(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の薄膜トランジスタと、複数の突出部と、該突出部を被覆しかつ該突出部に対して交互に配置された複数のスリットを有する複数の画素電極と、該画素電極及び前記スリットを被覆すると共に前記突出部及び前記スリット上を平坦化する誘電体層とを備えた第１の基板と；
第２の基板と；
第１の基板と第２の基板との間に配設された液晶層と；を少なくとも具備したマルチドメイン垂直配向型液晶ディスプレイ。
【請求項２】
複数の薄膜トランジスタと、
複数の突出部と、
該突出部を被覆しかつ該突出部に対して交互に配置された複数のスリットを有する複数の画素電極と、
該画素電極及び前記スリットを被覆すると共に前記突出部及び前記スリット上を平坦化する誘電体層とを備えた薄膜トランジスタアレイ基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概して液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に関するものであり、さらに詳細にはマルチドメイン垂直配向（ＭＶＡ）型液晶ディスプレイに関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
最近、液晶ディスプレイの開発は、大型化、高輝度、高コントラスト、大きなビューアングル、高領域、及びフルカラーディスプレイを指向している。ビューアングルの問題を解くために、液晶ディスプレイの液晶表示領域は複数のドメインに分割され、そのため、液晶分子は液晶ディスプレイのビューアングルを増加するために異なる角度へ傾いている。
【０００３】
従来のマルチドメイン垂直配向（ＭＶＡ）型液晶ディスプレイは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ基板とカラーフィルタ保有基板とを備えている。下部偏光プレートと上部偏光プレートとがそれぞれ、ＴＦＴアレイ基板の下でかつカラーフィルターを有する基板上に設けられている。液晶層は上部及び下部偏光プレートの間に備えられている。液晶層の長軸の方向は、ＴＦＴアレイ基板とカラーフィルターを有する基板とに直交する。液晶層の長軸は電界に平行であり、それによって、分子の回転速度は回転開始時は遅い。長軸の方向が電界と直交するときは、分子の回転速度はより速い。従って、液晶分子の傾斜方向を精確に制御するために、液晶の配列方向及びプレチルト角を制御することが必要である。一般的と思われる技術としては、ＴＦＴアレイ基板及びカラーフィルタ保有基板の２つの面にスリットと突出部とを形成することである。
【０００４】
図１に、従来のＭＡＶＬＣＤを示す。ＴＦＴアレイ基板１００上に画素電極１０１とスリット１０２とを形成する一方、カラーフィルタ保有基板１０４は突出部１０６を含む画素電極１０５を有する。ＴＦＴアレイ基板１００とカラーフィルタ保有基板１０４とをパッキングすると、ＴＦＴアレイ基板１００上の２つのスリット１０２の間に突出部１０６が位置する。すなわち、スリット１０２と突出部１０６とは、同じ垂直線上に配置することなく交互に配置する。電圧を印加することによって、基板１００と１０４との間の液晶分子は、突出部１０６とスリット１０２同じ方向に傾斜する。
【０００５】
図２に、他の従来のＭＡＶＬＣＤを示す。画素電極２０１とスリット２０２ａとを有するＴＦＴアレイ基板２００を準備する。画素電極２０５とスリット２０２ｂとを備えたカラーフィルタ保有基板２０４を準備する。ＴＦＴアレイ基板２００とカラーフィルタ保有基板２０４とをパッキングすると、スリット２０２ｂはスリット２０２ａ間に配置する。すなわち、スリット２０２ａと２０２ｂとは同じ垂直線上に配置することなく交互に配置する。電圧を印加することによって、基板２００と２０４との間の液晶分子は、スリット２０２ａ及び２０２ｂに依存して所定の方向に傾斜する。
【０００６】
従来のＭＶＡＣＬＤは、ＴＦＴアレイ基板とカラーフィルタ保有基板の表面を処理するために、スリット若しくはスリットと突出部との組合せを用いる。製造コストは高い。
【０００７】
また、基板をパッケージングする際に、スリットと突出部とのミスアラインメント（位置合わせずれ）が生ずる。液晶ディスプレイの質に深刻に影響する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、薄膜トランジスタアレイだけに突出部とスリットとを形成されたマルチドメイン垂直配向型液晶ディスプレイを提供する。従って、２つの基板上のスリットと突出部との位置合わせは必要ない。液晶ディスプレイの質はミスアラインメントに影響を受けない。
【０００９】
また、マルチドメイン垂直配向型液晶ディスプレイは、突出部とスリットとを被覆する誘電体層を有する。突出部上の誘電体層は薄く、若しくは、突出部上の画素電極は露出し、そのため、薄膜トランジスタアレイ基板は平坦であり、液晶分子は表示するするためのマルチドメインに分割される。
【００１０】
また、本発明は、カラーフィルタ保有基板と液晶層と薄膜トランジスタアレイ基板とを含むマルチドメイン垂直配向型液晶ディスプレイを提供する。薄膜トランジスタアレイ基板は、アレイ状に配置した薄膜トランジスタと画素電極とを有する。画素電極はその上に複数の突出部とスリットとを有する。平坦な最上面を有する誘電体層を、突出部上での誘電体層が他の位置での誘電体層より薄くなるように形成して、画素電極を被覆する。あるいは、突出部上の画素電極の表面を露出する。突出部上の誘電体層は薄めなので、あるいは、突出部上の画素は露出されるので、突出部の電気ポテンシャルは他の位置より高い。突出部とスリットとを交互に配置しかつ誘電体層を形成することによって、画素電極を平坦化する。さらに、画素電極によって生成される電界は捻れており、そのため、液晶分子は異なる方向に傾いている。同じ画素電極上の液晶層はマルチドメインに分割され、マルチドメイン垂直配向型液晶ディスプレイを形成する。
【００１１】
これまでの一般的な記載及びこの後の詳細な説明は共に例示にすぎず、本発明を限定するものではない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図３Ａから図３Ｅは、本発明による薄膜トランジスタアレイ基板の実施形態を示している。図３Ａに示すように、絶縁基板３００上に金属層を形成する。絶縁基板３００上にゲート３０２を形成するために、第１のフォトマスクプロセスを実施する。金属層はクロム層を含む。
【００１３】
図３Ｂに示すように、絶縁基板３００上に誘電体層３０４を形成する。誘電体層３０４の材料は窒化シリコン（SiNx）を含む。アモルファスシリコン層（a-Si）３０６とドーピングされたアモルファス層（n+ a-Si）３０８とを誘電体層３０４上に形成する。第２のフォトマスクプロセスを実施して、アモルファスシリコン層３０６とドーピングされたアモルファス層３０８とをゲート上にソース／ドレイン領域用の基礎構造として残す。さらに、画素電極の形成のための所定位置上にアモルファスシリコン層３０６の一部を残す。突出部３０９を、第２のフォトマスクプロセスの際に、アモルファスシリコン層３０６の一部を残すことによって形成する。突出部３０９の幅及び厚さはそれぞれ約10μｍ及び約0.2-0.3μｍである。
【００１４】
図３Ｃに示すように、絶縁基板３００全体に亘ってクロム層のような金属層を形成する。第３のフォトマスクプロセスを実施して、ゲート３０２上の金属層とドーピングされたアモルファス層３０８とアモルファスシリコン層３０６とを除去し、それによって、離散的なソース領域３１０とドレイン領域３１２とを形成する。
【００１５】
図３Ｄに示すように、ソース領域３１０とドレイン領域３１２とを形成後、薄膜トランジスタ装置のスクラッチ（ひっかき）を防止するため、及び、装置のオープン特性を強化（エンハンス）するために、絶縁基板３００上にパッシベーション層３１４を形成する。パッシベーション層３１４は窒化シリコン層を含む。第４のフォトマスクプロセスを実施して、ソース領域３１０の一部を露出するコンタクトウィンドウ３１６を形成するために、ソース領域３１０上のパッシベーション層３１４の小領域を除去する。
【００１６】
薄膜トランジスタ液晶ディスプレイの作動は、光ビームが液晶ディスプレイを透過することができるように制御するために、光バルブ理論を用いるので、画素電極は導電性及び光透過性を有しなければならない。従って、図３Ｅに示すように、画素電極３１８を形成するために、インジウム−スズ酸化物(ITO)のような材料を用いる。インジウム−スズ酸化物層は、コンタクトウィンドウ３１６を充填し、絶縁基板３００と突出部３０９とを被覆するために、物理気相蒸着法によって形成する。第５のフォトマスクプロセスを実施して画素電極３１８を形成する。第５のフォトマスクプロセスでは、少なくともスリット３２０は画素電極３１８に形成する。スリット３２０の幅は約8μｍから約10μｍである。スリット３２０の延伸方向は例えば、突出部３０９の方向に平行である。しかしながら、特別のの要求に従って、スリット３２０の延伸方向は突出部３０９の延伸方向に平行である必要はない。
【００１７】
図３Ｅに示すように、画素電極３１８を平坦化するために、平坦な最上面を有する誘電体層３２２を画素電極上３１８上に形成する。誘電体層３２２の材料には、例えば、窒化シリコン（SiNx）、酸化シリコン等を含む。誘電体層３２２は、非常に薄い膜厚で突出部３０９を被覆するか、又は、突出部３０９を露出してもよい。誘電体層３２２の厚さの差は、画素電極３１８上に生成した電界は効果的に捻れている。画素電極３１８上の液晶分子は、異なる電界のために異なる方向に傾く。
【００１８】
図４は、本発明の一実施形態に係るマルチドメイン垂直配向型液晶ディスプレイにおける画素の平面図を示し、図５は、図４のＡ−Ａ線に沿った断面図を示している。ゲート３０２とソース領域３１０とドレイン領域３１２と画素電極のコーナーに位置するアモルファスシリコン層３０６とを含む薄膜トランジスタは、画素電極３１８に電気的に接続されている。画素電極３１８は、絶縁基板３００上に突出部３０９と交互に配置した少なくとも一のスリット３２０を有する。スリット３２０及び突出部３０９の延伸方向は例えば、互いに平行である。また、突出部３０９上の画素電極３１８も突出している。
【００１９】
画素電極３１８は誘電体層３２２に被覆されている。平坦化された面を含む誘電体層３２２がスリット３２０を充填する。突出部３０９上の画素電極３１８は露出しているか、あるいは、非常に薄い膜厚の誘電体層３２２で被覆する。露出された画素電極３１８と非常に薄い膜厚の誘電体層３２２とスリットとによって、電界は捻れることができ、それによって、絶縁基板３００上の液晶分子は異なる方向へ傾く。
【００２０】
図６に示すように、薄膜トランジスタアレイ基板上の２個の画素のアセンブリを示している。２個の画素をストレージキャパシタ（図示せず）によって孤立されている。スリット３２０及び突出部３０９の延伸方向は、広いビューアングルと高い表示品質とを得るために様々な設計で形成される。
【００２１】
図７は、突出部及びスリット上の液晶分子の長軸の分布及び透過率を図示したものである。図７では、水平軸は薄膜トランジスタアレイ基板上の位置を示したものである、垂直軸は透過率を示したものである。突出部及びスリット上の液晶分子の透過率はほぼゼロである一方、誘電体層上の液晶分子の透過率は約0.8から約0.9程度となり一様である。
【００２２】
図８は、突出部及びスリット上の液晶分子の長軸の分布及び電界（等ポテンシャル線）を図示したものである。図８では、突出部（中央部）とスリット（図の両側）の相対位置は図７と同じである。図８に示したように、突出部上の電界はスリット上の電界より強い。電界は突出部及びスリット上で捻れている。液晶ディスプレイ全体に対して、突出部とスリットと誘電体層との組合せは、液晶分子の傾斜方向を制御するのに有利である。
【００２３】
また、本発明は少なくとも以下の利点を有する。
１．薄膜トランジスタアレイ基板に突出部とスリットとを形成し、それによって、薄膜トランジスタアレイ基板とカラーフィルタ保有基板との間のミスアラインメントが避けられる。
２．画素電極を誘電体層に形成し、それによって、薄膜トランジスタアレイ基板を平坦化する。液晶分子間の距離はより一様であり、表示品質をエンハンスする。
３．画素電極上に形成された誘電体層は、画素電極によって生成された電界を捻るように作用し、それによって、液晶分子は異なる方向に傾き、同じ電極上の液晶分子がマルチドメインに分割される。
４．異なる画素の突出部の延伸が異なる方向に向くように設計でき、これによって、異なる方向のマルチドメインは異なる画素のために形成することができる。画素の組合せによって、広いビューアングルが得られる。
５．スリット、突出部及び誘電体層は、薄膜トランジスタアレイ基板の５つの製造工程に対して互換性がある。
【００２４】
本発明の他の実施形態は、本明細書及び開示した本発明の実施を考慮すれば当業者には明らかである。本発明の範囲及び精神内での例としてのみ考慮されるべき実施形態をクレームに示している。
【図面の簡単な説明】
【図１】   従来のマルチドメイン垂直配向型液晶ディスプレイを示す図である。
【図２】   従来の他のマルチドメイン垂直配向型液晶ディスプレイを示す図である。
【図３】   （Ａ）本発明の一実施形態による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法であって、第１の段階を示す図である。（Ｂ）本発明の一実施形態による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法であって、（Ａ）の後の段階を示す図である。（Ｃ）本発明の一実施形態による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法であって、（Ｂ）の後の段階を示す図である。（Ｄ）本発明の一実施形態による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法であって、（Ｃ）の後の段階を示す図である。（Ｅ）本発明の一実施形態による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法であって、（Ｄ）の後の段階を示す図である。
【図４】   本発明の一実施形態によるマルチドメイン垂直配向型液晶ディスプレイにおける画素の平面図である。
【図５】   図４のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図６】   本発明の一実施形態による薄膜トランジスタアレイ基板の２個の画素のアセンブリを示す図である。
【図７】   本発明の一実施形態による突出部及びスリット上の液晶分子の長軸の分布及び透過率を示す図である。
【図８】   本発明の一実施形態による突出部及びスリット上の液晶分子の長軸の分布及び電界（等ポテンシャル線）を示す図である。
【符号の説明】
３００  絶縁基板
３０２  ゲート
３０４  誘電体層
３０６  アモルファスシリコン
３０８  ドーピングされたアモルファスシリコン
３０９  突出部
３１０  ソース領域
３１２  ドレイン領域
３１８  画素電極
３２０  スリット
３２２  誘電体層
【図１】
0004057309.tif 000002
【図２】
0004057309.tif 000003
【図３】
0004057309.tif 000004
【図４】
0004057309.tif 000005
【図５】
0004057309.tif 000006
【図６】
0004057309.tif 000007
【図７】
0004057309.tif 000008
【図８】
0004057309.tif 000009