(57)【要約】【課題】液晶配向を安定化させながら超高開口率を確保することができ、製造工程時に誤整列が発生しても染みを防止することができ、さらに優れた輝度を確保することができる薄膜トランジスタ表示板を提供する。【解決手段】基板上にゲート電極を含むゲート線と、このゲート線と交差してゲート線に対して４５゜ど傾いた斜線部とゲート線と交差する交差部を有するデータ線が形成されている。ゲート線に連結されているゲート電極、データ線に連結されているソース電極及びドレイン電極を含む薄膜トランジスタが形成されている。これらの上部には有機絶縁物質からなる保護膜が形成されており、その上部にはドレイン電極に連結されており、データ線を完全に覆っていて隣接する二つのゲート線の間の間隔を二等分する中心線付近で屈曲されている画素電極が形成されている。【選択図】図１
2006106759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成されている複数のゲート線と、
前記基板上に形成されていて前記ゲート線と交差する複数のデータ線と、
前記ゲート線に連結されているゲート電極、前記データ線に連結されているソース電極及びドレイン電極を含む複数の薄膜トランジスタと、
前記ドレイン電極に連結されており、前記データ線の少なくとも一部を完全に覆っており、隣接する二つの前記ゲート線の間の間隔を二等分する中心線付近で屈曲されている複数の画素電極とを含んでなる薄膜トランジスタ表示板。
【請求項２】
前記データ線は互いに隣接する両側の前記画素電極と共に重なる、請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
【請求項３】
前記データ線は直線パターンからなる、請求項１または２のうちのいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ表示板。
【請求項４】
前記データ線は前記画素電極の境界線と平行な境界線を有する屈曲部と前記ゲート線と交差する交差部を有する、請求項１及び２のうちのいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ表示板。
【請求項５】
前記データ線の屈曲部は前記ゲート線に対して時計方向及び反時計方向に実質的に４５度をなす一対の斜線部を含んでなる、請求項４に記載の薄膜トランジスタ表示板。
【請求項６】
前記データ線の屈曲部は前記データ線と平行な前記画素電極の中心部と重なる、請求項５に記載の薄膜トランジスタ表示板。
【請求項７】
前記データ線の屈曲部は曲がった前記画素電極の中心部にのみ位置する、請求項４に記載の薄膜トランジスタ表示板。
【請求項８】
前記ドレイン電極と重なる維持電極を有する維持電極線をさらに含んでなる、請求項４に記載の薄膜トランジスタ表示板。
【請求項９】
前記維持電極線は互いに隣接する前記画素電極の間に形成されて前記画素電極の周縁と重なる分枝を有する、請求項８に記載の薄膜トランジスタ表示板。
【請求項１０】
前記分枝と周縁部分が重なり、前記画素電極と重なる色フィルターをさらに含む、請求項９に記載の薄膜トランジスタ表示板。
【請求項１１】
前記データ線は４〜８μm範囲の線幅を有する、請求項１及び２のうちのいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ表示板。
【請求項１２】
前記データ線と隣接する二つの前記画素電極が重なる面積のうちの一つの面積は他の面積に対して２倍を超えない、請求項２に記載の薄膜トランジスタ表示板。
【請求項１３】
前記データ線は前記画素電極の境界線と平行な境界線を有し、前記画素電極と重なる屈曲部を少なくとも二つ以上有する、請求項１及び２のうちのいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ表示板。
【請求項１４】
前記ゲート電極の反対側に位置し、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に位置した第１部分を含む半導体層をさらに含んでなる、請求項１及び２のうちのいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ表示板。
【請求項１５】
前記半導体層は前記データ線の下部に位置する第２部分をさらに含んでなる、請求項１４に記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
前記第１部分を除けば、前記半導体層は前記データ線、前記ソース電極及び前記ドレイン電極と同一な平面パターンを有する、請求項１５に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄膜トランジスタ表示板に関し、液晶表示装置の一つの基板として使用される薄膜トランジスタ表示板に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は広く使用される平板表示装置のうちの一つであって、電界生成電極が備えられた一対の表示板の間に入っている液晶層を含む。電界生成電極で液晶層に電界を生成し、電界の強さを変化させて液晶層の液晶分子の配列を変えれば、液晶層を通過する光の偏光が変化する。このような偏光に基づいて偏光板を適切に配置すれば、光の透過率を変化させることができる。
【０００３】
液晶表示装置の品質を決める尺度のうちの一つは液晶表示装置が所定のコントラスト比を示す角度と定義される視野角である。そのために視野角を広くするための多様な方案が開発されているが、その中でも液晶分子を垂直に配向し、画素電極と共通電極など電界生成電極に切開部や突起を形成する方法がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、切開部や突起は開口率を落とす。開口率を高めるために画素電極を最大限に広く形成する超高開口率構造が提示されたが、この場合、画素電極の間の距離が近くて画素電極の間に強い横方向電場が形成される。このような横方向電場によって液晶分子の配向がねじれ、そのためにテクスチャーや光漏れが生じる。このようなテクスチャーと光漏れを遮断するために黒色層の幅を広めることができるが、この場合、再び開口率が落ちる。
【０００５】
また、超高開口率を確保するために画素電極とデータ線は互いに重なっているが、これらの間には絶縁膜が介していても画素電極とデータ線との間に形成される寄生容量は大きくなる。この時、液晶表示装置の製造工程では一つの母基板を複数の領域で分割して写真工程を実施して、ゲート線、データ線及び画素電極などのような多層の薄膜をパターニングする。ここで、分割露光工程で発生する層間誤整列によって互いに隣接した画素電極とデータ線との間の距離または重なる幅が変わる。このような誤整列によって分割された領域の間ではデータ線と画素電極との間で形成される寄生容量が変わる。したがって、画素電極に同一電圧を印加しても寄生容量の差によって実際に画素電極の画素電圧は変わって画像が表示される際には染みなどで現れる。
【０００６】
また、データ線と共通電極との間ではこれらの間に有機膜が介していても常に寄生電界が形成され、データ線に印加される電圧が高くなればデータ線上部に位置する液晶分子が寄生電界に影響を受けて表示装置の輝度が減少する。
以上のような課題により、液晶表示装置における品質が低下している。そこで、本発明は、液晶表示装置の品質を向上することができる薄膜トランジスタ表示板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するために本願第１発明では画素電極がデータ線と完全に重なって配置されている。この時、データ線は相当する画素列の画素電極または隣接する画素列の二つの画素電極と重なることができる。
本発明の実施例による薄膜トランジスタ表示板には基板上にゲート電極を含むゲート線と、これと交差するデータ線が形成されている。ゲート線に連結されているゲート電極、データ線に連結されているソース電極及びドレイン電極を含む薄膜トランジスタが形成されている。その上部にはドレイン電極に連結されており、データ線の少なくとも一部を完全に覆っていて、隣接する二つのゲート線の間の間隔を二等分する中心線付近で屈曲されている画素電極が形成されている。
【０００８】
上記の本発明によれば、データ線と画素電極とを完全又はほぼ完全に重ねることで、製造工程時にマスクなどの誤整列が発生しても、データ線と画素電極とのずれのマージンがある。よって、誤整列により生じる各画素間での寄生容量の偏差を除去し、寄生容量の偏差による染みの発生を防止することができる。また、互いに相反する画素電圧が印加される隣接した二つの画素電極とデータ線とを共に重ねることで、画素電極とデータ線との間に形成される寄生容量を互いに補償してクロストークを最少化することができる。さらに、データ線が画素電極に完全に重なっているため、データ線と共通電極との間に形成される寄生電界を画素電極により遮断することができる。よって、液晶分子がこの寄生電界の影響を受けないため、寄生電界により液晶分子が傾いて輝度が減少することを防止することができる。また、画素電極とデータ線の境界がドメインの境界と平行しており、画素電極と重なるデータ線を切開部と重ねて、液晶配向を安定化させながら超高開口率を確保することができる。
【０００９】
本願第２発明は、第１発明において、データ線は互いに隣接する両側の画素電極と共に重なるのが好ましい。
本願第３発明は、第１又は第２発明において、データ線は直線パターンからなることができる。
また、本願第４発明は、第１又は第２発明において、画素電極の境界線と平行な境界線を有する屈曲部と、ゲート線と交差する交差部を有することができる。
【００１０】
本願第５発明は、第４発明において、データ線の屈曲部はゲート線に対して時計方向及び反時計方向に実質的に４５度をなす一対の斜線部を含む。
本願第６発明は、第５発明において、データ線の屈曲部はデータ線と平行な画素電極の中心部と重なるのが好ましい。
本願第７発明は、第４発明においてデータ線の屈曲部は曲がった画素電極の中心部にのみ位置することができる。
【００１１】
本願第８発明は、第４発明においてドレイン電極と重なる維持電極を有する維持電極線をさらに含むことができる。
本願第９発明は、第８発明において、維持電極線は互いに隣接する画素電極の間に形成されて画素電極の周縁と重なる分枝を有するのが好ましい。
本願第１０発明は、第９発明において、分枝と周縁部が重なり、画素電極と重なる色フィルターをさらに含むことができる。
【００１２】
本願第１１発明は、第１又は第２発明において、データ線は４〜８μm範囲の線幅を有するのが好ましい。
本願第１２発明は、第２発明において、データ線と隣接する二つの画素電極が重なる面積のうちの一つの面積は他の面積に対して２倍を超えないのが好ましい。
本願第１３発明は、第１又は第２発明において、データ線は画素電極の境界線と平行な境界線を有し、画素電極と重なる屈曲部を少なくとも二つ以上有することができる。
【００１３】
本願第１４発明は、第１又は第２発明において、ゲート電極の反対側に位置し、ソース電極とドレイン電極との間に位置した第１部分を含む半導体層をさらに含むことができる。
本願第１５発明は、第１４発明において、半導体層はデータ線の下部に位置する第２部分をさらに含む。
【００１４】
本願第１６発明は、第１５発明において、第１部分を除けばデータ線、ソース電極及びドレイン電極と同一な平面パターンを有することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、液晶表示装置の品質を向上することができる薄膜トランジスタ表示板を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
添付した図面を参照して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、本発明は多様で相異なる形態で実現することができ、ここで説明する実施例に限定されない。
図面で多様な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。明細書全体にわたって類似な部分については同一図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上”にあるとする時、これは他の部分の“直上”にある場合だけでなく、その中間に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“直上”にあるとする時には中間に他の部分がないことを意味する。
【００１７】
次に、添付した図面を参照して本発明の実施例による液晶表示装置及び液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板について説明する。
まず、図１乃至図５を参照して本発明の一つの実施例による液晶表示装置について詳細に説明する。
図１は本発明の一つの実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の構造を示した配置図であり、図２は本発明の一つの実施例による液晶表示装置用共通電極表示板の構造を示した配置図であり、図３は図１の薄膜トランジスタ表示板と図２の薄膜トランジスタ表示板からなる液晶表示装置の構造を示した配置図であり、図４は図３の液晶表示装置をIV-IV’線に沿って切断した断面図であり、図５は図３の液晶表示装置をV-V’線及びV’-V’’線に沿って切断した断面図である。
【００１８】
本実施例による液晶表示装置は、互いに対向している薄膜トランジスタ表示板１００と共通電極表示板２００、そしてこれら二つの表示板１００、２００の間に入っている液晶層３を含む。
まず、図１、図４及び図５を参照して薄膜トランジスタ表示板１００について詳細に説明する。
【００１９】
絶縁基板１１０上に複数のゲート線１２１と複数の維持電極線１３１が形成されている。
ゲート線１２１は主に図１中、横方向に延在していて互いに分離されており、ゲート信号を伝達する。各ゲート線１２１は複数のゲート電極１２４を構成する複数の突出部と他の層または外部装置の接続のための面積の広い端部１２９を含む。
【００２０】
各々の維持電極線１３１は主に横方向に延在しており、維持電極１３７を構成する複数の突出部を含む。維持電極１３７は菱形または約４５゜回転した長方形であり、ゲート線１２１付近に位置している。維持電極線１３１には液晶表示装置の共通電極表示板２００の共通電極２７０に印加される共通電圧などの所定の電圧が印加される。
ゲート線１２１と維持電極線１３１は物理的性質が異なる二つの膜、つまり、下部膜とその上の上部膜を含む。上部膜はゲート線１２１と維持電極線１３１の信号遅延や電圧降下を減らすように低い比抵抗の金属、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金などアルミニウム系金属、銀や銀合金などの銀系金属、銅や銅合金など銅系金属からなることができる。これとは異なって、下部膜は他の物質、特にITO及びIZOとの接触特性に優れた物質、例えばクロム、モリブデン、モリブデン合金、タンタル、またはチタニウムなどからなることができる。下部膜と上部膜の組み合わせの良い例としては、クロム/アルミニウム-ネオジム合金またはモリブデンまたはモリブデン合金/アルミニウム合金がある。図４において、ゲート電極１２４の下部膜及び上部膜は各々図面符号１２４p及び１２４qで示しており、端部１２９の下部膜と上部膜は各々図面符号１２９p及び１２９qで示した。また、維持電極１３７の下部膜及び上部膜は各々図面符号１３７p及び１３７qで示した。ゲート線１２１の端部１２９の上部膜１２９qの一部は除去されてその下の下部膜１２９p部分を露出するが、そうでないこともある。
【００２１】
ゲート線１２１及び維持電極線１３１は単一膜構造を有したり、三層以上を含むことができる。
また、ゲート線１２１と維持電極線１３１の側面は基板１１０の表面に対して傾いており、その傾斜角は約３０〜８０゜であるのが好ましい。このように側面が傾斜しているとその上部の膜を平坦化し易く、また上部の配線の断線を防止することができる。
【００２２】
ゲート線１２１と維持電極線１３１上には窒化ケイ素などからなるゲート絶縁膜１４０が形成されている。
ゲート絶縁膜１４０上部には水素化非晶質シリコン（非晶質シリコンは略してa-Siとも言う）などからなる複数の線形半導体１５１が形成されている。各々の線形半導体１５１は主に図１に示すように縦方向に延在していて周期的に曲がっている。線形半導体１５１の各々はゲート電極１２４に向かって延在した複数の突出部１５４を含む。
【００２３】
半導体１５１の上部にはシリサイドまたはリンなどのn型不純物が高濃度でドーピングされているn+水素化非晶質シリコンなどの物質で作られた複数の線形及び島形抵抗性接触部材１６１、１６５が形成されている。線形抵抗性接触部材１６１の各々は複数の突出部１６３を有しており、この突出部１６３と島形抵抗性接触部材１６５は対をなして半導体１５１の突出部１５４上に配置されている。
【００２４】
線形半導体１５１と抵抗性接触部材１６１、１６５の側面もまた基板１１０の表面に対して傾いており、その傾斜角は３０〜８０゜であるのが好ましい。
抵抗接触部材１６１、１６５及びゲート絶縁膜１４０上には各々複数のデータ線１７１と複数のドレイン電極１７５が形成されている。
データ線１７１は図１に示すように主に縦方向に延在してゲート線１２１及び維持電極線１３１と交差し、データ電圧を伝達する。各データ線１７１は他の層または外部装置との接続のための広い端部１７９を有しており、複数対の斜線部と複数の縦部を含んで周期的に曲がっている。一対をなす斜線部は互いに連結されてＶ形をなし、その両端が各縦部に連結されている。データ線１７１の斜線部はゲート線１２１と約４５゜の角をなし、縦部はゲート線１２１と交差する。この時、一対の斜線部と一つの縦部の長さの比は約１：１乃至約９：１の間である。つまり、一対の斜線部と一つの縦部全長で一対の斜線部が占める比率は約５０％から約９０％の間である。一対の斜線部とは、ゲート線１２１と＋４５°をなす配線と−４５°をなす配線との配線対であり、V字をなしている。
【００２５】
各ドレイン電極１７５は一つの維持電極１３７と重なる長方形または菱形拡張部を含む。ドレイン電極１７５の拡張部の辺は維持電極１３７の辺と実質的に平行である。データ線１７１の縦部各々は複数の突出部を含み、この突出部を含む縦部がドレイン電極１７５の一端部を一部囲むソース電極１７３を構成する。一つのゲート電極１２４、一つのソース電極１７３及び一つのドレイン電極１７５は半導体１５１の突出部１５４と共に一つの薄膜トランジスタ（TFT）を構成し、薄膜トランジスタのチャンネルはソース電極１７３とドレイン電極１７５との間の突出部１５４に形成される。
【００２６】
データ線１７１及びドレイン電極１７５もまた、モリブデン、モリブデン合金、クロムなどの下部膜１７１p、１７５pと、その上に位置したアルミニウム系金属などの上部膜１７１q、１７５qからなる。図４及び図５において、ソース電極１７３の下部膜及び上部膜は各々図面符号１７３p及び１７３qで示しており、データ線１７１端部１７９の下部膜及び上部膜は各々図面符号１７９p及び１７９qで示した。ドレイン電極１７５とデータ線１７１の拡張部１７９の上部膜１７５q、１７９q一部は除去されてその下の下部膜１７５p、１７９p部分を露出するが、膜の特性によってそうでないこともある。
【００２７】
データ線１７１及びドレイン電極１７５は単一膜構造を有したり三層以上を含むことができる。
データ線１７１及びドレイン電極１７５もゲート線１２１及び維持電極線１３１と同様にその側面が約３０〜８０゜の角度で各々傾いている。
抵抗性接触部材１６１、１６５はその下部の半導体１５１とその上部のデータ線１７１及びドレイン電極１７５の間にのみ存在し、接触抵抗を下げる役割を果たす。
【００２８】
データ線１７１及びドレイン電極１７５とこれらで覆われずに露出された半導体１５１部分の上には平坦化特性が優れていて感光性を有する有機物質、プラズマ化学気相蒸着（PECVD）で形成されるa-SiCO、a-SiOFなどの低誘電率絶縁物質、または無機物質である窒化シリコンや酸化シリコンなどからなる保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０は下部無機膜と上部有機膜の二重膜構造を有することができる。
【００２９】
保護膜１８０にはドレイン電極１７５とデータ線１７１の端部１７９を各々露出する複数の接触孔１８２、１８５が形成されており、ゲート絶縁膜１４０と共にゲート線１２１の端部１２９を露出する複数の接触孔１８１が形成されている。接触孔１８１、１８２、１８５は多角形または円形など多様な模様で作ることができる。接触孔１８１、１８２の面積は約０．５mm×１５μm以上、約２mm×６０μm以下であるのが好ましい。接触孔１８１、１８２、１８５の側壁は３０゜乃至８５゜の角度で傾いていたり階段型である。傾斜又は階段型であることにより、その接触孔を通じた配線の接続を確実にすることができる。
【００３０】
保護膜１８０上にはITOまたはIZOからなる複数の画素電極１９０及び複数の接触補助部材８１、８２が形成されている。これとは異なって、画素電極１９０は透明な導電性ポリマーで作っても良く、反射型液晶表示装置の場合には画素電極１９０が不透明な反射性金属で作っても良い。この場合、接触補助部材８１、８２は画素電極１９０と異なる物質、例えば、ITOやIZOで作ることができる。
【００３１】
各画素電極１９０はデータ線１７１の斜線部と平行な境界線を有していてＶ形をなす。画素電極１９０は維持電極１３７をはじめとした維持電極線１３１とドレイン電極１７５の拡張部を覆っている。また、画素電極１９０はデータ線１７１を完全に覆って縦方向の中心部がデータ線１７１と重なっており、下端下段部は隣接する画素列にデータ信号を伝達するデータ線１７１のソース電極１７３上部まで延在して前段のソース電極１７３を覆っている。つまり、ソース電極１７３は図１中左から１段目、２段目というように順に配置されており、V字状の画素電極１９０は図１において、１段目のソース電極１７３に重畳するように配置されており、２段目のソース電極１７３とは重畳しない。
【００３２】
したがって、本実施例による構造ではデータ線１７１が画素電極１９０に完全に重なっているため、製造工程時に画素電極１９０とデータ線１７１との間に誤整列が発生しても画素電極１９０とデータ線１７１との間に形成される寄生容量は変わらない。また、データ線１７１が画素電極１９０に完全に重なっているため、データ線１７１と共通電極表示板２００の共通電極２７０の間に形成される寄生電界を画素電極１９０により遮断することができる。したがって、画像が表示される時、誤整列により寄生容量が変化することによって発生する染みを防止することができる。さらに、データ線１７１と共通電極２７０との間の寄生電界が遮断されることで液晶分子がこの寄生電界の影響を受けないため、寄生電界により液晶分子が傾いて輝度が減少することを防止することができる。また、互いに隣接する画素列の画素電極１９０がデータ線１７１と共に重なっていて、画素電極１９０とデータ線１７１との間に形成される寄生容量を互いに補償することができるので、クロストークを最少化することができる。
【００３３】
画素電極１９０は接触孔１８５を通じてドレイン電極１７５と物理的、電気的に連結されてこれからデータ電圧の印加を受ける。データ電圧が印加された画素電極１９０は共通電極２７０と共に電場を生成することによって両者の間の液晶層の液晶分子３１０を再配列する。
画素電極１９０と共通電極２７０はキャパシタ（以下、“液晶キャパシタ”と言う）を構成して薄膜トランジスタが遮断された後にも印加された電圧を維持するが、電圧維持能力を強化するために液晶キャパシタと並列に連結された他のキャパシタを置き、これをストレージキャパシタと言う。ストレージキャパシタは画素電極１９０と維持電極線１３１の重畳などで作られ、ストレージキャパシタの静電容量、つまり、維持容量を増やすために維持電極線１３１に突出部１３７を置き、画素電極１９０に連結されたドレイン電極１７５を延長及び拡張させて重ねることによって端子間の距離を近くして重畳面積を大きくする。
【００３４】
接触補助部材８１、８２は接触孔１８１、１８２を通じてゲート線１２１の端部１２９及びデータ線１７１の端部１７９と各々連結される。接触補助部材８１、８２はゲート線１２１及びデータ線１７１の露出された端部１２９、１７９と外部装置との接着性を補完し、これらを保護する役割を果たす。
最後に、画素電極１９０及び接触補助部材８１、８２及び保護膜１８０上には配向膜１１が形成されている。
【００３５】
次に、共通電極表示板２００について図２、図４及び図５を参照して説明する。
透明なガラスなどの絶縁基板２１０上に黒色層と言う遮光部材２２０が形成されている。遮光部材２２０はデータ線１７１の斜線部と対応する斜線部とデータ線１７１の縦部及び薄膜トランジスタと対向する三角形部２２０ａを含んでいるが、斜線部は互いに隣接する画素電極１９０の間に位置して画素電極１９０の間の光漏れを防止し、画素電極１９０と対向する開口領域を定義する。
【００３６】
複数の色フィルター２３０が基板２１０と遮光部材２２０上に形成されており、遮光部材２２０が定義する開口領域内にほとんど入るように配置されている。隣接する開口領域に位置し、縦方向に配列された色フィルター２３０は互いに連結されて一つの帯を構成することができる。各色フィルター２３０は赤色、緑色及び青色などの三原色のうちの一つを示すことができる。
【００３７】
色フィルター２３０及び遮光部材２３０上には有機物質などからなる蓋膜２５０が形成されて色フィルター２３０を保護し、表面を平坦にする。
蓋膜２５０の上にはITOまたはIZOなどの透明な導電物質などからなる共通電極２７０が形成されている。共通電極２７０は共通電圧の印加を受け、複数のＶ形切開部２７１を有している。
【００３８】
各切開部２７１は互いに連結されている一対の斜線部２７１ｂ、斜線部２７１ｂのうちの一つに連結されている横部２７１ａ、そして斜線部のうちの他の一つに連結されている縦部２７１ｃを含む。切開部２７１の斜線部２７１ｂはデータ線１７１の斜線部とほとんど平行に対向しており、画素電極１９０を左右半部に二等分する形態で画素電極１９０と対向している。切開部２７１の横部２７１ａ及び縦部２７１ｃは各々画素電極１９０の横辺及び縦辺と整列されており、図２に示すように切開部２７１の斜線部２７１ｂと鈍角をなす。ここで、切開部２７１は液晶層３の液晶分子３１０の傾斜方向を制御するためのものであり、その幅は約９μmから約１２μmの間であるのが好ましい。切開部２７１は有機物質などからなる突起に代替することができ、この時、突起の幅は約５μmから約１０μmの間である。
【００３９】
共通電極２７０上には水平または垂直配向膜２１が形成されている。
表示板１００、２００の外側面には一対の偏光子１２、２２が付着されており、これらの透過軸は直交して、そのうちの一つの透過軸はゲート線１２１に平行する。
この液晶表示装置はまた液晶層３の位相遅延値を補償するための少なくとも一つの位相遅延膜と液晶表示装置に光を供給する照明部を含んでなることができる。
【００４０】
液晶層３は負の誘電率異方性を有し、液晶層３の液晶分子３１０は電界のない状態でその長軸が二つの表示板１００、２００の表面に対して垂直をなすように配向されている。
共通電極２７０に共通電圧を印加し、画素電極１９０にデータ電圧を印加すれば、表示板１００、２００の表面にほとんど垂直である主電界が生成される。液晶分子３１０は電界に応答してその長軸が電界方向に垂直をなすように方向を変えようとする。一方、共通電極２７０の切開部２７１と画素電極１９０の周縁は主電界を歪曲して液晶分子３１０の傾斜方向を決定する水平成分を作り出す。主電界の水平成分は切開部２７１の周縁と画素電極１９０の周縁に垂直である。
【００４１】
一つの画素電極１９０の上に位置する液晶層３の一つの画素領域には、液晶分子が互いに異なる傾斜方向を有する四つの副領域が形成される。これら副領域は、画素電極１９０の周縁により囲まれる領域が画素電極１９０を二等分する切開部２７１と仮想の横中心線Ａ−Ａとにより４つに区分される。ここで、仮想の横中心線Ａ−Ａとは、図３に示すように切開部２７１の斜線部２７１ｂの頂点を通過する線である。。各副領域は切開部２７１及び画素電極１９０の斜辺によって各々定義される二つの周辺を有し、周辺の間の距離は約１０μｍから約３０μｍの間であるのが好ましい。
【００４２】
一つの画素領域に入っている副領域の数は、画素領域の平面面積が約１００μｍ×３００μｍ未満であれば４個であり、そうでなければ４個または８個であるのが好ましい。副領域の数は共通電極２７０切開部２７１の数を変えたり、画素電極１９０に切開部を形成したり、画素電極１９０周縁の切曲点の数を変えることによって変更可能である。副領域は傾斜方向によって複数の、好ましくは４個のドメインに分類される。
【００４３】
一方、隣接する画素電極１９０の間の電圧差によって副次的に生成される副電界は切開部２７１の周縁に垂直な方向に形成される。したがって、副電界の方向と主電界の水平成分方向と一致する。つまり、共通電極２７０の切開部２７１と画素電極１９０の周縁は、共通電極２７０と画素電極１９０との間に垂直に形成される主電界を歪曲して水平成分を形成するが、この水平成分の方向と切開部２７１の周縁の直交する方向に形成される副電界の方向とが一致する。結局、画素電極１９０の間の副電界は液晶分子３１０の傾斜方向の決定を強化する側に作用する。これにより、液晶配向を安定化させながら超高開口率を確保することができる。
【００４４】
液晶表示装置は点反転、列反転などの反転駆動方法を一般に使用するので隣接する画素電極は共通電圧に対して極性が反対である電圧の印加を受ける。したがって、隣接する画素電極間にはほぼ常に電位差が発生し、つまり副電界がほとんど常に発生し、その方向はドメインの安定性を手伝う方向になる。
一方、液晶分子３１０の傾斜方向と偏光子１２、２２の透過軸が４５度であれば最高輝度を得ることができるが、本実施例の場合、全てのドメインで液晶分子３１０の傾斜方向がゲート線１２１と４５゜の角をなし、ゲート線１２１は表示板１００、２００の周縁と垂直または水平である。従って、本実施例の場合、偏光子１２、２２の透過軸を表示板１００、２００の周縁に対して垂直または平行に付着すれば最高輝度を得ることができるだけでなく、偏光板を安く製造することができる。
【００４５】
データ線１７１がＶ字状に曲がることによって増える配線の抵抗はデータ線１７１の幅を増やすことによって補償することができ、データ線１７１の幅が増加することによって生じる寄生容量の増加や電界の歪曲などは画素電極１９０の大きさを最大化し、厚い有機物保護膜１８０を使用することによって補完することができる。
図１乃至図５に示した液晶表示装置は多様な形態で変えることができる。
【００４６】
例えば、共通電極２７０と同様に画素電極１９０もフリンジフィールドを生成するための切開部（図示せず）を有することができる。また、切開部は共通電極２７０または画素電極１９０上に位置する突起に代替することができる。
切開部や突起の模様及び配置もまた画素の大きさ、画素電極の横辺と縦辺の比率、液晶層の種類と特性など設計要因によって変わる。
【００４７】
例えば、液晶層の分子が傾く方向を制御するための切開部と突起が画素電極１９０と共通電極２７０に備えないこともある。
また、液晶層３００が正の誘電率異方性を有していてねじれたネマチック方式で配向されていることがある。ねじれたネマチック方式の場合、液晶分子が表示板１００、２００の表面に対して平行に配列されていて電界がない時、薄膜トランジスタ表示板１００から共通電極表示板２００に至るまでほぼ直角でねじれている。
【００４８】
また、画素電極１９０、データ線１７１、線形半導体１５１、線形抵抗性接触部材１６１、遮光部材２２０、色フィルター２３０などが曲がったり、傾いたり、菱形であったり、平行四辺形である代りに直線形や長方形であることもある。
図１乃至図５に示した薄膜トランジスタ表示板を見た発明の一つの実施例によって製造する方法について詳細に説明する。
【００４９】
まず、クロム、モリブデンまたはモリブデン合金などからなる下部導電膜とアルミニウム系金属または銀系金属などからなる上部導電膜を絶縁基板１１０上に順次にスパッタリング蒸着し、順次に湿式または乾式エッチングして複数のゲート電極１２４及び拡張部１２９を含むゲート線１２１と複数の維持電極１３７を含む維持電極線１３１を形成する。
次に、約１，５００〜５，０００Å厚さのゲート絶縁膜１４０、約５００〜２，０００Å厚さの真性非晶質シリコン層、約３００〜６００Å厚さの不純物非晶質シリコン層の３階膜を化学気相蒸着などで連続して積層し、不純物非晶質シリコン層と真性非晶質シリコン層を写真エッチングしてゲート絶縁膜１４０上に複数の線形不純物半導体と複数の突出部１５４を含む複数の線形真性半導体１５１を形成する。
【００５０】
次に、下部導電膜と上部導電膜をスパッタリングなどの方法で１，５００Å乃至３，０００Åの厚さで蒸着した後、パターニングして複数のソース電極１７３と拡張部１７９を含む複数のデータ線１７１及び複数のドレイン電極１７５を形成する。下部導電膜はクロム、モリブデンまたはモリブデン合金などからなり、上部導電膜はアルミニウム系金属または銀系金属などからなる。
【００５１】
その後、データ線１７１及びドレイン電極１７５で覆われずに露出された不純物半導体部分を除去することによって複数の突出部１６３を含む複数の線形抵抗性接触部材１６１及び複数の島形抵抗性接触部材１６５を完成する一方、その下の真性半導体１５１部分を露出させる。露出された真性半導体１５１部分の表面を安定化させるために酸素プラズマを引き続いて実施するのが好ましい。
【００５２】
次に、感光性有機絶縁物からなる保護膜１８０を塗布した後、複数の透過領域及びその周囲に位置した複数のスリット領域が備えられた光マスクを通じて露光する。したがって、透過領域と対向する保護膜１８０の部分は光エネルギーを全て吸収するが、スリット領域と対向する保護膜１８０の部分は光エネルギーを一部のみ吸収する。次いで、保護膜１８０を現像してドレイン電極１７５の一部とデータ線１７１の拡張部１７９の一部を露出させる複数の接触孔１８５、１８２を形成し、ゲート線１２１の拡張部１２９上に位置したゲート絶縁膜１４０の部分を露出させる複数の接触孔１８１を形成する。透過領域に対応する保護膜１８０部分は全て除去され、スリット領域に対応する部分は厚さのみ減るので、接触孔１８１、１８２、１８５の側壁は階段型プロファイルを有する。
【００５３】
ゲート絶縁膜１４０の露出された部分を除去してその下に位置するゲート線１２１の拡張部１２９部分を露出させた後、ドレイン電極１７５、データ線１７１の拡張部１７９及びゲート線１２１拡張部１２９の上部導電膜１７５q、１７９q、１２９qの露出された部分を除去することによって、その下に位置するドレイン電極１７５、データ線１７１の拡張部１７９及びゲート線１２１の拡張部１２５の下部導電膜１７５p、１７９p、１２９p部分を露出する。このように下部導電膜を露出する工程は後に形成される導電膜の接触特性を考慮したもので、上部導電膜を構成する物質によってこの後の導電膜と優れた接触特性を確保することができる場合には省略できる。
【００５４】
最後に、約４００〜５００Å厚さのIZO膜またはITO膜をスパッタリングで積層し写真エッチングして保護膜１８０とドレイン電極１７５、データ線１７１の拡張部１７９及びゲート線１２１の拡張部１２９上に複数の画素電極１９０と複数の接触補助部材８１、８２を形成する。
データ線は屈曲部を有しない直線模様であっても良く、画素電極の中心付近でのみ共通電極の切開部と重なる斜線部を有することができる。
【００５５】
本発明の他の実施例による液晶表示装置について図６乃至図９を参照して詳細に説明する。
図６は本発明の他の実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図７は本発明の他の実施例による液晶表示装置用共通電極表示板の配置図であり、図８は図６及び図７の二つの表示板を含む本発明の一つの実施例による液晶表示装置の配置図であり、図９は図８の液晶表示装置をIX-IX´線に沿って切断した断面図である。
【００５６】
図６乃至図９に示すように、本実施例による液晶表示装置も薄膜トランジスタ表示板１００、共通電極表示板２００及びこれら二つの表示板１００、２００の間に挿入されている液晶層３を含む。
本実施例による表示板１００、２００の層状構造は図１乃至図５とほとんど同一である。
【００５７】
薄膜トランジスタ表示板１００について説明すれば、複数のゲート電極１２４を含む複数のゲート線１２１及び複数の維持電極１３７を含む複数の維持電極線１３１が基板１１０上に形成されており、その上にゲート絶縁膜１４０、複数の突出部１５４を含む複数の線形半導体１５１、複数の突出部１６３を含む複数の線形抵抗性接触部材１６１及び複数の島形抵抗性接触部材１６５が順次に形成されている。複数のソース電極１７３を含む複数のデータ線１７１と拡張部を含む複数のドレイン電極１７５が抵抗性接触部材１６１、１６５上に形成されており、保護膜１８０がその上に形成されている。保護膜１８０には複数の接触孔１８１、１８２、１８５が形成されており、保護膜１８０上には複数の画素電極１９０及び複数の接触補助部材８１、８２が形成されている。また、これらの上には配向膜１１が形成されている。
【００５８】
共通電極表示板２００について説明すれば、遮光部材２２０、蓋膜２５０、そして複数の切開部２７１を有する共通電極２７０と配向膜２１が絶縁基板２１０上に形成されている。
図１乃至図５の液晶表示装置とは異なって、薄膜トランジスタ表示板１００では線形半導体１５１はデータ線１７１とドレイン電極１７１及びその下の抵抗性接触部材１６１、１６５とほとんど同一な模様を有する。しかし、突出部１５４はソース電極１７３とドレイン電極１７５との間の部分のようにデータ線１７１とドレイン電極１７５で覆われない部分を有する。
【００５９】
維持電極線１３１の維持電極１３７及びドレイン電極１７５の拡張部は長方形であり、維持電極線１３１は分枝形態を有していて、互いに隣接する画素電極１９０の間に配置されている斜線部１３３を有する。
データ線１７１のほとんどは前記実施例とは異なって、図６等に示すように縦部１７１ａからなって隣接する画素列の画素電極１９０と重畳している。斜線部１７１ｂは曲がった画素電極１９０の中央に位置し、共通電極２７０の切開部２７１に対向して位置し、相当する画素列の画素電極１９０と重なっている。
【００６０】
保護膜１８０下部には赤色、緑色及び青色の色フィルター２３０R、２３０G、２３０Bが順次に配置されている。各々の色フィルター２３０R、２３０G、２３０Bはドレイン電極１７５を露出する接触孔１８５に対応する位置に開口部を有する。
画素電極１９０はゲート線１２１と平行しており、画素電極１９０を二等分する中心に横方向に伸びた切開部１９１を含む。
【００６１】
共通電極表示板２００は前記実施例とは異なって色フィルターを有せず、遮光部材２２０は薄膜トランジスタに対向して位置し、島形をなす。
本実施例による薄膜トランジスタ表示板では、データ線１７１が隣接して両側に位置する画素電極１９０とほとんど類似な面積で重なって、データ線１７１と隣接する二つの画素電極１９０の間で形成される寄生容量がほとんど同一である。この時、データ線１７１と重なる二つの画素電極１９０には互いに反転された画像信号が伝達されるので二つの画素電極１９０とデータ線１７１の間で正と負の値を有し、二つの寄生容量は互いに相殺される。結果的に、データ線１７１と二つの画素電極１９０の間に形成される寄生容量は最少になり、これによってクロストークを遮断することができる。ここで、データ線１７１と隣接する二つの画素電極１９０が重なる面積は１：１であるのが好ましいが、これらが重なる二つの面積のうちの広く重なった面積は少なくとも少なく重なった面積に比べて２倍を超えないのが好ましい。この時、データ線１７１と画素電極１９０の重畳によって発生する寄生容量を最少化するためにデータ線１７１の線幅は４〜８μｍ範囲であるのが好ましく、５〜６μｍ範囲であるのがさらに好ましい。
【００６２】
このような薄膜トランジスタを本発明の一つの実施例によって製造する方法ではデータ線１７１及びドレイン電極１７５と半導体１５１及び抵抗性接触部材１６１、１６５を一回の写真工程で形成する。
このような写真工程で使用する感光膜パターンは位置によって厚さが異なり、特に厚さが薄くなる順に第１部分と第２部分を含む。つまり第１部分＞第２部分という関係である。第１部分はデータ線及びドレイン電極が占める配線領域に位置し、第２部分は薄膜トランジスタのチャンネル領域に位置する。
【００６３】
位置によって感光膜パターンの厚さを異ならせる方法としては多様なものがあり得るが、例えば、光マスクに透明領域及び遮光領域の他に半透明領域を置く方法がある。半透明領域にはスリットパターン、格子パターンまたは透過率が中間であるか厚さが中間である薄膜が備えられる。スリットパターンを使用する時には、スリットの幅やスリットの間の間隔が写真工程に使用する露光器の分解能より小さいのが好ましい。他の例としてはリフローが可能な感光膜を使用する方法がある。つまり、透明領域と遮光領域のみを有する通常の露光マスクでリフロー可能な感光膜パターンを形成した後、リフローさせて感光膜が残留しない領域に流して薄い部分を形成することである。
【００６４】
このようにすれば、一回の写真工程を減らすことができるので製造方法が簡単になる。
上述した図１乃至図５の液晶表示装置に関する多くの特徴が図６乃至図９の液晶表示装置にも適用できる。
本発明の他の実施例による液晶表示装置について図１０及び図１１を参照して詳細に説明する。
【００６５】
図１０は本発明の他の実施例による薄膜トランジスタ表示板を含む液晶表示装置の配置図であり、図１１は本発明のまた他の実施例による薄膜トランジスタ表示板を含む液晶表示装置の構造を示した配置図である。
図１０及び図１１に示すように、本実施例による薄膜トランジスタ表示板は図１乃至図５とほとんど同一である。
【００６６】
薄膜トランジスタ表示板１００について説明すれば、複数のゲート電極１２４を含む複数のゲート線１２１及び複数の維持電極１３７を含む複数の維持電極線１３１が基板１１０上に形成されており、その上にゲート絶縁膜１４０、複数の突出部１５４を含む複数の線形半導体１５１、複数の突出部１６３を含む複数の線形抵抗性接触部材１６１及び複数の島形抵抗性接触部材１６５が順次に形成されている。複数のソース電極１７３を含む複数のデータ線１７１と拡張部を含む複数のドレイン電極１７５が抵抗性接触部材１６１、１６５上に形成されており、保護膜１８０がその上に形成されている。保護膜１８０には複数の接触孔１８１、１８２、１８５が形成されており、保護膜１８０上には複数の画素電極１９０及び複数の接触補助部材８１、８２が形成されている。また、これら上には配向膜１１が形成されている。
【００６７】
共通電極表示板２００について説明すれば、遮光部材２２０、複数の色フィルター（図３参照）２３０、蓋膜２５０、そして複数の切開部２７１を有する共通電極２７０と配向膜２１が絶縁基板２１０上に形成されている。
図１乃至図５の液晶表示装置とは異なって、本実施例による液晶表示装置では図１０のように、データ線１７１の斜線部のほとんどは、画素電極１９０を縦方向に二等分する中心部、つまり、共通電極２７０の切開部２７１と重なる。この時、一部の斜線部は対応する画素列の画素電極１９０中心部と対向する共通電極２７０の切開部２７１と重なり、他の一部の斜線部は隣接する画素列の画素電極１９０の中心部と対向する共通電極２７０の切開部２７１と重なる。これはデータ線１７１を画像が表示されない共通電極２７０の切開部２７１と重なるように配置することによって、データ線１７１が透過部を通過することを最少化して開口率が低下することを最少化したことである。この時、ゲート線１２１と交差するデータ線１７１の縦部は遮光部材２２０と重なり、縦部と斜線部を連結する部分は斜線部に対して垂直に折れている。
【００６８】
また、図１１に示すように本実施例でデータ線１７１は互いに対して垂直に曲がってＶ形（>）を有する二つの斜線部１７１ｃ、１７１ｄを含む。二つの斜線部１７１ｃ、１７１ｄは各々ゲート線１２１と平行な画素電極１９０の二等分線Ｂ−Ｂに対して鏡状対称をなし、二等分線Ｂ−Ｂを中心に画素電極１９０の上部及び下部で各々互いに隣接する画素電極１９０と重なっている。データ線１７１はまた二つの斜線部を連結し、二等分線と交差する縦部と前記実施例と同一に遮光部材２２０と重なる縦部を含む。図１０及び図１１に示すように、屈曲した１つのデータ線を隣接する画素電極に重畳させるように配置することで、分割されたドメインにより液晶配向を安定化させながら超高開口率を確保するとともに、寄生容量の補償によりクロストークを減らすことができる。
【００６９】
上述の通り、上記の本発明を用いれば、データ線と画素電極とを完全又はほぼ完全に重ねることで、製造工程時にマスクなどの誤整列が発生しても、データ線と画素電極とのずれのマージンがある。よって、誤整列により生じる各画素間での寄生容量の偏差を除去し、寄生容量の偏差による染みの発生を防止することができる。また、互いに相反する画素電圧が印加される隣接した二つの画素電極とデータ線とを共に重ねることで、画素電極とデータ線との間に形成される寄生容量を互いに補償してクロストークを最少化することができる。さらに、データ線が画素電極に完全に重なっているため、データ線と共通電極との間に形成される寄生電界を画素電極により遮断することができる。よって、液晶分子がこの寄生電界の影響を受けないため、寄生電界により液晶分子が傾いて輝度が減少することを防止することができる。また、画素電極とデータ線の境界がドメインの境界と平行しており、画素電極と重なるデータ線を切開部と重ねて、液晶配向を安定化させながら超高開口率を確保することができる。
【００７０】
以上では本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野の熟練した当業者は特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更することができることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一つの実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の構造を示した配置図である。
【図２】本発明の一つの実施例による液晶表示装置用共通電極表示板の構造を示した配置図である。
【図３】図１及び図２の二つの表示板を含む本発明の一つの実施例による液晶表示装置の構造を示した配置図である。
【図４】図３の液晶表示装置をIV-IV´線に沿って切断した断面図である。
【図５】図３の液晶表示装置をV-V´線及びV´-V"線に沿って切断した断面図である。
【図６】本発明の他の実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の構造を示した配置図である。
【図７】本発明の他の実施例による液晶表示装置用共通電極表示板の構造を示した配置図である。
【図８】図６及び図７の二つの表示板を含む本発明の一つの実施例による液晶表示装置の配置図である。
【図９】図８の液晶表示装置をIX-IX´線に沿って切断した断面図である。
【図１０】本発明の他の実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の構造を各々示した配置図（１）である。
【図１１】本発明の他の実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の構造を各々示した配置図（２）である。
【符号の説明】
【００７２】
１１、２１  配向膜
１２、２２  偏光板
８１、８２  接触補助部材
１００、２００  表示板
１１０、２１０  絶縁基板
１２１  ゲート線
１２４  ゲート電極
１３１  維持電極線
１３７  維持電極
１４０  ゲート絶縁膜
１５１、１５４  半導体
１６１、１６３、１６５  抵抗性接触部材
１７１、１７９  データ線
１７３  ソース電極
１７５  ドレイン電極
１８０  保護膜
１８１、１８２、１８５  接触孔
１９０  画素電極
２２０  遮光部材
２５０  蓋膜
２７０  共通電極
２７１  切開部
３００  液晶層
３１０  液晶分子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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