JP5044248B2 - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置（Liquid Crystal Display；ＬＣＤ）及びその製造方法に係り、特に、カラーフィルターオンアレイ（Color Filter On Array；ＣＯＡ）構造を適用する液晶表示装置及びその製造方法に関する。

液晶表示装置は、薄膜トランジスター、画素電極などが形成されている下部基板と、共通電極などが形成されている上部基板と、これらの間に介在されている液晶層と、を備えてなる。この種の液晶表示装置の画素電極及び共通電極に電圧を印加すると、両電極の電位差により液晶層に電場が生成され、この電場の強度に応じて液晶分子の配列が変わる。液晶分子の配列の変化は、液晶層を通過する光の偏光を変化させ、これにより、基板の外面に取り付けられている偏光子により光の透過率が変わる結果となる。このため、両電極の電位差を調節して電場の強度を変えることにより、液晶表示装置を通過する光の透過率を調節することができる。

通常、液晶表示装置は、下部基板に薄膜トランジスター、画素電極などが形成され、上部基板にカラーフィルター、ブラックマトリックス、共通電極などが形成される。しかしながら、この種の液晶表示装置は、カラーフィルターと薄膜トランジスターをそれぞれ別々の基板の上に製作することが余儀なくされるため、その製造工程が複雑になる。そこで、このような問題を克服するために、カラーフィルターを薄膜トランジスターの形成された下部基板に形成するといったＣＯＡ構造の液晶表示装置が提案されている。

ＣＯＡ構造の液晶表示装置は、下部基板に形成される有機絶縁膜の上部にカラーフィルターを形成する場合と、有機絶縁膜に代えてカラーフィルターを単体で形成する場合がある。カラーフィルターを単体で形成する場合には、カラーフィルターを通常のフォトレジスターよりも約２倍以上の厚さに形成しなければならないが、カラーフィルターの誘電率は有機絶縁膜とほとんど同じであるため、有機絶縁膜と同様に約３．０μｍ程度の厚さに形成する。また、カラーフィルターを上部基板に形成するといった通常の液晶表示装置とは異なり、下部基板にカラーフィルターを形成するＣＯＡ構造の場合、データ線がブラックマトリックスの役割を果たし、データ線の上部に赤色、緑色、青色の各カラーフィルターを重ねて形成する必要がある。このとき、データ線の線幅は、通常の液晶表示装置の場合と同様に、約１０〜１５μｍ程度に決める。

かかるＣＯＡ構造をＳ−ＰＶＡ（Super-Patterned Vertical Alignment）に適用している。Ｓ−ＰＶＡは、単位ピクセルを２つのサブピクセルにより構成し、それぞれのサブピクセルに異なる電圧をかけて、側面における階調の潰れ気味や反転を改善し、結果として、側面視認性を高める方式のものである。Ｓ−ＰＶＡ構造の液晶表示装置は、１色を表現する１画素領域内に２つのトランジスターと２つの画素電極パターンを設け、２つの画素電極パターンにかかるピーク電圧を異ならせる方法を用いて階調を自然に表現し、且つ、側面視認性の悪さ（例えば、歪み現像）を改善することができる。

ＣＯＡ構造とＳ−ＰＶＡ構造を用いた液晶表示装置においては、下部基板のストレージ電極の上部にはカラーフィルターを形成しない。このため、この部分には保護膜及びゲート絶縁膜のみが存在することになり、結果として、これらを誘電体として画素電極とストレージ電極との間に十分なサイズのストレージキャパシターを形成することができる。
［特許文献１］韓国公開特許第2002-0084611号公報

しかしながら、ＣＯＡ構造とＳ−ＰＶＡ構造を用いた液晶表示装置の場合、カラーフィルターは３μｍ以上の厚さに形成される。ここで、カラーフィルターの上部には画素電極が形成されており、また異なるピーク電圧が印加される２つの画素電極間には、カラーフィルターが形成されず２つの画素電極が分離される。前述の通り、カラーフィルターは３μｍ以上と厚く形成されるため、カラーフィルターが形成される形成部分と、カラーフィルターが形成されない未形成部分と、の境界部分、特に異なるピーク電圧が印加される２つの画素電極間には、大きな段差部が生じることとなる。また、画素電極を形成する際には、画素電極をパターニングするための感光膜が形成される。この感光膜は、カラーフィルターよりも薄く形成されることもあり、カラーフィルターの形成部分とカラーフィルターの未形成部分との境目部における感光膜の厚さは大きく異なってくる。そのため、カラーフィルターの段差部、すなわち、カラーフィルターの除去領域とカラーフィルターの残留領域との境界部分に形成されている感光膜は、露光工程に際して正常に露光し切れず、感光膜の現像工程に際して除去できずに残留してしまう。そうすると、カラーフィルターの段差部に感光膜が残留するため、後続する画素電極のウェットエッチングに際して、画素電極形成用の導電層が残留してしまう。このため、カラーフィルターの形成部分とカラーフィルターの未形成部分との段差部に残留する導電層が原因となって、両画素電極間、つまり両サブピクセル間が互いに短絡されてしまうといった不都合が生じる。

そこで、本発明の目的は、サブピクセルの短絡を防ぐことのできる液晶表示装置及びその製造方法を提供するところにある。
本発明の他の目的は、サブピクセルの短絡を防ぐことのできる液晶表示装置及びその製造方法を提供するところにある。

本発明１の液晶表示装置は、
基板上の一方向に延在する複数のゲート線と、
前記ゲート線の間に一方向に延在するストレージ電極線と、
前記ゲート線と交差するように延在する複数のデータ線と、
前記ゲート線と前記データ線との交差領域に限定された単位ピクセルに形成されたカラーフィルターと、
前記単位ピクセル上の前記カラーフィルターの上部に互いに所定の間隔を隔てて形成された第１及び第２の画素電極と、を備え、
前記カラーフィルターは、前記第１及び第２の画素電極間の境目部には残留するが、前記ストレージ電極線の上部においてコンタクトホールが形成される部分では除去されている。

このように、第１及び第２の画素電極間の境目部にカラーフィルターを残留させることにより、第１及び第２の画素電極間に、カラーフィルターの形成・未形成による大きな段差部が発生しない。よって、大きな段差部に厚みが大きく異なる感光膜が形成されて、画素電極間に感光膜が残留するなどの問題の発生を防止することができる。そのため、両画素電極間、つまり両サブピクセル間の短絡を防ぐことができる。

発明２は、発明１において、前記単位ピクセルに多重ドメインを形成し、前記第１及び第２の画素電極を画成するための少なくとも１以上の切欠パターンをさらに備える。このように単位ピクセルが複数のドメインに分割されると、画素電極及び共通電極間に電圧が印加されたときに、各ドメインでの液晶分子の傾きが異なり、液晶表示装置の視野角を広げることができる。

発明３は、発明１において、前記ゲート線から延設されたゲート電極と、前記ゲート電極の上部に形成された活性層及びオーミックコンタクト層と、前記データ線から延在され、前記ゲート電極と一部重なり合うように形成されたソース電極と、前記ゲート電極と一部重なり合うように形成され、前記画素電極と接続されるドレイン電極と、をさらに備える。

本発明４の液晶表示装置の製造方法は、
基板上の一方向に延在する複数のゲート線を形成すると共に、前記ゲート線の間に一方向に延在するストレージ電極線を形成する段階と、
前記ゲート線の形成された前記基板の上部にゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記ゲート線と交差するように複数のデータ線を延在させる段階と、
全体の上面に保護膜及びカラーフィルターを形成する段階と、
前記カラーフィルターを現像する段階と、
前記カラーフィルターを現像した結果物上に、互いに所定の間隔を隔てて第１及び第２の画素電極を形成する段階と、を含み、
前記カラーフィルターを現像する段階では、前記カラーフィルターを、前記第１及び第２の画素電極が形成される部分の境目部には残留させるが、前記ストレージ電極線の上部におけるコンタクトホールが形成される部分では除去する。

つまり、互いに所定の間隔を隔てて形成される第１及び第２の画素電極間には、カラーフィルターが存在している。よって、発明１と同様の作用効果を奏する。

本発明５の液晶表示装置は、
基板上の一方向に延在する複数のゲート線と、
前記ゲート線の間に延在するストレージ電極線と、
前記ゲート線と交差するように延在する複数のデータ線と、
前記ゲート線及び前記データ線間の交差領域に限定された単位ピクセルに形成されたカラーフィルターと、
前記ゲート線の間に延在する画素電極線と、
前記ゲート線の間に前記画素電極と所定の間隔を隔てて延在する共通電極線と、
前記画素電極線から前記単位ピクセルの上に延設された複数の画素電極と、
前記共通電極線から前記単位ピクセルの上に延設された複数の共通電極と、を備え、
前記カラーフィルターは、前記複数の画素電極及び共通電極間の境目部には残留するが、前記ストレージ電極線の上部においてコンタクトホールが形成される部分では除去されている。

このように、画素電極と共通電極との境目部にカラーフィルターを残留させることにより、画素電極及び共通電極間に、カラーフィルターの形成・未形成による大きな段差部が発生しない。よって、大きな段差部に厚みが大きく異なる感光膜が形成されて、画素電極及び共通電極間に感光膜が残留するなどの問題の発生を防止することができる。そのため、画素電極及び共通電極間の短絡を防ぐことができる。

発明６は、発明５において、前記画素電極線は、前記ストレージ電極線と絶縁されてその上部に形成されている。画素電極線とストレージ電極線とは、ストレージキャパシターの両電極をなす。
発明７は、発明５において、前記複数の画素電極及び複数の共通電極は、互いに所定の間隔を隔てて、且つ、互いに交差するように形成されている。

発明８は、発明５において、前記画素電極線及び複数の画素電極、さらに、前記共通電極線及び複数の共通電極は同時に形成される。
液晶表示装置の製造方法は、基板上の一方向に延在する複数のゲート線を形成すると共に、前記ゲート線の間に一方向に延在するストレージ電極線を形成する段階と、前記ゲート線及びストレージ電極線の形成された前記基板の上部にゲート絶縁膜を形成する段階と、前記ゲート線と交差するように複数のデータ線を延設する段階と、全体の上面に保護膜及びカラーフィルターを形成する段階と、前記カラーフィルターを現像して前記ストレージ電極線の上部の一部を露出させる段階と、前記カラーフィルターの上部に画素電極線及び複数の画素電極、共通電極線及び複数の共通電極を形成する段階と、を含む。

前記ストレージ電極線は、前記ゲート線間の１ゲート線と隣設させる。
前記画素電極線は、前記ストレージ電極線と重なり合うように形成される。
前記共通電極線は、前記ストレージ電極線と隣接しない前記ゲート線と隣設される。

前記複数の画素電極及び複数の共通電極は、前記データ線のパターンに沿って形成される。
前記複数の画素電極及び複数の共通電極は、前記ゲート線及びデータ線が交差する領域に限定された単位ピクセルに互いに所定の間隔を隔てて、且つ、互いに交差するように配列されている。

本発明によれば、画素電極間または画素電極と共通電極との間におけるカラーフィルターの除去に起因するカラーフィルターの段差部の画素電極残留物による短絡を防ぐことができる。

以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態による、ＣＯＡ構造とＳ−ＰＶＡ構造を適用した液晶表示装置における下部基板の平面図であり、図２は、図１におけるＩ−Ｉ’線に沿う断面図であり、図３は、図１におけるＩＩ−ＩＩ’線に沿う断面図である。
図１から図３を参照すると、下部基板は、第１のゲート線１１０ａ、第２のゲート線１１０ｂ、ストレージ電極線１２０、第１のデータ線１３０ａ、第２のデータ線１３０ｂ、第１の画素電極１５０、第２の画素電極１６０、複数の切欠パターン１７１、１７２、１７３及び１７４、複数のコンタクトホール１８０ａ、１８０ｂ及び１９０ａ、１９０ｂを備える。

下部基板は、基板１００の上に、図１中、横方向に延在する第１のゲート線１１０ａ、第１のゲート線１１０ａと所定の間隔を隔てて平行に形成された第２のゲート線１１０ｂ、第１のゲート線１１０ａと第２のゲート線１１０ｂとの間に配置されると共に、ストレージ電極１２１を有するストレージ電極線１２０、第１及び第２のゲート線１１０ａ及び１１０ｂと絶縁されて交差するように図１中の縦方向に延在する第１及び第２のデータ線１３０ａ及び１３０ｂ、及び、第１及び第２のゲート線１１０ａ及び１１０ｂと第１及び第２のデータ線１３０ａ及び１３０ｂとの交差領域の上に形成された単位ピクセルを備える。また、各ゲート線１１０ａ及び１１０ｂの一端にはゲートパッド（図示せず）が形成され、データ線１３０ａ及び１３０ｂの一端にはデータパッド（図示せず）が形成される。

このような単位ピクセルは、第１のサブピクセル、第２のサブピクセル及び切欠パターン１７１を備え、第１のサブピクセルは、第１の薄膜トランジスターと第１の画素電極１５０を備え、第２のサブピクセルは、第２の薄膜トランジスターと第２の画素電極１６０を備える。切欠パターン１７１は、第１のサブピクセルと第２のサブピクセルを区画すると共に、単位ピクセルを多重ドメインに画成する。このように単位ピクセルが複数のドメインに分割されると、画素電極及び共通電極間に電圧が印加されたときに、各ドメインでの液晶分子の傾きが異なり、液晶表示装置の視野角を広げることができる。

第１の薄膜トランジスターは、第１のゲート線１１０ａに接続された第１のゲート電極１１２ａ、第２のデータ線１３０ｂに接続された第１のソース電極１３２ａ、第３のコンタクトホール１９０ａを介して第１の画素電極１５０に接続された第１のドレイン電極１３４ａを備え、第１のゲート電極１１２ａと第１のソース電極１３２ａ及び第１のドレイン電極１３４ａの間に順次に形成されたゲート絶縁膜１２５及び活性層１２６と、活性層１２６の少なくとも一部に形成されたオーミックコンタクト層１２７と、を備える。このとき、オーミックコンタクト層１２７は、チャンネル部を除く活性層１２６の上に形成されてもよい。第１の薄膜トランジスターは、第１のゲート線１１０ａに供給される信号に応答して、第２のデータ線１３０ｂに供給される画素信号を第１の画素電極１５０に与える。

そして、第２の薄膜トランジスターは、第２のゲート線１１０ｂに接続された第２のゲート電極１１２ｂ、第２のデータ線１３０ｂに接続された第２のソース電極１３２ｂ、第４のコンタクトホール１９０ｂを介して第２の画素電極１６０に接続された第２のドレイン電極１３４ｂを備え、第２のゲート電極１１２ｂと第２のソース電極１３２ｂ及び第２のドレイン電極１３４ｂの間に順次に形成されたゲート絶縁膜１２５及び活性層１２６と、活性層１２６の少なくとも一部に形成されたオーミックコンタクト層１２７と、を備える。このとき、オーミックコンタクト層１２７は、チャンネル部を除く活性層１２６の上に形成されてもよい。この第２の薄膜トランジスターは、第２のゲート線１１０ｂに供給される信号に応答して、第２のデータ線１３０ｂに供給される画素信号を第２の画素電極１６０に与える。

このように、第１のサブピクセルと第２のサブピクセルにそれぞれ別々の２つの薄膜トランジスター（すなわち、第１及び第２の薄膜トランジスター）を形成し、データ線に連続して印加される液晶電圧、すなわち、画素信号を時分割して各サブピクセルに異なるデータ電圧を充電することにより２つのガンマカーブを表現すると、異なるガンマカーブの相互補完により視認性が大幅に向上する。二つのサブピクセルの合成ガンマ曲線、つまり各サブピクセルそれぞれでのガンマ曲線を合成した合成ガンマ曲線が正面での基準ガンマ曲線に近いように映像信号を補正したりするのが好ましい。例えば、正面での合成ガンマ曲線は、この液晶表示板組立体に最も適するように決められた正面での基準ガンマ曲線と一致するようにし、側面での合成ガンマ曲線は正面での基準ガンマ曲線と最も近くする。

第１の画素電極１５０及び第２の画素電極１６０は、切欠パターン１７１により区画される。第２の画素電極１６０は、中心部の左側から右側に向かってＶ字状に延設される。つまり、図１に示すように、第２の画素電極１６０は、Ｖ字の底部を左にし、Ｖ字を横にしたように形成される。また、第１の画素電極１５０は、Ｖ字状の第２の画素電極１６０を取り囲むように形成される。第１の画素電極１５０は、液晶の配列方向を調整するためのドメイン規制手段として、多数の切欠パターン１７２、１７３及び１７４を有する。第１の切欠パターン１７２は、ストレージ電極線１２０が重畳する第１の画素電極１５０内にＹ字状に形成される。つまり、図１に示すように、第１の切欠パターン１７２は、Ｙ字の底部を左にし、Ｙ字を横にしたように形成される。第２の切欠パターン１７３は、第１の画素電極１５０の上右縁から下向きに延び、第３の切欠パターン１７４は、第１の画素電極１５０の下右縁から上向きに延びる。ここで、第２及び第３の切欠パターン１７３及び１７４は、その延長線が互いに直交することが好ましい。そして、第１及び第２の画素電極１５０及び１６０を区画するための切欠パターン１７１は、Ｖ字状に形成されているが、Ｖ字を形成する各辺がなす角度は直角であることが好ましい。この実施形態はこれに限定されるものではなく、液晶分子の配向のためのドメイン規制手段として、切欠パターンの代わりに突起パターンを形成してもよい。

第１及び第２のゲート線１１０ａ及び１１０ｂ、第１及び第２のデータ線１３０ａ及び１３０ｂ、そして、第１及び第２の薄膜トランジスターの上部には保護膜１４１が形成される。保護膜１４１は、低誘電率の有機絶縁膜を用いて形成する。
カラーフィルター１４５は、単位ピクセルの保護膜１４１の上部に形成されるが、単位ピクセル毎に赤色、緑色及び青色フィルターが繰り返し形成される。カラーフィルター１４５は、光源から発せられて液晶層（図示せず）を通った光に色を付ける。カラーフィルター１４５は、感光性の有機物質から形成可能である。

第１及び第２のコンタクトホール１８０ａ及び１８０ｂは、カラーフィルター１４５の現像時にストレージ電極１２１の上部のカラーフィルター１４５を除去した上で形成される。なお、ストレージ電極１２１とは、ストレージ電極線１２０のうち、ゲート絶縁膜１２５及び保護膜１４１を介して第１及び第２の画素電極１５０及び１６０と重畳する部分である（図３の斜線部参照）。ここで、第１及び第２の画素電極１５０及び１６０の境目部、例えば図３中の切欠パターン１７１間にはカラーフィルター１４５が残留するが、ストレージ電極１２１の上部の第１及び第２の画素電極１５０及び１６０の形成される部分ではカラーフィルター１４５を除去した上で、第１及び第２のコンタクトホール１８０ａ及び１８０ｂが形成される。このように、第１及び第２の画素電極１５０及び１６０間の境目部にカラーフィルター１４５を残留させることにより、第１及び第２の画素電極１５０及び１６０間に、カラーフィルターの形成・未形成による大きな段差部が発生しない。よって、大きな段差部に厚みが大きく異なる感光膜が形成されて、画素電極間に感光膜が残留するなどの問題の発生を防止することができる。そのため、両画素電極間、つまり両サブピクセル間の短絡を防ぐことができる。

第１及び第２のコンタクトホール１８０ａ及び１８０ｂを介して形成された第１及び第２の画素電極１５０及び１６０が、ゲート絶縁膜１２５及び保護膜１４１を挟んでストレージ電極１２１とストレージキャパシターをなす。
第３及び第４のコンタクトホール１９０ａ及び１９０ｂは、カラーフィルター１４５及び保護膜１４１の所定の領域をエッチングして、第１及び第２のドレイン電極１３４ａ及び１３４ｂを露出するように形成する。

図４Ａから図４Ｄは、図１におけるＩ−Ｉ’線に沿う断面図であり、本発明の一実施形態による液晶表示装置における下部基板の製造方法を説明するために順次に示す素子の断面図であり、図５Ａから図５Ｄは、図１におけるＩＩ−ＩＩ’線に沿う断面図であり、本発明の一実施形態による液晶表示装置における下部基板の製造方法を説明するために順次に示す素子の断面図である。

図４Ａ及び図５Ａを参照すると、基板１００の上部に第１の導電層を形成した後、第１のマスクを用いたフォトエッチング工程により第１の導電層をパターニングする。これにより、所定の間隔を隔てて、図１中の横方向に延在する複数のゲート線１１０ａ及び１１０ｂと、これらから一部延出して複数のゲート電極１１２ａ及び１１２ｂと、が形成される。また、これと同時に、ゲート線１１０ａ及び１１０ｂの間にストレージ電極１２１を有するストレージ電極線１２０が形成される。ここで、第１の導電層は、アルミニウム（Ａｌ）、ネオジミウム（Ｎｄ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）及びモリブデン（Ｍｏ）のうち少なくともいずれか一種の金属またはこれらの合金から形成されることが好ましい。また、第１の導電層は、単一層に形成しても、複数の金属層の多重層に形成してもよい。すなわち、物理化学的な特性に優れたクロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）などの金属層と、比抵抗の低いアルミニウム（Ａｌ）系または銀（Ａｇ）系の金属層と、からなる２重層に形成することもできる。そして、全体の上面にゲート絶縁膜１２５を形成する。ここで、ゲート絶縁膜１２５は、酸化シリコン膜または窒化シリコン膜を有する無機絶縁膜を用いて形成する。全体の上部に、例えば、水素化非晶質シリコン膜及びドープされた非晶質シリコン膜を順次に形成する。第２のマスクを用いたフォトエッチング工程により、ゲート電極１１２ａ及び１１２ｂと重なり合うように水素化非晶質シリコン膜及びドープされた非晶質シリコン膜をパターニングして、活性層１２６及びオーミックコンタクト層１２７を形成する。

図４Ｂ及び図５Ｂを参照すると、全体の上部に第２の導電層を形成した後、第３のマスクを用いたフォトエッチング工程により第２の導電層をパターニングする。これにより、ゲート線１１０ａ及び１１０ｂと交差するように、且つ、互いに所定の間隔を隔てて複数のデータ線１３０ａ及び１３０ｂが延在する。また、これと同時に、ゲート電極１１２ａ及び１１２ｂの上部に一部重なり合うように、且つ、互いに所定の間隔を隔ててソース電極１３２ａ及び１３２ｂ及びドレイン電極１３４ａ及び１３４ｂが形成される。このとき、ソース電極１３２ａ及び１３２ｂは、データ線１３０ａ及び１３０ｂから延設され、ソース電極１３２ａ、１３２ｂ及びドレイン電極１３４ａ、１３４ｂ間に露出された活性層１２６がチャンネル領域となる。ここで、第２の導電層は、金属単一層、または多重層に形成することが好ましい。また、第２の導電層は、ゲート線１１０ａ及び１１０ｂを形成するための第１の導電層と同じ物質を用いて多重層に形成してもよい。

図４Ｃ及び図５Ｃを参照すると、全体の上部に保護膜１４１としてシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）を形成する。保護膜１４１の上部に感光性の有機物質を塗布した後、単位ピクセルに残留するように、第４のマスクを用いた露光及び現像工程によりカラーフィルター１４５を形成する。このとき、カラーフィルター１４５の現像時にストレージ電極１２１の上部からカラーフィルター１４５を一部除去するが、第１の画素電極１５０及び第２の画素電極１６０間の境目部にカラーフィルター１４５を残留させる。且つ、ストレージ電極１２１の上部の第１及び第２の画素電極１５０及び１６０の形成領域において、その下部の保護膜１４１を露出させた上で、第１及び第２のコンタクトホール１８０ａ及び１８０ｂを形成する。このようにカラーフィルターを残存又は除去することで、図５Ｄに示すように、ストレージ電極１２１の上部及び切欠パターン１７２の形成領域では、カラーフィルターが除去されることとなる。一方、第１の画素電極１５０及び第２の画素電極１６０間の切欠パターン１７１の付近では、カラーフィルターが残存することとなる。

ここで、ストレージ電極１２１の上部においては、第１の画素電極１５０は、所定の形状に折り曲げられて形成される。つまり、カラーフィルター１４５の残存部と除去部とによる壁面に沿うように第１の画素電極１５０が形成されるため、第１の画素電極１５０の屈曲に沿って第１及び第２の画素電極１５０及び１６０間の境目部にカラーフィルター１４５を残留させることが最適である。しかし、こうすると、工程マージンが減る可能性があるため、ストレージキャパシターの容量を大幅に低下させない範囲内で第１の画素電極１５０と一部重なり合うようにして、カラーフィルター１４５を残留させることができる。

図４Ｄ及び図５Ｄを参照すると、第５のマスクを用いたフォトエッチング工程により、カラーフィルター１４５及び保護膜１４１の所定の領域を除去した上で、ドレイン電極１３４ａ及び１３４ｂを露出させる第３及び第４のコンタクトホール１９０ａ及び１９０ｂを形成する。全体の構造の上部に第３の導電層を形成し、第６のマスクを用いたフォトエッチング工程により第３の導電層をエッチングして、単位ピクセルに第１及び第２の画素電極１５０及び１６０及び複数の切欠パターン１７１、１７２及び１７３を形成する。ここで、第３の導電層としては、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（Indium Zinc Oxide：ＩＺＯ）を有する透明導電層を用いることが好ましい。

上記の如きストレージ電極線１２０の上部における第１及び第２の画素電極間の境目部にカラーフィルターを残留させる液晶表示装置は、共通電極と画素電極が同一平面上に形成されるＳ−ＩＰＳ（In Plane Switching）構造の液晶表示装置にも適用可能であるが、以下、これについて詳述する。
図６は、本発明の他の実施形態による、ＣＯＡ構造とＳ−ＩＰＳ構造を適用した液晶表示装置における下部基板の平面図であり、図７は、図６におけるＩ−Ｉ’線に沿う断面図であり、図８は、図６におけるＩＩ−ＩＩ’線に沿う断面図である。

図６から図８を参照すると、下部基板は、第１のゲート線２１０ａ、第２のゲート線２１０ｂ、ストレージ電極線２２０、第１のデータ線２３０ａ、第２のデータ線２３０ｂ、画素電極線２５０ａ及び画素電極２５０ｂ、共通電極線２６０ａ及び共通電極２６０ｂ、及び第１及び第２のコンタクトホール２８０及び２９０を備える。
下部基板は、基板２００の上に横方向に延在する第１のゲート線２１０ａ、第１のゲート線２１０ａと所定の間隔を隔てて平行に形成された第２のゲート線２１０ｂ、第１のゲート線２１０ａと第２のゲート線２１０ｂとの間に形成されると共に、第１のゲート線２１０ａ寄りに形成されたストレージ電極線２２０、第１及び第２のゲート線２１０ａ及び２１０ｂと交差するように延在して縦方向に折り曲げ状に形成される第１及び第２のデータ線２３０ａ及び２３０ｂ、並びに、第１及び第２のゲート線２１０ａ及び２１０ｂと第１及び第２のデータ線２３０ａ及び２３０ｂとの交差領域の上に形成された単位ピクセルを備える。また、各ゲート線２１０ａ及び２１０ｂの一端にはゲートパッド（図示せず）が形成され、データ線２３０ａ及び２３０ｂの一端にはデータパッド（図示せず）が形成される。

さらに、ストレージ電極線２２０と絶縁されてストレージ電極線２２０と重なり合うように画素電極線２５０ａが形成される。すなわち、画素電極線２５０ａは、ストレージ電極２２０の上部にストレージ電極２２０と同じパターンで形成される。そして、第１のゲート線２１０ａと第２のゲート線２１０ｂとの間に、第２のゲート線２１０ｂに近接するように共通電極線２６０ａが形成される。画素電極線２５０ａから第１及び第２のデータ線２３０ａ及び２３０ｂに沿って複数の画素電極２５０ｂが延設され、共通電極線２６０ａから第１及び第２のデータ線２３０ａ及び２３０ｂに沿って複数の共通電極２６０ｂが延設される。画素電極２５０ｂは、共通電極線２６０ａと所定の間隔を隔てて延在し、共通電極２６０ｂは、画素電極線２５０ａと所定の間隔を隔てて延在しており、互いに接触しない。また、共通電極２６０ｂの間に画素電極２５０ｂが配置され、且つ、画素電極２５０ｂの間に共通電極２６０ｂが配置されるように、画素電極２５０ｂと共通電極２６０ｂとは交互に配列される（図７及び図８参照）。さらに、画素電極線２５０ａ及び画素電極２５０ｂ、さらに、共通電極線２６０ａ及び共通電極２６０ｂは同じ工程により同一平面上に形成される。

また、第１及び第２のゲート線２１０ａ及び２１０ｂ上面にはゲート絶縁膜２２５が形成され、第１及び第２のデータ線２３０ａ及び２３０ｂから延びてゲート線２１０ａ及び２１０ｂの上部に形成されたソース電極２３２ａと、これと所定の間隔を隔てて形成されたドレイン電極２３４ａが、その下部に形成された活性層２２６及びオーミックコンタクト層２２７と一緒に薄膜トランジスターをなす。このとき、ドレイン電極２３４ａは、第２のコンタクトホール２９０を介して画素電極線２５０ａと接続される。また、オーミックコンタクト層２２７は、チャンネル部を除く活性層２２６の上に形成されてもよい。薄膜トランジスターは、第１のゲート線２１０ａに供給される信号に応答して、第１のデータ線２３０ｂに供給される画素信号を画素電極線２５０ａに与える。

第１及び第２のゲート線２１０ａ及び２１０ｂ、第１及び第２のデータ線２３０ａ及び２３０ｂ、そして、薄膜トランジスターの上部には、保護膜２４１が形成される。保護膜２４１は、低誘電率の有機絶縁膜を用いて形成する。
カラーフィルター２４５は、単位ピクセルの保護膜２４１の上部に形成されるが、単位ピクセル毎に赤色、緑色及び青色フィルターが繰り返し形成される。カラーフィルター２４５は、光源から発せられて液晶層（図示せず）を通った光に色を付ける。カラーフィルター２４５は、感光性の有機物質から形成されてもよい。

第１のコンタクトホール２８０は、カラーフィルター２４５の現像時にストレージ電極線２２０の上部のカラーフィルター２４５を除去した上で形成する。第１のコンタクトホール２８０を介して形成された画素電極線２５０ａが、ゲート絶縁膜２２５及び保護膜２４１を挟んでストレージ電極線２２０とストレージキャパシターをなす。
第２のコンタクトホール２９０は、カラーフィルター２４５及び保護膜２４１の所定の領域をエッチングしてドレイン電極２３４ａを露出させるように形成する。第２のコンタクトホール２９０を介して、画素電極線２５０ａがドレイン電極２３４ａと接続される。

図９Ａから図９Ｄは、図６におけるＩ−Ｉ’線線に沿う断面図であり、本発明の他の実施形態による液晶表示装置における下部基板の製造方法を説明するために順次に示す素子の断面図であり、図１０Ａから図１０Ｄは、図６におけるＩＩ−ＩＩ’線に沿う断面図であり、本発明の他の実施形態による液晶表示装置における下部基板の製造方法を説明するために順次に示す素子の断面図である。

図９Ａ及び図１０Ａを参照すると、基板２００の上部に第１の導電層を形成した後、第１のマスクを用いたフォトエッチング工程により第１の導電層をパターニングする。これにより、所定の間隔を隔てて、図６中、横方向に複数のゲート線２１０ａ及び２１０ｂを延設する。また、これと同時に、ゲート線２１０ａ及び２１０ｂの間にストレージ電極線２２０が形成されるが、ストレージ電極線２２０は、ゲート線２１０ａに近接するように形成される。ここで、第１の導電層は、アルミニウム（Ａｌ）、ネオジミウム（Ｎｄ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）及びモリブデン（Ｍｏ）のうち少なくともいずれか一種の金属またはこれらの合金から形成されることが好ましい。さらに、第１の導電層は、単一層に形成しても、複数の金属層の多重層に形成してもよい。すなわち、物理化学的な特性に優れたクロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）などの金属層と、比抵抗の低いアルミニウム（Ａｌ）系または銀（Ａｇ）系の金属層と、からなる２重層に形成することもできる。そして、全体の上面にゲート絶縁膜２２５を形成する。ここで、ゲート絶縁膜２２５は、酸化シリコン膜または窒化シリコン膜を有する無機絶縁膜を用いて形成する。全体の上部に、例えば、水素化非晶質シリコン膜及びドープされた非晶質シリコン膜を順次に形成する。第２のマスクを用いたフォトエッチング工程により、ゲート線２１０ａ及び２１０ｂの上部に所定の領域が重なり合うように水素化非晶質シリコン膜及びドープされた非晶質シリコン膜をパターニングして、活性層２２６及びオーミックコンタクト層２２７を形成する。

図９Ｂ及び図１０Ｂを参照すると、全体の上部に第２の導電層を形成した後、第３のマスクを用いたフォトエッチング工程により第２の導電層をパターニングする。これにより、ゲート線２１０ａ及び２１０ｂと交差するように所定の間隔を隔てて複数のデータ線２３０ａ及び２３０ｂが延設される。さらに、これと同時に、ゲート線２１０ａ及び２１０ｂの上部に一部重なり合うように所定の間隔を隔ててソース電極２３２ａ及びドレイン電極２３４ａが形成される。このとき、ソース電極２３２ａは、データ線２３０ａから延設され、ソース電極２３２ａ及びドレイン電極２３４ａにより露出された活性層２２６がチャンネル領域となる。ここで、第２の導電層は、金属単一層または多重層に形成することが好ましく、第２の導電層は、ゲート線２１０ａ及び２１０ｂを形成するための第１の導電層と同じ物質を用いて多重層に形成することもできる。

図９Ｃ及び図１０Ｃを参照すると、全体の上部に保護膜２４１としてシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）を形成する。保護膜２４１の上部に感光性の有機物質を塗布した後、単位ピクセルごとに残留するように第４のマスクを用いた露光及び現像工程によりカラーフィルター２４５を形成する。このとき、カラーフィルター２４５の現像時に、ストレージ電極線２２０の上部からカラーフィルター２４５を一部除去した上で、第１のコンタクトホール２８０を形成する。第１のコンタクトホール２４５は、ストレージ電極線２２０のうちのストレージ電極と後続して形成される画素電極線２５０ａとがストレージキャパシターをなすようにするものであり、第１のコンタクトホール２８０の面積が広いほど、ストレージキャパシターの容量を増大可能であるので、できる限り大きく形成することが好ましい。しかしながら、後続して形成される第２のコンタクトホール２９０もまた、第１のコンタクトホール２８０と同一線上に形成されるため、第２のコンタクトホール２９０を形成するときに影響しない範囲内で、できる限り大きく形成した方が一層好ましい。

図９Ｄ及び図１０Ｄを参照すると、第５のマスクを用いたフォトエッチング工程により、カラーフィルター２４５及び保護膜２４１の所定の領域を除去した上で、ドレイン電極２３４ａを露出させる第２のコンタクトホール２９０を形成する。全体の構造の上部に第３の導電層を形成し、第６のマスクを用いたフォトエッチング工程により第３の導電層をエッチングして、画素電極線２５０ａ及び複数の画素電極２５０ｂ、さらに、共通電極線２６０ａ及び複数の共通電極２６０ｂを形成する。ここで、画素電極線２５０ａは、ストレージ電極線２２０と重なり合うようにストレージ線２２０と同じパターンに形成され、共通電極線２６０ａは、第１のゲート線２１０ａと第２のゲート線２１０ｂとの間に、第２のゲート線２１０ｂに近接するように形成される。また、複数の画素電極２５０ｂは、画素電極線２５０ａから第１及び第２のデータ線２３０ａ及び２３０ｂに沿って延在され、複数の共通電極２６０ｂは、共通電極線２６０ａから第１及び第２のデータ線２３０ａ及び２３０ｂに沿って延在される。複数の画素電極２５０ｂは、共通電極線２６０ａと所定の間隔を隔てて延び、複数の共通電極２６０ｂは、画素電極線２５０ａと所定の間隔を隔てて延びる。さらに、共通電極２６０ｂの間に画素電極２５０ｂが配置され、且つ、画素電極２５０ｂの間に共通電極２６０ｂが配置されるように、画素電極２５０ｂと共通電極２６０ｂとは交互に配列される。ここで、第３の導電層としては、インジウム錫酸化物やインジウム亜鉛酸化物を有する透明導電層を用いることが好ましい。

以上の本発明によれば、カラーフィルターの形成領域とカラーフィルターの未形成領域との段差部に画素電極形成用の導電層を残留させないことにより、サブピクセルの短絡を防ぐことのできる液晶表示装置及びその製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、ストレージ電極線の上部における両サブピクセル間の境目部にカラーフィルターを残留させることにより、画素電極の形成時に画素電極形成用の導電層を残留させず、結果として、サブピクセルの短絡を防ぐことのできる液晶表示装置及びその製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態による液晶表示装置における下部基板の平面図。 図１におけるＩ−Ｉ’線に沿う断面図。 図１におけるＩＩ−ＩＩ’線に沿う断面図。 図１におけるＩ−Ｉ’線に沿う断面図であり、本発明の一実施形態による液晶表示装置における下部基板の製造方法を説明するために順次に示す素子の断面図。 図１におけるＩ−Ｉ’線に沿う断面図であり、本発明の一実施形態による液晶表示装置における下部基板の製造方法を説明するために順次に示す素子の断面図。 図１におけるＩ−Ｉ’線に沿う断面図であり、本発明の一実施形態による液晶表示装置における下部基板の製造方法を説明するために順次に示す素子の断面図。 図１におけるＩ−Ｉ’線に沿う断面図であり、本発明の一実施形態による液晶表示装置における下部基板の製造方法を説明するために順次に示す素子の断面図。 図１におけるＩＩ−ＩＩ’線に沿う断面図であり、本発明の一実施形態による液晶表示装置における下部基板の製造方法を説明するために順次に示す素子の断面図。 図１におけるＩＩ−ＩＩ’線に沿う断面図であり、本発明の一実施形態による液晶表示装置における下部基板の製造方法を説明するために順次に示す素子の断面図。 図１におけるＩＩ−ＩＩ’線に沿う断面図であり、本発明の一実施形態による液晶表示装置における下部基板の製造方法を説明するために順次に示す素子の断面図。 図１におけるＩＩ−ＩＩ’線に沿う断面図であり、本発明の一実施形態による液晶表示装置における下部基板の製造方法を説明するために順次に示す素子の断面図。 本発明の他の実施形態による液晶表示装置における下部基板の平面図。 図６におけるＩ−Ｉ’線に沿う断面図。 図６におけるＩＩ−ＩＩ’線に沿う断面図。 図６におけるＩ−Ｉ’線に沿う断面図であり、本発明の一実施形態による液晶表示装置における下部基板の製造方法を説明するために順次に示す素子の断面図。 図６におけるＩ−Ｉ’線に沿う断面図であり、本発明の一実施形態による液晶表示装置における下部基板の製造方法を説明するために順次に示す素子の断面図。 図６におけるＩ−Ｉ’線に沿う断面図であり、本発明の一実施形態による液晶表示装置における下部基板の製造方法を説明するために順次に示す素子の断面図。 図６におけるＩ−Ｉ’線に沿う断面図であり、本発明の一実施形態による液晶表示装置における下部基板の製造方法を説明するために順次に示す素子の断面図。 図６におけるＩＩ−ＩＩ’線に沿う断面図であり、本発明の一実施形態による液晶表示装置における下部基板の製造方法を説明するために順次に示す素子の断面図。 図６におけるＩＩ−ＩＩ’線に沿う断面図であり、本発明の一実施形態による液晶表示装置における下部基板の製造方法を説明するために順次に示す素子の断面図。 図６におけるＩＩ−ＩＩ’線に沿う断面図であり、本発明の一実施形態による液晶表示装置における下部基板の製造方法を説明するために順次に示す素子の断面図。 図６におけるＩＩ−ＩＩ’線に沿う断面図であり、本発明の一実施形態による液晶表示装置における下部基板の製造方法を説明するために順次に示す素子の断面図。

符号の説明

１１０ａ、１１０ｂ：第１及び第２のゲート線
１２０：ストレージ電極線
１３０ａ、１３０ｂ：第１及び第２のデータ線
１５０：第１の画素電極
１６０：第２の画素電極
１７１、１７２、１７３、１７４：切欠パターン
１８０ａ、１８０ｂ：第１及び第２のコンタクトホール
１９０ａ、１９０ｂ：第３及び第４のコンタクトホール

Claims (7)

1. 基板上の一方向に延在する複数のゲート線と、
   前記ゲート線の間に一方向に延在するストレージ電極線と、
   前記ゲート線と交差するように延在する複数のデータ線と、
   前記ゲート線と前記データ線との交差領域に限定された単位ピクセルに形成されたカラーフィルターと、
   前記単位ピクセル上の前記カラーフィルターの上部に互いに所定の間隔を隔てて形成された第１及び第２の画素電極と、を備え、
   前記カラーフィルターは、前記第１及び第２の画素電極間の境目部には残留するが、前記ストレージ電極線の上部においてコンタクトホールが形成される部分では除去されており、
   前記カラーフィルタが除去されることにより形成された前記コンタクトホールの底部の少なくとも一部において前記第１画素電極又は前記第２画素電極が絶縁膜を介して前記ストレージ電極線と絶縁された状態で重畳されることで、前記第１画素電極又は前記第２画素電極と、前記ストレージ電極線と、前記絶縁膜とによりストレージキャパシタを構成していることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記単位ピクセルに多重ドメインを形成し、前記第１及び第２の画素電極を画成するための少なくとも１以上の切欠パターンをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記ゲート線から延設されたゲート電極と、
   前記ゲート電極の上部に形成された活性層及びオーミックコンタクト層と、
   前記データ線から延在され、前記ゲート電極と一部重なり合うように形成されたソース電極と、
   前記ゲート電極と一部重なり合うように形成され、前記画素電極と接続されるドレイン電極と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 基板上の一方向に延在する複数のゲート線を形成すると共に、前記ゲート線の間に一方向に延在するストレージ電極線を形成する段階と、
   前記ゲート線の形成された前記基板の上部にゲート絶縁膜を形成する段階と、
   前記ゲート線と交差するように複数のデータ線を延在させる段階と、
   全体の上面に保護膜及びカラーフィルターを形成する段階と、
   前記カラーフィルターを現像する段階と、
   前記カラーフィルターを現像した結果物上に、互いに所定の間隔を隔てて第１及び第２の画素電極を形成する段階と、を含み、
   前記カラーフィルターを現像する段階では、前記カラーフィルターを、前記第１及び第２の画素電極が形成される部分の境目部には残留させるが、前記ストレージ電極線の上部におけるコンタクトホールが形成される部分では除去し、
   前記第１及び第２の画素電極を形成する段階では、前記カラーフィルタが除去されることにより形成された前記コンタクトホールの底部の少なくとも一部において前記第１画素電極又は前記第２画素電極を前記ゲート絶縁膜及び前記保護膜を介して前記ストレージ電極線と絶縁された状態で重畳することで、前記第１画素電極又は前記第２画素電極と、前記ストレージ電極線と、前記絶縁膜及び前記保護膜とによりストレージキャパシタを構成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
5. 基板上の一方向に延在する複数のゲート線と、
   前記ゲート線の間に延在するストレージ電極線と、
   前記ゲート線と交差するように延在する複数のデータ線と、
   前記ゲート線及び前記データ線間の交差領域に限定された単位ピクセルに形成されたカラーフィルターと、
   前記ゲート線の間に延在する画素電極線と、
   前記ゲート線の間に前記画素電極と所定の間隔を隔てて延在する共通電極線と、
   前記画素電極線から前記単位ピクセルの上に延設された複数の画素電極と、
   前記共通電極線から前記単位ピクセルの上に延設された複数の共通電極と、を備え、
   前記カラーフィルターは、前記複数の画素電極及び共通電極間の境目部には残留するが、前記ストレージ電極線の上部においてコンタクトホールが形成される部分では除去されており、
   前記カラーフィルタが除去されることにより形成された前記コンタクトホールの底部の少なくとも一部において前記画素電極が絶縁膜を介して前記ストレージ電極線と絶縁された状態で重畳されることで、前記画素電極と、前記ストレージ電極線と、前記絶縁膜とによりストレージキャパシタを構成していることを特徴とする液晶表示装置。
6. 前記複数の画素電極及び複数の共通電極は、互いに所定の間隔を隔てて、且つ、互いに交差するように形成されていることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記画素電極線及び複数の画素電極、さらに、前記共通電極線及び複数の共通電極は同時に形成されることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。

Images