JP4977308B2 - 薄膜トランジスタ表示板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置に関し、特に色フィルターを保護しながら光透過率を向上させる液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板とその製造方法に関する。

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。

液晶表示装置の中でも現在主に用いられているのは、二つの表示板に電極が各々形成されていて、またこれら電極に印加される電圧をスイッチングするために薄膜トランジスタが設けられている液晶表示装置であって、二つの基板のうちの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赤R、緑G、青Bの色フィルターが形成されるのが一般的である。

このような液晶表示装置の輝度を向上するために、高い開口率を確保することが重要な課題である。そのために色フィルターを薄膜トランジスタと同じ基板に形成することで二つの基板間の整合の厳密度を最少化し、開口率を向上させる方法が提示されており、この時、色フィルターの形成以後に形成される他の膜のパターン（以下、画素電極という）を形成するための写真エッチング工程の時に他の膜が損傷されることを防止すると同時に、画素電極のプロファイルを良好なものに形成するために、平坦化特性が良い有機絶縁膜を形成する。

しかし、このような液晶表示装置の製造方法において、薄膜トランジスタのドレーン電極と画素電極を連結するためには色フィルター及び有機絶縁膜に接触孔を形成しなければならないなが、色フィルター及び有機絶縁膜は全て有機膜であってその厚さがかなり大きいため、エッチング工程で良好なプロファイルを有する接触孔を形成することが難しいという問題があり、また、色フィルターと画素電極との間に形成された有機絶縁膜によって画素電極パターンを形成するためのエッチング工程から色フィルターを保護することはできるが、有機絶縁膜の厚さによって光透過率が減少し、これにより黄色化（yellowish）現象が発生する問題があった。

本発明が目的とする技術的課題は、色フィルターを保護しながら光透過率を増加させることができる液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板を提供することにある。

このような課題を解決するために本発明では、次のような薄膜トランジスタ表示板と液晶表示装置を提供する。

即ち、絶縁基板上に形成されていてゲート電極とゲート線を含むゲート配線、前記ゲート配線上に形成されているゲート絶縁膜、前記ゲート絶縁膜上に形成されている半導体層、前記半導体層上に形成されている、屈曲部と直線部とを含むデータ線、前記データ線と連結されているソース電極及び前記ゲート電極上部でソース電極と各々対向しているドレーン電極を含むデータ配線、前記データ配線上に形成されている第１保護膜、前記第１保護膜上に形成されている色フィルター、前記色フィルター上に所定のパターンを形成して画素間境界を形成している第２保護膜、前記色フィルター上に形成されており、ドレーン電極と電気的に連結されており、辺が前記第２保護膜と重なっている画素電極を含み、前記データ線の屈曲部と前記データ線の直線部は画素の長さを周期として繰り返し、前記データ線の直線部は前記ゲート線と交差し、前記データ線の屈曲部は、２つの斜線部からなり、前記２つの斜線部のうちの１つは前記ゲート線に対して４５°をなし、もう１つは前記ゲート線に対して−４５°をなし、 前記画素電極の辺は前記データ線の屈曲部に沿って屈曲していることを特徴とする薄膜トランジスタ表示板を提供する。

この時、前記ゲート線と並んで形成されている維持電極線及び前記維持電極線に連結されていて前記維持電極線より幅が広い維持電極をさらに含み、前記ドレーン電極は前記画素電極と連結される部分の幅が拡張されていてこの部分が前記維持電極と重畳するのが好ましい。

前記第１保護膜は有機または無機絶縁物質で形成し、前記第１保護膜上に形成されている色フィルターは、前記データ線によって区分されている画素列に沿って赤、緑及び青の色フィルターが各々長く形成されて、赤色、緑色及び青色が繰り返し現れる。

また、前記ドレーン電極上で前記色フィルターが存在しない領域において、前記第１保護膜を貫通する接触孔を通じて、前記画素電極と前記ドレーン電極が連結されている。

また、前記画素電極と同一の物質からなって、前記ゲート線及び前記データ線の一端と各々接触する第１及び第２接触補助部材をさらに含むことができる。

また、前記第２保護膜は誘電率が低いアクリル系の有機絶縁物質からなり、画素電極の一部分と重なるように形成されることができる。

前記画素電極は前記第１及び第２保護膜を貫通する接触孔を通じて前記ドレーン電極と連結されている。

前記半導体層は前記データ線下に形成され、前記データ線と実質的に同一の平面パターンを有するデータ線部と前記ソース電極及び前記ドレーン電極の下及びその周辺に形成されているチャンネル部を含むことができる。

本発明はまた、第１絶縁基板、前記第１絶縁基板上に形成されている第１信号線、前記第１絶縁基板上に形成されていて前記第１信号線と絶縁されて交差していて屈曲部を有する第２信号線、前記第１信号線と前記第２信号線が交差して定義する画素領域ごとに形成されている画素電極、前記第１信号線、前記第２信号線及び前記画素電極と連結されている薄膜トランジスタ、前記第１絶縁基板と対向している第２絶縁基板、前記第２絶縁基板上に形成されている共通電極、前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板のうちの少なくとも一側に形成されているドメイン分割手段、前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板の間に注入されている液晶層を含み、前記画素領域は前記ドメイン分割手段によって複数のドメインに分割され、前記ドメインの２つの長辺は隣接した前記第２信号線の屈曲部と実質的に並ぶ液晶表示装置も提供できる。

この時、前記液晶層に含まれている液晶は負の誘電率異方性を有し、前記液晶はその長軸が前記第１及び第２基板に対して垂直に配向されており、前記ドメイン分割手段は前記共通電極が有する切開部であり得る。

本発明では、第２保護膜は、色フィルターの画素電極で覆われない部分を覆って保護しながらも、画素電極下には形成されないため、第２保護膜による光透過率の低下が防止できる。また、データ線を屈曲させて画素領域を曲がった帯状で形成すれば、隣接した画素間の側方向電界がドメインの形成を助ける方向に作用してドメインが安定して形成され、偏光板の透過軸をゲート線に対して垂直または並ぶ方向に配置するので偏光板を安価に製造することができ、且つ全てのドメインで液晶の配向方向が偏光板の透過軸と４５°をなすようになり、光漏れが最少化できる。

添付した図面を参照して本発明の実施例につい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。

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じ符号を付けている。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。

図面を参照して本発明の実施例による多重ドメイン液晶表示装置について説明する。図１は本発明の第１実施例による液晶表示装置の配置図であり、図２は図１のII-II´線に沿った断面図であり、図３は図１のIII-III´線及びIII´-III´´線に沿った断面図である。

まず、薄膜トランジスタ表示板（アレイ基板）について詳細に説明する。

絶縁基板１１０上に横方向にゲート線１２１が形成されており、ゲート線１２１にそこから分岐してゲート電極１２３が連結されている。ゲート線１２１の一端部１２５は外部回路との連結のために幅が拡張されている。

また、絶縁基板１１０上には維持電極線１３１と維持電極１３３が形成されている。維持電極線１３１は横方向にのびており、維持電極１３３は菱形または長方形を維持電極線１３１に対して４５°斜めにした形態で維持電極線１３１に連結されている。

ゲート配線（即ちゲート線１２１、ゲート電極１２３、及びゲート線端部１２５）及び維持電極配線（即ち維持電極線１３１及び維持電極１３３）は、物理化学的特性が優れたCrまたはMo合金などからなる第１層２３１、２５１、３３１と、低抵抗のAlまたはAg合金などからなる第２層２３２、２５２、３３２の二重層で形成されている。これらゲート配線１２１、１２３、１２５及び維持電極配線１３１、１３３は、必要によっては単一層で形成したり３重層以上で形成することもできる。

ゲート配線１２１、１２３、１２５及び維持電極配線１３１、１３３の上にはゲート絶縁膜１４０が形成されている。

ゲート絶縁膜１４０上には非晶質シリコンなどの半導体からなる半導体層１５１、１５４が形成されている。半導体層１５１、１５４は、薄膜トランジスタのチャンネルを形成するチャンネル部半導体層１５４とデータ線１７１下に位置するデータ線部半導体層１５１を形成するものであり、これら半導体層１５４、１５１の上には、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の物質で作られたオーミック接触層１６１、１６３、１６５が形成されている。オーミック接触層１６１、１６３、１６５は、データ線下に位置するデータ線部接触層１６１とソース電極１７３及びドレーン電極１７５下に各々位置するソース部接触層１６３とドレーン部接触層１６５からなる。

オーミック接触層１６１、１６３、１６５及びゲート絶縁膜１４０上には、データ配線（即ちデータ線１７１、ソース電極１７３、ドレーン電極１７５、データ線端部１７９）が形成されている。データ配線１７１、１７３、１７５、１７９は、長くのびていてゲート線１２１と交差して画素を定義するデータ線１７１、データ線１７１の分枝であってオーミック接触層１６３の上部までのびているソース電極１７３、ソース電極１７３と分離されていてゲート電極１２３に関してソース電極１７３の反対側のオーミック接触層１６５上部に形成されているドレーン電極１７５からなる。データ線１７１の一端部１７９は外部回路と連結するために幅が拡張されている。

ここで、データ線１７１は画素の長さを周期として、屈曲した部分と縦にのびた部分が繰り返して現れるように形成されている。この時、データ線１７１の屈曲した部分は二つの直線部からなり、これら二つの直線部のうちの一つはゲート線１２１に対して実質的に４５°をなし、もう一つはゲート線１２１に対して実質的に-４５°をなす。データ線１７１の縦にのびた部分にはソース電極１７３が連結されており、この部分がゲート線１２１及び維持電極線１３１と交差する。

したがって、ゲート線１２１とデータ線１７１が交差してなす画素領域は曲がった帯状で形成される。

また、ドレーン電極１７５は画素電極１９０と連結される部分が長方形に広く拡張されて維持電極１３３と重畳している。このように、ドレーン電極１７５は維持電極１３３とゲート絶縁膜１４０のみを介して重畳することで保持容量を形成する。

データ配線１７１、１７３、１７５、１７９上には、窒化ケイ素などの無機絶縁物質からなる第１保護膜８０１が形成されている。ここで、第１保護膜８０１は感光性有機物質を露光及び現像して形成する。必要によっては保護膜８０１を、感光性のない有機物質を塗布して写真エッチング工程によって形成することもできるが、感光性有機物質で第１保護膜８０１を形成することに比べて形成工程が複雑になる。

第１保護膜８０１上には赤、緑及び青の色フィルター２３０R、２３０G、２３０Bが形成されている。色フィルター２３０R、２３０G、２３０Bは、各々データ線１７１によって区画される画素列に沿って縦に長く形成され、画素の模様に沿って周期的に屈曲している。また、色フィルター２３０R、２３０G、２３０Bは、隣接する色フィルター２３０R、２３０G、２３０Bがデータ線１７１上で互いに部分的に重なっていてデータ線１７１上で丘状をなしている。

色フィルター２３０R、２３０G、２３０Bが重なる領域上には、低誘電率のアクリル系の有機絶縁物質からなる第２保護膜８０２が形成されている。ここで、第２保護膜８０２は低誘電率のアクリル系の有機絶縁物質の優れた平坦化特性によって色フィルター２３０R、２３０G、２３０Bの重畳により形成された丘の段差を緩和しながら平坦に形成されている。

ドレーン電極１７５上とデータ線の幅が拡張されている端部１７９の上には、第１及び第２保護膜８０１、８０２を貫通してドレーン電極１７５とデータ線の端部１７９を各々露出する接触孔１８１、１８３が形成されている。また、ゲート線の幅が拡張されている端部１２５の上には、第１及び第２保護膜８０１、８０２と共にゲート絶縁膜１４０を貫通してゲート線の端部１２５を露出する接触孔１８２が形成されている。

この時、これら接触孔１８１、１８２、１８３の側壁は、基板面に対して３０°から８５°の間の緩やかな傾斜を有するか、階段状プロファイルを有する。また、これら接触孔１８１、１８２、１８３は角のある模様や円形の様々な模様に形成されることができ、形状寸法は２mm×６０μmを超えず、０．５mm×１５μｍ以上であることが好ましい。

一方、色フィルター２３０R、２３０G、２３０Bは、ドレーン電極１７５の一部上からは除去されていてドレーン電極１７５を露出する接触孔１８１は第１及び第２保護膜８０１、８０２のみを貫通している。また、画素を構成しないゲート線の端部１２５とデータ線の端部１７９にも色フィルター２３０R、２３０G、２３０Bを形成しない。

一方、第２保護膜８０２も窒化ケイ素または酸化ケイ素などの無機絶縁物質で形成することもできる。

第２保護膜８０２上には、接触孔１８１を通じてドレーン電極１７５と連結されて、画素領域の模様に沿って曲がった帯状に画素電極１９０が形成されている。ここで、画素電極１９０は第２保護膜８０２の一部分と重なるように形成することができる。

また、保護膜８０２上には接触孔１８２、１８３を通じてゲート線の端部１２５とデータ線の端部１７９と各々連結されている接触補助部材９５、９７が形成されている。ここで、画素電極１９０及び接触補助部材９５、９７は、ITO（indium tin oxide）またはIZO（indium zinc oxide）からなる。

次に、図２、図３を参照して共通電極表示板について説明する。

ガラスなどの透明な絶縁物質からなる上部基板２１０の下面に、ITOまたはIZOなどの透明な導電物質からなって切開部２７１を有する共通電極２７０が形成されており、共通電極上には光漏れを防止するためのブラックマトリックス２２０が形成されている。

ここで、ブラックマトリックス２２０は、データ線１７１の屈曲した部分に対応する線形部分とデータ線１７１の縦にのびた部分及び薄膜トランジスタ部分に対応する三角形部分を含む。また、薄膜トランジスタ部分に対応するブラックマトリックス２２０は、薄膜トランジスタ表示板に形成した第２保護膜の厚さによって共通電極表示板と薄膜トランジスタ表示板の間の間隔寸法が緩和されて薄い厚さで形成されている。

共通電極２７０の切開部２７１も曲がっていて屈曲した画素領域を左右に両分する模様で形成されている。また、切開部２７１の両端はさらにもう一度屈曲していて一端はゲート線１２１と並び、もう一端はデータ線１７１の縦にのびた部分と並んでいる。

以上のような構造の薄膜トランジスタ表示板と共通電極表示板を結合し、その間に液晶を注入して液晶層３を形成すれば本発明の第１実施例による液晶表示装置の基本パネルが形成される。

液晶層３に含まれている液晶分子は、画素電極１９０と共通電極２７０の間に電界が印加されない状態でその方向子が下部基板１１０と上部基板２１０に対して垂直をなすように配向され、負の誘電率異方性を有する。

薄膜トランジスタ表示板と共通電極表示板は、共通電極２７０の切開部２７１が画素電極１９０の左右中央に正確に重なるように整列される。このようにすれば、画素領域は切開部２７１によって複数のドメインに分割される。この時、画素領域は切開部２７１によって左右に両分されるが、画素の曲がった部分を中心にして上下の液晶配向方向が異なっていて４個のドメインに分割される。

液晶表示装置はこのような基本パネルの両側に偏光板、バックライト、補償板などの要素を配置して構成される。この時、偏光板は基本パネル両側に各々一つずつ配置され、その透過軸はゲート線１２１に対して並ぶか垂直をなすように配置する。

このような構造の液晶表示装置は、色フィルター２３０R、２３０G、２３０Bが薄膜トランジスタ基板に形成されるので、二つの表示板の整合公差が拡大され、オーバーコート膜（図示せず）が省略できる等の追加的な利点がある。

このような構造の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について説明する。

図４Ａ及び図４Ｂは、発明の第１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中間段階での断面図であり、図５Ａ及び図５Ｂは図４Ａ及び図４Ｂの次の段階での断面図である。

まず、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、CrまたはMo合金などからなる第１金属層２３１、２５１、３３１と低抵抗のAlまたはAg合金などからなる第２金属層２３２、２５２、３３２をスパッタリングなどの方法で連続積層し、マスクを用いた第１写真エッチング工程で乾式または湿式エッチングして、基板１１０上にゲート線１２１（図１）、１２５及びゲート電極１２３を含むゲート配線と維持電極線１３１（図１）及び維持電極１３３を含む維持配線を形成する（第１マスク）。

次に、ゲート絶縁膜１４０、水素化非晶質シリコン層及びリン（P）などのn型不純物が高濃度にドーピングされている非晶質シリコン層を化学気相蒸着法を用いて各々１５００Å乃至５０００Å、５００Å乃至２０００Å、３００Å乃至６００Åの厚さで連続蒸着し、マスクを利用した写真エッチング工程でドーピングされた非晶質シリコン層と非晶質シリコン層を順次にパターニングしてチャンネル部に連結されているオーミック接触層と非晶質シリコン層１５１、１５４を形成する（第２マスク）。

次に、CrまたはMo合金などからなる第１金属層７１１、７３１、７５１、７９１と、低抵抗のAlまたはAg合金などからなる第２金属層７１２、７３２、７５２、７９２などの導電体層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、マスクを利用した写真エッチング工程でパターニングしてデータ線１７１、１７９、ソース電極１７３、ドレーン電極１７５を含むデータ配線を形成する（第３マスク）。

次に、ソース電極１７３とドレーン電極１７５で覆われないオーミック接触層をエッチングしてソース電極１７３とドレーン電極１７５の間の半導体層１５４を露出し、両側に分離されたオーミック接触層１６３、１６５を形成する。

次に、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、データ配線１７１、１７３、１７５、１７９上に窒化ケイ素などの無機絶縁物質を蒸着し写真エッチングしてドレーン電極１７５、ゲート線の端部１２５及びデータ線の端部１７９を露出する接触孔を有する第１保護膜８０１を形成する（第４マスク）。

次に、色素が添加された感光物質を塗布、露光及び現像する過程を３回繰り返して赤、緑、青の色フィルター２３０R、２３０G、２３０Bを形成する（第５乃至第７マスク）。

次に、赤、緑、青の色フィルター２３０R、２３０G、２３０B上に低誘電率のアクリル系有機絶縁物質を塗布して第２保護膜８０２を形成し、光マスク５００を通じて露光する（第８マスク）。

次に、第２保護膜８０２を現像して接触孔１８１、１８２、１８３（図２，３参照）を形成する。次に、図２及び図３に示すように、接触孔１８１、１８２、１８３を通じて露出されている配線の第２金属層２５２、７５２、７９２をエッチングして除去し、ITOまたはIZOを４００Å乃至５００Å厚さで蒸着し写真エッチングして第２保護膜の一部分と重畳する画素電極１９０と接触補助部材９５、９７（図２，３参照）を形成する（第９マスク）。

図６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７は図６のVII-VII´線に沿った断面図であり、図８は図６のVIII-VIII´線及びVIII´-VIII´´線に沿った断面図である。

第２実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板は、第１実施例に比べて次のような特徴を有する。

データ線１７１、１７９、ソース電極１７３及びドレーン電極１７５を含むデータ配線下にこれと実質的に同一のパターンで接触層１６１、１６３、１６５、１６９が形成されている。また、ソース電極１７３とドレーン電極１７５の間のチャンネル部が連結されていることを除けば非晶質シリコン層１５１、１５４、１５９もデータ配線と実質的に同一のパターンを有する。

第２実施例は、第１実施例に比べて写真エッチング工程を１回減らした工程により製造された薄膜トランジスタ表示板を使用している。つまり、第１実施例と第２実施例の関係は類似する。

以下、このような構造的特徴を有する薄膜トランジスタ表示板の製造方法について説明する。

図９Ａ及び図９Ｂは本発明の第２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中間段階での断面図であり、図１０Ａ及び図１０Ｂは図９Ａ及び図９Ｂの次の段階での断面図であり、図１１Ａ及び図１１Ｂは図１０Ａ及び図１０Ｂの次の段階での断面図である。

まず、図９Ａ及び９Ｂに示すように、CrまたはMo合金などからなる第１金属層２３１、２５１、３３１と低抵抗のAlまたはAg合金などからなる第２金属層２３２、２５２、３３２をスパッタリングなどの方法で連続積層し、マスクを利用した第１写真エッチング工程で乾式または湿式エッチングして、基板１１０上にゲート線１２１、１２５及びゲート電極１２３を含むゲート配線と維持電極線１３１及び維持電極１３３を含む維持配線を形成する（第１マスク）。

次に、窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜１４０、非晶質シリコン層１５０、n型不純物が高濃度にドーピングされた非晶質シリコンからなる接触層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の厚さで連続蒸着し、次いでCrまたはMo合金などからなる第１金属層７０１と低抵抗のAlまたはAg合金などからなる第２金属層７０２をスパッタリングなどの方法で連続積層し、その上に感光膜（PR）を１μm乃至２μmの厚さで塗布する。

その後、マスクにより感光膜（PR）を露光し、図９Ａ及び９Ｂに示すように、厚さ全体が感光された部分と厚さの一部のみ感光された部分を有する感光膜パターン（PR）を形成する。

次に、感光膜（PR）を現像すれば薄膜トランジスタのチャンネル部、つまり、ソース電極１７３とドレーン電極１７５の間に位置した部分はデータ配線が形成される部分（データ配線部）に位置した部分より厚さが薄くなり、その他の部分の感光膜は全て除去される。この時、チャンネル部に残っている感光膜の厚さとデータ配線部に残っている感光膜の厚さの比は、後述するエッチング工程での工程条件によって異ならせる必要があり、前者の厚さを後者の厚さの１/２以下にするのが好ましく、例えば、４０００Å以下であるのがよい（第２マスク）。

このように、位置によって感光膜の厚さを異ならせる方法は様々な方法があり、図９Ａ及び図９Ｂのように、スリットを利用したり格子形態のパターンを形成したり半透明膜を使用する。

この時、スリットの間に位置した線パターンの幅やパターン間の間隔、つまり、スリットの幅は露光時に使用する露光器の分解能より小さいのが好ましく、半透明膜を利用する場合にはマスクを作製する時に透過率を調節するために異なる透過率を有する薄膜を利用したり、異なる厚さの薄膜を利用することができる。

このようなマスクによって感光膜に光を照射すれば光に直接露出される部分では高分子が完全に分解され、スリットパターンや半透明膜が形成されている部分では照射光が少ないため高分子が不完全分解の状態になり、遮光膜で覆われた部分では高分子がほとんど分解されない。次に、感光膜を現像すれば、分子が分解されなかった高分子部分だけが残され、照射光が少ない中央部分には全く光が照射されない部分より厚さの薄い感光膜を残すことができる。ここで、露光時間を長くすると全ての分子が分解されてしまうので、そうならないように注意が必要である。

このような薄い厚さの感光膜は、リフローが可能な物質からなる感光膜を塗布し、光を完全に透過できる部分と光が完全に透過できない部分とに分けられた通常のマスクを用いて露光した後、現像しリフローさせて感光膜が残留しない部分に感光膜の一部を流すことによって形成することもできる。

次に、感光膜パターン（PR）及びその下部の膜、つまり、第１及び第２金属層７０１、７０２、接触層１６０及び半導体層１５０に対するエッチングを進行する。この時、データ配線部にはデータ配線及びその下部の膜がそのまま残されており、チャンネル部には半導体層のみ残されなければならず、その他の部分には前記の三つの層１５０、１６０、７０１、７０２が全て除去されてゲート絶縁膜１４０が露出されなければならない。

まず、露出されている第１、第２金属層７０１、７０２を除去し、その下部の中間層１６０を露出させる。この過程では乾式エッチングまたは湿式エッチング方法を両方用いることができるが、ここで、第１及び第２金属層７０１、７０２はエッチングされるが感光膜パターン（PR）はほとんどエッチングされない条件下で行うのが良い。しかし、乾式エッチングの場合、金属層７０１、７０２のみをエッチングして感光膜パターン（PR）はエッチングされない条件を見付けることが難しいので、感光膜パターン（PR）も一緒にエッチングされる条件下で行うこともできる。この場合には、湿式エッチングの場合よりチャンネル部感光膜の厚さを厚くし、この過程でチャンネル部感光膜が除去されてその下の第２金属層７０２が露出されることが生じないようにする。

このようにすれば、チャンネル部及びデータ配線部の第１及び第２金属層７０１、７０２だけ残され、その他の部分の第１及び第２金属層７０１、７０２が全て除去されてその下部の接触層１６０が露出される。

次に、その他の部分の露出された接触層１６０及びその下部の非晶質シリコン層１５０をチャンネル部感光膜と共に乾式エッチング方法によって同時に除去する。この時のエッチングは、感光膜パターン（PR）と接触層１６０及び半導体層１５０（半導体層と接触層はエッチング選択性が殆どない）が同時にエッチングされ、ゲート絶縁膜１４０はエッチングされない条件下で行う必要があり、特に感光膜パターン（PR）と半導体層１５０に対するエッチング比が殆ど同一である条件でエッチングするのが好ましい。例えば、SF₆とHClの混合気体や、SF₆とO₂の混合気体を用いれば殆ど同一のエッチング率で二つの膜をエッチングすることができる。感光膜パターン（PR）と半導体層１５０に対するエッチング率が同一である場合、チャンネル部感光膜の厚さは、半導体層１５０と中間層１６０の厚さを合せたものと同一であるかそれより小さくする必要がある。

このようにして、チャンネル部の感光膜が除去されて第２金属層７０２が露出され、その他の部分の接触層１６０及び半導体層１５０が除去されてその下部のゲート絶縁膜１４０が露出される。一方、データ配線部の感光膜もエッチングされるので厚さが薄くなる。また、この段階で半導体層パターン１５１、１５４、１５９が完成する。次いで、アッシングによってチャンネル部（C）の第２金属層７０２の表面に残っている感光膜を除去する。

次に、図１０Ａ及び１０Ｂに示すように、チャンネル部の第１及び第２金属層７０１、７０２及びその下の接触層１６０をエッチングして除去する。この時、エッチングは第１及び第２金属層７０１、７０２と接触層１６０の全てに対して乾式エッチングのみで進行することができ、あるいは第１及び第２金属層７０１、７０２に対しては湿式エッチングで、接触層１６０に対しては乾式エッチングで行うこともできる。前者の場合、第１及び第２金属層７０１、７０２と接触層１６０のエッチング選択比の大きい条件下でエッチングを行うのが好ましい。エッチング選択比が大きくない場合には、エッチング終了点を見付け難くチャンネル部に残る半導体パターン１５４の厚さを調節することが容易ではないためである。湿式エッチングと乾式エッチングを入れ替えて行う後者の場合には、湿式エッチングされる第１及び第２金属層７０１、７０２はアンダーカットが発生するが、乾式エッチングされる接触層１６０はアンダーカットが殆ど発生しないため階段状に形成される。接触層１６０a、１６０b及び半導体パターン１５１a、１５１bをエッチングする時に使用するエッチング気体の例としては、CF₄とHClの混合気体やCF₄とO₂の混合気体があり、CF₄とO₂を用いれば均一な厚さでチャンネル部半導体パターン１５４を残すことができる。

このようにして、ソース電極１７３とドレーン電極１７５が分離されながらデータ配線１７１、１７３、１７５、１７９とその下部の接触層パターン１６１、１６３、１６５、１６９が完成する。

次に、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、データ配線１７１、１７３、１７５、１７９上に窒化ケイ素などの無機絶縁物質を蒸着し、写真エッチングして第１保護膜８０１を形成する（第３マスク）。

次に、色素が添加された感光物質を塗布、露光及び現像する過程を３回繰り返して赤、緑、青の色フィルター２３０R、２３０G、２３０Bを形成する（第４乃至第６マスク）。

次に、赤、緑、青の色フィルター２３０R、２３０G、２３０B上に低誘電率のアクリル系有機絶縁物質を塗布して第２保護膜８０２を形成し、光マスク５００によって露光し現像して接触孔１８１、１８２、１８３（図７，８）を形成する（第７マスク）。

第２保護膜８０２は、感光性のない有機物質や誘電率が４以下の低誘電率無機物質で形成することもできるが、この場合には接触孔１８１、１８２、１８３の形成のために写真エッチング工程を実施しなければならない。

次に、図７及び図８に示すように、接触孔１８１、１８２、１８３を通じて露出されている配線の第２金属層２５２、７５２、７９２をエッチングして除去し、ITOまたはIZOを４００Å乃至５００Åの厚さで蒸着し、写真エッチングして画素電極１９０と接触補助部材９５、９７を形成する（第８マスク）。

この時、画素電極１９０及び接触補助部材９５、９７をIZOで形成する場合には、エッチング液としてクロムエッチング液を用いることができてこれらを形成するための写真エッチング過程で接触孔を通じて露出されたデータ配線やゲート配線金属が腐食することを防止することができる。このようなクロムエッチング液としては、HNO₃/（NH₄）２Ce（NO₃）６/H₂Oなどがある。また、接触部の接触抵抗を最少化するためには、IZOを常温から２００℃以下の範囲で積層するのが好ましく、IZO薄膜を形成するために使われる標的（target）はIn₂O₃及びZnOを含むのが好ましく、ZnOの含有量は１５-２０at％の範囲であるのが好ましい。

一方、ITOやIZOを積層する前の予熱（pre-heating）工程で使用する気体としては窒素を用いるのが好ましく、これは接触孔１８１、１８２、１８３を通じて露出された金属膜の上に金属酸化膜が形成されることを防止するためである。

以上、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、該当技術分野の熟練した当業者は特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更できることが理解できるであろう。

本発明の第１実施例による液晶表示装置の配置図である。 図１のII-II´線に沿った断面図である。 図１のIII-III´線及びIII´-III´´線に沿った断面図である。 本発明の第１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中間段階での断面図である。 本発明の第１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中間段階での断面図である。 図４Ａ及び図４Ｂの次の段階での断面図である。 図４Ａ及び図４Ｂの次の段階での断面図である。 本発明の第２実施例による液晶表示装置の配置図である。 図６のVII-VII´線に沿った断面図である。 図６のVIII-VIII´線及びVIII´-VIII´´線に沿った断面図である。 本発明の第２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中間段階での断面図である。 本発明の第２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中間段階での断面図である。 図９Ａ及び図９Ｂの次の段階での断面図である。 図９Ａ及び図９Ｂの次の段階での断面図である。 図１０Ａ及び図１０Ｂの次の段階での断面図である。 図１０Ａ及び図１０Ｂの次の段階での断面図である。

符号の説明

３ 液晶層
１１０、２１０ 基板
１２１ ゲート線
１２３ ゲート電極
１３１ 維持電極線
１３３ 維持電極
１４０ ゲート絶縁膜
１５１、１５４ 半導体層
１７１ データ線
１７３ ソース電極
１７５ ドレーン電極
１８１、１８２、１８３ 接触孔
１９０ 画素電極
２３０R、２３０G、２３０B 色フィルター
２７０ 共通電極
８０１、８０２ 保護膜

Claims (9)

1. 絶縁基板上に形成されていてゲート電極とゲート線を含むゲート配線、
   前記ゲート配線上に形成されているゲート絶縁膜、
   前記ゲート絶縁膜上に形成されている半導体層、
   前記半導体層上に形成されている、屈曲部と直線部とを含むデータ線、前記データ線と連結されているソース電極及び前記ゲート電極上部でソース電極と各々対向しているドレーン電極を含むデータ配線、
   前記データ配線上に形成されている第１保護膜、
   前記第１保護膜上に形成されている色フィルター、
   前記色フィルター上に所定のパターンを形成していて画素間境界を形成している第２保護膜、
   前記色フィルター上に形成されており、ドレーン電極と電気的に連結されており、辺が前記第２保護膜と重なっている画素電極を含み、
   前記データ線の屈曲部と前記データ線の直線部は画素の長さを周期として繰り返し、前記データ線の直線部は前記ゲート線と交差し、
   前記データ線の屈曲部は、２つの斜線部からなり、前記２つの斜線部のうちの１つは前記ゲート線に対して４５°をなし、もう１つは前記ゲート線に対して−４５°をなし、
   前記画素電極の辺は前記データ線の屈曲部に沿って屈曲していることを特徴とする薄膜トランジスタ表示板。
2. 前記ゲート線と並んで形成されている維持電極線及び前記維持電極線に連結されていて前記維持電極線より幅が広い維持電極をさらに含み、前記ドレーン電極は前記画素電極と連結される部分の幅が拡張されていてこの部分が前記維持電極と重畳している請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
3. 前記第２保護膜は有機絶縁物質と感光性のある物質及び無機絶縁物質のうちのいずれか一つの物質からなる請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
4. 前記ドレーン電極上で前記色フィルターが存在しない領域において、前記第１保護膜を貫通する接触孔を通じて、前記画素電極と前記ドレーン電極が連結されている請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
5. 前記画素電極と同一の物質からなり、前記ゲート線及び前記データ線の一端と各々接触する第１及び第２接触補助部材をさらに含む請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
6. 前記半導体層は前記データ線下に形成されており、前記データ線と実質的に同一の平面パターンを有するデータ線部と前記ソース電極及び前記ドレーン電極の下及びその周辺に形成されているチャンネル部を含む請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
7. 絶縁基板上にゲート線及びこれと連結されたゲート電極を含むゲート配線を形成する段階、
   前記ゲート配線を覆うゲート絶縁膜を形成する段階、
   前記ゲート絶縁膜上に半導体層を形成する段階、
   前記半導体層上に、屈曲部と直線部とを含むデータ線、前記データ線と連結されているソース電極、及び前記ゲート電極上部でソース電極と各々対向しているドレーン電極を含むデータ配線を形成する段階、
   前記データ配線上に第１保護膜を形成する段階、
   前記第１保護膜上に赤、緑、青の顔料を含む感光性物質を使用して色フィルターを形成する段階、
   前記色フィルター上に所定のパターンで形成されて画素間境界を形成する第２保護膜を形成する段階、
   前記色フィルター上にドレーン電極と電気的に連結され、辺が前記第２保護膜と重なっている画素電極を形成する段階を含み、
   前記データ線の屈曲部と前記データ線の直線部は画素の長さを周期として繰り返し、前記データ線の直線部は前記ゲート線と交差し、
   前記データ線の屈曲部は、２つの斜線部からなり、前記２つの斜線部のうちの１つは前記ゲート線に対して４５°をなし、もう１つは前記ゲート線に対して−４５°をなし、
   前記画素電極の辺は前記データ線の屈曲部に沿って屈曲していることを特徴とする薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
8. 前記第２保護膜は有機絶縁物質、感光性のある物質及び無機絶縁物質のうちのいずれか一つの物質を選択して形成する請求項７に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
9. 前記ドレーン電極上で前記色フィルターが存在しない領域において、前記第１保護膜を貫通する接触孔を通じて、前記画素電極と前記ドレーン電極が連結されている請求項７に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。

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