[发明专利]液晶显示设备阵列衬底及其制造方法

说明书

本专利申请要求2001年1月18日提交的第2001-2971号韩国专利申请的权益，在此一并引用供参考。

技术领域

本发明涉及液晶显示设备，更具体地说，本发明涉及实现透明像素电极、数据线以及源极和漏极的液晶显示设备阵列衬底。

现有技术

液晶显示设备利用液晶分子的光各向异性和光极化性产生图像。液晶分子具有固定对准方向，因为它们具有细长形状。通过施加电场可以控制其对准方向。因此，通过改变施加的电场可以改变液晶分子的对准方向。由于液晶分子具有光各向异性，所以入射光的折射依赖于被调节液晶分子的方向。因此，通过控制对液晶分子施加的电场，可以利用液晶显示设备产生图像。

在办公自动化(OA)和视频设备方面，液晶显示(LCD)设备得到广泛应用，因为它们具有重量轻、薄型设计以及功耗低的特性。在不同类型的LCD设备中，具有以阵列形式排列的薄膜晶体管和像素电极的有源阵列LCD(AM-LCD)可以提供较高分辨率并对显示运动图像具有优势。典型LCD平板具有上衬底、下衬底以及插在它们之间的液晶材料层。例如，通常被称为彩色过滤衬底的上衬底包括公共电极和彩色过滤器。通常被称为阵列衬底的下衬底包括诸如薄膜晶体管(TFT)的开关单元和像素电极。

如上所述，LCD设备的运行过程基于液晶分子的对准方向依赖于在公共电极与像素电极之间施加的电场的原理。因此，液晶分子可以作为具有根据所施加电压的极性变化的可变光学特性的光调制单元。

图1示出根据现有技术的LCD设备。在图1中，LCD设备11包括：上衬底5，通常称为彩色过滤衬底；和下衬底22，通常称为阵列衬底；以及插入它们之间的液晶材料层14。在上衬底5内与下衬底22相对的表面上，以阵列矩阵形状，成型黑阵列6和彩色过滤层8，并且黑阵列6和彩色过滤层8包括多个被黑阵列6相应部分包围的红(R)、绿(G)和蓝(B)彩色过滤器。此外，在上衬底5上成型公共电极18来覆盖彩色过滤层8和黑阵列6。在下衬底22内与上衬底5相对的表面上，以对应于彩色过滤层8的阵列矩阵形状，成型多个薄膜晶体管(TFT)“T”。这样设置多条交叉栅线25和数据线27，即各TFT“T”与栅线25和数据线27的各交叉点相邻。此外，在下衬底22的栅线25和数据线27确定的像素区“P”成型多个像素电极17。像素电极17包括具有良好透明性的透明导体材料，例如：铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)。

在图1中，通过栅线25，对TFT“T”的栅极施加扫描信号，通过数据线27，对TFT“T”的源极施加数据信号。结果，通过操作TFT“T”，可以对液晶材料层14中的液晶分子进行调节和排列，并对通过液晶材料层14的入射光进行控制以显示图像。然而，由于分别在上衬底5和下衬底22上设置像素电极17和公共电极18，所以在上衬底5与下衬底22之间感应的电场垂直于上衬底5和下衬底22的两个相对表面。液晶显示设备具有高透射率和高宽高(aperture ratio)比，并且因为上衬底5上的公共电极18作为接地，所以可以使液晶不受静电的影响。

图2示出根据现有技术的阵列衬底像素的部分平面图。在图2中，阵列衬底22包括薄膜晶体管(TFT)“T”和位于由一对正交的栅线25和数据线27确定的各像素区“P”的像素电极17。在像素区“P”的一角设置TFT“T”，并且TFT“T”包括栅极32、源极33、漏极35以及半导体层34。接近栅线25与数据线27交叉点、在栅线25内成型栅极32。源极33从数据线27开始在部分栅线25上横向延伸。漏极35从设置在像素区“P”内的像素电极17开始延伸，并与源极33分离以在半导体层34上形成通道区。

数据线27、源极34、漏极35以及像素电极17均由透明导体材料制造，例如：铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)。然而，由于与其它金属材料比较，透明导体材料的电阻较高，所以由透明导体材料制成的数据线27会增加信号延迟，从而降低LCD设备的可靠性。因此，为了降低数据线27的电阻，通过电镀金属涂层，在数据线27的边缘部分成型电阻低的附加金属28。

图3A至图3F示出沿图2所示的III-III的剖面图，并示出根据现有技术的具有透明数据线和透明源极的阵列衬底的制造过程。