JP4733363B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
ところが、液晶表示装置は、視野角(画面に対する可視角度範囲)が狭いのが大きな短所である。このような短所を克服して視野角を広くするための様々な方案が開発されている。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、画素電極や共通電極などの電界生成電極に切開部や突起を形成する方法が有力視されている。
一般に、露光マスクの大きさより大きい液晶表示装置用基板に写真エッチングを行う際には、ステップアンドリピート(step and repeat)工程という、分割露光を繰り返すことによって全面積を露光する。一つの露光単位または露光領域をショットというが、露光過程で転移(shift)、回転(rotation)、ねじれ(distortion)などの歪曲が発生するため、ショット間が正確に整列されない場合がある。したがって、配線と画素電極との間の寄生容量がショットによって変化してしまい、結局ショット間の境界部分において画素で認識されるショット間の明るさに差が生じる。これは、液晶表示装置の画面にショット間の輝度の不連続性によるステッチ不良をもたらす。
前記切開部の幅は、9μm〜12μmの範囲内であることが好ましい。
前記第1絶縁基板の複数の露光領域における前記第1画素電極と第2画素電極との間及び前記データ線との間で一定の寄生容量を構成することが好ましい。
前記第1絶縁基板上に形成されるゲート信号を伝達するための複数のゲート線と、前記第1絶縁基板上に形成される少なくとも一つの所定電圧を伝達するための複数の維持電極線と、を更に含む。
前記第1画素電極及び第2画素電極のうちの少なくともいずれかが、前記複数のゲート線と、前記複数の維持電極線と、前記複数のデータ線とに囲まれた領域に位置することが好ましく、前記第1画素電極及び第2画素電極のうちの少なくともいずれかが前記複数のデータ線のうちの少なくとも一つのデータ線と重畳することが好ましい。
前記複数のデータ線が前記複数のゲート線及び前記複数の維持電極線と交差する。
前記複数のデータ線の個々のデータ線が屈折し、かつ互いに結合されてV字状を形成する複数の対になった斜線部を含み、前記斜線部の両端がゲート電極に重なるそれぞれの縦部に接続される。前記個々の一対の斜線部の長さは前記縦部の長さの1倍〜9倍の範囲内であることが好ましい。
前記複数のゲート線のうちの少なくとも一つのゲート線、前記複数の維持電極線、及び前記複数のデータ線の側面は前記第1絶縁基板の水平表面に対して先細状に傾き、該先細状の側面がなす傾斜角度は30°〜80°の範囲内であることが好ましい。
前記複数のゲート線のうちの少なくとも一つのゲート線、前記複数の維持電極線、及び前記複数のデータ線は、下部膜及び上部膜を含むことが好ましく、前記上部膜はアルミニウム及びアルミニウム合金のうちのいずれかを含み、前記下部膜はクロム、モリブデン、及びモリブデン合金のうちのいずれか一つを含むことが好ましい。
前記第1絶縁基板上に形成される複数の維持電極と、前記第1絶縁基板上に形成される複数のドレーン電極と、を更に含み、前記複数のドレーン電極のうちの少なくとも一対のドレーン電極が前記複数の維持電極のうちの少なくとも一対の維持電極に重畳することが好ましい。
前記第1絶縁基板上に形成される複数のドレーン電極を更に含み、前記第1画素電極及び第2画素電極が前記複数のドレーン電極の第1ドレーン電極及び第2ドレーン電極にそれぞれ接続され、前記第1画素電極及び第2画素電極には前記第1ドレーン電極及び第2ドレーン電極からそれぞれデータ電圧が印加される。
前記第1絶縁基板及び第2絶縁基板のいずれかの上に形成される複数の色フィルターを更に含み、前記複数の色フィルターの2つの近接する色フィルターが互いに重畳することが好ましい。
前記第1絶縁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複数の島状半導体と、前記島状半導体上に形成される複数の抵抗性接触部材と、前記抵抗性接触部材上に形成される複数のドレーン電極と、を更に含み、前記島状半導体は、前記データ線、前記ドレーン電極、及び前記抵抗性接触部のうちの少なくとも一つとほぼ同じ平面形状を有し、前記複数のデータ線は前記抵抗性接触部材及びゲート絶縁膜のうちの少なくともいずれかの上に形成されることが好ましい。
前記第1絶縁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複数の島状半導体と、前記島状半導体上に形成される複数の抵抗性接触部材と、前記抵抗性接触部材上に形成される複数のドレーン電極と、を更に含み、前記複数のデータ線は前記抵抗性接触部材及びゲート絶縁膜のうちの少なくともいずれかの上に形成され、前記データ線、前記ドレーン電極、前記島状半導体、及び前記抵抗性接触部材は1回の露光工程により同時に形成されることが好ましい。
前記データ線と交差してゲート信号を伝達する複数のゲート線と、前記ゲート線、前記データ線、及び前記画素電極にそれぞれ接続された複数の薄膜トランジスタと、を更に含む。前記薄膜トランジスタは前記第1画素電極及び第2画素電極にそれぞれ接続された一対の薄膜トランジスタをなす。前記第1画素電極及び第2画素電極の少なくとも縁の部分が前記データ線と重畳することが好ましい。
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。また、“上”との表現は、図面の中で上だけを示すものではなく、各部材の配置順序を表す場合にも使用する。このため、図面では下方に位置する部材でも表現上“上”と記載する場合もある。
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態による液晶表示装置及び液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板について説明する。
本発明の一実施形態による液晶表示装置は、薄膜トランジスタ表示板100と、共通電極表示板200及びこれら二つの表示板100、200の間に挿入されて、これら各表示板100、200の表面に対して垂直に配向されている複数の液晶分子を含む液晶層300とからなる。
絶縁基板110(第1絶縁基板)上に複数のゲート線121(第1信号線)及び複数の維持電極線131が形成されている。
ゲート信号を伝達するゲート線121は主に横方向にのびて、互いに分離されている。各ゲート線121は複数のゲート電極123をなす複数の分枝を含む。
ゲート線121及び維持電極線131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の上部には、水素化非晶質シリコン(非晶質シリコンは略してa−Siという。)などからなる複数の島状半導体150が形成されている。島状半導体150は、ゲート電極123上に位置する。
抵抗接触部材163、165a、165b及びゲート絶縁膜140上には、各々複数のデータ線171(第2信号線)及び複数のドレーン電極175a、175bが形成されている。
抵抗性接触部材163、165a、165bは、その下部の半導体150とその上部のデータ線171及びドレーン電極175との間にだけ存在し、接触抵抗を低くする役割をする。
各画素電極191a、191bは、データ線171、ゲート線121、及び維持電極線131で囲まれた領域内にほとんど存在するのでV字状をなし、対をなす画素電極191a、191bは、連結部193を通じて連結されて、一対の副画素領域Pa、Pbをなす。
接触補助部材192、199は、接触孔182、189を通じてゲート線121の端部125及びデータ線171の端部179と各々連結される。接触補助部材192、199は、ゲート線121及びデータ線171の各端部125、179と外部装置との接着性を補完し、これらを保護する役割をするものであり、これらの適用は必須ではなく選択的である。
透明なガラスなどの絶縁基板210上(この“上”という表現は配置順序を説明するための便宜のためであり、図面では下方となる)に光漏れを防止する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は、画素電極191a、191bと対向してほぼ同一な形状を有する複数の開口部を有する。
表示板100、200の外側の面には一対の偏光子が付着され、これらの偏光子の透過軸は相互に直交して、そのうちの一つの透過軸はゲート線121に平行である。
液晶層300の液晶分子は、その長軸が二つの表示板100、200の表面に対して垂直をなすように配向されており、液晶層300は負の誘電率異方性を有する。
一方、液晶分子の傾斜方向と偏光子の透過軸とが45度をなす場合には最高輝度を得ることができるが、本実施形態の場合、全てのドメインで液晶分子の傾斜方向とゲート線121とが45°の角度をなし、ゲート線121は表示板100、200の縁と垂直または水平である。したがって、本実施形態の場合、偏光子の透過軸を表示板100、200の縁に対して垂直または平行になるように付着させれば、最高輝度が得られるだけでなく、偏光板を安価に製造することができる。
また、一対の薄膜トランジスタ及び一対の画素電極191a、191bがそれぞれゲート電極123及びデータ線171に対して対称に配列されているので、データ線171と画素電極191との間及びゲート電極123とドレーン電極175a、175bとの間の寄生容量が一定に維持され、これにより露光領域(shot)間の明るさの差が減少する。
まず、透明なガラスなどの基板110上に複数のゲート電極123を含むゲート線121及び複数の維持電極133a、133bを含む維持電極線131を形成する。ゲート線121及び維持電極線131は物理的、化学的特性に優れたCrまたはMo合金などからなる下部層と、AlまたはAl系金属などからなる上部層との二重層状に形成することができる。
次に、データ線171及びドレーン電極175a、175bで覆われずに露出した不純物半導体部分を除去することによって複数の島状抵抗性接触部材163、165を完成する一方、その下の真性半導体150部分を露出させる。露出された真性半導体150部分の表面を安定化するために、酸素プラズマ処理を引き続き実施するのが好ましい。
保護膜180を積層した後に、ゲート絶縁膜140と共に保護膜180をパターニングして、ゲート線121の端部125、ドレーン電極175a、175b及びデータ線171の端部179を各々露出させる接触孔182、185a、185b、189を形成する。
最後に、約400〜500Åの厚さのIZO膜またはITO膜をスパッタリングで積層して写真エッチングして、複数の画素電極191a、191b及び複数の接触補助部材192、199を形成する。
図3は本発明の他の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の液晶表示装置のIV−IV´線による断面図である。
ところが、図1及び図2に示した薄膜トランジスタ表示板とは異なって、本実施形態による薄膜トランジスタ表示板では、半導体152及び抵抗性接触部材163がデータ線171に沿ってのびている。半導体152は、薄膜トランジスタのチャンネル部を除いて、データ線171、ドレーン電極175a、175b、及びその下部の抵抗性接触部材163、165と実質的に同一な平面形状を有する。
本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ表示板の製造方法によれば、データ線171、ドレーン電極175a、175b、半導体172、及び抵抗性接触部材163、165を一つの写真エッチング工程で形成する。この写真エッチング工程で使用される感光膜パターンは、位置によって厚さが異なり、特に薄膜トランジスタのチャンネル上に位置する部分の厚さが薄い。このようにすれば、一回の写真エッチング工程が省略されて製造方法が簡便になる。
110 絶縁基板
121 ゲート線
123 ゲート電極
131 維持電極線
140 ゲート絶縁膜
171 データ線
173 ソース電極
175a、175b ドレーン電極
180 保護膜
191a、191b 画素電極
200 共通電極表示板
210 絶縁基板
220 ブラックマトリックス
230 色フィルター
270 共通電極
271、272 切開部
300 液晶層
Pa、Pb 副画素領域
Claims (26)
- 第1画素電極及び第2画素電極からなる画素電極がその上に形成されている第1絶縁基板と、
前記第1絶縁基板と間隙によって隔てられ、共通電極がその上に形成されている第2絶縁基板と、
前記第1画素電極と第2画素電極との間の間隙に配列され、前記共通電極に形成されている少なくとも一つの切開部と、
前記第1画素電極と第2画素電極との間に配置され、前記第1絶縁基板上に形成されたデータ電圧を伝達するための複数のデータ線と、を含み、
前記第1画素電極及び第2画素電極は、該第1画素電極及び第2画素電極にデータ電圧を伝達し、且つ該第1画素電極及び第2画素電極に隣接しているデータ線に対して対称的に配置されて互いに連結されることを特徴とする液晶表示装置。
- 前記第1絶縁基板と第2絶縁基板との間隙には液晶分子を収納するための液晶層を含み、前記切開部は前記第1画素電極及び第2画素電極の対向する縁に平行に配列された主辺(main edge)とを含むことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記共通電極と前記画素電極との間に生成される電界の成分は、前記液晶分子の傾斜方向を変化させ、該電界の水平成分は、前記切開部、前記第1画素電極、及び第2画素電極の縁に対して垂直であることを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。
- 前記切開部の幅は、9μm〜12μmの範囲内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。
- 前記第1絶縁基板上に形成される少なくとも一つのゲート電極と、
前記第1絶縁基板上に形成され、前記ゲート電極に対して対称的に配置される少なくとも一対のトランジスタと、を更に含み、
前記第1絶縁基板の複数の露光領域(shot)における前記一対のトランジスタのゲート電極と少なくとも2つのドレーン電極との間で一定の寄生容量を構成することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記一対の対称的に配置されたトランジスタは、ゲート電極、少なくとも一つのソース電極、少なくとも2つのドレーン電極、及び少なくとも一つの島状半導体、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。
- 前記第1絶縁基板の複数の露光領域における前記第1画素電極と第2画素電極との間及び前記データ線との間で一定の寄生容量を構成することを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。
- 前記第1絶縁基板上に形成されるゲート信号を伝達するための複数のゲート線と、
前記第1絶縁基板上に形成される少なくとも一つの所定電圧を伝達するための複数の維持電極線と、を更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。 - 前記第1画素電極及び第2画素電極のうちの少なくともいずれかが、前記複数のゲート線と、前記複数の維持電極線と、前記複数のデータ線とに囲まれた領域に位置することを特徴とする請求項8に記載の液晶表示装置。
- 前記第1画素電極及び第2画素電極のうちの少なくともいずれかが、前記複数のデータ線のうちの少なくとも一つのデータ線と重畳することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記複数のデータ線が前記複数のゲート線及び前記複数の維持電極線と交差することを特徴とする請求項8に記載の液晶表示装置。
- 前記複数のデータ線の個々のデータ線が屈折し、かつ互いに結合されてV字状を形成する複数の対になった斜線部を含むことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記斜線部の両端がゲート電極に重なるそれぞれの縦部に接続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。
- 前記個々の一対の斜線部の長さは前記縦部の長さの1倍〜9倍の範囲内であることを特徴とする請求項13に記載の液晶表示装置。
- 前記複数のゲート線のうちの少なくとも一つのゲート線、前記複数の維持電極線、及び前記複数のデータ線の側面は前記第1絶縁基板の水平表面に対して先細状に傾き、該先細状の側面がなす傾斜角度は30°〜80°の範囲内であることを特徴とする請求項8に記載の液晶表示装置。
- 前記複数のゲート線のうちの少なくとも一つのゲート線、前記複数の維持電極線、及び前記複数のデータ線は、下部膜及び上部膜を含むことを特徴とする請求項8に記載の液晶表示装置。
- 前記上部膜はアルミニウム及びアルミニウム合金のうちのいずれかを含み、前記下部膜はクロム、モリブデン、及びモリブデン合金のうちのいずれか一つを含むことを特徴とする請求項16に記載の液晶表示装置。
- 前記第1絶縁基板上に形成される複数の維持電極と、
前記第1絶縁基板上に形成される複数のドレーン電極と、を更に含み、
前記複数のドレーン電極のうちの少なくとも一対のドレーン電極が前記複数の維持電極のうちの少なくとも一対の維持電極に重畳することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記第1絶縁基板上に形成される複数のドレーン電極を更に含み、
前記第1画素電極及び第2画素電極が前記複数のドレーン電極の第1ドレーン電極及び第2ドレーン電極にそれぞれ接続され、前記第1画素電極及び第2画素電極には前記第1ドレーン電極及び第2ドレーン電極からそれぞれデータ電圧が印加されることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記第1絶縁基板及び第2絶縁基板のいずれかの上に形成される複数の色フィルターを更に含み、
前記複数の色フィルターの2つの近接する色フィルターが互いに重畳することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記第1絶縁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複数の島状半導体と、
前記島状半導体上に形成される複数の抵抗性接触部材と、
前記抵抗性接触部材上に形成される複数のドレーン電極と、を更に含み、
前記島状半導体は、前記データ線、前記ドレーン電極、及び前記抵抗性接触部のうちの少なくとも一つとほぼ同じ平面形状を有し、前記複数のデータ線は前記抵抗性接触部材及びゲート絶縁膜のうちの少なくともいずれかの上に形成されることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記第1絶縁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複数の島状半導体と、
前記島状半導体上に形成される複数の抵抗性接触部材と、
前記抵抗性接触部材上に形成される複数のドレーン電極と、を更に含み、
前記複数のデータ線は前記抵抗性接触部材及びゲート絶縁膜のうちの少なくともいずれかの上に形成され、前記データ線、前記ドレーン電極、前記島状半導体、及び前記抵抗性接触部材は1回の露光工程により同時に形成されることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記画素電極は前記斜線部の境界に平行に少なくとも2つの境界を有することを特徴とする請求項12に記載の液晶表示装置。
- 前記データ線と交差してゲート信号を伝達する複数のゲート線と、
前記ゲート線、前記データ線、及び前記画素電極にそれぞれ接続された複数の薄膜トランジスタと、を更に含むことを特徴とする請求項23に記載の液晶表示装置。 - 前記薄膜トランジスタは前記第1画素電極及び第2画素電極にそれぞれ接続された一対の薄膜トランジスタをなすことを特徴とする請求項24に記載の液晶表示装置。
- 前記第1画素電極及び第2画素電極の少なくとも縁の部分が前記データ線と重畳することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
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