JP3946651B2 - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に係り、特にオンコモン(on common)方式のストレージキャパシタが採用された液晶表示装置において、画素電極がなす段差を減らすことによって、配向膜を均等に形成して光学的特性を向上させ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。
【0002】
【従来の技術】
一般的に、画像情報を画面に示す画面表示装置中でブラウン管表示装置(或いはCRT:Cathode Ray Tube)がいままで最も多く用いられてきたが、これは表示面積に比べて体積が大きく重いために用いるのに多くの不便さがあった。
【0003】
これにより、表示面積が大きくてもその厚さが薄くどの場所でも容易に用いることができる薄膜型平板表示装置が開発され、次第にブラウン管表示装置に代えて用いられている。特に、液晶表示装置(LCD:Liquid Crystal Display)は表示解像度が他の平板表示装置より優れており、動画像を表示する時その品質がブラウン管に比べると反応速度が速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を利用したものである。液晶は構造が細く長いために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場を印加して分子配列方向を調節することができる。したがって、配向方向を任意に調節すれば液晶の光学的異方性と液晶分子の配列方向によって光を透過或いは遮断させることができるようになり、色相及び映像を表示することができるようになる。
【0005】
そして、アクティブマトリックス型液晶表示装置は、マトリックス状に配列された各画素に非線形特性を備えたアクティブ素子を付加して、この素子のスイッチング特性を利用して各画素の作動を制御するものであって、液晶の電気光学効果を通してメモリ機能を実現したものである。
【0006】
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)を確保するために信号線を通し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(storage capacitor)を形成させる。
【0007】
ここで、液晶表示装置に形成される前記ストレージキャパシタは、充電のための電極を用いる方式によってオンコモン方式とオンゲート(on gate)方式に区分される。
【0008】
これら方式を比較すると、オンゲート方式は、(n−1)番目の走査線一部を(n)番目画素の充電電極として用いる方式であり、開口率の減少程度が少なく、NW方式(Normally White Mode)において点欠陥の発生が目立たなく収率が良い反面、走査信号時間が長くなる短所がある。
【0009】
そして、オンコモン方式は、充電電極を別途に配線して用いる方式であって、走査信号時間が短い反面、開口率の減少程度が大きく、NW方式において点欠陥の発生が目立ち収率が落ちるという短所がある。
【0010】
次に、図1を参照して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。図1は従来の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TFTアレーを概略的に示した図面である。
図1を参照して説明すれば、オンコモン方式のストレージキャパシタが形成されたTFTアレーは、下板である絶縁基板上に複数本の走査線109、119と複数本の信号線110、120が交差して交差部を形成している。任意の信号線(例えば110)と任意の走査線(例えば119)が交差する交差部には前記信号線110と同一配線であるソース電極111及びドレイン電極112と、前記走査線119と同一配線であるゲート電極114と、半導体層113を備えてなされた薄膜トランジスタ(TFT)が形成されている。
【0011】
また、画素電極115が走査線119及び信号線110と一定間隔を置いてドレイン電極112に連結されて形成されており、ストレージ下部電極116が走査線119と平行に位置するが、前記画素電極115を横断して形成されている。
【0012】
このような構成を有するオンコモン方式のストレージキャパシタは、ストレージ上部電極である前記画素電極115と、前記ゲート電極114と同一物質で形成される前記ストレージ下部電極116間に電荷を蓄電させるようになる。このとき、前記ストレージキャパシタに蓄電される静電容量は、知られているように、
【数1】
によって蓄電される静電容量の大きさとして決定される。ここで、Cは静電容量、εは誘電定数、Aは電極の面積を示し、dは電極間の距離を示す。
【0013】
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、前記ストレージキャパシタにより蓄電される静電容量は大きいことが要求される。
【0014】
これを満足させるための一つの案として、図2及び図3に示したように、前記画素電極下に別途のストレージ上部電極を形成して、電極間の距離dを減らして静電容量を大きくする案が利用されることもある。
【0015】
図2は、従来の液晶表示装置に採用される改善されたオンコモン方式のストレージキャパシタが形成されたTFTアレーを概略的に示した図面であって、図3は図2のA部分に対する詳細な断面図を示した図面である。
図2及び図3に示したように、改善されたオンコモン方式のストレージキャパシタが形成されたTFTアレーは図1に示した構成と同様である。したがって、同一な構成要素に対しては同一な図面符号を用いて、ここでは差が出る構成要素に対してのみ説明を追加する。
【0016】
改善されたオンコモン方式のストレージキャパシタが形成されたTFTアレーの基本的な構造は図1に示した従来TFTアレーの構造と同様であが、ストレージ上部電極217が変更された構造である。
【0017】
すなわち、図2及び図3に示したように、画素電極115下に信号線110が形成される層と同一層に、前記信号線110を形成させる物質と同一物質を利用してストレージ上部電極217が所定の大きさで形成されている。
【0018】
そして、前記ストレージ上部電極217を覆っている保護膜303の一部にはスルーホールが形成されるスルーホール領域305が存在する。そして、前記スルーホール領域305を通して前記画素電極115と前記ストレージ上部電極217は電気的な連結をするようになる。
【0019】
このような構成を有する改善されたオンコモン方式のストレージキャパシタは、前記信号線110と同一物質で形成されるストレージ上部電極217と、前記ゲート電極114と同一物質で形成される前記ストレージ下部電極116間に電荷が蓄電されるようになる。
【0020】
これを図1に示したオンコモン方式のストレージキャパシタと比較して見れば、ストレージキャパシタを構成する両電極間の距離が狭まるようになる。これによって、相対的に高い静電容量を確保できるようになる。
【0021】
このような構成を有する改善されたオンコモンストレージキャパシタが採用されたTFTアレーの製造方法を図2ないし図4を参照して簡単に説明する。
【0022】
図4は、従来の液晶表示装置に採用される改善されたオンコモン方式のストレージキャパシタが形成されたTFTアレーを製造する過程を示した図面である。ここでは全般的なTFTアレーの形成過程に対しては論じなることなく、オンコモン方式のストレージキャパシタが形成される領域を中心に説明する。
【0023】
まず、基板上に複数本の走査線109、119及び前記複数本の走査線109、119に平行に所定の大きさのオンコモン方式ストレージ下部電極116が形成される(段階401)。このとき、前記走査線109、119及びオンコモン方式ストレージ下部電極116は、ゲート電極114形成時に、前記ゲート電極114と同一物質で一緒に形成されることによって、別途のマスク工程を必要としなくて形成させることができる。そして、前記複数本の走査線109、119、前記ストレージ下部電極116及び前記ゲート電極114上には絶縁膜301が形成される(段階402)。
【0024】
その後、前記オンコモン方式ストレージ下部電極116上にオンコモン方式ストレージ上部電極217が形成され、前記複数本の走査線109、119と直角に交差する複数本の信号線110、120が形成される(段階403)。
【0025】
このとき、前記ストレージ上部電極217及び複数本の信号線110、120は、ソース/ドレイン電極111、112の形成時に、前記ソース/ドレイン電極111、112と同一物質で一緒に形成されることによって、別途のマスク工程を必要とすることなく形成させることができる。そして、前記複数本の信号線110、120、前記ストレージ上部電極217及びソース/ドレイン電極111、112上には保護膜303が形成される(段階404)。
【0026】
一方、前記ストレージ上部電極217上に形成された前記保護膜303の所定領域にはスルーホール(through hole)が形成され(段階405)、その次に、前記複数の走査線109、119と複数の信号線110、120によって生成するマトリックス状の領域に画素電極115が形成される(段階406)。
【0027】
そして、このスルーホール領域305を通して、前記保護層303上に形成される画素電極115と前記ストレージ上部電極217が電気的に連結されるようになる。これにより、前記オンコモン方式のストレージキャパシタに蓄電される静電容量は、前記ストレージ下部電極116と前記ストレージ上部電極217間に電荷が蓄電されるようになる。これによって、図1に示したオンコモン方式のストレージキャパシタに比べて高い静電容量を確保できるようになる。
【0028】
ところで、このような構造を有する改善されたオンコモン方式のストレージキャパシタが採用されたTFTアレーは、図3に示したように、前記画素電極115に段差が甚だしく発生する(特に、前記スルーホール領域に)。これにより、液晶配列のための配向膜生成時に、配向膜が均等に形成されないこともあるという問題点が発生する。このとき、配向膜が均等に形成されない場合には、液晶配列がきちんと遂行されないことにより、光が漏れる等の光学的不良が発生されうる短所がある。
【0029】
一方、図3に示したようなTFTアレーを形成させるためには、前記段階405及び406で説明したようにスルーホールを形成して、形成されたスルーホール領域305を通して前記画素電極115と前記ストレージ上部電極217を電気的に連結させるようになる。このとき、前記段階405で、前記保護膜303の所定領域にスルーホールを形成するためにはエッチング工程を遂行しなければならない。
【0030】
ところで、前記エッチング工程を通してスルーホールを形成させて前記ストレージ上部電極217を露出させる場合に、均一でないエッチングによる点欠陥(point defect)が発生する場合もある。これにより、前記上部電極217と画素電極115が電気的に連結される場合に抵抗が増加する場合もあり、結果的には映像を表示する画素上に白色欠陥(white defect)が発生することによって、前記TFTアレーが不良処理され使えなくなる問題点がある。
【0031】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記のような点を勘案して創出されたものであり、オンコモン方式のストレージキャパシタが採用された液晶表示装置において、信号線が形成される層にストレージ下部電極を形成して、画素電極をストレージ上部電極として利用することによって静電容量を大きくすることができ、画素電極がなす段差を減らして配向膜を均等に形成して、光学的特性を向上させることができる液晶表示装置及びその製造方法を提供することにその目的がある。
【0032】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明による液晶表示装置は、
信号線が形成される層に所定の大きさで形成されるストレージ下部電極;及び前記ストレージ下部電極上に形成され、ストレージ上部電極の役割を遂行する画素電極;を備えるオンコモン方式ストレージキャパシタを含む点にその特徴がある。
【0033】
ここで、前記ストレージ下部電極は、前記信号線を形成する物質と同一物質で形成される点にその特徴がある。
【0034】
また、前記ストレージ下部電極は、画素(pixel)を垂直に横断して前記信号線と平行に形成され、垂直方向にすべての画素に連結される点にその特徴がある。
【0035】
また、前記ストレージ下部電極は、前記信号線と直交して形成されている走査線と平行に所定の大きさのはねがさらに備わる点にその特徴がある。
【0036】
また、前記の目的を達成するために、本発明による液晶表示装置は、
基板と;
前記基板上に形成される複数本の走査線と;
前記基板上に形成され、前記複数本の走査線と直交して形成される複数本の信号線と;
前記走査線と信号線の交差部に形成されるTFTと;
前記走査線に交差して形成され、前記信号線が形成される層に形成されるオンコモン方式ストレージ下部電極;及び
前記走査線及び信号線の交差によって生成するマトリックス領域に形成され、オンコモン方式ストレージ上部電極の役割を遂行する画素電極;を含む点にその特徴がある。
【0037】
また、前記の目的を達成するために、本発明による液晶表示装置の製造方法は、
基板上に複数の走査線を形成して、前記複数の走査線上に絶縁膜を形成する段階と;
前記複数の走査線に直交する複数の信号線と、前記信号線に平行する複数のストレージ下部電極を前記絶縁膜上に形成する段階と;
前記複数の信号線及び前記複数のストレージ下部電極上に保護膜を形成する段階;及び
前記保護膜上に形成され、前記走査線と前記信号線の交差により生成するマトリックス領域に形成されて、ストレージ上部電極の役割を遂行する画素電極を形成する段階;を含む点にその特徴がある。
【0038】
ここで、前記ストレージ下部電極は、前記信号線を形成する物質と同一物質で形成される点にその特徴がある。
【0039】
また、前記ストレージ下部電極は、画素を垂直に横断して前記信号線と平行に形成され、垂直方向にすべての画素に連結される点にその特徴がある。
【0040】
また、前記ストレージ下部電極は、前記信号線と直交して形成されている前記走査線と平行に所定の大きさのはねがさらに備わる点にその特徴がある。
【0041】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面を参照しながら本発明による実施の形態を詳細に説明する。
図5は、本発明による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TFTアレーを概略的に示した図面であって、図6は図5のB部分に対する詳細な断面図を示した図面である。
【0042】
図5及び図6を参照して説明すれば、本発明によ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TFTアレーは、基板(図示せず)と;前記基板上に形成される複数本の走査線509、519と;前記基板上に形成され、前記複数本の走査線509、519と直交して形成される複数本の信号線510、520と;前記走査線509、519と信号線510、520の交差部に形成されるTFTと;前記走査線509、519に交差して形成され、前記信号線510、520が形成される層に前記信号線510、520に平行に形成されるオンコモン方式ストレージ下部電極517;及び前記走査線509、519及び信号線510、520の交差によって生成するマトリックス領域に形成され、オンコモン方式ストレージ上部電極の役割を遂行する画素電極515を含む。
【0043】
このような構造を有する、本発明によるオンコモン方式のストレージキャパシタは、前記信号線510、520と同一物質で形成されるストレージ下部電極517と、ストレージ上部電極の役割を遂行する前記画素電極515間に電荷が蓄電されるようになる。
【0044】
これは、従来の場合より前記ストレージ上部電極及び下部電極515、517間の間隔dが狭まるようになるので、結局オンコモン方式のストレージキャパシタCは大きい静電容量を確保できるようになる。
【0045】
そして、本発明によるオンコモン方式のストレージキャパシタの下部電極517は前記走査線509、519に平行した方向に所定の大きさのはねが形成されている。
【0046】
ここで、前記はねは要求される静電容量を確保するために形成されたものであって、はねの大きさを大きくして電極の面積Bを増加させることによってオンコモン方式のストレージキャパシタの静電容量をさらに大きくすることができ、また、前記はねの形態が図5に図示されたような矩形状に限定されないことは本発明が属する技術分野の通常の知識を有する者に対して自明である。
【0047】
また、図5に示したように、本発明によるオンコモン方式のストレージキャパシタを構成する前記ストレージ下部電極517は、画素を垂直に横断して前記信号線510、520と平行に形成され、垂直方向にすべての画素に連結されるように形成される。
【0048】
また、本発明によるオンコモン方式のストレージキャパシタが採用されたTFTアレーは、図6に示したように、前記画素電極515の上面に段差が甚だしく発生しないことを見ることができる。
【0049】
これにより、液晶配列のための配向膜生成時に配向膜が均等に形成されることによって、従来の問題点に指摘された、液晶配列がきちんと遂行されないことにより、光が漏れる等の光学的不良が発生することを防止できるようになる。
【0050】
そして、図3に示したような従来のTFTアレーを形成させるためには、エッチング工程を通してスルーホールを形成して、形成されたスルーホール領域305を通して前記画素電極115と前記ストレージ上部電極217を電気的に連結させなければならない不便さがあった。しかし、本発明によるオンコモン方式のストレージキャパシタが採用される場合にはこのようなスルーホール形成工程が要らなくなる便利さがある。
【0051】
そして、さらに重要な意味としては、前記スルーホール形成工程で発生した点欠陥を本質的に防止できるようになるということである。
すなわち、従来のオンコモン方式ストレージキャパシタでは、前記エッチング工程を通してスルーホールを形成させて前記ストレージ上部電極217を露出させる場合において、均一でないエッチングによる点欠陥が発生する場合もあった。これにより、前記上部電極217と画素電極115が電気的に連結される場合において抵抗が増加する場合もあり、結果的には映像を表示する画素上に白色欠陥が発生することによって、前記TFTアレーが不良処理され使えなくなる問題点があった。
【0052】
しかし、本発明ではこのようなスルーホール形成工程自体が要らなくなることによって、点欠陥発生によって、画素上に白色欠陥が生じるTFTアレー不良を防止できるようになる。
【0053】
このような構成を有する本発明によ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TFTアレー製造過程を図5ないし図7を参照して説明する。
図7は、本発明による液晶表示装置の製造方法によって、オンコモン方式のストレージキャパシタが形成されたTFTアレーを製造する過程を示した順序図である。ここでは全般的なTFTアレーの形成過程に対しては論じないで、オンコモン方式のストレージキャパシタが形成される領域を中心に説明する。
【0054】
まず、基板(図示せず)上に複数本の走査線509、519を形成させる(段階701)。このとき、前記走査線509、519は、ゲート電極514の形成時に、前記ゲート電極514と同一物質で一緒に形成されることによって、別途のマスク工程を必要としなくて形成させることができる。そして、前記複数本の走査線509、519及び前記ゲート電極514上には絶縁膜601が形成される(段階702)。
【0055】
その後、前記複数の走査線509、519に直交する複数の信号線510、520と、前記信号線510、520に平行する複数のストレージ下部電極517を前記絶縁膜601上に形成させる(段階703)。このとき、前記ストレージ下部電極517及び複数本の信号線510、520は、ソース/ドレイン電極511、512の形成時に、前記ソース/ドレイン電極511、512と同一物質で一緒に形成されることによって、別途のマスク工程を必要としなくて形成させることができる。
【0056】
ここで、本発明によるオンコモン方式ストレージキャパシタが採用されたTFTアレーでは、前記ゲート電極514が形成される層にストレージ下部電極が形成されることでなく、前記信号線510、520が形成される層にストレージ下部電極517が形成されることである。
【0057】
これにより、ストレージキャパシタが形成される領域では、図6に示したように、ゲートメタルでなされる層がなくて、平らな前記絶縁膜601上に前記ストレージ下部電極517が形成される。
【0058】
また、前記ストレージ下部電極517は、前記走査線509、519に平行した方向に所定の大きさのはねが形成されている。ここで、はねは要求される静電容量を確保するために形成されたものであり、はねの大きさを大きくすることによってオンコモン方式のストレージキャパシタの静電容量をさらに大きくすることができる。
【0059】
そして、前記複数の信号線510、520及び前記複数のストレージ下部電極517上に保護膜603を形成させる(段階704)。その後、ストレージ上部電極の役割を遂行する画素電極515が前記保護膜603上に形成される(段階705)。このとき、前記画素電極515は前記走査線509、519と前記信号線510、520の交差により生成するマトリックス領域に形成される。
【0060】
このような製造工程を通して本発明によるオンコモン方式のストレージキャパシタが採用されたTFTアレーを形成できるようになる。したがって、従来のオンコモン方式のストレージキャパシタが採用されたTFTアレーの製造工程に比べて簡単な製造工程を遂行しながらも、さらに向上された特性を有するTFTアレーを製造できるようになる。
【0061】
【発明の効果】
以上の説明のように本発明による液晶表示装置及びその製造方法によると、オンコモン方式のストレージキャパシタが採用された液晶表示装置において、信号線が形成される層にストレージ下部電極を形成して、画素電極をストレージ上部電極に利用することによって静電容量を大きくすることができ、画素電極がなす段差を減らして配向膜を均等に形成して、光学的特性を向上させることができる長所がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来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TFTアレーを概略的に示した図面。
【図2】 従来の液晶表示装置に採用される改善されたオンコモン方式のストレージキャパシタが形成されたTFTアレーを概略的に示した図面。
【図3】 図2のA部分に対する詳細な断面図を示した図面。
【図4】 従来の液晶表示装置に採用される改善されたオンコモン方式のストレージキャパシタが形成されたTFTアレーを製造する過程を示した図面。
【図5】 本発明による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TFTアレーを概略的に示した図面。
【図6】 図5のB部分に対する詳細な断面図を示した図面。
【図7】 本発明による液晶表示装置の製造方法によって、オンコモン方式のストレージキャパシタが形成されたTFTアレーを製造する過程を示した順序図。
【符号の説明】
109、119、509、519;走査線、 110、120、510、520;信号線、 111、511;ソース電極、 112、512;ドレイン電極、 113、513;半導体層、 114、514;ゲート電極、 115、515;画素電極、 116、517;ストレージ下部電極、 217;ストレージ上部電極、 301、601;絶縁膜、 303、603;保護膜、 305;スルーホール領域。
Claims (9)
- 信号線が形成される層に前記信号線と平行に形成され、前記信号線と直交して形成された走査線と平行な方向に所定の大きさのはねを有し、かつ前記信号線を形成する物質と同一物質で形成されたストレージ下部電極;及び
前記ストレージ下部電極上に形成され、ストレージ上部電極の役割を遂行する画素電極;を備えるオンコモン方式ストレージキャパシタを含むことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記ストレージ下部電極は、画素を垂直に横断し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。
- 前記ストレージ下部電極は、垂直方向にすべての画素に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。
- 基板と;
前記基板上に形成される複数本の走査線と;
前記基板上に形成され、前記複数本の走査線と直交して形成される複数本の信号線と;
前記走査線と信号線の交差部に形成されるTFTと;
前記走査線に交差して形成され、前記信号線が形成される層に前記信号線に平行に形成され、前記信号線と直交して形成された走査線と平行な方向に所定の大きさのはねを有し、かつ前記信号線を形成する物質と同一物質で形成されたオンコモン方式ストレージ下部電極;及び
前記走査線及び信号線の交差によって生成するマトリックス領域に形成され、オンコモン方式ストレージ上部電極の役割を遂行する画素電極;を含むことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記ストレージ下部電極は、画素を垂直に横断して形成されることを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置。
- 前記ストレージ下部電極は、垂直方向にすべての画素に連結されることを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置。
- 基板上に複数の走査線を形成して、前記複数の走査線上に絶縁膜を形成する段階と;
前記複数の走査線に直交する複数の信号線と、前記信号線に平行に形成され、前記走査線と平行な方向に所定の大きさのはねを有し、かつ前記信号線を形成する物質と同一物質で形成された複数のストレージ下部電極を前記絶縁膜上に形成する段階と;
前記複数の信号線及び前記複数のストレージ下部電極上に保護膜を形成する段階;及び
前記保護膜上に形成され、前記走査線と前記信号線の交差により生成するマトリックス領域に形成されて、ストレージ上部電極の役割を遂行する画素電極を形成する段階;を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 - 前記ストレージ下部電極は、画素を垂直に横断して形成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の製造方法。
- 前記ストレージ下部電極は、垂直方向にすべての画素に連結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の製造方法。
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