JP2005157391A - 下部基板、横電界モード液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、開口率を向上すると共に製造工程を単純化した横電界モード液晶表示装置およびその製造方法を提供する
【解決手段】本発明の横電界モード液晶表示装置は、第１の基板上に形成され、画素領域を定義するゲートラインおよびデータラインと、前記ゲートラインおよびデータラインに連結されている薄膜トランジスタと、前記画素領域上の中心部分に形成され、前記薄膜トランジスタと連結されており、多数の画素電極バーを有する画素電極と、前記多数の画素電極バーと交互にずれて配列された多数の共通電極バーを有し、前記ゲートライン、データラインおよび薄膜トランジスタと重畳するように形成された共通電極と、前記画素電極および共通電極の下部に形成されたカラーフィルタ層と、前記第１の基板と一定の間隔で離間して配置された第２の基板と、前記第１および第２の基板の間に注入された液晶層とを含む。
【選択図】図５

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、開口率を向上すると共に製造工程を単純化した下部基板、横電界モード液晶表示装置およびその製造方法に関する。

一般に、液晶表示装置は、上部基板と下部基板とが合着され、前記上・下部基板の間に液晶を注入して形成する。このとき、前記上部基板と下部基板の外側面には、偏光フィルムと位相差フィルムなどを取り付けることができる。このように形成された液晶表示装置は、光の進行方向を変え、または、屈折率を変えることで、高輝度と高コントラストの特性を有する。

通常、液晶表示装置として、ツイストネマティック（ＴＮ）モードが採用されている。このようなＴＮモード液晶表示装置は、視野角によって階調表示における光効果率が異なるようになり、大面積の具現には適していない。

このような問題点を解決するため、液晶表示装置として水平電界を用いる横電界（ ＩＰＳ）モードが提案されている。このような横電界モードの液晶表示装置は、従来のＴＮモード液晶表示装置に比べてコントラスト特性とグレー反転およびカラーシフトなどのような視野角特性を向上させることができるという長所がある。

横電界モード液晶表示装置は、薄膜トランジスタが配列された下部基板上に画素電極と共通電極とが同一平面上に形成される。このとき、液晶は、前記画素電極と共通電極との間の水平電界により駆動されるようになる。前記下部基板に対応する上部基板には、赤（Ｒ）サブカラーフィルタ、緑（Ｇ）サブカラーフィルタおよび青（Ｂ）サブカラーフィルタが順次配列されたカラーフィルタ層が形成されている。通常、前記カラーフィルタ層は、顔料分散法、染色法、電着法などで形成することができる。

図１は、従来の横電界モード液晶表示装置の下部基板の一部を概略的に示す平面図である。
図１を参照するに、従来の横電界モード液晶表示装置の下部基板には、ゲートライン１１とデータライン１３とが垂直に交差して形成され、前記ゲートライン１１と同一方向に平行に共通電極１５が形成される。

このとき、前記ゲートライン１１とデータライン１３との交差により画素領域（Ｐ）が定義される。前記画素領域（Ｐ）上には、共通電極１５と画素電極１７とがそれぞれフィンガー状に形成され、互いに噛み合った構造にパターニングされる。
即ち、前記ゲートライン１１と同一方向に平行に形成された共通電極１５には、前記共通電極１５から垂直に突出延長した多数の共通電極バー１５ａが形成される。

前記ゲートライン１１とデータライン１３とが交差する地点には、スイッチング素子である薄膜トランジスタ（Ｔ）が形成される。前記薄膜トランジスタ（Ｔ）は、前記ゲートライン１１に連結されたゲート電極１９、前記データライン１３に連結されたソース電極２１および画素電極１７に連結されたドレイン電極２３からなる。

前記画素電極１７には、前記共通電極１５と同様に、前記画素電極１７から垂直に突出延長した多数の画素電極バー１７ａが形成される。このとき、前記画素電極バー１７ａと前記共通電極バー１５ａとは、互いに交互にずれて配置されるように形成される。
これにより、前記画素電極１７および共通電極１５に印加された所定の電圧により各画素電極バー１７ａと各共通電極バー１５ａとの間に横電界が分布するようになる。従って、このような横電界の強さに応じて液晶の配列が変化することで画素が表示されるようになる。

しかし、従来の横電界モード液晶表示装置では、図１に示されたように、画素領域（Ｐ）の左右両端に点線で示したＡおよびＢ部分（例えば、データライン１３と最外郭の画素電極バー１７ａとの間）が、前記画素領域（Ｐ）の中心領域とは異なり、画素電極バー１７ａと共通電極バー１５ａに対応していないため、ＡおよびＢ部分に位置した液晶分子（図示省略）が正しく動作しなくなり、画質が劣化する主な原因となっている。

このような問題点を解決するため、前記下部基板に対応する上部基板（図示省略）上の特定領域にブラックマトリクス（以下「ＢＭ」と略する）膜が形成される。即ち、前記ＢＭ膜は、表示領域、即ち、画素電極バー１７ａと共通電極バー１５ａとにより形成された領域を除外した残りの部分に対応する上部基板に形成される。従って、前述のＡ、Ｂ部分に対応する上部基板にもＢＭ膜が形成されるため、表示領域以外の部分から光が漏れるのを防止することができる。しかし、ＢＭ膜が形成される領域が広くなるほど開口率が低くなるという問題点がある。

このような問題点を克服するため、前記データライン１３に隣接した共通電極１５に突出延長した共通電極バー１５ａの一部を、前記データライン１３の上部に重畳するように形成する構造が開発されている。

図２は、従来の他の横電界モード液晶表示装置の下部基板を示す一部平面図である。

前述の問題点を克服するため、データライン１１３上部に形成された絶縁層（図示省略）を低誘電率の透明な有機絶縁物質（例えば、フォトアクリル）で形成し、前記絶縁層の上部に共通電極１１５、共通電極バー１１５ａ、画素電極１１７および画素電極バー１１７ａを形成する。このとき、前記共通電極バー１１５の一部が前記データライン１１３上部に形成されるようになる。

図２に示されたように、従来の他の横電界モード液晶表示装置の下部基板は、ゲートライン１１１とデータライン１１３とが交差して形成され、前記ゲートライン１１１と同一方向に平行に共通電極１１５が形成される。このとき、前記ゲートライン１１１とデータライン１１３との交差により画素領域（Ｐ）が定義される。
前記画素領域（Ｐ）上には、共通電極１１５と画素電極１１７とがそれぞれフィンガー状に形成され、互いに噛み合った構造にパターニングされる。

即ち、前記ゲートライン１１１と同一方向に平行に形成された共通電極１１５には、前記共通電極１１５から垂直に突出延長した多数の共通電極バー１１５ａが形成される。このとき、前記多数の共通電極バー１１５ａの一部がデータライン１１３の上部に重畳して形成される。

前記ゲートライン１１１とデータライン１１３とが交差する地点には、スイッチング素子である薄膜トランジスタ（Ｔ）が形成される。前記薄膜トランジスタ（Ｔ）は、前記ゲートライン１１１に連結されたゲート電極１１９、前記データライン１１３に連結されたソース電極１２１および画素電極１１７に連結されたドレイン電極１２３からなる。

前記画素電極１１７には、前記共通電極１１５と同様に、前記画素電極１１７から垂直に突出延長した多数の画素電極バー１１７ａが形成される。このとき、前記画素電極バー１１７ａと前記共通電極バー１１５ａとは、互いに交互にずれて配置されるように形成される。

従って、図１に示された従来の横電界モード液晶表示装置とは異なり、データライン１１３上部にも共通電極バーが形成されることで、図１に示されたＡ、Ｂ領域にも横電界が分布するようになり、正常な動作ができる。従って、図１に示されたＡ、Ｂ領域に対応する上部基板上にＢＭ膜を形成する必要がないため、開口率が向上する。

図３Ａ乃至３Ｃは、図２のＩ−ＩおよびII−IIに沿った製造工程断面図である。
先ず、図３Ａに示されたように、基板１０９上に導電性金属を蒸着し、パターニングしてゲートライン（図２の１１１）とゲート電極１１９を形成する。

次に、前記ゲートライン１１１などが形成された基板１０９の全面にシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）とシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）などのような無機絶縁物質またはアクリル樹脂とベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）などのような有機絶縁物質を蒸着してゲート絶縁層１１８を形成する。

次に、図３Ｂに示されたように、前記ゲート絶縁膜１１８が形成された基板上に純粋なアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）と不純物を含むアモルファスシリコン（ｎ＋ａ−Ｓｉ）を積層した後、パターニングして活性層１２５とオミックコンタクト層１２７を形成し、前記オミックコンタクト層１２７が形成された基板上に導電性金属を蒸着し、パターニングすることで、データライン１１３、ソース電極１２１およびドレイン電極１２３を形成する。

その後、前記データライン１１３などが形成された基板の全面に低誘電率物質であるＢＣＢまたはアクリル樹脂を蒸着して保護膜１２９を形成する一方、パターニングして前記ドレイン電極１２３の一部が露出するようにドレインコンタクトホール１３１を形成する。

図３Ｃは、インジウム・錫・酸化物（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛・酸化物（ＩＺＯ）などのような透明導電性金属を蒸着し、パターニングすることで互いに交互にずれて配列された共通電極バー１１５ａと画素電極バー１１７ａを形成する。また、前記共通電極バー１１５ａと画素電極バー１１７ａがそれぞれ連結された共通電極１１５と画素電極１１７も形成される。このとき、共通電極バー１１５ａの一部は、ゲート絶縁層１１８を挟んで前記データライン１１３と重畳するように形成される。

従って、図１のＡ、Ｂ部分において液晶分子が正常に動作しなくなることによる画質の劣化を克服することができ、開口率が向上する。

しかし、図２の従来の横電界モード液晶表示装置においては、前記共通電極１１５と画素電極１１７の下部に位置した保護膜１２９が厚く形成されている。従って、このような厚い保護膜１２９により前記基板の外部から照射されたバックライト（図示省略）の透過率が減少するという短所がある。

図４は、図２のＩ−ＩおよびII−IIに沿った下部基板およびこれに対応する上部基板を示す断面図である。
図４を参照するに、下部基板は、図３Ｃに示されたバーと同様であるため、詳細な説明は、省略する。前記下部基板に対応した上部基板１４０には、下部基板に形成された各画素領域（Ｐ）と対応するように形成された赤サブカラーフィルタ、緑サブカラーフィルタ、青サブカラーフィルタからなるカラーフィルタ層１４４と、前記各サブカラーフィルタの間、下部基板の薄膜トランジスタ部分に形成されたＢＭ膜１４２と、前記カラーフィルタ層１４４およびＢＭ膜１４２上に形成されたオーバーコート（以下「ＯＣ」と略する）層１４６とが設けられている。なお、図示していないが、前記上部基板１４０と下部基板との間には、液晶層が形成されている。

前述のような従来の横電界モード液晶表示装置は、上部基板１４０上にカラーフィルタ層１４４、ＢＭ膜１４２およびＯＣ層１４６を形成する必要があるため、その工程が複雑であり、コストが多くかかるという問題点がある。また、このような上部基板上の構成は、下部基板の配列と一致させる時、上・下部基板のセル合着マージンなどを考慮する必要がある。

近年、カラーフィルタ層を下部基板上に形成することで液晶表示装置の位置ずれを防止し、ＢＭ膜の幅を減少して開口率を向上することができる構造が提示されている。カラーフィルタ層をＴＦＴ下部に形成する構造を、ＴＯＣと呼び、ＴＦＴ上部にカラーフィルタ層を形成する構造を、ＣＯＴと呼ぶ。

前記ＴＯＣ構造では、上部基板にはＢＭ膜およびＯＣ層のみが形成される。このとき、前記ＢＭ膜は、画素領域以外の部分から光が漏れるのを遮断すると共に、光がＴＦＴに入射するのを遮断して光電流の発生を防止することができる。しかし、このようにＢＭ膜が上部基板上に形成される場合、ＢＭ膜とＴＦＴとが所定の間隔で離間しているため、斜めに入射された光やＢＭ膜で反射された光の一部に対しては、遮断できないという問題点がある。

従って、本発明の目的は、下部基板上に形成される画素電極および／または共通電極をＩＴＯおよび有色金属の二重構造とし、前記共通電極を遮光層として使用することで、開口率を向上すると共に製造工程を単純化した 横電界モード液晶表示装置およびその製造方法を提供することにある。

前述の目的を達成するための本発明の好適な第１の実施形態によれば、横電界モード液晶表示装置の下部基板は、基板と、前記基板上に形成されたゲートラインと、前記ゲートラインを横切って前記基板上に形成されたデータラインと、前記ゲートラインと前記データラインに連結された薄膜トランジスタと、前記ゲートラインと前記データラインとの交差により定義された画素領域に形成され、前記薄膜トランジスタと連結され、複数の第１のバーを備え、透明金属層と有色金属層との積層構造を有する画素電極と、前記画素電極の前記第１のバーと交互にずれて配列された多数の第２のバーを備え、透明金属層と有色金属層との積層構造を有し、前記ゲートライン、データラインおよび薄膜トランジスタと重畳するように形成された共通電極と、前記基板の前記画素領域に相応する位置に配置されたカラーフィルタ層と、を含むことを特徴とする。

本発明の好適な第２の実施形態によれば、横電界モード液晶表示装置は、基板と、前記基板上に形成されたゲートラインと、前記ゲートラインを横切って前記基板上に形成されたデータラインと、前記ゲートラインと前記データラインに連結された薄膜トランジスタと、前記ゲートラインと前記データラインとの交差により定義された画素領域に形成され、前記薄膜トランジスタと連結され、複数の第１のバーを備え、透明金属層と有色金属層との積層構造を有する画素電極と、前記画素電極の前記第１のバーと交互にずれて配列された多数の第２のバーを備え、透明金属層と有色金属層との積層構造を有し、前記ゲートライン、データラインおよび薄膜トランジスタと重畳するように形成された共通電極と、前記下部基板の前記画素領域に相応する位置に配置されたカラーフィルタ層とを含む下部基板と、前記下部基板から所定の間隔で離間して配置された上部基板と、前記上部基板と前記下部基板との間に注入された液晶層と、を含むことを特徴とする。

本発明の好適な第３の実施形態によれば、横電界モード液晶表示装置の下部基板の製造方法は、基板上にゲートラインを形成するステップと、前記ゲートラインを横切って前記基板上にデータラインを形成するステップと、前記ゲートラインと前記データラインに連結された薄膜トランジスタを形成するステップと、前記ゲートラインと前記データラインとの交差により画素領域が定義され、前記薄膜トランジスタに連結され、複数の第１のバーを備える画素電極と、前記ゲートライン、前記データラインおよび前記薄膜トランジスタと重畳され、前記画素電極の前記複数の第１のバーと交互にずれて配列された多数の第２のバーを備え、透明金属層と有色金属層との積層構造を有する共通電極を形成するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明の好適な第４の実施形態によれば、横電界モード液晶表示装置の製造方法は、下部基板上にゲートラインを形成するステップと、前記ゲートラインを横切って前記下部基板上にデータラインを形成するステップと、前記ゲートラインとデータラインに連結された薄膜トランジスタを形成するステップと、前記ゲートラインと前記データラインとの交差により画素領域が定義され、前記薄膜トランジスタに連結され、複数の第１のバーを備える画素電極と、前記ゲートライン、前記データラインおよび前記薄膜トランジスタと重畳され、前記画素電極の前記複数の第１のバーと交互にずれて配列された多数の第２のバーを備え、透明金属層と有色金属層との積層構造を有する共通電極を形成するステップと、 前記下部基板と上部基板とを合着するステップと、前記下部基板と前記上部基板との間に液晶層を注入するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、上部基板をベアガラスとすることができるため、工程が単純化すると共に製造歩留まりが向上するという効果が得られる。
また、本発明によれば、カラーフィルタ層および遮光層を全て下部基板上に形成することにより、開口率が向上すると共に薄膜トランジスタの光電流を完全に遮断することができる効果を奏する。

以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施例を詳述する。

図５は、本発明の一実施例に係る横電界モード液晶表示装置の下部基板を示す一部平面図である。
図５を参照するに、本発明の一実施例に係る横電界モード液晶表示装置は、下部基板上にゲートライン５１１とデータライン５１３とが交差して形成され、前記ゲートライン５１１と同一方向に平行に共通電極ライン５１５が形成される。ここで、前記共通電極ライン５１５は、前記ゲートライン５１５の間の中心部分に形成されることが好ましい。このとき、前記ゲートライン５１１とデータライン５１３とにより画素領域（Ｐ）が定義される。

前記画素領域（Ｐ）上のゲートラインおよびデータラインが交差する地点にスイッチング素子である薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称する）５１７が設けられる。また、前記画素領域（Ｐ）上には、共通電極５２０と画素電極５２２が形成される。従って、ＴＦＴ５２２のゲート電極（図示省略）は、ゲートライン５１１に連結され、ソース電極（図示省略）は、データライン５１３に連結され、ソース電極（図示省略）は、前記画素電極５２２に連結される。
このとき、前記画素電極５２２は、前記画素領域（Ｐ）の中心部分に横方向に長く形成される。

前記画素電極５２２には、多数の画素電極バー５２２ａが前記画素電極５２２から両方向に突出延長して形成される。このとき、多数の画素電極バー５２２ａは、両方向に対称的に突出延長することが好ましい。

前記共通電極５２０は、前記ゲートライン５１１およびデータライン５１３に沿って重畳され、四角フレーム状に形成される。また、前記共通電極５２０は、前記ＴＦＴ５１７と重畳して形成される。結局、前記共通電極５２０は、ゲートライン５１１、データライン５１３およびＴＦＴ５１７と重畳される領域に形成される。前記共通電極５２０には、前記多数の画素電極バー５２２ａと互いに交互にずれて配列された多数の共通電極バー５２０ａが前記共通電極５２０から突出延長して形成される。

前述のように、前記多数の共通電極バー５２０ａおよびこれに隣接した前記多数の画素電極バー５２２ａは、それぞれに印加された電圧により横電界が分布するようになる。従って、このような横電界の強さに応じて液晶の配列が変化することで画像が表示される。このように、前記共通電極５２０および画素電極５２２の間の領域、即ち、横電界の印加による液晶配列の変更によって光が選択的に透過される領域を表示領域と呼ぶ。
このとき、前記共通電極ライン５１５を介してそれぞれの画素領域（Ｐ）に形成された共通電極５２０および多数の共通電極バー５２０ａに同一の電圧が印加される。このため、前記共通電極ライン５１５と前記共通電極５２０とが交差する地点は、電気的に連結される。

また、前記画素領域（Ｐ）上の画素電極５２２および共通電極５２０の下部には、カラーフィルタ層５３０が形成される。前記カラーフィルタ層５３０は、赤サブカラーフィルタ、緑サブカラーフィルタおよび青サブカラーフィルタが各画素領域別に対応するように形成される。本発明は、前記カラーフィルタ層５３０がＴＦＴ５１７の上部に形成される、ＣＯＴ構造を有する。

図５において、前記画素電極５２２および共通電極５２０は、透明金属・有色金属の積層構造を有する。これにより、前記ゲートライン５１１、データライン５１３およびＴＦＴ５１７と重畳する共通電極５２０は、ブラックマトリックス（以下、ＢＭと称する）膜として利用されることができる。結局、従来、上部基板上に設けられたカラーフィルタ層およびＢＭ膜が全て下部基板上に形成される。従って、本発明は、上部基板をベアガラス（ｂａｒｅ ｇｌａｓｓ）として使用することが可能となり、工程が単純化すると共に製造歩留まりが向上する。また、遮光層としての機能を有する共通電極５２０を用いることで、別の遮光層を設ける必要がなく、工程費用が低減でき、開口率が向上する。また、遮光層の機能を有する共通電極５２０とＴＦＴ５１７との間の間隔を最小化して光がＴＦＴ５１７に入射される時に発生する光電流を源泉的に遮断することが可能となる。

ここで、前記透明金属としては、ＩＴＯとＩＺＯを含む透明導電性金属の群から選ばれるいずれか１つを使用することができる。また、前記有色金属としては、クロム、モリブデン、チタン、タンタル、タングステンのうちのいずれか１つを使用することができる。前記有色金属は、前記クロム、モリブデン、チタン、タンタル、タングステンのいずれか１つとこれらの金属の酸化物との積層構造を有することもできる。前記有色金属は、光を反射しない性質が優れたものを使用することができ、従って、前記有色金属が形成された領域は、遮光層、即ち、ＢＭ膜としての役割を果たすことができる。

このように形成された下部基板と対応し、一定の間隔で離間したベアガラスとしての上部基板（図示省略）と、前記下部基板と上部基板との間に液晶層（図示省略）が注入または滴下により形成されることで、本発明の一実施例による横電界モード液晶表示装置が構成される。

図６Ａ乃至６Ｅは、図５のＩ−Ｉ’およびII−II’に沿った製造工程断面図である。

先ず、図６Ａに示されたように、透明な絶縁基板６００上に導電性金属を蒸着し、パターニングしてゲートライン６１１、ゲート電極６１０、共通電極ライン６１２およびゲートパッドの下部電極６１４を形成する。

次に、図６Ｂに示されたように前記ゲートライン６１１などが形成された基板６００の全面にシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）とシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）などのような無機絶縁物質またはアクリル樹脂とベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）などのような有機絶縁物質を蒸着してゲート絶縁膜６２０を形成する。次いで、前記ゲート絶縁膜６２０が形成された基板６００上に純粋なアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）６２２と不純物を含むアモルファスシリコン（ｎ＋ａ−Ｓｉ）６２４を積層した後、データラインなどを形成するための導電性金属を蒸着し、これをパターニングして活性層（図示省略）とオミックコンタクト層（図示省略）を形成し、データライン６２７とソース電極６２５、ドレイン電極６２６およびデータパッドの下部電極６２８を形成する。

図６Ｃに示されたように、前記データライン６２７などが形成された基板６００の全面に低誘電物質であるＢＣＢまたはアクリル樹脂を蒸着して保護層６３０を形成し、前記ソース・ドレイン電極６２５、６２６の上部を含む領域にカラーフィルタ層６３２を形成する。なお、前記カラーフィルタ層６３２は、前述のように、顔料分散法、染色法、電着法のいずれか１つで形成することができ、または、印刷方法で形成することもできる。

次に、図６Ｄに示されたように、前記カラーフィルタ層６３２の上部にカラーフィルタ層６３２を保護すると共にカラーフィルタ層６３２が形成された基板６００を平坦化して後の工程を安定に行うためのオーバーコート（ＯＣ）層６４０を形成し、前記ＯＣ層６４０をパターニングして前記ドレイン電極６２６の一部が露出されるようにドレインコンタクトホール６４２を形成する。また、前記ゲートパッド部の下部電極６１４およびデータパッド部の下部電極６２８が露出されるようにパッドコンタクトホール６４４、６４６を形成する。

次に、図６Ｅに示されたように、前記ドレインコンタクトホール６４２およびパッドコンタクトホール６４４、６４６を介して図５に示された画素電極５２２および共通電極５２０形成領域に対して透明金属・有色金属６５０、６５２の積層構造としての画素電極５２２および共通電極５２０を形成する。即ち、透明金属・有色金属６５０、６５２を順次蒸着し、これをパターニングすることで、図５および図６Ｅに示された画素電極５２２および共通電極５２０が形成される。前記透明金属・有色金属６５０、６５２の蒸着順序は、どのようにしても良い。但し、パッド部に形成された金属６５４、６５６の場合、ＴＡＢ工程作業の信頼性を維持するため、前記透明金属６５０が上にあるか、または、露出されるように前記有色金属６５２より広く形成される必要がある。

これにより、図５に示されたように、前記画素電極５２２は、画素領域（Ｐ）の前記ＴＦＴ５１７と連結され、多数の画素電極バー５２２ａが突出延長して形成される。また、前記共通電極５２０は、前記画素電極バー５２２ａと互いにずれて配列された多数の共通電極バー５２０ａが突出延長して形成される。このとき、前記共通電極５２０は、前記ゲートライン５１１、データライン５１３およびＴＦＴ５１７と重畳して形成される。ここで、前記ゲートライン５１１、データライン５１３およびＴＦＴ５１７と重畳された共通電極５２０は、ＢＭ膜として使用されることができる。即ち、前述のように、前記共通電極５２０は、光を反射しない特性を有する物質からなる有色金属により形成されることで、遮光層の機能を有することが可能である。これにより、本発明の一実施例による横電界モード液晶表示装置は、別の遮光層を設ける必要がないため、製造コストが低減される。

また、前記透明金属６５０は、ＩＴＯとＩＺＯを含む透明導電性金属の群から選ばれたいずれか１つで形成され、前記有色金属６５２は、クロム、モリブデン、チタン、タンタル、タングステンのいずれか１つで形成されることを特徴とし、前記有色金属は、前記クロム、モリブデン、チタン、タンタル、タングステンのいずれか１つとこれらの金属の酸化物との積層構造を有することもできる。

このような製造工程によって下部基板を製造すると、前述のように前記下部基板に対応する上部基板は、ベアガラスとして使用することが可能となる。即ち、図４に示された従来の横電界モード液晶表示装置の場合、上部基板には下部基板に形成されたそれぞれの画素領域（Ｐ）と対応するように赤サブカラーフィルタ、緑サブカラーフィルタ、青サブカラーフィルタが交互にずれて配列されるカラーフィルタ層と、前記各サブカラーフィルタの間、バックライトが透過できない部分および光が漏れる部分を防止するため、上部基板上の一定の領域に形成されたＢＭ膜と、前記カラーフィルタ層およびＢＭ膜上に形成されるオーバーコート（ＯＣ）層とを備えている。これに対し、本発明の一実施例に係る横電界モード液晶表示装置は、カラーフィルタ層、ＢＭ膜が全て下部基板上に形成され、これにより、上部基板にＯＣ層を形成する必要がなくなるため、上部基板を透明なガラス基板とすることができる。これにより、本発明によれば、上部基板をベアガラスとすることができ、工程が単純化すると共に製造歩留まりが向上し、また、カラーフィルタ層および遮光層を全て下部基板上に形成することで、開口率が向上すると共に薄膜トランジスタの光電流を完全に遮断することが可能である。

図７は、本発明の他の実施例に係る横電界モード液晶表示装置の下部基板を示す一部平面図である。

本発明の他の実施例に係る横電界モード液晶表示装置は、図５に示された本発明の一実施例に係る横電界モード液晶表示装置と比較すると、画素領域上の画素電極５２２、画素電極バー５２２ａおよび共通電極バー５２０ａは、透明金属からなり、ゲートライン５１１、データライン５１３およびＴＦＴ５１７と重畳された共通電極５２０は、透明金属・有色金属の積層構造を有する点から異なっており、これによって、前記ゲートライン５１１、データライン５１３および薄膜トランジスタ５１７と重畳された共通電極５２０がＢＭ膜として使用されることができる。なお、前記有色金属としては、光を反射しない性質が優れたものを使用することができ、これにより、前記有色金属が形成された領域は、ＢＭ膜としての役割を果たすことが可能となる。また、画素領域上に形成された画素電極５２２、画素電極バー５２２ａおよび共通電極５２０は、透明電極からなるため、開口率が向上する効果が得られる。

なお、図７を説明するにあたって、図５と同様な構成要素には同じ図面符号を付して説明する。

図７を参照するに、本発明の他の実施例に係る横電界モード液晶表示装置は、下部基板上にゲートライン５１１とデータライン５１３とが交差して形成され、前記ゲートライン５１１と同一方向に平行に共通電極ライン５１５が形成される。ここで、前記共通電極ライン５１５は、前記ゲートライン５１５の間の中心部分に形成されることが好ましい。このとき、前記ゲートライン５１１とデータライン５１３により画素領域（Ｐ）が定義される。

前記画素領域（Ｐ）上のゲートラインとデータラインとが交差する地点にスイッチング素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５１７が形成される。ここで、前記画素領域（Ｐ）上には、共通電極５２０と画素電極５２２が形成される。従って、ＴＦＴ５２２のゲート電極（図示省略）は、ゲートライン５１１に連結され、ソース電極（図示省略）は、データライン５１３に連結され、ソース電極（図示省略）は、前記画素電極５２２に連結される。
このとき、前記画素電極５２２は、前記画素領域（Ｐ）の中心部分に横方向に長く形成される。

前記画素電極５２２には、多数の画素電極バー５２２ａが前記画素電極５２２から両方向に突出延長して形成される。このとき、多数の画素電極バー５２２ａは、両方向に対称的に突出延長することが好ましい。

前記共通電極５２０は、前記ゲートライン５１１およびデータライン５１３に沿って重畳され、四角フレーム状に形成される。また、前記共通電極５２０は、前記ＴＦＴ５１７と重畳して形成される。結局、前記共通電極５２０は、ゲートライン５１１、データライン５１３およびＴＦＴ５１７と重畳される領域に形成される。前記共通電極５２０には、前記多数の画素電極バー５２２ａと互いに交互にずれて配列された多数の共通電極バー５２０ａが前記共通電極５２０から突出延長して形成される。

前述のように、前記多数の共通電極バー５２０ａおよびこれに隣接した前記多数の画素電極バー５２２ａは、それぞれに印加された電圧により横電界が分布するようになる。従って、このような横電界の強さに応じて液晶の配列が変化することで画像が表示される。このように、前記共通電極５２０および画素電極５２２の間の領域、即ち、横電界の印加による液晶配列の変更によって光が選択的に透過される領域を表示領域と呼ぶ。

このとき、前記共通電極ライン５１５を介してそれぞれの画素領域（Ｐ）に形成された共通電極５２０および多数の共通電極バー５２０ａに同一の電圧が印加される。このため、前記共通電極ライン５１５と前記共通電極５２０とが交差する地点は、電気的に連結される。

また、前記画素領域（Ｐ）上の画素電極５２２および共通電極５２０の下部には、カラーフィルタ層５３０が形成される。前記カラーフィルタ層５３０は、赤サブカラーフィルタ、緑サブカラーフィルタおよび青サブカラーフィルタが各画素領域別に対応するように形成される。本発明は、前記カラーフィルタ層５３０がＴＦＴ５１７の上部に形成される、ＣＯＴ構造を有する。

前記画素領域（Ｐ）上の画素電極５２２、前記画素電極５２２から突出延長して形成された画素電極バー５２２ａおよび前記共通電極５２０から突出延長して形成された共通電極バー５２０ａは、透明金属からなることが好ましい。また、前記ゲートライン５１１、データライン５１３およびＴＦＴ５１７と重畳して形成された共通電極５２０は、透明金属・有色金属の積層構造を有することが好ましい。

このように、前記ゲートライン５１１、データライン５１３およびＴＦＴ５１７と重畳して形成された共通電極５２０が透明金属・有色金属の積層構造を有することで、前記共通電極５２０は、ＢＭ膜としての機能を行うことができる。

結局、従来、上部基板上に形成されていたカラーフィルタ層およびＢＭ膜が全て下部基板上に形成されるようになる。従って、本発明は、上部基板をベアガラスとして使用することができ、工程が単純化すると共に製造歩留まりが向上する。また、遮光層の機能を有する共通電極５２０を用いることで別に遮光層を設ける必要がなくなるため、工程費用が低減されると共に開口率が向上する。また、遮光層の機能を有する共通電極５２０とＴＦＴ５１７との間の間隔を最小化して光がＴＦＴ５１７に入射される時に発生する光電流を源泉的に遮断することが可能となる。

ここで、前記透明金属としては、ＩＴＯとＩＺＯを含む透明導電性金属の群から選ばれるいずれか１つを使用し、前記有色金属としては、クロム、モリブデン、チタン、タンタル、タングステンのうちのいずれか１つを使用することを特徴とし、前記有色金属は、前記クロム、モリブデン、チタン、タンタル、タングステンのいずれか１つとこれらの金属の酸化物との積層構造を有することもできる。

このように形成された下部基板と対応して前記下部基板に一定の間隔で離間して配置される透明なガラス基板としての上部基板（図示省略）と、前記下部基板と上部基板との間に液晶層（図示省略）が注入または滴下で形成されることで、横電界モード液晶表示装置が構成される。

図８Ａ乃至８Ｅは、図７のＩ−Ｉ’およびII−II’に沿った製造工程断面図である。但し、図８Ａ乃至８Ｅは、図６Ａ乃至６Ｅと同様であるため、その詳細な説明を省略し、同一の構成要素には、同じ図面符号を付して説明する。

図８Ｅを参照するに、図８Ｄに示されたドレインコンタクトホール６４２、パッドコンタクトホール６４４、６４６と、図７に示された画素電極５２２および共通電極５２０の形成領域に透明金属６５０および／または有色金属６５２の構造で前記画素電極５２２および共通電極５２０を形成する。即ち、透明金属６５０を蒸着し、これをパターニングすることで、図７に示された画素電極５２２、画素電極バー５２２ａおよび共通電極５２０の領域とパッドコンタクトホール６４４、６４６領域に前記透明金属６５０を形成し、次に、有色金属６５２を蒸着し、これをパターニングして画素領域以外の共通電極５２０の領域、即ち、データライン５１３、ゲートライン５１１およびＴＦＴ５１７を含む領域およびパッドコンタクトホール６４６領域に形成された透明電極６５０上に前記有色電極６５２を積層形成する。このとき、パッドコンタクトホール６４６領域の場合、ＴＡＢ工程作業時の信頼性を維持するため、前記透明金属６５０を前記有色金属６５２より広く形成することで、前記透明金属６５０が露出されるようにする必要がある。

これにより、図７に示されたように、前記画素電極５２２は、画素領域（Ｐ）の前記ＴＦＴ５１７に連結され、多数の画素電極バー５２２ａが設けられ、前記共通電極５２０は、前記画素電極バー５２２ａと交互にずれて配列された多数の共通電極バー５２０ａが設けられ、前記ゲートライン５１１、データライン５１３およびＴＦＴ５１７を含む領域と重畳して形成される。

このとき、画素領域（Ｐ）上の画素電極５２２、画素電極バー５２２ａおよび共通電極バー５２０ａは、透明金属６５０からなり、前記共通電極５２０は、透明金属・有色金属６５０、６５２の積層構造を有する。これにより、前記ゲートライン５１１、データライン５１３およびＴＦＴ５１７と重畳して形成された共通電極５２０がＢＭ膜として使用されることができる。ここで、前記有色金属６５２としては、光を反射しない性質が優れたものを使用し、これにより、前記有色金属６５２が形成された領域は、遮光層、即ちＢＭ膜としての役割を果たすことが可能である。また、画素領域上に形成される画素電極５２２、画素電極バー５２２ａおよび共通電極バー５２０ａは、透明電極６５０からなるため、開口率が向上する効果を奏する。

また、前記透明金属６５０としては、ＩＴＯとＩＺＯを含む透明導電性金属の群から選ばれるいずれか１つを使用し、前記有色金属６５２としては、クロム、モリブデン、チタン、タンタル、タングステンのうちのいずれか１つを使用することを特徴とし、前記有色金属は、前記クロム、モリブデン、チタン、タンタル、タングステンのいずれか１つとこれらの金属の酸化物との積層構造を有することもできる。

このような製造工程によって下部基板を製造すると、前述のように前記下部基板に対応する上部基板は、ベアガラスとして使用することが可能となる。即ち、図４に示された従来の横電界モード液晶表示装置の場合、上部基板には下部基板に形成されたそれぞれの画素領域（Ｐ）と対応するように赤サブカラーフィルタ、緑サブカラーフィルタ、青サブカラーフィルタが交互にずれて配列されるカラーフィルタ層と、前記各サブカラーフィルタの間、バックライトが透過できない部分および光が漏れる部分を防止するため、上部基板上の一定の領域に形成されたＢＭ膜と、前記カラーフィルタ層およびＢＭ膜上に形成されるオーバーコート（ＯＣ）層とを備えている。これに対し、本発明の一実施例に係る横電界モード液晶表示装置は、カラーフィルタ層、ＢＭ膜が全て下部基板上に形成され、これにより、上部基板にＯＣ層を形成する必要がなくなるため、上部基板を透明なガラス基板とすることができる。これにより、本発明によれば、上部基板をベアガラスとすることができ、工程が単純化すると共に製造歩留まりが向上し、また、カラーフィルタ層および遮光層を全て下部基板上に形成することで、開口率が向上し、薄膜トランジスタの光電流を完全に遮断することが可能である。

従来の横電界モード液晶表示装置の下部基板の一部を概略的に示す平面図である。 従来の他の横電界モード液晶表示装置の下部基板を示す一部平面図である。 図２のＩ−ＩおよびII−IIに沿った製造工程断面図である。 図２のＩ−ＩおよびII−IIに沿った製造工程断面図である。 図２のＩ−ＩおよびII−IIに沿った製造工程断面図である。 図２のＩ−ＩおよびII−IIに沿った下部基板およびこれに対応する上部基板の断面図である。 本発明の一実施例に係る横電界モード液晶表示装置の下部基板を示す一部平面図である。 図５のＩ−Ｉ’およびII−II’に沿った製造工程断面図である。 図５のＩ−Ｉ’およびII−II’に沿った製造工程断面図である。 図５のＩ−Ｉ’およびII−II’に沿った製造工程断面図である。 図５のＩ−Ｉ’およびII−II’に沿った製造工程断面図である。 図５のＩ−Ｉ’およびII−II’に沿った製造工程断面図である。 本発明の他の実施例に係る横電界モード液晶表示装置の下部基板を示す一部平面図である。 図７のＩ−Ｉ’およびII−II’に沿った製造工程断面図である。 図７のＩ−Ｉ’およびII−II’に沿った製造工程断面図である。 図７のＩ−Ｉ’およびII−II’に沿った製造工程断面図である。 図７のＩ−Ｉ’およびII−II’に沿った製造工程断面図である。 図７のＩ−Ｉ’およびII−II’に沿った製造工程断面図である。

符号の説明

５１１ ゲートライン
５１３ データライン
５１５ 共通電極ライン
５１７ ＴＦＴ
５２０ 共通電極
５２０ａ 共通電極バー
５２２ 画素電極
５２２ａ 画素電極バー
５３０ カラーフィルタ層
６００ 絶縁基板
６１０ ゲート電極
６１１ ゲートライン
６１２ 共通電極ライン
６１４ ゲートパッドの下部電極
６２０ 絶縁膜
６２４ アモルファスシリコン
６２５ ソース電極
６２６ ドレイン電極
６２７ データライン
６２８ データパッドの下部電極
６３０ 保護層
６３２ カラーフィルタ層
６４０ ＯＣ層
６４２ ドレインコンタクトホール
６４４、６４６ パッドコンタクトホール
６５０ 透明金属
６５２ 有色金属

Claims (26)

1. 基板と、
   前記基板上に形成されたゲートラインと、
   前記ゲートラインを横切って前記基板上に形成されたデータラインと、
   前記ゲートラインと前記データラインに連結された薄膜トランジスタと、
   前記ゲートラインと前記データラインとの交差により定義された画素領域に形成され、前記薄膜トランジスタと連結され、複数の第１のバーを備え、透明金属層と有色金属層との積層構造を有する画素電極と、
   前記画素電極の前記第１のバーと交互にずれて配列された多数の第２のバーを備え、透明金属層と有色金属層との積層構造を有し、前記ゲートライン、データラインおよび薄膜トランジスタと重畳されるように形成された共通電極と、
   前記基板の前記画素領域に相応する位置に配置されたカラーフィルタ層と、
   を含むことを特徴とする横電界モード液晶表示装置の下部基板。
2. 前記カラーフィルタ層は、前記薄膜トランジスタ上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の横電界モード液晶表示装置の下部基板。
3. 前記共通電極は、遮光層として使用されることを特徴とする請求項１に記載の横電界モード液晶表示装置の下部基板。
4. 前記透明金属層は、ＩＴＯとＩＺＯからなる透明導電性金属の群から選ばれた酸化金属で形成されることを特徴とする請求項１に記載の横電界モード液晶表示装置の下部基板。
5. 前記有色金属層は、クロム、モリブデン、チタン、タンタルおよびタングステンからなる群から選ばれた金属で形成されることを特徴とする請求項１に記載の横電界モード液晶表示装置の下部基板。
6. 前記有色金属層は、クロム、モリブデン、チタン、タンタルおよびタングステンのいずれか１つとこれらの金属の酸化物との積層構造からなることを特徴とする請求項１に記載の横電界モード液晶表示装置の下部基板。
7. 前記画素電極、前記画素電極の前記複数の第１のバーおよび前記画素領域上の前記共通電極の前記複数の第２のバーは、透明金属物質からなることを特徴とする請求項１に記載の横電界モード液晶表示装置の下部基板。
8. 前記共通電極は、遮光層として使用されることを特徴とする請求項７に記載の横電界モード液晶表示装置の下部基板。
9. 前記透明金属層は、ＩＴＯとＩＺＯからなる透明導電性金属の群から選ばれた酸化金属で形成されることを特徴とする請求項７に記載の横電界モード液晶表示装置の下部基板。
10. 前記有色金属層は、クロム、モリブデン、チタン、タンタルおよびタングステンからなる群から選ばれた金属で形成されることを特徴とする請求項７に記載の横電界モード液晶表示装置の下部基板。
11. 前記有色金属層は、クロム、モリブデン、チタン、タンタルおよびタングステンのいずれか１つとこれらの金属の酸化物との積層構造からなることを特徴とする請求項７に記載の横電界モード液晶表示装置の下部基板。
12. 前記画素電極は、前記画素領域の中心部分に形成されることを特徴とする請求項１に記載の横電界モード液晶表示装置の下部基板。
13. 基板と、前記基板上に形成されたゲートラインと、前記ゲートラインを横切って前記基板上に形成されたデータラインと、前記ゲートラインと前記データラインに連結された薄膜トランジスタと、前記ゲートラインと前記データラインとの交差により定義された画素領域に形成され、前記薄膜トランジスタと連結され、複数の第１のバーを備え、透明金属層と有色金属層との積層構造を有する画素電極と、前記画素電極の前記第１のバーと交互にずれて配列された多数の第２のバーを備え、透明金属層と有色金属層との積層構造を有し、前記ゲートライン、データラインおよび薄膜トランジスタと重畳されるように形成された共通電極と、前記下部基板の前記画素領域に相応する位置に配置されたカラーフィルタ層とを含む下部基板と、
    前記下部基板から所定の間隔で離間して配置された上部基板と、
    前記上部基板と前記下部基板との間に注入された液晶層と、
    を含むことを特徴とする横電界モード液晶表示装置。
14. 基板上にゲートラインを形成するステップと、
    前記ゲートラインを横切って前記基板上にデータラインを形成するステップと、
    前記ゲートラインと前記データラインに連結された薄膜トランジスタを形成するステップと、
    前記ゲートラインと前記データラインとの交差により画素領域が定義され、前記薄膜トランジスタに連結され、複数の第１のバーを備える画素電極と、前記ゲートライン、前記データラインおよび前記薄膜トランジスタと重畳され、前記画素電極の前記複数の第１のバーと交互にずれて配列された多数の第２のバーを備え、透明金属層と有色金属層との積層構造を有する共通電極を形成するステップと、
    を含むことを特徴とする横電界モード液晶表示装置の下部基板の製造方法。
15. 前記画素電極は、透明金属層と有色金属層との積層構造を有することを特徴とする請求項１４に記載の横電界モード液晶表示装置の下部基板の製造方法。
16. 前記共通電極は、遮光層として使用されることを特徴とする請求項１４に記載の横電界モード液晶表示装置の下部基板の製造方法。
17. 前記透明金属層は、ＩＴＯとＩＺＯからなる透明導電性金属の群から選ばれた酸化金属で形成されることを特徴とする請求項１５に記載の横電界モード液晶表示装置の下部基板の製造方法。
18. 前記有色金属層は、クロム、モリブデン、チタン、タンタルおよびタングステンからなる群から選ばれた金属で形成されることを特徴とする請求項１５に記載の横電界モード液晶表示装置の下部基板の製造方法。
19. 前記有色金属層は、クロム、モリブデン、チタン、タンタルおよびタングステンのいずれか１つとこれらの金属の酸化物との積層構造からなることを特徴とする請求項１５に記載の横電界モード液晶表示装置の下部基板の製造方法。
20. 前記画素電極、前記画素電極の前記複数の第１のバーおよび前記画素領域上の前記共通電極の前記複数の第２のバーは、透明金属物質からなることを特徴とする請求項１４に記載の横電界モード液晶表示装置の下部基板の製造方法。
21. 前記共通電極は、遮光層として使用されることを特徴とする請求項２０に記載の横電界モード液晶表示装置の下部基板の製造方法。
22. 前記透明金属層は、ＩＴＯとＩＺＯからなる透明導電性金属の群から選ばれた酸化金属で形成されることを特徴とする請求項２０に記載の横電界モード液晶表示装置の下部基板の製造方法。
23. 前記有色金属層は、クロム、モリブデン、チタン、タンタルおよびタングステンからなる群から選ばれた金属で形成されることを特徴とする請求項２０に記載の横電界モード液晶表示装置の下部基板の製造方法。
24. 前記有色金属層は、クロム、モリブデン、チタン、タンタルおよびタングステンのいずれか１つとこれらの金属の酸化物との積層構造からなることを特徴とする請求項２０に記載の横電界モード液晶表示装置の下部基板の製造方法。
25. 前記画素電極は、前記画素領域の中心部分に形成されることを特徴とする請求項２０に記載の横電界モード液晶表示装置の下部基板の製造方法。
26. 下部基板上にゲートラインを形成するステップと、
    前記ゲートラインを横切って前記基板上にデータラインを形成するステップと、
    前記ゲートラインと前記データラインに連結された薄膜トランジスタを形成するステップと、
    前記ゲートラインと前記データラインとの交差により画素領域が定義され、前記薄膜トランジスタに連結され、複数の第１のバーを備える画素電極と、前記ゲートライン、前記データラインおよび前記薄膜トランジスタと重畳され、前記画素電極の前記複数の第１のバーと交互にずれて配列された多数の第２のバーを備え、透明金属層と有色金属層との積層構造を有する共通電極を形成するステップと、
    前記下部基板と上部基板とを合着するステップと、
    前記下部基板と前記上部基板との間に液晶層を注入するステップと、
    を含むことを特徴とする横電界モード液晶表示装置の製造方法。
    

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