特許 5652841 薄膜トランジスタ表示板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5652841

(24)【登録日】2014年11月28日

(45)【発行日】2015年1月14日

(54)【発明の名称】薄膜トランジスタ表示板

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/1368 20060101AFI20141218BHJP

   G09F 9/30 20060101ALI20141218BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/1368

   G09F9/30 338

【請求項の数】6

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2007-303643(P2007-303643)

(22)【出願日】2007年11月22日

(65)【公開番号】特開2008-176292(P2008-176292A)

(43)【公開日】2008年7月31日

【審査請求日】2010年11月8日

【審判番号】不服2013-19914(P2013-19914/J1)

【審判請求日】2013年10月11日

(31)【優先権主張番号】10-2007-0004634

(32)【優先日】2007年1月16日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】512187343

【氏名又は名称】三星ディスプレイ株式會社

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】110000671

【氏名又は名称】八田国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】趙 容 ▲せき▼

【合議体】

【審判長】 黒瀬 雅一

【審判官】 江成 克己

【審判官】 藤本 義仁

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−１０１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−７０３３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−２１８４２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１４５０２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

G02F 1/1368

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電界制御複屈折方式の液晶表示装置において、正の誘電率を有する液晶物質を介して共通電極表示板と対向する薄膜トランジスタ表示板であって、
絶縁基板と、
前記絶縁基板上に形成され、ゲート電極を含む複数のゲート線と、
前記ゲート線と絶縁されつつ交差し、ソース電極を含む複数のデータ線と、
前記ゲート電極を中心に前記ソース電極と対向する複数のドレイン電極と、
前記ゲート線、前記データ線、および前記ドレイン電極の上部に形成される保護膜と、
前記保護膜上に形成される有機絶縁膜と、
前記有機絶縁膜の上部に形成され、前記ドレイン電極と連結される複数の画素電極と、
前記共通電極表示板に水平方向に配向処理されている配向膜の配向方向と９０度を成す水平方向に配向処理されている配向膜と、
互いに隣接する前記画素電極の間に配置され、前記データ線と重畳して形成する遮光膜と、
を含み、
前記有機絶縁膜は、前記画素電極で遮られない部分で当該有機絶縁膜の一部を完全に除去して形成し、前記保護膜を露出するトレンチまたは開口部を有し、
前記トレンチまたは開口部は、前記データ線と前記遮光膜との重畳されている位置に形成されることを特徴とする薄膜トランジスタ表示板。

【請求項2】

前記遮光膜は、前記ゲート線と同一層で形成され、前記ゲート線から分離されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。

【請求項3】

前記保護膜および前記有機絶縁膜は、前記ドレイン電極と前記画素電極とを連結するための接触孔を有することを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜トランジスタ表示板。

【請求項4】

前記画素電極は、
透明な導電性物質で形成される透明電極と、
反射率を有する導電性物質で形成される反射電極と、
を含むことを特徴とする請求項１〜３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】

前記有機絶縁膜は、表面に凹凸構造を有することを特徴とする請求項４に記載の薄膜トランジスタ表示板。

【請求項6】

前記画素電極が占める画素領域は、前記透明電極が占める第１領域と、前記透明電極と前記反射領域とが占める第２領域と、
を含むことを特徴とする請求項５に記載の薄膜トランジスタ表示板。

【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係り、より詳しくは、液晶表示装置のうちの基板である薄膜トランジスタ表示板に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に液晶表示装置は、電界を生成するための電界生成電極と偏光板が具備された一対の表示板の間に位置した液晶層とを含む。電界生成電極は、液晶層に電界を印加し、電界の強さを変化させることにより液晶分子の配列を変化させる。例えば、電界が印加された状態で液晶層の液晶分子は、その配列を変化させて液晶層を透過する光の偏光率を変化させる。偏光板は、偏光された光を偏光率に応じて遮断し、全透過し、あるいは一部透過して、画素領域ごとに明るい領域または暗い領域を作りだすことによって所望の映像を表示する。

【0003】

液晶表示装置は、自ら発光できない受光型表示装置であるため、別個に具備されたバックライト装置（ｂａｃｋｌｉｇｈｔ ｕｎｉｔ）のランプから出る光を液晶層を通過させたり、自然光など外部から入る光を液晶層を一度通過させてから再び反射して液晶層を再び通過させたりする必要がある。前者の場合を透過型液晶表示装置といい、後者の場合を反射型液晶表示装置というが、後者の場合は主に中小型表示装置に使用される。また、環境によってバックライト装置を使用したり、外部の光を使用したりする半透過型または反射−透過型液晶表示装置が開発され、主に中小型表示装置に適用されている。

【0004】

しかしながら、このような液晶表示装置は、表示領域において、意図しない液晶分子の配列が乱れ、液晶分子の配列が乱れた部分で光が漏洩してディスクリネーションの発生により画質を低下させるという問題点がある。このような問題点を解決するために、遮光膜を広い幅で形成することができるが、これは画素の開口率を低下させる原因となってしまう。

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって、表示領域で発生するディスクリネーションを最少化して、画素の開口率を極大化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】

【0006】

上記目的を達成するための本発明に係る薄膜トランジスタ表示板は、絶縁基板、絶縁基板上に形成されており、ゲート電極を含む複数のゲート線、ゲート線と絶縁されて交差してソース電極を有する複数のデータ線、ゲート電極を中心にソース電極と対向する複数のドレイン電極、ゲート線、データ線およびドレイン電極上部に形成されている保護膜、保護膜上に形成される有機絶縁膜、有機絶縁膜上部に形成されており、ドレイン電極と連結されている複数の画素電極を含む薄膜トランジスタ表示板であって、有機絶縁膜は画素電極で遮られない部分で当該有機絶縁膜の一部を完全に除去して形成し、保護膜を露出するトレンチまたは開口部を有する。

【0007】

また、前記薄膜トランジスタ表示板は、さらに、互いに隣接する前記画素電極の間に配置されており、前記開口部または前記トレンチと重畳する遮光膜を含むことが好ましい。

【0008】

前記遮光膜は、ゲート線と同一層で形成されており、ゲート線から分離されていることが好ましい。また、前記遮光膜はデータ線と重畳することが好ましい。

【0009】

また、前記保護膜および前記有機絶縁膜は、ドレイン電極と画素電極とを連結するための接触孔を有する。

【0010】

前記画素電極は、透明な導電性物質で形成される透明電極と、反射率を有する導電性物質で形成される反射電極と、を含むことができる。そして、前記有機絶縁膜は表面に凹凸構造を有することが好ましい。

【0011】

前記画素電極が占める画素領域は、前記透明電極が占める第１領域と、前記透明電極と前記反射領域が占める第２領域と、を含むことが好ましい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、画素電極下に形成されている有機絶縁膜の互いに隣接する画素電極の間の有機絶縁膜の一部に開口部やトレンチを形成して、画素領域の周縁で発生する光漏れ現象を防止することができる。これにより、画素の開口率を極大化することができて、液晶表示装置の特性を向上させることができる。

【発明を実施するための最良の形態】

【0013】

以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について当業者が容易に実施することができるように詳細に説明する。なお、本発明は多様に異なる形態で実現できるので、ここで説明する実施形態に限定されるものではない。また、添付した図面では、本発明の理解を容易なものとするために、各種の層または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。また、明細書全体を通じて類似な部分については同一な図面符号で示すものとする。また、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“直ぐ上”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み、反対にある部分が他の部分の“直ぐ上”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。

【0014】

本発明の実施形態による薄膜トランジスタ表示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。

【0015】

図１は本発明の一実施形態による液晶表示装置の構造を示した配置図であり、図２、図３および図４は各々図１に示す液晶表示装置を、ＩＩ−ＩＩ線、ＩＩＩ−ＩＩＩ線およびＩＶ−ＩＶ線に沿って切って示す断面図である。

【0016】

本実施形態による液晶表示装置は、図１〜図４に示すように、薄膜トランジスタ表示板１００（以下、「表示板１００」と称する場合がある）とこれと対向している共通電極表示板２００（以下、「表示板２００」と称する場合がある）、そしてこれらの間に挿入されている液晶分子を含む液晶層３で構成される。

【0017】

液晶層３は、正の誘電率異方性を有することが好ましく、二つの表示板１００、２００に形成されている配向膜（図示せず）は互いに反対方向であり、表示板１００、２００面に対して水平方向に配向処理されることが好ましく、このような液晶表示装置は電気的に制御された複屈折方式（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ ｍｏｄｅ：ＥＣＢ ｍｏｄｅ）の一種であり、電圧を印加しない状態で最も明るい色を表示するノーマリーホワイト方式で駆動することが好ましい。

【0018】

薄膜トランジスタ表示板１００には透明なガラスなどで形成される絶縁基板１１０上に複数のゲート線１２１、複数の維持電極線１３１および複数の遮光膜１２２が形成されている。

【0019】

ゲート線１２１は主に横方向に延びており、互いに分離されていてゲート信号を伝達する。各ゲート線１２１は、上に突出した複数のゲート電極１２４と他の層または外部駆動回路との接続のために面積が広い端部１２９を含む。ゲート信号を生成するゲート駆動回路（図示せず）は基板１１０上に付着される可撓性印刷回路膜（図示せず）上に装着されたり、基板１１０上に直接装着されたり、基板１１０に集積できる。ゲート駆動回路が基板１１０上に集積されている場合、ゲート線１２１が延びてこれと直接連結されてもよい。

【0020】

維持電極線１３１は所定の電圧が印加され、主に横方向に延びている。各維持電極線１３１は、維持電極１３３を構成する複数の突出部を含む。維持電極線１３１には、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予め決められた電圧を印加することができる。維持電極線１３１の模様および配置は多様に変更することができる。

【0021】

遮光膜１２２は、主に縦方向に延びており、ゲート線１２１および維持電極線１３１から分離されている。遮光膜１２２は互いに平行であり、互いに隣接するゲート線１２１と維持電極線１３１との間に各々配置されている。

【0022】

ゲート線１２１、維持電極線１３１、および遮光膜１２２は、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などのアルミニウム系の金属、銀（Ａｇ）や銀合金などの銀系の金属、銅（Ｃｕ）や銅合金などの銅系の金属、モリブデン（Ｍｏ）やモリブデン合金などのモリブデン系の金属、もしくはクロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）などで形成されることが好ましい。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（図示せず）とその上の上部膜（図示せず）を含むことができる。上部膜は、ゲート線１２１または維持電極線１３１の信号遅延や電圧降下を減らすことができるように低い比抵抗の金属、例えば、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などアルミニウム系の金属から形成される。これとは異なり、下部膜は他の物質、特にＩＴＯ（酸化インジウム錫）およびＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）との接触特性が優れた物質、例えばモリブデン（Ｍｏ）、モリブデン合金、クロム（Ｃｒ）などから形成される。下部膜と上部膜との組み合わせとしては、例えば、クロム／アルミニウム−ネオジム（Ｎｄ）合金が挙げられる。

【0023】

また、ゲート線１２１、維持電極線１３１および遮光膜１２２の側面は基板１１０の表面に対して傾斜しており、その傾斜角は約２０度〜８０度の範囲内にある。

【0024】

ゲート線１２１と維持電極線１３１上には、窒化珪素（ＳｉＮｘ）または酸化珪素（ＳｉＯｘ）などから形成されたゲート絶縁膜１４０が形成されている。

【0025】

ゲート絶縁膜１４０上部には、水素化非晶質珪素（以下、「ａ−Ｓｉ」と称する）または多結晶珪素などから形成される複数の線状の半導体１５１が形成されている。半導体１５１は主に縦方向に延びており、これから複数の突出部１５４がゲート電極１２４に向かって延びており、これから複数の拡張部１５７が伸びている。また、半導体１５１は、ゲート線１２１および維持電極線１３１と交わる地点の付近で幅が広くなってゲート線１２１および維持電極線１３１を広い面積で覆っている。

【0026】

半導体１５１上には、複数の線状抵抗性接触部材（図示せず）および島状抵抗性接触部材１６５が形成されている。前記線状抵抗性接触部材は、複数の突出部１６３を有しており、この突出部１６３を含む前記線状抵抗性接触部材（必要に応じて「抵抗性接触部材１６３」とも称する）と島状抵抗性接触部材１６５とは対を成して構成され、半導体１５１の突出部１５４上に配置されている。上記各抵抗性接触部材１６３、１６５は、燐（Ｐ）などのｎ型不純物が高濃度でドーピングされているｎ^＋水素化非晶質珪素などの物質で形成しても良いし、シリサイドで形成しても良い。抵抗性接触部材１６３、１６５は、その下の半導体１５１とその上のデータ線１７１およびドレイン電極１７５との間にだけ存在し、これらの間の接触抵抗を低下させる役割を果たす。

【0027】

半導体１５１と抵抗性接触部材１６３、１６５の側面は、基板１１０の表面に対して傾斜しており、傾斜角は３０度〜８０度の範囲内にある。

【0028】

抵抗性接触部材１６３、１６５およびゲート絶縁膜１４０上には、複数のデータ線１７１と複数のドレイン電極１７５とが形成されている。

【0029】

データ線１７１は、データ信号を伝達して主に縦方向（図１を正面に見て上下方向）に延びてゲート線１２１と交差する。また、各データ線１７１は、維持電極線１３１と交差し、ゲート線１２１と維持電極線１３１との間に位置する部分は遮光膜１２２と重畳する。各データ線１７１は、ゲート電極１２４に向かってのびた複数のソース電極１７３と他の層または外部駆動回路との接続のために面積が広い端部１７９を含む。データ信号を生成するデータ駆動回路（図示せず）は、基板１１０上に付着される可撓性印刷回路膜（図示せず）上に装着されたり、基板１１０上に直接装着されたり、基板１１０に集積したりすることができる。前記データ駆動回路が基板１１０上に集積されている場合、データ線１７１が伸びてこれと直接連結されても良い。

【0030】

ドレイン電極１７５はデータ線１７１と分離されており、ゲート電極１２４を中心にソース電極１７３と対向して配置される。各ドレイン電極１７５は、維持電極１３３と重畳する拡張部１７７を含む。

【0031】

ゲート電極１２４、ソース電極１７３、およびドレイン電極１７５は、半導体１５１の突出部１５４と共に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を構成する。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。

【0032】

データ線１７１およびドレイン電極１７５は、クロムまたはモリブデン系の金属、タンタル、およびチタンなど耐火性金属から形成された導電膜を含むことが好ましく、モリブデン、モリブデン合金、クロムなどの下部膜（図示せず）とその上に位置したアルミニウム系金属である上部膜（図示せず）とを含む多層膜構造を有することができる。また、データ線１７１とドレイン電極１７５は、ゲート線１２１および維持電極線１３１と同様、その側面が約３０度〜８０度範囲内の角度で各々傾斜している。半導体１５１の幅がデータ線１７１の幅より狭い部分がほとんどであるが、前述したように、ゲート線１２１および維持電極線１３１と交差する部分で幅が広くなり、表面のプロファイルを柔かいようにすることによって、データ線１７１が断線されることを防止している。

【0033】

半導体１５１の突出部１５４にはソース電極１７３とドレイン電極１７５の間を始めとしてデータ線１７１およびドレイン電極１７５で覆われず露出された部分がある。

【0034】

データ線１７１、ドレイン電極１７５、および露出された半導体１５１の上には、無機物質である窒化珪素や酸化珪素などから形成された保護膜１８０が形成されており、保護膜１８０上部には平坦化特性が優れていて感光性を有する有機物質から形成された有機絶縁膜１８７が形成されている。この場合、有機絶縁膜１８７の表面は凹凸パターンを有している。また、ゲート線１２１の端部１２９およびデータ線１７１の端部１７９が配置されているパッド部には有機絶縁膜１８７が除去されていて保護膜１８０だけが残っている。

【0035】

保護膜１８０には、データ線１７１の端部１７９を露出する接触孔１８２が形成されており、ゲート絶縁膜１４０と一緒にゲート線１２１の端部１２９を露出する接触孔１８１が形成されている。また、保護膜１８０および有機絶縁膜１８７には、ドレイン電極１７５の拡張部１７７を露出する接触孔１８５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形成されても良く、その側壁は３０度〜８５度の範囲内で傾斜した階段型でも良い。

【0036】

有機絶縁膜１８７上には複数の画素電極１９０が形成されている。画素電極１９０は、透明電極１９２と、透明電極１９２上部に形成されている反射電極１９４とを含む。

【0037】

透明電極１９２は、透明な導電物質であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）から形成されており、反射電極１９４は不透明で反射度を有するアルミニウム、アルミニウム合金、銀、または銀合金などから形成されても良い。

【0038】

前述したように、有機絶縁膜１８７の表面は凹凸パターンを有して、有機絶縁膜１８７上に形成される反射電極１９４に凹凸パターンを誘導して反射電極１９４の反射効率を極大化する。画素電極１９０はモリブデンまたはモリブデン合金、クロム、チタンまたはタンタルなどから形成された接触補助層（図示せず）をさらに含むことができる。前記接触補助層は、透明電極１９２と反射電極１９４との接触特性を確保して、透明電極１９２が反射電極１９４を酸化させてしまうことを防止する役割を果たす。

【0039】

画素は、透過領域（ＴＡ）１９５と反射領域（ＲＡ）とに区分される。透過領域（ＴＡ）１９５は反射電極１９４が除去されている領域であり、反射領域（ＲＡ）は反射電極１９４が存在する領域である。透過領域（ＴＡ）１９５では、有機絶縁膜１８７が除去されている。また、透過領域（ＴＡ）１９５でのセル間隔は、反射領域（ＲＡ）でのセル間隔の約２倍である。従って、反射領域（ＲＡ）と透過領域（ＴＡ）とで、光が液晶層３を通過する光路差による影響を補償することができる。

【0040】

また、画素電極１９０が占める領域を除いた画素電極１９０の間には有機絶縁物質が除去されており、有機絶縁膜１８７は画素電極１９０の間に位置する開口部１８６を有する。この場合、開口部１８６を定義する有機絶縁膜１８７の側壁は、テーパ構造を有し、開口部１８６はデータ線１７１および遮光膜１２２と重畳している。

【0041】

このような開口部１８６は、透過領域（ＴＡ）と反射領域（ＲＡ）とを含む画素領域の間で、液晶分子が乱れて配列されても前記画素領域内へ液晶分子の乱れた配列が広がることを防止して、これについての詳細は追って説明する。これを通じて本発明による実施形態では遮光膜１２２を最小の幅で設計することができて、画素領域の開口率を極大化することができる。

【0042】

画素電極１９０は、接触孔１８５を介してドレイン電極１７５の拡張部１７７と物理的・電気的に連結されて、ドレイン電極１７５からデータ電圧が印加される。データ電圧が印加された画素電極１９０は、共通電極２７０と協働して電場を生成し、これにより両電極間の液晶層３の液晶分子を再配列させる。

【0043】

また、画素電極１９０と共通電極２７０とは、キャパシタ（以下、「液晶キャパシタ」と称する」を構成し、薄膜トランジスタが遮断した後にも印加された電圧を維持するが、電圧の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（この他のキャパシタを「ストレージキャパシタ」と称する）を設ける。このストレージキャパシタは、ドレイン電極１７５の拡張部１７７と維持電極１３３の重畳により形成される。ストレージキャパシタは、画素電極１９０およびこれと隣接するゲート線１２１の重畳で形成されても良く、この場合、維持電極線１３１は省略することができる。

【0044】

画素電極１９０は、ゲート線１２１およびそれに隣接するデータ線１７１と重畳されることにより開口率を高めているが、これに限らず、重畳されていなくても良い。

【0045】

画素電極１９０の材料としては、例えば透明な導電性ポリマーなどを用いても良く、反射型液晶表示装置の場合には不透明な反射性金属を用いても良い。

【0046】

上述したパッド部の保護膜１８０上には、接触孔１８１、１８２を通じて各々ゲート線１２１の端部１２９およびデータ線１７１の端部１７９と連結されている複数の接触補助部材８１、８２が形成されている。

【0047】

接触補助部材８１、８２は、ゲート線１２１の端部１２９およびデータ線１７１の端部１７９と外部装置との接着性を補完して、これらを保護する役割を果たす。しかしながら、これは必須ではなく、接触補助部材８１、８２の適用の有無は選択的である。また、これらは、透明電極１９２または反射電極１９４と同一層に形成されても良い。

【0048】

一方、薄膜トランジスタ表示板１００と対向する共通電極表示板２００には、透明なガラスなどの絶縁物質から形成された基板２１０上に、遮光部材（ブラックマトリックス）２２０が形成されている。遮光部材２２０は、画素電極１９０の間の光漏れを防止して、ゲート線１２１と薄膜トランジスタに対応する部分を含む。一方、遮光部材２２０は、データ線１７１に対応する部分を含んで、遮光部材２２０は、画素電極１９０に対応する部分に開口領域を定義する模様を取ることができるが、本発明の実施形態では、画素電極１９０間の縦領域で漏洩される光は、データ線１７１と遮光膜１２２とで十分に遮断することができる。この場合、遮光部材２２０は、データ線１７１に対応する縦部分は省略することができる。

【0049】

複数の色フィルター２３０が基板２１０と遮光部材２２０上とに形成されており、この色フィルター２３０は、遮光部材２２０とデータ線１７１とに囲まれた領域内に殆ど入るように配置されている。各色フィルター２３０は、隣接する二つのデータ線１７１の間に位置して、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、緑色および青色など三原色のうちの一つを示すことができる。

【0050】

各色フィルター２３０には、ライトホール２４０が形成され、透過領域（ＴＡ）１９５と反射領域（ＲＡ）での光が色フィルター２３０を通過する個数の差による色相トーンの差を補償することができる。

【0051】

ライトホール２４０は、反射領域（ＲＡ）に形成されており、四角形または円形などの模様を有する。ライトホール２４０のサイズは、緑色フィルター２３０で最も広く、青色フィルター２３０で最も狭い。

【0052】

色フィルター２３０および遮光部材２２０上には、有機物質などで作られた蓋膜２５０が形成されている。蓋膜２５０は、ライトホール２４０を充填して色フィルター２３０の表面を平坦にして保護する役割を果たす。

【0053】

蓋膜２５０上には、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質から形成された共通電極２７０が形成されている。

【0054】

このような本発明の実施形態による液晶表示装置では互いに隣接する画素電極１９０の間の有機絶縁膜１８７に開口部１８６が配置され、画素領域の間で乱れた液晶分子の配列が画素領域内へ広がることを防止することができる。これを通じて画素領域の周縁で発生する光漏れ現象を遮断して遮光膜１２２の最適の幅で設計することにより、データ線１７１と遮光膜１２２とだけで画素領域の間の縦領域で漏洩される光を遮断することができ、遮光部材２２０の縦部分を省略することができる。従って、画素領域の開口率を極大化して表示装置の特性を向上させることができる。

【0055】

図５は本発明の他の実施形態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す配置図であり、図６は図５の薄膜トランジスタ表示板をＶＩ−ＶＩ線に沿って切って示す断面図である。

【0056】

図５および図６のように、本実施形態における薄膜トランジスタは、そのほとんどが、図１〜図４に示した構造と同一である。したがって、前述した実施形態における構成要素と同じ構成要素の説明は、重複記載を避けるため、適宜省略して説明する。

【0057】

薄膜トランジスタ表示板には、ゲート電極１２４を含む複数のゲート線１２１および維持電極を含む複数の維持電極線１３１が絶縁基板１１０上に形成されており、その上にゲート絶縁膜１４０が形成されている。また、その上部には、突出部１５４を含む半導体１５１および突出部１６３を含む複数の線状抵抗性接触部材（図示せず）および複数の島状抵抗性接触部材１６５が順次に形成されている。ソース電極１７３を含む複数のデータ線１７１および複数のドレイン電極１７５がこれら抵抗性接触部材１６３、１６５およびゲート絶縁膜１４０上に形成されており、その上には保護膜１８０と開口部１８６を有する有機絶縁膜１８７が順次に形成されている。また、有機絶縁膜１８７には、複数の接触孔１８５が形成されている。また、保護膜１８０上には複数の画素電極１９１が形成されている。

【0058】

ここで、維持電極線１３１は、縦方向に平行に延びた第１維持電極１３３ａおよび第１維持電極１３３ａを互いに連結してゲート線１２１が殆ど平行な第２維持電極１３３ｂを含む。

【0059】

また、ドレイン電極１７５の拡張部１７７を露出する保護膜１８０および有機絶縁膜１８７の接触孔１８５はドレイン電極１７５の境界線外まで伸びて“Ｕ”字状を形成している。

【0060】

有機絶縁膜１８７の開口部１８６を定義する画素電極１９１は、透明な導電物質から形成された透明性導電膜の単一膜で形成されている。このような画素電極１９１は、バックライト装置のランプから出る光を液晶層を通過させて画像を表示する透過型として用いられる。

【0061】

本実施形態による薄膜トランジスタ表示板を含む液晶表示装置において、共通電極表示板に形成されている遮光部材は画素領域に対応する開口領域を定義する模様を有することが好ましい。

【0062】

このような本実施形態では、互いに隣接する画素電極の間の有機絶縁膜１８７には開口部１８６が形成されていて液晶分子の乱れた配列が画素領域に広がったり、押されたりすることを防止することができて、これを通じて画素の開口率を極大化することができる。

【0063】

次に、このような薄膜トランジスタ表示板の製造方法について図面を参照して具体的に説明する。

【0064】

図７、図９、図１１および図１３は、図５および図６の薄膜トランジスタ表示板の製造工程で中間段階をその工程順序によって示す工程図であり、図８は図７の薄膜トランジスタ表示板をＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿って切って示す断面図であり、図１０は図９の薄膜トランジスタ表示板をＸ−Ｘ線に沿って切って示す断面図であり、図１２は図１１の薄膜トランジスタ表示板をＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿って切って示す断面図であり、図１４は図１３の薄膜トランジスタ表示板をＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿って切って示す断面図であり、図１５は図１３の薄膜トランジスタ表示板をＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿って切って示す断面図であって、図１４の次の段階を示す図面である。

【0065】

まず、透明ガラスまたはプラスチックなどから形成された絶縁基板１１０上に導電膜を積層してパターニングして、図７および図８のように、ゲート電極１２４および端部１２９を含む複数のゲート線１２１と第１維持電極１３３ａおよび第２維持電極１３３ｂを含む複数の維持電極線１３１を形成する。

【0066】

次に、図９および図１０に示すように、ゲート線１２１およびゲート電極１２４を覆うように窒化珪素（ＳｉＮｘ）または酸化珪素（ＳｉＯ_２）を蒸着してゲート絶縁膜１４０を形成する。ゲート絶縁膜１４０の積層温度は約２５０度〜５００度、厚さは２，０００Å〜５，０００Å程度とする。

【0067】

その次に、ゲート絶縁膜１４０上に真性非晶質珪素層、不純物がドーピングされた非晶質珪素層を連続して積層して、不純物がドーピングされた非晶質珪素層と真性非晶質珪素層とをフォトエッチングして、複数の突出部１５４を含む半導体層１５１および不純物がドーピングされた非晶質珪素層１６４を形成する。

【0068】

次に、図１１および図１２のように、不純物がドーピングされた非晶質珪素層およびゲート絶縁膜１４０上にスパッタリングなどの方法で導電膜を積層してマスクを用いた写真エッチング工程でエッチングしてソース電極１７３および端部１７９を含むデータ線１７１およびドレイン電極１７５を形成する。

【0069】

その次に、ソース電極１７３およびドレイン電極１７５で覆われず露出された不純物半導体層１６４を除去して複数の突出部１６３を含む複数の線状抵抗性接触部材（図示せず）と複数の島状抵抗性接触部材１６５を完成する一方、その下の真性半導体１５４部分を露出させる。この時、露出された真性半導体１５４部分の表面を安定化させるために酸素（Ｏ_２）プラズマ処理を実施することができる。

【0070】

次に、図１３および図１４に示すように、窒化珪素（ＳｉＮｘ）などをプラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）で積層して保護膜１８０を形成した後、その上部に平坦化特性が優れていて感光性を有する有機物質を塗布して有機絶縁膜１８７を形成する。

【0071】

次に、マスクを用いたフォトエッチング工程で保護膜１８０と有機絶縁膜１８７とをエッチングしてドレイン電極１７５を露出する接触孔１８５を形成する。

【0072】

次に、図５および図１５のように、有機絶縁膜１８７上にＩＴＯなどの透明導電層をスパッタリングで積層した後、パターニングして画素電極１９１を形成する。

【0073】

次に、図６のように、画素電極１９１で覆われていない有機絶縁膜１８７の一部を除去して開口部１８６を形成する。

【0074】

このような薄膜トランジスタ表示板の製造方法では、開口部１８６を形成するために画素電極１９１をエッチングマスクとして用いたり、画素電極１９１を形成するための感光膜パターンを使用したりして、開口部１８６を形成するために別途のマスクが追加されない。

【0075】

次に、前述したように本発明の実施形態による液晶表示装置のように、互いに隣接する画素電極１９１の間の有機絶縁膜１８７に開口部１８６を配置することによって得ることができる効果について具体的に説明する。

【0076】

図１６は一般的な液晶表示装置における光漏れ現象を撮影した写真を示す図であり、図１７は本発明の実施形態による液晶表示装置おける光漏れ現象を撮影した写真を示す図である。ここで、断面図の上部に示すグラフＧ１、Ｇ２は対応する領域で透過率を示すものである。

【0077】

本シミュレーションで液晶表示装置はＥＣＢ方式であり、液晶物質は正の誘電率を有する。この時、上部および下部表示板の配向膜は水平方向に配向処理されており、配向方向は互いに反対方向であり、データ線１７１および遮光膜１２２を中心に両側に配置されている画素電極１９１には互いに異なる電圧が印加されている状態である。

【0078】

図１６のように、互いに隣接する二つの画素電極１９１に互いに異なる電圧を印加した時、二つの画素電極１９１の間に位置する液晶分子は乱れて配列される。この場合、このような乱れ配列によって画素電極１９１に対応する画素領域に位置する液晶分子も乱れて配列され、画素領域の一部であったＡ領域でもグラフＧ１に示すように光漏れ現象が激しく発生することが分かる。従って、このような光漏れ現象を遮断するためには遮光膜１２２の幅を広げなければならず、これによって画素領域の開口率が減少する。

【0079】

これとは異なり、図１７のように、互いに隣接する二つの画素電極１９１の間に開口部１８６を配置した時には、二つの画素電極１９１の電圧差によって発生する液晶分子の乱れ配列が開口部１８６に覆われてそれ以上隣接した画素領域内へ広がらない。グラフＧ２で分かるように、二つの画素電極１９１間および画素領域周縁では光漏れ現象が現われず、透過率が急激に増加することもないので、グラフＧ２は、緩慢な傾斜になる。従って、本実施形態のように隣接する二つの画素電極１９１の間の有機絶縁膜１８７にトレンチである開口部１８６を配置して画素領域で発生する光漏れ現象を遮断することができ、これを通じて画素の開口率を極大化することができ、表示装置の特性を向上させることができる。

【0080】

本発明の実施形態では有機絶縁膜を完全に除去して開口部を形成したが、有機絶縁膜の一部だけ除去してトレンチを形成しても同一な効果を得ることができる。

【0081】

また、本発明の実施形態ではＥＯＣ方式の液晶表示装置についてだけ説明したが、本発明はツイステッドネマティック（ＴＮ）方式または垂直配向方式などの他の方式の液晶表示装置でも同一に適用することができる。

【0082】

以上、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明したが、これは単に、本発明を例示したものであって、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明および添付した図面の範囲内で多様に変形して実施することが可能であり、これもまた本発明の範囲に属することは当然である。

【産業上の利用可能性】

【0083】

本発明は、液晶表示装置、特に液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板に関する技術分野に好適である。

【図面の簡単な説明】

【0084】

【図1】本発明の一実施形態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に示す液晶表示装置のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。および

【図3】図１に示す液晶表示装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線に切って示す断面図である。

【図4】図１に示す液晶表示装置のＩＶ−ＩＶ線に切って示す断面図である。

【図5】本発明の他の実施形態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す配置図である。

【図6】図５の薄膜トランジスタ表示板をＶＩ−ＶＩ線に沿って切って示す断面図である。

【図7】図５および図６の薄膜トランジスタ表示板の製造工程で中間段階をその工程順序によって示す配置図である。

【図8】図７の薄膜トランジスタ表示板をＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿って切って示す断面図である。

【図9】図５および図６の薄膜トランジスタ表示板の製造工程で中間段階をその工程順序によって示す配置図である。

【図10】図９の薄膜トランジスタ表示板をＸ−Ｘ線に沿って切って示す断面図である。

【図11】図５および図６の薄膜トランジスタ表示板の製造工程で中間段階をその工程順序によって示す配置図である。

【図12】図１１の薄膜トランジスタ表示板をＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿って切って示す断面図である。

【図13】図５および図６の薄膜トランジスタ表示板の製造工程で中間段階をその工程順序によって示す配置図である。

【図14】図１３の薄膜トランジスタ表示板をＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿って切って示す断面図である。

【図15】図１３の薄膜トランジスタ表示板をＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿って切って示す断面図であって、図１４の次の段階を示す図面である。

【図16】一般的な液晶表示装置で示される光漏れ現象を撮影した写真を示す図である。

【図17】本発明の実施形態による液晶表示装置で示される光漏れ現象を撮影した写真を示す図である。

【符号の説明】

【0085】

３ 液晶層、
８１、８２ 接触補助部材、
１００ 薄膜トランジスタ表示板、
１１０ 絶縁基板、
１２１ ゲート線、
１２２ 遮光膜、
１２４ ゲート電極、
１２９、１７９ 端部、
１３１ 維持電極線、
１３３ 維持電極、
１４０ ゲート絶縁膜、
１５１ 半導体、
１５４ 突出部、
１５７，１７７ 拡張部、
１６３、１６５ 線状および島状抵抗性接触部材、
１７１ 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、
１８６ 開口部、
１８７ 有機絶縁膜、
１９０、１９１ 画素電極、
１９２ 透明電極、
１９４ 反射電極、
１９５ 透過領域、
２００ 共通電極表示板、
２２０ 遮光部材、
２３０ 色フィルター、
２４０ ライトホール、
２５０ 蓋膜、
２７０ 共通電極。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】