JP2003107529A - 液晶表示装置用アレー基板及びその製造方法 - Google Patents
液晶表示装置用アレー基板及びその製造方法Info
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Abstract
板を用い、別途透明電極で画素領域を駆動する反射透過
型液晶表示装置用アレー基板の構造を提案し、並びに漏
れ電流によるスイッチング素子の作動不良を防止して開
口率を改善することにより液晶パネルの収率を改善す
る。 【解決手段】本発明は反射透過型液晶表示装置に関し、
特に反射透過型アレー基板の薄膜トランジスタに構成さ
れるアクティブチャネルで発生する漏れ電流防止とアレー
基板の開口率改善のためのアレー基板の構造に関する。詳
細に説明すると、非晶質シリコンで形成されるアクティ
ブ層を含む薄膜トランシ゛スタにおいて、前記アクティフ゛層に光が直
接入射して漏れ電流を誘発することを防止するために、
電気的にフローティングさせた反射板を前記アクティフ゛層上
部に延ばして形成する。このとき、前記ドレーン電極と
接触して信号を伝達される画素電極が前記アクティフ゛層と重
畳することを避ける。このようにすると、開口率を向上
させ、同時に光による漏れ電流の発生を防止できるので
液晶パネルの収率を改善することができる。
Description
し、特に反射モードと透過モードを選択的に用いること
ができる反射透過型液晶表示装置及びその製造方法に関
する。
途光源が必要である。したがって、一般的に液晶パネル
後面にバックライトを配置してバックライトから出る光
を液晶パネルに入射させ、液晶分子の配列により光の量
を調節することで画像を表示する。このとき、液晶表示
装置の電界生成電極は透明導電物質で形成されていなけ
ればならず、二基板も透明基板でならなければならな
い。
装置という。透過型液晶表示装置はバックライトのよう
な人為的な背面光源を用いるので暗い外部環境でも明る
い画像を具現できるが、バックライトによる電力消費が
大きいという短所がある。
晶表示装置が提案された。反射型液晶表示装置は外部の
自然光や人造光を反射、液晶分子の配列によって光の透
過率を調節する形態であるため、透過型液晶表示装置に
比べて電力消費が少ない。
スタ(TFT)のアクティブチャネルに関しても考慮が
必要である。
するアクティブ層は、一般的に非晶質シリコン(a−S
i:H)で形成され、前記アクティブチャネルに直接光
が入射すると、光によってシリコン表面に位置する水素
とシリコンの結合が切れながら自由電子が発生し、この
ような電子の流れは即漏れ電流になる。
は、薄膜トランジスタの作動不良を誘発する。
ティブチャネルを遮る必要がある。
手段として、前記アクティブチャネルに対応する上部基
板にブラックマトリックスを構成する構造が一般的であ
る。
リックスとこれに対応するアクティブチャネルの整列誤
差を勘案して薄膜トランジスタ領域の全体をカバーする
形状で構成する。
とす問題がある。
せずに薄膜トランジスタに漏れ電流が発生しないように
する方法が複数提案された。
晶表示装置用アレー基板の一部を概略的に示した断面図
である。
ト電極4とアクティブ層8とソース電極12及びドレー
ン電極14で構成された薄膜トランジスタが配設され
る。
ロブテン(BCB)とアクリル系樹脂等を含む透明な有機
絶縁物質グループと、窒化シリコン(SiNX)と酸化
シリコン(SiO2)を含む有機絶縁物質グループのい
ずれかを塗布または蒸着して形成した保護膜16が構成
される。
部に配設されたドレーン電極14の一部を露出するため
のコンタクトホール18が構成される。
トホール18を通して前記ドレーン電極14と接触する
反射電極20が配設される。
を同時にする。
射電極20を前記薄膜トランジスタの上部まで延ばして
構成することを特徴とする。
射電極20は、入射した光から前記ソース電極12とド
レーン電極14間に露出したアクティブチャネルCHを
遮蔽すると同時に、薄膜トランジスタの上部まで反射領
域を広げるために開口率を増やすことにより、輝度を高
めることができる。
電極20に電圧が印加される際に前記反射電極20がも
う一つのゲート電極のように作動するために、二重ゲー
ト現像が発生して薄膜トランジスタが誤動作する。
国特許第5500750号に開示された。
反射型液晶表示装置用アレー基板の一部を概略的に示し
た断面図である。ここで、図1と同一な構成要素には図
1と同一な番号を用いる。
た従来技術による第2例の構造は、薄膜トランジスタの
チャネルCHを光から遮蔽するために、反射電極20と
は別に電気的で独立的なアイランド状の金属層22を前
記薄膜トランジスタの上部に配設する。
2例の場合、現在の露光技術では、前記ドレーン電極1
4と接触する反射電極20と、前記光からアクティブチ
ャネルCHを遮蔽する金属層22との離隔距離は最小4
μm以上になる。
る最小限の必要領域の周囲に4μm幅の領域を駆動させ
ることができなくなるので、開口率が減る問題がある。
透過型液晶表示装置に比べて電力消耗が少ない反面、外
部光を利用するために場所と天気に制約がある。すなわ
ち、暗い環境では使用が難しいという問題がある。
解決するために、本発明は、前記反射電極を電気的にフ
ローティングさせて反射板で用い、別の透明電極により
画素領域を駆動する反射透過型液晶表示装置用アレー基
板の構造を提案する。
るスイッチング素子の作動不良を防止し、開口率を改善
して液晶パネルの効率を改善することを目的にする。
ため、本発明による液晶表示装置用アレー基板は、基板
と;前記基板上に形成されてチャネル、ゲート電極、ソ
ース及びドレーン電極を有する薄膜トランジスタと;前
記薄膜トランジスタ上部に形成されて前記ドレーン電極
を露出するための第1コンタクトホールを有する第1保
護層と;前記第1保護層上部に形成されて前記薄膜トラ
ンジスタを覆い、前記第1コンタクトホールに対応する
開口部を有する反射板と;前記反射板上部に形成されて
前記開口部を貫通する第2コンタクトホールを有する第
2保護層と;前記第2保護層上部に形成されて、前記薄
膜トランジスタ上にホールを有して前記第1及び第2コ
ンタクトホールを通して前記薄膜トランジスタのドレー
ン電極と連結される透明電極を含む。
基板の製造方法は、基板上にゲート配線とゲート電極を
形成する段階と;前記ゲート配線とゲート電極上部にゲ
ート絶縁膜を形成する段階と;前記ゲート絶縁膜上にア
クティブ層を形成する段階と;前記アクティブ層上部に
オーミックコンタクト層を形成する段階と;前記オーミ
ックコンタクト層上部にデータ配線、ソース及びドレー
ン電極を形成する段階と;前記データ配線とソース及び
ドレーン電極上部に前記ドレーン電極を露出するための
第1コンタクトホールを有する第1保護層を形成する段
階と;前記第1保護層上部に前記第1コンタクトホール
に対応する開口部を有する反射板を形成する段階と;前
記反射板上部に前記開口部を貫通する第2コンタクトホ
ールを有する第2保護層を形成する段階と;前記第2保
護層上部に前記第1及び第2コンタクトホールを通して
前記ドレーン電極と連結される透明電極を形成する段階
を含み、ここで前記ソース及びドレーン電極間のアクテ
ィブ層は薄膜トランジスタのチャネルとなり、前記反射
板は前記薄膜トランジスタのチャネルを覆い、前記透明
電極は前記薄膜トランジスタのチャネル上部にホールを
有する。
本発明による実施例を説明する。
って適切に選択して用いることができる装置として、反
射及び透過兼用液晶表示装置が提案された。このような
反射透過型液晶表示装置は、透過型液晶表示装置と反射
型液晶表示装置の機能を同時に有したものであって、バ
ックライトと外部の自然光源または人造光源をすべて利
用することができるため、周辺環境の制約を受けないで
電力消費を減らすことができるという長所がある。
よる反射透過型液晶表示装置用アレー基板について詳細
に説明する。
射透過型液晶表示装置用アレー基板の一部を概略的に示
した平面図であり、図4は図3のIV−IVに沿って切
断した断面図である。
にゲート電極102とゲート配線104が形成されてい
る。ゲート配線104は横方向に延びており、ゲート電
極102はゲート配線104に連結されている。ゲート
絶縁膜106がゲート電極102とゲート配線104を
覆っており、アクティブ層108がゲート絶縁膜106
上に形成されている。アクティブ層108上にはドーピ
ングされた非晶質シリコンからなるオーミックコンタク
ト層110が形成されている。次に、ソース電極112
とドレーン電極114がオーミックコンタクト層110
上に形成されている。ソース電極112はデータ配線1
16と連結されており、データ配線116は縦方向に延
びてゲート配線104と交差し、画素領域Pを定義す
る。ここで、オーミックコンタクト層110はアクティ
ブ層108とソース及びドレーン電極112、114間
の接触抵抗を低める役割をする。一方、ゲート電極10
2とソース電極112、そしてドレーン電極114は薄
膜トランジスタTをなし、ソース及びドレーン電極11
2、114間に露出したアクティブ層108は薄膜トラ
ンジスタTのチャネルCHになる。
12とドレーン電極114及びデータ配線116を覆っ
ている。第1保護層118はゲート絶縁膜106と一緒
に基板100の一部を露出させための第1透過ホール1
22を有する。第1透過ホール122は透過モードと反
射モードの輝度を同一にするためのものであって、第1
保護層118にのみ形成されうる。ここで、第1保護層
118はベンゾシクロブテン(benzocyclob
utene:BCB)やアクリル系樹脂から形成するこ
とができる。
に形成されている。反射板126は薄膜トランジスタT
を覆っており、ドレーン電極114上部の開口部126
bと第1透過ホール122に対応する第2透過ホール1
26aを有する。反射板126はアルミニウム(Al)の
ように光をよく反射する物質で形成される。次に、反射
板126上には第2保護層128が形成されている。第
2保護層128はドレーン電極114を露出させるため
の開口部126bを貫通するコンタクトホール128a
を有する。続いて、透明電極130が第2保護層128
上部の画素領域Pに形成されており、透明電極130は
コンタクトホール128aを通してドレーン電極114
と連結される。ここで、透明電極130は薄膜トランジ
スタT上部にホール130aを有しており、薄膜トラン
ジスタTを覆わない。特に、透明電極130は薄膜トラ
ンジスタTのチャネル領域CHを覆わない。このとき、
反射板126は透明電極130と連結されていないため
に、反射板126にはいかなる電荷も生成されない。
う場合、透明電極130に電圧が印加されると透明電極
130と薄膜トランジスタT間には電界が形成される。
このような場合に形成された電界を図5に示した。
触してドレーン電圧が直接印加される透明電極130が
前記電気的にフローティングされた反射板126の上部
に形成されるならば、前記透明電極130に印加された
電圧によって前記反射板126の表面に電荷が誘導さ
れ、その結果前記透明電極130と反射板126間、そ
して前記反射板126とその下部のドレーン電極114
間には電界E、Fが各々形成される。したがって、この
ような電界E、Fによってゲート電極102に電圧が印
加されなくても、前記ソース及びドレーン電極112、
114間にチャネルCHが形成されて漏れ電流が発生す
る。
アクティブ層を覆いながら前記透明電極130が前記ア
クティブ層108の上部には無いようにする。そうする
と、開口率が改善され、同時に漏れ電流による薄膜トラ
ンジスタの作動不良が発生しない反射透過型液晶表示装
置用アレー基板を製作することができる。
本発明による反射透過型液晶表示装置用アレー基板の製
造工程を説明する。
上にゲート電極102と、前記ゲート電極102と電気
的に連結されたゲート配線104を形成する。ゲート電
極102とゲート配線104は、アルミニウム、アルミ
ニウム合金(AlNd)、タングステン(W)、クロム
(Cr)、モリブデン(Mo)等の単一金属や、アルミ
ニウム/クロム(またはモリブデン)等の二重金属層構
造とすることができる。このようなゲート電極102物
質は液晶表示装置の作動に重要であるため、RCディレ
イを小さくするために抵抗が小さなアルミニウムが主流
であるが、純粹アルミニウムは化学的に耐蝕性が弱く、
後続の高温工程でヒロック形成による配線欠陥問題を引
き起こすので、アルミニウム配線の場合は前述したよう
に合金の形態で使用されるか、積層構造が適用される。
102が形成された基板100上に窒化シリコン(Si
NX)と酸化シリコン(SiO2)等を含む無機絶縁物
質または場合によってはベンゾシクロブテンとアクリル
系樹脂等が含まれた有機絶縁物質のいずれかを蒸着また
は塗布してゲート絶縁膜106を形成する。
質シリコン(a−Si:H)で形成されたアクティブ層
108と不純物が含まれた非晶質シリコン(n+a−S
i:H)で形成された不純物半導体層110aを順に形
成する。
体層(図6Aの110a)上にソース電極112とドレ
ーン電極114そしてデータ配線116を形成し、あら
われた不純物半導体層(図6Aの110a)をエッチン
グしてオーミックコンタクト層110を完成する。ここ
で、データ配線116はゲート配線104と交差して画
素領域Pを定義し、ソース電極112はデータ配線11
6に連結される。ソース及びドレーン電極112、11
4とデータ配線116は、ゲート電極102と同一物質
で形成することができる。ソース及びドレーン電極11
2、114間に露出したアクティブ層108は、薄膜ト
ランジスタTのチャネルCHになる。続いて、前記デー
タ配線116とソース及びドレーン電極112、114
上に第1保護層118を形成する。第1保護層118は
前記ドレーン電極114を露出する第1コンタクトホー
ル118aを有し、またゲート絶縁膜106にも開口し
て基板100を露出させる第1透過ホール122を有す
る。第1透過ホール122は反射領域と透過領域におけ
る液晶層の厚さを同一にすることによって、液晶表示装
置の輝度を均一にする。第1保護層118はBCBとア
クリル樹脂などの有機物質で形成することができ、また
はシリコン窒化膜やシリコン酸化膜のような無機物質で
形成することもできる。
118上部に反射板126を形成する。反射板126は
アルミニウムやアルミニウム合金のように反射率が優れ
た物質を利用することが望ましい。反射板126はドレ
ーン電極114上部に開口部126bを有し、第1透過
ホール122に対応する第2透過ホール126aを有す
る。前記反射板126は前記アクティブチャネルCHを
覆う構造で形成する。
126上部に有機絶縁物質または無機絶縁物質を塗布す
るか蒸着して第2保護層128を形成し、その上に透明
電極130を形成する。第2保護層128は開口部12
6bを通してドレーン電極を露出させる第2コンタクト
ホール128aを有するが、コンタクトホール120、
128aは、第2コンタクトホール128a形成時に一
緒に形成することができる。透明電極130は、薄膜ト
ランジスタT上、特に、チャネルCH上には形成されな
い。透明電極130はインジウム−スズ−オキサイド
(indium−tin−oxide:ITO)やイン
ジウム−酸化亜鉛(indium−zinc−oxid
e:IZO)のような透明導電物質で形成される。この
とき、反射板126は透明電極130と電気的に分離さ
れている。
接触するように第1透過ホール122を形成したが、図
7に示したように、本発明の第2実施例ではこれと異な
るように形成する。すなわち、本発明の第2実施例で
は、第2保護層128を透明電極130と基板100間
に配置することにより、透明電極130が基板100と
接触しない。また、第2保護層128と基板100間に
はゲート絶縁膜106を配置する場合もある。
透過型液晶表示装置用アレー基板について説明したが、
このような構造は反射型液晶表示装置にも適用すること
ができる。図8と図9に示したように、本発明の第3実
施例では薄膜トランジスタTと距離を置いて配設された
第1透過ホールと第2透過ホールが除去されている。す
なわち、反射板226を基板200全面に形成し、その
上に形成された透明電極230によって液晶分子(図示
せず)が作動する。このとき、反射板226は薄膜トラ
ンジスタTのチャネルCHを覆って光漏れ電流の発生を
防止し、透明電極230は薄膜トランジスタT上にホー
ル230aを有しており、寄生容量が発生することを防
止できる。ここで、反射板226と透明電極230は電
気的に分離されている。
晶表示装置用アレー基板を製作すると、前記薄膜トラン
ジスタ領域を反射領域で構成することができるので、開
口率をさらに確保することができる。
発生しないので、薄膜トランジスタの作動不良を防止で
き、それにより液晶パネルの収率を改善することができ
る効果がある。
置用アレー基板の一部を示した断面図である。
置用アレー基板の一部を示した断面図である。
装置用アレー基板の一部を示した平面図である。
る。
した電界を示す。
示装置用アレー基板を製造する過程を示した断面図であ
る。
示装置用アレー基板を製造する過程を示した断面図であ
る。
示装置用アレー基板を製造する過程を示した断面図であ
る。
示装置用アレー基板を製造する過程を示した断面図であ
る。
装置用アレー基板の断面図である。
ー基板の平面図である。
る。
Claims (17)
- 【請求項1】 基板と;前記基板上に形成されてチャネ
ル、ゲート電極、ソース電極及びドレーン電極を有する
薄膜トランジスタと;前記薄膜トランジスタ上部に形成
されて、前記ドレーン電極を露出させるための第1コン
タクトホールを有する第1保護層と;前記第1保護層上
部に形成されて前記薄膜トランジスタを覆い、前記第1
コンタクトホールに対応する開口部を有する反射板と;
前記反射板上部に形成されて前記開口部を貫通する第2
コンタクトホールを有する第2保護層と;前記第2保護
層上部に形成されて、前記薄膜トランジスタのチャネル
上にホールを有し、前記第1及び第2コンタクトホール
を通して前記薄膜トランジスタのドレーン電極と連結さ
れる透明電極を含むことを特徴とする液晶表示装置用ア
レー基板。 - 【請求項2】 前記反射板と第1保護層は、各々第1及
び第2透過ホールを含むことを特徴とする請求項1に記
載の液晶表示装置用アレー基板。 - 【請求項3】 前記基板上部に前記ゲート電極を覆うゲ
ート絶縁膜をさらに含むことを特徴とする請求項2に記
載の液晶表示装置用アレー基板。 - 【請求項4】 前記第2保護層は、前記第1及び第2透
過ホールに対応する第3透過ホールを有することを特徴
とする請求項2に記載の液晶表示装置用アレー基板。 - 【請求項5】 前記透明電極は、前記透過ホールを通し
て前記基板と接触することを特徴とする請求項4に記載
の液晶表示装置用アレー基板。 - 【請求項6】 前記反射板は、前記透明電極と電気的に
分離されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶
表示装置用アレー基板。 - 【請求項7】 前記反射板は、アルミニウム又はアルミ
ニウムとネオジム(AlNd)の合金からなることを特
徴とする請求項1に記載の液晶表示装置用アレー基板。 - 【請求項8】 前記第1保護層は、ベンゾシクロブテン
又はアクリル樹脂からなることを特徴とする請求項1に
記載の液晶表示装置用アレー基板。 - 【請求項9】 交差して前記薄膜トランジスタのゲート
電極及びドレーン電極に電気的に連結されているゲート
配線とデータ配線をさらに含むことを特徴とする請求項
1に記載の液晶表示装置用アレー基板。 - 【請求項10】 第2保護層は、無機絶縁物質からなる
ことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置用アレ
ー基板。 - 【請求項11】 基板上にゲート配線とゲート電極を形
成する段階と;前記ゲート配線とゲート電極上部にゲー
ト絶縁膜を形成する段階と;前記ゲート絶縁膜上にアク
ティブ層を形成する段階と;前記アクティブ層上部にオ
ーミックコンタクト層を形成する段階と;前記オーミッ
クコンタクト層上部にデータ配線、ソース及びドレーン
電極を形成する段階と;前記データ配線とソース及びド
レーン電極上部に前記ドレーン電極を露出するための第
1コンタクトホールを有する第1保護層を形成する段階
と;前記第1保護層上部に前記第1コンタクトホールに
対応する開口部を有する反射板を形成する段階と;前記
反射板上部に前記開口部を貫通する第2コンタクトホー
ルを有する第2保護層を形成する段階と;前記第2保護
層上部に前記第1及び第2コンタクトホールを通して前
記ドレーン電極と連結される透明電極を形成する段階と
を含み、 前記ソース及びドレーン電極間のアクティブ層は、薄膜
トランジスタのチャネルとなり、前記反射板は前記薄膜
トランジスタのチャネルを覆い、前記透明電極は前記薄
膜トランジスタのチャネル上部にホールを有することを
特徴とする液晶表示装置用アレー基板の製造方法。 - 【請求項12】 前記反射板と前記第1保護層は、各々
第1及び第2透過ホールを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用アレー基板の製造方法。 - 【請求項13】 前記第2保護層は、前記第1及び第2
透過ホールに対応する第3透過ホールを有することを特
徴とする請求項12に記載の液晶表示装置用アレー基板
の製造方法。 - 【請求項14】 前記透明電極は、前記透過ホールを通
して前記基板と接触することを特徴とする請求項13に
記載の液晶表示装置用アレー基板の製造方法。 - 【請求項15】 前記反射板は、前記透明電極と電気的
で分離されていることを特徴とする請求項11に記載の
液晶表示装置用アレー基板の製造方法。 - 【請求項16】 前記反射板は、アルミニウム又はアル
ミニウムとネオジム(AlNd)の合金で形成すること
を特徴とする請求項11に記載の液晶表示装置用アレー
基板の製造方法。 - 【請求項17】 前記第1保護層は、ベンゾシクロブテ
ン又はアクリル樹脂で形成することを特徴とする請求項
11に記載の液晶表示装置用アレー基板。
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