(57)【要約】  本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関し、液晶表示装置における色移動を補正し画質を向上するために、赤、緑、青の画素領域のそれぞれに好適なセルギャップを個別的に形成する。この時、セルギャップの調節のために保護膜とゲート絶縁膜に形成する陥没部は、その境界線がジグザグ状に形成される。このようにすれば、セルギャップの調節のための陥没部の境界線をジグザグに形成することによって、その周辺で発生する光漏れを防止することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１絶縁基板と、
前記第１絶縁基板上に形成されるゲート線と、
前記ゲート線を覆うゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に前記ゲート線と交差して第１、第２及び第３の画素領域を定義するデータ線と、
前記ゲート線及び前記データ線に電気的に連結される薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタ及び前記データ線を覆っており、前記薄膜トランジスタのドレーン電極を露出する接触孔を有する保護膜と、
前記接触孔を通じて前記ドレーン電極に連結される画素電極を含み、
前記保護膜及び前記ゲート絶縁膜は、前記第１及び第２画素領域に位置する陥没部を有し、前記陥没部は前記画素電極と重畳し、前記陥没部の境界線はジグザグに形成されている薄膜トランジスタ基板。
【請求項２】
前記ゲート絶縁膜は、前記半導体パターンと重畳する部分が他の部分と比べて厚い、請求項１に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項３】
画素電極は切開部によって複数の小部分に分割され、前記陥没部は前記画素電極の小部分と各々重畳する複数の部分からなる、請求項１に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項４】
前記陥没部の境界線は、前記ゲート線に対し実質的に４５度または１３５度をなす、請求項１に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項５】
前記陥没部の境界線は、前記ゲート線に対し実質的に０度または９０度をなす、請求項１に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項６】
請求項１の薄膜トランジスタ基板と、
前記第１絶縁基板に対向している第２絶縁基板と、
前記第２絶縁基板上に形成されるブラックマトリックスと、
前記ブラックマトリックス及び前記第２絶縁基板の上に交互に配列されており、前記第１、第２及び第３画素領域に各々対応される、赤、緑及び青のカラーフィルターと、
前記赤、緑、青のカラーフィルターを覆う基準電極とを含む、液晶表示装置。
【請求項７】
前記赤、緑、青のカラーフィルターのうちの一つのカラーフィルターは、他のカラーフィルターよりも厚い、請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記第１、第２及び第３画素領域におけるセルギャップD１、D２、D３の大きさはD１＞D２＞D３である、請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記赤、緑、青のカラーフィルターは厚さが同一であり、前記第１、第２及び第３画素領域におけるセルギャップD１、D２、D３の大きさは、D１＝D２＞D３である、請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記基準電極と前記カラーフィルターとの間に形成されているオーバーコート膜をさらに含み、前記基準電極は複数の切開部を有する、請求項６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、液晶表示装置及びそれに用いられる薄膜トランジスタ基板とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、電極が形成されている上部基板及び下部基板と、その間に注入されている液晶物質で構成されている。このような液晶表示装置は、二つの基板間に注入されている液晶物質に電極を利用して電界を印加し、この電界の強さを調節して基板に透過する光の量を調節することによって画像を表示する。
【０００３】
液晶表示装置の中でも現在主に用いられているのは、二つの基板に基準電極と画素電極とが各々形成されており、画素電極が形成されている基板に画素電極に印加される電圧をスイッチングする薄膜トランジスタが形成されているものである。
【０００４】
ところが、このような液晶表示装置では、低階調で光の波長が最も短い青色の透過率が高いが、高諧調へ向かうにつれて青色と比べて赤色と緑色の透過率が高くなる特性がある。このため、高諧調へ向かうにつれて赤色と緑色の合成色である黄色成分が多くなり、黄色化現象が生じる等の色移動が起こり、画質が低下する。また、視野角に応じても各波長による透過率の変化が一致しないが、このような事実も色移動に影響を与えて画質低下を生じさせる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、色移動を補正して液晶表示装置の画質を向上させるものである。
【０００６】
本発明の他の目的は、色移動の補正のための構造変更によって生じ得る光漏れ現象の増加を防止するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、このような技術的課題を解決するために、赤、緑、青の画素領域の各々に適合するセルギャップを個別的に形成する。
【０００８】
具体的には、第１絶縁基板、前記第１絶縁基板上に形成されるゲート線、前記ゲート線を覆うゲート絶縁膜、前記ゲート絶縁膜上に前記ゲート線と交差して第１、第２及び第３画素領域を定義するデータ線、前記ゲート線及び前記データ線に電気的に連結される薄膜トランジスタ、前記薄膜トランジスタ及び前記データ線を覆い、前記薄膜トランジスタのドレーン電極を露出する接触孔を有する保護膜、前記接触孔を通じて前記ドレーン電極に連結される画素電極を含み、前記保護膜及び前記ゲート絶縁膜は、前記第１及び第２画素領域に位置する陥没部を有し、前記陥没部は前記画素電極と重畳し、前記陥没部の境界線はジグザグ状に形成されている薄膜トランジスタ基板を用意する。
【０００９】
この時、前記ゲート絶縁膜は、前記半導体パターンと重畳する部分が他の部分と比べて厚くなることもあり、画素電極は切開部によって複数の小部分に分割され、前記陥没部は前記画素電極の小部分と各々重畳する複数の部分からなることができる。なお、、前記陥没部の境界線は、前記ゲート線に対して実質的に４５度、９０度もしくは１３５度、または０度もしくは９０度をなすことができる。
【００１０】
このような薄膜トランジスタ基板、前記第１絶縁基板に対向している第２絶縁基板、前記第２絶縁基板上に形成されるブラックマトリックス、前記ブラックマトリックス及び前記第２絶縁基板上に交互に配列され、前記第１、第２及び第３画素領域に各々対応している赤、緑、及び青のカラーフィルター、前記赤、緑、青のカラーフィルターを覆う基準電極を含む液晶表示装置を用意する。
【００１１】
この時、前記赤、緑、青のカラーフィルターのうちの一つは、他のカラーフィルターより厚く形成され得、前記第１、第２及び第３画素領域のセルギャップであるD１、D２、D３の大きさはD１＞D２＞D３、あるいはD１＝D２＞D３であることができる。また、前記基準電極と前記カラーフィルターとの間に形成されているオーバーコート膜をさらに含み、前記基準電極は複数の切開部を有することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、液晶表示装置における画素領域のそれぞれに好適なセルギャップを個別的に形成することにより、各々の画素領域を透過する光の透過率を個別的に調節し、色補正を実現することができる。
【００１３】
また、セルギャップの調節のための陥没部の境界線をジグザグに形成することによって、その周辺で発生する光漏れを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
添付した図面を参考にして、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、本発明は多様な形態に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。
【００１５】
図面は、各種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ている。明細書全体を通じて類似した部分については同一な図面符号を付けている。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“すぐ上に”ある場合に限らず、その中間に更に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の“すぐ上に”あるとする時、これは中間に他の部分がない場合を意味する。
【００１６】
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照射装置について図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
液晶表示装置では、各波長による光の透過率の変化が一致しないために色移動現象が発生する。したがって、各波長による光の透過率の変化を独立的に調節できるのであれば、色補正が可能になり、色移動現象を低減することができる。
【００１８】
液晶表示装置における透過率は、遅延Δn・d（ここで、Δnは液晶の複屈折率を示し、dはセルギャップを示す）及び光の波長λによって変化する特性を有している。つまり、Δn・dに応じて光透過率が変化し、この変化の程度は光の波長λごとに互いに異なる。このような光透過率のΔn・d及び波長λ依存性は、以下の光透過率式で確認することができる。
【００１９】
【数１】
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液晶表示装置で、赤色、緑色、及び青色の全画素領域で同一の液晶を利用し、Δnは同じ値を有するので、同一の液晶表示装置で光透過率を赤、緑、青の領域間で個別的に調節できるのはセルギャップである。したがって、赤、緑、青の間の光透過率の変化の不一致による色移動の問題は、各画素領域におけるセルギャップを個別的に設定し、光の透過率を独立的に調節することによって補正することができる。青色波長が最も短く、緑色波長がその次であり、赤色波長が最も長い。したがって、式（１）で判断する時、セルギャップ（d）は、青色領域が最も小さく、緑色領域がその次であり、赤色領域が最も大きくなければならない。即ち、
dblue＜dgreen＜dred  ・・・（２）
以下、図面を参考にして、本発明の実施例による液晶表示装置について説明する。
【００２０】
図１は本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の配置図である。図２は本発明の第１実施例による液晶表示装置のカラーフィルター基板の配置図である。図３は本発明の第１実施例による液晶表示装置を正面から見た時の画素電極と共通電極開口部の配置図である。図４は図３のIV-IV´線による断面図である。
【００２１】
まず、図１及び図４を参照して、第１実施例による液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板について説明する。
【００２２】
ガラスなどの透明な絶縁基板１１０上に横方向にのびているゲート線１２１が形成されており、維持電極線１３１がゲート線１２１と平行に形成されている。ゲート線１２１には、ゲート電極が１２３突起状に形成されており、一端にはゲートパッド１２５が形成されている。維持電極線１３１には、第１乃至第４維持電極１３３a、１３３b、１３３c、１３３d及び維持電極連結部１３３e、１３３fが連結されている。ここで、第１維持電極１３３aは、維持電極線１３１に直接連結され縦方向に形成されており、第２維持電極１３３b及び第３維持電極１３３cは、各々第１維持電極１３３aに連結され横方向にのびている。第４維持電極１３３dは、第２及び第３維持電極１３３b、１３３cに連結され縦方向にのびている。維持電極連結部１３３e、１３３fは、第４維持電極１３３dと隣接する画素の第１維持電極１３３aを連結している。ゲート配線１２１、１２３、１２５と維持電極配線１３１、１３３a乃至１３３fは、アルミニウムやアルミニウム合金、クロムやクロム合金、モリブデンやモリブデン合金、窒化クロムや窒化モリブデンなどの導電物質からなり、１０００〜３５００Åの厚さを有する。
【００２３】
この時、ゲート配線１２１、１２３、１２５と維持電極配線１３１、１３３a乃至１３３fは、二重層以上の構造に形成することができるが、この場合、少なくとも一つの層は、低抵抗の特性を有する金属物質で形成するのが好ましい。
【００２４】
ゲート配線１２１、１２３、１２５と維持電極配線１３１、１３３a乃至１３３fの上には、ゲート絶縁膜１４０が形成されている。ゲート絶縁膜１４０は、窒化ケイ素または酸化ケイ素のような絶縁物質からなり、３５００〜４５００Åの厚さを有する。
【００２５】
ゲート電極１２３と反対側のの上部のゲート絶縁膜１４０上には、非晶質シリコンからなる非晶質シリコン層１５１、１５３が形成されている。非晶質シリコン層１５１、１５３は、データ線部１７３１５３とチャンネル部１７１１５１とを含みからなり、８００〜１，５００Åの厚さを有する。
【００２６】
非晶質シリコン層１５１、１５３上には、リン（P）などのN型不純物が高濃度にドーピングされている非晶質シリコンからなる接触層１６１、１６３、１６５が形成されている。接触層１６１、１６３、１６５は、５００〜８００Åの厚さを有する。
【００２７】
両側の接触層１６３、１６５上には、各々ソース電極１７３とドレーン電極１７５とが形成されており、ソース電極１７３は、データ線部接触層１６１上に縦方向にのびているデータ線１７１に連結されている。データ線１７１の一端には、データパッド１７９が形成されている。データ配線１７１、１７３、１７５、１７９は、アルミニウムやアルミニウム合金、クロムやクロム合金、モリブデンやモリブデン合金、窒化クロムや窒化モリブデンのような導電物質からなり、１５００〜３５００Åの厚さを有する。
【００２８】
ここで、データ配線１７１、１７３、１７５は、二重層以上の構造に形成することができるが、この場合、少なくとも一つの層は、低抵抗特性を有する金属物質で形成されるのが好ましい。
【００２９】
データ配線１７１、１７３、１７５の上には、ドレーン電極１７５を露出させる接触孔１８１を有する保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０は、窒化ケイ素または酸化ケイ素のような絶縁物質からなり、１５００〜２５００Åの厚さを有する。その他にも、保護膜１８０としては、有機絶縁膜や、ＰＥＣＶＤ（plasma enhanced chemical vapor deposition）方法によって蒸着されたa-Si:C:O膜、またはa-Si:O:F膜（低誘電率CVD膜）が用いられる。
【００３０】
この時、保護膜１８０とゲート絶縁膜１４０は、辺が歯車の形態に形成されている陥没部（A、B、C）を有する。陥没部（A、B、C）は、保護膜１８０とゲート絶縁膜１４０をエッチングを施して除去して形成する。
【００３１】
保護膜１８０の上には、接触孔１８１を通じてドレーン電極１７５と連結されている画素電極１９０が形成されている。画素電極１９０は、ITO（indium  tin  oxide）またはIZO（indium  zinc  oxide）などの透明な導電物質からなる。
【００３２】
この時、画素電極１９０は、第１乃至第３の小部分１９０a、１９０b、１９０cに分離されており、この小部分は、連結部１９０d、１９０e、１９０fを通じて互いに連結されている。第１の小部分１９０aは、二つのゲート線１２１と二つのデータ線１７１の交差によって定義される画素領域の上部または下部の半面に四つの角部が切られた長方形の形態に形成され、第２及び第３の小部分１９０b、１９０cは、画素領域残りの半面に四つの角部が切られた長方形の形態に形成されている。第２の小部分１９０bは、第１の小部分１９０aと第１及び第２連結部１９０d、１９０eを通じて連結されており、第３の小部分１９０cは、第２の小部分１９０bと第３連結部１９０fを通じて連結されている。この時、第１の小部分１９０aと第２の小部分１９０bとの間には、第２維持電極１３３bが位置し、第２の小部分１９０bと第３の小部分１９０cとの間には、第３維持電極１３３cが位置し、第１維持電極１３３aと第４維持電極１３３dは、画素電極１９０とデータ線１７１との間に位置する。第１の小部分１９０aは、データ線１７１と平行の辺がゲート線１２１と平行の辺と比べて長く、第２の小部分１９０bと第３の小部分１９０cは、データ線１７１と平行の辺がゲート線１２１と平行の辺と比べて短い。この時、第２及び第３の小部分１９０b、１９０cは、第１及び第４維持電極１３３a、１３３dと重なるが、第１の小部分１９０aは、第１及び第４維持電極１３３a、１３３dと重ならない。
【００３３】
この時、赤色及び緑色の画素領域の画素電極１９０の各小部分１９０a、１９０b、１９０cは、保護膜１８０とゲート絶縁膜１４０に形成されている陥没部（A、B、C）の各々と重畳しており、画素電極１９０の各小部分１９０a、１９０b、１９０cが陥没部（A、B、C）で基板１１０と接触している。青色画素領域には、陥没部（A、B、C）が形成されておらず、青色画素領域の画素電極１９０は、保護膜１８０上に形成されている。
【００３４】
ここで、画素電極１９０は、データ線１７１を介在して隣接する二つの画素領域で互いに上下が逆さまになった形で配置される。したがって、図面上で、第１の画素領域では、第１の小部分１９０aが下の半面に位置するが、第２の画素領域では、第１の小部分１９０aが上の半面に位置する。これにより、第２及び第３維持電極１３３b、１３３cもデータ線１７１を介在して隣接する二つの画素領域で位置が逆さまになっている。しかし、薄膜トランジスタの場合には、同一の列の画素領域に属する薄膜トランジスタが同一のゲート線１２１に連結されている。したがって、図面上、第１の画素領域では、薄膜トランジスタのドレーン電極１７５が第１の小部分１９０aと連結されているが、第２の画素領域では、薄膜トランジスタのドレーン電極１７５が第３の小部分１９０cと連結されている。
【００３５】
一方、維持電極線１３１、維持電極１３３a乃至１３３d、及び維持電極連結部１３３e、１３３fには、後述するカラーフィルター基板の基準電極に印加される電位が印加されるのが普通である。
【００３６】
以上のように、データ線と画素電極との間、及びゲート線と画素電極との間に共通電位が印加される、保持容量線や維持電極を配置すれば、データ線電位とゲート線電位が画素領域の電界に与える影響を保持容量線と維持電極が遮断し、安定した小ドメインを形成することができる。
【００３７】
このようにして、赤色（R）画素領域及び緑色（G）画素領域の画素電極１９０は、絶縁基板１１０上に形成され、青色（B）画素領域の画素電極１９０は、ゲート絶縁膜１４０及び保護膜１８０の積層構造上に形成される。したがって、R画素領域とG画素領域の画素電極１９０と、B画素領域の画素電極１９０とでは、保護膜１８０及びゲート絶縁膜１４０の積層の厚み、つまり、０．５〜０．７μm分だけの段差が生じる。
【００３８】
このような構造により、本発明の第１実施例による薄膜トランジスタ基板では、B画素領域とR及びG画素領域の間に０．５〜０．７μmの段差が生じる。
【００３９】
一方、陥没部（A、B、C）の境界線は、歯車の形態に形成され、境界線の各部分がゲート線１２１やデータ線１７１に対し４５度をなすように形成されている。これは、偏光軸方向と一致するか、あるいは９０度をなす方向である。これにより、陥没部（A、B、C）の境界線の付近で生じる光漏れを防止できるが、その理由については後に詳述する。
【００４０】
次に、図２及び図４を参考にして、本発明の第１実施例による液晶表示装置のカラーフィルター基板について説明する。
【００４１】
ガラスなどからなる透明な基板２１０上に、クロム/酸化クロムの二重層からなるブラックマトリックス２２０が形成され、画素領域を定義している。各画素領域には、赤色（R）、緑色（G）、青色（B）のカラーフィルター２３０R、２３０G、２３０Bが形成されている。カラーフィルター２３０R、２３０G、２３０Bの上には、オーバーコート膜２５０がカラーフィルター２３０R、２３０G、２３０Bを覆い保護しており、オーバーコート膜２５０の上には、透明な導電体からなる基準電極２７０が形成されている。基準電極２７０には、切開パターン２７１、２７２、２７３の複数のセットが形成されている。この時、切開パターン２７１、２７２、２７３は、第１乃至第３切開部２７１、２７２、２７３からなる。第１切開部２７１は、画素領域の上部または下部の半面を左右に両分し、第２切開部２７２と第３切開部２７３は、画素領域の残り半面を上下に３分している。各切開部２７１、２７２、２７３の両端部は、次第に拡張され二等辺三角形をなしている。第１乃至第３切開部２７１、２７２、２７３は、左右に隣接する二つの画素領域で上下が逆さまになった形態に配置されている。
【００４２】
一方、ブラックマトリックス２２０は、クロムなどの金属物質を利用して形成する代わりに、黒色顔料が添加された有機絶縁物質で形成することもできる。
【００４３】
図１の薄膜トランジスタ基板と図２のカラーフィルター基板を整列し結合し、二つの基板間に液晶物質３を注入し、それに含まれている液晶分子の長軸を基板１１０，２１０と垂直に配向して、二つの偏光板１２、２２を二つの基板１１０、２１０の外部にその偏光軸が互いに直交するように配置すれば、第１実施例による液晶表示装置が備えられる。この時、二つの偏光板１２、２２の偏光軸は、ゲート線１２１またはデータ線１７１に対し４５度をなすように配置される。
【００４４】
二つの基板１１０、２１０が整列された状態では、薄膜トランジスタ基板の画素電極１９０の各小部分１９０a、１９０b、１９０cと、基準電極２７０上に形成されている第１乃至第３切開部２７１、２７２、２７３が重畳し、画素領域を複数の小ドメインに分割する。各小ドメインは、二つの長辺と二つの短辺を有し、データ線１７１またはゲート線１２１と平行な方向に細長い形態を有する。
【００４５】
一方、画素電極１９０の各小部分１９０a、１９０b、１９０cは、二つの長辺と二つの短辺断面からなり、各小部分の長辺は、データ線１７１またはゲート線１２１と平行であり、偏光板の偏光軸とは４５度をなす。
【００４６】
ここで、データ線１７１やゲート線１２１と隣接して、画素電極１９０の各小部分１９０a、１９０b、１９０cの長辺が位置している場合には、データ線１７１と長辺の間、及びゲート線１２１と長辺の間に維持電極線１３１や維持電極１３３a乃至１３３dが配置される。一方、画素電極の各小部分１９０a、１９０b、１９０cの短辺の周辺には、維持電極配線が配置されなかったり、配置されている場合には、画素電極１９０によって完全に覆われたり、あるいは画素電極１９０から３μm以上離れているのが好ましい。このように、維持電極配線を配置する理由は、データ線１７１またはゲート線１２１が、画素電極の小部分１９０a、１９０b、１９０cの長辺と隣接する部分では、データ線１７１またはゲート線１２１の電位がドメインの形成を妨害する方向に働き、反対に短辺と隣接する部分では、データ線１７１またはゲート線１２１の電位がドメインの形成を手伝う方向に働くためである。
【００４７】
図３によれば、保護膜１８０とゲート絶縁膜１４０に形成されている陥没部（A、B、C）の境界線は歯車形態であり、これによって境界線の各部分が偏光軸に対し平行であるか、あるいは直交している。このようにすれば、陥没部（A、B、C）の境界線の付近で生じる光漏れを低減することができる。その理由について簡単に説明する。
【００４８】
陥没部（A、B、C）の境界線には段差が形成されるが、この段差部で液晶の配列がばらつくようになる。即ち、電界が印加されない状態でも、液晶分子の長軸が基板１１０、２１０に対し垂直に配列されず、傾いた状態に存在し、光の偏光状態を変化させることによって光漏れを起こす。しかし、液晶分子の長軸が偏光軸に対し平行に、あるいは垂直に傾く場合には、光の偏光状態が液晶の影響を受けない。一方、陥没部（A、B、C）の境界線の付近で液晶分子は、段差部の傾斜のため境界線に対し垂直方向に傾いて配向される。したがって、段差部の傾斜によって傾く液晶分子の長軸方向が偏光軸と平行、あるいは垂直である。結局、陥没部（A、B、C）の境界線の付近の液晶分子は、段差によって基板に対して斜めに配向されるが、その方向が偏光軸と平行もしくは直交であり、光の偏光状態には影響を与えない。したがって、陥没部（A、B、C）によって光漏れが増加することを防止することができる。
【００４９】
本発明の第２実施例による液晶表示装置について説明する。
【００５０】
図５は本発明の第２実施例による液晶表示装置の断面図で、図３のIV-IV´線による断面図である。
【００５１】
本発明の第２実施例による液晶表示装置は、緑色カラーフィルター（G）の厚さが、赤色カラーフィルター（R）や青色カラーフィルター（B）よりも厚いという点が第１実施例と異なる。このようにして、式（２）が提示する色補正の条件をより完全に満足させることができる。
【００５２】
例えば、緑色カラーフィルター（G）は、他のカラーフィルター（R、B）よりも０．１〜０．２μm程度厚く形成することができる。このようにして、緑色カラーフィルター（G）と赤色及び青色のカラーフィルター（R、B）の間には０．１〜０．２μmの段差が生じる。
【００５３】
このようなカラーフィルター基板と第１実施例で説明した薄膜トランジスタ基板を所定の基板間隔をおいて結合する場合、それぞれの画素領域では、互いに異なる大きさのセルギャップを有するようになる。
【００５４】
ここで、カラーフィルター基板と薄膜トランジスタ基板とを結合する場合、二つの基板間に存在する液晶層（図示せず）に向かって、B画素領域はR及びG画素領域より０．５〜０．７μm程度を突出し、G画素領域に対応する緑色カラーフィルター（G）は、R及びB画素領域に対応する赤及び青のカラーフィルター（R、G）より０．１〜０．２μm程度を突出する。これで、各画素領域におけるセルギャップの大きさは、式（２）を満足させることになる。
【００５５】
前述のように、本発明では、画素領域のそれぞれに応じてセルギャップを個別的に形成することにより、液晶表示装置にマルチ（multi）セルギャップを設定する。このように、各画素領域におけるセルギャップを独立的に設定する場合、画素領域ごとに光の透過率を調節し、色補正を実現することができる。
【００５６】
また、陥没部（A、B、C）の境界線を歯車の形態もしくはジグザグ状に形成することによって、陥没部（A、B、C）の境界線の付近で発生する光漏れを低減することができる。
【００５７】
本発明では、結合する薄膜トランジスタ基板とカラーフィルター基板との間隔を均一に維持するために、二つの基板間にスペーサ、特に、柱型スペーサを形成するのが好ましい。スペーサは、ブラックマトリックス１１０によって覆われる遮られない部分に位置するのが好ましい。
【００５８】
以下、本発明の第１及び第２実施例による液晶表示装置の製造方法を説明する。
【００５９】
薄膜トランジスタ基板の製造方法について、図１及び図６a乃至図６eを参照して説明する。
【００６０】
図６a乃至図６eは、本発明の第１実施例及び第２実施例による液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板の製造方法の工程順を示したもので、図１のVI-VI'線、VI'-VI''線及びVI''-VI'''線による断面図である。
【００６１】
図６aに示したように、絶縁基板１１０上に、ゲート配線用金属層を蒸着した後、この金属層を写真エッチング工程でパターニングしてゲート配線１２１、１２３を形成する。ゲート配線１２１、１２３、１２５は、ゲート線１２１、ゲート電極１２３、及びゲートパッド１２５を含む。
【００６２】
次に、図６bに示したように、絶縁基板１１０上に、窒化ケイ素のような絶縁物質からなるゲート絶縁膜１４０を蒸着し、ゲート配線１２１、１２３、１２５を覆う。
【００６３】
次に、ゲート絶縁膜１４０上に、非晶質シリコン層及び導電型不純物がドーピングされた非晶質シリコン層を順に形成した後、この二つのケイ素層を写真エッチング工程でパターニングして非晶質シリコン層１５１、１５３と抵抗性接触層１６１、１６０を形成する。
【００６４】
次に、図６cに示したように、基板の露出された全面上に、データ配線用金属層を蒸着した後、この金属層を写真エッチング工程でパターニングしてデータ配線１７１、１７３、１７５、１７９を形成する。データ配線１７１、１７３、１７５、１７９は、データ線１７１、ソース電極１７３、及びドレーン電極１７５を含む。ここで、データ線１７１は、ゲート線１２１と交差して複数個の画素領域、例えば、R画素領域、G画素領域、及びB画素領域を定義する。
【００６５】
次に、ソース電極１７３とドレーン電極１７５をマスクとして抵抗性接触層１６１、１６０にエッチングを施してソース電極１７３と接触する抵抗性接触層１６３及びドレーン電極１７５と接触する抵抗性接触層１６５に分離する。
【００６６】
次に、図６dに示したように、データ配線１７１、１７３、１７５、１７９及び半導体パターン１５１、１５３を含む基板の全面に、窒化ケイ素または酸化ケイ素などからなる保護膜１８０を形成する。
【００６７】
次に、保護膜１８０及びゲート絶縁膜１４０を写真エッチング工程でパターニングして、ドレーン電極１７５、ゲートパッド１２５、及びデータパッド１７９を各々露出する接触孔１８１、１８２、１８３及びR画素領域、G画素領域の内部の絶縁基板１１０部分を露出する陥没部（A、B、C）を形成する。
【００６８】
次に、図６eに示したように、基板の露出された全面にITOまたはIZOからなる透明導電層を蒸着した後、この透明導電層を写真エッチング工程でパターニングし、接触孔１８１を通じてドレーン電極１７５に連結される画素電極１９０を各画素領域に形成する。これと共に、ゲートパッド１２５とデータパッド１７９を各々覆う補助ゲートパッド９５及び補助データパッド９７を形成する。
【００６９】
一方、本発明の第１実施例による液晶表示装置で、カラーフィルター基板は、通常の製造工程を通じて製造する。
【００７０】
しかし、第２実施例による液晶表示装置では、カラーフィルターを製造する過程で、緑色カラーフィルター（G）の厚さを他のカラーフィルター（R、B）よりも厚く形成する。
【００７１】
即ち、図５（上部基板）に示したように、上部基板２１０上にブラックマトリックス２２０を形成した後、赤、緑、青のカラーフィルター（R、G、B）を順次に形成する。このようなカラーフィルターは、赤、緑、青の色樹脂を塗布した後、選択的に露光及び現像する作業を順に行い、各々形成することができる。ここで、緑色カラーフィルター（G）を他のカラーフィルター（R、B）よりも厚く形成するために、緑色の色樹脂を厚く塗布するのが好ましい。次に、基板の全面を覆うオーバーコート膜２５０を形成し、その上に基準電極２７０を形成する。
【００７２】
図７は本発明の第３実施例による液晶表示装置の配置図である。図８は図７のVIII-VIII´線による断面図である。
【００７３】
液晶表示装置は、下部基板１１０とこれと対向している上部基板２１０及び下部基板１１０と上部基板２１０の間に注入され、基板２１０、２２０に垂直に配向されている液晶分子を含む液晶層３からなる。
【００７４】
ガラスなどの透明な絶縁物質からなる下部基板１１０上には、ITOやIZOなどの透明な導電物質からなり、切開部１９１、１９２、１９３を有している画素電極１９０が形成されており、各画素電極１９０は、薄膜トランジスタに連結されて画像信号電圧の印加を受ける。この時、薄膜トランジスタは、走査信号を伝達するゲート線１２１と画像信号を伝達するデータ線１７１に各々連結され、走査信号に従って画素電極１９０をオン（on）オフ（off）する。また、下部基板１１０の下面には、下部偏光板１２が付着されている。ここで、画素電極１９０は、反射型液晶表示装置の場合、透明な物質からならないこともあり、そのときは、下部偏光板１２も不要となる。
【００７５】
また、ガラスなどの透明な絶縁物質からなる上部基板２１０の下面に光漏れを防止するためのブラックマトリックス２２０と、赤、緑、青のカラーフィルター２３０、及びITOまたはIZOのような透明な導電物質からなっている基準電極２７０が形成されている。ここで、基準電極２７０には、切開部２７１、２７２、２７３が形成されている。ブラックマトリックス２２０は、画素領域の周囲部分のみでなく、基準電極２７０の切開部２７１、２７２、２７３と重畳する部分にも形成することができる。これは、切開部２７１、２７２、２７３によって発生する光漏れを防止するためである。
【００７６】
第３実施例による液晶表示装置についてより詳細に説明する。
【００７７】
下部の絶縁基板１１０上に、横方向にゲート線１２１が形成されている。ゲート線１２１には、ゲート電極１２３が突起状に形成されている。絶縁基板１１０上には、ゲート線１２１と平行に維持電極線１３１が形成されている。維持電極線１３１は縦方向に形成されている二つの維持電極１３３a、１３３bと連結されており、これら二つの維持電極１３３a、１３３bは、横方向維持電極１３３cによって互いに連結されている。この時、維持電極線１３１は２つ以上であることもできる。ゲート線１２１、ゲート電極１２３、維持電極線１３１、及び維持電極１３３a乃至１３３cは、アルミニウムまたはクロムなどの金属で形成される。この時、これらは単一層に形成することも、クロム層とアルミニウム層を連続積層してなされる二重層に形成することもできる。その他にも多様な金属を使用してゲート配線と共通配線を形成することができる。
【００７８】
ゲート線１２１と維持電極線１３１、及び維持電極１３３a乃至１３３cの上には、窒化ケイ素（SiNx）などからなるゲート絶縁膜１４０が形成されている。
【００７９】
ゲート絶縁膜１４０の上には、縦方向にデータ線１７１が形成されている。データ線１７１には、分枝としてソース電極１７３が形成されており、ソース電極１７３に隣接してドレーン電極１７５が形成されている。また、ゲート絶縁膜１４０上には、ゲート線１２１と重畳する橋部金属片１７２が形成されている。データ線１７１、ソース電極１７３、及びドレーン電極１７５もゲート配線と同様にクロムとアルミニウムなどの物質で形成される。なお、単一層もしくは多重層に形成することができる。
【００８０】
ソース電極１７３とドレーン電極１７５の下部には、薄膜トランジスタのチャンネル部として用いられる非晶質シリコン層１５１が形成されており、データ線１７１の下には、チャンネル部非晶質シリコン層１５１を縦に長く連結しているデータ線部非晶質シリコン層１５３が形成されている。チャンネル部非晶質シリコン層１５１の上には、ソース及びドレーン電極１７３、１７５と、チャンネル部非晶質シリコン層１５１との間の接触抵抗を減少させるための接触層（図示せず）が形成されている。非晶質シリコン層１５１、１５３は、非晶質シリコンで形成されるのが普通であり、。接触層はn型不純物として高濃度にドーピングされた非晶質シリコンを使用して形成される。
【００８１】
データ線１７１などの上には、窒化ケイ素などの無機絶縁物や樹脂などの有機絶縁物からなる保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０には、ドレーン電極１７５を露出させる接触孔１８１が形成されている。
【００８２】
ここで、保護膜１８０とゲート絶縁膜１４０は、辺が歯車の形態に形成されている陥没部（A、B、C）を有する。陥没部（A、B、C）は、保護膜１８０とゲート絶縁膜１４０をエッチングを施して除去することによって形成する。
【００８３】
保護膜１８０上には、切開部１９１、１９２、１９３を有する画素電極１９０が形成されている。画素電極１９０は、ITOやIZOなどのような透明導電体や、アルミニウム（Al）のような光反射特性の優れた不透明導電体を用いて形成する。画素電極１９０に形成されている切開部１９１、１９２、１９３は、画素電極１９０を上下に半分する位置に横方向に形成されている横切開部１９２と、半分された画素電極１９０の上下部分に各々斜線方向に形成されている斜線切開部１９１、１９３を含む。この時、上下の斜線切開部１９１、１９３は互いに垂直をなしている。これは、フリンジフィールドの方向を４方向に均一に分散するためである。
【００８４】
ここで、赤色と緑色の画素領域の画素電極１９０は、保護膜１８０とゲート絶縁膜１４０に形成されている陥没部（A、B、C）各々と重畳しており、画素電極１９０が陥没部（A、B、C）で基板１１０と接触している。青色画素領域には、陥没部（A、B、C）が形成されておらず青色画素領域の画素電極１９０は保護膜１８０上に形成されている。
【００８５】
一方、データ線１７１を中心にして両側に位置する二つの画素電極１９０の切開部１９１、１９２、１９３は、互いに鏡状対称をなすように配置することができる。
【００８６】
また、保護膜１８０の上には、ゲート線１２１を隔てて維持電極１３３aと維持電極線１３１を連結する維持配線連結橋９１が形成されている。維持配線連結橋９１は、保護膜１８０とゲート絶縁膜１４０にかけて形成されている接触孔１８３、１８４を通じて、維持電極１３３a及び維持電極線１３１に接触されている。維持配線連結橋９１は、橋部金属片１７２と重畳している。維持配線連結橋９１は、下部基板１１０上の維持配線の全体を電気的に連結する役割をする。このような維持配線は、必要に応じて、ゲート線１２１やデータ線１７１の欠陥を修理するのに利用でき、橋部金属片１７２はこのような修理のためにレーザーを照射する時に、ゲート線１２１と維持配線連結橋９１の電気的連結を補助するために形成される。
【００８７】
上部の絶縁基板２１０には、光漏れを防止するためのブラックマトリックス２２０が形成されている。ブラックマトリックス２２０の上には、赤、緑、青のカラーフィルター２３０が形成されている。カラーフィルター２３０の上には、切開部２７１、２７２、２７３を有する基準電極２７０が形成されている。基準電極２７０は、ITOまたはIZOなどの透明な導電体で形成される。
【００８８】
基準電極２７０の切開部２７１、２７２、２７３は、画素電極１９０の斜線開口部１９１、１９３を介在し、これと平行の斜線部と画素電極１９０の辺と重なっている屈折部を含む。この時、屈折部は、縦方向屈折部と横方向屈折部とに分類される。
【００８９】
基準電極２７０の切開部２７１、２７２、２７３も、データ線１７１二つの画素領域間の境界線（データ線と重畳する部分）を中心にして両側の二つの画素領域内の切開部２７１、２７２、２７３が互いに鏡状対称をなすように配置することができる。
【００９０】
以上のような構造の薄膜トランジスタ基板とカラーフィルター基板を整列して結合し、その間に液晶物質を注入して垂直配向すれば、本発明による液晶表示装置の基本構造が備えられる。薄膜トランジスタ基板とカラーフィルター基板を整列した時に、画素電極１９０の切開部１９１、１９２、１９３と基準電極２７０の切開部２７１、２７２、２７３は、画素領域を複数の小ドメインに分割する。これらの小ドメインは、その内部に位置する液晶分子の平均長軸の方向によって４種類に分類される。
【００９１】
以上で説明した実施例では、ゲート絶縁膜１４０と保護膜１８０がB画素領域に残留し、R画素領域及びG画素領域からは除去されている。しかし、これと異なって、画素領域に位置するゲート絶縁膜１４０の上部の一部が除去され、ゲート絶縁膜１４０の下部の一部と保護膜１８０がB画素領域に残留し、R画素領域とG画素領域では、第１実施例と同様に、ゲート絶縁膜１４０と保護膜１８０が全て除去されることもできる。また、B画素領域でゲート絶縁膜１４０の全部が除去され、保護膜１８０だけが残留することもある。
【００９２】
このような構造において、非晶質シリコン層１５１、１５３及び接触層１６１、１６３、１６５を形成するためにこれらの層にエッチングを施す過程で、エッチング処理時間を増やしてその下部に位置するゲート絶縁膜１４０の上部の一部、あるいは全部に過エッチング処理を施す。その他の工程では、第１及び第２実施例と同様に行う。
【００９３】
以上で、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲で定義されている本発明の基本概念を利用した当業者の種々な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。特に、画素電極と基準電極に形成する切開部の配置は多様に変形することができるほか、切開部を形成する代わりに突起を設けるなどの変形も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図２】本発明の第１実施例による液晶表示装置のカラーフィルター基板の配置図である。
【図３】本発明の第１実施例による液晶表示装置を正面から見たときの画素電極と共通電極開口部の配置図である。
【図４】図３のIV-IV'線による断面図である。
【図５】本発明の第２実施例による液晶表示装置の断面図であり、図３のIV-IV'線に沿った断面図である。
【図６ａ】本発明の第１及び第２実施例による液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板の製造方法をその工程順で示したもので、図１のVI-VI'線、VI'-VI''線及びVI''-VI'''線による断面図である。
【図６ｂ】本発明の第１及び第２実施例による液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板の製造方法をその工程順で示したもので、図１のVI-VI'線、VI'-VI''線及びVI''-VI'''線による断面図である。
【図６ｃ】本発明の第１及び第２実施例による液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板の製造方法をその工程順で示したもので、図１のVI-VI'線、VI'-VI''線及びVI''-VI'''線による断面図である。
【図６ｄ】本発明の第１及び第２実施例による液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板の製造方法をその工程順で示したもので、図１のVI-VI'線、VI'-VI''線及びVI''-VI'''線による断面図である。
【図６ｅ】本発明の第１及び第２実施例による液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板の製造方法をその工程順で示したもので、図１のVI-VI'線、VI'-VI''線及びVI''-VI'''線による断面図である。
【図７】本発明の第３実施例による液晶表示装置の配置図である。
【図８】図７のVIII-VIII'線による断面図である。
【符号の説明】
【００９５】
１２１  ゲート線
１７１  データ線
１３１  維持電極線
１３３a、１３３b、１３３c、１３３d、１３３e、１３３f  維持電極
１９０（１９０a、１９０b、１９０c）  画素電極
１４０ゲート  絶縁膜
１８０  保護膜
A、B、C  陥没部
３  液晶層
２２０  ブラックマトリックス
２３０（R、G、B）  カラーフィルター
２７０  基準電極
２７１、２７２、２７３  切開部
【図１】
2005517210.tif 000004
【図２】
2005517210.tif 000005
【図３Ａ】
2005517210.tif 000006
【図３Ｂ】
2005517210.tif 000007
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
2005517210.tif 000010
【図５Ｂ】
2005517210.tif 000011
【図６Ａ】
2005517210.tif 000012
【図６Ｂ】
2005517210.tif 000013
【図７】
2005517210.tif 000014
【図８】
2005517210.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成15年8月13日(2003.8.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１絶縁基板と、
前記第１絶縁基板上に形成されるゲート線と、
前記ゲート線を覆うゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に前記ゲート線と交差して第１、第２及び第３の画素領域を定義するデータ線と、
前記ゲート線及び前記データ線に電気的に連結される薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタ及び前記データ線を覆っており、前記薄膜トランジスタのドレーン電極を露出する接触孔を有する保護膜と、
前記接触孔を通じて前記ドレーン電極に連結される画素電極を含み、
前記保護膜及び前記ゲート絶縁膜は、前記第１及び第２画素領域に位置する陥没部を有し、前記陥没部は前記画素電極と重畳する薄膜トランジスタ基板。
【請求項２】
前記陥没部の境界線はジグザグ状に形成されている、
請求項１に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項３】
画素電極は切開部によって複数の小部分に分割され、前記陥没部は前記画素電極の小部分と各々重畳する複数の部分からなる、請求項２に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項４】
前記陥没部の境界線は、前記ゲート線に対し実質的に４５度または１３５度をなす、請求項２に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項５】
前記陥没部の境界線は、前記ゲート線に対し実質的に０度または９０度をなす、請求項２に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項６】
請求項１の薄膜トランジスタ基板と、
前記第１絶縁基板に対向している第２絶縁基板と、
前記第２絶縁基板上に形成されるブラックマトリックスと、
前記ブラックマトリックス及び前記第２絶縁基板の上に交互に配列されており、前記第１、第２及び第３画素領域に各々対応される、赤、緑及び青のカラーフィルターと、
前記赤、緑、青のカラーフィルターを覆う基準電極とを含む、液晶表示装置。
【請求項７】
前記赤、緑、青のカラーフィルターのうちの一つのカラーフィルターは、他のカラーフィルターよりも厚い、請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記第１、第２及び第３画素領域におけるセルギャップD１、D２、D３の大きさはD１＞D２＞D３である、請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記第１、第２及び第３画素領域におけるセルギャップD１、D２、D３の大きさは、D１＝D２＞D３である、請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記基準電極と前記カラーフィルターとの間に形成されているオーバーコート膜をさらに含み、前記基準電極は複数の切開部を有する、請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
（追加）
第１絶縁基板上にゲート線とゲート電極とを含むゲート配線を形成する段階、
前記ゲート配線を覆うゲート絶縁膜を形成する段階、
前記ゲート絶縁膜上に半導体パターンを形成する段階、
前記ゲート線と交差して第１、第２及び第３画素領域を定義するデータ線と、前記半導体パターンと連結されるソース電極及びドレーン電極とを含むデータ配線を形成する段階、
前記半導体パターンと前記データ配線とを覆う保護幕を形成する段階、
前記ドレーン電極を露出する接触孔と前記ゲート絶縁膜及び前記保護膜に前記第１及び第２画素領域に位置する陥没部とを形成する段階、
前記接触孔を通じて前記ドレーン電極に連結される画素電極を形成する段階、
を含む薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005517210.tif 000016
【図２】
2005517210.tif 000017
【図３】
2005517210.tif 000018
【図４】
2005517210.tif 000019
【図５】
2005517210.tif 000020
【図６ａ】
2005517210.tif 000021
【図６ｂ】
2005517210.tif 000022
【図６ｃ】
2005517210.tif 000023
【図６ｄ】
2005517210.tif 000024
【図６ｅ】
2005517210.tif 000025
【図７】
2005517210.tif 000026
【図８】
2005517210.tif 000027
【国際調査報告】
2005517210.tif 000028
2005517210.tif 000029