(57)【要約】【課題】ストレージキャパシタの面積を減らしながらも容量を維持するようにした液晶表示装置アレイ基板及びその製造方法を提供する。【解決手段】基板１００上に形成されるゲート配線９０及び当該ゲート配線９０に交差するように形成されるデータ配線と、ゲート配線９０とデータ配線の交差部に形成される薄膜トランジスタと、ゲート配線９０に平行して凹凸形状パターンに形成されるストレージキャパシタ第１電極１３０と、第１電極１３０上に薄膜トランジスタのドレイン電極と一体的に形成されるストレージキャパシタ第２電極１３６と、ドレイン電極と電気的に連結される画素電極と、を有する。【選択図】図３
2007140463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されるゲート配線及び当該ゲート配線に交差するように形成されるデータ配線と、
前記ゲート配線と前記データ配線との交差部に形成される薄膜トランジスタと、
前記ゲート配線に平行して凹凸形状パターンに形成されるストレージキャパシタ第１電極と、
前記第１電極上に前記薄膜トランジスタのドレイン電極と一体的に形成されるストレージキャパシタ第２電極と、
前記ドレイン電極と電気的に連結される画素電極と、
を有することを特徴とする液晶表示装置アレイ基板。
【請求項２】
前記ストレージキャパシタ第１電極は、前記ゲート配線を形成する物質と同一物質で形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置アレイ基板。
【請求項３】
前記ストレージキャパシタ第１電極は、前記ゲート配線と同じ層に形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置アレイ基板。
【請求項４】
前記ストレージキャパシタ第１電極と前記ストレージキャパシタ第２電極との間には絶縁層が形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置アレイ基板。
【請求項５】
前記絶縁層は、ゲート絶縁膜であることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置アレイ基板。
【請求項６】
前記ストレージキャパシタ第１電極の凹凸形状パターンは、マスク工程時に、当該第１電極が形成される領域への位相シフトマスクまたはスリットマスクによる露光を通じて形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置アレイ基板。
【請求項７】
前記薄膜トランジスタは、ゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極とアクティブ層とで構成され、
前記ソース電極は、前記データ配線と連結され、
前記ゲート電極は、前記データ配線と交差して画素領域を画定する前記ゲート配線と連結されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置アレイ基板。
【請求項８】
基板上にゲート配線と、当該ゲート配線に平行で凹凸形状パターンを有するストレージキャパシタ第１電極とを形成する段階と、
前記ゲート配線及び前記ストレージキャパシタ第１電極上に絶縁膜を形成する段階と、
前記絶縁膜上に前記ゲート配線と交差するデータ配線と、前記ストレージキャパシタ第１電極と所定面積だけ重畳するストレージキャパシタ第２電極とを形成する段階と、
を有することを特徴とする液晶表示装置アレイ基板の製造方法。
【請求項９】
前記ストレージキャパシタ第１電極の凹凸形状パターンは、マスク工程時に、当該第１電極が形成される領域への位相シフトマスクまたはスリットマスクによる露光を通じて形成されることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置アレイ基板の製造方法。
【請求項１０】
前記データ配線及び前記ストレージキャパシタ第２電極上に保護膜を形成する段階と、
前記ゲート配線と前記データ配線とが交差することによって画定される前記保護膜上の画素領域に画素電極を形成する段階と、をさらに有することを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置アレイ基板の製造方法。
【請求項１１】
前記画素電極は、前記保護膜の所定位置に形成されたコンタクトホールを通じて、前記ストレージキャパシタ第２電極と一体的に形成されたドレイン電極と電気的に連結されることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置アレイ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置アレイ基板及びその製造方法に関し、特に、ストレージキャパシタの面積を減らしながらも容量を維持するようにした液晶表示装置アレイ基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、画像情報を画面に表示する画面表示装置において、ブラウン管表示装置（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ：ＣＲＴ）が、今まで最も多く使われてきたが、これは表示面積に比べて体積が大きくて重いため、その使用に多くの不便さがあった。
【０００３】
これによって、表示面積が大きくともその厚さが薄くてどのような場所でも容易に使用することができる薄型平板表示装置が開発されており、ブラウン管表示装置に代替している。特に、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）は、表示解像度が他の平板表示装置より優れており、動画像を具現するとき、その品質がブラウン管よりも反応速度が高い特性を示している。
【０００４】
公知のように、液晶表示装置の駆動原理は、液晶の光学的異方性と分極性質とを利用したものである。液晶は、構造が細くて長いので、分子配列に方向性と分極性を持っている液晶分子に人為的に電磁気場を印加して分子配列方向を調節することができる。
【０００５】
したがって、配向方向を任意に調節すると液晶の光学的異方性によって液晶分子の配列方向に沿って光を透過あるいは遮断させることができ、色相及び映像を表示することができるようになる。
【０００６】
そして、アクティブマトリックス型液晶表示装置は、マトリックス形態に配列された各画素に非線形特性を持ったアクティブ素子を付加し、この素子のスイッチング特性を利用して各画素の動作を制御し、液晶の電気光学効果を通じてメモリ機能を具現したものである。
【０００７】
一方、このようなアクティブマトリックス型液晶表示装置は、表示されるイメージの均一性（ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を確保するためにデータ配線を通じて入力された信号電圧を次の入力時まで一定時間維持させる必要があり、このために液晶セルと平行にストレージキャパシタが形成されている。
【０００８】
そして、液晶表示装置で形成されるストレージキャパシタは、充電のための電極を使用する方式に従ってオンコモン（ｏｎ  ｃｏｍｍｏｎ）方式とオンゲート（ｏｎ  ｇａｔｅ）方式に区分される。
【０００９】
これらの方式を比べると、オンゲート方式は、ｎ−１番目の走査線の一部をｎ番目画素の充電電極に使用する方式で、開口率の減少程度が少なく、ＮＷ方式（Ｎｏｒｍａｌｌｙ  Ｗｈｉｔｅ  Ｍｏｏｄ）で点欠陷が発生する時、目立つことなく、歩留まりが良い反面、走査信号時間が長くなるという短所がある。
【００１０】
そして、オンコモン方式は、充電電極を別に配線して使用する方式で、走査信号時間が短い反面、開口率の減少程度が大きく、ＮＷ方式で点欠陷が発生する時目立っており、歩留まりが落ちるという短所がある。
【００１１】
以後、図１を参照して一般的なオンコモン方式のストレージキャパシタに対して簡単に説明する。
【００１２】
図１は、一般的な液晶表示装置に形成されるオンコモン方式のストレージキャパシタが形成された液晶表示装置アレイ基板を概略的に示す図である。
【００１３】
図１を参照すれば、オンコモン方式のストレージキャパシタが形成された液晶表示装置アレイ基板は、下板である絶縁基板上に複数のゲート配線９，１９とデータ配線１０，２０が交差して交差部を形成している。
【００１４】
任意のデータ配線、例えば、データ配線１０と任意のゲート配線、例えば、ゲート配線１９とが交差する交差部には、データ配線１０と同一配線であるソース電極１１及びドレイン電極１２と、ゲート配線１９と同一配線であるゲート電極１４と、半導体層１３と、を具備する薄膜トランジスタＴＦＴが形成されている。
【００１５】
また、画素電極１５がゲート配線１９及びデータ配線１０と一定の間隔を置いてドレイン電極１２に連結されて形成されている。そして、ストレージキャパシタの第１電極１６がゲート配線１９と平行に位置するが、画素電極１５を横切って形成されている。
【００１６】
このような構成を持つオンコモン方式のストレージキャパシタは、ストレージキャパシタの第２電極である画素電極１５と、ゲート電極１４と同一物質で形成されるストレージキャパシタの第１電極１６との間に電荷を蓄電させるようになる。この時、ストレージキャパシタの静電容量は、公知のように、Ｃ＝ε×Ａ／ｄによって大きさが決定される。ここで、Ｃは静電容量、εは誘電定数、Ａは電極の面積、ｄは電極間の距離を示す。
【００１７】
一方、液晶表示装置に表示されるイメージの均一性（ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を確保するためには、ストレージキャパシタによって蓄電される静電容量は大きいことが要求されるが、前述した一般的なストレージキャパシタは、静電容量を大きくするために面積を広げる場合、開口率が減少し、これによって前面輝度が全体的に減少するという短所がある。
【００１８】
一方、一般的な液晶表示装置アレイ基板及びその製造方法に関する技術を記載した文献としては、たとえば、下記特許文献１がある。
【特許文献１】韓国特許公開第２００３−００７５０４６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、オンコモン方式のストレージキャパシタが具備される液晶表示装置において、ストレージキャパシタの第１電極を位相シフトマスク（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｍａｓｋ）またはスリットマスク（Ｓｌｉｔ  Ｍａｓｋ）を利用して凹凸形状で形成して実際面積を広げ、ストレージキャパシタの第２電極を画素電極と電気的に連結されるドレイン電極領域を使用して第１電極と第２電極との間の距離を狭めて全体的にストレージキャパシタの静電容量を増加させるようにした液晶表示装置アレイ基板及びその製造方法を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明の液晶表示装置アレイ基板は、基板上に形成されるゲート配線及び当該ゲート配線に交差するように形成されるデータ配線と、前記ゲート配線と前記データ配線との交差部に形成される薄膜トランジスタと、前記ゲート配線に平行して凹凸形状パターンに形成されるストレージキャパシタ第１電極と、前記第１電極上に前記薄膜トランジスタのドレイン電極と一体的に形成されるストレージキャパシタ第２電極と、前記ドレイン電極と電気的に連結される画素電極と、を有することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の液晶表示装置アレイ基板の製造方法は、基板上に複数のゲート配線と、当該ゲート配線に平行で凹凸形状パターンを有するストレージキャパシタ第１電極とを形成する段階と、前記ゲート配線及び前記ストレージキャパシタ第１電極上に絶縁膜を形成する段階と、前記絶縁膜上に前記ゲート配線と交差するデータ配線と、前記ストレージキャパシタ第１電極と所定面積だけ重畳するストレージキャパシタ第２電極とを形成する段階と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
このような本発明によれば、ストレージキャパシタの第１電極を位相シフトマスクまたはスリットマスクを利用して凹凸形状に形成して実際面積を広げ、ストレージキャパシタの第２電極を画素電極と電気的に連結されるドレイン電極領域を使用して第１電極と第２電極との間の距離を狭めるため、全体的なストレージキャパシタの静電容量を増加させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付された図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２４】
図２は、本発明の一実施の形態による液晶表示装置アレイ基板の平面図であり、図３は、図２のI−I’線に沿った断面図である。
【００２５】
図示されたように、本実施の形態による液晶表示装置アレイ基板は、第１基板１００上に互いに交差するように形成されたゲート配線９０及びデータ配線９２によって画定される画素領域Ｐと、画素領域Ｐ上に形成された画素電極１２０と、薄膜トランジスタＴと、ストレージキャパシタＣｓｔと、を含んで構成される。
【００２６】
ただし、図示されなかったが、本発明による液晶表示装置は、各画素領域Ｐに対応する領域に形成されるカラーフィルタ、薄膜トランジスタＴ及びストレージキャパシタＣｓｔの所定部分に対応する領域に形成されるブラックマトリックス、ならびにカラーフィルタ及びブラックマトリックス上に形成される透明な共通電極を含む第２基板と、第１基板と第２基板との間に充填される液晶と、がさらに含まれて構成される。
【００２７】
スイッチング素子である薄膜トランジスタＴは、マトリックス形態（ｍａｔｒｉｘ  ｔｙｐｅ）で、各画素領域Ｐの一側に位置し、このような複数の薄膜トランジスタを交差して通り過ぎるゲート配線９０及びデータ配線９２が形成される。画素領域Ｐは、ゲート配線９０とデータ配線９２とが交差して画定される領域である。画素領域Ｐ上に形成される画素電極１２０は、インジウム−チン−オキサイド（ｉｎｄｉｕｍ−ｔｉｎ−ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）のように光の透過率が比較的優れた透明導電性金属を使用する。
【００２８】
このような液晶表示装置は、画素電極１２０上に位置した液晶層が薄膜トランジスタＴから印加された信号によって配向され、液晶層の配向程度によって液晶層を透過する光の量を調節する方式で画像を表現することができる。
【００２９】
複数のゲート配線９０は、薄膜トランジスタＴの第１電極であるゲート電極１１０を駆動するパルス電圧を伝達し、複数のデータ配線９２は、薄膜トランジスタＴの第２電極であるソース電極１１４を駆動する信号電圧を伝達する手段である。
【００３０】
薄膜トランジスタＴは、ゲート電極１１０、ソース電極１１４、ドレイン電極１１６、及びアクティブ層（ａｃｔｉｖｅ  ｌａｙｅｒ）１１２で構成され、ソース電極１１４は、データ配線９２と連結され、ゲート電極１１０は、データ配線９２と交差して画素領域Ｐを画定するゲート配線９０と連結されるように構成される。
【００３１】
すなわち、ゲート電極１１０に所定のパルス電圧が印加されれば、アクティブ層１１２が活性化され、このため、ドレイン電極１１６は下部のアクティブ層１１２を介して所定間隔で離隔されたソース電極１１４を通じてソース電極１１４と連結されたデータ配線９２からの信号電圧の伝達を受けるようになって、ドレイン電極１１６は、コンタクトホール１１７を通じて画素電極１２０と電気的に連結され、結果的に信号電圧は、画素電極１２０に印加される。
【００３２】
また、図２及び図３を参照すれば、ゲート配線９０と平行にストレージキャパシタの第１電極１３０が形成され、絶縁層１３２及び第２電極１３６が第１電極１３０上に順次形成されてストレージキャパシタＣｓｔを成す。第２電極１３６は、ドレイン電極１１６と一体的に形成される。この時、絶縁層１３２はゲート絶縁膜に成り得る。
【００３３】
本発明の場合、第１電極１３０は、ゲート配線９０と同じ金属で形成されるが、第１電極１３０は、ゲート配線９０とは異なり、凹凸形状のパターンに形成されることを特徴とする。
【００３４】
これは、マスク工程において、第１電極１３０が形成される領域を位相シフトマスクまたはスリットマスクを通じて露光することにより得ることができる。これを通じて、ストレージキャパシタの第１電極１３０の面積が増加されるという効果を得ることができ、ストレージキャパシタの静電容量を高めることができる。
【００３５】
また、本発明は、ストレージキャパシタの第２電極１３６として、画素電極１２０ではなく、ドレイン電極部を用いることを特徴とする。ここで、ドレイン電極部は、ドレイン電極１１６及びドレイン電極１１６と一体的に形成された第２電極１３６を意味する。
【００３６】
図示されたように、ドレイン電極部は、保護層１４０上に形成されたコンタクトホール１１７を通じて画素電極１２０と電気的に接触するだけでなく、第１電極１３０と重畳されるように広い面積に形成されてストレージキャパシタの第２電極（上部電極）１３６として用いられる。
【００３７】
すなわち、ドレイン電極１１６と一体的に形成されて第１電極１３０と重畳される第２電極１３６が具備されることで、結果的に、ストレージキャパシタの第１電極１３０と第２電極１３６との間隔を減らすことができ、ストレージキャパシタの静電容量をさらに増加させることができる。
【００３８】
したがって、画素領域ごとに必要な静電容量の値が決まっている場合、本発明によれば、従来に比べて狭い面積のストレージキャパシタを通じて従来と同じ静電容量値を得ることができるので、結果的に開口率を拡大させる効果を得ることができ、これによって液晶表示装置の全体輝度も増加するようになる。
【００３９】
上記のように構成される液晶表示装置アレイ基板は、蒸着工程、フォトリソグラフィー（ｐｈｏｔｏ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：以下“フォト”）工程、及びエッチング工程などによって順次に形成される。ここで、フォト工程は、フォトレジスト（ｐｈｏｔｏ  ｒｅｓｉｓｔ：以下‘ＰＲ’）が光を受ければ化学反応を起こして性質が変化する原理を利用し、得ようとするパターン（ｐａｔｔｅｒｎ）のマスクを使って光を選択的にＰＲに照射することで、マスクのパターンと同じパターンを形成させる工程を言い、このようなフォト工程は、一般写真のフィルムにあたるフォトレジストを塗布するＰＲ塗布工程、マスクを利用して選択的に光を照射する露光工程、及び現像液を利用して光を受けた部分のＰＲをとり除いてパターンを形成させる現象工程から構成される。
【００４０】
図４ａ〜図４ｃは、本発明の一実施の形態による液晶表示装置の製造工程を示す平面図及び断面図である。
【００４１】
まず、図４ａを参照すれば、所定の金属を絶縁基板１００の前面に蒸着した後、マスクを利用してパターニングし、現像することにより、ゲート配線９０及びゲート電極１１０とストレージキャパシタの第１電極１３０とを形成する。
【００４２】
ただし、本発明の場合、ストレージキャパシタ第１電極１３０は、ゲート配線９０及びゲート電極１１０とは異なり、凹凸形状を持つように形成されることを特徴とし、このために、第１電極１３０の上部に位置するマスクは、ゲート配線及びゲート電極パターンを形成するためのマスクと異なり、位相シフトマスクまたはスリットマスクを利用して露光が遂行される。
【００４３】
次に、図４ｂに示されたように、ゲート配線９０などが形成された基板１００上に絶縁層（ゲート絶縁膜）１３２、非晶質半導体層シリコン層、不純物が含有された非晶質半導体層（シリコン層）、及び導電性金属層を蒸着し、フォト工程及びエッチング工程を通じて、ゲート配線９０と交差して画素領域を画定するデータ配線９２と、データ配線９０から垂直に所定面積だけ突出して形成されたソース電極１１４と、これと所定間隔で離隔されたドレイン電極部とを形成する。
【００４４】
この時、ドレイン電極部は、ストレージキャパシタの第１電極１３０と重畳されうるように広い面積で形成され、第１電極と重畳される領域に形成されるドレイン電極部は、ストレージキャパシタの第２電極１３６になる。
【００４５】
次に、パターニングされた金属層をエッチング防止膜にして露出された不純物含有非晶質シリコン層をエッチングし、ソース電極１１４とドレイン電極１１６上に非晶質シリコン層が露出されるようにすることでアクティブ層１１２を具現し、これによってゲート電極１１０と、ソース及びドレイン電極１１４，１１６と、アクティブ層１１２とを有する薄膜トランジスタが形成される。
【００４６】
次に、図４ｃに示されたように、データ配線９２などが形成された基板上に絶縁物質で保護層（保護膜）１４０を形成した後パターニングし、ドレイン電極部の上部にコンタクトホール１１７を形成し、コンタクトホール１１７を通じてドレイン電極部と接触する画素電極１２０を形成する。
【００４７】
すなわち、画素電極１２０は、コンタクトホール１１７を通じてドレイン電極部と電気的に接続するようになり、これによってストレージキャパシタの第２電極１３６とも電気的に連結されるのである。
【００４８】
結果的に本発明は、位相シフトマスクまたはスリットマスクによる露光工程を通じてストレージキャパシタの第１電極１３０が凹凸形状を持つようにすることにより、ストレージキャパシタの第１電極の面積が増加され、ストレージキャパシタの静電容量を増加させるという効果を有する。また、本発明は、ストレージキャパシタの第２電極１３６として画素電極でないドレイン電極部を用いることにより、ストレージキャパシタの両電極の間隔を低減させ、ストレージキャパシタの静電容量をさらに増加させるという効果を有する。
【００４９】
したがって、画素領域ごとに必要な静電容量の値が決まっている場合、本発明によれば、従来に比べて狭い面積のストレージキャパシタを通じて従来と同じ静電容量値を得ることができるので、結果的に開口率を拡大させる効果を得ることができ、これによって液晶表示装置の全体輝度も増加するようになる。
【００５０】
以上のとおり、添付の図面を参照して本発明について詳細に説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、多様な変形及び均等な他の実施の形態が可能であるということを理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】一般的な液晶表示装置に形成されるオンコモン方式のストレージキャパシタが形成された液晶表示装置アレイ基板を概略的に示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態による液晶表示装置アレイ基板の平面図である。
【図３】図２のI−I’線に沿った断面図である。
【図４ａ】本発明の一実施の形態による液晶表示装置の製造工程を示す平面図及び断面図である。
【図４ｂ】本発明の一実施の形態による液晶表示装置の製造工程を示す平面図及び断面図である。
【図４ｃ】本発明の一実施の形態による液晶表示装置の製造工程を示す平面図及び断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
９０    ゲート配線、
９２    データ配線、
１００    基板、
１１０    ゲート電極、
１１２    アクティブ層、
１１４    ソース電極、
１１６    ドレイン電極、
１２０    画素電極、
１３０    第１電極、
１３２    絶縁層、
１３６    第２電極。
【図１】
2007140463.tif 000003
【図２】
2007140463.tif 000004
【図３】
2007140463.tif 000005
【図４ａ】
2007140463.tif 000006
【図４ｂ】
2007140463.tif 000007
【図４ｃ】
2007140463.tif 000008