KR100236612B1 - 액티브 매트릭스 액정표시 장치의 보조용량소자 제조 방법 - Google Patents

액티브 매트릭스 액정표시 장치의 보조용량소자 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 액티브 매트릭스 액정표시 장치의 보조용량소자에 사용되는 절연막을 비유전율 ε이 큰 PbOx, Bi2O3, BaO, SrO, TiO2, Nb2O5, ZnO, Zr2O3, MgO등 비정질 물질로 된 것이나 또는 상기 물질의 조합으로 된 것을 사용 하는데 이에 따른 효과로서는 상기 절연막이 비유전율이크며 막질이 좋고 리크전류가 작기 때문에 종래보다 용량소자 면적이 작더라도 충분한 보조용량이 확보되고 따라서 면적이 작아지는 만큼 개구율이 높아지기 때문에 고정세화가 가능하고 절연막 두께를 종래보다 얇게할 수 있어서 막의 단차를 줄일 수 있다.

Description

액티브 매트릭스 액정표시 장치의 보조용량소자 제조 방법
제1도는 액티브 매트릭스 기판을 나타내는 평면도.
제2도는 제1도의 a-a' 및 b-b' 단면도.
제3도는 제1도의 등가회로도.
제4도는 제조공정을 나타내는 단면의 공정도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 절연기판 2 : 게이트 버스배선
3 : 소스 버스배선 4 : TFT
12 : 게이트전극 13 : 소스전극
5 : 드레인전극 10 : 화소전극
15 : 절연막 16 : 반도체층
17 : 오믹접촉층 22 : 공통전극
23 : 보조용량소자
본 발명은 액티브 매트릭스 액정표시 장치에 사용되는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(이하 TFT라 한다)와 축척용량부를 갖는 액티브 매트릭스에 관한 것이다.
상기 액티브 매트릭스 액정표시 장치는 TFT가 형성된 기판과 이 기판과 대향되는 칼라필터층이 형성되는 기판 사이에 액정을 넣어서 구성한 구조로 형성되고 이 TFT가 형성되는 기판은 제1도의 평면도와 제2도의 단면도로 나타냈다.
이 액티브 매트릭스 기판은 절연기판 1위에 복수개의 게이트 버스배선 2와 복수개의 소스 버스배선 3이 상호 교차되게 배선되고 TFT 4는 게이트 버스배선 2가 게이트전극 12에 연결되고, 소스 버스배선 3은 소스전극 13에 각각 접속되어 있다.
상기 TFT 4는 게이트 버스배선 2와 소스 버스배선 3이 교차하여 형성하는 둘러싸인 부분 즉, 화소 영역부에 위치하고 TFT 4의 드레인전극 5에는 화소전극 10이 접속된다.
상기 화소전극 10은 차광막의 개구부에 설치되고 상기 차광막은 대향하는 기판에 설치 될 수도 있다.
또한 화소전극 10과 칼라필터층이 형성되는 기판측 즉, 대향기판측에 공통전극22를 형성하여 액정용량부 c를 구성하는 것 외에 보조용량부 23(제3도의 Cs)를 구성한다.
제3도는 제1도의 등가회로를 나타냈다.
상기의 보조용량부 23를 구성하는 이유는 하기와 같다.
TFT 4가 OFF되었을 때 소스전극 13과 드레인전극 5는 완전히 절연상태로 보존되지 않고 비교적 큰 저항치를 갖는 저항소자와 등가상태로 되기 때문에 화소전극 10이 전하를 축적한 상태로 TFT소자 4를 OFF상태로 유지한다 하더라도 시정수의 시간특성에 의해 축전전하는 서서히 없어진다.
이 때문에 일정 시간마다 전하의 재축적을 행하는 refresh동작을 할 필요가 있는데, 상기 refresh동작을 적게하기 위해서는 용량값 c를 크게하는 것이 좋다.
상기의 이유로 인하여 제3도에 나타낸 것처럼 화소전극 10의 축적전하를 보조할 목적에서 용량소자 c와 병열로 보조용량부 23를 형성하는 것이다.
한편 차광막으로 덮여지는 부분에는 TFT 4나 게이트 버스배선 2및, 소스 버스배선 3이 형성된다.
그런데 이와 같은 액티브 매트릭스 액정표시 장치에 있어서 화소전극 10이 형성되는 비율 즉, 개구율이 손실되지 않고 화소전극을 고정세화 하기 위해서는 화소전극10을 축소하는 것 외에 차광막으로 덮이는 부분도 축소할 필요가 있다.
고정세화를 위한 축소 가능한 부분을 예로 들어보면 게이트 버스배선 2, 소스 버스배선 3의 선폭을 각각 축소하는 것, TFT 4의 싸이즈를 축소하는 것, 보조용량부23를 축소하는 것 등이 있다.
그러나 본 발명에서는 보조용량부 23에 대하여만 언급하여 설명한다.
상기 보조용량부 23의 면적을 축소하는데 종래부터 사용하는 방법으로는 보조용량부 23의 절연막 15를 박막화하는 방식과 절연막 15위에 고유전율 재료를 사용하는 방식과 보조용량부 23를 적층구조로하여 용량면적을 증가 시키는 방법을 주로 사용하고 있다.
그런데 상술한 보조용량부 23의 면적을 축소하는 경우에는 이하의 문제점이 있다.
절연막 15를 박막화하는 경우 대향하는 전극과의 사이 즉, 화소전극 10과 게이트 버스배선 2의 거리가 짧아지기 때문에 리크전류가 증가하거나 열화가 발생할 염려가 있다.
또 고유전율 재료를 사용하는 경우 비유전율 ε가 큰 물질은 일반적으로 사용하는 비유전율 ε가 4인 SiO나 혹은 SiN에 비하여 리크전류가 크고 막질이 나쁘기 때문에 상기의 SiO나 SiN을 사용할 때 보다도 효과가 더 떨어진다.
또 보조용량소자 23의 구성이 적층구조로 된 방식은 공정이 복잡하고 단차가 증가하여 단선불량이 과다하게 된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 액티브 매트릭스 액정표시 장치의 보조용량소자를 대향하는 전극 사이에 절연막을 끼워서 구성하고 상기 절연막을 비유전율 ε이 큰 PbOx, Bi2O3, BaO, SrO, TiO2, Nb2O5, ZnO, Zr2O3, MgO 등 비정질 물질중 한 물질만 선택하여 형성하거나 또는 상기 물질의 2개 이상의 조합으로 형성하는 제조방법을 적용 하는데 이하 본 발명의 실시예를 설명한다.
절연기판 1위에 Cr이나 Ta 등으로 구성된 복수개의 게이트 버스배선 2와 게이트 버스배선 2에서 분기하는 게이트전극 12를 서로 평행하게 횡방향으로 구성하고, 이어서 양극 산화막을 게이트 버스배선 및 게이트전극에 양극산화하여 형성하고, 이어서 절연막 물질로 사용하는 PbOx, Bi2O3, BaO, SrO, TiO2, Nb2O5, ZnO, Zr2O3, MgO등 비정질 물질 또는 상기 혼합물질을 도포한다(제4(a)도).
상기의 게이트 절연막 위에는 비정질 실리콘(이하 반도체로 칭한다)층, 오믹접촉층(n+a-Si)을 패터닝하여 반도체층 16 및 오믹접촉층 17을 형성한다(제4(b)도).
이어서 Ti 금속층이 기판 1위의 전면에 스퍼터링법으로 형성되고 신호선으로 기능하는 소스 버스배선 3, 소스 버스배선 3에서 분기하는 소스전극 13 및 출력단자로 기능하는 드레인전극 5가 형성되고 드레인전극 5는 화소영역마다 형성된 화소전극에 접속되어 있다 (제4(c)도).
따라서 복수개의 게이트 버스배선 2와 교차하여 복수개의 소스 버스배선 3이종방향으로 평행하게 절연막 15 위에 형성된다.
이상으로 스위칭 소자로 기능하는 TFT 4가 완성된다.
이러한 게이트 버스배선 2 및 소스 버스배선 3으로 포위된 각각의 화소영역은 TFT 4와 보조용량부 23이 화소전극과 함께 형성 되는데 화소전극 10은 제1도와 제2(b)도 에서 나타낸 것처럼 게이트 버스배선 2의 일부와 절연막 15를 사이에 두고 중첩하여 겹치는 일부분이 있다.
이것이 보조용량소자 23 역할을한다.
본 발명에서 보조용량소자 23을 구성하는 절연막 15는 PbOx, Bi2O3, BaO, SrO, TiO2, Nb2O5, ZnO, Zr2O3, MgO 등 비정질 물질 또는 상기 혼합물질을 사용하는데, 이하 상기 물질에 대하여 기술한다.
C(축척용량)=ε(비유전율) s(면적)/d(거리)의 식에서 알 수 있는 것처럼 비유전율 ε가 큰 물질이 바람직하나 종래부터 사용하는 SiO나 SiN 절연막보다 막질이 나쁘고 리크전류가 커서 절연막으로 사용하는데 어려움이 있었다.
상기의 문제점은 본 발명의 비유전율이 크면서도 막질이 좋고 리크전류 발생이 적은 절연막을 보조용량소자 23으로 구성하여 적용함으로써 해결하였다.
상기에 따른 효과로서는 절연막의 비유전율이크며 막질이 좋고 리크전류가 작기때문에 종래보다 보조용량소자 면적이 작더라도 충분한 보조용량이 확보되고 따라서 면적이 작아지는 만큼 개구율이 높아지기 때문에 고정세화가 가능하고 절연막 두께를 종래보다 얇게할 수 있어서 막의 단차를 줄일 수 있다.

Claims (2)

  1. 액티브 매트릭스 액정표시 장치에 있어서, 보조용량소자를 대향하는 전극사이에 절연막을 끼워서 구성하고; 상기 절연막을 PbOx, Bi2O3, BaO, SrO, TiO2, Nb2O5, ZnO, Zr2O3, MgO 물질 중 선택되는 어느 하나의 물질로 형성하는 제조방법.
  2. 제1항에 있어서 상기 절연막을 PbOx, Bi2O3, BaO, SrO, TiO2, Nb2O5, ZnO, Zr2O3, MgO 물질 중 2개이상의 물질의 조합으로 형성하는 제조방법.
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