(57)【要約】 【課題】  本発明が目的とする技術的課題は、製造工程を単純化できる表示装置用表示板及びその製造方法とこのような表示板を含む液晶表示装置を提供することにある。さらに、本発明が目的とする技術的課題は、視野角が確保できると同時に製造工程を単純化できる液晶表示装置を提供することにある。【解決手段】  基板の上に黒色顔料を含む有機絶縁物質を塗布し、露光及び現像してブラックマトリックスを形成したのちに、その上部に透明な導電物質を積層して共通電極を形成する。次に、感光性有機絶縁物質を塗布して写真工程でパターニングし、ブラックマトリックス上部に基板間隔材を形成しながら画素領域に液晶分子を分割配向するために傾斜面を有する突起を形成する。【選択図】      図２
2004280110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上において画素領域に開口部を有して形成されて有機絶縁物質からなるブラックマトリックスと、
前記絶縁基板上に全面的に形成されている共通電極と、
前記ブラックマトリックスと重なって配置されて有機絶縁物質からなる基板間隔材と
を含む表示装置用表示板。
【請求項２】
前記画素領域に配置されて液晶分子を分割配向し、前記基板間隔材と同一層で形成されている突起をさらに含む請求項１に記載の表示装置用表示板。
【請求項３】
前記基板間隔材の厚さは少なくとも前記突起と実質的に同一であるか、或はそれより厚い請求項２に記載の表示装置用表示板。
【請求項４】
前記画素領域に順次に配置されている赤、緑、青のカラーフィルターをさらに含む請求項１に記載の表示装置用表示板。
【請求項５】
請求項１に記載の前記表示装置用表示板と、
互いに交差して前記画素領域を定義するゲート線及びデータ線、前記共通電極と対向して前記画素領域に配置されている画素電極を含む薄膜トランジスタ表示板と、
前記表示装置用表示板と前記薄膜トランジスタ表示板との間に形成されている液晶物質層と
を含む液晶表示装置。
【請求項６】
前記表示装置用表示板または前記薄膜トランジスタ表示板上部に形成されており、前記画素領域に順次に配置されている赤、緑、青のカラーフィルターをさらに含む請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記データ線と同一層に形成されており、前記ゲート線に連結されているか、或は前記ゲート線と同一層に形成されている維持電極と重なって維持蓄電器を構成する維持蓄電器用導電体をさらに含む請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記画素領域に配置されて前記液晶物質層の液晶分子を分割配向し、前記基板間隔材と同一層で形成されている突起をさらに含む請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記基板間隔材の厚さは少なくとも前記突起と実質的に同一であるか、或はそれより厚い請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記表示装置用表示板と前記薄膜トランジスタ表示板との実質的な間隔は、前記ブラックマトリックスと前記基板間隔材の厚さと同一である請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記薄膜トランジスタ表示板は前記データ線と実質的に同一な模様でパターニングされており、非晶質シリコンからなる半導体をさらに含む請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
絶縁基板上に１μm以上の厚さで黒色顔料を含む有機絶縁物質からなるブラックマトリックスを形成する段階と、
前記ブラックマトリックス上に有機絶縁物質を塗布し、露光現像して基板間隔材を形成する段階と
を含む表示装置用表示板の製造方法。
【請求項１３】
前記基板間隔材と共に突起を形成する段階をさらに含む請求項１２に記載の表示装置用表示板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置用表示板及びその製造方法とその表示板を含む液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は現在最も広く用いられている平板表示装置のうちの一つであって、電界生成電極が形成されている二枚の表示板とその間に挿入されている液晶層と両表示板の間隔を均一に支持する基板間隔材とからなる。二つの電極に電圧を印加して液晶層に電界を生成し、電場の強さを変化させて液晶層の液晶分子を再配列させることによって透過する光の透過率を調節して画像を表示する。
【０００３】
液晶表示装置の中でも現在主に使用されているものは、二つの表示板に電極が各々形成され、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を有している液晶表示装置であり、二つの基板のうち一つにはゲート線及びデータ線のような複数の配線、画素電極及び画素電極に伝達されるデータ信号を制御する薄膜トランジスタが形成されており（以下、薄膜トランジスタ表示板という。）、もう一つの表示板には画素電極と対向する共通電極及び画素に開口部を有するブラックマトリックスが形成されるのが一般的である。
【０００４】
このような液晶表示装置のうち垂直配向方式は負の誘電率異方性を有する液晶分子を両表示板の面に対して垂直に配向して利用する。このような垂直配向方式の液晶表示装置は、液晶分子に電圧が印加されない状態で光漏れを遮断でき、優れたコントラスト比を有しているが、狭い視野角が短所である。
【０００５】
一方、このような液晶表示装置用表示板は、マスクを利用した写真エッチング工程によって製造するのが一般的であり、薄膜トランジスタが形成されている表示板は通常５枚または６枚のマスクを利用した写真エッチング工程で製造し、色フィルターが形成されている基板は３枚または４枚のマスクを利用した写真エッチング工程で製造する。
【０００６】
このような液晶表示装置の製造方法において生産コストを減らすためにマスクの数を減らすのが好ましく、製造工程を単純化するのが好ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が目的とする技術的課題は、製造工程を単純化できる表示装置用表示板及びその製造方法とこのような表示板を含む液晶表示装置を提供することにある。さらに、本発明が目的とする技術的課題は、視野角が確保できると同時に製造工程を単純化できる液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を達成するために本発明では、基板間隔材を形成する際に、液晶分子を分割配向するために傾斜面を有する液晶分割配向手段を一緒に形成する。この時、基板間隔材はブラックマトリックス上部に配置し、両表示板の間隔を十分に確保する。
【０００９】
詳細には、本発明の実施例による表示装置用表示板では、絶縁基板上に画素領域に開口部を有して有機絶縁物質からなるブラックマトリックスが形成されており、その上には全面的に共通電極が形成されている。共通電極上部にはブラックマトリックスと重なって配置されており、有機絶縁物質からなる基板間隔材が形成されている。
【００１０】
このような表示板は画素領域に配置されて液晶分子を分割配向し、基板間隔材と同一層で形成されている突起をさらに含んでおり、基板間隔材の厚さは実質的に少なくとも突起と同じであるかそれより厚いのが好ましい。また、このような表示装置用表示板は画素領域に順次に配置されている赤、緑、青のカラーフィルターをさらに含む。
【００１１】
本発明の実施例による液晶表示装置は、互いに交差して画素領域を定義するゲート線及びデータ線、共通電極と対向して画素領域に配置されている画素電極を含む薄膜トランジスタ表示板と、表示装置用表示板と薄膜トランジスタ表示板との間に形成されている液晶物質層とをさらに含む。
【００１２】
このような液晶表示装置は、表示装置用表示板または薄膜トランジスタ表示板上部に形成されており、画素領域に順次に配置されている赤、緑、青のカラーフィルターをさらに含むのが好ましく、データ線と同一層に形成されて、ゲート線に連結されていたり前記ゲート線と同一層に形成されている維持電極と重なって維持蓄電器を構成する維持蓄電器用導電体をさらに含む。
【００１３】
また、画素領域に配置されて液晶物質層の液晶分子を分割配向し、基板間隔材と同一層で形成されている突起をさらに含むことができ、薄膜トランジスタ表示板はデータ線と実質的に同一な模様でパターニングされて非晶質シリコンからなる半導体をさらに含むのが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
このような本発明によれば、基板間隔材をブラックマトリックス上部に配置して基板間隔材を薄い厚さで形成することで製造工程を単純化できる。さらに、垂直配向方式により、１度の写真工程で液晶分子を配向するための突起を一緒に形成して製造工程を単純化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
添付した図面を参照して本発明の実施例に対し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。
【００１６】
図面は、各種の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”あるとする時は、中間に他の部分がないことを意味する。
【００１７】
以下、本発明の実施例による表示装置用表示板及びその製造方法とその基板を含む液晶表示装置について図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１乃至図２を参照して本発明の第１実施例による液晶表示装置の構造について詳細に説明する。図１は本発明の第１実施例による表示板を含む液晶表示装置の構造を示す配置図であり、図２は図１のII-II’線に沿った断面図である。
【００１９】
本発明の第１実施例による液晶表示装置は、上部表示板２００と下部表示板１００及びこの１００、２００の間に形成されている液晶物質層３００と、両表示板１００、２００を平行な間隔で支持する基板間隔材３５０とを含む。この時、液晶物質層３００の液晶分子３１０は、電界が印加されない状態で配向膜１３、２３の配向力または液晶物質の特性によって二つの表示板１００、２００に対して垂直配列されるVA（vertically aligned）モードである。なお、両表示板１００、２００の面に対して平行し、下部表示板１００から上部表示板２００に至るまで螺旋形にねじれて配列されるTN（twisted nematic）モードであることもできる。
【００２０】
下部表示板１００には絶縁基板１１０上に主に横方向にのびている複数のゲート線１２１が形成されている。ゲート線１２１は比抵抗が低い銀（Ag）または銀合金（Ag alloy）またはアルミニウム（Al）またはアルミニウム合金（Al alloy）からなる単一膜からなることもでき、このような単一膜にさらに物理的、電気的接触特性が良いクロム（Cr）、チタニウム（Ti）、タンタル（Ta）などの物質からなる別の膜を含む多層膜からなることもできる。各ゲート線１２１の一部は複数の枝がのび出て薄膜トランジスタのゲート電極１２３をなす。また、ゲート線１２１は突出部を有しており、突出部は後述する維持蓄電器用導電体１７７と重畳される。この時、ゲート線１２１は側面が傾斜しており、傾斜角は水平面から２０-８０°の範囲である。
【００２１】
本発明の他の実施例によると、液晶蓄電器の電荷保存能力を向上させる維持蓄電器の一電極をなす複数の維持電極（図示せず）が基板１１０上に形成されている。維持電極は共通電極電圧（略して共通電圧という）などの予め決められた電圧を外部から印加される。共通電圧は他の表示板（図示せず）の共通電極（図示せず）にも印加される。
【００２２】
ゲート線１２１及び維持電極上には窒化ケイ素（SiNx）などからなるゲート絶縁膜１４０が形成されている。
【００２３】
ゲート絶縁膜１４０上部には水素化非晶質シリコンなどからなる複数の線状半導体１５０が形成されている。各線状半導体１５０の複数枝が該当するゲート電極１２５の上にのびて薄膜トランジスタのチャンネルをなす。半導体１５０上部にはシリサイドまたはn型不純物が高濃度にドーピングされているn+水素化非晶質シリコンなどで作製された複数組の線状及び島状抵抗性接触部材１６３、１６５が形成されている。各島状抵抗性接触部材１６５は、ゲート電極１２５を中心にして線状抵抗性接触部材１６３の反対側に位置してこれと分離されている。半導体１５０と抵抗性接触部材１６３、１６５の側面はテーパ構造を有し、傾斜角は２０-８０°の範囲である。
【００２４】
抵抗性接触部材１６３、１６５及びゲート絶縁膜１４０上には複数のデータ線１７１と薄膜トランジスタの複数ドレーン電極１７５及び複数の維持蓄電器用導電体１７７が形成されている。データ線１７１とドレーン電極１７５は比抵抗が低いAlまたはAgなどからなることができ、ゲート線１２１のように他の物質と接触特性が良い導電物質を含むことができる。データ線１７１は主に縦方向にのびてゲート線１２１と交差する。そして、各データ線１７１からのびた複数の枝はソース電極１７３をなす。一対のソース電極１７３とドレーン電極１７５は各々該当抵抗性接触部材１６３、１６５の上部に少なくとも一部分位置して互いに分離されており、ゲート電極１２３に対して互いに反対側に位置する。
【００２５】
維持蓄電器用導電体１７７はゲート線１２１の突出部と重なっている。
【００２６】
データ線１７１、ドレーン電極１７５及び維持蓄電器用導電体１７７の側面は２０-８０°の範囲の傾斜角を有するテーパ構造を有することができる。
【００２７】
半導体１５０とデータ線１７１及びドレーン電極１７５との間に位置した抵抗性接触部材１６３、１６５はこれらの間の接触抵抗を低くする。
【００２８】
データ線１７１、ドレーン電極１７３及び維持蓄電器用導電体１７７と、これらによって覆われない半導体１５０及びゲート絶縁膜１４０上部には赤、緑、青の色フィルターR、G、Bが形成されている。各色フィルターR、G、Bは縦方向にのびており、ドレーン電極１７３と維持蓄電器用導電体１７７の一部を露出する複数の開口部C１、C２を有する。本実施例において色フィルターR、G、Bの境界はデータ線１７１上に位置して一致しているが、本発明の他の実施例によれば、色フィルターR、G、Bがデータ線１７１上部で互いに重なって光漏れを遮断する機能を有することができる。色フィルターR、G、Bは、ゲート線１２１及びデータ線１７１の端部１２５、１７９が位置するパッド部には形成されていない。
【００２９】
色フィルターR、G、Bの下には、露出された半導体１５０の一部を覆う酸化ケイ素または窒化ケイ素などの絶縁物質からなる層間絶縁膜（図示せず）が形成されることもできる。
【００３０】
色フィルターR、G、B上には、平坦化特性が優れて誘電率が低いアクリル系の有機絶縁物質またはSiOCまたはSiOFなどのように化学気相蒸着で形成されて４．０以下の低い誘電率を有する低誘電率絶縁物質からなる保護膜１８０が形成されている。このような保護膜１８０は、ドレーン電極１７５及び維持蓄電器用導電体１７７を露出する接触孔１８５、１８７を有する。この時、ドレーン電極１７５及び維持蓄電器用導電体１７７を露出する接触孔１８５、１８７は色フィルターR、G、Bの開口部C１、C２の内側に位置する。前述したように、色フィルターR、G、Bの下部に層間絶縁膜が追加された場合には、層間絶縁膜と同一な平面模様を有する。保護膜１８０はさらにデータ線１７１の端部１７９を露出する複数の接触孔１８９を有し、ゲート絶縁膜１４０と共にゲート線１２１の端部１２５を露出する複数の接触孔１８２を有する。接触孔１８２、１８９は、ゲート線１２１及びデータ線１７１とその駆動回路（図示せず）の電気的連結のためのものである。
【００３１】
この時、保護膜１８０の接触孔１８７、１８２、１８５、１８９及び開口部C１、C２の側壁は傾斜しており、その傾斜角は互いに異なることもあるが、上部または内側に位置する側壁の傾斜角が下部または外に位置する側壁の傾斜角に比べて緩慢なものが好ましく、特にこれらの傾斜角は３０-１８０°の範囲であるのが好ましい。本発明の他の実施例では、保護膜１８０の接触孔１８５、１８７が色フィルターR、G、Bの開口部C１、C２に比べて大きく、接触孔１８７、１８５及び開口部C１、C２の側壁が階段型となっている。このような構造は接触孔１８７、１８２、１８５、１８９上部膜のプロファイルを良好なものとする。
【００３２】
保護膜１８０上にはITO（インジウム錫酸化物）またはIZO（インジウム亜鉛酸化物）などの透明な導電物質で作製される画素電極１９１が形成されている。画素電極１９１は接触孔１８５を通じてドレーン電極１７５と物理的・電気的に連結されており、接触孔１８７を通じて維持蓄電器用導電体１７７とも連結されている。ゲート線１２１の突出部と維持蓄電器用導電体１７７は維持蓄電器を構成する。
【００３３】
画素電極１９１は、薄膜トランジスタからデータ電圧を受けて他の表示板２００の共通電極２３０と共に電場を生成する。そして、この印加電圧を変化させると二つの電界生成電極間の液晶層の分子配列が変わる。電気回路の観点からは、画素電極１９１と共通電極は電荷を保存する液晶誘電体蓄電器を構成する。
【００３４】
画素電極１９１はゲート線１２１及びデータ線１７１と重なって開口率を高めて、液晶蓄電器と並列に連結された複数の維持蓄電器を構成して電荷保存能力を強化する。
【００３５】
一方、保護膜１８０の上には複数の接触部材１９２、１９９が形成されている。接触補助部材１９２、１９９は、各々接触孔１８２、１８９を通じてゲート線１２１及びデータ線１７１の露出された端部１２５、１７９と連結されている。接触補助部材１９２、１９９は、ゲート線１２１及びデータ線１７１の露出された端部１２５、１７９を保護し、薄膜トランジスタ表示板と駆動回路の接着性を補完するためのものであって必須的ではない。接触補助部材１９２、１９９は画素電極１９２と同一層で形成される。
【００３６】
本発明の他の実施例によれば、ゲート線１２１及び/またはデータ線１７１の端部１２５、１７９に隣接するようにゲート線１２１またはデータ線１７１と同一層で孤立した金属片（metal island）を形成し、その上のゲート絶縁膜１４０及び/または下部絶縁膜１８０に接触孔をあけたのちに接触補助部材１９２、１９９と連結する。
【００３７】
一方、下部表示板１００と対向する上部表示板２００には、下部絶縁基板１１０と対向する上部絶縁基板２１０の上部にゲート線１２１とデータ線１７１とで囲まれた画素領域に開口部を有し、黒色顔料を含む有機物質からなって画素領域外の周囲で光漏れを遮断するブラックマトリックス２２０が形成されている。このようなブラックマトリックス２２０は、図示していないが、画素領域の集合であって、画像が表示される表示領域の周囲にも形成されて表示領域周囲の光漏れを遮断し、薄膜トランジスタの半導体１５０に入射する外部光を遮断するために薄膜トランジスタの上部にも形成される。
【００３８】
ブラックマトリックス２２０が形成されている下部絶縁基板２１０の上部には、画素電極１９１と共に液晶分子を駆動するための電界を形成し、透明な導電物質からなる共通電極２３０が形成されている。
【００３９】
この時、基板間隔材３５０はブラックマトリックス２２０上部の共通電極２３に位置し、画素領域には基板間隔材３５０と同一層で液晶物質層３００の液晶分子３１０を分割配向するための分割配向手段である突起３５５が形成されている。この時、液晶物質層３００の液晶分子３１０は負の誘電率異方性を有して、両表示板１００、２００の上部に形成されている配向膜１３、２３の配向力または液晶物質層３００の性質によって二つの表示板１００、２００に対して垂直に配向されている。そして、上部表示板２００に隣接した液晶分子３１０は突起３５５の傾斜面に対して垂直に配向されて液晶分子３１０は互いに異なる方向に分割配向される。つまり、突起を利用して画素電極と共通電極との間に形成される電場の強さまたは配向膜の傾きを変化させることにより、突起を境界として画素を多数のドメインに分割して液晶分子を分割配向するし、視野角を改善することができる。
図１の配置図では、突起３５５の模様が平面的で具体的に示されていないが、突起３５５は様々な模様を有することができ、様々な模様によって液晶分子３１０を多重の領域に分割配向することができる。
【００４０】
このような液晶表示装置において両表示板１００、２００の間隔は、基板間隔材３５０とブラックマトリックス２２０の実質的な厚さで定まる。
【００４１】
以下、本発明の一実施例による液晶表示装置用上部表示板２００（対向表示板）及び下部表示板１００（薄膜トランジスタ表示板）の製造方法について説明する。
【００４２】
まず、図３a乃至図３cを参照して本発明の実施例による液晶表示装置の上部表示板の製造方法について具体的に説明する。
【００４３】
図３aのように、本発明の実施例による液晶表示装置用上部表示板２００の製造方法では、まず、上部絶縁基板２１０の上部に黒色顔料を含む感光性有機物質を形成し、マスクを利用した写真工程で露光及び現像してブラックマトリックス２２０を形成する。この時、ブラックマトリックス２２０は１．５-３．０μmの厚さを有するのが好ましく、画素領域に開口部を有して表示領域の周囲で光漏れを遮断する。
【００４４】
次に、図３bのように、上部絶縁基板２１０の上部にITOまたはIZOのような透明な導電物質を積層して全面的に共通電極２３０を形成する。
【００４５】
次に、図３cのように、アクリル系の感光性有機物質を塗布し、マスクを利用した写真工程で露光及び現像してブラックマトリックス２２０の上部に位置する基板間隔材３５０と画素領域に液晶分子を分割配向するための突起３５５を一緒に形成する。この時、両表示板１００、２００の間隔を４．０μmで設定し、ブラックマトリックス２２０を１．５μmで形成した場合には基板間隔材３５０が２．５μmの厚さを有するように形成し、突起３５５は基板間隔材３５０と同じくらいの厚さを有するようになる。この時、工程条件や突起３５５または基板間隔材３５０の幅を調節して突起３５５に比べて基板間隔材３５０を厚くするのが好ましい。
【００４６】
次に、図２のように、上部絶縁基板２１０の上部に上部配向膜２３を形成する。
【００４７】
このような本発明の実施例による液晶表示装置用表示板の製造方法では、突起３５５と基板間隔材３５０を一緒に形成することによって製造工程を単純化することができる。また、ブラックマトリックス２２０を基板支持材として利用するため、基板間隔材３５０を薄い厚さに形成することができ、基板の全面において基板間隔材３５０の厚さを均一に制御できる。つまり、基板間隔材を厚く形成する場合には、厚さ及び幅の誤差またはそれに伴なう弾性の誤差の範囲が大きくなるため均一に制御することが困難であるが、薄く形成する場合には相対的に基板間隔材の厚さをより均一に制御することができる。また、基板間隔材３５０と突起３５５を１度の露光及び現象工程で互いに実質的に同一な厚さで形成することによって製造工程を単純化できる。
【００４８】
次に、本発明の第１実施例による液晶表示装置において薄膜トランジスタ表示板の製造方法について図４a乃至図８bと図１及び図２を参照して詳細に説明する。
【００４９】
図４a乃至図８aは本発明の一実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板を製造する方法の各段階での薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図４b乃至図８bは各々図４a乃至図８aにおける薄膜トランジスタ表示板のIVb-IVb’、Vb-Vb’、VIb-VIb’、VIIb-VIIb’、VIIIb-VIIIb’に沿った断面図である。
【００５０】
まず、図４a乃至図４bに示すように、絶縁基板１１０上にゲート線１２１を写真エッチング工程で形成する。
【００５１】
次に、図５a及び図５bに示すように、ゲート絶縁膜１４０、非晶質シリコン層、ドーピングされた非晶質シリコン層の３層膜を連続積層し、前記二つの層を写真エッチングしてゲート絶縁膜１４０上部に複数の線状半導体１５０と複数の線状ドーピングされた非晶質シリコン１６０を形成する。
【００５２】
次に、図６a及び図６bのように、複数のソース電極１７３を含む複数のデータ線１７１、複数のドレーン電極１７５及び複数の維持蓄電器用導電体１７７を写真エッチング工程によって形成する。次いで、データ線１７１及びドレーン電極１７５で覆われないドーピングされた非晶質シリコン１６０部分を除去し、ドーピングされた非晶質シリコン１６０各々を線状及び島状抵抗性接触部材１６３、１６５に分離する一方、両者間の半導体１５０部分を露出させる。そして、露出された半導体１５０の表面を安定化させるために酸素プラズマ処理を実施するのが好ましい。
【００５３】
次に、窒化ケイ素からなる層間絶縁膜（図示せず）を形成した後、図７a及び７bに示すように、赤、緑、青の顔料を含む感光性有機物質を各々順次に塗布し、写真工程で順次に露光現像して開口部C１、C２を有する赤、緑、青の色フィルターR、G、Bを順次に形成する。
【００５４】
次に、図８a及び図８bのように、保護膜１８０を積層して写真エッチング工程でゲート絶縁膜１４０と共にパターニングし、接触孔１８７、１８２、１８５、１８９をテーパ構造で形成する。ドレーン電極１７５と維持蓄電器用導電体パターン１７７を露出する接触孔１８５、１８７は、カラーフィルターR、G、Bに形成されている開口部C１、C２の内側に位置する。このように本実施例では、カラーフィルターR、G、Bに予め開口部C１、C２を形成した後、保護膜１８０をパターニングして接触孔１８５、１８７を形成することによって接触孔１８５、１８７のプロファイルを良好な状態に形成できる。
【００５５】
また、接触孔１８５、１８７の大きさを開口部C１、C２より大きくするして接触孔１８５、１８７及び開口部C１、C２の側壁を階段型にすることで、以後形成される他の膜のプロファイルを良好な状態に形成することもできる。
【００５６】
最後に、図１及び図２に示すように、１４００Å乃至１６００Å厚さのITOまたはIZO層を蒸着して写真エッチングし、複数の画素電極１９２及び複数の接触補助部材１９２、１９９を形成した後、その上部に下部配向膜１３を形成する。
【００５７】
一方、上記では５枚のマスクを利用した写真エッチング工程で完成した薄膜トランジスタ表示板を含む液晶表示装置の構造について説明したが、製造コストを最少化するために薄膜トランジスタ表示板を４枚のマスクで製造できる。これについて図面を参照して具体的に説明する。ここで、対向基板の構造は第１実施例と同様であるので具体的な説明は省略する。
【００５８】
図９乃至図１１を参照して本発明の第２実施例による液晶表示装置及びこれに含まれている薄膜トランジスタ表示板について詳細に説明する。
【００５９】
図９は本発明の第２実施例による液晶表示装置の配置図であり、図１０及び図１１は各々図９に示した薄膜トランジスタ表示板のX-X’線及びXI-XI’線沿った断面図である。図９では、本発明の実施例による液晶表示装置用対向基板に形成されているブラックマトリックスと基板間隔材が示されているが、図１０及び図１１では、対向基板の構造が第１実施例と同様であるので薄膜トランジスタ表示板についてのみ示している。
【００６０】
図９乃至図１１のように、本発明の第２実施例による薄膜トランジスタ表示板は、絶縁基板１１０上に形成されている複数の維持電極線２８を含み、複数のゲート線１２１には拡張部が存在しないことがその特徴の一つである。維持電極線１３１はゲート線１２１と同一層で作製され、ゲート線１２１とほぼ平行し、ゲート線１２１から電気的に分離されている。維持電極線１３１は共通電圧などの電圧を印加され、複数の画素電極１９１と連結された複数のドレーン電極１７５とゲート絶縁膜１４０を中心に互いに対向して複数の維持蓄電器を構成する。画素電極１９１とゲート線１２１との重畳で生じる保持容量が十分である場合には維持電極線１３１を省略でき、画素領域の開口率を考慮して画素領域の縁に配置することもできる。
【００６１】
そして、複数の線状及び島状半導体１５２及び複数の抵抗性接触部材１６３、１６５が備えられている。
【００６２】
線状半導体１５２は、薄膜トランジスタのチャンネル領域Cを除けば複数のデータ線１７１及び複数のドレーン電極１７５とほぼ同一な平面模様である。チャンネル領域Cにおいてデータ線１７１とドレーン電極１７５とは互いに分離されているが、線状半導体１５２はここで切れず連結されて薄膜トランジスタのチャンネルをなす。つまり、図１１に示すように、チャンネル領域Cでは、ソース電極１７３とドレーン電極１７５が分離されているが、線状半導体１５２は分離されず連続して形成されている。
【００６３】
ゲート線１２１、維持電極線１３１、半導体１５２及び抵抗性接触部材１６３、１６５はテーパ構造を有する。
【００６４】
接触孔１８５は開口部C１に比べて大きく、接触孔１８５及び開口部C１の側壁が傾斜しているのでテーパ構造の階段模様を有することができる。
【００６５】
この時、図９のように、対向基板に形成されているブラックマトリックス２２０はデータ線１７１より狭い幅を有することができ、基板間隔材３５０は薄膜トランジスタの上部に位置することができる。
以下、本発明の実施例による液晶表示装置用基板の製造方法について図１２a乃至１９c及び図９乃至図１１を参照して詳細に説明する。
【００６６】
図１２aは本発明の実施例に基づいて製造する第１段階での薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図１２b及び１２cは各々図１２aのXIIb-XIIb’線及びXIIc-XIIc’線に沿った断面図であり、図１３a及び１３bは各々図１２aのXIIb-XIIb’線及びXIIc-XIIc’線に沿った断面図で、図１２b及び図１２cの次の段階を示しており、図１４aは図１３a及び１３bの次の段階での薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図１４b及び１４cは各々図１４aのXIVb-XIVb’線及びXIVc-XIVc’線に沿った断面図であり、図１５a、１６a、１７aと図１５b、１６b、１７bは各々図１４aのXIVb-XIVb’線及びXIVc-XIVc’線に沿った断面図で、図１４b及び１４cの次の段階を工程順によって示しており、図１８aは図１７a及び１７bの次の段階での薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図１８b及び１８cは各々図１８aのXVIIIb-XVIIIb’線及びXVIIIc-XVIIIc’線に沿った断面図であり、図１９aは図１８a乃至１８cの次の段階での薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図１９b及び１９cは各々図１９aのXIXb-XIXb’線及びXIXc-XIXc’線に沿った断面図である。
【００６７】
まず、図１２a乃至１２cに示すように、金属などの導電体層をスパッタリングなどの方法で１０００Å乃至３０００Åの厚さで蒸着し、写真及びエッチング工程でパターニングして複数のゲート線１２１及び複数の維持電極線１３１を形成する。
【００６８】
次に、図１３a及び１３bに示すように、ゲート絶縁膜１４０、半導体層１５０、中間層１６０を化学気相蒸着法を利用して各々１５００Å乃至５０００Å、５００Å乃至２０００Å、３００Å乃至６００Åの厚さで連続蒸着する。次いで、金属などの導電体層１７０をスパッタリングなどの方法で１５００Å乃至３０００Åの厚さで蒸着した後、その上に感光膜２１０を１μm乃至２μmの厚さで塗布する。
【００６９】
その後、光マスクにより感光膜２１０に光を照射した後に現像して、図１４b及び１４cに示すように、互いに厚さが異なる第１部分２１２と第２部分２１４とを含む感光膜パターン２１２、２１４を形成する。この時、薄膜トランジスタのチャンネル領域Cに位置した第２部分２１４は、データ領域Aに位置した第１部分２１２より薄い厚さに形成し、その他の領域Bの感光膜２１０部分は全て除去するか、或は非常に薄い厚さに形成する。この時、チャンネル領域Cに残っている第２部分２１４の厚さとデータ領域Aに残っている第１部分２１２の厚さとの比は、後述するエッチング段階でのエッチング条件によって異ならせるが、第２部分２１４の厚さを第１部分２１２の厚さの１/２以下とするのが好ましく、例えば、４０００Å以下であるのが良い。
【００７０】
このように、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様々な方法があり、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設ける方法がある。半透明領域にはスリットパターン、格子パターンまたは中間の透過率を有するか中間の厚さの薄膜が備えられる。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用いる方法がある。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すことによって薄い部分を形成する。
【００７１】
まず、図１５a及び１５bに示すように、その他の領域Bの露出されている導電体層１７０部分を除去してその下部のドーピングされた非晶質シリコン層１６０を露出させる。アルミニウムまたはアルミニウム合金を含む導電体層１７０に対しては乾式エッチングまたは湿式エッチング方法を両方利用できる。クロムに対してはCeNHO3などをエッチング剤とする湿式エッチングが好ましい。乾式エッチングの場合、感光膜パターン２１２、２１４も一緒にエッチングされて厚さが薄くなることがある。図面符号１７８は導電体層１７０のうち残された部分を示しており、以下各々導電体という。
【００７２】
次に、図１６a及び１６bに示すように、その他の領域Bの露出されドーピングされた非晶質シリコン層１６０部分及びその下部の半導体層１５０部分を乾式エッチングで除去して下のゲート絶縁膜１４０を露出させる。感光膜パターンの第２部分２１４は、露出されドーピングされた非晶質シリコン層１６０部分及び半導体層１５０部分と同時にまたは別々に除去する。チャンネル領域Cに残っている第２部分２１４の残留物はアッシングで除去し、導電体１７８を露出させる。。図面符号１５２は半導体層１５０の残された部分を示しており、図面符号１６８はドーピングされた非晶質シリコン層１６０の残された部分を示す。
【００７３】
次に、図１７a及び１７bに示すように、チャンネル領域Cの露出された導電体１７８部分及びその下部のドーピングされた非晶質シリコン１６８部分を除去する。この時、図１７bに示すように、チャンネル領域Cの半導体１５２上部の一部が除去されて厚さが薄くなることもあり、感光膜パターンの第１部分２１２もこの時ある程度の厚さがエッチングされる。
【００７４】
このようにすれば、チャンネル領域Cの導電体１７８各々がデータ線１７１と複数のドレーン電極１７５に分離されながら完成され、チャンネル領域Cのドーピングされた非晶質シリコン１６８の各々が一つの線状抵抗性接触部材１６３と複数の島状抵抗性接触部材１６５に分れて完成される。
【００７５】
データ領域Aに残っている感光膜パターンの第１部分２１２は、チャンネル領域Cの露出された導電体１７８部分を除去した後、或はその下のドーピングされた非晶質シリコン１６８を除去した後に除去する。
【００７６】
このようにしてデータ線１７１とドレーン電極１７５を完成した後、図１８a乃至１８cに示すように、赤、緑、青の顔料を含む感光性物質を塗布し、露光及び現象工程を通じた写真工程でパターニングして赤、緑、青の色フィルターR、G、Bを順次に形成する。
【００７７】
この時、薄膜トランジスタのチャンネル部C上部に赤または緑の色フィルターからなる光遮断層を形成でき、これは薄膜トランジスタのチャンネル部Cに入射する短波長の可視光線をより完全に遮断または吸収するためのものである。
【００７８】
次に、基板１１０上部に赤、緑、青の色フィルターR、G、Bを覆う保護膜１８０を化学気相蒸着で積層して写真エッチング工程でゲート絶縁膜１４０と共にパターニングし、ゲート線１２１及びデータ線１７１の端部１２５、１７９及びドレーン電極１７５を各々露出する接触孔１８２、１８９、１８５を形成する。
【００７９】
最後に、図９乃至図１１に示すように、１４００Å乃至１６００Åの厚さの画素電極１９１及び接触補助部材１９２、１９９を形成した後に下部配向膜１３を形成する。
【００８０】
このような本発明の第２実施例では、第１実施例による効果のみでなくデータ線１７１、１７３、１７５、１７９とその下部の接触層パターン１６３、１６５及び半導体パターン１５２を一つのマスクを利用して形成し、この過程でソース電極１７３とドレーン電極１７５が分離されて製造工程を単純化できる。
【００８１】
一方、本発明の第１及び第２実施例では、薄膜トランジスタ表示板に赤、緑、青のカラーフィルターが形成されているが、薄膜トランジスタ表示板と対向する対向表示板にカラーフィルターが形成でき、図１及び図２のように、本発明の第１実施例では、液晶分子を分割配向するために突起を形成しているが、捩じれたネマチックなど別の方式の液晶表示装置用表示板に適用する場合には突起を形成しないこともある。これについて図面を参照して具体的に説明する。
【００８２】
図２０は本発明の第３実施例による液晶表示装置の構造を示した断面図である。図２０のように構造の大部分は図２と同様である。
【００８３】
しかし、第１実施例と異なって、上部絶縁基板２１０上部に赤R、緑G、青Bのカラーフィルターが形成されており、画素領域には液晶分子を分割配向するための突起が形成されていない。このようにネマチック方式はある程度広い視野角を確保しているため突起を使用しないこともできるが、ネマチック方式においても視野角を確保する目的で液晶分子を分割配向するために突起を使用することができる。
【００８４】
本発明の実施例による表示板及びその製造方法とその基板を含む液晶表示装置は、この他にも様々な変形した形態及び方法で製造できる。
【００８５】
以上、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、請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様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。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の第１実施例による液晶表示装置の構造を示す配置図である。
【図２】図１のII-II’線に沿った断面図である。
【図３ａ】本発明の第１実施例による液晶表示装置で上部表示板（対向表示板）の製造方法をその工程順によって示す断面図である。
【図３ｂ】本発明の第１実施例による液晶表示装置で上部表示板（対向表示板）の製造方法をその工程順によって示す断面図である。
【図３ｃ】本発明の第１実施例による液晶表示装置で上部表示板（対向表示板）の製造方法をその工程順によって示す断面図である。
【図４ａ】本発明の第１実施例による液晶表示装置で下部表示板（薄膜トランジスタ表示板）を製造する第１段階の配置図である。
【図４ｂ】図４aのIVb-IVb’線に沿った断面図である。
【図５ａ】本発明の実施例によって製造する第２段階での薄膜トランジスタ表示板の配置図である。
【図５ｂ】図５aのVb-Vb’線に沿った断面図である。
【図６ａ】本発明の実施例によって製造する第３段階での薄膜トランジスタ表示板の配置図である。
【図６ｂ】図６aのVIb-VIb’線に沿った断面図である。
【図７ａ】本発明の実施例によって製造する第４段階での薄膜トランジスタ表示板の配置図である。
【図７ｂ】図７aのVIIb-VIIb’線に沿った断面図である。
【図８ａ】本発明の実施例によって製造する第５段階での薄膜トランジスタ表示板の配置図である。
【図８ｂ】図８aのVIIIb-VIIIb’線に沿った断面図である。
【図９】本発明の第２実施例による液晶表示装置の構造を示す配置図である。
【図１０】図９のX-X’線に沿った薄膜トランジスタ表示板のみの構造を示す断面図である。
【図１１】図９のXI-XI’線に沿った薄膜トランジスタ表示板のみの構造を示す断面図である。
【図１２ａ】本発明の第２実施例による液晶表示装置で薄膜トランジスタ表示板を製造する第１段階の配置図である。
【図１２ｂ】図１２aのXIIb-XIIb’線による断面図である。
【図１２ｃ】図１２aのXIIc-XIIc’線による断面図である。
【図１３ａ】図１２aのXIIb-XIIb’線による断面図で、図１２b及び図１２cの次の段階を示す。
【図１３ｂ】図１２aのXIIc-XIIc’線による断面図で、図１２b及び図１２cの次の段階を示す。
【図１４ａ】図１３a及び１３bの次の段階での薄膜トランジスタ表示板の配置図である。
【図１４ｂ】図１４aのXIVb-XIVb’線に沿った断面図である。
【図１４ｃ】図１４aのXIVc-XIVc’線に沿った断面図である。
【図１５ａ】図１４aのXIVb-XIVb’線に沿った断面図で、図１４bの次の段階を工程順によって示すものである。
【図１５ｂ】図１４aのXIVc-XIVc’線に沿った断面図で、図１４cの次の段階を工程順によって示すものである。
【図１６ａ】図１４aのXIVb-XIVb’線に沿った断面図で、図１４bの次の段階を工程順によって示すものである。
【図１６ｂ】図１４aのXIVc-XIVc’線に沿った断面図で、図１４cの次の段階を工程順によって示すものである。
【図１７ａ】図１４aのXIVb-XIVb’線に沿った断面図で、図１４bの次の段階を工程順によって示すものである。
【図１７ｂ】図１４aのXIVc-XIVc’線に沿った断面図で、図１４cの次の段階を工程順によって示すものである。
【図１８ａ】図１７a及び１７bの次の段階での薄膜トランジスタ表示板の配置図である。
【図１８ｂ】図１８aのXVIIIb-XVIIIb’線に沿った断面図である。
【図１８ｃ】図１８aのXVIIIc-XVIIIc’線に沿った断面図である。
【図１９ａ】図１８a乃至１８cの次の段階での薄膜トランジスタ表示板の配置図である。
【図１９ｂ】図１９aのXIXb-XIXb’線に沿った断面図である。
【図１９ｃ】図１９aのXIXc-XIXc’線に沿った断面図である。
【図２０】本発明の第３実施例による液晶表示装置の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８７】
１００、２００  表示板
１１０  絶縁基板  
１２１  ゲート線
１５０  半導体  
１６０  非晶質シリコン
１７１  データ線
１７７  維持蓄電器用導電体
１８０  保護膜  
１９１  画素電極
２２０  ブラックマトリックス
２３０  共通電極
３５０  基板間隔材
３００  液晶物質層
３１０  液晶分子
【図１】
2004280110.tif 000003
【図２】
2004280110.tif 000004
【図３ａ】
2004280110.tif 000005
【図３ｂ】
2004280110.tif 000006
【図３ｃ】
2004280110.tif 000007
【図４ａ】
2004280110.tif 000008
【図４ｂ】
2004280110.tif 000009
【図５ａ】
2004280110.tif 000010
【図５ｂ】
2004280110.tif 000011
【図６ａ】
2004280110.tif 000012
【図６ｂ】
2004280110.tif 000013
【図７ａ】
2004280110.tif 000014
【図７ｂ】
2004280110.tif 000015
【図８ａ】
2004280110.tif 000016
【図８ｂ】
2004280110.tif 000017
【図９】
2004280110.tif 000018
【図１０】
2004280110.tif 000019
【図１１】
2004280110.tif 000020
【図１２ａ】
2004280110.tif 000021
【図１２ｂ】
2004280110.tif 000022
【図１２ｃ】
2004280110.tif 000023
【図１３ａ】
2004280110.tif 000024
【図１３ｂ】
2004280110.tif 000025
【図１４ａ】
2004280110.tif 000026
【図１４ｂ】
2004280110.tif 000027
【図１４ｃ】
2004280110.tif 000028
【図１５ａ】
2004280110.tif 000029
【図１５ｂ】
2004280110.tif 000030
【図１６ａ】
2004280110.tif 000031
【図１６ｂ】
2004280110.tif 000032
【図１７ａ】
2004280110.tif 000033
【図１７ｂ】
2004280110.tif 000034
【図１８ａ】
2004280110.tif 000035
【図１８ｂ】
2004280110.tif 000036
【図１８ｃ】
2004280110.tif 000037
【図１９ａ】
2004280110.tif 000038
【図１９ｂ】
2004280110.tif 000039
【図１９ｃ】
2004280110.tif 000040
【図２０】
2004280110.tif 000041