JP2007094409A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 フォトエッチング工程数を減らして、製造費用を低減することができる液晶表示装置の製造方法及びこれによって製造される液晶表示装置を提供する。
【解決手段】第１基板と、前記第１基板上に形成される第１電極と、前記第１基板と前記第１電極との間に形成される保護膜と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第２基板上に形成される第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に形成され、薄膜トランジスタ上に配置される柱状間隔材と、前記第１電極と前記第２電極との間に挟持され、垂直配向されている液晶層とを備え、前記保護膜と前記柱状間隔材は、同一層で、同一成分からなることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は液晶表示装置に関し、特に、フォトエッチング工程数を減らして、製造費用を低減することができる液晶表示装置及びその製造方法に関する。

液晶表示装置は、現在最も広く使用されている平板表示装置の一つであって、画素電極と共通電極など電場生成電極が形成されている二枚の表示板と、その間に挟持された液晶層とを備える。液晶表示装置は、電場生成電極に電圧を印加して液晶層に電場を生成し、これを通じて液晶層の液晶分子の配列方向を決定し、入射光の偏光を制御することによって画像を表示する。

このような液晶表示装置を製造するために、複数の薄膜パターニング工程が必要であり、薄膜のパターニングにおいては、フォトエッチング（フォトリソグラフィ）工程を施すのが一般的である。しかしながら、フォトエッチング工程は、非常に複雑で工程時間が長くかかり、また、高価な装備を必要とするので、フォトエッチング工程の回数が液晶表示装置の製造費用と製造時間に大きな影響を及ぼすという問題があった。

そこで、本発明は上記従来の液晶表示装置及びその製造方法における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、フォトエッチング工程数を減らして、製造費用を低減することができる液晶表示装置の製造方法及びこれによって製造された液晶表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明による液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板上に形成される第１電極と、前記第１基板と前記第１電極との間に形成される保護膜と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第２基板上に形成される第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に形成され、薄膜トランジスタ上に配置される柱状間隔材と、前記第１電極と前記第２電極との間に挟持され、垂直配向されている液晶層とを備え、前記保護膜と前記柱状間隔材は、同一層で、同一成分からなることを特徴とする。

前記第１基板上に形成されるゲート線及びデータ線をさらに備え、前記薄膜トランジスタは、前記ゲート線及びデータ線に接続され、前記第１電極は前記薄膜トランジスタに接続されていることを特徴とする。
前記第２基板上に形成されるカラーフィルタと、前記カラーフィルタ上に形成される共通電極をさらに備えることを特徴とする。
前記第２基板上に形成される遮光部材をさらに備えることを特徴とする。
前記第２電極は、複数の切開部を有することを特徴とする。
前記保護膜と前記第１電極との間に形成される傾斜部材をさらに備えることを特徴とする。
前記傾斜部材は、稜線及び斜面を有することを特徴とする。
前記傾斜部材の稜線は、前記第２電極の切開部と交互に配置されることを特徴とする。
前記傾斜部材は、前記保護膜または前記柱状間隔材と同一層に形成され、同一物質からなることを特徴とする。
前記保護膜、前記柱状間隔材、及び前記傾斜部材は、型（ｍｏｌｄ）を用いてパターニングすることによって形成されることを特徴とする。

上記目的を達成するためになされた本発明による液晶表示装置の製造方法は、基板上に有機膜を塗布する段階と、型を用いて前記有機膜を加圧する段階と、前記型を用いて前記有機膜の溶媒を吸収することによって、前記有機膜を硬化させて薄膜パターンを形成する段階と、前記型を除去する段階とを有することを特徴とする。

前記型を除去する段階の後、前記有機膜の加圧された部分の表層をエッチングして除去する段階をさらに有することを特徴とする。
前記型を除去する段階の前に、前記有機膜の溶媒を吸収した型及び前記有機膜をソフトベークして硬化させる段階をさらに有することを特徴とする。
前記薄膜パターンは、コンタクトホールを有する保護膜であることを特徴とする。
前記薄膜パターンは、傾斜部材及び柱状間隔材であることを特徴とする。
前記薄膜パターンは、コンタクトホールを有する保護膜、傾斜部材、及び柱状間隔材であることを特徴とする。
前記型は、ポリジメチルシロキサン（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）を含むことを特徴とする。

本発明に係る液晶表示装置及びその製造方法によれば、液晶表示装置の保護膜、柱状間隔材、及び傾斜部材を型を用いて形成することによって、フォトエッチング工程を省略できるので、製造時間及びコストを節減することができるという効果がある。
また、保護膜、柱状間隔材、及び傾斜部材を形成する時、露光工程を省略するので、ＰＡＧ（光酸発生剤）を含有する必要がなく、有機膜材料のコストが低減され、保管も容易になるという効果がある。

次に、本発明に係る液晶表示装置及びその製造方法を実施するための最良の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。

図面は、各種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一の参照符号を付けている。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、これは中間に他の部分がない場合を意味する。

以下、図１乃至図３を参照して本発明の一実施形態に係る液晶表示装置について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の配置図であり、図２は、図１に示した液晶表示装置のＩＩ−ＩＩ’線に沿った断面図であり、図３は、図１に示した液晶表示装置のＩＩＩ−ＩＩＩ’線、ＩＩＩ’’−ＩＩＩ’’’線に沿った断面図である。

図１乃至図３に示すように、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置は、互いに対向する薄膜トランジスタ表示板１００と共通電極表示板２００及びこれら二つの表示板（１００、２００）の間に挟持された液晶層３とを備える。

まず、図１乃至図３を参照して薄膜トランジスタ表示板１００について説明する。
透明なガラスまたはプラスチックなどからなる絶縁基板１１０上に、複数のゲート線１２１及び複数の維持電極線１３１が形成されている。
ゲート線１２１は、ゲート信号を伝達し、主に横方向に延びている。各ゲート線１２１は、上下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の広い端部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、絶縁基板１１０上に付着されるフレキシブル印刷回路膜（図示せず）上に装着したり、絶縁基板１１０上に直接装着したり、絶縁基板１１０に集積することもできる。ゲート駆動回路が絶縁基板１１０上に集積される場合には、ゲート線１２１が延びてそれと直接接続される。

維持電極線１３１は所定電圧の印加を受け、ゲート線１２１とほぼ並んで延びた幹線と、これから分岐された複数の第１、第２、第３及び第４維持電極１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ、１３３ｄ、群及び複数の連結部１３３ｅを含む。維持電極線１３１のそれぞれは、隣接した二つのゲート線１２１の間に位置し、幹線は二つのゲート線１２１のうちの上側に近い。
第１及び第２維持電極１３３ａ、１３３ｂは縦方向にのびて互いに対向する。第１維持電極１３３ａは、幹線に接続された固定端とその反対側の自由端を有し、自由端は突出部を含む。第３及び第４維持電極１３３ｃ、１３３ｄは、ほぼ第１維持電極１３３ａの中央から第２維持電極１３３ｂの下端及び上端まで斜めに延びている。連結部１３３ｅは、隣接した維持電極群（１３３ａ〜１３３ｄ）との間に接続されている。しかし、維持電極線１３１の形状及び配置は様々に変更することができる。

ゲート線１２１及び維持電極線１３１は、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金属、銀（Ａｇ）や銀合金など銀系金属、銅（Ｃｕ）や銅合金など銅系金属、モリブデン（Ｍｏ）やモリブデン合金などモリブデン系金属、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）及びチタニウム（Ｔｉ）などからなることができる。しかし、これらは物理的性質が異なる二つの導電膜（図示せず）を含む多重膜構造を有することもできる。

このうちの一つの導電膜は、信号遅延や電圧降下を減らすことができるように比抵抗が低い金属、例えば、アルミニウム系金属、銀系金属、銅系金属などからなる。これと異なり、もう一つの導電膜は、他の物質、特にＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）及びＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）との物理的、化学的、電気的接触特性に優れた物質、例えばモリブデン系金属、クロム、タンタル、チタニウムなどからなる。このような組み合わせの好適な例としては、クロム下部膜とアルミニウム（合金）上部膜、及びアルミニウム（合金）下部膜とモリブデン（合金）上部膜がある。しかし、ゲート線１２１及び維持電極線１３１は、これ以外にも様々な金属または導電体からなることができる。

ゲート線１２１及び維持電極線１３１の側面は絶縁基板１１０面に対して傾斜しており、その傾斜角は約３０゜乃至約８０゜であることが好ましい。
ゲート線１２１及び維持電極線１３１上には、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）または酸化シリコン（ＳｉＯｘ）などからなるゲート絶縁膜１４０が形成される。

ゲート絶縁膜１４０上には、水素化非晶質シリコン（非晶質シリコンはａ−Ｓｉと略称する。）または多結晶シリコンなどからなる複数の線状半導体１５１が形成されている。線状半導体１５１は主に縦方向に延びており、ゲート電極１２４に向かって延び出た複数の突出部１５４を含む。線状半導体１５１は、ゲート線１２１及び維持電極線１３１近傍で幅が広くなり、これらを幅広く覆っている。

線状半導体１５１上には複数の線状及び島状オーミックコンタクト部材１６１、１６５が形成されている。線状及び島状オーミックコンタクト部材１６１、１６５は、リンなどの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からなるか、シリサイド（ｓｉｌｉｃｉｄｅ）からなることができる。線状オーミックコンタクト部材１６１は、複数の突出部１６３を有し、この突出部１６３と島状オーミックコンタクト部材１６５は対をなして線状半導体１５１の突出部１５４上に配置されている。

線状半導体１５１と線状及び島状オーミックコンタクト部材１６１、１６５の側面も絶縁基板１１０面に対して傾斜しており、その傾斜角は３０゜乃至８０゜程度であることが好ましい。
線状及び島状オーミックコンタクト部材１６１、１６５及びゲート絶縁膜１４０上には、複数のデータ線１７１と複数のドレイン電極１７５及び複数の孤立金属片（ｉｓｏｌａｔｅｄ ｍｅｔａｌ ｐｉｅｃｅ）１７８が形成されている。

データ線１７１は、データ電圧を伝達し、主に縦方向に延びてゲート線１２１と交差する。各データ線１７１は、ゲート電極１２４に向かって延びて「Ｊ」字状に屈曲し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の広い端部１７９を含む。データ電圧を生成するデータ駆動回路（図示せず）は、絶縁基板１１０上に付着されるフレキシブル印刷回路膜（図示せず）上に装着されたり、絶縁基板１１０上に直接装着されたり、絶縁基板１１０に集積することもできる。データ駆動回路が絶縁基板１１０上に集積される場合には、データ線１７１が延びてそれと直接接続することができる。

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と対向する。各ドレイン電極１７５は、広い一端部と棒状の他側端部を有しており、棒状の端部はソース電極１７３で一部覆われている。
一つのゲート電極１２４、一つのソース電極１７３及び一つのドレイン電極１７５は、線状半導体１５１の突出部１５４と共に一つの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を構成し、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の間の突出部１５４に形成される。
孤立金属片１７８は、第１維持電極１３３ａ近傍のゲート線１２１上に位置する。

データ線１７１とドレイン電極１７５及び金属片１７８は、モリブデン、クロム、タンタル及びチタニウムなど耐火性金属、またはこれらの合金からなることが好ましく、耐火性金属膜（図示せず）と低抵抗導電膜（図示せず）を含む多重膜構造を有することもできる。
多重膜構造の例としては、クロムまたはモリブデン（合金）下部膜とアルミニウム（合金）上部膜の二重膜、モリブデン（合金）下部膜とアルミニウム（合金）中間膜とモリブデン（合金）上部膜の三重膜がある。しかし、データ線１７１とドレイン電極１７５及び金属片１７８は、これ以外にも様々な金属または導電体からなることができる。

データ線１７１とドレイン電極１７５及び金属片１７８もまた、その側面が絶縁基板１１０面に対して３０゜〜８０゜程度の角度で傾斜していることが好ましい。
線状及び島状オーミックコンタクト部材１６１、１６５は、その下の線状半導体１５１とその上のデータ線１７１及びドレイン電極１７５の間にのみ存在し、接触抵抗を低くする。大部分の所では線状半導体１５１がデータ線１７１より狭いが、上述したように、ゲート線１２１及び維持電極線１３１に出会う部分で幅が広くなり、表面のプロファイルを滑らかにすることによって、データ線１７１が断線するのを防止する。線状半導体１５１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及びドレイン電極１７５に覆われず露出した部分がある。

データ線１７１、ドレイン電極１７５、金属片１７８及び露出した線状半導体１５１部分上には、保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０は、無機絶縁物または有機絶縁物などからなり、表面を平坦に形成することができる。無機絶縁物の例としては窒化シリコンと酸化シリコンがある。有機絶縁物は、感光性を有することができ、その誘電定数は約４．０以下であることが好ましい。しかし、保護膜１８０は、有機膜の優れた絶縁特性を生かしながらも、露出した線状半導体１５１部分に害を及ぼさないように、下部無機膜と上部有機膜の二重膜構造を有することもできる。

保護膜１８０にはデータ線１７１の端部１７９とドレイン電極１７５をそれぞれ露出させる複数のコンタクトホール１８２、１８５が形成されており、保護膜１８０とゲート絶縁膜１４０にはゲート線１２１の端部１２９を露出させる複数のコンタクトホール１８１、第１維持電極１３３ａの固定端近傍の維持電極線１３１の一部を露出させる複数のコンタクトホール１８３ａ、並びに第１維持電極１３３ａの自由端の突出部を露出させる複数のコンタクトホール１８３ｂが形成されている。
保護膜１８０上には、複数の傾斜部材（ｓｌｏｐｅ ｍｅｍｂｅｒ）３３０ａ、３３０ｂ、複数の柱状間隔材３２０が形成されており、保護膜１８０及び傾斜部材３３０ａ、３３０ｂ上には複数の画素電極１９１、複数の接続ブリッジ（ｏｖｅｒ ｐａｓｓ）８３、及び複数のコンタクト補助部材８１、８２が形成されている。

複数の傾斜部材３３０ａ、３３０ｂ、及び複数の柱状間隔材３２０は、保護膜１８０と同一層に形成され、同一物質からなることができる。
傾斜部材３３０ａ、３３０ｂは、図１で太い点線で表示した稜線と、斜面を含むが、斜面は稜線から周辺に至るまで次第に高さが低くなる面である。傾斜部材３３０ａ、３３０ｂの稜線は、画素電極１９１を二等分する仮想の横中心線に対しほぼ反転対称をなす。
上部及び下部傾斜部材３３０ａ、３３０ｂは、ほぼ画素電極１９１の右側辺から左側辺に斜めに延びており、画素電極１９１の横中心線に対し下半部と上半部に各々位置している。傾斜部材３３０ａ、３３０ｂはゲート線１２１に対して約４５゜の角度をなして互いに直角に延びている。

複数の画素電極１９１、複数の接続ブリッジ（ｏｖｅｒｐａｓｓ）８３及び複数のコンタクト補助部材８１、８２は、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質やアルミニウム、銀、クロム、またはその合金などの反射性金属からなることができる。
画素電極１９１は、コンタクトホール１８５を介してドレイン電極１７５と物理的、電気的に接続されており、ドレイン電極１７５からデータ電圧の印加を受ける。データ電圧が印加された画素電極１９１は、共通電圧の印加を受ける共通電極表示板２００の共通電極２７０と共に電場を生成することによって、二つの電極（１９１、２７０）間の液晶層３の液晶分子（図示せず）の配列方向を決定する。このように決定された液晶分子の配列方向によって液晶層３を通過する光の偏光が変わる。画素電極１９１と共通電極２７０はキャパシタ（以下、“液晶キャパシタ”という。）を構成し、薄膜トランジスタが非導通された後も印加された電圧を維持する。

画素電極１９１は、維持電極群（１３３ａ〜１３３ｄ）を始めとする維持電極線１３１と重畳する。画素電極１９１及びこれと電気的に接続されたドレイン電極１７５が維持電極線１３１と重畳してなすキャパシタを“ストレージキャパシタ”といい、ストレージキャパシタは液晶キャパシタの電圧維持能力を強化する。
各画素電極１９１は、ゲート線１２１またはデータ線１７１とほぼ平行な４つの周辺を有し、角が面取りされた（ｃｈａｍｆｅｒｅｄ）ほぼ四角形状である。画素電極１９１の面取りされた斜辺は、ゲート線１２１に対して約４５゜の角度をなす。

コンタクト補助部材８１、８２は、各々コンタクトホール１８１、１８２を介してゲート線１２１の端部１２９及びデータ線１７１の端部１７９と接続される。コンタクト補助部材８１、８２は、ゲート線１２１の端部１２９及びデータ線１７１の端部１７９と外部装置との接着性を補完し、これらを保護する。
接続ブリッジ８３はゲート線１２１を横切り、ゲート線１２１に対して各々反対側に位置するコンタクトホール１８３ａ、１８３ｂを介して維持電極線１３１の露出した部分と、維持電極１３３ａの自由端の露出した端部に接続されている。維持電極１３３ａ、１３３ｂを始めとする維持電極線１３１は、接続ブリッジ８３及び金属片１７８と共にゲート線１２１やデータ線１７１、または薄膜トランジスタの欠陥修理に使用できる。

次に、図１及び図２を参照して、共通電極表示板２００について説明する。
透明なガラスまたはプラスチックなどからなる絶縁基板２１０上に（図２上では下に、以下同様）遮光部材２２０が形成されている。遮光部材２２０は、ブラックマトリックスとも称し、光漏れを防ぐ。遮光部材２２０は、画素電極１９１と対向し画素電極１９１とほぼ同一形態を有する複数の開口部２２５を有しており、画素電極１９１間の光漏れを防止する。また、遮光部材２２０は、ゲート線１２１及びデータ線１７１に対応する部分と、薄膜トランジスタに対応する部分からなることができる。

また、絶縁基板２１０上には複数のカラーフィルタ２３０が形成されている。カラーフィルタ２３０は遮光部材２３０で囲まれた領域内に大部分存在し、画素電極１９１列に沿って縦方向に長く延びることができる。各カラーフィルタ２３０は、赤色、緑色及び青色の三原色など基本色のうちの一つを表示することができる。
カラーフィルタ２３０及び遮光部材２２０上にはオーバーコート膜（ｏｖｅｒｃｏａｔ）２５０が形成されている。オーバーコート膜２５０は（有機）絶縁物からなることができ、カラーフィルタ２３０が露出するのを防止し、平坦面を提供する。オーバーコート膜２５０は省略してもよい。

オーバーコート膜２５０上には共通電極２７０が形成されている。共通電極２７０は、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明な導電体などからなり、共通電極２７０には複数の切開部群（７１、７２ａ、７２ｂ）が形成されている。
一つの切開部群（７１〜７２ｂ）は一つの画素電極１９１と対向し、中央切開部７１、下部切開部７２ａ及び上部切開部７２ｂを含む。各切開部群（７１〜７２ｂ）は、下部傾斜部材３３０ａまたは上部傾斜部材３３０ｂの斜面と平行に延びた少なくとも一つの斜線部を含む。切開部群（７１〜７２ｂ）は、画素電極１９１の横中心線に対しほぼ反転対称をなす。

下部及び上部切開部７２ａ、７２ｂの各々は斜線部と横部及び縦部を含む。斜線部はほぼ画素電極１９１の上側または下側辺から左側辺に延びる。横部及び縦部は、斜線部の各端から画素電極１９１の辺に沿って辺と重畳しながら延び、斜線部と鈍角をなす。
中央切開部７１は、中央横部、一対の斜線部及び一対の縦断縦部を含む。中央横部はほぼ画素電極１９１の左側辺から画素電極１９１の横中心線に沿って右側に延びる。一対の斜線部は、中央横部の端から画素電極１９１の右側辺に向かって中央横部と鈍角をなしながら、各々下部及び上部切開部７２ａ、７２ｂとほぼ並んで延びている。縦断縦部は当該斜線部の端から画素電極１９１の右側辺に沿って右側辺と重畳しながら延び、斜線部と鈍角をなす。
切開部群（７１〜７２ｂ）の数も設計要素によって変わり、遮光部材２２０が切開部群（７１〜７２ｂ）と重畳して切開部群（７１〜７２ｂ）近傍の光漏れを遮断することができる。

表示板（１００、２００）の内側面には配向膜１１、２１が塗布されており、これらは垂直配向膜であり得る。表示板（１００、２００）の外側面には、偏光子（ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）１２、２２が備えられているが、二つの偏光子１２、２２の偏光軸は直交し、一方の偏光軸はゲート線１２１に対して並んでいるのが好ましい。反射型液晶表示装置の場合には、二つの偏光子１２、２２のうちの一つを省略してもよい。

本実施形態に係る液晶表示装置は、液晶層３の遅延を補償するための位相遅延膜（図示せず）をさらに有することができる。また、液晶表示装置は、偏光子１２、２２、位相遅延膜、表示板（１００、２００）及び液晶層３に光を供給する照明部（図示せず）を有することができる。

液晶層３は負の誘電率異方性を有し、液晶層３の液晶分子（図示せず）は、共通電極２７０と画素電極１９１の間に電場がない状態で、その長軸が二つの表示板（１００、２００）の表面に対して垂直をなすように配向されている。
共通電極２７０に共通電圧を印加し、画素電極１９１にデータ電圧を印加すれば、表示板（１００、２００）の表面にほぼ垂直である電場（電界）が生成される。液晶分子は、電場に応答してその長軸が電場の方向に垂直をなすように方向を変えようとする。この時、保護膜１８０上に形成された傾斜部材３３０ａ、３３０ｂと画素電極１９１の辺、及び共通電極２７０の切開部群（７１〜７２ｂ）は、液晶分子の横になる方向または傾斜方向を決定する。

電場が加わらない状態で液晶分子は、傾斜部材３３０ａ、３３０ｂによって任意の方向に傾斜している。このように予め傾斜していれば、電場を印加したときその方向に傾くようになり、このような傾斜方向は画素電極１９１の辺に垂直である。また、傾斜部材３３０ａ、３３０ｂの厚さ差のため、電場の等電位線が変化し、これによって液晶分子が傾くようにする力が加わる。

つまり、液晶分子には傾斜部材３３０ａ、３３０ｂの傾きによって誘導された傾いた配向力と、傾斜部材３３０ａ、３３０ｂの厚さ差に起因する等電位線の変化などによって、液晶分子がプレチルト角を有して傾いている。特に、傾斜部材３３０ａ、３３０ｂの誘電定数が液晶層より小さい場合、液晶分子を傾くようにする力の方向は、傾斜部材３３０ａ、３３０ｂによって決定される傾斜方向と一致する。これにより、斜辺から遠い液晶分子に対しても横になる方向が決定されることになるので、共通電極２７０と画素電極１９１に電圧を印加した時、液晶分子の応答速度が速くなる。

また、共通電極２７０の切開部群（７１〜７２ｂ）と画素電極１９１の辺は、電場を歪曲して液晶分子の傾斜方向を決定する水平成分を形成する。電場の水平成分は、切開部群（７１〜７２ｂ）の辺と画素電極１９１の辺にほぼ垂直である。
図１に示すように、一つの切開部群（７１−７２ｂ）は画素電極１９１を複数の副領域（ｓｕｂ−ａｒｅａ）に分け、各副領域は画素電極１９１の周辺と斜角をなす二つの主辺（ｍａｊｏｒ ｅｄｇｅ）を有する。各副領域の主辺は偏光板１２、２２と約４５゜をなし、これは光効率を最大にするためである。

各副領域上の液晶分子は、大部分主辺に垂直な方向に傾くので、傾く方向はほぼ４つ方向である。このように液晶分子が傾く方向を複数にすれば、液晶表示装置の基準視野角が大きくなる。
少なくとも一つの切開部群（７１〜７２ｂ）は、突起（図示せず）や陥没部（図示せず）に代替することができる。突起は有機物または無機物からなり、電場生成電極（共通電極２７０、画素電極１９１）の上または下に配置できる。
本発明の実施形態に係る液晶表示装置の保護膜１８０、傾斜部材３３０ａ、３３０ｂ、及び柱状間隔材３２０は同一層に形成され、同一成分を含むことができる。

次に、本実施形態に係る液晶表示装置の保護膜１８０、傾斜部材３３０ａ、３３０ｂ、及び柱状間隔材３２０の製造方法について、図４〜図８、図９〜図１３を参照して詳細に説明する。
図４〜図８は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用保護膜の製造方法を説明するために工程順に示した断面図であり、図９〜図１３は本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用の柱状間隔材及び傾斜部材の製造方法を説明するために工程順に示した断面図である。

図４に示すように、絶縁基板１１０上に有機膜１８０ａを塗布し、図５に示すように、保護膜１８０の形態のような凹部５２、及びコンタクトホール１８１、１８２、１８３ａ、１８３ｂ、１８５の形態のような凸部５１を有する型（ｍｏｌｄ）５０を有機膜１８０ａ上に置いて圧力を加える。型５０は、ポリジメチルシロキサンからなることができ、有機膜１８０ａは熱硬化性樹脂を含むこともできる。

図６に示すように、圧力を加えた状態でポリジメチルシロキサンからなる型５０は、有機膜１８０ａの溶媒を吸収して有機膜１８０ａを硬化させる。この時、有機膜１８０ａをソフトベークによって熱硬化して、有機膜１８０ａをさらに硬化させることもできる。

次に、図７に示すように、硬化した有機膜１８０ｂから型５０を除去する。最後に、型５０によって圧縮された部分４４等の表層を乾式エッチングで除去し、図８に示すように保護膜１８０を完成する。

保護膜１８０の場合、単にコンタクトホール１８１、１８２、１８３ａ、１８３ｂ、１８５を有するのみであるので、マスクを用いて露光及び現像するフォトリソグラフィ（フォトエッチング）工程でパターニングするよりも、本実施形態のように、型５０を用いてパターニングする方がより効率的である。特に、液晶表示装置の大きさが大型化する場合、マスクを大型化するのに費用がかかるが、本実施形態によれば、その費用を低減できる。

このように本実施形態に係る保護膜１８０の製造方法は、従来のフォトリソグラフィ工程で保護膜１８０を製造する方法に比して、露光工程と現像工程が省略されるので、製造時間及びコストを節減できる。
また、本発明の実施形態に係る製造方法は、保護膜１８０形成時、露光工程が省略されるので、ＰＡＧ（光酸発生剤：ｐｈｏｔｏ ａｃｉｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を含む必要がない。この結果、有機膜材料のコストが低減され、かつ保管も容易である。

次に、図９〜図１３に示した方法について説明する。
図９に示すように、図４と同様に、絶縁基板１１０上に有機膜３３ａを塗布し、図１０に示すように、柱状間隔材３２０、及び傾斜部材３３０ａ、３３０ｂの形態のような凹部５５、５４を有する型５３を有機膜３３ａ上に置いて圧力を加えるが、この時、図４〜図８のように、型５３はポリジメチルシロキサンからなることができ、有機膜１８０ａは熱硬化性樹脂を含有することもできる。

図１１に示すように、圧力を加えた状態でポリジメチルシロキサンからなる型５３は、有機膜３３ａの溶媒を吸収して有機膜３３ａを硬化させる。この時、有機膜３３ａをソフトベークして熱硬化させ、有機膜３３ａをより硬化させることもできる。

次に、図１２に示すように、硬化した有機膜３３ｂから型５３を除去する。最後に、型５３によって圧縮された部分４５等の表層ををドライエッチングで除去し、図１３のように、柱状間隔材３２０及び傾斜部材３３０ａ、３３０ｂを同時に完成する。

本実施形態による製造方法は、従来のフォトリソグラフィ（フォトエッチング）工程により柱状間隔材３２０及び傾斜部材３３０ａ、３３０ｂを製造する方法に比して、露光工程と現像工程が省略されるので、製造時間及びコストを節減できる。また、本発明による方法は、柱状間隔材３２０及び傾斜部材３３０ａ、３３０ｂ形成時に露光工程が省略されるので、ＰＡＧを含む必要がない。この結果、有機膜材料のコストが低減され、保管も容易である。

次に、本発明の他の実施形態によれば、保護膜１８０と柱状間隔材３２０及び傾斜部材３３０ａ、３３０ｂを同時に一つの型を用いて形成することもできる。
図１４〜図１８を参照して本発明の他の実施形態による保護膜と柱状間隔材及び傾斜部材を同時に一つの型を用いて形成する製造方法について説明する。

図１４〜図１８は、本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置用保護膜、柱状間隔材及び傾斜部材の製造方法を説明するために工程順に示した断面図である。

図１４に示すように、図４と同様に、絶縁基板１１０上に有機膜４００ａを塗布し、図１５に示すように、コンタクトホール１８５の形態のような凸部５７と、柱状間隔材３２０及び傾斜部材３３０ａ、３３０ｂの形態のような凹部５８、５９を有する型５６を有機膜４４０ａ上に置いて圧力を加えるが、この時、図４〜図８、図９〜図１３のように、型５６はポリジメチルシロキサンからなることができ、有機膜４００ａは熱硬化性樹脂を含有することもできる。

図１６に示すように、圧力を加えた状態でポリジメチルシロキサンからなる型５６は、有機膜４００ａの溶媒を吸収して有機膜４００ａを硬化させる。この時、有機膜４００ａをソフトベークして熱硬化させ、有機膜４００ａをさらに硬化させることもできる。

次に、図１７に示すように、硬化した有機膜４００ｂから型５６を除去する。最後に、型５６によって圧縮された不要な部分等の表層ををドライエッチングで除去し、図１８に示すように、コンタクトホール１８５を有する保護膜１８０、柱状間隔材３２０及び傾斜部材３３０ａ、３３０ｂを同時に完成する。

本実施形態による製造方法は、従来のフォトリソグラフィ（フォトエッチング）工程でコンタクトホール１８５を有する保護膜１８０、柱状間隔材３２０及び傾斜部材３３０ａ、３３０ｂを製造する方法に比して、露光工程及び現像工程が省略されるので、製造時間及びコストが低減される。
また、保護膜１８０と柱状間隔材３２０及び傾斜部材３３０ａ、３３０ｂを同時に一つの枠を用いて形成できるので、製造費用及び時間がより低減される。
本発明による製造方法は、保護膜１８０と柱状間隔材３２０及び傾斜部材３３０ａ、３３０ｂの形成時露光工程が省略されるので、ＰＡＧを含む必要がない。この結果、有機膜材料のコストが低減され、保管も容易である。

次に、図１９〜図２１を参照して本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置について詳細に説明する。
図１９は、本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置の配置図であり、図２０は図１９に示す液晶表示装置のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’線に沿った断面図であり、図２１は図１９に示す液晶表示装置のＩＸ−ＩＸ’、ＩＸ’’−ＩＸ’’’線に沿った断面図である。

図１９〜図２１に示すように、本実施形態による液晶表示装置も、互いに対向する薄膜トランジスタ表示板１００と共通電極表示板２００、これらの間に挟持された液晶層３、及び表示板（１００、２００）の外側面に付着された偏光板１２、２２を備える。
本実施形態に係る表示板（１００、２００）の層状構造はほぼ図１〜図３と同様である。

薄膜トランジスタ表示板１００は、絶縁基板１１０上に複数のゲート線１２１及び複数の維持電極線１３１が形成されている。ゲート線１２１は複数のゲート電極１２４と端部１２９を有し、維持電極線１３１は複数の維持電極群（１３３ａ〜１３３ｄ）及び複数の連結部１３３ｅを有する。ゲート線１２１及び維持電極線１３１上には、ゲート絶縁膜１４０、突出部１５４を含む複数の線状半導体１５１、突出部１６３を含む複数の線状オーミックコンタクト部材１６１、及び複数の島状オーミックコンタクト部材１６５が順次に形成されている。

線状及び島状オーミックコンタクト部材１６１、１６５上にはソース電極１７３及び端部１７９を含む複数のデータ線１７１、複数のドレイン電極１７５及び複数の孤立金属片１７８が形成されており、その上に保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０及びゲート絶縁膜１４０には複数のコンタクトホール１８１、１８２、１８３ａ、１８３ｂ、１８５が形成されている。保護膜１８０上には複数の傾斜部材３３０ａ、３３０ｂ及び柱状間隔材３２０が形成されており、保護膜１８０及び傾斜部材３３０ａ、３３０ｂ上には複数の画素電極１９１、複数のコンタクト補助部材８１、８２及び複数の接続ブリッジ８３が形成されており、その上には配向膜１１が形成されている。

前記共通電極表示板２００は、複数の開口部２２５を有する遮光部材２２０、複数のカラーフィルタ２３０、共通電極２７０及び配向膜２１が絶縁基板２１０上に（図２０上では下に）形成されている。
しかし、図１〜図３に示した液晶表示装置とは異なり、線状半導体１５１はデータ線１７１、ドレイン電極１７５及びその下の線状及び島状オーミックコンタクト部材１６１、１６５と実質的に同一の平面形状を有する。線状半導体１５１にはソース電極１７３とドレイン電極１７５の間を始めとするデータ線１７１及びドレイン電極１７５で覆われず露出した部分がある。

また、孤立金属片１７８の下にも孤立金属片１７８と実質的に同一の平面形状のオーミックコンタクト部材（図示せず）及び島状半導体（図示せず）が形成されている。このような薄膜トランジスタ表示板１００を本発明の一実施形態によって製造する方法において、データ線１７１、ドレイン電極１７５及び孤立金属片１７８と線状半導体１５１及び線状及び島状オーミックコンタクト部材１６１、１６５を１回のフォトリソグラフィ工程で形成する。

このようなフォトリソグラフィ工程で用いる感光膜は、位置によって厚さが異なり、特に厚さが薄くなる順で第１部分と第２部分を含む。第１部分は、データ線１７１、ドレイン電極１７１及び金属片１７８が占める配線領域に位置し、第２部分は、薄膜トランジスタのチャンネル領域に位置する。

位置によって感光膜の厚さを異にする方法は様々であるが、例えば、光マスクに透光領域（ｌｉｇｈｔ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ ａｒｅａ）及び遮光領域（ｌｉｇｈｔ ｂｌｏｃｋｉｎｇ ａｒｅａ）以外に、半透明領域（ｔｒａｎｓｌｕｃｅｎｔ ａｒｅａ）を設ける方法がある。半透明領域にはスリット（ｓｌｉｔ）パターン、格子パターン（ｌａｔｔｉｃｅ ｐａｔｔｅｒｎ）、または透過率が中間であるか、厚さが中間である薄膜が備えられる。

スリットパターンを使用する場合には、スリットの幅やスリット間の間隔がフォトリソグラフィ工程に用いる露光器の分解能より小さいことが好ましい。
他の例としては、リフロー可能な感光膜を用いる方法がある。即ち、透光領域と遮光領域のみを有する通常の露光マスクにてリフロー可能な感光膜を形成した後、リフローさせて、感光膜が残留しない領域に流れるようにして薄い部分を形成する方法である。
このようにすれば、１回のフォト工程を減らすことができるので製造方法が簡単になる。

また、本実施形態に係る液晶表示装置は、図１〜図３に示した液晶表示装置とは異なり、共通電極２７０に切開部がない代わりに、共通電極２７０上に有機物などからなる複数の突起群６１、６２ａ、６２ｂが形成されている。
このような突起群（６１〜６２ｂ）によって配向膜２１も突出部を有する。配向膜２１が垂直配向膜であり、液晶層３の液晶分子は配向膜２１表面に垂直に傾いた状態で配向される。また、突起群（６１〜６２ｂ）の誘電率と液晶層３の誘電率が異なるので、突起群（６１〜６２ｂ）は画素電極１９１と共通電極２７０との間の電場を歪曲して水平成分を形成することもある。

突起群（６１〜６２ｂ）は、図１〜図３に示した実施形態の切開部群（７１〜７２ｂ）と同一の位置に配置され、一つの突起群（６１〜６２ｂ）は一つの画素電極１９１と対向し、中央突起６１、下部突起６２ａ及び上部突起６２ｂを含む。
図１、図２を参照して、切開部群（７１〜７２ｂ）と関連して上述したように、図１９、図２０を参照すると、一つの突起群（６１〜６２ｂ）は画素電極１９１を複数の副領域に分け、各副領域は画素電極１９１の主辺と斜角をなす二つの主辺を有する。各副領域上の液晶分子は大部分主辺に垂直な方向に傾くので、傾く方向がほぼ４方向である。このように液晶分子が傾く方向を複数にすることによって、液晶表示装置の基準視野角が大きくなる。

また、突起群（６１〜６２ｂ）は共通電極２７０の下に（図２０上では上に）形成することもできる。
また、共通電極２７０に切開部がないのでオーバーコート膜もない。
表示板（１００、２００）の外側面には偏光板１２、２２が備えられており、内側面には垂直配向膜１１、２１が形成されている。

図１９〜図２１に示した液晶表示装置の保護膜１８０、柱状間隔材３２０及び傾斜部材３３０ａ、３３０ｂも、図４〜図８、図９〜図１３、図１４〜図１８に示した方法で形成できるので、製造費用及び時間が低減される。また、本発明の実施形態による製造方法において、保護膜１８０、柱状間隔材３２０及び傾斜部材３３０ａ、３３０ｂの形成時露光工程を省略するので、ＰＡＧを含む必要がなく、有機膜のコストが低減され、保管も容易である。
図１〜図３に示した液晶表示装置の多くの特徴は、図１９〜図２１に示した液晶表示装置にも適用できる。

尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲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。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の配置図である。 図１に示した液晶表示装置のＩＩ−ＩＩ’線に沿った断面図である。 図１に示した液晶表示装置のＩＩＩ−ＩＩＩ’、ＩＩＩ’’−ＩＩＩ’’’線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用保護膜の製造方法を説明するために工程順に示した断面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用保護膜の製造方法を説明するために工程順に示した断面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用保護膜の製造方法を説明するために工程順に示した断面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用保護膜の製造方法を説明するために工程順に示した断面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用保護膜の製造方法を説明するために工程順に示した断面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用柱状間隔材及び傾斜部材の製造方法を説明するために工程順に示した断面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用柱状間隔材及び傾斜部材の製造方法を説明するために工程順に示した断面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用柱状間隔材及び傾斜部材の製造方法を説明するために工程順に示した断面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用柱状間隔材及び傾斜部材の製造方法を説明するために工程順に示した断面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用柱状間隔材及び傾斜部材の製造方法を説明するために工程順に示した断面図である。 本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置用保護膜、柱状間隔材、及び傾斜部材の製造方法を説明するために工程順に示した断面図である。 本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置用保護膜、柱状間隔材、及び傾斜部材の製造方法を説明するために工程順に示した断面図である。 本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置用保護膜、柱状間隔材、及び傾斜部材の製造方法を説明するために工程順に示した断面図である。 本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置用保護膜、柱状間隔材、及び傾斜部材の製造方法を説明するために工程順に示した断面図である。 本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置用保護膜、柱状間隔材、及び傾斜部材の製造方法を説明するために工程順に示した断面図である。 本発明の他の一実施形態に係る液晶表示装置の配置図である。 図１９に示した液晶表示装置のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’線に沿った断面図である。 図１９に示した液晶表示装置のＩＸ−ＩＸ’、ＩＸ’’−ＩＸ’’’線に沿った断面図である。

符号の説明

１１、２１ 配向膜
１２、２２ 偏光板
３ 液晶層
３３ａ、３３ｂ、１８０ａ、１８０ｂ 有機膜
５０、５３、５６ 型
５１、５７ 型の凸部
５２、５４、５５、５８、５９ 型の凹部
６１、６２ａ、６２ｂ 突起
７１、７２、７２ａ 切開部
８１、８２ コンタクト補助部材
８３ 接続ブリッジ
１００ 薄膜トランジスタ表示板
１１０ 絶縁基板
１２１ ゲート線
１２４ ゲート電極
１３１ 維持電極線
１３３、（１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ、１３３ｄ） （第１〜第４）維持電極
１４０ ゲート絶縁膜
１５１ 線状半導体
１５４ （線状半導体の）突出部
１６１、１６５ （線状及び島状）オーミックコンタクト部材
１６３ （線状オーミックコンタクト部材の）突出部
１７１、１７９ データ線
１７３ ソース電極
１７５ ドレイン電極
１８０ 保護膜
１８１、１８２、１８３ａ、１８３ｂ、１８５ コンタクトホール
１９１ 画素電極
２００ 共通電極表示板
２１０ 絶縁基板
２２０ 遮光部材
２３０ カラーフィルタ
２５０ オーバーコート膜
２７０ 共通電極
３２０ 柱状間隔材
３３０ａ、３３０ｂ 傾斜部材

Claims (17)

1. 第１基板と、
   前記第１基板上に形成される第１電極と、
   前記第１基板と前記第１電極との間に形成される保護膜と、
   前記第１基板に対向する第２基板と、
   前記第２基板上に形成される第２電極と、
   前記第１電極と前記第２電極との間に形成され、薄膜トランジスタ上に配置される柱状間隔材と、
   前記第１電極と前記第２電極との間に挟持され、垂直配向されている液晶層とを備え、
   前記保護膜と前記柱状間隔材は、同一層で、同一成分からなることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第１基板上に形成されるゲート線及びデータ線をさらに備え、前記薄膜トランジスタは、前記ゲート線及びデータ線に接続され、前記第１電極は前記薄膜トランジスタに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第２基板上に形成されるカラーフィルタと、
   前記カラーフィルタ上に形成される共通電極をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記第２基板上に形成される遮光部材をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記第２電極は、複数の切開部を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 前記保護膜と前記第１電極との間に形成される傾斜部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 前記傾斜部材は、稜線及び斜面を有することを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
8. 前記傾斜部材の稜線は、前記第２電極の切開部と交互に配置されることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記傾斜部材は、前記保護膜または前記柱状間隔材と同一層に形成され、同一物質からなることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
10. 前記保護膜、前記柱状間隔材、及び前記傾斜部材は、型（ｍｏｌｄ）を用いてパターニングすることによって形成されることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 基板上に有機膜を塗布する段階と、
    型を用いて前記有機膜を加圧する段階と、
    前記型を用いて前記有機膜の溶媒を吸収することによって、前記有機膜を硬化させて薄膜パターンを形成する段階と、
    前記型を除去する段階とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
12. 前記型を除去する段階の後、前記有機膜の加圧された部分の表層をエッチングして除去する段階をさらに有することを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置の製造方法。
13. 前記型を除去する段階の前に、前記有機膜の溶媒を吸収した型及び前記有機膜をソフトベークして硬化させる段階をさらに有することを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置の製造方法。
14. 前記薄膜パターンは、コンタクトホールを有する保護膜であることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置の製造方法。
15. 前記薄膜パターンは、傾斜部材及び柱状間隔材であることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置の製造方法。
16. 前記薄膜パターンは、コンタクトホールを有する保護膜、傾斜部材、及び柱状間隔材であることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置の製造方法。
17. 前記型は、ポリジメチルシロキサン（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）を含むことを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれか一項に記載の液晶表示装置の製造方法。
    

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