(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部基板の上にゲートバスライン及び共通信号線を形成する工程と、
前記ゲートバスライン及び共通信号線が形成されたガラス基板の上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲートバスラインを含むゲート絶縁膜の所定部分にチャンネル層を形成する工程と、
前記チャンネル層の両側とオーバーラップするようにソース、ドレイン電極及び前記ゲートバスラインと垂直をなすデータバスラインを形成する工程と、
前記共通信号線の所定部分が露出するようにゲート絶縁膜をエッチングする工程と、
前記露出した共通信号線とコンタクトするように前記ゲート絶縁膜の上のＩＴＯ膜を蒸着し、所定部分をパターニングし、カウンタ電極を形成する工程と、
前記カウンタ電極が形成されたゲート絶縁膜の上に保護膜を蒸着する工程と、
前記ドレイン電極の所定部分が露出するように保護膜をエッチングする工程と、
前記露出したドレイン電極とコンタクトするように保護膜の上にＩＴＯ膜を蒸着し、前記カウンタ電極とオーバーラップしてフリンジフィールドを形成できるようにＩＴＯ膜を所定部分パターニングし、画素電極を形成する工程とを含むことを特徴とする高開口率及び高透過率を持つ液晶表示装置の製造方法。
【請求項２】
前記画素電極を形成する工程以後に、画素電極が形成された保護膜の上に水平配向膜を追加形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の高開口率及び高透過率を持つ液晶表示装置の製造方法。
【請求項３】
前記チャンネル層を形成する工程は、前記非晶質シリコン層を蒸着する工程と、前記非晶質シリコン層の上にゲートバスラインと対応するようにエッチストッパーを形成する工程と、前記エッチストッパー及び非晶質シリコン層の上に、不純物がドープした非晶質シリコン層を形成する工程と、前記不純物がドープした非晶質シリコン層及び非晶質シリコン層を所定部分パターニングする工程とを含むことを特徴とする請求項１記載の高開口率及び高透過率を持つ液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】
前記ゲート絶縁膜は酸化ケイ素膜と窒化ケイ素膜を積層してなされることを特徴とする請求項１記載の高開口率及び高透過率を持つ液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記ゲートバスライン及び共通信号線はＡｌ系またはＡｌを含む金属膜で形成されることを特徴とする請求項１記載の高開口率及び高透過率を持つ液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
前記データバスラインはＩＴＯエッチング液に対してエッチング選択比が優れた物質で形成されることを特徴とする請求項１記載の高開口率及び高透過率を持つ液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】
前記データバスラインはＭｏ/Ａｌ/Ｍｏ金属膜で形成されることを特徴とする請求項６記載の高開口率及び高透過率を持つ液晶表示装置の製造方法。
【請求項８】
下部基板表面に配置されたゲートバスライン及び共通信号線と、
前記ゲートバスライン及び共通信号線が形成された下部基板の上に被覆されるゲート絶縁膜と、
前記ゲートバスラインを含むゲート絶縁膜の上に形成されるチャンネル層と、前記チャンネル層両側とそれぞれオーバーラップするソース及びドレイン電極とを含む薄膜トランジスタと、
前記共通信号線とコンタクトしながら前記ゲート絶縁膜の上の所定部分に配置され、ＩＴＯからなるカウンタ電極と、
前記薄膜トランジスタ及びカウンタ電極を覆うようにゲート絶縁膜の上に形成される保護膜と、
前記薄膜トランジスタのドレイン電極とコンタクトしながら前記カウンタ電極とオーバーラップするように保護膜の上に形成され、前記カウンタ電極と共にフリンジフィールドを形成するＩＴＯからなる画素電極とを含むことを特徴とする高開口率及び高透過率を持つ液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記カウンタ電極は四角板状または櫛形状であることを特徴とする請求項８記載の高開口率及び高透過率を持つ液晶表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記画素電極は櫛形状を有し、前記画素電極の櫛の歯間の空間を通してカウンタ電極が露出することを特徴とする請求項９記載の高開口率及び高透過率を持つ液晶表示装置の製造方法。
【請求項１１】
前記ゲート絶縁膜は酸化ケイ素膜と窒化ケイ素膜を積層してなされることを特徴とする請求項８記載の高開口率及び高透過率を持つ液晶表示装置の製造方法。
【請求項１２】
前記ゲートバスライン及び共通信号線はＡｌ系またはＡｌを含む金属膜で形成されることを特徴とする請求項８記載の高開口率及び高透過率を持つ液晶表示装置の製造方法。
【請求項１３】
前記データバスラインはＩＴＯエッチング液に対してエッチング選択比が優れた物質で形成されることを特徴とする請求項８記載の高開口率及び高透過率を持つ液晶表示装置の製造方法。
【請求項１４】
前記データバスラインはＭｏ/Ａｌ/Ｍｏ金属膜で形成されることを特徴とする請求項１３記載の高開口率及び高透過率を持つ液晶表示装置の製造方法。
【請求項１５】
前記画素電極の形成された保護膜の上に配向膜が追加形成されることを特徴とする請求項８記載の高開口率及び高透過率を持つ液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関し、特にフリンジフィールドによって駆動される高開口率及び高透過率を持つ液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フリンジフィールドによってスイッチングする高開口率及び高透過率の液晶表示装置は、基板と平行なフィールドによってスイッチングするＩＰＳ液晶表示装置の低透過率特性及び低開口率特性を改善するために提案された。
【０００３】
かかる高開口率及び高透過率の液晶表示装置は、カウンタ電極と画素電極が透明導電体で形成され、カウンタ電極と画素電極との間隔を上下基板間の間隔よりも狭く形成し、カウンタ電極と画素電極の上にフリンジフィールド(fringe-field)が形成されるようにする。
【０００４】
図１は従来の高開口率及び高透過率を持つ液晶表示装置の断面図である。同図を参照して、ゲートバスライン用不透明導電膜は信号遅延の低減の為に、例えばＡｌ系またはＡｌを含む金属膜が下部基板１０の上に形成される。ゲートバスライン用不透明導電膜は所定部分パターニングされ、ゲートバスライン１１と共通信号線(図示せず)が形成される。ゲートバスライン及び共通信号線が形成された下部基板１０の上に、透明導電層例えばＩＴＯ(indium tin oxide)が蒸着される。次に、透明導電層は共通信号線とコンタクトするように、所定部分がパターニングされ、四角板状のカウンタ電極１２が形成される。ゲートバスライン１１及びカウンタ電極１２が形成された下部基板１０の上にゲート絶縁膜１３が蒸着される。ゲートバスライン１１の所定部分とオーバーラップするように、ゲート絶縁膜１３の上に非晶質シリコン層１４が蒸着される。非晶質シリコン層１４の上にゲートバスライン１１と対応するように、エッチストッパー１５が形成される。非晶質シリコン層の上に不純物がドープした非晶質シリコン層１６が蒸着される。不純物がドープした非晶質シリコン層と非晶質シリコン層が所定部分パターニングされ、オーミックコンタクト層及びチャンネル層が形成される。ゲート絶縁膜１３の上にデータバスライン用金属膜例えばＭｏ/Ａｌ/Ｍｏ膜が蒸着され、チャンネル層両側にそれぞれ存在するように、データバスライン用金属膜がパターニングされ、ソース、ドレイン電極１７ａ、１７ｂが形成される。次に、ソース、ドレイン電極１７ａ、１７ｂの形成と共に、ソース電極１７ａと連結しながらゲートバスライン１１と交叉するようにデータバスライン(図示せず)が形成され、薄膜トランジスタが完成する。ソース、ドレイン電極１７ａ、１７ｂが形成されたゲート絶縁膜１３の上に透明導電膜が蒸着される。透明導電膜はカウンタ電極１２とオーバーラップするように所定部分パターニングされ、画素電極１８が形成される。このとき、画素電極１８はカウンタ電極１２とフランジフィールドが形成されように、櫛形状で形成される。薄膜トランジスタ及び画素電極１８を保護するために、ゲート絶縁膜１３の上に保護膜１９が蒸着される。
【０００５】
上部基板１００は上記の下部基板１０と所定距離をおいて対向するように配置される。上部基板１００の内側面に薄膜トランジスタと対応するように黒マトリックス１０１が形成され、黒マトリックスの一側に画素電極と対応するようにカラーフィルタ１０２が形成される。黒マトリックス１０１及びカラーフィルタ１０２表面及び保護膜１９表面のそれぞれに第１及び第２配向膜１０４ａ、１０４ｂが形成される。上部基板１００と下部基板１０の間の空間に液晶層１０５が介在される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の高開口率及び高透過率の液晶表示装置は次の様な問題点がある。
ゲートバスラインを構成するＡｌ系またはＡｌを含む金属膜とカウンタ電極を構成するＩＴＯ物質はエッチング選択比が類似している。このため、カウンタ電極形成の際に、ＩＴＯエッチング液によって、ゲートバスライン及び共通信号線の流失または損傷が発生する。このように、ゲートバスラインが流失すると、配線抵抗が増大し、信号遅延時間が長くなる。かかる問題点を解決するために、ゲートバスラインとしてＩＴＯエッチング液に反応しないＭｏＷ物質を用いた。しかし、ＭｏＷ物質はＡｌ系またはＡｌを含む金属膜に比べて抵抗が大きいので、相変らず信号遅延が発生する。
【０００７】
また、カウンタ電極１２と画素電極１８の間に形成されるフリンジフィールドＥによって液晶層内の液晶分子が動作する。このとき、実質的にフリンジフィールドが形成される経路は、順に保護膜１９、第２配向膜１０４ｂ、液晶層１０５、第２配向膜１０４ｂ、ゲート絶縁膜１３である。このように、フリンジフィールドの形成される空間に多層の絶縁膜が存在するため、フリンジフィールドの強度が多少低い。これにより、一定の強度のフリンジフィールドを得るには、相対的に高電圧が要求され、残像が発生するという問題点がある。
【０００８】
従って、本発明の目的は、ゲートバスラインの信号遅延を防止できる高開口率及び高透過率を持つ液晶表示装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、高電圧の要求なしにフリンジフィールドの強度を向上できる高開口率及び高透過率を持つ液晶表示装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、上記の高開口率及び高透過率を持つ液晶表示装置の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、下部基板の上にゲートバスライン及び共通信号線を形成する工程と、前記ゲートバスライン及び共通信号線が形成されたガラス基板の上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲートバスラインを含むゲート絶縁膜の所定部分にチャンネル層を形成する工程と、前記チャンネル層の両側とオーバーラップするようにソース、ドレイン電極及び前記ゲートバスラインと垂直をなすデータバスラインを形成する工程と、前記共通信号線の所定部分が露出するようにゲート絶縁膜をエッチングする工程と、前記露出した共通信号線とコンタクトするように前記ゲート絶縁膜の上のＩＴＯ膜を蒸着し、所定部分をパターニングし、カウンタ電極を形成する工程と、前記カウンタ電極が形成されたゲート絶縁膜の上に保護膜を蒸着する工程と、前記ドレイン電極の所定部分が露出するように保護膜をエッチングする工程と、前記露出したドレイン電極とコンタクトするように保護膜の上にＩＴＯ膜を蒸着し、前記カウンタ電極とオーバーラップしてフリンジフィールドを形成できるようにＩＴＯ膜を所定部分パターニングし、画素電極を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、下部基板表面に配置されたゲートバスライン及び共通信号線と、前記ゲートバスライン及び共通信号線が形成された下部基板の上に被覆されるゲート絶縁膜と、前記ゲートバスラインを含むゲート絶縁膜の上に形成されるチャンネル層と、前記チャンネル層両側とそれぞれオーバーラップするソース及びドレイン電極とを含む薄膜トランジスタと、前記共通信号線とコンタクトしながら前記ゲート絶縁膜の上の所定部分に配置され、ＩＴＯからなるカウンタ電極と、前記薄膜トランジスタ及びカウンタ電極を覆うようにゲート絶縁膜の上に形成される保護膜と、前記薄膜トランジスタのドレイン電極とコンタクトしながら前記カウンタ電極とオーバーラップするように保護膜の上に形成され、前記カウンタ電極と共にフリンジフィールドを形成するＩＴＯからなる画素電極とを含むことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明の好適実施例を詳細に説明する。
図２は本発明による高開口率及び高透過率の液晶表示装置の平面図であり、図３乃至図６は本発明による高開口率及び高透過率を持つ液晶表示装置の製造方法を説明するための各製造工程別断面図である。また、図７は本発明の他の実施例を説明するための高開口率及び高透過率の液晶表示装置の平面図である。
【００１２】
図２及び図３について説明すると、下部基板２１の上にゲートバスライン用金属膜、例えば抵抗の低いＡｌ系またはＡｌを含む金属膜、則ちＡｌＮｄ、ＡｌまたはＭｏ/Ａｌ膜が、２５００乃至３５００Åの厚さで蒸着される。その後、金属膜は所定部分がパターニングされて、ゲートバスライン２２と共通信号線２２０が形成される。ここで、ゲートバスライン２２と共通信号線２２０はｘ軸方向に平行な直線状に形成される。その後、ゲートバスライン２２及び共通信号線２２０が形成された下部基板２１の上にゲート絶縁膜２３が形成される。ゲート絶縁膜２３は酸化ケイ素膜と窒化ケイ素膜の積層膜からなり、約３５００乃至４５００Åの厚さで蒸着される。
【００１３】
続いて図２及び図４について説明すると、チャンネル用非晶質シリコン層２４とエッチストッパー用絶縁層２５がゲート絶縁膜２３の上に順次積層される。次に、ゲートバスライン２２と対応するように、エッチストッパー用絶縁層２５を所定部分パターニングし、エッチストッパーが形成される。その後、チャンネル用非晶質シリコン層２４の上に不純物のドープした非晶質シリコン層２６が蒸着される。不純物のドープした非晶質シリコン層２６とチャンネル用非晶質シリコン層２４は、薄膜トランジスタ予定領域に存在するようにパターニングされ、チャンネル層とオーミックコンタクト層が形成される。次に、データバスライン用金属膜が約４０００乃至４５００Åの厚さで蒸着される。ここで、データバスライン用金属膜としては、ＩＴＯエッチング液に対してエッチング選択比が優れ、かつ電導性が優れた金属膜、例えばＭｏ/Ａｌ/Ｍｏ合金膜を用いる。その後、データバスライン用金属膜の所定部分がパターニングされ、ソース、ドレイン電極２７ａ、２７ｂ及びデータバスライン２７が形成される。ここで、ソース、ドレイン電極２７ａ、２７ｂはチャンネル層２４の両側とオーバーラップするように形成され、データバスライン２７は、ソース電極２７ａと連結しながら、ゲートバスライン２２と垂直のｙ方向に配列されるように形成される。しかも、ソース、ドレイン電極２７ａ、２７ｂの形成の際、オーミックコンタクト層もソース、ドレイン電極２７ａ、２７ｂの形態となるように一部パターニングされる。これにより、薄膜トランジスタＴＦＴが完成し、格子状の単位画素空間が限定される。
【００１４】
しかる後、共通信号線の所定部分と液晶表示装置の電極パッドが開口されるように、ゲート絶縁膜２３の所定部分がエッチングされる。カウンタ電極用ＩＴＯ膜が、薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)の形成された基板２１のゲート絶縁膜２３の上に、露出した電極パッドと共通信号線とコンタクトするように、約３００乃至５００Åの厚さで蒸着される。ＩＴＯ膜はＩＴＯエッチング液によって所定部分がパターニングされ、カウンタ電極２８が形成される。カウンタ電極２８は各単位画素当り一つずつ形成され、共通信号線２２０とそれぞれコンタクトされる。カウンタ電極２８は、図２に示すように四角板状に形成してもよく、図７に示すように櫛形状に形成しても良い。ここで、カウンタ電極２８を形成するためのエッチング工程の際、ゲートバスライン２２はゲート絶縁膜２３に埋め込まれているので、ゲートバスライン２２をＡｌ系またはＡｌを含む金属膜で形成しても、カウンタ電極２８形成用エッチング液から影響を受けない。しかも、データバスライン２７は、ＩＴＯエッチング液から影響を受けないＭｏ/Ａｌ/Ｍｏ膜で形成されるため、カウンタ電極２８の形成によって流失または損傷が発生しない。
【００１５】
図２及び図５に示すように、薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)及びカウンタ電極２８の形成されたゲート絶縁膜２３の上に保護膜２９が形成される。このとき、保護膜２９としては窒化ケイ素膜を用い、１５００乃至２５００Åの厚さで形成される。薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)のドレイン電極２７ｂが露出するように、保護膜１９を所定部分エッチングする。露出したドレイン電極２７ｂとコンタクトするように、保護膜２９の上に画素電極用ＩＴＯ膜が蒸着される。ＩＴＯ膜はカウンタ電極２８とオーバーラップするように、所定部分がパターニングされ、画素電極３０が形成される。このとき、画素電極３０は櫛形状に形成される。ここで、画素電極３０の櫛の歯間の空間を通してカウンタ電極２８が見られる。その後、画素電極３０の形成された保護膜２９の上に水平配向膜３２が形成される。
【００１６】
次に、図６に示すように、上部基板４０を上記の下部基板２１と対向するように貼り合わせる。ここで、上部基板４０の内側面には薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)と対応するように黒マトリックス４１が形成され、黒マトリックス４１両側には画素電極３０と対応するようにカラーフィルタ４２が形成される。黒マトリックス４１及びカラーフィルタ４２表面にも水平配向膜４３が形成される。下部基板２１と上部基板４０の間には液晶層４５が挟持される。
【００１７】
このとき、水平配向膜３２、４３は各々所定方向へのラビング軸を持ち、このラビング軸は互いに非並列される。このとき下部基板の上に形成される水平配向膜３２のラビング軸は電界の投影面と所定角度をなし、この角度によって液晶分子の誘電率異方性が決定される。尚、下部の水平配向膜３２のラビング軸と電界の投影面がなす角が、４５°以上の場合には誘電率異方性が正の液晶を用い、４５°以下の場合には誘電率異方性が負の液晶を用いる。また、図には示さないが、基板後面の各々には偏光板が設けられる。このとき、偏光板は偏光軸を持ち、この偏光軸は互いに直交する。また、下部基板に形成される偏光板の偏光軸と下部水平配向膜のラビング軸は平行であるのが望ましい。
【００１８】
さらに、画素電極３０とカウンタ電極２８の間にフリンジフィールドを形成するために、画素電極３０とカウンタ電極２８の間の間隔は上下基板間の距離すなわち液晶層の厚さよりも狭く形成される。
【００１９】
こうした液晶表示装置のカウンタ電極２８と画素電極３０の間に電圧が印加されると、フリンジフィールドＥが形成される。このとき、本発明におけるフリンジフィールドは下部基板に形成される配向膜３２、液晶層４５、下部基板に形成される配向膜３２及び保護膜２９の間で形成される。これにより、本発明におけるフリンジフィールドの経路は、保護膜、下部基板に形成される配向膜、液晶層、下部基板に形成される配向膜、保護膜、ゲート絶縁膜に至る従来のフリンジフィールドの経路よりも短い。よって、本発明では、フリンジフィールドの経路が短くなるにつれて、従来と同じ電圧を画素電極及びカウンタ電極に印加した時、より強度の強いフリンジフィールドが形成される。従って、従来と同じ強度の電界を得るには、従来よりも低い駆動電圧が要求されることで、低電圧駆動が可能となる。
【００２０】
【発明の効果】
以上で詳細に説明したように、本発明によれば、ゲートバスラインが電導性の優れたＡｌ系またはＡｌを含む金属膜で形成され、カウンタ電極はゲートバスラインが形成された後、ゲート絶縁膜の上に形成される。これにより、カウンタ電極形成の際、ゲートバスラインはＩＴＯエッチング液から影響を受けない。よって、ゲートバスラインの流失または損傷を防止でき、ゲートバスラインの信号遅延を防止でき、さらにはゲートバスラインを導電性の高いＡｌ系またはＡｌを含む金属膜で形成して信号遅延を一層防止できる。
【００２１】
また、カウンタ電極がゲート絶縁膜の上に形成され、画素電極は保護膜の上に形成されることで、従来の高開口率及び高透過率の液晶表示装置よりもフリンジフィールドの経路が短くなる。これにより、従来よりも低い駆動電圧で一定の強度のフリンジフィールドを得ることができる。
【００２２】
尚、本発明は、本実施例に限られるものではない。本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の高開口率及び高透過率を持つ液晶表示装置の断面図である。
【図２】本発明による高開口率及び高透過率の液晶表示装置の平面図である。
【図３】本発明による高開口率及び高透過率を持つ液晶表示装置の製造方法を説明するための各製造工程別断面図である。
【図４】本発明による高開口率及び高透過率を持つ液晶表示装置の製造方法を説明するための各製造工程別断面図である。
【図５】本発明による高開口率及び高透過率を持つ液晶表示装置の製造方法を説明するための各製造工程別断面図である。
【図６】本発明による高開口率及び高透過率を持つ液晶表示装置の製造方法を説明するための各製造工程別断面図である。
【図７】本発明の他の実施例を説明するための高開口率及び高透過率の液晶表示装置の平面図である。
【符号の説明】
２１  下部基板
２２  ゲートバスライン
２３  ゲート絶縁膜
２４  チャンネル用非晶質シリコン層（チャンネル層）
２５  エッチストッパー用絶縁膜（エッチストッパー）
２６  非晶質シリコン層(オーミックコンタクト層)
２７ａ  ソース電極
２７ｂ  ドレイン電極
２７  データバスライン
２８  カウンタ電極
２９  保護膜
３０   画素電極
３２、４３  水平配向膜
４０  上部基板
４１  黒マトリックス
４２  カラーフィルタ
４５  液晶層
２２０  共通信号線
Ｅ  フリンジフィールド
【図１】
0003742836.tif 000002
【図２】
0003742836.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003742836.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003742836.tif 000007
【図７】
0003742836.tif 000008