JP4537946B2 - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
カラーフィルター基板10は、上部ガラス基板2上に順次形成されたブラックマトリクス4と、カラーフィルター6及び共通電極8とを備える。ブラックマトリクス4は、上部ガラス基板2にマトリクス形態で形成される。このようなブラックマトリクス4は、上部ガラス基板2の領域をカラーフィルター6が形成される複数のセル領域で分け、隣り合うセル間の光干渉及び外光の反射を防止する。カラーフィルター6は、ブラックマトリクス4により区分されたセル領域に、赤R、緑G、青Bに区分されるように形成され、赤色、緑色、青色の光をそれぞれ透過させる。共通電極8は、カラーフィルター6上に全面塗布された透明導電層で液晶24の駆動の際、基準となる共通電圧(Vcom)を供給する。そして、カラーフィルター6の平坦化のため、カラーフィルター6と共通電極8との間には、オーバーコート層(OvErcoat LayEr;図示せず)がさらに形成されることもある。
垂直電界印加型液晶表示装置は、上下部基板に対向して配置された画素電極と共通電極との間に形成される垂直電界によりTN(TwistEd NEmatic)モードの液晶を駆動する。垂直電界印加型液晶表示装置は、開口率が大きい長所を有する反面、視野角が90度程度の狭い短所を有する。
図2は、本発明における第1の実施の形態に係る水平電界薄膜トランジスタ基板を示す平面図であり、図3は、図2に示した薄膜トランジスタ基板をIII-III’、IV’、V-V’、VI−VI’線に沿って切断して示す断面図である。
具体的には、画素ホール119は、共通電極122と非重畳された非重畳部と、共通電極122と重畳された重畳部とを備える。画素ホール119の非重畳部は、共通電極122のフィンガー部122Bと並ぶように保護膜154を貫通してゲート絶縁膜152を露出させる。画素ホール119の重畳部は、保護膜154を貫通して共通電極122の第1水平部122A及びフィンガー部122Bの下段部と重畳されたドレイン電極112を露出させる。
図5A及び図5Bは、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法のうち、第1のマスク工程を説明するための平面図及び断面図を、図6A〜図6Eは第1のマスク工程を具体的に説明するための断面図を示すものである。
第1のマスク工程で下部基板142上にゲートライン102、ゲートパッド下部電極126、共通ライン120、共通電極122、共通パッド下部電極142を含む第1のマスクパターン群が形成される。ここで、共通電極122を除いた第1のマスクパターン群は、第1及び第2の導電層101、103が積層された二重導電層構造で、共通電極122は、第1の導電層101のみで形成される。このように二重導電層及び単一層構造を有する第1のマスクパターン群はハーフトーン(Half Tone)マスクまたは回折露光マスクを用いることにより、一つのマスク工程で形成される。以下では、第1のマスクとして、ハーフトーンマスクを用いた場合を例として説明する。
具体的には、画素ホール219は、共通電極222との非重畳部と重畳部とを備える。このような画素ホール219の非重畳部は、保護膜254及びゲート絶縁膜252を貫通して共通電極222のフィンガー部222Bと並んで形成される。画素ホール219の重畳部は、共通電極222の第1水平部222A及びフィンガー部222Bの下段部と重畳された部分で保護膜154、ドレイン電極212、半導体パターン215を貫通して形成される。この際、共通電極222と重畳されたドレイン電極212及び半導体パターン215のエッチングで、その下のゲート絶縁膜252がエッチングされることを防止する。これにより、画素ホール219の重畳部には、共通電極222を覆うゲート絶縁膜252が存在するため、画素電極218と共通電極222とのショート不良を防止することができる。そして、共通電極222と重畳されたドレイン電極212及び半導体パターン215は、画素ホール219の重畳部のエッジ部を覆う形態で残存する。
図14A〜図14Bは、本発明の第2の実施の形態に係る反透過型薄膜トランジスタ基板の製造方法のうち、第1のマスク工程を説明するための平面図及び断面図を示したのである。
第1のマスク工程で下部基板250上にゲートライン202、ゲートパッド下部電極226、共通ライン220、共通電極222、共通パッド下部電極242を含む第1のマスクパターン群が形成される。ここで、共通電極222のフィンガー部222B及び第2水平部222Cを除いた第1のマスクパターン群は、第1及び第2の導電層201、203が積層された二重導電層構造で、共通電極222及びフィンガー部222B及び第2水平部222Cは、第1の導電層101である透明導電層のみで形成される。このように二重導電層及び単一層構造を有する第1のマスクパターン群は、ハーフトーンマスクまたは回折露光マスクを用いることにより、一つのマスク工程で形成される。このような第1のマスク工程は、図7A〜図7Eで前述したのと同様であるため、省略する。但し、共通電極222の第1水平部222Aが光漏れ防止のため、二重導電層構造として形成されることのみ異なる。
第1のマスクパターン群が形成された下部基板250上にゲート絶縁膜252が形成され、その上に第2のマスク工程でデータライン204、ソース電極210、ドレイン電極212、データパッド下部電極234、ダミーパターン211を含むソース/ドレインパターンと、ソース/ドレインパターンの背面に沿って重畳された活性層214及びオーミックコンタクト層216を含む半導体パターン215を含む第2のマスクパターン群が形成される。このような第2のマスクパターン群は、回折露光マスクまたはハーフトーンマスクを用いた一つのマスク工程で形成される。このような第2のマスク工程は、図9A〜図9Eで前述したのと同様であるため、省略する。但し、共通電極222の第2水平部222Cと重畳されたダミーパターン211が、半導体パターン215と共にさらに形成されることのみ異なる。
Claims (39)
- 基板上に、透明な第1の導電層及び不透明な第2の導電層を順次積層した二重導電層構造でなるゲートラインと、
前記ゲートラインとゲート絶縁膜を間に置いて交差して画素領域を定義するデータラインと、
前記ゲートラインと接続されたゲート電極、前記データラインと接続されたソース電極、前記ソース電極と離隔したドレイン電極、前記ソース電極及びドレイン電極間のチャンネルを形成する半導体パターンとを含む薄膜トランジスタと、
前記ゲートラインと並んで前記二重導電層構造で前記基板上に形成された共通ラインと、
前記共通ラインの第1の導電層が前記画素領域に延長され、形成された共通電極と、
前記薄膜トランジスタ及びデータラインを覆う保護膜と、
前記画素領域で前記保護膜を貫通する画素ホール内に前記保護膜と境界をなして形成され、前記ドレイン電極と接続され、前記共通電極と水平電界を形成する画素電極と
を含むことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記ドレイン電極と、前記共通電極の一部分は、前記半導体パターン及びゲート絶縁膜を間に置いて重畳され、ストレージキャパシタを形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。
- 前記画素電極と、前記共通電極の一部分は、前記ゲート絶縁膜を間に置いて重畳され、ストレージキャパシタを形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。
- 前記共通電極は、前記ゲートラインと隣り合う第1水平部と、前記第1水平部から前記画素領域に伸張されたフィンガー部と、前記フィンガー部と接続され、前記共通ラインの第1の導電層と接続された第2水平部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。
- 前記共通電極は、前記第1水平部上に前記第2の導電層で形成された光漏れ防止層をさらに含むことを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置。
- 前記画素電極は、前記共通電極の第1水平部と重畳された水平部と、前記共通電極のフィンガー部と並んでるフィンガー部とを含むことを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置。
- 前記画素ホールは、前記共通電極と非重畳された非重畳部と、前記共通電極と重畳された重畳部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。
- 前記画素ホールの非重畳部は、前記ゲート絶縁膜を露出させ、前記画素ホールの重畳部は、前記共通電極と重畳されたドレイン電極を露出させることを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。
- 前記画素ホールの非重畳部は、前記保護膜と共に、その下のゲート絶縁膜を貫通して前記基板を露出させ、前記画素ホールの重畳部は、前記保護膜と共に前記共通電極と重畳されたドレイン電極及び半導体パターンを貫通して前記ゲート絶縁膜を露出させることを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。
- 前記共通電極と重畳されたドレイン電極及び半導体パターンは、前記画素ホール重畳部のエッジ部を覆いながら残存することを特徴とする請求項9に記載の液晶表示装置。
- 前記画素電極は、前記画素ホールのエッジ部を通じて前記ドレイン電極と側面接続されることを特徴とする請求項9に記載の液晶表示装置。
- 前記共通電極と重畳された前記データラインと同一層のダミーパターン及び半導体パターンをさらに含み、前記画素ホールの重畳部は、前記保護膜と共に前記ダミーパターン及び半導体パターンを貫通して前記ゲート絶縁膜を露出させることを特徴とする請求項9に記載の液晶表示装置。
- 前記共通電極と重畳された前記データラインと同一層のダミーパターン及び半導体パターンは、前記画素ホールの重畳部のエッジ部を覆いながら残存することを特徴とする請求項12に記載の液晶表示装置。
- 前記ゲートラインから延長された前記二重導電層構造のゲートパッド下部電極と、前記保護膜及びゲート絶縁膜を貫通するコンタクトホール内に形成され、前記ゲートパッド下部電極と接続されたゲートパッド上部電極を含むゲートパッドとをさら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。
- 前記共通ラインから延長された前記二重導電層構造の共通パッド下部電極と、前記保護膜及びゲート絶縁膜を貫通するコンタクトホール内に形成され、前記共通パッド下部電極と接続された共通パッド上部電極を含む共通パッドとをさら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。
- 前記データラインから前記半導体パターンと共に延長されたデータパッド下部電極と、前記保護膜を貫通するコンタクトホール内に形成され、前記データパッド下部電極と接続されたデータパッド上部電極とを含むデータパッドとをさら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。
- 前記コンタクトホールは、前記データパッド下部電極及び半導体パターンまで貫通するように形成され、前記データパッド上部電極は、前記コンタクトホールのエッジ部を通じて前記データパッド下部電極と側面接続されたことを特徴とする請求項16に記載の液晶表示装置。
- 前記画素電極は、透明導電層、チタン、タングステンのうちいずれでな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のマスクを用いて、基板上に、透明な第1の導電層及び不透明な第2の導電層を順次積層してなる二重導電層構造のゲートライン、ゲート電極、共通ラインと、前記共通ラインの第1の導電層が延長された単一層構造の共通電極とを含む第1のマスクパターン群を形成する段階と、
前記第1のマスクパターン群を覆うゲート絶縁膜を形成する段階と、第2のマスクを用いて前記ゲート絶縁膜上に半導体パターンと、その上に重畳されたデータライン及びソース電極と、ドレイン電極を含むソース/ドレインパターンとを含む第2のマスクパターン群を形成する段階と、
前記第2のマスクパターン群を覆う保護膜を形成する段階と、
第3のマスクを用いて前記保護膜を貫通する画素ホールを形成し、該画素ホール内に前記保護膜と境界をなして位置し、前記ドレイン電極と接続され、該画素ホール内に上記保護膜と境界をなして位置し、前記ドレイン電極と接続され、前記共通電極と水平電界を形成する画素電極を含む第3のマスクパターン群を形成する段階と
を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 - 前記第1のマスクパターン群を形成する段階は、前記基板上に前記第1及び第2の導電層を積層する段階と、前記第2の導電層上にハーフトーンマスクまたは回折露光マスクを用いたフォトリソグラフィー工程で互いに異なる厚さを有する第1及び第2のフォトレジストパターンを形成する段階と、前記第1及び第2のフォトレジストパターンを用いたエッチング工程で、前記第1及び第2の導電層をパターニングして前記二重導電層構造を有する前記第1のマスクパターン群を形成する段階と、アッシング工程で第1のフォトレジストパターンを薄くし、前記第2のフォトレジストパターンを除去する段階と、前記アッシングされた第1のフォトレジストパターンを用いたエッチング工程で、前記共通電極上の第2の導電層を除去する段階と、前記アッシングされた第1のフォトレジストパターンを除去する段階とを含むことを特徴とする請求項19に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記ドレイン電極は、前記半導体パターン及びゲート絶縁膜を間に置いて前記共通電極の一部分と重畳されるようにし、ストレージキャパシタを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項19に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記画素電極は、前記ゲート絶縁膜を間に置いて前記共通電極の一部分と重畳されるようにし、ストレージキャパシタを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項19に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記ストレージキャパシタに含まれた共通電極は、その上に前記第2の導電層が残るように形成されることを特徴とする請求項22に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記共通電極は、前記ゲートラインと隣り合う第1水平部、前記第1水平部から伸張されたフィンガー部、前記フィンガー部と接続され、前記共通ラインの第1の導電層と接続された第2水平部を含むように形成されることを特徴とする請求項19に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記画素電極は、前記共通電極の第1水平部と重畳された水平部、前記共通電極のフィンガー部と並んでるフィンガー部を含むように形成されることを特徴とする請求項24に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記第1のマスクパターン群を形成する段階は、ゲートラインから延長された前記二重導電層構造のゲートパッド下部電極を形成する段階をさらに含み、前記画素ホール及び第3のマスクパターン群を形成する段階は、前記保護膜及びゲート絶縁膜を貫通する第1のコンタクトホールを形成し、該第1のコンタクトホール内に前記ゲートパッド下部電極と接続されたゲートパッド上部電極を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項19に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記第2のマスクパターン群を形成する段階は、前記データラインから前記半導体パターンと共に延長されたデータパッド下部電極を形成する段階をさらに含み、前記画素ホール及び第3のマスクパターン群を形成する段階は、前記保護膜を貫通する第2のコンタクトホールを形成し、前記第2のコンタクトホール内に前記データパッド下部電極と接続されたデータパッド上部電極を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項26に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記第1のマスクパターン群を形成する段階は、前記共通ラインから延長された前記二重導電層構造の共通パッド下部電極を形成する段階をさらに含み、前記画素ホール及び第3のマスクパターン群を形成する段階は、前記保護膜及びゲート絶縁膜を貫通する第3のコンタクトホールを形成し、該第3のコンタクトホール内に前記共通パッド下部電極と接続された共通パッド上部電極を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項27に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記第3のマスクパターン群を形成する段階は、前記保護膜上に前記第3のマスクとして反透過マスクまたは回折露光マスクを用いて厚さの異なる第1及び第2のフォトレジストパターンを形成する段階と、前記第1及び第2のフォトレジストパターンを介して露出された保護膜及びゲート絶縁膜をエッチングして、前記第1及び第3のコンタクトホールを形成する段階と、アッシング工程で前記第1のフォトレジストパターンの厚さを薄くし、前記第2のフォトレジストパターンを除去する段階と、前記アッシングされた第1のフォトレジストパターンを介して露出された保護膜をエッチングして前記画素ホールと、第2のコンタクトホールを形成する段階と、前記第1のフォトレジストパターンを覆う第3の導電層を形成する段階と、前記第1のフォトレジストパターンと共にその上の第3の導電層をリフトオフさせ、前記画素ホール第1〜第3のコンタクトホール内に位置する第3のマスクパターン群を形成する段階とを含むことを特徴とする請求項28に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記画素ホールは、前記共通電極と非重畳され、前記ゲート絶縁膜を露出させる非重畳部と、前記共通電極と重畳され、該共通電極と重畳されたドレイン電極を露出させる重畳部を含むように形成されることを特徴とする請求項29に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記画素電極は、前記画素ホールを介して露出されたドレイン電極と重畳され、接続されることを特徴とする請求項30に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記第3のマスクパターン群を形成する段階は、前記保護膜上に前記第3のマスクを用いてフォトレジストパターンを形成する段階と、前記フォトレジストパターンを介して露出された保護膜及びゲート絶縁膜をエッチングして前記画素ホールと第1〜第3のコンタクトホールを形成する段階と、前記フォトレジストパターンを覆う第3の導電層を形成する段階と、前記フォトレジストパターンをその上の第3の導電層と共にリフトオフさせ、前記画素ホールと第1〜第3のコンタクトホール内に位置する第3のマスクパターン群を形成する段階とを含むことを特徴とする請求項28に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記画素ホールは、前記共通電極と非重畳された非重畳部と、前記共通電極と重畳された重畳部を含むように形成され、前記画素ホールの非重畳部は、前記保護膜及びゲート絶縁膜を貫通して前記基板を露出させ、前記画素ホールの重畳部は前記保護膜と共に前記共通電極と重畳されたドレイン電極及び半導体パターンを貫通して前記ゲート絶縁膜を露出させるように形成されることを特徴とする請求項32に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記共通電極と重畳されたドレイン電極及び半導体パターンは、前記画素ホールの重畳部のエッジ部を覆いながら残存することを特徴とする請求項33に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記画素電極は、前記画素ホールのエッジ部を通じて前記ドレイン電極と側面接続されることを特徴する請求項34に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記ゲート絶縁膜を間に置いて前記共通電極と重畳された前記データラインと同一層のダミーパターン及び半導体パターンを形成する段階をさらに含み、前記画素ホールの重畳部は、前記保護膜と共に前記ダミーパターン及び半導体パターンを貫通して前記ゲート絶縁膜を露出させるように形成されることを特徴とする請求項33に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記共通電極と重畳された前記データラインと同一層のダミーパターン及び半導体パターンは、前記画素ホールの重畳部のエッジ部を覆いながら残存することを特徴とする請求項36に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記第2のコンタクトホールは、前記データパッド下部電極及び半導体パターンまで貫通するように形成され、前記データパッド上部電極は、前記第2のコンタクトホールのエッジ部を通じて前記データパッド下部電極と側面接続されることを特徴とする請求項32に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記画素電極は、透明導電層、チタン、タングステンのうちいずれかでなることを特徴とする請求項29または32に記載の液晶表示装置の製造方法。
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