のような特徴を有する。
したがって、その製造方法は、第2実施形態による薄膜トランジスタ表示板の製造方法における感光性有機膜を塗布して保護膜180を形成し、接触孔181b、182b、183bを形成する工程を第1保護膜を蒸着する工程、色素が添加された感光物質を塗布、露光及び現像する過程を3回繰り返して赤、緑、青の色フィルタ−230R、230G、230Bを形成する工程、感光性有機膜を塗布して第2保護膜802を形成し、第2保護膜802を貫通する接触孔181b、182b、183bを形成する工程及び第2保護膜802を貫通する接触孔181b、182b、183bを通じて露出される第1保護膜801をエッチングして除去する工程で代替したものである。
第5実施形態による液晶表示装置の配置図は、発明の特性面で第3実施形態による液晶表示装置の配置図と同様であるので省略する。
第5実施形態による液晶表示装置は第3実施形態において第2保護膜802を省略した構造である。色素などの異物を殆ど放出しない色フィルタ−230R、230G、230Bを使用する場合に可能な構造である。
第6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は第5実施形態に比べて次のような特徴を有する。
デ−タ線171、179、ソ−ス電極173及びドレ−ン電極175を含むデ−タ配線の下にこれと実質的に同一なパタ−ンで接触層161、163、165、169が形成されている。また、ソ−ス電極173とドレ−ン電極175との間のチャンネル部が連結されていることを除けば、非晶質シリコン層151、154、159もデ−タ配線と実質的に同一なパタ−ンを有する。
その製造方法は、第2実施形態による薄膜トランジスタ表示板の製造方法における感光性有機膜を塗布して保護膜180を形成し接触孔181b、182b、183bを形成する工程、窒化ケイ素を蒸着して保護膜180を形成し接触孔181b、182b、183bを形成する工程及び色素が添加された感光物質を塗布、露光及び現像する工程を3回繰り返して赤、緑、青の色フィルタ−230R、230G、230Bを形成する工程で代替したものである。
第7実施形態による液晶表示装置は第6実施形態に比べて接触孔181b、182b、183b部分のプロファイルに特徴がある。つまり、第7実施形態では、接触孔181b、182b、183bにおいて保護膜180と色フィルタ−230R、230G、230Gの除去された領域が一致する。また、接触補助部材95、97の下にも色フィルタ−230Rが形成されている。このような特徴は次のような製造方法上の差異に因る。
デ−タ線171、179、ソ−ス電極173及びドレ−ン電極175を含むデ−タ配線の下にこれと実質的に同一なパタ−ンで接触層161、163、165、169が形成されている。また、ソ−ス電極173とドレ−ン電極175との間のチャンネル部が連結されていることを除けば、非晶質シリコン層151、154、159もデ−タ配線と実質的に同一なパタ−ンを有する。
一方、第7及び第8実施形態において接触補助部材95、97の下に形成される色フィルタ−は赤色の他に青色、緑色のいずれか一つであるかまたはこれら三色の色フィルタ−の組み合わせであり得る。
図28は本発明の第9実施形態による液晶表示装置の配置図である。第9実施形態は第1実施形態に比べて共通電極切開部271のうちのゲ−ト線121と並んだ部分が省略された特徴がある。
このような共通電極270の枝切開部や画素電極190の切開部は、画素が曲がる部分でのドメイン分割を手助けする。
95、97 接触補助部材
110、210 基板
121 ゲート線
123 ゲート電極
131 維持電極線
133 維持電極
140 ゲート絶縁膜
151、154 半導体層
171 データ線
173 ソース電極
175 ドレーン電極
181b、182b、183b 接触孔
181a、182a、183a 接触孔の側壁
190 画素電極
220 ブラックマトリックス
230 色フィルター
270 共通電極
271 切開部
801 第1保護膜
802 第2保護膜
Claims (19)
- 第1絶縁基板と、
前記第1絶縁基板上に形成されている第1信号線と、
前記第1絶縁基板上に形成されており、前記第1信号線と絶縁されて交差する第1部分と、前記第1部分から第1方向にのびている第2部分と、前記第2部分から第2方向からのびている第3部分とを含む第2信号線と、
前記第1信号線及び前記第2信号線と連結されている薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタと連結されている画素電極と、
前記第1絶縁基板と対向している第2絶縁基板と、
前記第2絶縁基板上に形成されている共通電極と、
前記共通電極に形成されているドメイン分割手段と、
前記第1絶縁基板と前記第2絶縁基板との間に注入されている液晶層と
を含み、
前記ドメイン分割手段は、前記第2信号線の前記第2部分及び前記第3部分と平行である第1部分及び第2部分を含み、前記ドメイン分割手段の前記第1部分の長さは前記第2部分の長さより短い、液晶表示装置。 - 前記ドメイン分割手段の前記第2部分は、前記画素電極と前記薄膜トランジスタが電気的に連結される連結部の上部を横切る、請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記第2信号線の前記第1部分は、前記第1信号線と実質的に垂直をなす、請求項1または請求項2に記載の液晶表示装置。
- 前記第1信号線と前記第2信号線が交差して形成される領域を、前記ドメイン分割手段の前記第1部分と前記第2部分とが出会う部分を基準として前記第1信号線に平行に分けると、2つの領域の面積は互いに異なる、請求項1〜3のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記第1絶縁基板上に形成されている維持電極線及び維持電極をさらに含み、
前記維持電極の外郭線のうち、少なくとも1つは前記維持電極線に対して45度の角度を持つ、請求項1〜4のいずれかに記載の液晶表示装置。 - 前記ドメイン分割手段は、前記第1信号線と平行である第3部分をさらに含む、請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記ドメイン分割手段は、前記第2信号線の前記第1部分と平行である第4部分をさらに含む、請求項1〜6のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記ドメイン分割手段の前記第3部分は、前記ドメイン分割手段の前記第4部分より長い、請求項7に記載の液晶表示装置。
- 前記ドメイン分割手段の前記第3部分と前記ドメイン分割手段の前記第4部分はドメイン分割手段の両端にそれぞれ位置する、請求項8に記載の液晶表示装置。
- 前記ドメイン分割手段は前記第1部分の一端が前記第3部分と連結されており、前記第1部分の他端が第2部分の一端と連結されており、前記第2部分の他端が前記第4部分と連結されている、請求項9に記載の液晶表示装置。
- 前記第2絶縁基板上に形成されているブラックマトリックスをさらに含み、
前記ブラックマトリックスは、前記ドメイン分割手段の前記第1部分及び戦記第2部分にそれぞれ平行である第1部分及び第2部分を有する、請求項1または請求項2に記載の液晶表示装置。 - 前記ブラックマトリックスは、前記薄膜トランジスタに対応する位置で幅が拡張される拡張部をさらに含む、請求項11に記載の液晶表示装置。
- 前記ドメイン分割手段は切開部である、請求項1または2に記載の液晶表示装置。
- 前記切開部の幅は9μm〜12μmである、請求項13に記載の液晶表示装置。
- 前記ドメイン分割手段は突起である、請求項1または請求項2に記載の液晶表示装置。
- 前記突起の幅は5μm〜10μmである、請求項15に記載の液晶表示装置。
- 前記第1方向及び第2方向は前記第1信号線に対して±45度をなす、請求項1または2に記載の液晶表示装置。
- ドメイン分割手段によって複数のドメインに分割され、前記ドメインの2つの長辺間の距離は10μm〜30μmである、請求項1または2に記載の液晶表示装置。
- 1つの画素に含まれる前記ドメインの数は、画素の大きさが100μm×300μm未満である場合に4個であり、画素の大木債が100μm×300μm以上である場合には4個または8個である、請求項18に記載の液晶表示装置。
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