KR100400627B1

KR100400627B1 - 액티브 매트릭스형 표시 장치

Info

Publication number: KR100400627B1
Application number: KR10-2000-0013558A
Authority: KR
Inventors: 사노게이이찌; 나까따니노리오; 마쯔다히로시; 요꼬야마료이찌
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤
Priority date: 1999-03-18
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2003-10-08
Also published as: US6724443B1; TW452669B; KR20000071454A

Abstract

본 발명은 보조 용량의 면적을 충분히 확보함과 동시에, 개구율이 높은 표시 장치를 얻는 것을 목적으로 한다. 또한, 데이터 신호선과 용량 전극을 구성하는 반도체 막과의 결합을 억제할 수 있는 표시 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 데이터 신호선을 따라, 보조 용량을 배치한다. 그에 따라서, 개구율을 높게 유지함과 동시에 충분한 보조 용량을 얻을 수 있다. 또한, 보조 용량을 형성하는 전극(제2 보조용량 전극)에 의해 데이터 신호선과 화소 전극 간을 차광하면서 보조 용량을 얻을 수 있다. 또한, 데이터 신호선의 일부를 두껍게 하여, 차광부를 형성하므로, 보조 용량 전극의 단부와 게이트 신호선 사이에서 광이 누설되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 제1 보조 용량 전극의 위치를 데이터 신호선과 중첩하지 않도록 하므로써, 데이터 신호선과 제1 보조 용량 전극의 결합을 억제할 수 있다. 더욱이, 데이터 신호선과 제1 보조 용량 전극 사이에, 차폐막을 형성하므로써, 데이터 신호선의 밑에 보조 용량을 형성하여도 보조 용량과 데이터 신호선의 결합을 억제할 수 있다.

또한, 제1 보조 용량 전극을 트랜지스터로서 능동층을 구성하는 반도체 막을 연장하여 형성하므로써, 제1 보조 용량 전극의 형성이 용이하게 된다.

Description

액티브 매트릭스형 표시 장치{ACTIVE MATRIX TYPE DISPLAY APPARATUS}

본 발명은 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : LCD)에 관한 것으로, 특히, 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)를 이용한 액티브 매트릭스형으로 미세화에 적합한 TFT 구조를 갖는 표시 장치에 관한 것이다.

LCD는 2장이 대향하는 제1 기판과 제2 기판 사이에 액정을 주입하여 이루어진 표시 장치이다. 제1 기판에는 스위칭 소자인 TFT나 화소마다 형성된 화소 전극이 배치되고, 제2 기판에는 대향 전극이 배치된다. 도 1은 종래의 액티브 매트릭스형 LCD의 제1 기판을 도시하는 평면도이다. 열 방향으로 연장하는 데이터 신호선(51)이 복수 평행하게 배치되고, 이것에 교차하여 행 방향으로 연장하는 게이트 신호선(52)이 복수 평행하게 배치된다. 데이터 신호선(드레인 신호선)(51)과 게이트 신호선(52)의 각 교차점에 대응하여, TFT(53) 및 화소 전극(54)이 배치되어 있다. 도 4는 인접하는 행끼리가 서로 어긋나게 형성된 델타 배열을 도시하고 있다.

TFT(53)는 접점(61)을 통해 데이터 신호선(51)에 접속된 반도체 막(62)을 가지며, 이 반도체 막(62)은 또한 접점(63)을 통해 화소 전극(54)에 접속되어 있다. 반도체 막(62)은 게이트 신호선(52)과 두부분에서 교차하고, 각각 게이트(64,65)로 이루어진다.

게이트 신호선(52)에 소정의 전압이 인가되면, TFT(53)의 반도체 막(62)의 게이트(64,65)에 채널이 형성되어 도통하게 되고, 데이터 신호선(51)에 인가된 데이터 전압이 화소 전극(54)에 인가되고, 이로 인해 발생하는 전계에 의해 액정이 구동되어 데이터 전압에 따른 표시를 행한다.

본 명세서에서는 상술한 바와 같은 2개의 게이트를 갖는 TFT 구조를 더블 게이트라 칭한다. TFT(53)를 더블 게이트로 함으로써, TFT를 비도통시킬 경우에, 고저항인 TFT가 직렬로 접속되어 있으므로, 비도통시에 의도하지 않은 누설되는 부정한 전류, 이를 테면 오프 리크 전류를 저감할 수 있는 효과가 있다.

반도체 막(62)은 화소 전극(54)에 중첩하는 용량 영역(62a)을 갖는다. 그래서, 행 방향으로 연장하고, 화소 전극(54)의 밑에서 용량 영역(62a)에 중첩하여 넓은 영역을 갖는 보조 용량 전극(55)이 배치되어 있다. 보조 용량 전극(55)은 게이트 신호선(52)과 동일한 층에 형성되어 있고, 반도체 막(62)의 용량 영역(62a)과 보조 용량을 형성하고, 화소 전극(54)에 인가된 전압을 유지하는 역할을 한다.

또한, 이상의 구조가 형성된 제1 기판에 대향하여 배치된 제2 기판에는 대향 전극이나, 블랙 매트릭스가 형성된다. 대향 전극은 복수의 화소 전극(54)에 대향하여 전면에 형성되어 있다. 블랙 매트릭스는 데이터 신호선(51)과 화소 전극(54)사이에서 광이 누설하는 것을 방지하기 때문에, 또한, TFT(53)에 광이 도달하여 누설 전류가 흐르는 것을 방지하기 때문에, 데이터 신호선(51) 및 TFT(53)에 대향하는 영역에 형성되는 차광성 막이다. 블랙 매트릭스는 기판 끼리의 오정합 등이 발생하여도 광이 누설하지 않도록 데이터 신호선(51) 보다도 6㎛ 정도 두껍게 형성된다. 도 1에서는 도면의 간략화를 위해 블랙 매트릭스는 도시를 생략하고, 그 폭은 BM으로 표기하였다.

도 1에서의 A-A'선 단면도를 도 2에 도시한다. 글래스 기판(71) 상에 보조 용량 전극(55)이 배치되고, 제1 게이트 절연막(72)을 개재하여 TFT(53)의 반도체 막(62)이 배치된다. 반도체 막(62) 상에 층간 절연막(73)을 개재하여 데이터 신호선(51)이 배치된다. 또한, 평탄화막(74) 등이 형성되고, 화소 전극(54)이 배치되고, 복수의 화소 전극(54)을 덮어 배향막(75)이 형성된다. 또한, 그 이외에 도시하지 않은 액정 및 대향 기판이 배치된다. 데이터 신호선(51)과 화소 전극(54)과는 기생 용량을 작게하기 위해 소정의 거리 d 만큼 이격하여 형성된다. 거리 d는 예를 들면 1㎛ 정도이다. 블랙 매트릭스는 그 간격 d로부터의 광의 누출을 방지하기 위해 화소 전극(54)과 이것에 인접하는 화소 전극(54) 간에 사이를 두고 형성된다.

또한, 근래, 디지털 스틸 카메라나 디지털 비디오 카메라의 화인더 등과 같이, 휴대 전자기기의 표시 장치로서 액티브 매트랙스형 표시 장치가 채용되고 있지만, 휴대 기기에 탑재하기 위해 화소 수를 유지한 채 화면 크기를 축소하여 미세화하는 것이 요구되고 있다.

보조 용량의 용량값은 보조 용량 전극(55)과 반도체 막(62)이 중첩하는 면적에 비례한다. 화소 수를 유지한 채 화면 크기를 축소하는 경우 단순히 상이형으로 축소하여 미세화하는 것에서는 축소에 따른 보조 용량의 용량값이 부족하여 화소 전극(54)에 인가한 전압을 적절히 유지할 수 없게 된다.

그래서, 화소 크기를 축소시켜도 보조 용량의 용량을 확보하도록 하면, 보조 용량 전극(55)의 화소에 점유 면적의 비율이 상대적으로 증대한다. 그러나, 보조 용량을 형성하는 보조 용량 전극(55)은 예를 들면 크롬 등의 금속막에 의해 형성되어 있기 때문에, 보조 용량 전극(55)이 형성된 영역은 광을 투과하지 않는다. 따라서, 화소 크기를 축소하면서 보조 용량의 면적을 일정하게 하면, 화소의 개구율이 저하한다고 하는 문제가 발생한다.

본 발명에 따르면, 데이터 신호선을 따라, 보조 용량을 배치한다. 이로 인해, 개구율을 높게 유지하여 충분한 보조 용량을 얻을 수 있다. 또한, 보조 용량을 형성하는 전극(제2 보조용량 전극)에 의해 데이터 신호선과 화소 전극 간을 차광하면서 보조 용량을 얻을 수 있다. 또한, 데이터 신호선의 일부를 두껍게 하여, 차광부를 형성하므로, 보조 용량 전극의 단부와 게이트 신호선 사이에서 광이 누설되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 제1 보조 용량 전극의 위치를 데이터 신호선과 중첩하지 않도록 하므로써, 데이타 라인과 제1 보조 용량 전극의 결합을 억제할 수 있다. 더욱이, 데이터 신호선과 제1 보조 용량 전극 간의 사이에, 차폐막을 형성하므로써, 데이터 신호선의 밑에 보조 용량을 형성하여도 보조 용량과 데이터 신호선의 결합을 억제할수 있다.

도 1은 종래의 표시 장치의 평면도.

도 2는 종래의 표시 장치의 단면도.

도 3은 제1 실시형태의 표시 장치의 평면도.

도 4는 제1 실시형태의 표시 장치의 단면도.

도 5는 제2 실시형태의 표시 장치의 평면도.

도 6은 제3 실시형태의 표시 장치의 평면도.

도 7a 및 7b는 제3 실시형태의 표시 장치의 단면도.

도 8은 제4 실시형태의 표시 장치의 평면도.

도 9a 및 9b는 제4 실시형태의 표시 장치의 단면도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1, 51 : 데이터 신호선

2, 52 : 게이트 신호선

3, 53 : TFT

17 : 접점

54 : 화소 전극

61, 63 : 접점

62 : 반도체 막

62a : 용량 영역

64, 65 : 게이트

도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 LCD의 평면도이다. 열 방향으로 연장하는 데이터 신호선(1)이 복수 평행하게 배치되고, 이것에 교차하고 행 방향으로 연장하는 게이트 신호선(2)이 복수 평행하게 배치된다. 데이터 신호선(1)과 게이트 신호선(2)의 각 교점에 대응하여 TFT(3) 및 화소 전극(4)이 배치되어 있다.

제1 기판 상에 게이트 신호선(2) 및 용량 전극(21)이 배치되고, 그 위에 절연막을 개재하여 반도체 막(12)이 배치된다. 또한 반도체 막(12) 위에 절연막을 개재해서 데이터 신호선(1)이 배치된다. 데이터 신호선(1)은 접점(11)을 통해 TFT(3)의 반도체 막(12)에 접속되고, 또한 반도체 막(12)은 접점(13)을 통해 화소 전극(4)에 접속된다. TFT(3)는 게이트 신호선(2)과 두부분에서 교차하고, 각각 게이트(14) 및 게이트(15)로 이루어지는, 이를 테면 더블 게이트 구조이다. 또한, 반도체 막(12)을 사이에 두고 게이트 신호선(2)과 반대측의 층에 배치된 게이트 전극(16)을 가지며, 게이트 전극(16)은 접점(17)을 통해 게이트 신호선(2)에 접속되는, 이를 테면, 듀얼 게이트 구조이다.

명세서에서는, 이와 같은 TFT(3)의 반도체 막(12)이 게이트 신호선(2) 및 게이트 전극(16)에 개재하여 있는 구조를 듀얼 게이트라 칭한다. 게이트 전극(16)은 게이트 신호선(2)에 접속되어 있으므로, 게이트 신호선(2)과 동 전위를 이룬다. 듀얼 게이트로 함으로써, 상하의 게이트 각각의 전계에 의해 반도체 막(12)에 채널이 형성되기 때문에, 게이트 전극(16)을 갖지 않는 구조의 TFT에 비교하여 도통시의 저항이 작고, 또한 백 채널의 형성을 억제할 수 있기 때문에 오프 리크 전류가 저감할 수 있는 효과가 있다.

이상의 점은 종래의 LCD와 동일하다. 본 실시형태에서는 큰 실선으로 도시된 보조 용량 전극(21) 및 일점 쇄선으로 도시된 TFT(3)의 용량 영역(12a)의 형상에 특징을 갖는다. 보조 용량 전극(21)은 게이트 전극(2)과 동일한 층에 형성된, 예를 들면 크롬 등의 금속에 의해 이루어진다. 보조 용량 전극(21)은 행 방향으로 상호 연결되고, 점선으로 도시된 화소 전극(4)에 중첩하는 영역으로, 데이터 신호선(1)을 따라 열 방향으로 연장하는 돌출부(21a)를 갖는다. 반도체 막(12)의 용량 영역(12a)도 TFT(3)를 형성하는 영역으로부터 연속적으로 보조 용량 전극(21) 및 돌기부(21a)의 형상에 부합하여 데이터 신호선(1)을 따라 열 방향으로 연장하여 형성된 돌기부(12a)를 갖는다.

보조 용량의 돌기부(12a)의 선단부(21b)는 다음 행의 TFT(3)의 반도체 막(2)과 용량 영역(12a)과의 단락을 방지하기 위한 것으로 형성되어 있고, 보조 용량 전극(21)도 용량 영역(12a)에 부합하여 동일한 형상을 하고 있다.

본 실시형태에서와 같이 보조 용량 전극(21)을 형성함으로서 보조 용량 전극의 면적을 확보함과 동시에, 개구율의 저하를 최저한으로 억제할 수 있다. 왜냐하면 데이터 신호선(1)의 측부는 종래부터 대향 기판에 블랙 매트릭스가 형성된 영역으로, 본래 차광된다. 그래서, 블랙 매트릭스는 일치하지 않게 대응하기 때문에 데이터 신호선(1)보다 두껍게 형성된다. 따라서, 데이터 신호선(1)을 따라 보조 용량 전극(21)을 형성함으로써 차광 영역을 동일 부분에 집약하는 것이 가능하므로, 개구율의 저하를 최소한으로 억제할 수 있다.

또한, 보조 용량 전극(21) 및 용량 영역(12a)은 데이터 신호선(1)의 굴곡부를 따라 도면 위쪽으로 돌기부(21c)를 갖는다. TFT(3)를 차광하기 위한 블랙 매트릭스가 BM으로 도시된 영역에 형성되어 있으므로, 이들에서도 차광 영역을 형성하고 있다. TFT(3)에 광이 도달하면 오동작의 원인이 될 염려가 있으므로,TFT(3) 상에는 블랙 매트릭스가 형성되어 있고, 이 블랙 매트릭스와 돌기부(21c)가 중첩한 부분은 상기와 동일하게 용량의 면적으로 확대하여도 개구율의 저하에는 상관이 없다.

도 4는 도 3의 A-A'단면도이다. 제1 기판(31) 상에 보조 용량 전극(21)이 형성되고, 그 위에 절연막(32)을 개재해서 반도체막(12)의 용량 영역(12a)이 형성되어 있다. 그 위에 절연막(33)을 개재해서 데이터 신호선(1)이 형성되어 있다. 그 위에 평탄화성의 절연막(34)을 개재해서 화소 전극(4)이 형성되고, 또한 배향막(35)이 형성되어 있다.

데이터 신호선(1)과 화소 전극(4)의 대향 면적이 확대하면, 여기서 용량이 발생하고 LCD의 응답 속도가 저하하기 때문에, 데이터 신호선(1)과 화소 전극(4)은 소정의 거리 d만큼 이격하여 형성되어 있다. 종래 기술에서 서술한 데이터 신호선을 따라 형성되는 블랙 매트릭스는 이 간극으로부터 누설하는 광을 차광할 필요에서 형성되어 있었다. 본 실시형태의 보조 용량 전극(21)은 데이터 신호선(1) 밑의 영역까지 중첩하여 형성되어 있다. 본 실시형태의 보조 용량전극(21)은 데이터 신호선(1)의 도면 우측의 측부로부터는 광이 누설하지 않는다. 따라서, 블랙 매트릭스 BM은 데이터 신호선(1)의 보조 용량 전극(21)이 형성된 측근에는 배치할 필요가 없게 된다. 인접 화소 전극(4a)의 측에만 배치하여도 좋다. 블랙 매트릭스는 대향 기판 측에 형성되므로, 도시는 생략하지만 도면중의 BM에 도시한 영역의 대향 기판측에 블랙 매트릭스가 배치된다.

보조 용량 전극(21)과 데이터 신호선(1) 사이는 두께 방향으로 0.5㎛ 이상 이격하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는 보조 용량 전극(21)과 데이터 신호선(1)은 층간 절연막(32,33)에 의해 두께 0.7㎛ 정도 이격되어 있다. 그 때문에, 보조 용량 전극(21)과 데이터 신호선(1) 사이에 발생하는 용량값은 작고 또한 보조 용량 전극(21)은 소정의 전압이 계속 인가되기 때문에, 데이터 신호선(1)과 보조 용량 전극(21) 간에 발생하는 용량에 의한 신호의 손실을 저감할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서 절연막(32)을 0.1㎛로 하고, 절연막(33)을 0.6㎛로 하였다.

또한, 데이터 신호선(1)과 보조 용량 전극(21) 간의 용량도 작게 초과한 것은 아니므로, 데이터 신호선(1)과 보조 용량 전극(21)을 중첩시키는 폭은 제조시에서의 마스크 어긋남 등의 제조상의 오차만큼 중첩시키는 것이 좋다. 적어도 제조 오차만큼 중첩시키면, 마스크 어긋남이 발생하여도 데이터 신호선과 보조 용량 전극(21) 사이로부터 광이 누설되지 않는다. 또한 중첩되는 폭은 제조 오차분 이상으로 하여도 데이터 신호선(1)과 보조 용량 전극(21) 간의 용량을 불필요하게 크게 하게 된다. 따라서, 이것을 중첩시키는 폭은 제조 오차분 정도로 하는 것이 좋다. 중첩시키는 폭의 구체적 수치는 제조 오차에 의해 다르지만 예를 들면 1㎛ ∼ 3㎛정도 중첩시키면 좋고, 본 실시형태에서는 2㎛ 만큼 중첩시켰다.

도 5는 본 발명의 제2 실시형태를 도시하는 평면도이다. 제1 실시형태와 동일한 부분에 대해서는 동일 번호를 부여하고, 설명을 생략한다. 본 실시형태는 데이터 신호선(1)이 크게 형성된 차광 영역(1a)을 갖는 점에 특징이 있다. 보조 용량 전극(21)은 게이트 신호선(2)과 동일 층에 형성되는 것이 일반적이므로, 보조 용량 전극(21)의 돌기부(21a)는 게이트 신호선(2)과 소정 간격을 두고 형성할 필요가 있다. 제1 실시형태에서 설명한 바와 같이, 데이터 신호선(1)의 보조 용량 전극(21) 측에 대향하는 영역에는 블랙 매트릭스가 형성되지 않기 때문에, 보조 용량 전극(21)의 돌기부(21a)와 게이트 신호선(2) 간의 간극으로부터 누설하는 광이 문제가 되는 경우가 있다. 물론, 여기서 블랙 매트릭스를 형성하여도 좋지만, 블랙 매트릭스는 대향 기판측에 형성되기 때문에 기판의 접합 오차가 발생하고, 필요한 영역보다 크게 설계할 필요가 있다. 이것에 대해, 본 실시형태에서와 같이 데이터 신호선(1)에 차광 영역(1a)을 형성하면 기판의 접합 오차는 고려할 필요가 없게 되고, 필요한 최소 차광 영역만으로 보조 용량 전극(21)과 게이트 신호선(2)의 간극으로부터 광 누출을 방지할 수 있다.

또한, 상술한 실시형태에서는 더블 게이트, 듀얼 게이트 구조의 TFT를 이용한 LCD를 예시하여 설명하였지만, 이것에 한정되지 않고 단일 게이트 단층 게이트 구조의 TFT를 이용하여도 좋다.

또한, 상술한 실시형태에서는 화소 전극(4)을 1/2씩 행 방향으로 엇갈리게 한 델타 배열을 도시하였지만, 이것에 한정되지 않고 각 화소를 직선형태로 정렬시킨 스트라이프 배열이어도 물론 좋다.

더욱이, 보조 용량을 형성하는 쪽의 전극에 반도체 막을 이용하는 것이 반드시 필요한 것은 아니며, 금속막의 전극을 별도로 설치하여도 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 제1 및 제2 실시형태에 따르면 용량 전극 및 반도체 막은 데이터 신호선을 따라 연장하는 돌기부를 각각 갖기 때문에 차광 영역을 집적할 수 있고 화소의 개구율을 향상시킬 수 있다.

그래서, 보조 용량 전극의 돌기부는 데이터 신호선의 적어도 일부에 중첩하여 배치되므로 데이터 신호선과 보조 용량 전극 간의 사이로부터 광이 누출하지 않는다.

또한 반도체 막의 돌기부는 데이터 신호선과는 중첩하지 않고 배치되어 있으므로, 여기서 발생하는 기생 용량을 최소한으로 억제할 수 있다.

또한 보조 용량 전극의 돌기부 단부와 인접하는 행의 게이트 신호선과의 사이의 영역에 데이터 신호선이 두껍게 형성된 차광부가 형성되고, 이 차광부는 게이트 신호선 및 보조 용량 전극과 일부 중첩하므로 보조 용량 전극의 단부와 게이트 신호선과의 사이로부터 광이 누출하지 않는다.

그런데, 한 개의 화소가 대형 표시 장치에서는 블랙 매트릭스나 보조 용량 전극에 의한 개구율의 저하에 크게 문제가 되지 않고, 한 개의 화소에 대한 보조 용량이 점유하는 면적의 비율은 소형 표시 장치에 비교하여 낮다. 따라서, 본 발명은 4인치형 이하, 예를 들면, 2인치형이나 1.5인치형 등의 소형 표시 장치 또는 4인치형이나 6인치형의 XGA 등의 고정밀도 표시 장치에서와 같이 한 개의 화소를 소형 표시 장치에 적용해도 가장 효과적이다. 물론 대형의 표시 장치에서도 적용할 수 있고 개구율을 향상시킬 수 있다.

다음에 제3 실시형태에 대해 설명한다.

도 6에 LCD의 표시 장치를 나타내는 평면도를 도시하고, 도 7a에는 도 3에서의 A-A'선을 따른 단면도를 도시하고, 도 7b는 도 6에서의 B-B'선을 따른 단면도를 나타낸다.

도 6에 도시한 바와 같이, 일부에 게이트 전극(111)을 구비한 복수의 게이트 신호선(151)과 복수의 데이타 신호선(152)에 둘러싸인 각 영역에는 표시 화소를 이루는 화소 전극(120)이 각각 형성되어 있고, 그 화소 전극(120)은 TFT에 접속되어 있다.

또한, 보조 용량 전극(160)은 인접하는 표시 화소로 연장하고 있다. 이 보조 용량 전극선(160)은 게이트 전극(111)을 형성할 때에 동시에 Cr 등의 고융점 금속으로 이루어진다.

보조 용량 전극선(160)으로부터 수직으로 돌출한 보조 용량 전극 돌출부(153)는 데이타 신호선(152)의 연장 방향(도면중 상하 방향)으로 연장하고 있고, 데이터 신호선(152)과 중첩하여 배치되어 있다.

도 7b에 도시하는 바와 같이, 반도체 막인 TFT의 능동층(113)은 p-Si막(도면중 좌상에서 우하로 향하는 사선을 가리킴)으로 이루어지고, 능동층(113)에 설치된 드레인(113d)은 데이터 신호선(152)에 접속되어 있고, 소스(113s)는 화소전극(120)에 접속되어 있다.

또한, 게이트 전극(111)과 게이트 절연막(112)을 개재하여 중첩한 능동층(130)에는 채널(113c)을 형성하고 있다. 본 실시형태에서는 더블 게이트 구조를 이루고 있으므로 채널(113c)은 2개이다.

더욱이, 소스(113s)는 보조 용량 전극 돌출부(153)의 전체와 중첩하도록 연장하여 배치되어 용량 전극(154)을 이루고 있다. 즉, 반도체 막이 연장하여 용량 전극(154)을 구성하고 있다. 그와 같이 이 용량 전극과 보조 용량 전극 돌기부(153) 사이dp 게이트 절연막(112)을 개재하여 용량을 이루고 있다. 용량 전극(154)은 능동층(113)의 형성과 동시에 p-Si 막으로 형성되어 있다.

이 용량 전극(154) 위에 형성된 제1 층간 절연막(115)을 개재해서 Al 등의 도전 재료로 이루어지는 데이타 신호선(152)을 형성하고 있다. 이 데이터 신호선(152) 위에는 제2 층간 절연막(117)을 설치하고, 그 위에 차폐막(118)이 형성되어 있다. 그리고 차폐막(118) 위에는 유기 수지로 이루어지고 표면을 평탄화하는 평탄화 절연막(119)을 설치하고 그 위에 ITO로 이루어지는 화소 전극(120)을 형성하고 있다.

도 7a 및 도 7b에 따른 LCD의 구조를 설명한다.

도 7b에 도시하는 바와 같이, 석영 글래스, 무알칼리 글래스 등으로 이루어지는 절연성 기판(110) 상에 Cr, Mo 등의 고융점 금속으로 이루어지는 게이트 신호선(151) 및 그 일부를 이루는 게이트 전극(111)을 설치한다. 그 게이트 전극(111) 상에는 제1 절연막인 게이트 절연막(112), 및 p-Si막으로 이루어지는 능동층(113)이 순서대로 형성하고 있다. 능동층(113)에는 게이트 전극(111) 위쪽으로 진성 또는 실질적으로 진성인 채널(113c)과, 이 채널(113c)의 양측에 스토퍼 절연막(114)을 마스크로 하여 이온 주입하여 형성된 저농도 영역, 이를테면 LDD 영역을 구비하고 있다. 능동층(113)의 양 측에는 이온 주입을 하여 고농도 영역으로 한 소스(113s) 및 드레인(113d)이 설치되어 있다. 또한, 도 7a에 도시하는 바와 같이, 보조 용량 전극선(160)으로부터 돌출한 보조 용량 전극 돌출부(153)와 능동층(113)의 소스(113s)가 연장되어 형성된 용량 전극(154) 간에 전하를 축적하는 용량을 배치하고 있다. 이 용량은 액정(122)에 인가되는 전압을 유지하기 위해 설치되어 있는 보조 용량이다. 보조 용량 전극 돌출부(153)는 게이트 전극(111) 및 게이트 신호선(151)과 동시에 형성된다.

그리고, 게이트 절연막(112), 능동층(113) 및 스토퍼 절연막(114) 상의 전면에는 예를 들면 SiO₂막, SiN 막 및 SiO₂막의 순서로 적층된 제2 절연막인 층간 절연막(115)을 설치한다. 층간 절연막(115)에 드레인(113d)에 대응하여 설치된 콘택홀에 Al 등의 금속을 충전하여 드레인 전극(116)을 설치한다. 이 때 도 7a에 도시하는 바와 같이, 드레인 전극(116)과 동시에 형성되는 데이타 신호선(152)을 게이트 전극(111)의 돌출부(153)의 위쪽에 배치한다. 또한 전면에 예를 들면 SiO₂막, SIN 막 및 SiO₂막의 순서로 적층되어 이루어지는 제3 절연막인 층간 절연막(117)을 설치한다. 그래서, 도 7b에 도시하는 바와 같이, 그 위에 광을 차광하는 불투명 재료인 금속, 예를 들면 Cr, Mo, 티탄(Ti) 등으로 이루어지는 차폐막(118)을 형성한다. 이 차폐막은 제1 및 제2 실시형태 1 및 2에서는 대향 기판 측에 설치된 블랙 매트릭스의 일부를 TFT 기판측에 설치한 것이고, 대향 기판과의 접합 오차를 보다 작게 하기 위해 도입한 것이다.

또한 그 위에는 예를 들면 유기 수지로 이루어지고 표면을 평탄하게 하는 제4 절연막인 평탄화 절연막(119)을 설치한다.

그리고, 그 평탄화 절연막(119), 층간 절연막(117) 및 층간 절연막(115)의 소스(113s)에 대응한 위치에 콘택홀을 형성하고, 그 콘택홀을 통해 소스(113s)와 접한 투명 도전 재료인 ITO로 이루어지는 화소 전극(120)을 평탄화 절연막(119) 상에 설치한다.

그 화소 전극(120) 및 평탄화 절연막(119) 상에 액정(122)을 배향하는 배향막(121)을 형성한다.

이와 같이 하여, TFT를 구비한 TFT 기판(110)을 완성한다.

이와 같은 TFT 기판(110)에 대향하여 설치되는 대향 전극 기판(130)에는 기판(130) 측으로부터 순서대로 투명 도전 재료로 이루어지는 대향 전극(131), 및 유기 수지 등으로 이루어지는 배향막(132)이 형성되어 있다.

이들 양 기판(110,130)을 상호 대향시켜 그들의 주변을 봉입 접착재로서 접착하여 양 기판의 간격에 액정(122)을 충진하고, 양 기판의 외측에 편광판(133)을 접착시켜 LCD를 완성한다.

여기서, 보조 용량 전극 돌출부(153)는 게이트 절연막(112)을 거쳐 용량 전극(154)의 중첩부에서 용량을 이루기 때문에, 상호 중첩하여 형성하고 있다. 또한, 용량 전극(154)과, 데이터 신호선(152)과는 층간 절연막(115) 및 층간 절연막(117)을 통해 적층되어 있지만, 상호 중첩하지 않도록 배치되어 있다.

이와 같이, 용량 전극(154)과 데이터 신호선(152)이 중첩하고 있지 않으므로, 데이터 신호선(152)과 용량 전극(154) 사이에서 용량 커플링을 일으키는 것을 억제할 수 있기 때문에, 수평 동기 기간마다 변화하는 데이터 신호선(152)에 인가된 전압에 추종하여 용량 전극(154)에 인가되는 전압이 본래 유지되어야 할 전압에 대해 변화하는 것을 방지할 수 있다.

이로 인해, 화소 전극(120)에 인가되는 전압이 변화하지 않기 때문에, 보유 전압, 즉 액정(122)에 인가되는 실효 전압이 작아지는 것이 없어지게 되고, 종래와 같이 표시가 하얗게 되어 콘트라스트가 저하되는 현상을 방지할 수 있다.

또한, 데이터 신호선(152)은 용량 전극(154)인 반도체 막과 중첩하지 않으면 좋다. 또한 데이터 신호선(152)은 그 모두가 보조 용량 전극 돌출부(153)와 중첩하여 있을 필요가 없다. 그러나, 데이터 신호선(153)이 보조 용량 전극 돌출부(153)와의 중첩부가 작아지게 되면, 화소 전극(119)을 형성하는 면적이 작아지게 되어 개구율이 저하하는 것이 고려되고, 더욱이 중첩부가 없어지게 되면 그 간극을 투과하는 누광이 발생하므로, 개구율을 최대한으로 크게 할 수 있는 범위로 보조 용량 전극 돌출부(153)와 데이터 신호선(152)의 중첩 면적을 결정하면 좋다.

또한, 상술한 각 실시형태에서는 능동층의 반도체막으로서 p-Si 막을 사용하였지만, 비결정 실리콘막 또는 비정질 실리콘막을 이용하여도 좋다.

또한, 본 실시형태에서는 LCD에 적용한 경우를 도시하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고 유기 EL 표시 장치에 적용하여도 본 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

다음에 제4 실시형태에 대해 설명한다.

도 8은 LCD의 표시 화소를 나타내는 평면도를 도시하고, 도 9a에는 도 8에서의 A-A선을 따른 단면도를 도시하고, 도 9b는 도 8에서의 B-B선을 따른 단면도를 도시한다.

본 실시형태에서는 용량 전극(154) 위에 형성된 제1 층간 절연막(115)을 개재해서 차폐막(118)이 형성되어 있다. 이 차폐막(118)의 위에는 제2 층간 절연막(117)을 설치하고, 그 위에 Al 등의 도전 재료로 이루어지는 데이터 신호선(152)을 형성하고 있다.

이하, 도 9a 및 도 9b에 따른 LCD 구조를 설명한다.

도 9a에 도시하는 바와 같이, 석영 글래스, 무알칼리 글래스 등으로 이루어지는 절연성 기판(110) 상에 Cr, Mo 등의 고융점 금속으로 이루어지는 게이트 신호선(151) 및 그 일부를 이루는 게이트 전극(111)을 설치한다. 그 게이트 전극(111) 상에는 제1 층간 절연막인 게이트 절연막(112), 및 p-Si 막으로 이루어지는 능동층(113)을 순차로 형성하고, 그 능동층(113)에는 게이트 전극(111) 위쪽으로 진성 또는 실질적으로 진성인 채널(113c)과, 이 채널(113c)의 양측에 스토퍼 절연막(114)을 마스크로 하여 이온 주입하여 형성된 저농도 영역, 이를 테면 LDD 영역을 구비하고 있고, 또한 이온 주입하여 형성된 고농도 영역으로 한 소스(113s) 및 드레인(113d)이 설치되어 있다. 또한, 도 9a에 도시하는 바와 같이, 보조 용량 전극선(151)으로부터 돌출한 보조 용량 전극 돌출부(153)와 능동층(113)의 소스(113s)가 연장되어 형성된 용량 전극(154)와의 사이에 전하를 축적하여 용량을 이루고 있다. 이 용량은 액정(122)에 인가되는 전압을 보유하기 위해 설치되어 있는 보조 용량이다. 보조 용량 전극 돌출부(153)는 게이트 전극(111) 및 게이트 신호선(151)과 동시에 형성한다.

즉, 도 9a 및 9b에 도시하는 바와 같이, 층간 절연막(115) 위에 광을 차광하는 불투명 도전 재료인 금속, 예를 들면 Cr, Mo, 티탄(Ti) 등으로 이루어지는 차폐막(118)을 형성한다. 그리고, 그 이외에 전면에 예를 들면 SiO₂막, SiN 막 및 SiO₂막의 순서로 적층되어 이루어지는 제3 절연막인 층간 절연막(117)을 설치한다.

여기서, 이 차폐막(118)은 TFT 영역에서는 TFT의 채널(113c)을 덮도록 형성되고, 보조 용량을 형성하는 영역에서는 보조 용량 전극 돌출부(153)와 용량을 이루지는 용량 전극(154)을 덮도록 형성되어 있다.

그와 같이 함으로써, 화소 전극(120)의 주변의 누광을 차폐할 수 있음과 동시에, p-Si로 이루어지는 용량 전극(154)과 데이터 신호선(152)과의 사이에 차폐막(118)이 존재하고, 이것의 전계를 차폐하기 때문에 데이터 신호선(152)과 용량 전극(154) 사이의 용량 커플링을 방지할 수 있고, 데이터 신호선(152)에 인가된 전압에 의한 용량 전극(154)에 대한 영향을 억제할 수 있어 보유 전압이 작아지는 것을 억제할 수 있다.

그 때문에, 종래 기술와 같이 데이터 신호선에 인가되는 수평 기간마다 변화하는 전압에 따라 화소 전극에 인가되는 전압이 변동하여 표시로서 하얗게 되는 것을 방지할 수 있어 콘트라스트의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 상술한 각 실시형태에서는 능동층의 반도체 막으로서 p-Si 막을 이용하였지만, 비결정 실리콘 막 혹은 비정질 실리콘막을 이용하여도 좋다.

또한, 본 실시형태에서는 LCD에 적용한 경우를 도시하였지만 본 발명은 그것에 한정되지 않고, 유기 EL 표시 장치에 적용하여도 본 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따르면, 수평 동기 기간마다 변화하는 데이타 신호선에 인가되는 전압에 무관하게 일정한 유지 전압을 얻을 수 있으므로 밝기가 흐린 표시를 얻지 않고 양호한 표시를 얻을 수 있는 표시 장치를 제공할 수 있다.

Claims

화소 마다 설치된 트랜지스터를 스위칭함으로써 각 화소의 표시를 제어하는 액티브 매트릭스형 표시 장치에 있어서,

행 방향으로 복수 배치된 게이트 신호선과,

열 방향으로 복수 배치된 데이터 신호선과,

상기 게이트 신호선 및 데이터 신호선의 교점에 각각 대응하여 매트릭스 형태로 배치된 화소 전극과,

상기 화소 전극에 접속된 제1 보조 용량 전극과,

상기 게이트 신호선과 평행한 방향으로 연장하고, 상기 제1 보조 용량 전극과 절연막을 개재해서 대향하고, 이 부분에서 보조 용량을 형성하는 제2 보조 용량 전극과,

상기 제1 및 제2 보조 용량 전극은 데이터 신호선과 평행한 방향으로 데이터 신호선을 따라 연장하는 돌출부

를 구비하는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2 보조 용량 전극은 불투명 재료로 형성되어 있는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
제2항에 있어서, 상기 제2 보조 용량 전극은 금속제인 액티브 매트릭스형 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2 보조 용량 전극의 돌출부는 그 일부가 상기 데이터 신호선에 중첩하도록 배치되어 있는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
제4항에 있어서, 상기 제2 보조 용량 전극의 돌출부는 상기 데이터 신호선과는 중첩하지 않도록 배치되어 있는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
제5항에 있어서, 상기 제1 보조 용량 전극은 반도체 막이고, 상기 반도체 막에서의 상기 게이트 신호선과 절연막을 개재해서 대향하는 부분이 상기 트랜지스터의 채널 영역을 구성하는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
제2항에 있어서,

상기 제2 보조 용량 전극의 돌출부 단부와, 인접하는 행의 게이트 신호선 사이의 영역에 상기 데이터 신호선이 두껍게 형성된 차광부가 형성되고,

상기 차광부는 상기 게이트 신호선 및 상기 보조용량 전극과 일부 중첩하고 있는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
제2항에 있어서, 상기 데이터 신호선과 화소 전극 간을 덮는 차광막을 더 가지며,

상기 차광막은 상기 제2 보조 용량 전극의 돌출부가 인접하지 않는 측의 데이터 신호선을 따라 설치되며, 상기 제2 보조 용량 전극의 돌출부가 존재하는 측의 데이터 신호선을 따라 설치되지 않는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 보조 용량 전극은 반도체 막이고,

상기 반도체 막에서의 상기 게이트 신호선과 절연막을 개재해서 대향하는 부분이 상기 트랜지스터의 채널 영역을 구성하는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 보조 용량 전극의 돌출부는 두께 방향에서 상기 데이터 신호선과 중첩하지 않는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
제10항에 있어서, 상기 제1 보조 용량 전극은 반도체 막이고,

상기 반도체 막에서의 상기 게이트 신호선과 절연막을 개재해서 대향하는 부분이 상기 트랜지스터의 채널 영역을 구성하는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 보조 용량 전극은 데이터 신호선과는 두께 방향으로 중첩되어 있고, 두께 방향에서의 반도체 막과 데이터 신호선과의 사이에는 차폐막이 설치되어 있는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
제12항에 있어서, 상기 차폐막은 불투명 재료로 형성되어 있는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
제13항에 있어서, 상기 차폐막은 금속제인 액티브 매트릭스형 표시 장치.
제12항에 있어서, 상기 차폐막과 데이터 신호선의 사이 및 상기 차폐막과 반도체 막의 사이에는 절연막이 형성되어 있는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
제12항에 있어서, 상기 제1 보조 용량 전극은 반도체 막이고,

상기 반도체 막에서의 상기 게이트 신호선과 상기 절연막을 개재해서 대향하는 부분이 상기 트랜지스터의 채널 영역을 구성하는 액티브 매트릭스형 표시 장치.