横電界方式液晶表示装置及びその製造方法
【課題】本発明は、共通電極及び画素電極を透明電極と不透明電極の二重層によって形成することで、抵抗を低減させると共に、画面のコントラスト比及び輝度を向上させる横電界方式液晶表示装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】横電界方式液晶表示装置は、相互対向する第１及び第２の基板と、前記第１の基板に配列されて複数の画素領域を定義する複数のゲートライン及びデータラインと、前記画素領域に交互に配置されて水平電界を発生させ、少なくとも１つが多層構造を有する少なくとも１つの共通電極及び画素電極と、前記第１の基板と第２の基板との間に形成された液晶層と、を含む。
【解決手段】横電界方式液晶表示装置は、相互対向する第１及び第２の基板と、前記第１の基板に配列されて複数の画素領域を定義する複数のゲートライン及びデータラインと、前記画素領域に交互に配置されて水平電界を発生させ、少なくとも１つが多層構造を有する少なくとも１つの共通電極及び画素電極と、前記第１の基板と第２の基板との間に形成された液晶層と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、横電界(ＩＰＳ)方式液晶表示装置に関し、より詳しくは、共通電極及び画素電極を透明電極と不透明電極の二重層から形成した横電界方式液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、情報ディスプレイに対する関心が高くなり、携帯可能な情報媒体の要求が増加するにつれて、既存の表示装置であるブラウン管(ＣＲＴ)を代替する軽量薄膜型平板表示装置(ＦＰＤ)に対する研究及び商業化が重点的に進行されている。特に、このような平板表示装置中、液晶表示装置(ＬＣＤ)は、液晶の光学的異方性を利用してイメージを表現する装置で、解像度、カラー表示及び画質が優秀であるため、ノートブックやデスクトップモニタなどに活発に適用されている。
【０００３】
前記液晶表示装置に一般的に使用される駆動方式としては、ネマティック上の液晶分子を基板に対して垂直方向に駆動させるツイストネマティック( ＴＮ)方式があるが、この方式による液晶表示装置は、視野角が９０度程度で狭いという短所がある。これは、液晶分子の屈折率異方性(refractive anisotropy)に起因することで、基板と水平に配向された液晶分子が、液晶表示パネルに電圧が印加される時に基板とほぼ垂直方向に配向されるためである。
【０００４】
これに対して、液晶分子を基板に対して水平方向に駆動させて視野角を１７０度以上に向上させた横電界方式があり、以下、前記横電界方式に関して詳細に説明する。
【０００５】
図８は、一般的な横電界方式液晶表示装置のアレイ基板の一部を示す平面図で、実際の液晶表示装置では、Ｎ個のゲートラインとＭ個のデータラインが交差してＮ×Ｍ個の画素が存在するが、説明の便宜のために、１つの画素のみを図示する。
【０００６】
図示されたように、透明なガラス基板１０上に縦横に配列されて画素領域を定義するゲートライン１６とデータライン１７が形成され、ゲートライン１６とデータライン１７の交差領域には、スイッチング素子である薄膜トランジスター(ＴＦＴ)２０が形成されている。
【０００７】
薄膜トランジスター２０は、ゲートライン１６に連結されたゲート電極２１と、データライン１７に連結されたソース電極２２と、画素電極ライン１８Ｌに連結されたドレイン電極２３と、から構成される。また、薄膜トランジスター２０は、ゲート電極２１とソース／ドレイン電極２２、２３の絶縁のための絶縁膜(図示せず)と、ゲート電極２１に供給されるゲート電圧によってソース電極２２とドレイン電極２３間に伝導チャネルを形成するアクティブ層(図示せず)、即ち、チャネル層と、を含む。
【０００８】
前記画素領域内には、横電界を発生させるための共通電極８と画素電極１８がデータライン１７の長さ方向に交互に配置されている。このとき、画素電極１８は、ドレイン電極２３に連結された画素電極ライン１８Ｌと第１のコンタクトホール４０Ａを通して電気的に接続され、共通電極８は、ゲートライン１６と平行に配置された共通電極ライン８Ｌと第２のコンタクトホール４０Ｂを通して電気的に接続されている。
【０００９】
また、共通電極８及び画素電極１８は、インジウムスズ酸化物(Indium Tin Oxide: ＩＴＯ)のような透明な導電物質によって同一平面上に形成されている。
【００１０】
一方、前述したように画素電極及び共通電極が全て透明電極によって形成される２ＩＴＯ構造の横電界方式液晶表示装置は、画像表示領域である画素領域内に電極が全て透明電極によって形成されるので、開口率が増加し、さらに、前記２種類の電極が同一層に形成されるので、電極間隔が均一に形成され、よって、臨界寸法（ＣＤ：critical dimension）均一性確保による応答速度及び残像に有利であるという長所がある。
【００１１】
しかしながら、このような２ＩＴＯ構造の横電界方式液晶表示装置の場合、前述したように、電極が全て透明な物質から形成されるため、ノーマリーブラックモードで完全なブラック輝度を表さないので、画面のコントラスト比の面で不利であるという短所がある。
【００１２】
一方、液晶表示パネル製造において、パネルが大型化すると、電極の抵抗が画質に影響を及ぼすようになるが、電極の材質の変更または既存設計構造の変更によっては、前記抵抗の問題を解決することは難しい。特に、２ＩＴＯ構造の横電界方式液晶表示装置は、透明電極の抵抗が大きい問題になり、電極の抵抗を低減させるために電極の厚さを厚くすると、前記電極の厚さによる段差により液晶分子の動き挙動に異常が発生し、その結果、光漏れなどの画質問題が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、前述したような問題点を解決するために提案されたもので、本発明の目的は、共通電極及び画素電極を透明電極と不透明電極の二重層によって形成することで、抵抗を低減させると共に、画面のコントラスト比を向上させる横電界方式液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような目的を達成するために、本発明による横電界方式液晶表示装置は、 相互対向する第１及び第２の基板と、前記第１の基板に配列されて複数の画素領域を定義する複数のゲートライン及びデータラインと、前記画素領域に交互に配置されて水平電界を発生させ、少なくとも１つが多層構造を有する少なくとも１つの共通電極及び画素電極と、前記第１の基板と第２の基板との間に形成された液晶層と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
このような目的を達成するために、本発明による横電界方式液晶表示装置の製造方法は、第１の基板及び第２の基板を提供する段階と、前記第１の基板の上にゲート電極及びゲートラインを形成する段階と、前記基板の上に第１の絶縁膜を形成する段階と、前記第１の基板の所定領域にアクティブ層を形成する段階と、前記アクティブ層の上にソース／ドレイン電極を形成し、前記ゲートラインと交差して画素領域を定義するデータラインを形成する段階と、前記基板の上に第２の絶縁膜を形成する段階と、前記第２の絶縁膜の上に交互に配置されて水平電界を形成し、少なくとも１つが多層構造を有する少なくとも１つの共通電極及び画素電極を形成する段階と、前記基板の上に第３の絶縁膜を形成する段階と、前記第１の基板と第２の基板を合着する段階と、を含むことを特徴とする。さらに、本発明による横電界方式液晶表示装置の製造方法は、相互対向する第１の基板及び第２の基板を形成する段階と、前記第１の基板に配列されて複数の画素領域を定義する複数のゲートライン及びデータラインを形成する段階と、前記画素領域に交互に配置されて水平電界を発生させ、少なくとも１つが多層構造を有する少なくとも１つの共通電極及び画素電極を形成する段階と、前記第１の基板と第２の基板との間に形成された液晶層を形成する段階と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による横電界方式液晶表示装置は、透明電極及び不透明電極の二重層構造に共通電極及び画素電極を形成することによって、画面のコントラスト比及び輝度を同時に改善して画質が向上するという効果がある。
【００１７】
また、本発明の横電界方式液晶表示装置は、不透明電極を追加的に構成することによって、２ＩＴＯ構造で発生するチャックむらを防止して画質を向上させるという効果がある。
【００１８】
また、共通電極及び画素電極の抵抗が低くなるため、前記電極等の厚さを薄くすることが可能になり、よって、前記電極による段差が低くなることで、光漏れなどの画質低下を防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態による横電界方式液晶表示装置のアレイ基板の一部を示す平面図である。
【図２】図１の液晶表示装置のＩＩａ-ＩＩａ'線に沿う断面を示す例示図である。
【図３Ａ】電極構造による透過度特性を示すグラフである。
【図３Ｂ】電極構造による透過度特性を示すグラフである。
【図４Ａ】図１のアレイ基板のＩＩａ-ＩＩａ'線に沿う製造工程を順次示す例示図である。
【図４Ｂ】図１のアレイ基板のＩＩａ-ＩＩａ'線に沿う製造工程を順次示す例示図である。
【図４Ｃ】図１のアレイ基板のＩＩａ-ＩＩａ'線に沿う製造工程を順次示す例示図である。
【図４Ｄ】図１のアレイ基板のＩＩａ-ＩＩａ'線に沿う製造工程を順次示す例示図である。
【図５Ａ】図１のＩＩｂ-ＩＩｂ'線に沿う製造工程を順次示す例示図である。
【図５Ｂ】図１のＩＩｂ-ＩＩｂ'線に沿う製造工程を順次示す例示図である。
【図５Ｃ】図１のＩＩｂ-ＩＩｂ'線に沿う製造工程を順次示す例示図である。
【図５Ｄ】図１のＩＩｂ-ＩＩｂ'線に沿う製造工程を順次示す例示図である。
【図５Ｅ】図１のＩＩｂ-ＩＩｂ'線に沿う製造工程を順次示す例示図である。
【図６Ａ】本発明の第２実施形態による横電界方式液晶表示装置のアレイ基板の一部を示す平面図である。
【図６Ｂ】図６Ａのアレイ基板のVII-VII'線に沿う断面を示す例示図である。
【図７】本発明の第３実施形態による横電界方式液晶表示装置のアレイ基板の一部を示す平面図である。
【図８】一般的な横電界方式液晶表示装置のアレイ基板の一部を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、このように構成される本発明の横電界方式液晶表示装置及びその製造方法を実施形態を通して詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の第１実施形態による横電界方式液晶表示装置のアレイ基板の一部を示す平面図で、実際の液晶表示装置では、Ｎ個のゲートラインとＭ個のデータラインが交差してＮ×Ｍ個の画素が存在するが、説明の便宜のために、１つの画素のみを図示する。
【００２２】
図示されたように、透明なガラス基板１１０上に縦横に配列されて画素領域を定義するゲートライン１１６とデータライン１１７が形成され、ゲートライン１１６とデータライン１１７の交差領域には、スイッチング素子である薄膜トランジスター１２０が形成されている。
【００２３】
薄膜トランジスター１２０は、ゲートライン１１６に連結されたゲート電極１２１と、データライン１１７に連結されたソース電極１２２と、画素電極ライン１１８Ｌに連結されたドレイン電極１２３と、から構成される。さらに、薄膜トランジスター１２０は、ゲート電極１２１とソース／ドレイン電極１２２、１２３の絶縁のための絶縁膜(図示せず)と、ゲート電極１２１に供給されるゲート電圧によってソース電極１２２とドレイン電極１２３間に伝導チャネルを形成するアクティブ層(図示せず)、即ち、チャネル層と、を含む。
【００２４】
一方、前記画素領域内には、横電界を発生させるための二重層の共通電極１０８Ａ、１０８Ｂと画素電極１１８Ａ、１１８Ｂが交互に配置されている。このとき、画素電極１１８Ａ、１１８Ｂは、ドレイン電極１２３と連結された画素電極ライン１１８Ｌに第１のコンタクトホール１４０Ａを通して電気的に接続され、共通電極１０８Ａ、１０８Ｂは、ゲートライン１１６と平行に配置された共通電極ライン１０８Ｌに第２のコンタクトホール１４０Ｂを通して電気的に接続されている。
【００２５】
このとき、図面を参照すると、共通電極１０８Ａ、１０８Ｂ及び画素電極１１８Ａ、１１８Ｂが全て二重層の導電性物質から構成されているが、本発明は、これに限定されず、共通電極１０８Ａ、１０８Ｂ及び画素電極１１８Ａ、１１８Ｂが全て三重層以上の導電性物質から構成されるか、共通電極１０８Ａ、１０８Ｂまたは画素電極１１８Ａ、１１８Ｂのうちいずれか１つの電極のみが二重層(または、三重層以上)の導電性物質から構成されることもできる。
【００２６】
また、共通電極１０８Ａ、１０８Ｂ及び画素電極１１８Ａ、１１８Ｂを構成する導電性物質のうち少なくとも一種類は、不透明な物質から構成されることができ、少なくとも一種類は、表面が露出されても酸化されづらいインジウムスズ酸化物のような透明な導電性物質から構成されることができる。また、前記二重層以上の導電性物質のうち少なくとも一種類は、画素電極または共通電極として使用するために比抵抗が十分低い導電性物質から構成することができる。
【００２７】
このとき、図面には、下部に位置する第１の共通電極１０８Ａ及び第１の画素電極１１８Ａとして透明電極を使用し、上部に位置する第２の共通電極１０８Ｂ及び第２の画素電極１１８Ｂとして不透明電極を使用し、不透明電極１０８Ｂ、１１８Ｂの幅が透明電極１０８Ａ、１１８Ａの幅より狭く形成された二重層構造を例として示しているが、前述したように本発明は、これに限定されるものではない。
【００２８】
以下、上記のように構成される二重層構造の共通電極１０８Ａ、１０８Ｂ及び画素電極１１８Ａ、１１８Ｂを前記液晶表示装置の断面を通して詳細に説明する。
【００２９】
図２は、図１に示す液晶表示装置のＩＩａ-ＩＩａ'線に沿う断面を示す例示図で、図１のアレイ基板及び前記アレイ基板に対応するカラーフィルタ基板を共に示している。
【００３０】
図示されたように、液晶表示装置は、カラーフィルタ基板１０５と、アレイ基板１１０と、カラーフィルタ基板１０５とアレイ基板１１０間に形成された液晶層１５０と、から構成される。
【００３１】
カラーフィルタ基板１０５の上部には、色相を具現する赤色( Ｒ)、緑色( Ｇ)、青色( Ｂ)のサブカラーフィルタから構成されるカラーフィルタ１０７と、前記サブカラーフィルタ間を区分し、液晶層１５０を透過する光を遮断するブラックマトリックス１０６と、が形成されている。
【００３２】
また、アレイ基板１１０の上部全面には、第１の絶縁膜１１５Ａが形成されており、第１の絶縁膜１１５Ａの上にデータライン１１７がカラーフィルタ基板１０５のブラックマトリックス１０６の領域に対応する位置に形成されている。
【００３３】
また、データライン１１７を含んで第１の絶縁膜１１５Ａの上には、第２の絶縁膜１１５Ｂが形成されており、前記第２の絶縁膜１１５Ｂ上の画像表示領域には、本実施形態の二重層構造の共通電極１０８Ａ、１０８Ｂと画素電極１１８Ａ、１１８Ｂが交互に配置されている。また、共通電極１０８Ａ、１０８Ｂ及び画素電極１１８Ａ、１１８Ｂの上には、基板１１０の全面にかけて第３の絶縁膜１１５Ｃが形成されている。
【００３４】
このとき、共通電極１０８Ａ、１０８Ｂ及び画素電極１１８Ａ、１１８Ｂは、透明な導電性物質からなる下部電極である第１の電極１０８Ａ、１１８Ａと不透明な導電性物質からなる上部電極の第２の電極１０８Ｂ、１１８Ｂの二重層から構成され、第２の電極１０８Ｂ、１１８Ｂは、第１の電極１０８Ａ、１１８Ａより幅が狭く形成されているため、画面のコントラスト比及び輝度の面で有利であり、以下、これを図面を参照して詳細に説明する。
【００３５】
図３Ａ及び図３Ｂは、電極構造による透過度特性を示すグラフで、標準ブラックモードにおけるブラック輝度及びホワイト輝度をそれぞれ示す。
【００３６】
図３Ａは、共通電極及び画素電極が全て透明電極または不透明電極から構成された横電界方式液晶表示装置の透過度特性を示す。
【００３７】
即ち、実線のグラフは、前述した２ＩＴＯ構造の横電界方式液晶表示装置の透過度特性を示し、点線のグラフは、画素電極及び共通電極が全て不透明物質からなる２メタル構造の横電界方式液晶表示装置の透過度特性を示す。
【００３８】
図示されたように、２ＩＴＯ構造では、共通電極８及び画素電極１８が位置しているか否かに関係なく、全体領域で完全なブラック輝度を表すことができないが、２メタル構造では、電極８、１８が不透明であるため、電極８、１８の位置で完全なブラック輝度を表している。
【００３９】
また、２メタル構造では、電極８、１８が形成されている領域は、光が透過できないため、ホワイト輝度が０を示すが、２ＩＴＯ構造では、多少光が透過するため、図示されたように透過度特性を示している。
【００４０】
このようなブラック輝度及びホワイト輝度の透過度特性によって２ＩＴＯ構造は、２メタル構造に比べて輝度面で有利であることが分かる。
【００４１】
一方、画面のコントラスト比は、画面上で像がどれくらい明確に見えるかを判断するする尺度で、輝度の差が大きいほどよく見えるようになり、前記コントラスト比は、パネルの正面中央でホワイト輝度の値をブラック状態での輝度によって割った値として定義する。
【００４２】
このとき、ブラック状態での輝度は、ホワイト状態での輝度より小さい値を有するので、前記コントラスト比の値は、主にブラック輝度による影響を大きく受けるようになり、その結果、２ＩＴＯ構造は、２メタル構造に比べてコントラスト比面で不利になる。
【００４３】
一方、図示されたＷＤは、２ＩＴＯ構造における透明電極がホワイト輝度の増加に主に影響を及ぼす領域を示し、前記幅ＷＤ以上の透明電極領域(即ち、透明電極の中央領域)は、輝度増加に影響を及ぼすことができないということが分かる。
【００４４】
次に、図３Ｂは、本発明の二重層電極構造の横電界方式液晶表示装置の透過度特性を示すグラフで、図示されたように、ブラック輝度は、不透明電極１０８Ｂ、１１８Ｂが形成されている領域(即ち、不透明電極１０８Ｂ、１１８Ｂの幅ＷＮだけ)において透過度が０を示し、ホワイト輝度は、前述した２メタル構造のホワイト輝度及びその幅ＷＮを除いては同一形態を示している。
【００４５】
即ち、本発明の二重層電極構造は、２ＩＴＯ構造の輝度面の長所と２メタル構造の画面コントラスト比面の長所を全て有するように透明電極１０８Ａ、１１８Ａと不透明電極１０８Ｂ、１１８Ｂの二重層構造から構成し、特に、不透明電極１０８Ｂ、１１８Ｂを透明電極１０８Ａ、１１８Ａより狭い幅ＷＮを有するように形成する。これは、２ＩＴＯ構造の長所であるホワイト輝度の増加は、透明電極１０８Ａ、１１８Ａの縁部から所定の幅(即ち、ＷＴ)までの領域でのみ影響を及ぼすので、幅ＷＴ以上の中央領域には、画面コントラスト比向上のための不透明電極１０８Ｂ、１１８Ｂを構成するようになる。
【００４６】
このように、本発明の二重層電極構造は、共通電極及び画素電極を透明電極と不透明電極の二重層によって同一層に形成することによって、２ＩＴＯ構造の横電界方式液晶表示装置の長所と共に画面コントラスト比及び輝度が向上する効果を提供する。
【００４７】
また、不透明電極の追加によって、２ＩＴＯ構造で発生するチャックむら不良を防止し得るようになる。ここで、前記チャックむらは、透明電極パターニングのための感光膜露光工程から、基板を固定する金属材質のチャック部分に露光された光が反射されて前記チャックが位置する透明電極パターンにチャックの跡が見えるむらが発生する不良である。
【００４８】
また、前述した２ＩＴＯ構造に比べて低い抵抗を有する不透明電極の追加によって電極部抵抗が減少する長所を有し、これによって、電極部の厚さを薄くすることができ、段差による画質不良を防止し得るようになる。
【００４９】
以下、前記のような本発明の二重層構造の横電界方式液晶表示装置の製造工程を図５及び図６を通して詳細に説明する。
【００５０】
図４Ａないし図４Ｄは、図１のアレイ基板のＩＩａ-ＩＩａ'線に沿う製造工程を順次示す例示図で、下部電極として透明な導電性物質を使用し、上部電極として不透明な導電性物質を使用して二重層を構成した場合を例として示す。
【００５１】
また、図５Ａないし図５Ｅは、図１のＩＩｂ-ＩＩｂ'線に沿う製造工程を順次示す例示図で、スイッチング素子の薄膜トランジスターの製造工程を示す。
【００５２】
まず、図４Ａに示すように、ガラスのような透明な絶縁物質からなる基板１１０の上に第１の絶縁膜１１５Ａを形成する。このとき、第１の絶縁膜１１５Ａは、ゲート絶縁膜で、図５Ａに示すように、基板１１０の上にゲート電極１２１を形成した後、ゲート電極１２１を含んで基板１１０の全面に形成される。
【００５３】
次に、図５Ｂに示すように、第１の絶縁膜１１５Ａが形成された基板１１０の全面に順次に非晶質シリコン薄膜及びｎ＋非晶質シリコン薄膜を蒸着した後、フォトリソグラフィ工程を利用して前記ｎ＋非晶質シリコン薄膜及び非晶質シリコン薄膜をパターニングすることにより、素子領域にアクティブパターン１２４を形成する。このとき、前記ｎ＋非晶質シリコン薄膜もパターニングされることで、後述するソース／ドレイン電極とアクティブパターン１２４のソース／ドレイン領域とのオーミック接触層１２５を形成する。
【００５４】
また、図５Ｃに示すように、基板１１０の全面に導電性金属物質を蒸着した後、フォトリソグラフィ工程を利用して前記導電性金属物質をパターニングすることにより、素子領域にソース電極１２２及びドレイン電極１２３を形成する。以後、ソース／ドレイン電極１２２、１２３をマスクとして使用することで、チャネル部のオーミック接触層１２５を除去することにより、アクティブパターン１２４の一部を露出させる。
【００５５】
このとき、ソース電極１２２の一部は、延長されてデータライン１１７を構成し、ドレイン電極１２３の一部は、画素領域に延長されて画素電極ライン１１８Ｌを構成する。
【００５６】
次に、図５Ｄに示すように、基板１１０の全面に第２の絶縁膜１１５Ｂを蒸着した後、フォトリソグラフィ工程を利用して第２の絶縁膜１１５Ｂの一部を除去することによって、画素電極ライン１１８Ｌの一部を露出させる第１のコンタクトホール１４０Ａを形成する。
【００５７】
このように素子領域に薄膜トランジスターを形成した後、横電界を発生させるための二重層の電極を形成するために、図５Ｂに示すように、第２の絶縁膜１１５Ｂが形成されている基板全面に順次に第１の導電性金属層１３０Ａ及び第２の導電性金属層１３０Ｂを形成する。
【００５８】
このとき、本実施形態では、第１の導電性金属層１３０Ａとして、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物( ＩＺＯ)またはインジウムスズ亜鉛酸化物(Indium Tin Zinc Oxide:ＩＴＺＯ)のような透明な導電性物質を利用し、第２の導電性金属層１３０Ｂとして、モリブデン(Ｍｏ)、アルミニウム(Ａｌ)、アルミニウム-ネオジム(ＡｌＮｄ)、銅(Ｃｕ)、クロム(Ｃｒ)、タングステン(Ｗ)、チタニウム(Ｔｉ)またはこれらの合金またはこれらの多層から構成された不透明な導電性物質を利用したが、本発明がこれに限定されるものではなく、第１の導電性金属層１３０Ａ及び第２の導電性金属層１３０Ｂを相互変えて形成することもできる。
【００５９】
次に、図４Ｃ及び図５Ｅに示すように、フォトリソグラフィ工程を利用して第２の導電性金属層１３０Ｂ及び第１の導電性金属層１３０Ａをパターニングすることにより、画素領域に交互に配置されるように共通電極１０８Ａ、１０８Ｂ及び画素電極１１８Ａ、１１８Ｂを形成する。
【００６０】
このとき、共通電極１０８Ａ、１０８Ｂ及び画素電極１１８Ａ、１１８Ｂは、導電性物質の二重層から構成されるが、下部層としてそれぞれ第１の共通電極１０８Ａ及び第１の画素電極１１８Ａが構成され、上部層としてはそれぞれ第２の共通電極１０８Ｂ及び第２の画素電極１１８Ｂが構成される。
【００６１】
前述したように、第１の共通電極１０８Ａ及び第１の画素電極１１８Ａは、透明な導電性物質から構成され、第２の共通電極１０８Ｂ及び第２の画素電極１１８Ｂは、不透明な導電性物質から構成され、第２の電極１０８Ｂ、１１８Ｂは、画面のコントラスト比及び輝度を同時に向上させるために、第１の電極１０８Ａ、１１８Ａより狭い幅ＷＮを有するように形成する。即ち、前記不透明な第２の電極１０８Ｂ、１１８Ｂの幅ＷＮが透明な第１の電極１０８Ａ、１１８Ａの幅ＷＴより狭くなるようにパターニングするが、第１の電極１０８Ａ、１１８Ａと第２の電極１０８Ｂ、１１８Ｂの幅間隔ＷＤが透明電極、即ち、第１の電極１０８Ａ、１１８Ａにおいてホワイト輝度増加に影響を及ぼす幅ＷＤになるように構成できる。
【００６２】
このとき、前記二重層の共通電極１０８Ａ、１０８Ｂ及び画素電極１１８Ａ、１１８Ｂの総厚さは、抵抗を考慮して最大限薄い厚さになるように構成し得るが、このとき。前記透明な第１の電極１０８Ａ、１１８Ａは、厚さを１００〜２０００Å程度にすることができ、前記不透明な第２の電極１０８Ｂ、１１８Ｂは、透明電極１０８Ａ、１１８Ａの中央領域における異常光を遮断するように厚さを１００〜３０００Å程度にすることができる。
【００６３】
一方、画素電極１１８Ａ、１１８Ｂの一端部は、第１のコンタクトホール１４０Ａを通して画素電極ライン１１８Ｌに電気的に接続して画素電圧の供給を受け、共通電極１０８Ａ、１０８Ｂの一端部は、第２のコンタクトホール１４０Ｂを通して共通電極ライン１０８Ｌに電気的に接続して共通電圧の供給を受ける。
【００６４】
次に、図４Ｄに示すように、共通電極１０８Ａ、１０８Ｂ及び画素電極１１８Ａ、１１８Ｂを含む基板１１０の全面に平坦化膜である第３の絶縁膜１１５Ｃを形成する。
【００６５】
このように、本実施形態では、共通電極及び画素電極を透明電極及び不透明電極の二重層構造から構成したが、不透明電極の幅が透明電極の幅より狭いだけならば三重層以上に構成しても関係ない。また、前記共通電極または画素電極のうち１つの電極のみを二重層または三重層以上に構成することもできる。
【００６６】
また、二重層以上の導電性物質から構成された前記共通電極及び画素電極は、同一工程で積層されてパターニングされるが、このように、同一層に同時に形成されるため、前記電極間に均一の間隔が形成されるので、画質に有利になる。
【００６７】
一方、本実施形態では、前述したように、下部電極である第１の電極として透明電極を使用し、上部電極である第２の電極として不透明電極を使用することを例として説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、下部電極として不透明電極を使用し、上部電極として透明電極を使用することもできる。これを第２実施形態を参照して詳細に説明する。
【００６８】
図６Ａは、本発明の第２実施形態による横電界方式液晶表示装置のアレイ基板の一部を示す平面図で、図６Ｂは、図６Ａのアレイ基板のVII-VII'線に沿う断面を示す例示図である。
【００６９】
このとき、本実施形態は、共通電極及び画素電極の構成を除いて、図１の第１実施形態のアレイ基板の構成と同様である。従って、図１のアレイ基板と同一の構成に対しては説明を省略し、共通電極及び画素電極の構成に対してのみ説明する。
【００７０】
図６Ａに示すように、透明なガラス基板２１０の上に縦横に配列されて画素領域を定義するゲートライン２１６とデータライン２１７が形成されており、ゲートライン２１６とデータライン２１７の交差領域には、スイッチング素子である薄膜トランジスター２２０が形成されている。
【００７１】
前記画素領域内には、横電界を発生させるための二重層の共通電極２０８Ａ、２０８Ｂと画素電極２１８Ａ、２１８Ｂが交互に配置されている。このとき、画素電極２１８Ａ、２１８Ｂは、ドレイン電極２２３に連結された画素電極ライン２１８Ｌと第１のコンタクトホール２４０Ａを通して電気的に接続し、共通電極２０８Ａ、２０８Ｂは、ゲートライン２１６と平行に配置された共通電極ライン２０８Ｌと第２のコンタクトホール２４０Ｂを通して電気的に接続されている。
【００７２】
このとき、共通電極２０８Ａ、２０８Ｂ及び画素電極２１８Ａ、２１８Ｂは、下部に位置する第１の共通電極２０８Ａ及び第１の画素電極２１８Ａとして不透明電極を使用し、上部に位置する第２の共通電極２０８Ｂ及び第２の画素電極２１８Ｂとして透明電極を使用した二重層構造から形成することができ、不透明電極２０８Ａ、２１８Ａは、透明電極２０８Ｂ、２１８Ｂより狭い幅を有するように形成することができる。
【００７３】
以下、このように構成される二重層構造の共通電極２０８Ａ、２０８Ｂ及び画素電極２１８Ａ、２１８Ｂを前記アレイ基板の断面を参照して詳細に説明する。
【００７４】
図６Ｂに示すように、アレイ基板２１０の上部には、第１の絶縁膜２１５Ａが基板２１０の全面に形成されており、第１の絶縁膜２１５Ａの上にデータライン２１７が形成されている。
【００７５】
また、データライン２１７を含んで第１の絶縁膜２１５Ａの上には、第２の絶縁膜２１５Ｂが形成されており、第２の絶縁膜２１５Ｂ上の画像表示領域には、本実施形態の二重層構造の共通電極２０８Ａ、２０８Ｂと画素電極２１８Ａ、２１８Ｂが交互に配置されている。また、共通電極２０８Ａ、２０８Ｂ及び画素電極２１８Ａ、２１８Ｂ上には、基板２１０の全体にかけて第３の絶縁膜２１５Ｃが形成されている。
【００７６】
このとき、共通電極２０８Ａ、２０８Ｂ及び画素電極２１８Ａ、２１８Ｂは、不透明な導電性物質からなる下部電極である第１の電極２０８Ａ、２１８Ａと透明な導電性物質からなる上部電極である第２の電極２０８Ｂ、２１８Ｂとの二重層から構成され、第１の電極２０８Ａ、２１８Ａは、第２の電極２０８Ｂ、２１８Ｂより狭い幅を有するように形成されることで、前述した第１実施形態の構成と同様の効果を提供する。
【００７７】
一方、本発明は、第１実施形態または第２実施形態の共通電極及び画素電極の構造にジグザグ形状を適用することができ、以下、これに関して説明する。
【００７８】
図７は、本発明の第３実施形態による横電界方式液晶表示装置のアレイ基板の一部を示す平面図である。
【００７９】
図示されたように、画素領域内に横電界を発生させるための二重層の共通電極３０８Ａ、３０８Ｂと画素電極３１８Ａ、３１８Ｂが交互に配置されている。
【００８０】
このとき、下部に位置する第１の共通電極３０８Ａ及び第１の画素電極３１８Ａとして透明電極を使用し、上部に位置する第２の共通電極３０８Ｂ及び第２の画素電極３１８Ｂとして不透明電極を使用し、不透明電極３０８Ｂ、３１８Ｂが透明電極３０８Ａ、３１８Ａより狭い幅を有するように形成された二重層構造を有する。
【００８１】
一方、共通電極３０８Ａ、３０８Ｂ及び画素電極３１８Ａ、３１８Ｂは、ジグザグ(または、ヘリングボーン)構造であるが、このような共通電極３０８Ａ、３０８Ｂ及び画素電極３１８Ａ、３１８Ｂのジグザグ形状の構造は、一画素に位置する液晶が全て一方向に配列されずに相異なる方向に配列されるようにすることによって、マルチドメインを誘導し得るようになる。即ち、マルチドメイン構造によって液晶の複屈折特性による異常光を相互相殺させるので、カラーシフト現象を最小化し得るという長所を有する。このとき、前記ジグザグ構造の曲がった角度は、液晶の配向方向に対して１〜３０度程度にすることができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、横電界(ＩＰＳ)方式液晶表示装置に関し、より詳しくは、共通電極及び画素電極を透明電極と不透明電極の二重層から形成した横電界方式液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、情報ディスプレイに対する関心が高くなり、携帯可能な情報媒体の要求が増加するにつれて、既存の表示装置であるブラウン管(ＣＲＴ)を代替する軽量薄膜型平板表示装置(ＦＰＤ)に対する研究及び商業化が重点的に進行されている。特に、このような平板表示装置中、液晶表示装置(ＬＣＤ)は、液晶の光学的異方性を利用してイメージを表現する装置で、解像度、カラー表示及び画質が優秀であるため、ノートブックやデスクトップモニタなどに活発に適用されている。
【０００３】
前記液晶表示装置に一般的に使用される駆動方式としては、ネマティック上の液晶分子を基板に対して垂直方向に駆動させるツイストネマティック( ＴＮ)方式があるが、この方式による液晶表示装置は、視野角が９０度程度で狭いという短所がある。これは、液晶分子の屈折率異方性(refractive anisotropy)に起因することで、基板と水平に配向された液晶分子が、液晶表示パネルに電圧が印加される時に基板とほぼ垂直方向に配向されるためである。
【０００４】
これに対して、液晶分子を基板に対して水平方向に駆動させて視野角を１７０度以上に向上させた横電界方式があり、以下、前記横電界方式に関して詳細に説明する。
【０００５】
図８は、一般的な横電界方式液晶表示装置のアレイ基板の一部を示す平面図で、実際の液晶表示装置では、Ｎ個のゲートラインとＭ個のデータラインが交差してＮ×Ｍ個の画素が存在するが、説明の便宜のために、１つの画素のみを図示する。
【０００６】
図示されたように、透明なガラス基板１０上に縦横に配列されて画素領域を定義するゲートライン１６とデータライン１７が形成され、ゲートライン１６とデータライン１７の交差領域には、スイッチング素子である薄膜トランジスター(ＴＦＴ)２０が形成されている。
【０００７】
薄膜トランジスター２０は、ゲートライン１６に連結されたゲート電極２１と、データライン１７に連結されたソース電極２２と、画素電極ライン１８Ｌに連結されたドレイン電極２３と、から構成される。また、薄膜トランジスター２０は、ゲート電極２１とソース／ドレイン電極２２、２３の絶縁のための絶縁膜(図示せず)と、ゲート電極２１に供給されるゲート電圧によってソース電極２２とドレイン電極２３間に伝導チャネルを形成するアクティブ層(図示せず)、即ち、チャネル層と、を含む。
【０００８】
前記画素領域内には、横電界を発生させるための共通電極８と画素電極１８がデータライン１７の長さ方向に交互に配置されている。このとき、画素電極１８は、ドレイン電極２３に連結された画素電極ライン１８Ｌと第１のコンタクトホール４０Ａを通して電気的に接続され、共通電極８は、ゲートライン１６と平行に配置された共通電極ライン８Ｌと第２のコンタクトホール４０Ｂを通して電気的に接続されている。
【０００９】
また、共通電極８及び画素電極１８は、インジウムスズ酸化物(Indium Tin Oxide: ＩＴＯ)のような透明な導電物質によって同一平面上に形成されている。
【００１０】
一方、前述したように画素電極及び共通電極が全て透明電極によって形成される２ＩＴＯ構造の横電界方式液晶表示装置は、画像表示領域である画素領域内に電極が全て透明電極によって形成されるので、開口率が増加し、さらに、前記２種類の電極が同一層に形成されるので、電極間隔が均一に形成され、よって、臨界寸法（ＣＤ：critical dimension）均一性確保による応答速度及び残像に有利であるという長所がある。
【００１１】
しかしながら、このような２ＩＴＯ構造の横電界方式液晶表示装置の場合、前述したように、電極が全て透明な物質から形成されるため、ノーマリーブラックモードで完全なブラック輝度を表さないので、画面のコントラスト比の面で不利であるという短所がある。
【００１２】
一方、液晶表示パネル製造において、パネルが大型化すると、電極の抵抗が画質に影響を及ぼすようになるが、電極の材質の変更または既存設計構造の変更によっては、前記抵抗の問題を解決することは難しい。特に、２ＩＴＯ構造の横電界方式液晶表示装置は、透明電極の抵抗が大きい問題になり、電極の抵抗を低減させるために電極の厚さを厚くすると、前記電極の厚さによる段差により液晶分子の動き挙動に異常が発生し、その結果、光漏れなどの画質問題が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、前述したような問題点を解決するために提案されたもので、本発明の目的は、共通電極及び画素電極を透明電極と不透明電極の二重層によって形成することで、抵抗を低減させると共に、画面のコントラスト比を向上させる横電界方式液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような目的を達成するために、本発明による横電界方式液晶表示装置は、 相互対向する第１及び第２の基板と、前記第１の基板に配列されて複数の画素領域を定義する複数のゲートライン及びデータラインと、前記画素領域に交互に配置されて水平電界を発生させ、少なくとも１つが多層構造を有する少なくとも１つの共通電極及び画素電極と、前記第１の基板と第２の基板との間に形成された液晶層と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
このような目的を達成するために、本発明による横電界方式液晶表示装置の製造方法は、第１の基板及び第２の基板を提供する段階と、前記第１の基板の上にゲート電極及びゲートラインを形成する段階と、前記基板の上に第１の絶縁膜を形成する段階と、前記第１の基板の所定領域にアクティブ層を形成する段階と、前記アクティブ層の上にソース／ドレイン電極を形成し、前記ゲートラインと交差して画素領域を定義するデータラインを形成する段階と、前記基板の上に第２の絶縁膜を形成する段階と、前記第２の絶縁膜の上に交互に配置されて水平電界を形成し、少なくとも１つが多層構造を有する少なくとも１つの共通電極及び画素電極を形成する段階と、前記基板の上に第３の絶縁膜を形成する段階と、前記第１の基板と第２の基板を合着する段階と、を含むことを特徴とする。さらに、本発明による横電界方式液晶表示装置の製造方法は、相互対向する第１の基板及び第２の基板を形成する段階と、前記第１の基板に配列されて複数の画素領域を定義する複数のゲートライン及びデータラインを形成する段階と、前記画素領域に交互に配置されて水平電界を発生させ、少なくとも１つが多層構造を有する少なくとも１つの共通電極及び画素電極を形成する段階と、前記第１の基板と第２の基板との間に形成された液晶層を形成する段階と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による横電界方式液晶表示装置は、透明電極及び不透明電極の二重層構造に共通電極及び画素電極を形成することによって、画面のコントラスト比及び輝度を同時に改善して画質が向上するという効果がある。
【００１７】
また、本発明の横電界方式液晶表示装置は、不透明電極を追加的に構成することによって、２ＩＴＯ構造で発生するチャックむらを防止して画質を向上させるという効果がある。
【００１８】
また、共通電極及び画素電極の抵抗が低くなるため、前記電極等の厚さを薄くすることが可能になり、よって、前記電極による段差が低くなることで、光漏れなどの画質低下を防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態による横電界方式液晶表示装置のアレイ基板の一部を示す平面図である。
【図２】図１の液晶表示装置のＩＩａ-ＩＩａ'線に沿う断面を示す例示図である。
【図３Ａ】電極構造による透過度特性を示すグラフである。
【図３Ｂ】電極構造による透過度特性を示すグラフである。
【図４Ａ】図１のアレイ基板のＩＩａ-ＩＩａ'線に沿う製造工程を順次示す例示図である。
【図４Ｂ】図１のアレイ基板のＩＩａ-ＩＩａ'線に沿う製造工程を順次示す例示図である。
【図４Ｃ】図１のアレイ基板のＩＩａ-ＩＩａ'線に沿う製造工程を順次示す例示図である。
【図４Ｄ】図１のアレイ基板のＩＩａ-ＩＩａ'線に沿う製造工程を順次示す例示図である。
【図５Ａ】図１のＩＩｂ-ＩＩｂ'線に沿う製造工程を順次示す例示図である。
【図５Ｂ】図１のＩＩｂ-ＩＩｂ'線に沿う製造工程を順次示す例示図である。
【図５Ｃ】図１のＩＩｂ-ＩＩｂ'線に沿う製造工程を順次示す例示図である。
【図５Ｄ】図１のＩＩｂ-ＩＩｂ'線に沿う製造工程を順次示す例示図である。
【図５Ｅ】図１のＩＩｂ-ＩＩｂ'線に沿う製造工程を順次示す例示図である。
【図６Ａ】本発明の第２実施形態による横電界方式液晶表示装置のアレイ基板の一部を示す平面図である。
【図６Ｂ】図６Ａのアレイ基板のVII-VII'線に沿う断面を示す例示図である。
【図７】本発明の第３実施形態による横電界方式液晶表示装置のアレイ基板の一部を示す平面図である。
【図８】一般的な横電界方式液晶表示装置のアレイ基板の一部を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、このように構成される本発明の横電界方式液晶表示装置及びその製造方法を実施形態を通して詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の第１実施形態による横電界方式液晶表示装置のアレイ基板の一部を示す平面図で、実際の液晶表示装置では、Ｎ個のゲートラインとＭ個のデータラインが交差してＮ×Ｍ個の画素が存在するが、説明の便宜のために、１つの画素のみを図示する。
【００２２】
図示されたように、透明なガラス基板１１０上に縦横に配列されて画素領域を定義するゲートライン１１６とデータライン１１７が形成され、ゲートライン１１６とデータライン１１７の交差領域には、スイッチング素子である薄膜トランジスター１２０が形成されている。
【００２３】
薄膜トランジスター１２０は、ゲートライン１１６に連結されたゲート電極１２１と、データライン１１７に連結されたソース電極１２２と、画素電極ライン１１８Ｌに連結されたドレイン電極１２３と、から構成される。さらに、薄膜トランジスター１２０は、ゲート電極１２１とソース／ドレイン電極１２２、１２３の絶縁のための絶縁膜(図示せず)と、ゲート電極１２１に供給されるゲート電圧によってソース電極１２２とドレイン電極１２３間に伝導チャネルを形成するアクティブ層(図示せず)、即ち、チャネル層と、を含む。
【００２４】
一方、前記画素領域内には、横電界を発生させるための二重層の共通電極１０８Ａ、１０８Ｂと画素電極１１８Ａ、１１８Ｂが交互に配置されている。このとき、画素電極１１８Ａ、１１８Ｂは、ドレイン電極１２３と連結された画素電極ライン１１８Ｌに第１のコンタクトホール１４０Ａを通して電気的に接続され、共通電極１０８Ａ、１０８Ｂは、ゲートライン１１６と平行に配置された共通電極ライン１０８Ｌに第２のコンタクトホール１４０Ｂを通して電気的に接続されている。
【００２５】
このとき、図面を参照すると、共通電極１０８Ａ、１０８Ｂ及び画素電極１１８Ａ、１１８Ｂが全て二重層の導電性物質から構成されているが、本発明は、これに限定されず、共通電極１０８Ａ、１０８Ｂ及び画素電極１１８Ａ、１１８Ｂが全て三重層以上の導電性物質から構成されるか、共通電極１０８Ａ、１０８Ｂまたは画素電極１１８Ａ、１１８Ｂのうちいずれか１つの電極のみが二重層(または、三重層以上)の導電性物質から構成されることもできる。
【００２６】
また、共通電極１０８Ａ、１０８Ｂ及び画素電極１１８Ａ、１１８Ｂを構成する導電性物質のうち少なくとも一種類は、不透明な物質から構成されることができ、少なくとも一種類は、表面が露出されても酸化されづらいインジウムスズ酸化物のような透明な導電性物質から構成されることができる。また、前記二重層以上の導電性物質のうち少なくとも一種類は、画素電極または共通電極として使用するために比抵抗が十分低い導電性物質から構成することができる。
【００２７】
このとき、図面には、下部に位置する第１の共通電極１０８Ａ及び第１の画素電極１１８Ａとして透明電極を使用し、上部に位置する第２の共通電極１０８Ｂ及び第２の画素電極１１８Ｂとして不透明電極を使用し、不透明電極１０８Ｂ、１１８Ｂの幅が透明電極１０８Ａ、１１８Ａの幅より狭く形成された二重層構造を例として示しているが、前述したように本発明は、これに限定されるものではない。
【００２８】
以下、上記のように構成される二重層構造の共通電極１０８Ａ、１０８Ｂ及び画素電極１１８Ａ、１１８Ｂを前記液晶表示装置の断面を通して詳細に説明する。
【００２９】
図２は、図１に示す液晶表示装置のＩＩａ-ＩＩａ'線に沿う断面を示す例示図で、図１のアレイ基板及び前記アレイ基板に対応するカラーフィルタ基板を共に示している。
【００３０】
図示されたように、液晶表示装置は、カラーフィルタ基板１０５と、アレイ基板１１０と、カラーフィルタ基板１０５とアレイ基板１１０間に形成された液晶層１５０と、から構成される。
【００３１】
カラーフィルタ基板１０５の上部には、色相を具現する赤色( Ｒ)、緑色( Ｇ)、青色( Ｂ)のサブカラーフィルタから構成されるカラーフィルタ１０７と、前記サブカラーフィルタ間を区分し、液晶層１５０を透過する光を遮断するブラックマトリックス１０６と、が形成されている。
【００３２】
また、アレイ基板１１０の上部全面には、第１の絶縁膜１１５Ａが形成されており、第１の絶縁膜１１５Ａの上にデータライン１１７がカラーフィルタ基板１０５のブラックマトリックス１０６の領域に対応する位置に形成されている。
【００３３】
また、データライン１１７を含んで第１の絶縁膜１１５Ａの上には、第２の絶縁膜１１５Ｂが形成されており、前記第２の絶縁膜１１５Ｂ上の画像表示領域には、本実施形態の二重層構造の共通電極１０８Ａ、１０８Ｂと画素電極１１８Ａ、１１８Ｂが交互に配置されている。また、共通電極１０８Ａ、１０８Ｂ及び画素電極１１８Ａ、１１８Ｂの上には、基板１１０の全面にかけて第３の絶縁膜１１５Ｃが形成されている。
【００３４】
このとき、共通電極１０８Ａ、１０８Ｂ及び画素電極１１８Ａ、１１８Ｂは、透明な導電性物質からなる下部電極である第１の電極１０８Ａ、１１８Ａと不透明な導電性物質からなる上部電極の第２の電極１０８Ｂ、１１８Ｂの二重層から構成され、第２の電極１０８Ｂ、１１８Ｂは、第１の電極１０８Ａ、１１８Ａより幅が狭く形成されているため、画面のコントラスト比及び輝度の面で有利であり、以下、これを図面を参照して詳細に説明する。
【００３５】
図３Ａ及び図３Ｂは、電極構造による透過度特性を示すグラフで、標準ブラックモードにおけるブラック輝度及びホワイト輝度をそれぞれ示す。
【００３６】
図３Ａは、共通電極及び画素電極が全て透明電極または不透明電極から構成された横電界方式液晶表示装置の透過度特性を示す。
【００３７】
即ち、実線のグラフは、前述した２ＩＴＯ構造の横電界方式液晶表示装置の透過度特性を示し、点線のグラフは、画素電極及び共通電極が全て不透明物質からなる２メタル構造の横電界方式液晶表示装置の透過度特性を示す。
【００３８】
図示されたように、２ＩＴＯ構造では、共通電極８及び画素電極１８が位置しているか否かに関係なく、全体領域で完全なブラック輝度を表すことができないが、２メタル構造では、電極８、１８が不透明であるため、電極８、１８の位置で完全なブラック輝度を表している。
【００３９】
また、２メタル構造では、電極８、１８が形成されている領域は、光が透過できないため、ホワイト輝度が０を示すが、２ＩＴＯ構造では、多少光が透過するため、図示されたように透過度特性を示している。
【００４０】
このようなブラック輝度及びホワイト輝度の透過度特性によって２ＩＴＯ構造は、２メタル構造に比べて輝度面で有利であることが分かる。
【００４１】
一方、画面のコントラスト比は、画面上で像がどれくらい明確に見えるかを判断するする尺度で、輝度の差が大きいほどよく見えるようになり、前記コントラスト比は、パネルの正面中央でホワイト輝度の値をブラック状態での輝度によって割った値として定義する。
【００４２】
このとき、ブラック状態での輝度は、ホワイト状態での輝度より小さい値を有するので、前記コントラスト比の値は、主にブラック輝度による影響を大きく受けるようになり、その結果、２ＩＴＯ構造は、２メタル構造に比べてコントラスト比面で不利になる。
【００４３】
一方、図示されたＷＤは、２ＩＴＯ構造における透明電極がホワイト輝度の増加に主に影響を及ぼす領域を示し、前記幅ＷＤ以上の透明電極領域(即ち、透明電極の中央領域)は、輝度増加に影響を及ぼすことができないということが分かる。
【００４４】
次に、図３Ｂは、本発明の二重層電極構造の横電界方式液晶表示装置の透過度特性を示すグラフで、図示されたように、ブラック輝度は、不透明電極１０８Ｂ、１１８Ｂが形成されている領域(即ち、不透明電極１０８Ｂ、１１８Ｂの幅ＷＮだけ)において透過度が０を示し、ホワイト輝度は、前述した２メタル構造のホワイト輝度及びその幅ＷＮを除いては同一形態を示している。
【００４５】
即ち、本発明の二重層電極構造は、２ＩＴＯ構造の輝度面の長所と２メタル構造の画面コントラスト比面の長所を全て有するように透明電極１０８Ａ、１１８Ａと不透明電極１０８Ｂ、１１８Ｂの二重層構造から構成し、特に、不透明電極１０８Ｂ、１１８Ｂを透明電極１０８Ａ、１１８Ａより狭い幅ＷＮを有するように形成する。これは、２ＩＴＯ構造の長所であるホワイト輝度の増加は、透明電極１０８Ａ、１１８Ａの縁部から所定の幅(即ち、ＷＴ)までの領域でのみ影響を及ぼすので、幅ＷＴ以上の中央領域には、画面コントラスト比向上のための不透明電極１０８Ｂ、１１８Ｂを構成するようになる。
【００４６】
このように、本発明の二重層電極構造は、共通電極及び画素電極を透明電極と不透明電極の二重層によって同一層に形成することによって、２ＩＴＯ構造の横電界方式液晶表示装置の長所と共に画面コントラスト比及び輝度が向上する効果を提供する。
【００４７】
また、不透明電極の追加によって、２ＩＴＯ構造で発生するチャックむら不良を防止し得るようになる。ここで、前記チャックむらは、透明電極パターニングのための感光膜露光工程から、基板を固定する金属材質のチャック部分に露光された光が反射されて前記チャックが位置する透明電極パターンにチャックの跡が見えるむらが発生する不良である。
【００４８】
また、前述した２ＩＴＯ構造に比べて低い抵抗を有する不透明電極の追加によって電極部抵抗が減少する長所を有し、これによって、電極部の厚さを薄くすることができ、段差による画質不良を防止し得るようになる。
【００４９】
以下、前記のような本発明の二重層構造の横電界方式液晶表示装置の製造工程を図５及び図６を通して詳細に説明する。
【００５０】
図４Ａないし図４Ｄは、図１のアレイ基板のＩＩａ-ＩＩａ'線に沿う製造工程を順次示す例示図で、下部電極として透明な導電性物質を使用し、上部電極として不透明な導電性物質を使用して二重層を構成した場合を例として示す。
【００５１】
また、図５Ａないし図５Ｅは、図１のＩＩｂ-ＩＩｂ'線に沿う製造工程を順次示す例示図で、スイッチング素子の薄膜トランジスターの製造工程を示す。
【００５２】
まず、図４Ａに示すように、ガラスのような透明な絶縁物質からなる基板１１０の上に第１の絶縁膜１１５Ａを形成する。このとき、第１の絶縁膜１１５Ａは、ゲート絶縁膜で、図５Ａに示すように、基板１１０の上にゲート電極１２１を形成した後、ゲート電極１２１を含んで基板１１０の全面に形成される。
【００５３】
次に、図５Ｂに示すように、第１の絶縁膜１１５Ａが形成された基板１１０の全面に順次に非晶質シリコン薄膜及びｎ＋非晶質シリコン薄膜を蒸着した後、フォトリソグラフィ工程を利用して前記ｎ＋非晶質シリコン薄膜及び非晶質シリコン薄膜をパターニングすることにより、素子領域にアクティブパターン１２４を形成する。このとき、前記ｎ＋非晶質シリコン薄膜もパターニングされることで、後述するソース／ドレイン電極とアクティブパターン１２４のソース／ドレイン領域とのオーミック接触層１２５を形成する。
【００５４】
また、図５Ｃに示すように、基板１１０の全面に導電性金属物質を蒸着した後、フォトリソグラフィ工程を利用して前記導電性金属物質をパターニングすることにより、素子領域にソース電極１２２及びドレイン電極１２３を形成する。以後、ソース／ドレイン電極１２２、１２３をマスクとして使用することで、チャネル部のオーミック接触層１２５を除去することにより、アクティブパターン１２４の一部を露出させる。
【００５５】
このとき、ソース電極１２２の一部は、延長されてデータライン１１７を構成し、ドレイン電極１２３の一部は、画素領域に延長されて画素電極ライン１１８Ｌを構成する。
【００５６】
次に、図５Ｄに示すように、基板１１０の全面に第２の絶縁膜１１５Ｂを蒸着した後、フォトリソグラフィ工程を利用して第２の絶縁膜１１５Ｂの一部を除去することによって、画素電極ライン１１８Ｌの一部を露出させる第１のコンタクトホール１４０Ａを形成する。
【００５７】
このように素子領域に薄膜トランジスターを形成した後、横電界を発生させるための二重層の電極を形成するために、図５Ｂに示すように、第２の絶縁膜１１５Ｂが形成されている基板全面に順次に第１の導電性金属層１３０Ａ及び第２の導電性金属層１３０Ｂを形成する。
【００５８】
このとき、本実施形態では、第１の導電性金属層１３０Ａとして、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物( ＩＺＯ)またはインジウムスズ亜鉛酸化物(Indium Tin Zinc Oxide:ＩＴＺＯ)のような透明な導電性物質を利用し、第２の導電性金属層１３０Ｂとして、モリブデン(Ｍｏ)、アルミニウム(Ａｌ)、アルミニウム-ネオジム(ＡｌＮｄ)、銅(Ｃｕ)、クロム(Ｃｒ)、タングステン(Ｗ)、チタニウム(Ｔｉ)またはこれらの合金またはこれらの多層から構成された不透明な導電性物質を利用したが、本発明がこれに限定されるものではなく、第１の導電性金属層１３０Ａ及び第２の導電性金属層１３０Ｂを相互変えて形成することもできる。
【００５９】
次に、図４Ｃ及び図５Ｅに示すように、フォトリソグラフィ工程を利用して第２の導電性金属層１３０Ｂ及び第１の導電性金属層１３０Ａをパターニングすることにより、画素領域に交互に配置されるように共通電極１０８Ａ、１０８Ｂ及び画素電極１１８Ａ、１１８Ｂを形成する。
【００６０】
このとき、共通電極１０８Ａ、１０８Ｂ及び画素電極１１８Ａ、１１８Ｂは、導電性物質の二重層から構成されるが、下部層としてそれぞれ第１の共通電極１０８Ａ及び第１の画素電極１１８Ａが構成され、上部層としてはそれぞれ第２の共通電極１０８Ｂ及び第２の画素電極１１８Ｂが構成される。
【００６１】
前述したように、第１の共通電極１０８Ａ及び第１の画素電極１１８Ａは、透明な導電性物質から構成され、第２の共通電極１０８Ｂ及び第２の画素電極１１８Ｂは、不透明な導電性物質から構成され、第２の電極１０８Ｂ、１１８Ｂは、画面のコントラスト比及び輝度を同時に向上させるために、第１の電極１０８Ａ、１１８Ａより狭い幅ＷＮを有するように形成する。即ち、前記不透明な第２の電極１０８Ｂ、１１８Ｂの幅ＷＮが透明な第１の電極１０８Ａ、１１８Ａの幅ＷＴより狭くなるようにパターニングするが、第１の電極１０８Ａ、１１８Ａと第２の電極１０８Ｂ、１１８Ｂの幅間隔ＷＤが透明電極、即ち、第１の電極１０８Ａ、１１８Ａにおいてホワイト輝度増加に影響を及ぼす幅ＷＤになるように構成できる。
【００６２】
このとき、前記二重層の共通電極１０８Ａ、１０８Ｂ及び画素電極１１８Ａ、１１８Ｂの総厚さは、抵抗を考慮して最大限薄い厚さになるように構成し得るが、このとき。前記透明な第１の電極１０８Ａ、１１８Ａは、厚さを１００〜２０００Å程度にすることができ、前記不透明な第２の電極１０８Ｂ、１１８Ｂは、透明電極１０８Ａ、１１８Ａの中央領域における異常光を遮断するように厚さを１００〜３０００Å程度にすることができる。
【００６３】
一方、画素電極１１８Ａ、１１８Ｂの一端部は、第１のコンタクトホール１４０Ａを通して画素電極ライン１１８Ｌに電気的に接続して画素電圧の供給を受け、共通電極１０８Ａ、１０８Ｂの一端部は、第２のコンタクトホール１４０Ｂを通して共通電極ライン１０８Ｌに電気的に接続して共通電圧の供給を受ける。
【００６４】
次に、図４Ｄに示すように、共通電極１０８Ａ、１０８Ｂ及び画素電極１１８Ａ、１１８Ｂを含む基板１１０の全面に平坦化膜である第３の絶縁膜１１５Ｃを形成する。
【００６５】
このように、本実施形態では、共通電極及び画素電極を透明電極及び不透明電極の二重層構造から構成したが、不透明電極の幅が透明電極の幅より狭いだけならば三重層以上に構成しても関係ない。また、前記共通電極または画素電極のうち１つの電極のみを二重層または三重層以上に構成することもできる。
【００６６】
また、二重層以上の導電性物質から構成された前記共通電極及び画素電極は、同一工程で積層されてパターニングされるが、このように、同一層に同時に形成されるため、前記電極間に均一の間隔が形成されるので、画質に有利になる。
【００６７】
一方、本実施形態では、前述したように、下部電極である第１の電極として透明電極を使用し、上部電極である第２の電極として不透明電極を使用することを例として説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、下部電極として不透明電極を使用し、上部電極として透明電極を使用することもできる。これを第２実施形態を参照して詳細に説明する。
【００６８】
図６Ａは、本発明の第２実施形態による横電界方式液晶表示装置のアレイ基板の一部を示す平面図で、図６Ｂは、図６Ａのアレイ基板のVII-VII'線に沿う断面を示す例示図である。
【００６９】
このとき、本実施形態は、共通電極及び画素電極の構成を除いて、図１の第１実施形態のアレイ基板の構成と同様である。従って、図１のアレイ基板と同一の構成に対しては説明を省略し、共通電極及び画素電極の構成に対してのみ説明する。
【００７０】
図６Ａに示すように、透明なガラス基板２１０の上に縦横に配列されて画素領域を定義するゲートライン２１６とデータライン２１７が形成されており、ゲートライン２１６とデータライン２１７の交差領域には、スイッチング素子である薄膜トランジスター２２０が形成されている。
【００７１】
前記画素領域内には、横電界を発生させるための二重層の共通電極２０８Ａ、２０８Ｂと画素電極２１８Ａ、２１８Ｂが交互に配置されている。このとき、画素電極２１８Ａ、２１８Ｂは、ドレイン電極２２３に連結された画素電極ライン２１８Ｌと第１のコンタクトホール２４０Ａを通して電気的に接続し、共通電極２０８Ａ、２０８Ｂは、ゲートライン２１６と平行に配置された共通電極ライン２０８Ｌと第２のコンタクトホール２４０Ｂを通して電気的に接続されている。
【００７２】
このとき、共通電極２０８Ａ、２０８Ｂ及び画素電極２１８Ａ、２１８Ｂは、下部に位置する第１の共通電極２０８Ａ及び第１の画素電極２１８Ａとして不透明電極を使用し、上部に位置する第２の共通電極２０８Ｂ及び第２の画素電極２１８Ｂとして透明電極を使用した二重層構造から形成することができ、不透明電極２０８Ａ、２１８Ａは、透明電極２０８Ｂ、２１８Ｂより狭い幅を有するように形成することができる。
【００７３】
以下、このように構成される二重層構造の共通電極２０８Ａ、２０８Ｂ及び画素電極２１８Ａ、２１８Ｂを前記アレイ基板の断面を参照して詳細に説明する。
【００７４】
図６Ｂに示すように、アレイ基板２１０の上部には、第１の絶縁膜２１５Ａが基板２１０の全面に形成されており、第１の絶縁膜２１５Ａの上にデータライン２１７が形成されている。
【００７５】
また、データライン２１７を含んで第１の絶縁膜２１５Ａの上には、第２の絶縁膜２１５Ｂが形成されており、第２の絶縁膜２１５Ｂ上の画像表示領域には、本実施形態の二重層構造の共通電極２０８Ａ、２０８Ｂと画素電極２１８Ａ、２１８Ｂが交互に配置されている。また、共通電極２０８Ａ、２０８Ｂ及び画素電極２１８Ａ、２１８Ｂ上には、基板２１０の全体にかけて第３の絶縁膜２１５Ｃが形成されている。
【００７６】
このとき、共通電極２０８Ａ、２０８Ｂ及び画素電極２１８Ａ、２１８Ｂは、不透明な導電性物質からなる下部電極である第１の電極２０８Ａ、２１８Ａと透明な導電性物質からなる上部電極である第２の電極２０８Ｂ、２１８Ｂとの二重層から構成され、第１の電極２０８Ａ、２１８Ａは、第２の電極２０８Ｂ、２１８Ｂより狭い幅を有するように形成されることで、前述した第１実施形態の構成と同様の効果を提供する。
【００７７】
一方、本発明は、第１実施形態または第２実施形態の共通電極及び画素電極の構造にジグザグ形状を適用することができ、以下、これに関して説明する。
【００７８】
図７は、本発明の第３実施形態による横電界方式液晶表示装置のアレイ基板の一部を示す平面図である。
【００７９】
図示されたように、画素領域内に横電界を発生させるための二重層の共通電極３０８Ａ、３０８Ｂと画素電極３１８Ａ、３１８Ｂが交互に配置されている。
【００８０】
このとき、下部に位置する第１の共通電極３０８Ａ及び第１の画素電極３１８Ａとして透明電極を使用し、上部に位置する第２の共通電極３０８Ｂ及び第２の画素電極３１８Ｂとして不透明電極を使用し、不透明電極３０８Ｂ、３１８Ｂが透明電極３０８Ａ、３１８Ａより狭い幅を有するように形成された二重層構造を有する。
【００８１】
一方、共通電極３０８Ａ、３０８Ｂ及び画素電極３１８Ａ、３１８Ｂは、ジグザグ(または、ヘリングボーン)構造であるが、このような共通電極３０８Ａ、３０８Ｂ及び画素電極３１８Ａ、３１８Ｂのジグザグ形状の構造は、一画素に位置する液晶が全て一方向に配列されずに相異なる方向に配列されるようにすることによって、マルチドメインを誘導し得るようになる。即ち、マルチドメイン構造によって液晶の複屈折特性による異常光を相互相殺させるので、カラーシフト現象を最小化し得るという長所を有する。このとき、前記ジグザグ構造の曲がった角度は、液晶の配向方向に対して１〜３０度程度にすることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互対向する第１及び第２の基板と、
前記第１の基板に配列されて複数の画素領域を定義する複数のゲートライン及びデータラインと、
前記画素領域に交互に配置されて水平電界を発生させ、少なくとも１つが多層構造を有する少なくとも１つの共通電極及び画素電極と、
前記第１の基板と第２の基板との間に形成された液晶層と、
を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１】
相互対向する第１及び第２の基板と、
前記第１の基板に配列されて複数の画素領域を定義する複数のゲートライン及びデータラインと、
前記画素領域に交互に配置されて水平電界を発生させ、少なくとも１つが多層構造を有する少なくとも１つの共通電極及び画素電極と、
前記第１の基板と第２の基板との間に形成された液晶層と、
を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１２８６５８（Ｐ２０１１−１２８６５８Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７４５２７（Ｐ２０１１−７４５２７）
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【分割の表示】特願２００５−２３７２（Ｐ２００５−２３７２）の分割
【原出願日】平成１７年１月７日（２００５．１．７）
【出願人】（５０１４２６０４６）エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド (732)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【分割の表示】特願２００５−２３７２（Ｐ２００５−２３７２）の分割
【原出願日】平成１７年１月７日（２００５．１．７）
【出願人】（５０１４２６０４６）エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド (732)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]