JP2007183628A - 横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、液晶表示装置に係り、特に、高輝度及び広視野角を具現する横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板とその製造方法に関する。
【解決手段】本発明は、基板と;前記基板上に、第1方向に形成されたゲート配線と;前記基板上に、第2方向に形成されたデータ配線と;前記ゲート配線及びデータ配線に連結された薄膜トランジスタと;プレート状であって、第1透明導電性物質で前記基板上に形成される共通電極と;前記共通電極の上部に、第2透明導電性物質で構成されて、前記第2方向に沿って形成されて、相互に離隔された第1及び第2パターンと、前記第1及び第2パターンを連結して、前記第1及び第2パターンに斜めに形成されて相互に離隔する多数の第3パターンとを含むことを特徴とする横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板を提供する。これによって、開口率、視野角及び輝度が改善される。
【選択図】図5
Description
従って、液晶の分子配列方向を任意に調節すると、光学的異方性によって液晶の分子配列方向に光が屈折して画像情報を表現する。
図1は、一般の横電界方式の液晶表示装置の断面を示した拡大断面図である。
第1基板10には、多数の画素Pごとに薄膜トランジスタTと、共通電極30及び画素電極32が構成される。
薄膜トランジスタTは、ゲート電極14と、ゲート電極14の上部に絶縁膜16を間に積層された半導体層18と、半導体層18の上部に相互に離隔して構成されたソース電極20及びドレイン電極22とを含む。
共通電極30と画素電極32は、透明な材質で形成されて、同一基板上に、相互に平行に離隔して構成される。
第2基板40には、ゲート配線(図示せず)及びデータ配線(図示せず)と薄膜トランジスタTに対応する一面にブラックマトリックス42が構成されて、画素Pに対応してカラーフィルター44a、44bが構成される。
液晶層LCは、共通電極30と画素電極32の水平電界45によって動作される。
図2は、従来の第1例による横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板の構成を概略的に示した平面図である。
また、ゲート配線12とは平行に離隔して画素領域Pを横切る共通配線15を構成する。
ゲート配線12とデータ配線24の交差地点には、ゲート配線12に連結されたゲート電極14、ゲート電極14の上部の半導体層18、半導体層18の上部のソース電極20及びドレイン電極22を含む薄膜トランジスタTが構成される。
画素領域Pには、共通配線15と接触しながら画素領域Pに垂直に延長された共通電極30が構成されて、ドレイン電極22と接触しながら共通電極30と平行に離隔された位置に延長された画素電極32が構成される。
これは、一般の横電界構造では、両電極30、32間に発生した電界が両電極30、32のエッジ部までのみ影響を与えるため、両電極30、32のエッジ部のみ開口領域として使用される。従って、輝度面からするとまだ不足である。
このような構成は、画素電極の上部に位置する液晶も精密に制御することによって上下及び左右180°の広視野角と共に対角線方向の視野角でも色の相変移が無く、高い明暗比を得ることを特徴とする。
図3に示したように、従来のAH-IPS方式の液晶表示装置用アレイ基板は、透明な絶縁基板50の第1方向に位置したゲート配線54と、ゲート配線54と交差する第2方向に位置したデータ配線72を含む。
従って、一般の横電界方式の液晶表示装置に比べて透過領域が増加して、高い輝度を有する長所がある。
図4Aと図4Bに示したように、基板50に画素領域Pが定義されて、画素領域Pの一側に薄膜トランジスタTが構成される。薄膜トランジスタTは、ゲート配線54に連結されるゲート電極56と、ゲート電極56の上部の半導体層62と、アクティブ層62の上部に位置してデータ配線72と接触するソース電極68と、これとは所定間隔離隔されたドレイン電極70とを含む。
本発明の第2構造は、データ配線と画素電極間に光を遮断する手段をさらに構成する。
また、本発明による横電界方式のアレイ基板を構成するにおいて、工程を単純化する方法及びゲート金属の逆テーパー現象を防ぐための方法を提供する。
図5に示したように、基板100上に、第1方向にゲート配線104を構成して、ゲート配線104と交差する第2方向にデータ配線120を構成する。
ゲート配線104とデータ配線120の交差地点には、ゲート電極106、半導体層112、ソース電極116及びドレイン電極118を含む薄膜トランジスタTを構成する。
画素電極126は、画素領域Pの両側で、データ配線120と平行に離隔された第1パターン126aと、第2パターン126bと、第1パターン126a及び第2パターン126bを連結する多数の第3パターン126cとで構成する。
第1金属パターン108a及び第2金属パターン108bは、プレート状の共通電極102の両側に面接触しながらパターニングされて、隣接する画素領域P間に一体に構成する。
すなわち、画素電極126の第1パターン126a及び第2パターン126bが位置した共通電極102の両側に定義される光漏れ領域Dでは、液晶の異常配列によって光が漏れる現象が発生するために、この部分を第1金属パターン108a及び第2金属パターン108bで遮蔽する。これによって、上部基板(図示せず)にブラックマトリックス(図示せず)を設計する時、工程マージンが減少する長所がある。
このような構成によって、画素電極126と共通電極102間に発生する補助用量を元々の設計値に合うように大幅に低めることができる。
従って、補助用量に合わせて薄膜トランジスタTの大きさを最小化するので、開口領域が拡大される。
図6Aと図7Aは、第1マスク工程を示した図である。
図6Aと図7Aに示したように、基板100に多数の画素領域Pを定義する。
基板100上にインジウムースズーオキサイドITOとインジウムージンクーオキサイドIZOを含む透明な導電性金属グループのうちから選択された一つを蒸着して第1マスク工程によってパターニングして、画素領域Pにプレート状の共通電極102を形成する。
図6Bと図7Bに示したように、共通電極102が形成された基板100全面に、アルミニウムAl、アルミニウム合金AlNd、タングステンW、銅Cu、モリブデンMo、クロムCr、モリブデンタングステンMoW等を含む導電性金属グループのうちから選択された一つを蒸着してパターニングし、画素領域Pの第1辺に沿ってゲート配線(図5の104)を形成する。この時、ゲート配線104の一部をゲート電極106として使用したり、ゲート配線104から突出され延長してゲート電極106を形成したりすると同時に、共通電極102の一側と他側に各各長手方向に沿って第1金属パターン108aと第2金属パターン108bを形成する。
ここで、第1金属パターン108aと第2金属パターン108bは、隣接する画素領域P間に一体に構成する。
図6Cと図7Cに示したように、ゲート配線(図5の104)と第1金属パターン108a及び第2金属パターン108bが形成された基板100全面に、誘電率の低い絶縁物質を蒸着してゲート絶縁膜110を形成する。
誘電率の低い物質としては、誘電率が3.4程度の酸化シリコンSiO2を例えており、場合によって、誘電率が3以下の有機物質を使用する。
有機物質としては、ベンゾシクロブテンBCBとアクリル系樹脂等がある。
従って、開口領域が拡大できる長所がある。
図6Dと図7Dに示したように、ゲート絶縁膜110が形成された基板100全面に、純粋非晶質シリコンa-Si:Hと不純物を含む非晶質シリコンn+a-Si:Hを連続的に蒸着した後、第3マスク工程によってパターニングして、ゲート電極106の上部のゲート絶縁膜110上にアイランド状のアクティブ層112aとオーミックコンタクト層112bで構成される半導体層112を形成する。
図6Eと図7Eに示したように、半導体層112が形成された基板100全面に、アルミニウムAl、アルミニウム合金AlNd、クロムCr、モリブデンMo、モリブデンタングステンMoW、タングステンW、銅Cu等を含む導電性金属グループのうちから選択された一つまたは一つ以上を蒸着してパターニングし、オーミックコンタクト層114の上部に離隔されたソース電極116とドレイン電極118と、ソース電極116と接触してゲート配線(図5の104)と交差する方向にデータ配線120を形成する。
図6Fと図7Fに示したように、ソース電極116及びドレイン電極118が形成された基板100全面に、前述したように、誘電率の低い無機絶縁膜または、場合よって、有機絶縁膜を蒸着または塗布して保護膜122を形成する。
保護膜122をパター二ングして、ドレイン電極118の一部を露出するドレインコンタクトホール124を形成する。
図6Gと図7Gに示したように、保護膜122が形成された基板100全面に、インジウムースズーオキサイドITOとインジウムージンクーオキサイドIZOを含む透明な導電性金属グループのうちから選択された一つを蒸着してパターニングし、画素電極126を形成する。画素電極126は、画素領域Pの両側に各々長手方向に沿って延長された第1パターン126aと、第2パターン126bと、第1パターン126a及び第2パターン126bを連結する多数の第3パターン126cを含む。
前述したような工程によって本発明の実施例1による横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板を製作する。
また、画素電極を横に配置すると同時に、傾きを有するように設計することによって上下及び対角線方向に視野角特性を改善して、広視野角を具現する。
図8に示したように、基板200上に、第1方向にゲート配線204を構成して、ゲート配線204と交差する第2方向にデータ配線220を構成する。
ゲート配線204とデータ配線220の交差地点には、ゲート電極206、半導体層212、ソース電極216及びドレイン電極218を含む薄膜トランジスタTを構成する。
画素電極226は、画素領域Pの両側で、データ配線220と平行に離隔された第1パターン226a及び第2パターン226bと、第1パターン226a及び第2パターン226bを連結する多数の第3パターン226cを含む。
この時、多数の第3パターン226c間の距離は、多数の第3パターン226c各々と下部の共通電極202間に発生する電界が、画素電極226の各中心部まで及ぶように狭く設計する。
第1金属パターン208a及び第2金属パターン208bは、共通電極202の両側に直接接触するように構成して、隣接する画素領域P間に一体に構成する。
図9Aと図9Bに示したように、基板200に画素領域Pが定義されて、画素領域Pの一側には、薄膜トランジスタTが位置する。
誘電率の低い絶縁膜は、前述したように、第1金属パターン208a及び第2金属パターン208bとデータ配線220間に信号干渉が起きないようにする。
図10に示したように、基板300上に、第1方向にゲート配線314を構成して、ゲート配線314と交差する第2方向にデータ配線332を構成する。
ゲート配線314とデータ配線332の交差地点には、ゲート電極316、半導体層324、ソース電極328及びドレイン電極330を含む薄膜トランジスタTを構成する。
画素電極338は、画素領域Pの両側で、データ配線332と平行に離隔された第1パターン338a及び第2パターン338bと、第1パターン338a及び第2パターン338bを連結する多数の第3パターン338cで構成する。
図11Aないし図11Fと図12Aないし図12Fは、第1マスク工程を示した図である。
透明導電性物質層302は、インジウムースズーオキサイドITOとインジウムージンクーオキサイドIZOを含む透明導電性金属グループのうちから選択された一つを蒸着して形成し、第1金属物質層302は、モリブデンMoを蒸着して形成し、第2金属物質層306は、アルミニウム合金AlNdを蒸着して形成する。
それ以外の領域には、透過部B1が対応するように構成する。
マスクMを利用した露光工程及び現像工程を行って、フォトレジスト層308をパターニングする。
この時、画素領域Pに対応する部分は、両側に残留した第2フォトレジストパターン312の下部を除いては、第2金属物質パターンM3が殆ど露出された状態になる。
一方、第2エッチング液は、下部の透明金属パターンM1をエッチングしないため、前述した第1エッチング液とは異なる種類である。
図11Gと図12Gに示したように、ゲート配線314とゲート電極316と共通電極318と、共通電極318の両側に各々第1金属パターン320aと第2金属パターン320bとが形成された基板300全面に、酸化シリコンSiO2のような誘電率の低い絶縁物質を蒸着または塗布してゲート絶縁膜322を形成する。
図11Hと図12Hに示したように、アクティブ層324aとオーミックコンタクト層324bが形成された基板300全面に、アルミニウムAl、アルミニウム合金AlNd、クロムCr、モリブデンMo、モリブデンタングステンMoW、タングステンW、銅Cu等を含む導電性金属グループのうちから選択された一つまたは一つ以上を蒸着してパターニングし、オーミックコンタクト層324bの上部に離隔されたソース電極328とドレイン電極330と、ソース電極328から延長されて、ゲート配線(図10の314)と交差して画素領域Pを定義するデータ配線332を形成する。
図11Iと図12Iに示したように、ソース電極328及びドレイン電極330が形成された基板300全面に、誘電率の低い無機絶縁膜または、場合によって、有機絶縁膜を蒸着または塗布して保護膜334を形成する。
保護膜334をパターニングして、ドレイン電極330の一部を露出するドレインコンタクトホール336を形成する。
図11Jと図12Jに示したように、保護膜334が形成された基板300全面に、インジウムースズーオキサイドITOとインジウムージンクーオキサイドIZOを含む透明な導電性金属グループのうちから選択された一つを蒸着してパターニングし、画素領域Pの両側に各々長手方向に沿って延長された第1パターン338a及び第2パターン338bと、第1パターン338a及び第2パターン338bを連結する多数の第3パターン338cを形成すると同時に、多数の第3パターン338cは、横の方向に対して0〜45°の傾きを有して、隣接する画素領域P間に対称される方向に傾き有するように設計する。
前述したように、5マスク工程によって本発明の実施例3による横電界方式の液晶表示装置を製作することができる。
102:共通電極
104:ゲート配線
106:ゲート電極
108a:第1金属パターン
108b:第2金属パターン
116:ソース電極
118:ドレイン電極
120:データ配線
126:画素電極
Claims (30)
- 基板と;
前記基板上に第1方向に形成されたゲート配線と;
前記基板上に第2方向に形成されたデータ配線と;
前記ゲート配線及びデータ配線に連結された薄膜トランジスタと;
プレート状であって、第1透明導電性物質で前記基板上に形成される共通電極と;
前記共通電極の上部に第2透明導電性物質で構成されて、前記第2方向に沿って形成されて、相互に離隔された第1及び第2パターンと前記第1及び第2パターンを連結して、前記第1及び第2パターンに斜めに形成され相互に離隔する多数の第3パターンとを含むことを特徴とする横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板。 - 前記共通電極と画素電極間に形成されて、約3ないし4の誘電率を有する絶縁膜をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板。
- 前記絶縁膜は、酸化シリコンSiO2、ベンゾシクロブテンBCB及びアクリル系樹脂のうちのいずれかで構成されることを特徴とする請求項2に記載の横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板。
- 前記共通電極と前記データ配線間に形成される第1及び第2金属パターンをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板。
- 前記第1及び第2金属パターンは、前記共通電極と接触することを特徴とする請求項4に記載の横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板。
- 前記第1及び第2金属パターンは、前記データ配線と重なることを特徴とする請求項4に記載の横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板。
- 一画素領域の前記第1金属パターンは、他の画素領域の前記第2金属パターンと一体に構成されることを特徴とする請求項4に記載の横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板。
- 前記第1及び第2金属パターンは、前記ゲート配線と同一層に同一物質で構成されることを特徴とする請求項4に記載の横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板。
- 前記多数の第3パターンは、前記第1方向に対して0゜ないし45゜の角を有することを特徴とする請求項1に記載の横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板。
- 前記第1及び第2透明導電性物質は、インジウムースズーオキサイドITOとインジウムージンクーオキサイドIZOのいずれかを含むことを特徴とする請求項1に記載の横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板。
- 前記ゲート配線は、第1、第2及び第3層を含むことを特徴とする請求項1に記載の横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板。
- 前記第1層は、前記共通電極と同一層に同一物質で構成されて、前記第2及び第3層各々は、モリブデンMoとアルミニウム合金AlNdを含むことを特徴とする請求項11に記載の横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板。
- 前記共通電極と前記データ配線間に形成されて、各々第4及び第5層で構成される第1及び第2金属パターンをさらに含み、前記第4層は、前記第2層と同一層に同一物質で構成されて、前記第5層は、前記第3層と同一層に同一物質で構成されることを特徴とする請求項12に記載の横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板。
- 第1マスクを利用して、基板上に透明導電性物質で構成されて、プレート状の共通電極を形成する段階と;
第2マスクを利用して、前記共通電極が形成された基板上に、第1方向に延長されたゲート配線とゲート電極を形成する段階と;
前記共通電極、前記ゲート配線及び前記ゲート電極の上部にゲート絶縁膜を形成する段階と;
第3マスクを利用して、前記ゲート絶縁膜の上部に前記ゲート電極に対応する半導体層を形成する段階と;
第4マスクを利用して、前記半導体層及びゲート絶縁膜の上部に相互に離隔するソース電極及びドレイン電極と、第2方向に延長されたデータ配線を形成する段階と;
第5マスクを利用して、前記ソース電極及びドレイン電極と前記データ配線の上部に、前記ドレイン電極を露出するドレインコンタクトホールを含む保護層を形成する段階と;
第6マスクを利用して、前記保護層の上部に第1及び第2パターンと、前記第1及び第2パターンを連結する多数の第3パターンを含み、前記ドレインコンタクトホールを通じて前記ドレイン電極に連結される画素電極を形成する段階とを含み、前記第1及び第2パターンは、前記第2方向に平行であって、相互に離隔して、前記多数の第3パターンは、相互に離隔して前記第1及び第2パターンに対して傾いていることを特徴とする横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。 - 前記ゲート絶縁膜は、酸化シリコンSiO2、ベンゾシクロブテンBCB及びアクリル系樹脂のうちのいずれかで構成されて、3ないし4の誘電率を有することを特徴とする請求項14に記載の横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
- 前記共通電極と前記データ配線間に、第1及び第2金属パターンを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項14に記載の横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
- 前記第1及び第2パターンは、前記共通電極と接触して、前記データ配線と重なることを特徴とする請求項16に記載の横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
- 一画素領域の前記第1金属パターンは、他の画素領域の前記第2金属パターンと一体に構成されることを特徴とする請求項16に記載の横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
- 前記第1及び第2金属パターンは、前記ゲート配線と同時に形成されることを特徴とする請求項16に記載の横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
- 前記多数の第3パターンは、前記第1方向に対して0゜ないし45゜の角を有することを特徴とする請求項14に記載の横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
- 第1マスクを利用して、基板上に第1方向に延長されたゲート配線と、ゲート電極及びプレート状の共通電極を形成する段階と;
前記共通電極、前記ゲート配線及び前記ゲート電極の上部にゲート絶縁膜を形成する段階と;
第2マスクを利用して、前記ゲート絶縁膜の上部に前記ゲート電極に対応する半導体層を形成する段階と;
第3マスクを利用して、前記半導体層及びゲート絶縁膜の上部に相互に離隔するソース電極及びドレイン電極と、第2方向に延長されたデータ配線を形成する段階と;
第4マスクを利用して、前記ソース電極及びドレイン電極と前記データ配線の上部に、前記ドレイン電極を露出するドレインコンタクトホールを含む保護層を形成する段階と;
第5マスクを利用して、前記保護層の上部に第1及び第2パターンと、前記第1及び第2パターンを連結する多数の第3パターンを含み、前記ドレインコンタクトホールを通じて前記ドレイン電極に連結される画素電極を形成する段階とを含み、前記第1及び第2パターンは、前記第2方向に平行であって、相互に離隔して、前記多数の第3パターンは、相互に離隔して前記第1及び第2パターンに対して傾いていることを特徴とする横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。 - 前記ゲート配線と前記ゲート電極及び前記共通電極を形成する段階は、基板上に第1ないし第3金属物質層を連続して形成する段階と;
前記第3金属物質層の上部にフォトレジスト層を形成する段階と;
前記フォトレジスト層の上部に第1透過率を有する第1領域と、前記第1透過率より小さい第2透過率を有する第2領域及び前記第2透過率より小さい第3透過率を有する第3領域を含むマスクを位置させる段階と;
前記マスクを利用して、前記フォトレジスト層を露光及び現像することによって前記第3金属物質層の上部に第1厚さを有する第1フォトレジストパターンと、前記第1厚さより小さい第2厚さを有して、前記第1フォトレジストパターンの両側に位置する第2フォトレジストパターン及び前記第2厚さと同一な厚さを有する第3フォトレジストパターンを形成して、前記第1領域に対応する前記第3金属物質層を前記第2及び第3フォトレジストパターン間に露出する段階と;
前記第1ないし第3フォトレジストパターンによって露出された第3金属物質層及びその下部の第1及び第2金属物質層を連続的に除去して、第1ないし第3金属物質パターンを形成する段階と;
前記第2及び第3フォトレジストパターンを除去することによって前記第3金属物質パターンを露出する段階と;
前記第1フォトレジストパターンによって露出された前記第2及び第3金属物質パターンを連続的に除去して、前記第1金属物質パターンを露出させる段階と;
前記第1フォトレジストパターンを除去する段階を含み、前記第1フォトレジストパターンの下部の第1ないし第3金属物質パターンは、前記ゲート配線及び前記ゲート電極で定義されて、前記露出された第1金属物質パターンは、前記共通電極で定義されることを特徴とする請求項21に記載の横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。 - 前記第3領域は、不透明層またはスリット層を含むことを特徴とする請求項22に記載の横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
- 前記第2及び第3フォトレジストパターンは、前記第3領域に対応して形成されることを特徴とする請求項22に記載の横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
- 前記第1金属物質層は、インジウムースズーオキサイドITOとインジウムージンクーオキサイドIZOのいずれかを含み、前記第2及び第3金属物質層各々は、モリブデンMoとアルミニウム合金AlNdを含むことを特徴とする請求項22に記載の横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
- 前記第1ないし第3金属物質層を連続的に除去することによって形成される前記第1ないし第3金属物質パターンは、テーパー状の側面を有することを特徴とする請求項25に記載の横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
- 前記ゲート配線と前記ゲート電極の第2及び第3金属物質パターンは、実質的に同一な形状であることを特徴とする請求項26に記載の横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
- 前記ゲート配線と前記ゲート電極及び前記共通電極の形成と同時に、前記共通電極の両側に第1及び第2金属パターンを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項21に記載の横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
- 前記第1及び第2金属パターンは、前記第2方向に沿って形成されることを特徴とする請求項28に記載の横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
- 前記多数の第3パターンは、前記第1方向に対して0゜ないし45゜の角を有することを特徴とする請求項21に記載の横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
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