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Description
本発明は液晶表示装置に関する。
液晶表示装置は、最も広く使用されている平面表示装置のうちの一つで、電界生成電極が具備された二つの表示板とその間に挿入された液晶層とを含む。このような液晶表示装置は、電界生成電極に互いに異なる電圧を印加して、液晶層に電界を形成して液晶分子の配列を変更させ、入射光の偏光を調節することによって、画像を表示する。
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。
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。
ところが、これらの突起や切開部のために開口率が低下するので、これを補完するために画素電極を最大に広く形成する超高開口率構造が考案された。このような超高開口率構造は、相互に隣接する画素電極間の距離が非常に近いので、画素電極間に側方向電場(lateral field)が強く形成されてしまう。したがって、画素電極の縁に位置する液晶分子がこの側方向電場の影響を受けて配向が揺れ、これによってテクスチャーや光漏れが発生し、表示特性を低下させる。
一方、液晶表示装置の表示基板に様々なパターンを形成するために、露光工程による写真エッチングが行われる。
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。
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。
本発明が目的とする技術的課題は、開口率を確保しながら安定した多重ドメインを形成する液晶表示装置を提供することにある。また、本発明の他の技術的課題は、ステッチ不良を最少化することができる液晶表示装置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、本発明の一特徴による液晶表示装置は、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、を含む。
前記第1画素電極及び第2画素電極が互いに接続される。
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。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が好ましい。
前記切開部の幅は、9μm乃至12μmの範囲内であることが好ましい。
前記第1画素電極と第2画素電極との間に電界が生成され、該電界の方向は前記切開部の縁に対し垂直であることが好ましい。
液晶層に含まれている液晶分子は、負の誘電率異方性を有すると共に、その長軸が前記第1基板及び第2基板に対して垂直に配向されているのが好ましく、ドメイン分割手段は、共通電極が有する切開部であるのが好ましい。切開部の幅は、9μmから12μmの間であるのが好ましい。
前記共通電極に印加される電圧に対して反対の極性を有する電圧が前記第1画素電極及び第2画素電極のいずれかに印加され、前記第1画素電極と前記第2画素電極との間に電界が生成される。前記電界は前記第1画素電極と第2画素電極との間の電圧差により生成される。
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。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が好ましい。
前記切開部の幅は、9μm乃至12μmの範囲内であることが好ましい。
前記第1画素電極と第2画素電極との間に電界が生成され、該電界の方向は前記切開部の縁に対し垂直であることが好ましい。
液晶層に含まれている液晶分子は、負の誘電率異方性を有すると共に、その長軸が前記第1基板及び第2基板に対して垂直に配向されているのが好ましく、ドメイン分割手段は、共通電極が有する切開部であるのが好ましい。切開部の幅は、9μmから12μmの間であるのが好ましい。
前記共通電極に印加される電圧に対して反対の極性を有する電圧が前記第1画素電極及び第2画素電極のいずれかに印加され、前記第1画素電極と前記第2画素電極との間に電界が生成される。前記電界は前記第1画素電極と第2画素電極との間の電圧差により生成される。
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が好ましい。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。
前記第1画素電極及び第2画素電極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に対して対称的に配置され、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線と交差する。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倍乃至9倍の範囲内であることが好ましい。
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。
前記第1画素電極及び第2画素電極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に対して対称的に配置され、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線と交差する。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倍乃至9倍の範囲内であることが好ましい。
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。
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。
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。
本発明の他の特徴による液晶表示装置は、第1の電極及び第2の電極がその上に形成される第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、第3の電極がその上に形成される第2絶縁基板と、前記第1の電極及び第2の電極の対向する縁と平行に配列された主辺(main edge)を含み、前記第3の電極に形成された少なくとも一つの切開部と、前記第1絶縁基板上に形成される複数の維持電極と、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し、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、を含む。
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。
添付した図面を参照して、本発明の実施形態に対して、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形態に限定されない。
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。
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。
図1は本発明の一実施形態による液晶表示装置の配置図であり、図2は図1の液晶表示装置のII−II´線における断面図である。
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。
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。
まず、薄膜トランジスタ表示板100について詳細に説明する。
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。
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。
各維持電極線131は主に横方向にのびて、維持電極133a、133bをなす複数の分枝を含む。維持電極133a、133bは、四角形(または菱形)で、ゲート電極123の近傍に位置している。維持電極線131には、液晶表示装置表示板200の他の共通電極に印加される共通電圧などの所定の電圧が印加される。
ゲート線121及び維持電極線131は、物理的性質が異なる二つの膜、即ち下部膜(図示せず)とその上の上部膜(図示せず)とを含むことができる。上部膜は、ゲート線121及び維持電極線131の信号遅延や電圧降下を減らすことができるように、低い比抵抗の金属、例えばアルミニウム(Al)やアルミニウム合金などのアルミニウム系列の金属からなる。これとは異なって、下部膜は、他の物質、特にITO(indium tin oxide)及びIZO(indium zinc oxide)との接触特性に優れた物質、例えばモリブデン(Mo)、モリブデン合金、クロム(Cr)などからなる。下部膜と上部膜との組み合わせの例として、クロム/アルミニウム−ネオジム(Nd)合金を挙げることができる。
また、ゲート線121及び維持電極線131の側面は傾いており、その傾斜角は基板110の表面に対して約30〜80°である。
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。
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。
半導体150の上部には、シリサイドまたはn型不純物が高濃度に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からなる複数の島状抵抗性接触部材(ohmic contact)163、165a、165bが形成されている。半導体150及び抵抗性接触部材163、165a、165bの側面も傾いており、傾斜角は30−80°である。
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。
データ線171は主に縦方向にのびて、ゲート線121及び維持電極線131と交差してデータ電圧を伝達する。各データ線171は反復的に屈折していて、一対の斜線部及び複数の縦部を含む。対をなす斜線部は互いに連結されてV字状(chevron)をなし、その両端が各縦部に連結されている。データ線171の斜線部はゲート線121と約45°の角度をなし、縦部はゲート線121と略直交する。この時、一対の斜線部及び一つの縦部の長さの比は1:1乃至9:1の間である。つまり、一対の斜線部及び一つの縦部の長さ全体における一対の斜線部が占める比率は50%から90%の間である。
各ドレーン電極175a、175bは、一つの維持電極133a、133bと重畳し、一対のドレーン電極175a、175bはデータ線171の縦部に対して両側に位置している。データ線171の縦部の各々は複数の突出部を含み、この突出部を含む縦部がドレーン電極175a、175bを一部囲むソース電極173をなしている。一つのゲート電極123、一つのソース電極173、及び一対のドレーン電極175a、175bは、半導体150と共に一対の薄膜トランジスタ(TFT)をなし、各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175a、175bとの間の半導体150に各々形成される。
データ線171及びドレーン電極175a、175bもまた、モリブデン(Mo)、モリブデン合金、クロム(Cr)などの下部膜(図示せず)とその上に位置したアルミニウム系列金属の上部膜(図示せず)とからなる。データ線171及びドレーン電極175a、175bも、ゲート線121及び維持電極線131と同様に、その側面が約30−80°の角度で各々傾いている。
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。
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。
データ線171及びドレーン電極175a、175bとこれらに覆われずに露出した半導体150部分との上には、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)により形成されるa−Si:C:O、a−Si:O:Fなどの低誘電率絶縁物質、または無機物質の窒化ケイ素や酸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は、下部無機膜と下部有機膜との二重膜の構造を有することができる。
保護膜180には、ドレーン電極175a、175b及びデータ線171の端部179を各々露出する複数の接触孔185a、185b、189が形成されており、ゲート絶縁膜140と共にゲート線121の端部125を露出する複数の接触孔182が形成されている。接触孔182、189は、多角形または円形であり、その面積は0.5mm×15μm以上、2mm×60μm以下であるのが好ましい。接触孔182、185a、185b、189の側壁は30°〜85°の角度に傾いたり、階段状であってもよい。
保護膜180上には、ITO、IZO、またはCrからなる複数の画素電極191a、191b及び複数の接触補助部材192、199が形成されている。
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。
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。
画素電極191a、191bは、接触孔185a、185bを通じてドレーン電極175a、175bと物理的、電気的に連結されて、ここ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191a、191bは、共通電極270と共に電場を生成することによって、両者の液晶層の液晶分子を再配列させる。
画素電極191a、191b及び共通電極270は、蓄電器(以下、“液晶蓄電器”という。)を構成して、薄膜トランジスタがターンオフされた後にも印加された電圧を維持するが、電圧維持能力を強化するために、液晶蓄電器と並列に連結された他の蓄電器(これを“維持蓄電器”という)を設ける。維持蓄電器は、画素電極191a、191b及び維持電極線131の重畳などで形成される。維持蓄電器の静電容量、つまり保持容量を増加させるために、維持電極線131に突出部133a、133bを設け、画素電極191a、191bに連結されたドレーン電極175a、175bを延長及び拡張させて重畳させることにより、端子間の距離を近くして、重畳面積を大きくする。
また、画素電極191a、191bは、隣接するゲート線121及びデータ線171と重畳して開口率を上げているが、重畳しないこともある。
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。
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。
最後に、画素電極191a、191b、接触補助部材192、199、及び保護膜180上には、配向膜11が形成されている。
次に、共通電極表示板200について説明する。
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。
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。
複数の赤、緑、青の色フィルター230がブラックマトリックス220の開口部内にほぼ入り込むように形成され、色フィルター230上には、有機物質からなるオーバーコート膜250が形成されている。
オーバーコート膜250上には、ITOまたはIZOなどの透明な導電物質からなり、複数の切開部271、272を有する共通電極270が形成されている。各切開部271は、一対の画素電極191a、191bの間の間隙と位置合わせされ、画素電極191a、191bの対向する縁と平行な主辺(main edge)を有する。切開部271は、画素電極191a、191bの縁と重畳するが、しないこともある。そして、切開部271は、液晶層300の液晶分子の傾斜方向を制御するためのもので、その幅は9μmから12μmの間とするのが好ましい。切開部271の端部は様々な形状を有することができる。一方、切開部272はデータ線171と位置合わせされるが、このような切開部272は、共通電極270及びデータ線171の重畳で発生する寄生容量によって、データ線171を流れる信号の遅延を減らすためのものである。この切開部272もまた、液晶分子の傾斜方向制御手段として使用することができる。
共通電極270上には水平または垂直配向膜12が形成されている。
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。
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。
この液晶表示装置も、液晶層300の遅延値を補償するための遅延膜(retardation film)を少なくとも一つ含むことができる。
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。
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。
共通電極270に共通電圧を印加して、画素電極191a、191bにデータ電圧を印加すれば、表示板100、200の表面にほぼ垂直な主電界が生成される。液晶分子は、電界に応答して、その長軸が電界の方向に対して垂直をなすように方向を変えようとする。一方、共通電極270の切開部271及び画素電極191a、191bの縁は、主電界を歪曲して液晶分子の傾斜方向を決定する水平成分を作りだす。主電界の水平成分は、切開部271の縁及び画素電極191a、191bの縁に対して垂直であるので、液晶層300には互いに異なる傾斜方向を有する4つのドメインが形成される。ここで、各ドメインの2つの長辺は、隣接する第2信号線の屈折部と平行である。但し、厳密に平行である必要は無く、実質的に平行であればよい。
一方、画素電極191a、191bの間の電圧差によって副次的に生成される副電界の方向は、切開部271の縁と垂直である。したがって、副電界の方向と主電界の水平成分の方向とは一致する。結局、画素電極191a、191bの間の副電界は、液晶分子の傾斜方向を強化する方向に働く。
液晶表示装置は、点反転、列反転などの反転駆動方法を一般に使用するので、隣接する画素電極は、共通電圧に対して極性が反対の電圧の印加を受ける。したがって、副電界はほとんど常に発生し、その方向はドメインの安定性を助ける方向となる。
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。
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。
データ線171が屈折していることによって増加する配線の抵抗は、データ線171の幅を増加させることによって影響を低減することができる。データ線171の幅が増加することによって生じる寄生容量の増加や電界の歪曲等は、画素電極191a、191bの大きさを最大化し、厚い有機物保護膜180を使用することによって補完することができる。
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。
液晶分子の傾斜方向は、共通電極270上に形成された複数の突起を使用しても制御することができるので、切開部271を突起に代替しても構わない。
図1及び図2に示した薄膜トランジスタ表示板を本発明の一実施形態によって製造する方法について詳細に説明する。
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。
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。
約1,500〜5,000Å(オングストローム)の厚さのゲート絶縁膜140、約500〜2,000Åの厚さの真性非晶質シリコン層(intrinsic amorphous silicon)、約300〜600Åの厚さの不純物非晶質シリコン層(extrinsic amorphous silicon)の3層膜を連続積層し、不純物非晶質シリコン層及び真性非晶質シリコン層を写真エッチングして、ゲート絶縁膜140上に複数の島状不純物半導体と複数の島状真性半導体150とを形成する。
複数のソース電極173を含む複数のデータ線171及び複数のドレーン電極175a、175bを形成する。
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。
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。
次に、アクリル系物質などの感光性有機絶縁膜を塗布して保護膜180を形成する。
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。
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。
本発明の他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について、図3及び図4を参照して詳細に説明する。
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。
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。
図3及び図4のように、本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層状構造は、図1及び図2に示した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一である。つまり、基板110上に複数のゲート電極123を含む複数のゲート線121及び維持電極133a、133bを含む維持電極線131が形成されており、その上にゲート絶縁膜140、複数の半導体152、複数の抵抗性接触部材163、165が順に形成されている。抵抗性接触部材163、165上には、複数のソース電極173を含む複数のデータ線171及び複数のドレーン電極175a、175bが形成されて、その上に保護膜180及び配向膜11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、185a、185b、189が形成され、保護膜180上には、複数の画素電極191a、191b及び複数の接触補助部材192、199が形成されている。
また、本実施形態による液晶表示装置の共通電極表示板の層状構造も図1及び図2に示したものとほぼ同一である。つまり、ブラックマトリックス220、オーバーコート膜250、共通電極270、及び配向膜12が絶縁基板210上に順に形成されている。
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。
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。
一方、画素電極191a、191b下の保護膜180下には、赤、緑、及び青の色フィルターR、G、Bが形成されており、このため共通電極表示板200には色フィルターがない。接触孔185a、185bは色フィルターR、G、Bを貫通し、隣接する色フィルターR、G、Bが互いに重なって、光漏れ防止を強化することができる。
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。
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。
以上、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、該当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させることができることが理解できるであろう。
100 薄膜トランジスタ表示板
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
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 (31)
- 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、を含むことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記第1画素電極及び第2画素電極が互いに接続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3に記載の液晶表示装置。
- 前記切開部の幅は、9μm乃至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画素電極と第2画素電極との間に電界が生成され、該電界の方向は前記切開部の縁に対し垂直であることを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装置。
- 前記共通電極に印加される電圧に対して反対の極性を有する電圧が前記第1画素電極及び第2画素電極のいずれかに印加され、前記第1画素電極と前記第2画素電極との間に電界が生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
- 前記電界は前記第1画素電極と第2画素電極との間の電圧差により生成されることを特徴とする請求項7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9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に対して対称的に配置され、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線と交差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16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倍乃至9倍の範囲内であることを特徴とする請求項17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°乃至80°の範囲内であ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12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20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。 - 第1の電極及び第2の電極がその上に形成される第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、第3の電極がその上に形成される第2絶縁基板と、
前記第1の電極及び第2の電極の対向する縁と平行に配列された主辺(main edge)を含み、前記第3の電極に形成された少なくとも一つの切開部と、
前記第1絶縁基板上に形成される複数の維持電極と、
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し、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、を含むことを特徴とする液晶表示装置。 - 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16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28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29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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