JP2005148756A - 薄膜ダイオード表示板及びこれを含む液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶分子が二つの表示板に対して水平をなす面内で動作するため、補償フィルムを使用しなくても十分に広い視野角を確保することができ、カラーシフト（color shift）を含んで側面視認性が優れており、階調間応答速度分布が均一なので動画像表現に有利な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】第１絶縁基板上に形成されている第１及び第２走査信号線及び画素電極、第１絶縁基板上に形成されており第１走査信号線と画素電極を連結する第１ＭＩＭダイオード、第１絶縁基板上に形成されており第２走査信号線と画素電極を連結する第２ＭＩＭダイオード、第１絶縁基板上に形成されており第１及び第２走査信号線と絶縁されて交差するデータ電極線、データ電極線と連結されており画素電極と対向する枝電極、第１絶縁基板と対向する第２絶縁基板、第１絶縁基板と第２絶縁基板の間に満たされている液晶層を含む。
【選択図】 図２

Description

本発明は、スイッチング素子としてＭＩＭ（Metal Insulator Metal）ダイオードを利用する薄膜ダイオード表示板に係わり、より詳しくはＤＳＤ（Dual Select Diode）方式の薄膜ダイオード表示板及びこれを含む液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は現在最も広く用いられている平板表示装置の一つであって、電界生成電極が形成されている二枚の表示板とその間に挿入されている液晶層からなる。二つの電極に電圧を印加して液晶層に電界を生成し電場の強さを変化させて液晶層の液晶分子を再配列させることによって透過する光の透過率を調節して画像を表示する。

このような液晶表示装置を利用して多様な色の画像を表示するためにはマトリックス（matrix）方式で配列されている複数の画素をスイッチング素子として利用して選択的に駆動し、これをアクティブマトリックス方式の液晶表示装置という。この時、スイッチング素子は代表的に薄膜トランジスタとダイオードに区別され、ダイオードはＭＩＭダイオードを主に使用する。

ＭＩＭダイオードは２つの金属薄膜の間に厚さが数十ナノメートルである絶縁膜を挟んだ構造を有し、絶縁膜の電気的非線形性を利用してスイッチング素子の役割を果たす。３端子形である薄膜トランジスタと比較して２端子を有し構造や製造工程が簡単なので薄膜トランジスタより低い費用で製造される特徴を有している。しかし、ダイオードをスイッチング素子として用いる場合に極性によって印加される電圧が変わる非対称性のため、コントラスト比や画質の均一性に問題が発生するという短所がある。

このような問題点を解決するために、二つのダイオードを対称に画素電極に連結し、二つのダイオードを通じて互いに反対の極性を有する信号を印加して画素を駆動する二重選択ダイオード（ＤＳＤ:Dual Select Diode）方式が開発された。

ＤＳＤ方式の液晶表示装置は互いに反対の極性を有する信号を画素電極に印加して画質の均一性を向上させることができ、階調を均一に制御することができ、コントラスト比を向上させることができ、画素の応答速度を向上させることができ、薄膜トランジスタを利用する液晶表示装置に近接するように高解像度で画像を表示することができる。

しかし、従来のＤＳＤ方式の液晶表示装置では下部基板に走査信号線、ダイオード及び画素電極を形成し、上部基板にデータ電極線を形成する。したがって、走査信号駆動回路は下板に連結し、データ駆動回路は上板に連結しなければならない。これによって駆動回路の実装側面で困難さが多い。

また、大型化へ行くほど重要視される広視野角確保に関する対策が備えられていない。

そこで、本発明は上記問題点を解決するためのものとして、駆動回路の実装の容易なＤＳＤ方式の液晶表示装置を提供することに目的がある。

また、本発明の他の目的は、広視野角を有するＤＳＤ方式の液晶表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明では以下のような薄膜ダイオード表示板を提供する。

絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成されている第１及び第２走査信号線と、前記絶縁基板上に形成されている画素電極と、前記絶縁基板上に形成されており前記第１走査信号線と前記画素電極を連結する第１ＭＩＭダイオードと、前記絶縁基板上に形成されており前記第２走査信号線と前記画素電極を連結する第２ＭＩＭダイオードと、前記絶縁基板上に形成されており前記第１及び第２走査信号線と絶縁されて交差するデータ電極線と、前記データ電極線と連結されており前記画素電極と対向する枝電極とを含む薄膜ダイオード表示板を提供する。

ＭＩＭダイオードは２つの金属薄膜の間に絶縁膜を挟んだ構造であり、絶縁膜の電気的非線形性を利用してスイッチング素子の役割を果たす。３端子形である薄膜トランジスタと比較して２端子を有し構造や製造工程が簡単なので薄膜トランジスタより低い費用で製造される。

ここで、前記画素電極は幹部、枝部及び重畳部を有し、前記データ電極線と連結されており前記画素電極の重畳部と重畳して保持容量を形成する維持電極をさらに含むのが好ましく、前記画素電極の枝部は前記枝電極と並んで形成されており、互いに交互に配置されているのが好ましい。

また、前記画素電極の幹部は前記データ電極線と並んでいる方向に延在しており、前記画素電極の枝部は前記幹部から枝分かれして延在していることでき、前記画素電極の枝部は前記第１及び第２走査信号線と並んでいることでき、前記画素電極の枝部は前記第１及び第２走査信号線と７度から２３度の間の角度をなす上部枝部と、−７度から−２３度の間の角度をなす下部枝部とを含むことができる。

また、前記画素電極の重畳部は前記上部枝部と前記下部枝部の間に位置する中央重畳部、前記上部枝部の上側に位置する上部重畳部及び前記下部枝部の下側に位置する下部重畳部を含み、前記維持電極は前記中央、上部及び下部重畳部と各々重畳する中央、上部及び下部維持電極を含むことができ、前記画素電極は周縁部と、前記周縁部から枝分かれして延在してきており前記データ電極線と並んでいる枝部とを含み、前記枝電極は前記枝部と並んでいることができる。

また、前記画素電極の周縁部及び枝部と前記枝電極は所定周期ごとに屈折されていることができる。

または、絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成されており第１及び第２接触部を有する画素電極と、前記絶縁基板上に形成されている第１及び第２引入電極と、前記第１引入電極と前記第１接触部の上に形成されている第１チャンネル絶縁膜と、前記第２引入電極と前記第２接触部の上に形成されている第２チャンネル絶縁膜と、前記第１チャンネル絶縁膜上に形成されており前記第１引入電極及び前記第１接触部と交差している第１浮遊電極と、前記第２チャンネル絶縁膜上に形成されており前記第２引入電極及び前記第２接触部と交差している第２浮遊電極と、前記絶縁基板上に形成されており前記第１引入電極と連結されている第１走査信号線と、前記絶縁基板上に形成されており前記第２引入電極と連結されている第２走査信号線と、前記絶縁基板上に形成されており前記第１及び第２走査信号線と絶縁されて交差するデータ電極線と、前記データ電極線と連結されている枝電極と、前記第１及び第２走査信号線と前記データ電極線を絶縁する層間絶縁膜とを含み、前記画素電極は前記枝電極と並んで形成されている枝部を含む薄膜ダイオード表示板を提供する。

このとき、前記画素電極は重畳部を有し、前記重畳部と重畳して保持容量を形成し前記データ電極線に連結されている維持電極をさらに含むことができ、前記層間絶縁膜は前記データ電極線と前記第１及び第２走査信号線が交差する部分及び前記重畳部の上部周辺にのみ局地的に形成されていることができる。

また、前記層間絶縁膜は前記第１及び第２浮遊電極、前記画素電極及び前記第１及び第２走査信号線を含む基板全面に形成されており、前記第１及び第２走査信号線の一部を露出する接触孔を有することでき、前記第１及び第２浮遊電極と前記データ電極線及び前記枝電極は同一物質からなることができる。

または、絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成されており第１及び第２接触部を有する画素電極と、前記絶縁基板上に形成されている第１及び第２引入電極と、前記絶縁基板上に形成されており前記第１引入電極と連結されている第１走査信号線と、前記絶縁基板上に形成されており前記第２引入電極と連結されている第２走査信号線と、前記画素電極、前記第１及び第２引入電極及び前記第１及び第２走査信号線上に形成されている第１絶縁膜と、前記第１絶縁膜上に形成されており前記第１引入電極及び前記第１接触部と交差している第１浮遊電極と、前記第１絶縁膜上に形成されており前記第２引入電極及び前記第２接触部と交差している第２浮遊電極と、前記第１絶縁膜上に形成されており前記第１及び第２走査信号線と交差するデータ電極線と、前記データ電極線と連結されている枝電極とを含み、前記画素電極は前記枝電極と並んで形成されている枝部を含む薄膜ダイオード表示板を提供する。

このとき、前記第１絶縁膜上の前記データ電極線と前記第１及び第２走査信号線が交差する部分及び前記重畳部の上部周辺にのみ局地的に形成されている第２絶縁膜をさらに含むことができ、前記第１絶縁膜は前記データ電極線と前記第１及び第２走査信号線が交差する部分及び前記重畳部の上部周辺の厚さが他の部分に比べて厚いことができる。

一方、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及び第２走査信号線と、前記第１絶縁基板上に形成されている画素電極と、前記第１絶縁基板上に形成されており前記第１走査信号線と前記画素電極を連結する第１ＭＩＭダイオードと、前記第１絶縁基板上に形成されており前記第２走査信号線と前記画素電極を連結する第２ＭＩＭダイオードと、前記第１絶縁基板上に形成されており、前記第１及び第２走査信号線と絶縁されて交差するデータ電極線と、前記データ電極線と連結されており前記画素電極と対向する枝電極と、前記第１絶縁基板と対向する第２絶縁基板と、前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板の間に満たされている液晶層とを含む液晶表示装置を提供する。

このとき、前記第２絶縁基板上に形成されている色フィルターをさらに含むことができ、前記液晶層の液晶分子はその方向子が前記第１及び第２絶縁基板の表面に対して並んで配向されており、前記液晶分子の方向子は前記枝電極と７度から２３度の間の角度をなすことができる。

本発明による液晶表示装置は液晶分子が二つの表示板に対して水平をなす面内で動作するため、補償フィルムを使用しなくても十分に広い視野角を確保することができ、カラーシフト（color shift）を含んで側面視認性が優れており、階調間応答速度分布が均一なので動画像表現に有利である。

添付した図面を参考として本発明の実施例について詳細に説明することによって本発明の多様な効果を明らかにしようとする。

以下に添付図面を参照しながら本発明の実施例について本発明の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できるように詳細に説明する。しかし、本発明は多様な相異する形態で実現でき、ここで説明する実施例に限定されない。

図面では複数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た。明細書全体を通じて類似している部分については同一な図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分“上に”あるという時、これは他の部分“真上に”ある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の“真上に”あるという時には中間に他の部分がないことを意味する。

以下、添付図面を参照して本発明による好ましい一実施例を詳細に説明する。

図１には本発明の実施例による液晶表示装置の切開斜視図が示されている。

図１に示されているように、本発明の第１実施例による液晶表示装置は下部表示板（薄膜ダイオード表示板）１００、これと対向している上部表示板（対向表示板）２００、及び下部表示板１００と上部表示板２００の間に注入されて表示板の面に対して水平に配向されている液晶分子を含む液晶層３からなる。

下部表示板１００には赤色画素、緑色画素、青色画素に各々対応する画素電極１９０が形成されており、このような画素電極１９０に反対極性を有する信号を伝達する二重の走査信号線１２１、１２２が形成されており、スイッチング素子としてＭＩＭダイオードＤ１、Ｄ２が形成されている。また、下部表示板１００には液晶分子を駆動するための電界を形成し二重の走査信号線１２１、１２２と交差して画素領域を定義するデータ電極線２７０と、データ電極線２７０に連結されている枝電極２７１が形成されている。

上部表示板２００には赤色画素、緑色画素及び青色画素の各々に順次に赤色、緑色及び青色の色フィルター２３０が形成されている。必要によっては色フィルターのない白色画素が形成されることもできる。

以下に本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜ダイオード表示板の構造についてより具体的に説明する。

図２は本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜ダイオード表示板の配置図であり、図３は図２のIII−III´線による断面図である。

図２及び図３に示されているように、ガラスなどの透明な絶縁物質からなる絶縁基板１１０上に第１及び第２接触部１９１、１９２を有する画素電極１９０と第１及び第２引入電極１２３、１２４が形成されている。

ここで、画素電極１９０は第１及び第２接触部１９１、１９２と共に縦方向に延在している幹部１９３、幹部１９３から枝分かれして延在しており横方向に延在している枝部１９４、及び横方向に延在しており幅が拡張されている重畳部１９５を含む。

また、第１引入電極１２３は第１接触部１９１と所定の間隔をおいて隣接して配置されており、第２引入電極１２４は第２接触部１９２と所定の間隔をおいて隣接して配置されている。

ここで、画素電極１９０と第１及び第２引入電極１２３、１２４などはＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質はもちろん、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔａ及びこれらの合金など不透明な導電物質で形成することもできる。

第１引入電極１２３と第１接触部１９１の上と第２引入電極１２４と第２接触部１９２の上には各々第１及び第２チャンネル絶縁膜１５１、１５２が局地的に形成されている。ここで、第１及び第２チャンネル絶縁膜１５１、１５２は窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）などからなる。

第１及び第２チャンネル絶縁膜１５１、１５２上には各々第１及び第２浮遊電極１４３、１４４が形成されている。第１浮遊電極１４３は第１引入電極１２３及び第１接触部１９１と交差しており、第２浮遊電極１４４は第２引入電極１２４及び第２接触部１９２と交差している。

絶縁基板１１０上には横方向に延在している第１及び第２走査信号線１４１、１４２が形成されている。第１及び第２走査信号線１４１、１４２は各々第１引入電極１２３及び第２引入電極１２４の一部と重畳して電気的に連結されている。

ここで、第１及び第２走査信号線１４１、１４２と第１及び第２浮遊電極１４３、１４４は同一物質で形成されており、一般にはモリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、チタニウム（Ｔｉ）またはこれらの合金からなる。

第１及び第２浮遊電極１４３、１４４、画素電極１９０、第１及び第２引入電極１２３、１２４及び第１及び第２走査信号線１４１、１４２の上には層間絶縁膜１６０が全面的に形成されている。層間絶縁膜１６０には第１及び第２走査信号線１４１、１４２のうちの外部回路と連結される部分を露出する接触孔１６１が形成されている。

層間絶縁膜１６０の上には縦方向に延在しているデータ電極線２７０と、データ電極線２７０に連結されており横方向に延在している枝電極２７１及び維持電極２７２が形成されている。

ここで、枝電極２７１は画素電極１９０の枝部１９４と所定距離をおいて並んで配置されている。また、枝電極２７１と枝部１９４は交互に配置されている。一方、維持電極２７２は画素電極１９０の重畳部１９５と重畳して保持容量を形成する。

このような構造では引入電極１２３、１２４、絶縁膜１５１、１５２、浮遊電極１４３、１４４及び接触部１９１、１９２が二つのＭＩＭダイオードを構成する。このようなＭＩＭダイオードは第１及び第２絶縁膜１５１、１５２が非常に非線形的な電流−電圧特性を有しているため、第１及び第２走査信号線１２１、１２２を通じて臨界電圧以上の電圧が印加される場合にのみ当該画素に電圧が印加される。一方、信号が伝達されない場合にはＭＩＭダイオードの抵抗が大きいため画素に伝達された電圧は次の駆動電圧が印加されるまで液晶層とこれとの間において対向するデータ電極線２７０とからなる液晶蓄電器に保存される。

一方、上部表示板２００にはブラックマトリックス（図示せず）と色フィルター２３０が形成されている。必要によっては色フィルター２３０を覆う保護絶縁膜がさらに形成されていることもできる。

液晶層３の液晶分子は電界が印加されない状態で枝電極２７１及び枝部１９５と並んで配列されている。画素電極１９０とデータ電極線２７０の間に電圧が印加されて枝電極２７１と枝部１９５の間に電界が形成されると、液晶分子は水平電界（基板１１０に対して水平をなす電界成分）の影響を受けて枝電極２７１と枝部１９５に垂直をなす方向に回転する。液晶分子の回転変位は二つの表示板１００、２００の中心部で最も大きく、二つの表示板１００、２００の表面に近くなるほど配向膜の配向力によって回転変位が小さくなる
このように、液晶分子が二つの表示板１００、２００に対して水平をなす面内で動作すると、経路による光のリタデーション（Δｎｄ）の変化が大きくないため広視野角実現に非常に有利である。このような駆動方式の液晶表示装置は補償フィルムを使用しなくても十分に広い視野角を確保することができ、カラーシフト（color shift）を含んで側面視認性が優れており、階調間応答速度分布が均一であるため動画像表現に有利である。

以下にこのような構造の薄膜ダイオード表示板を製造する方法について説明する。

図４ａは本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜ダイオード表示板を製造する中間段階での配置図であり、図４ｂは図４ａのIVｂ−IVｂ´線による断面図であり、図５ａ
は図４ａ及び図４ｂの次の段階での配置図であり、図５ｂは図５ａのVｂ−Vｂ´線によ
る断面図である。

まず、図４ａ及び図４ｂに示したように、絶縁基板１１０上に透明な導電物質又は金属などの不透明な導電物質を蒸着しフォトエッチングして画素電極１９０と第１及び第２引入電極１２３、１２４を形成する。

その次、窒化シリコン膜を蒸着しフォトエッチングして第１引入電極１２３と画素電極１９０の第１接触部１９１の上部にのみ局地的に位置する第１チャンネル絶縁膜１５１と、第２引入電極１２４と画素電極１９０が第２接触部１９２の上部にのみ局地的に位置する第２チャンネル絶縁膜１５２を形成する。

その次、図５ａ及び図５ｂに示したように、Ｍｏ、Ａｌ、Ｔａ、Ｔｉまたはこれらの合金を蒸着しフォトエッチングして第１及び第２浮遊電極１４３、１４４と第１及び第２走査信号線１４１、１４２を形成する。

その次、窒化ケイ素や酸化ケイ素などの無機絶縁膜又は樹脂などの有機絶縁物質を積層しフォトエッチングして第１及び第２走査信号線１４１、１４２のうちの外部回路と連結される部分などを露出する接触孔１６１を有する層間絶縁膜１６０を形成する。

その次、図２及び図３に示したように、層間絶縁膜１６０上にデータ電極線２７０、枝電極２７１及び維持電極２７２を形成する。

本発明の第１実施例では５回のフォトエッチング工程によって薄膜ダイオード表示板を製造するが、さらに少ない回数のフォトエッチング工程のみによっても薄膜ダイオード表示板を製造することができ、また、画素電極１９０と枝電極２７１の形態も多様に変形できる。以下ではそのような多様な変形についていくつかの例を挙げて説明する。

図６は本発明の第２実施例による液晶表示装置用薄膜ダイオード表示板の配置図であり、図７は図６のVII−VII´線による断面図である。

本発明の第２実施例は薄膜ダイオード表示板の層構造が第１実施例と異なる。

図６及び図７に示したように、ガラスなどの透明な絶縁物質からなる絶縁基板１１０上に第１及び第２接触部１９１、１９２を有する画素電極１９０と第１引入電極１２３と第２引入電極１２４が各々連結されている第１及び第２走査信号線１２１、１２２が形成されている。

ここで、画素電極１９０は第１及び第２接触部１９１、１９２と共に縦方向に延在している幹部１９３、幹部１９３から枝分かれして延在しており横方向に延在している枝部１９４、及び横方向に延在しており幅が拡張されている重畳部１９５を含む。

また、第１及び第２走査信号線１２１、１２２は主に横方向に延在しており、第１引入電極１２３は第１走査信号線１２１から縦方向に延在して出てきて第１接触部１９１と所定の間隔をおいて隣接して配置されており、第２引入電極１２４は第２走査信号線１２２から縦方向に延在して出てきて第２接触部１９２と所定の間隔をおいて隣接して配置されている。

ここで、画素電極１９０、第１及び第２走査信号線１２１、１２２及び第１及び第２引入電極１２３、１２４などはＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質はもちろん、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔａ及びこれらの合金など不透明な導電物質で形成することもできる。

第１引入電極１２３と第１接触部１９１の上と第２引入電極１２４と第２接触部１９２の上には各々第１及び第２チャンネル絶縁膜１５１、１５２が局地的に形成されている。ここで、第１及び第２チャンネル絶縁膜１５１、１５２は窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）などからなる。

また、画素電極１９０の重畳部２７２と第１及び第２走査信号線１２１、１２２の一部の上に層間絶縁膜１６０が局地的に形成されている。層間絶縁膜１６０は後述するデータ電極線２７０と第１及び第２走査信号線１２１、１２２の間及び後述する維持電極２７２と重畳部１９５の間を絶縁するためのものである。

第１及び第２チャンネル絶縁膜１５１、１５２上には各々第１及び第２浮遊電極１４３、１４４が形成されている。第１浮遊電極１４３は第１引入電極１２３及び第１接触部１９１と交差しており、第２浮遊電極１４４は第２引入電極１２４及び第２接触部１９２と交差している。

また、層間絶縁膜１６０上には縦方向に延在しているデータ電極線２７０と、データ電極線２７０に連結されており横方向に延在している枝電極２７１及び維持電極２７２が形成されている。

ここで、枝電極２７１は画素電極１９０の枝部１９４と所定距離をおいて並んで配置されている。また、枝電極２７１と枝部１９４は交互に配置されている。一方、維持電極２７２は画素電極１９０の重畳部１９５と重畳して保持容量を形成する。

このような構造の薄膜ダイオード表示板を製造する方法は次の通りである。

まず、絶縁基板１１０上に透明な導電物質又は金属などの不透明な導電物質を蒸着しフォトエッチングして画素電極１９０、第１及び第２走査信号線１２１、１２２及び第１及び第２引入電極１２３、１２４を形成する。

その次、窒化シリコン膜を蒸着しフォトエッチングして、第１引入電極１２３と画素電極１９０の第１接触部１９１の上部にのみ局地的に位置する第１チャンネル絶縁膜１５１と、第２引入電極１２４と画素電極１９０が第２接触部１９２の上部にのみ局地的に位置する第２チャンネル絶縁膜１５２を形成する。

その次、窒化ケイ素や酸化ケイ素などの無機絶縁膜又は樹脂などの有機絶縁物質を積層しフォトエッチングして第１及び第２走査信号線１２１、１２２の一部と接触部１９５を覆う層間絶縁膜１６０を形成する。

最後に、Ｍｏ、Ａｌ、Ｔａ、Ｔｉまたはこれらの合金を蒸着しフォトエッチングして第１及び第２浮遊電極１４３、１４４、データ電極線２７０、枝電極２７１及び維持電極２７２を形成する。

上述のように、本発明の第２実施例では４回のフォトエッチング工程のみで薄膜ダイオード表示板を製造することができる。

図８は本発明の第３実施例による液晶表示装置用薄膜ダイオード表示板の配置図であり、図９は図８のIX−IX´線による断面図である。

本発明の第３実施例は薄膜ダイオード表示板の層構造及び電極の配置が第１及び第２実施例と異なる。

図８及び図９に示したように、ガラスなどの透明な絶縁物質からなる絶縁基板１１０上に第１及び第２接触部１９１、１９２を有する画素電極１９０と第１引入電極１２３と第２引入電極１２４が各々連結されている第１及び第２走査信号線１２１、１２２が形成されている。

ここで、画素電極１９０は第１及び第２接触部１９１、１９２と共に四角形枠形態に形成されている周縁部１９６、周縁部１９６から縦方向に延在して出てきている枝部１９４及び周縁部１９６の幅が拡張されて形成された重畳部１９５を含む。

また、第１及び第２走査信号線１２１、１２２は主に横方向に延在しており、第１引入電極１２３は第１走査信号線１２１から縦方向に延在して出てきて第１接触部１９１と所定の間隔をおいて隣接して配置されており、第２引入電極１２４は第２走査信号線１２２から縦方向に延在して出てきて第２接触部１９２と所定の間隔をおいて隣接して配置されている。

ここで、画素電極１９０、第１及び第２走査信号線１２１、１２２及び第１及び第２引入電極１２３、１２４などはＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質はもちろん、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔａ及びこれらの合金など不透明な導電物質で形成することもできる。

画素電極１９０と第１及び第２走査信号線１２１、１２２及び第１及び第２引入電極１２３、１２４の上には基板１１０の全面にかけて窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）などからなる絶縁膜１５０が形成されている。この時、絶縁膜１５０は第１引入電極１２３と第１接触部１９１の上部と第２引入電極１２４と第２接触部１９１の上部を大部分の領域では薄く形成されており、後述するデータ電極線２７０と第１及び第２走査信号線１２１、１２２が交差する部分及び後述する維持電極２７２と重畳部１９５が重畳する部分では厚く形成されている。これは絶縁膜１５０がＭＩＭダイオードのチャンネル絶縁膜機能と導電体の間の絶縁膜機能を兼ねるようにするためである。また、絶縁膜１５０は第１及び第２走査信号線１２１、１２２の外部と連結される部分を露出する接触孔１６１を有する。

絶縁膜１５０上には各々第１及び第２浮遊電極１４３、１４４が形成されている。第１浮遊電極１４３は第１引入電極１２３及び第１接触部１９１と交差しており、第２浮遊電極１４４は第２引入電極１２４及び第２接触部１９２と交差している。

また、絶縁膜１５０上には縦方向に延在しているデータ電極線２７０、データ電極線２７０に連結されており横方向に延在している維持電極２７２、及び下側の維持電極２７２から縦方向に延在している枝電極２７１が形成されている。

ここで、枝電極２７１は画素電極１９０の周縁部及び枝部１９４と所定距離をおいて並んで配置されている。また、枝電極２７１と画素電極１９０の周縁部と枝部１９４の間に一つずつ配置されている。一方、維持電極２７２は画素電極１９０の重畳部１９５と重畳して保持容量を形成する。

このような構造の薄膜ダイオード表示板を製造する方法は次の通りである。

まず、絶縁基板１１０上に透明な導電物質又は金属などの不透明な導電物質を蒸着しフォトエッチングして画素電極１９０、第１及び第２走査信号線１２１、１２２及び第１及び第２引入電極１２３、１２４を形成する。

その次、窒化シリコン膜を蒸着しフォトエッチングして、第１引入電極１２３と画素電極１９０の第１接触部１９１の上部と第２引入電極１２４と画素電極１９０の第２接触部１９２の上部を始めとして大部分の領域では厚さが薄く、データ電極線２７０と第１及び第２走査信号線１２１、１２２が交差する部分及び維持電極２７２と重畳部１９５が重畳する部分では厚さが厚く、接触孔１６１を有する絶縁膜１５０を形成する。

このような絶縁膜１５０を形成するためには絶縁膜１５０上に１μｍ程度の厚さで感光膜を厚く塗布し、感光膜が光に強く露光されて完全に感光される部分、光に弱く露光されて一部のみが感光される部分及び光に露光されなくて感光されない部分を有するようにハーフトーン（half-ton）露光を実施する。この時、用いられる光マスクはスリットパターン又は格子パターンを形成するか半透明膜を使用して光の一部のみを透過させる領域を有するように設計する。光の一部のみを透過させる領域は感光膜露光時に絶縁膜１５０が薄く形成される部分に配置される。感光膜が陰性感光性を有するかまたは陽性感光性を有するかによって光を全て通過させる部分と通過させない部分の位置は互いに交換され得る。例えば、陽性感光性の感光膜であれば光を全て通過させる部分は接触孔１６１が形成される部分に配置し、光を通過させない部分は絶縁膜１５０が厚く形成される部分に配置する。

このような露光によって感光膜パターンを形成すると、接触孔１６１が形成される部分では感光膜が全て除去され、絶縁膜１５０が薄く形成される部分では感光膜の一部のみが除去され、絶縁膜１５０が厚く形成される部分では感光膜がそのまま残る。

このような感光膜をマスクとして絶縁膜１５０をエッチングすることによって先ず接触孔１６１を形成する。その次、感光膜が一部のみ残っている部分の感光膜が全て除去されるまで感光膜をアッシングし、絶縁膜１５０を再びエッチングすることによって露出されている絶縁膜１５０の厚さを薄くする。

最後に、絶縁膜１５０上にＭｏ、Ａｌ、Ｔａ、Ｔｉ又はこれらの合金を蒸着しフォトエッチングして第１及び第２浮遊電極１４３、１４４、データ電極線２７０、枝電極２７１及び維持電極２７２を形成する。

上述のように、本発明の第３実施例ではハーフトーン露光方法を使用して３回のフォトエッチング工程のみで薄膜ダイオード表示板を製造することができる。

図１０は本発明の第４実施例による液晶表示装置用薄膜ダイオード表示板の断面図である。

本発明の第４実施例は薄膜ダイオード表示板の層構造が他の実施例と異なる。電極の配置は第１及び第３実施例又は後述するいかなる形態も有することができるが、ここでは第３実施例の構造（図８）を参考として説明する。

図１０に示したように、ガラスなどの透明な絶縁物質からなる絶縁基板１１０上に第１及び第２接触部１９１、１９２を有する画素電極１９０と第１引入電極１２３と第２引入電極１２４が各々連結されている第１及び第２走査信号線１２１、１２２が形成されている。

ここで、画素電極１９０、第１及び第２走査信号線１２１、１２２及び第１及び第２引入電極１２３、１２４などはＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質はもちろん、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔａ及びこれらの合金など不透明な導電物質で形成することもできる。

画素電極１９０と第１及び第２走査信号線１２１、１２２及び第１及び第２引入電極１２３、１２４の上には基板１１０の全面にかけて窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）などからなる基本絶縁膜１５０が形成されている。基本絶縁膜１５０は第１及び第２走査信号線１２１、１２２の外部と連結される部分を露出する接触孔１６１を有する。

基本絶縁膜１５０の上には部分的に補助絶縁膜１６０が形成されている。補助絶縁膜１６０は後述するデータ電極線２７０と第１及び第２走査信号線１２１、１２２が交差する部分及び後述する維持電極２７２と重畳部１９５が重畳する部分に形成されている。これはＭＩＭダイオードのチャンネル役割を果たす基本絶縁膜１５０のみでは絶縁が充分でない場合に備えて常に絶縁されなければならない部分にのみ絶縁補助層を設けたわけである。

また、基本絶縁膜１５０上には各々第１及び第２浮遊電極１４３、１４４が形成されている。

補助絶縁膜１６０上にはデータ電極線２７０、データ電極線２７０に連結されている維持電極２７２及び枝電極２７１が形成されている。維持電極２７２は画素電極１９０の重畳部１９５と重畳して保持容量を形成する。

以上の実施例ではデータ電極線２７０と第１及び第２走査信号線１２１、１２２が交差する部分及び維持電極２７２と重畳部１９５が重畳する部分で絶縁性を補完するために、ＭＩＭダイオードのチャンネル部とは異なる物質を用いて絶縁膜を形成する方法、絶縁膜の厚さを他の部分に比べて厚いようにする方法又は補助絶縁膜をさらに形成する方法などを使用している。しかし、ＭＩＭダイオードのチャンネル絶縁膜を導通させるための電圧が２０Ｖ程度であることに比べて、その他の絶縁の必要なデータ電極線２７０と第１及び第２走査信号線１２１、１２２が交差する部分及び維持電極２７２と重畳部１９５が重畳する部分などにかかる最大電圧は１０Ｖ程度である。したがって、チャンネル絶縁膜自体でも１０Ｖ程度の電圧下では十分な絶縁性を確保することができる。このような点を考慮したものが第５実施例である。

図１１は本発明の第５実施例による液晶表示装置用薄膜ダイオード表示板の断面図である。

第５実施例は第４実施例において補助絶縁膜１６０を除去した構造である。

以上では本発明による薄膜ダイオード表示板の層構造の多様な変形例を説明した。本発明による薄膜ダイオード表示板は電極配置も多様に変形できる。以下にその代表的な例を説明する。

図１２は本発明の第６実施例による液晶表示装置用薄膜ダイオード表示板の配置図である。

第６実施例の構造は第１実施例の構造において画素電極１９０の枝部１９４、１９８及び重畳部１９５、１９６の形態とデータ電極線２７０に連結されている枝電極２７１と維持電極２７２、２７３の形態が変形されたものである。

画素電極１９０は縦方向に延在している幹部、幹部から延在して出てきており走査信号線１４１、１４２と１５度±８度（７度から２３度）の間の角度をなす上部枝部１９４、幹部から延在して出てきており走査信号線１４１、１４２と−１５度±８度（−７度から−２３度）（ここで、‘−’は走査信号線を基準として下側に向かって傾いていることを意味する。）の間の角度をなす下部枝部１９８、上部枝部１９４と下部枝部１９８の間に位置し幹部から遠くなるほど幅が拡張される形態の中央重畳部１９６及び横方向に延在しており幅が拡張されている上下重畳部１９５を含む。この時、画素電極１９０の枝部１９４、１９８相互間及び枝部１９４、１９８と重畳部１９５、１９６の間の距離は一定である。

データ電極線２７０に連結されている枝電極２７１、２７４は隣接した画素電極１９０、枝部１９４、１９８と並んで形成されており、画素電極１９０の枝部１９４、１９８と重畳部１９５、１９６の間に配置されている。

データ電極線２７０に連結されている維持電極２７２、２７３は重畳部１９５、１９６と重畳して保持容量を形成する。

液晶配向のための配向膜のラビングは矢印方向に行われる。

このように、画素電極１９０と枝電極２７１、２７４をラビング方向に対して多少傾けて形成すると、液晶の配向方向と水平電界の方向が斜めに交差するようになって左右カラーシフトや特定方向での階調反転が発生することを防止できる。

また、ラビングが走査信号線１４１、１４２方向に行われると、液晶が走査信号線１４１、１４２方向に配向される。つまり、電界が印加されない状態で液晶分子の長軸がデータ電極線２７０と画素電極１９０の幹部に対して垂直をなすように配列されている。したがって、データ電極線２７０と画素電極１９０の幹部の間で形成される電界によって液晶分子が再配列されて光漏れが発生する現象である側面クロストーク現象は発生しない。液晶分子の最初配向が既にデータ電極線２７０と画素電極１９０の幹部の間で形成される電界と並んでいる方向にされているのでそのような電界によって液晶分子の配列が変わらないためである。

また、ディスクリネーション（disclination）ラインは液晶の配列が変わる境界部で液晶の配列が乱れると同時に発生し、本願発明の場合には液晶の配列が画素電極の中央重畳部１９６の上部でのみ変わるので、ディスクリネーションラインは一つだけ発生する。

図１３は本発明の第７実施例による液晶表示装置用薄膜ダイオード表示板の配置図である。

第７実施例の構造は第３実施例の構造において画素電極１９０の周縁部及び枝部１９４の形態とデータ電極線２７０に連結されている枝電極２７１の形態が変形されたものである。

第７実施例による薄膜ダイオード表示板では液晶の配向方向と水平電界の方向が斜めに交差するようにするために画素電極１９の周縁部と枝部１９４及び枝電極２７１を一定の周期ごとに屈折させた。この時、屈折角度は３０度±１５度の間である。したがって、屈折された部分を中心にして両側がなす角度は１５０度±１５度の間である。

液晶を配向するための配向膜のラビング方向は矢印のようにデータ電極線２７０方向である。

このように、画素電極１９０の周縁部と枝部１９４及び枝電極２７１をラビング方向に対して多少傾けて形成すると、液晶の配向方向と水平電界の方向が斜めに交差するようになって左右カラーシフトや特定方向での階調反転が発生することを防止することができる。

本発明は添付図面に示された一実施例を参考に説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当該技術分野における通常の知識を有する者ならばこれから多様な変形及び均等な他実施例が可能であるという点を理解することができる。したがって、本発明の真正な保護範囲は添付された請求範囲によってのみ決められなければならない。

本発明の一実施例による液晶表示装置の切開斜視図である。 本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜ダイオード表示板の配置図である。 図２のIII−III´線による断面図である。 本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜ダイオード表示板を製造する中間段階での配置図である。 図４ａのIVｂ−IVｂ´線による断面図である。 図４ａ及び図４ｂの次の段階での配置図である。 図５ａのVｂ−Vｂ´線による断面図である。 本発明の第２実施例による液晶表示装置用薄膜ダイオード表示板の配置図である。 図６のVII−VII´線による断面図である。 本発明の第３実施例による液晶表示装置用薄膜ダイオード表示板の配置図である。 図８のIX−IX´線による断面図である。 本発明の第４実施例による液晶表示装置用薄膜ダイオード表示板の断面図である。 本発明の第５実施例による液晶表示装置用薄膜ダイオード表示板の断面図である。 本発明の第６実施例による液晶表示装置用薄膜ダイオード表示板の配置図である。 本発明の第７実施例による液晶表示装置用薄膜ダイオード表示板の配置図である。

符号の説明

３ 液晶層
１００ 下部表示板
１１０ 絶縁基板
１２１、１２２ 走査信号線
１２３ 第１引入電極
１２４ 第２引入電極
１４１ 第１走査信号線
１４２ 第２走査信号線
１４３ 第１浮遊電極
１４４ 第２浮遊電極
１５１ 第１チャンネル絶縁膜
１５２ 第２チャンネル絶縁膜
１６０ 層間絶縁膜（補助絶縁膜）
１６１ 接触孔
１９０ 画素電極
１９１ 第１接触部
１９２ 第２接触部
１９３ 幹部
１９４、１９８ 枝部
１９５ 重畳部
１９６ 周縁部（重畳部）
２００ 上部表示板
２３０ 色フィルター
２７０ データ電極線
２７１ 枝電極
２７２、２７３ 維持電極
Ｄ１、Ｄ２ ＭＩＭダイオード

Claims (21)

1. 絶縁基板と、
   前記絶縁基板上に形成されている第１及び第２走査信号線と、
   前記絶縁基板上に形成されている画素電極と、
   前記絶縁基板上に形成されており、前記第１走査信号線と前記画素電極を連結する第１ＭＩＭダイオードと、
   前記絶縁基板上に形成されており、前記第２走査信号線と前記画素電極を連結する第２ＭＩＭダイオードと、
   前記絶縁基板上に形成されており、前記第１及び第２走査信号線と絶縁されて交差するデータ電極線と、
   前記データ電極線と連結されており、前記画素電極と対向する枝電極と
   を含む薄膜ダイオード表示板。
2. 前記画素電極は幹部、枝部及び重畳部を有し、前記データ電極線と連結されており前記画素電極の重畳部と重畳して保持容量を形成する維持電極をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の薄膜ダイオード表示板。
3. 前記画素電極の枝部は前記枝電極と並んで形成されており、互いに交互に配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の薄膜ダイオード表示板。
4. 前記画素電極の幹部は前記データ電極線と並んでいる方向に延在しており、前記画素電極の枝部は前記幹部から枝分かれして延在していることを特徴とする、請求項３に記載の薄膜ダイオード表示板。
5. 前記画素電極の枝部は前記第１及び第２走査信号線と並んでいることを特徴とする、請求項４に記載の薄膜ダイオード表示板。
6. 前記画素電極の枝部は前記第１及び第２走査信号線と７度から２３度の間の角度をなす上部枝部と、−７度から−２３度の間の角度をなす下部枝部とを含むことを特徴とする、請求項４に記載の薄膜ダイオード表示板。
7. 前記画素電極の重畳部は前記上部枝部と前記下部枝部の間に位置する中央重畳部、前記上部枝部の上側に位置する上部重畳部及び前記下部枝部の下側に位置する下部重畳部を含み、前記維持電極は前記中央、上部及び下部重畳部と各々重畳する中央、上部及び下部維持電極を含むことを特徴とする、請求項６に記載の薄膜ダイオード表示板。
8. 前記画素電極は周縁部と、前記周縁部から枝分かれして延在しており、前記データ電極線と並んでいる枝部とを含み、前記枝電極は前記枝部と並んでいることを特徴とする、請求項１に記載の薄膜ダイオード表示板。
9. 前記画素電極の周縁部及び枝部と前記枝電極は所定周期ごとに屈折されていることを特徴とする、請求項８に記載の薄膜ダイオード表示板。
10. 絶縁基板と、
    前記絶縁基板上に形成されており、第１及び第２接触部を有する画素電極と、
    前記絶縁基板上に形成されている第１及び第２引入電極と、
    前記第１引入電極と前記第１接触部の上に形成されている第１チャンネル絶縁膜と、
    前記第２引入電極と前記第２接触部の上に形成されている第２チャンネル絶縁膜と、
    前記第１チャンネル絶縁膜上に形成されており、前記第１引入電極及び前記第１接触部と交差している第１浮遊電極と、
    前記第２チャンネル絶縁膜上に形成されており、前記第２引入電極及び前記第２接触部と交差している第２浮遊電極と、
    前記絶縁基板上に形成されており、前記第１引入電極と連結されている第１走査信号線と、
    前記絶縁基板上に形成されており、前記第２引入電極と連結されている第２走査信号線と、
    前記絶縁基板上に形成されており、前記第１及び第２走査信号線と絶縁されて交差するデータ電極線と、
    前記データ電極線と連結されている枝電極と、
    前記第１及び第２走査信号線と前記データ電極線を絶縁する層間絶縁膜と
    を含み、
    前記画素電極は前記枝電極と並んで形成されている枝部を含む薄膜ダイオード表示板。
11. 前記画素電極は重畳部を有し、前記重畳部と重畳して保持容量を形成し前記データ電極線に連結されている維持電極をさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載の薄膜ダイオード表示板。
12. 前記層間絶縁膜は前記データ電極線と前記第１及び第２走査信号線が交差する部分及び前記重畳部の上部周辺にのみ局地的に形成されていることを特徴とする、請求項１１に記載の薄膜ダイオード表示板。
13. 前記層間絶縁膜は前記第１及び第２浮遊電極、前記画素電極及び前記第１及び第２走査信号線を含む基板全面に形成されており、前記第１及び第２走査信号線の一部を露出する接触孔を有することを特徴とする、請求項１１に記載の薄膜ダイオード表示板。
14. 前記第１及び第２浮遊電極と前記データ電極線及び前記枝電極は同一物質からなることを特徴とする、請求項１０に記載の薄膜ダイオード表示板。
15. 絶縁基板と、
    前記絶縁基板上に形成されており、第１及び第２接触部を有する画素電極と、
    前記絶縁基板上に形成されている第１及び第２引入電極と、
    前記絶縁基板上に形成されており、前記第１引入電極と連結されている第１走査信号線と、
    前記絶縁基板上に形成されており、前記第２引入電極と連結されている第２走査信号線と、
    前記画素電極、前記第１及び第２引入電極及び前記第１及び第２走査信号線上に形成されている第１絶縁膜と、
    前記第１絶縁膜上に形成されており、前記第１引入電極及び前記第１接触部と交差している第１浮遊電極と、
    前記第１絶縁膜上に形成されており、前記第２引入電極及び前記第２接触部と交差している第２浮遊電極と、
    前記第１絶縁膜上に形成されており、前記第１及び第２走査信号線と交差するデータ電極線と、
    前記データ電極線と連結されている枝電極と
    を含み、
    前記画素電極は前記枝電極と並んで形成されている枝部を含む薄膜ダイオード表示板。
16. 前記第１絶縁膜上の前記データ電極線と前記第１及び第２走査信号線が交差する部分及び前記重畳部の上部周辺にのみ局地的に形成されている第２絶縁膜をさらに含むことを特徴とする、請求項１５に記載の薄膜ダイオード表示板。
17. 前記第１絶縁膜は前記データ電極線と前記第１及び第２走査信号線が交差する部分及び前記重畳部の上部周辺の厚さが他の部分に比べて厚いことを特徴とする、請求項１５に記載の薄膜ダイオード表示板。
18. 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及び第２走査信号線と、
    前記第１絶縁基板上に形成されている画素電極と、
    前記第１絶縁基板上に形成されており、前記第１走査信号線と前記画素電極を連結する第１ＭＩＭダイオードと、
    前記第１絶縁基板上に形成されており、前記第２走査信号線と前記画素電極を連結する第２ＭＩＭダイオードと、
    前記第１絶縁基板上に形成されており、前記第１及び第２走査信号線と絶縁されて交差するデータ電極線と、
    前記データ電極線と連結されており、前記画素電極と対向する枝電極と、
    前記第１絶縁基板と対向する第２絶縁基板と、
    前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板の間に満たされている液晶層と
    を含む液晶表示装置。
19. 前記第２絶縁基板上に形成されている色フィルターをさらに含む、請求項１８に記載の液晶表示装置。
20. 前記液晶層の液晶分子はその方向子が前記第１及び第２絶縁基板の表面に対して並んで配向されていることを特徴とする、請求項１８に記載の液晶表示装置。
21. 前記液晶分子の方向子は前記枝電極と７度から２３度の間の角度をなすことを特徴とする、請求項２０に記載の液晶表示装置。

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