KR100250093B1 - 액티브 매트릭스 기판 및 그 제조 방법 - Google Patents

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마찌다 가쯔히꼬
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Abstract

액티브 매트릭스 기판은: 매트릭스상으로 제공되는 화소 전극; 반도체층으로 이루어지는 TFT; 주사 신호선; 데이타 신호선; 기판상에 형성된 전도성 차광막; 상기 전도성 차광막을 커버하도록 상기 기판상에 형성되는 제1절연막; 상기 제1절연막상에 형성되며, 상기 TFT를 이루는 반도체층의 재료와 동일한 재료로 형성되는 반도체 박막; 상기 반도체 박막을 커버하도록 상기 제1반도체막상에 형성되는 제2절연막; 및 상기 제2절연막상에 형성된 저장 용량 전극을 포함한다. 상기 저장 용량 전극은 상기 주사 신호선의 재료와 동일한 재료로 형성된 금속 박막이다. 상기 저장 용량 전극은 상기 전도성 차광막에 전기적으로 접속되어 있다. 전도성 차광막과 반도체 박막 사이에 제1저장 용량이 형성된다. 저장 용량 전극과 반도체 박막사이에는 제2저장 용량은 형성된다. 저장 용량 전극의 적어도 일부는 상기 데이타신호선과 중첩된다.

Description

액티브 매트릭스 기판 및 그 제조 방법
본 발명은 컴퓨터, 워드 프로세서 등의 표시용으로 사용되는 액정 표시 장치의 액티브 매트릭스 기판과, 그 제조 방법에 관한 것이다.
액정층을 사이에 두고 있는 액티브 매트릭스 기판과 대향 기판을 포함하는 액정 표시 장치가 본 기술에 공지되어 있다. 액티브 매트릭스 기판은 유리 기판상에 매트릭스 형상으로 제공된 화소 전극을 포함하고, 여기에서 주사 신호선과 데이타 신호선은 화소 전극의 주변에 연장되어 있어 서로 교차하게 된다. 한편, 대향전극은 액정층에 대향하는 대향 기판의 표면상에 형성된다. 상기 구성을 갖는 액정표시 장치에서는, 대향 전극과 각 화소 전극 사이에 인가되는 전위를 제어하여 화소전극에 대응하는 각 화소 영역 내에서 액정 분자의 배향 상태를 변환시키고, 이로인해 표시 기능을 실행하게 한다.
이러한 액정 표시 장치에서는, 차광성 블랙 매트릭스가 통상 대향 기판상에 설치되어 장치의 표시 질을 개선하고, 이 블랙 매트릭스는 화소 전극에 대응하는 형상을 갖는 개구를 포함한다. 특히, 이러한 블랙 매트릭스는 각 화소 전극의 주변으로부터 광이 누출되지 않도록 제공되어 있다. 블랙 매트릭스는 보통 가장자리에 형성되어 있어 블랙 전극이 대향 전극과 일렬에서 약간 벗어나 있어도 광이 각 화소전극의 주변에서 전혀 누설되지 않도록 하는 것을 확실하게 한다. 그러나, 액정 표시 장치의 개구율은 가장자리가 커질수록 감소하게 된다.
더욱이, 액정 표시 장치의 필드에는, 화소 전극의 전위를 적당히 유지하기 위해 저장 용량 전극을 각 화소 전극에 평행하게 형성하는 것이 보통이다. 저장 용량전극이 화소 영역에 형성되어야 하기 때문에, 이들은 표시 장치의 개구율을 감소시킬 수도 있다.
한 공지된 액정 표시 장치의 형태로는 프로젝션형 액정 표시 장치가 있다. 이 액정 표시 장치에 관해서는 크기의 감소, 선명도 증가 및/또는 루미넌스 증가를 도모하는 개발이 계속 진행되고 있다. 그러나, 이러한 요구는 다음의 문제를 유발하게 된다.
먼저, 액정 패널의 크기가 감소함에 따라, 액정 패널에 입사하는 광의 강도가 증가한다. 액정 패널의 감소로 액정 패널에 투사되는 이미지의 크기의 비율의 증가를 초래하여, 동일한 루미넌스 레벨에서 화상을 표시하는 데에 있어서 규모가 큰 액정 패널의 경우보다 더 강한 광이 필요하게 된다. 일반적으로, 각 화소 전극의 상태를 제어하기 위한 TFT(thin film transistors)는 박막 실리콘 막, 예를 들어 다결정 실리콘으로 이루어진다. 그러나, 이 반도체층에 광이 입사하면, 광전류가 발생하고, 이로써 화소 전극의 전위를 소정치로 유지할 수 없게 되고, 결과적으로 표시 질의 저하를 초래하게 된다. 이 문제는 광강도가 증감함에 따라 더욱 현저하게 된다. 이 문제를 방지하기 위해서는 TFT가 형성되는 각 부분에 차광막을 형성할 필요가 있다. 그러나, 이 차광막은 불가피하게 개구비를 감소시킬 수 밖에 없다.
더구나, 선명도의 증가로 불가피하게 각 화소 전극의 용량이 감소하게 되고, 이로 인해 저장 용량 전극의 물리적 크기를 증가시켜야만 한다. 그러나, 저장 용량전극의 크기의 증가는 개구비를 감소시킨다.
더욱이, 액정 패널의 루미넌스를 증가시키기 위해서는, 액정 패널에 입사하는 광의 강도를 증가시켜야 한다. 이것은 상술된 차광막을 형성할 필요를 생기게 하고, 이것은 개구비를 감소시킬 수 밖에 없다.
따라서, 개구비의 감소를 방지하기 위해서는, 액티브 매트릭스 기판상에 전도성 차광막으로 구성된 블랙 매트릭스(차광막)을 형성하여, 차광막과 각 화소 전극사이에 형성된 용량이 저장 용량으로서 이용될 수 있게 하는 것이 일본국 공개 특허 공보 7-128685에서 제안되고 있다.
도5는 일본국 특허 공개 No.7-128685에서 제안된 액티브 매트릭스 기판(200)의 일 화소 영역을 나타내는 평면도이다. 도6은 도5의 선 C-C'에서의 단면도이다. 도5에서 나타낸 바와 같이, 액티브 매트릭스 기판(200)은 복수의 화소 전극(213)을 포함한다. 각 화소 전극(213)은 서로 교차하는 주사 신호선(208)과 데이타 신호선(212)에 의해 둘러싸이는 영역에 형성된다. 차광막(202)의 매트릭스(광을 시일드할 수 있는 전도막으로 구성됨)는 이렇게 형성된 화소 전극(213)중 인접한 것들 사이에 연장되어 화소 전극(213)을 부분적으로 중첩시킨다.
도6의 단면도로 나타낸 바와 같이, 차광막(202)은 데이타 신호선(212) 위에 절면막(214) 아래에 설치되어 있다. 소정 전위가 차광막(202)에 인가되어 차광막(202)이 절연막(214)를 거쳐 화소 전극(213)에 중첩하는 영역이 저장 용량을 형성하도록 한다. 더욱이, TFT(220)는 게이트 전극으로 기능하는 주사 신호선(208)의 일부를 이용하여 형성된다. TFT(220)는 투명 절연 기판(201)상에 설치된 소스 영역(204)과 드레인 영역(205)을 포함하고, 이 소스 영역(204)와 드레인 영역(205)은 사이에 게이트 전극이 끼워져 있다.
상술된 액티브 매트릭스 기판(200)에는, 차광막(202), 데이타 신호선(212), 등이 주로 차광성 재료로 구성된다. 이들 차광막은 모두 TFT(220) 위에 위치되고, 이 TFT(220)는 다음에 투명 절연 기판(201) 상에 설치되어 있어, 투명 절연 기판(201), TFT(220), 및 차광막(202)이 이 순서대로 층을 이루고 있다. 그러나, 이 구성에서는 TFT(220)가 투명 절연 기판(201)을 통해 입사하는 광에 무방비 상태이므로, 이로 인해 상술된 표시 질의 저하를 초래할 수 있다. 부가하여, 화소 피치를 표시 장치의 선명도를 증가시키기 위해 감소시켜야만 할 때, 저장 용량을 상술한 이유로 크게 해야만 한다. 그러나, 저장 용량이 차광막과 화소 전극 사이의 중첩부에서 형성되기 때문에, 차광막의 크기를 증가시켜 저장 용량을 증가시킬 수 있을 뿐이고, 이로인해 개구비를 저하시키게 된다.
본 발명의 일 형태로는, 액정층을 사이에 두고 대향 기판과 대향 배치되어 있는 액티브 매트릭스 기판을 제공하고 있는데, 이 액티브 매트릭스 기판은 매트릭스상으로 제공되는 표시용 화소 전극, 각 화소 전극에 대응하게 제공되며 반도체층으로 이루어지는 TFT, 상기 TFT를 제어하기 위한 주사 신호선; 상기 TFT를 거쳐 상기 화소 전극에 데이타 신호를 공급하기 위한 데이타 신호선; 기판상에 형성된 전도성 차광막; 상기 전도성 차광막을 커버하도록 상기 기판상에 형성되는 제1절연막; 상기 제1절연막상에 형성되며, 상기 TFT를 이루는 반도체층의 재료와 동일한 재료로 형성되는 반도체 박막; 상기 반도체 박막을 커버하도록 상기 제1절연막상에 형성되는 제2절연막; 및 상기 제2절연막상에 형성된 저장 용량 전극을 포함한다. 상기 저장 용량 전극은 상기 주사 신호선의 재료와 동일한 재료로 형성된 금속 박막이고, 상기 저장 용량 전극은 상기 전도성 차광막에 전기적으로 접속되며, 상기 전도성 차광막과 상기 반도체 박막 사이에 제1저장 용량이 형성되며, 상기 저장 용량전극과 상기 반도체 박막 사이에 제2저장 용량이 형성되며, 저장 용량 전극의 적어도 일부가 상기 데이타 신호선과 중첩된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 전도성 차광막은 블랙 매트릭스로 기능한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 전도성 차광막은 일정 전위로 유지된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 전도성 차광막은 상기 대향 기판상에 형성된 대향 전극을 구동하기 위한 전압과 동일한 전압으로 구동된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 전도성 차광막은 일정 전위로 유지된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는, 상기 전도성 차광막이 상기 대향 기판상에 형성된 대향 전극을 구동하기 위한 전압과 동일한 전압으로 구동된다.
본 발명의 다른 형태로는, 액정층을 사이에 두고 대향 기판과 대향 배치되어 있으며, 매트릭스상으로 설치된 표시용 화소 전극; 각 화소 전극에 대응하며 반도체층으로 이루어지는 TFT; 상기 TFT를 제어하기 위한 주사 신호선; 및 상기 TFT를 거쳐 상기 화소 전극에 데이타 신호를 공급하기 위한 데이타 신호선을 포함하는 액티브 매트릭스를 제조하는 방법을 제공하고 있다. 이 방법은, 기판상에 전도성 차광막을 형성하는 단계; 상기 전도성 차광막을 커버하도록 상기 기판상에 제1절연막을 형성하는 단계; 상기 전도성 차광막을 적어도 부분적으로 중첩하도록 상기 제1절연막상에 반도체막을 형성하는 단계; 상기 반도체층을 커버하도록 상기 제1절연막상에 제2절연막을 형성하는 단계; 상기 제1및 제2절연막을 통해서 상기 전도성 차광막에 도달하는 콘택트홀을 형성하는 단계; 및 동일한 금속 박막의 저장 용량 전극과 주사 신호선을 형성 및 패턴화하는 단계를 포함하고, 상기 저장 용량성 전극은 상기 콘택트홀을 거쳐 상기 전도성 차광막에 전기적으로 접속되며 상기 제2절연막을 거쳐 상기 반도체층과 중첩된다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 전도성 차광막의 형성 단계가 블랙 매트릭스를 형성하도록, 또한 외부에서 공급된 전기 신호를 수신하기 위한 단자를 포함하도록 상기 전도성 차광막을 형성하는 단계를 포함한다.
따라서, 여기에서 설명되고 있는 본 발명에서는 (1) 개선된 차광 효과가 TFT에 제공되며 개구비를 희생하지 않고 대 저장 용량을 확보할 수 있으며, 고 선명도로 고질의 이미지를 표시할 수 있는 액티브 매트릭스 기판을 제공할 수 있고; (2) 이러한 액티브 매트릭스 기판을 제조하는 방법을 제공할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따르면, 전도성 차광막이 저장 용량 전극에 접속되어 저장 용량전극의 연장부로서 이용된다. 저장 용량 전극은 주사 신호선으로 이루어지는 동일한 금속 박막으로 형성된다. TFT의 드레인 영역은 전도성 차광막과 저장 용량 전극막 사이에 형성되고, 여기에서 절연막은 전도성 차광막과 드레인 영역 사이에 끼워지고 다른 절연막이 드레인 영역과 저장 용량 전극막 사이에 끼워지게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 구조의 단면에서, 드레인 영역은 그 상하에 두 저장 용량 전극이 절연막을 사이에 두고 존재하고 있다. 이러한 본 발명에 따른 이중층 구조의 저장 용량은 종래의 단층 구조에 비교하여 단위 면적당 증가된 용량치를 가질 수 있다. 다르게는, 종래의 단층 구조에 의해서보다 이중층 구조에 의해서 더 적은 면적을 갖는 동일한 저장 용량을 성취하는 것이 가능하다.
더구나, 전도성 차광막을 액티브 매트릭스 기판(대향 기판에 대향됨)상에 형성하기 때문에 비정렬을 보상하기 위해 가장자리에 블랙 매트릭스를 설계할 필요가 없다. 따라서, 액티브 매트릭스 기판의 개구비를 개선할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 저장 용량이 데이타 신호선 아래에 형성되고 이들 사이에 절연막이 끼워져 있다. 저장 용량 전극이 전기적 시일드로서 기능하기 때문에, 데이타 신호선과 화소 전극에 접속된 드레인 영역 사이에 어떠한 용량성 결합도 발생하지 않는다. 따라서, 화소 전극의 전위는 데이타 신호 파형의 영향으로 인해 변동되지 않게 되고, 이로 인해 표시 질의 저하를 초래하게 된다. 더구나, 저장 용량이 데이타 신호선 아래에 위치되기 때문에, 개구비가 감소하지 않는다.
본 발명에 따르면, 전도성 차광막은 TFT와 기판 사이에 끼워진다. 그러나, 소정의 전위 또는 파형은 액정의 구동에 악영향을 미치지 않도록 하기 위해서 전도성 차광막에 인가될 수 있다.
전도성 차광막이 TFT와 기판 사이에 위치되기 때문에, 차광막은 기판을 통해 입사하는 광을 시일드함으로써 TFT를 보호한다. 결과적으로, 표시 질은 TFT에 발생된 광전류로 인해 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도1은 본 발명의 일예에 따른 액티브 매트릭스 기판을 나타내는 부분 확대 평면도
도2a는 도1의 선 A-A'에서의 단면도.
도2b는 도1의 선 B-B'에서의 단면도.
도3a 내지 3c는 액티브 매트릭스 기판의 제조 단계를 설명하는 도1의 선 A-A'에서의 단면도.
도4는 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 기판의 다른 구성예를 나타내는 단면도.
도5는 종래 기술에 제안된 액정 표시 장치의 액티브 매트릭스 기판의 일 화소 영역을 나타내는 부분 확대도.
도6은 도5의 선 C-C'에서 본 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 투명 절연 기판 2 : 전도성 차광막
3,10 : 절연막 4 : 소스 영역
5 : 드레인 영역 6 : 게이트 절연막
7,11 : 콘택트홀 8 : 주사 신호선
9 : 저장 용량 전극 12 : 데이타 신호선
13 : 표시 화소 전극 20 : TFT
30 : 대향 기판 40 : 액정층
100 : 액티브 매트릭스 기판
본 발명의 이들 및 다른 장점들은 첨부한 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명을 읽고 이해하면 본 기술에 숙련된 자에게는 명백하게 될 것이다.
이하에서는, 본 발명의 일 예가 도1 내지 도3을 참조하여 설명된다.
도1은 본 실시예에 따른 액티브 매트릭스 기판(100)의 일부를 나타내는 확대도이다. 도2a는 도1의 액티브 매트릭스 기판(100)에 접속된 액정 표시 장치예를 나타내는, 선 A-A'에서의 단면도이다. 도2b는 도1의 액티브 매트릭스 기판(100)에 접속한 액정 표시 장치를 나타내는, B-B'에서의 단면도이다. 도3a 내지 3c는 도1의 선 A-A'에서의 액티브 매트릭스 기판(100)의 제조 단계를 나타내고 있다.
도2a 및 도2b에서 나타낸 액정 표시 장치는 액티브 매트릭스 기판(100)뿐만 아니라 대향 기판(30)과 액정층(40)을 포함한다. 액티브 매트릭스 기판(100)과 대향 기판(30)은 서로 대향하고 있어 이들 사이에 표시 매체로서 액정층(40)을 두고 있다. 액정층(40)으로서는 예를 들어, 액정층과 합성체 재료의 조합, 또는 액정만이 단독으로 이용될 수 있다. 대향 기판(30)은 액정층(40)에 대향하는 표면중 하나에 형성된 대향 전극(32)을 포함한다. 본 기술에 숙련된 자에게 잘 이해될 수 있는 바와 같이, 완성된 액정 표시 장치는 부가하여 편광판 또는 이 액정 패널상의 양측상에 설치된 위상차 판의 조합을 포함한다.
다음에, 액티브 매트릭스 기판(100)의 구조를 도1에 관련하여 더욱 상세히 설명 한다.
액티브 매트릭스 기판(100)은 매트릭스 형상으로 제공된 복수의 표시 화소전극(13)을 포함한다. 각 화소 전극(13)은 서로 교차하는 주사 신호선(8)과 데이타신호선(12)에 의해 둘러싸이는 영역에 형성된다. 전도성 차광막(2)의 매트릭스(광을 시일드할 수 있는 전도막으로 구성됨)는 화소 전극(13)을 부분적으로 중첩하도록 화소 전극(13)중 인접하는 것들 사이에 연장된다. 특히, 전도성 차광막(2)은 매트릭스형상으로 각 화소 전극(13)을 둘러싸도록 형성된다.
더구나, TFT(20)는 주사 신호선(8)의 일부를 게이트 전극으로 이용함으로써 형성된다. TFT(20)는 게이트 전극의 양측에 설치된 소스 영역(4)과 드레인 영역(5)을 포함한다. TFT(20)는 화소 전극(13)에의 신호 인가를 제어한다. 주사 신호선(8)은 매트릭스 형상의 TFT(20)을 순차적으로 턴 온 또는 턴 오프한다. 데이타 신호선(12)은 TFT(20)을 거쳐 화소 전극(13)에 데이타 신호를 공급하는 데에 사용된다.
이하에서는, 액티브 매트릭스 기판(100)이 그 제조 순서에 관련하여 더욱 상세히 설명된다.
도3a에서 나타낸 바와 같이, Ta막(두께가 약 50nm 내지 약 300nm; 바람직하게 150nm)으로 이루어지는 차광막(2)이 투명 절연 기판(1)상에 형성된다. 차광막(2)은 도1의 평면도로 예시한 바와 같이, 소정 형상으로 패턴화되어 있다.
다음에는, 절연막(3)이 되는 SiO2막(두께가 100nm 내지 500nm; 바람직하게는 약 300nm)이 기판(1)의 거의 전체 면위에서 전도성 차광막(2)을 커버하도록 형성된다.
그 후에, 다결정 실리콘 박막(두께가 약 10nm 내지 약 100nm; 바람직하게는 약 50nm)이 형성된다. 각 TFT(20)의 채널 영역을 커버하는 부분을 갖는 레지스트를 형성한 후에, 실리콘 막이 고농도 불순물, 예를 들어 인황으로 도핑되어, 소스 영역(4)(도 2b)과 드레인 영역(5)을 형성한다. 드레인 영역(5)은 또한 저장 용량 전극으로 기능한다. 도2b에서 알 수 있는 바와 같이, TFT(20)는 소스 영역(4), 드레인영역(5), 및 게이트 전극으로 기능하는 주사 신호선(8)의 일부로 형성된다. 전도성차광막(2)에는 TFT(20)을 오프 상태로 유지하는 전압 범위내인 정전위, 또는 대향기판(30)상에 설치된 대향 전극(32)에 인가되는 것과 동일한 구동 파형을 인가하는 것이 바람직하다.
다음에, 도3b에서 나타낸 바와 같이, 게이트 절연막(6)이 되는 SiO2막(두께가 약 50nm 내지 약 300nm; 바람직하게는 약 100nm)이 형성된다. 콘택트홀(7)이 SiO2게이트 절연막(6)에 형성된다.
다음에, 주사 신호선(8)(도시 생략)과 주로 Al 합금 박막으로 이루어지는 저장 용량 전극(9)이 도3b에서 나타낸 상태로 액티브 매트릭스 기판상에 형성된다. 따라서, 주사 신호선(8)과 저장 용량 전극(9)이 단일 스텝으로 제조될 수 있으며, 이로써 제조를 용이하게 한다. 상술된 바와 같이, TFT(20)가 게이트 전극, 소스 영역(4)(도2b), 및 드레인 영역(5)으로 작용하는 주사 신호선(8)의 일부로 형성된다. 이때에, 전도성 차광막(2)과 저장 용량 전극(9)이 콘택트홀(7)를 거쳐 서로에 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 이중층 저장 용량이 이 접속부를 통해 생성되고, 이것은 비교적 적은 면적에서 큰 용량을 성취하는 것을 가능하게 한다. 핀홀로 인한 결함을 방지하기 위해서, 주사 신호선(8)과 저장 용량 전극(9)의 표면상에 음극 산화 또는 열 산화 등에 의해 산화막을 형성하는 것이 바람직하다.
다음에, 도3c에서 나타낸 바와 같이, 절연막(10)이 되는 SiO2막(두께가 약100nm 내지 약 1㎛; 바람직하게는 약 400nm)이 형성된다. 콘택트홀(11)이 SiO2게이트 절연막(10)에 형성된다.
다음에, 데이타 신호선(12)이 Al 합금 박막(두께가 약 300nm 내지 약 800nm;바람직하게는 약 500nm))으로 형성된다. 화소 전극(13)은 투명 도전막(두께가 약 300nm 내지 약 800nm; 바람직하게는 약 500nm), 예를 들어 ITO(산화 인듐 주석)막으로 형성된다. 도3c로부터 데이타 신호선(12)은 드레인 영역(5)과 중첩하고 이들 사이에 저장 용량 전극(9)이 끼워져 있다. 이 구성은 저장 용량 전극(9)을 소스-드레인 용량을 제거하기 위한 전기적 시일드로서 이용할 수 있게 하여, 이로 인해 데이타 신호의 영향으로 인한 화소 전극(13) 전위의 변동을 제거할 수 있고, 이렇지 않으면 표시 질의 저하를 초래할 수 있다.
이렇게 형성된 액티브 매트릭스 기판(100)에는 전도성 차광막(2)이 TFT(20)와 기판(1) 사이에 끼워진다. 그러나, 소정의 전위 또는 파형이 전도성 차광막(2)에 인가되기 때문에 액정의 구동에 악영향을 미치지 않는다.
주사 신호선(8)으로 이루어지는 금속 박막과 동일한 박막으로 형성되는 저장용량 전극(9)이 전도성 차광막(2)에 접속된다. TFT(20)의 드레인 영역(5)은 저장용량 전극(9)과 전도성 차광막(2) 사이에 형성되고, 이들 사이에 절연막(3,6)이 끼워져 있다. 전도성 차광막(2)은 저장 용량 전극(9)의 연장부로서 이용된다. 특히, 이 구조는 드레인 영역(5) 위와 아래에 상측 및 하측 저장 용량 전극(절연막(3.6)이 사이에 끼워짐)을 포함하는 것으로 볼 수 있다. 따라서, 이중층 저장 용량이 이 접속부를 통해 생성되고, 이것은 단일층 저장 용량 구성의 경우에서 보다 단위 면적당 더 큰 용량을 성취할 수 있게 한다.
예를 들어, 드레인 영역(5) 아래의 절연막(3)이 두께가 300nm인 SiO2막이고 드레인 영역(5) 위의 절연막(6)이 두께가 100nm인 SiO2막인 상태하에서는, 단위 면적당 저장 용량이 드레인 영역(5) 위의 절연막(6)만을 이용하여 성취된 저장 용량과 비교하여 33% 증가한다. 다르게는, 동일한 저장 용량이 단일층 구조에 필요한 것보다 25% 적은 면적을 갖는 이중층 구조로 성취될 수 있다.
이중층 구조가 기술되었지만, 또한 전도성 차광막(2)의 단부와 화소 전극(13)의 단부 사이에 저장 용량을 형성하는 것이 가능하다. 그러나, 이 영역의 저장 용량은 표시 장치의 개구비를 실질적으로 감소시키기 때문에 과도하게 증가되어서는 안된다.
더구나, 데이타 신호선(12)은 저장 용량 위에 형성되고 이들 사이에 절연막(10)이 끼워진다. 저장 용량 전극(9)이 전기적 시일드로서 기능하기 때문에, 어떠한 용량성 결합도 화소 전극(13)에 접속된 드레인 영역(5)과 데이타 신호선(12) 사이에 발생하지 않는다. 따라서, 화소 전극(13)의 전위가 데이타 신호 파형의 영향으로 인해 변동되는 것이 방지되고, 이에 의해 표시 질의 저하를 방지할 수 있다. 더구나, 저장 용량이 데이타 신호선(12) 아래에 위치되어 있기 때문에, 개구비는 감소하지 않는다.
도4에서 나타낸 방법으로 도3c에서 나타낸 공정을 실행하는 것이 또한 본 발명에 적용할 수 있다. 즉, 절연막(15)이 되는 SiO2막(두께가 약 500nm 내지 1.5㎛; 바람직하게는 약 1㎛)이 데이타 신호선(12)을 형성한 후에 형성될 수 있고, 드레인영역(5)과 화소 전극(13)을 상호 접속하기 위한 콘택트홀이 화소 전극(13)을 형성하기 전에 형성될 수 있다. 결과적으로, 화소 전극(13)의 면적이 증가될 수 있다.
수율 및/또는 효율을 개선하기 위해서, 다른 재료 및 막 두께가 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 기판(100)의 금속 박막과 절연막에 대해 사용될 수 있음이 이해될 것이다.
다른 여러 가지 변형이 본 발명의 영역 및 정신에서 벗어나지 않고 본 기술의 당업자에게는 명백하고 용이하게 행해질 수 있다. 따라서, 여기에 첨부된 청구 범위의 영역은 여기에 기술된 설명에만 제한되는 것이 아니고, 넓게 해석되여야 할것이다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 개선된 차광 효과가 TFT에 제공되며 개구비를 희생하지 않고 대 저장 용량을 확보할 수 있으며, 고 선명도로 고질의 이미지를 표시할 수 있는 액티브 매트릭스 기판을 제공할 수 있고; (2) 이러한 액티브 매트릭스 기판을 제조하는 방법을 제공할 수 있다.

Claims (8)

  1. 액정층을 사이에 두고 대향 기판과 대향 배치되어 있는 액티브 매트릭스 기판에 있어서, 상기 액티브 매트릭스 기판은: 매트릭스상으로 제공되는 표시용 화소 전극; 각 화소 전극에 대응하게 제공되며 본질적으로 반도체층으로 이루어지는 TFT; 상기 TFT를 제어하기 위한 주사 신호선; 및 상기 TFT를 거쳐 상기 화소 전극에 데이타 신호를 공급하기 위한 데이타 신호선을 포함하고, 상기 액티브 매트릭스 기판은: 기판상에 형성된 전도성 차광막; 상기 전도성 차광막을 커버하도록 상기 기판상에 형성되는 제1절연막; 상기 제1절연막상에 형성되며, 상기 TFT를 본질적으로 이루는 반도체층의 재료와 동일한 재료로 형성되는 반도체 박막; 상기 반도체 박막을 커버하도록 상기 제1절연막상에 형성되는 제2절연막; 및 상기 제2절연막상에 형성된 저장 용량 전극을 더 포함하고, 상기 저장 용량 전극은 상기 주사 신호선의 재료와 동일한 재료로 형성된 금속 박막이고, 상기 저장 용량 전극은 상기 전도성 차광막에 전기적으로 접속되며, 상기 전도성 차광막과 상기 반도체 박막 사이에 제1저장 용량이 형성되며, 상기 저장 용량 전극과 상기 반도체 박막 사이에 제2저장 용량이 형성되며, 저장 용량 전극의 적어도 일부가 상기 데이타 신호선과 중첩되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전도성 차광막은 블랙 매트릭스로 기능하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전도성 차광막은 일정 전위로 유지되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전도성 차광막은 상기 대향 기판상에 형성된 대향 전극을 구동하기 위한 전압과 동일한 전압으로 구동되는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스 기판.
  5. 제2항에 있어서, 상기 전도성 차광막은 일정 전위로 유지되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  6. 제2항에 있어서, 상기 전도성 차광막은 상기 대향 기판상에 형성된 대향 전극을 구동하기 위한 전압과 동일한 전압으로 구동되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  7. 액정층을 사이에 두고 대향 기판과 대향 배치되어 있으며, 매트릭스상으로 설치된 표시용 화소 전극; 각 화소 전극에 대응하며 본질적으로 반도체층으로 이루어지는 TFT; 상기 TFT를 제어하기 위한 주사 신호선; 및 상기 TFT를 거쳐 상기 화소 전극에 데이타 신호를 공급하기 위한 데이타 신호선을 포함하는 액티브 매트릭스 기판을 제조하는 방법에 있어서; 기판상에 전도성 차광막을 형성하는 단계; 상기 전도성 차광막을 커버하도록 상기 기판상에 제1절연막을 형성하는 단계; 상기 전도성 차광막을 적어도 부분적으로 중첩하도록 상기 제1절연막상에 반도체층을 형성하는 단계; 상기 반도체층을 커버하도록 상기 제1절연막상에 제2절연막을 형성하는 단계; 상기 제1및 제2절연막을 통해서 상기 전도성 차광막에 도달하는 콘택트홀을 형성하는 단계; 및 동일한 금속 박막의 저장 용량 전극과 주사 신호선을 형성 및 패턴화하는 단계를 포함하고, 상기 저장 용량성 전극은 상기 콘택트홀을 거쳐 상기 전도성 차광막에 전기적으로 접속되며 상기 제2절연막을 거쳐 상기 반도체층과 중첩되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 전도성 차광막의 형성 단계는 블랙 매트릭스를 형성하도록 , 또한 외부에서 공급된 전기 신호를 수신하기 위한 단자를 포함하도록 상기 전도성 차광막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판의 제조 방법.
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Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0926603A (ja) * 1995-05-08 1997-01-28 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 表示装置
JP3634089B2 (ja) * 1996-09-04 2005-03-30 株式会社半導体エネルギー研究所 表示装置
JP3684578B2 (ja) * 1998-03-19 2005-08-17 セイコーエプソン株式会社 液晶装置および電子機器
US6576926B1 (en) * 1999-02-23 2003-06-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and fabrication method thereof
US6724443B1 (en) * 1999-03-18 2004-04-20 Sanyo Electric Co., Ltd. Active matrix type display device
JP3463007B2 (ja) * 1999-08-26 2003-11-05 シャープ株式会社 液晶表示装置
TW478014B (en) * 1999-08-31 2002-03-01 Semiconductor Energy Lab Semiconductor device and method of manufacturing thereof
KR100351439B1 (ko) * 1999-10-04 2002-09-09 엘지.필립스 엘시디 주식회사 액정표시장치
TWI301915B (ko) * 2000-03-17 2008-10-11 Seiko Epson Corp
JP3753613B2 (ja) * 2000-03-17 2006-03-08 セイコーエプソン株式会社 電気光学装置及びそれを用いたプロジェクタ
JP4092851B2 (ja) * 2000-04-19 2008-05-28 セイコーエプソン株式会社 電気光学装置、電気光学装置の製造方法及び電子機器
TWI222047B (en) 2000-04-21 2004-10-11 Seiko Epson Corp Electro-optical device
US6580475B2 (en) * 2000-04-27 2003-06-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method of fabricating the same
KR100695299B1 (ko) * 2000-05-12 2007-03-14 삼성전자주식회사 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 및 그의 제조 방법
TW472993U (en) * 2000-06-08 2002-01-11 Microtek Int Inc Scanner light board capable of previewing transparent document
JP2002151699A (ja) * 2000-11-15 2002-05-24 Casio Comput Co Ltd アクティブマトリクス型液晶表示装置
JP2002297058A (ja) * 2001-03-30 2002-10-09 Sanyo Electric Co Ltd アクティブマトリクス型表示装置
TW575777B (en) * 2001-03-30 2004-02-11 Sanyo Electric Co Active matrix type display device
JP4954395B2 (ja) * 2001-07-31 2012-06-13 三菱電機株式会社 表示装置の断線修復方法
KR100635042B1 (ko) * 2001-12-14 2006-10-17 삼성에스디아이 주식회사 전면전극을 구비한 평판표시장치 및 그의 제조방법
JP3700697B2 (ja) * 2002-02-12 2005-09-28 セイコーエプソン株式会社 電気光学装置及び電子機器
JP3788387B2 (ja) * 2002-05-10 2006-06-21 セイコーエプソン株式会社 電気光学装置および電気光学装置の製造方法
US20040174483A1 (en) 2003-03-07 2004-09-09 Yayoi Nakamura Liquid crystal display device having auxiliary capacitive electrode
US7372528B2 (en) * 2003-06-09 2008-05-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Array substrate, method of manufacturing the same and liquid crystal display apparatus having the same
JP4873882B2 (ja) * 2004-05-21 2012-02-08 三洋電機株式会社 液晶表示装置
TWI279010B (en) * 2004-11-12 2007-04-11 Innolux Display Corp Storing capacitor and liquid crystal display device using it
CN100383648C (zh) * 2004-11-24 2008-04-23 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 存储电容和采用该存储电容的液晶显示器
CN100356261C (zh) * 2004-12-01 2007-12-19 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 液晶显示器
JP5070743B2 (ja) * 2006-06-13 2012-11-14 カシオ計算機株式会社 薄膜トランジスタパネルおよび液晶表示装置
JP5018336B2 (ja) 2007-08-22 2012-09-05 セイコーエプソン株式会社 電気光学装置及び電子機器
JP5532797B2 (ja) * 2009-09-29 2014-06-25 セイコーエプソン株式会社 電気光学装置及び電子機器
KR101113394B1 (ko) * 2009-12-17 2012-02-29 삼성모바일디스플레이주식회사 액정표시장치의 어레이 기판
CN102340901A (zh) * 2011-10-24 2012-02-01 北京青云创新科技发展有限公司 导电薄膜及加热玻璃
CN103149760B (zh) * 2013-02-19 2015-03-11 合肥京东方光电科技有限公司 薄膜晶体管阵列基板、制造方法及显示装置
JP2017053899A (ja) * 2015-09-07 2017-03-16 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
CN112736095A (zh) * 2021-01-15 2021-04-30 武汉华星光电技术有限公司 显示面板

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60213062A (ja) * 1984-04-09 1985-10-25 Hosiden Electronics Co Ltd 薄膜トランジスタの製造方法
JP2739158B2 (ja) * 1986-11-11 1998-04-08 セイコーエプソン株式会社 液晶表示装置
JPS6433833A (en) * 1987-07-29 1989-02-03 Canon Kk Electron emitting element
JP2808483B2 (ja) * 1990-08-30 1998-10-08 キヤノン株式会社 液晶素子
JPH0635004A (ja) * 1992-07-21 1994-02-10 Sony Corp 液晶表示装置
JP3267011B2 (ja) * 1993-11-04 2002-03-18 セイコーエプソン株式会社 液晶表示装置
KR0141774B1 (ko) * 1994-06-17 1998-06-15 구자홍 액정표시장치 및 그 제조방법
KR0169385B1 (ko) * 1995-03-10 1999-03-20 김광호 블랙 매트릭스 구조가 가능한 액정용 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조방법
JPH0926603A (ja) * 1995-05-08 1997-01-28 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 表示装置
KR100386203B1 (ko) * 1996-02-29 2003-12-31 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 전기광학장치및그제조방법

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Publication number Publication date
US5956103A (en) 1999-09-21
JPH1010548A (ja) 1998-01-16
KR980003722A (ko) 1998-03-30
JP3433779B2 (ja) 2003-08-04

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