KR100403932B1 - 액티브 매트릭스 기판, 그 제조방법 및 그 기판을 이용한 이미지 센서 - Google Patents

액티브 매트릭스 기판, 그 제조방법 및 그 기판을 이용한 이미지 센서 Download PDF

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Abstract

본 발명에서 신호선과 축적용량전극을 겸하는 축적용량 공통배선은 동일한 전극층을 패턴닝하는 것에 의해 서로 평행하게 형성된다. 즉, 축적용량 공통배선 배선의 형성을 위한 추가의 공정을 필요로 하지 않는다. 또한, 이 구성에 의하면 축적용량 공통배선과 신호선이 서로 평행하기 때문에 신호선에 있어서의 신호전달지연 및 화소 사이의 크로스토크의 발생을 방지할 수 있다. 예컨데, 이 액티브 매트릭스 기판은 액정 표시장치나 이미지 센서등의 액티브 매트릭스 기판으로서 적절히 사용할 수 있다. 또한, 신호선과 축적용량 공통배선을 서로 평행하게 형성하는 구성에 있어서 화소전극과의 사이에 축적용량을 형성하도록 제공된 축적용량전극과 주사선을 동일한 전극층을 패턴닝하는 것에 의해 형성한 경우에도 동일한 효과가 얻어진다.

Description

액티브 매트릭스 기판, 그 제조방법 및 그 기판을 이용한 이미지 센서 {Active matrix substrate, method of manufacturing the same, and image sensor incorporating the same}
본 발명은 예컨대 액정 표시장치나 평판형 이미지 센서 등에 이용되는 액티브 매트릭스 기판과 그 제조방법에 관한 것이며, 또한 이 액티브 매트릭스 기판을 채용한 이미지 센서에 관한 것이다.
액정 표시장치 등에 이용되는 액티브 매트릭스 기판은 복수의 신호선과 복수의 주사선이 격자상으로 배치되어 이루어지는 전극배선과, 상기 신호선과 주사선으로 둘러싸인 화소마다 독립하여 제공된 화소전극 및 스위칭 소자 등으로 구성되어 있다.
상기 스위칭 소자는, 2단자형인 경우 각각 신호선(또는 주사선) 및 화소전극에 접속되며, 3단자형인 경우 각각 신호선, 주사선 및 화소전극에 접속된다. 그리고, 주사선에 소정의 전압신호가 입력되면 스위칭 소자가 ON되어, 신호선에 입력된 화상신호(전위)가 각 화소전극으로 보내진다. 화소전극을 선택구동하는 스위칭 소자로서는 3단자형의 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT) 소자와, 2단자형의 금속-절연막-금속(Metal-Insulator-Metal: MIM) 소자등이 일반적으로 알려져 있다.
스위칭 소자로서 TFT 소자(이하, TFT라 칭한다)를 이용하여 형성한 액정 표시장치의 일부인 액티브 매트릭스 기판에 있어서, 화소는 도 9∼11에 나타낸 것같이 격자상으로 배치된 2개의 신호선(101)과 2개의 주사선(102)으로 이루어지는 전극배선과, 신호선(101) 및 주사선(102)으로 둘러싸인 화소영역에 제공된 화소전극 (103)과 TFT(l04) 등으로 구성되어 있다.
도 10은 도 9의 F-F'선 단면도이고, 도 11은 도 9의 G-G'선 단면도이다.
TFT(l04)는 주사선(102)중 하나에 접속되는 게이트전극(106), 신호선(101)중 하나에 접속되는 소스전극(107), 및 화소전극(103)과 그리고 하기의 화소용량(축적용량)(105a)의 한쪽의 단자(투명전극층 112)에 접속된 드레인전극(108)을 갖고 있다. 상기 주사선(102)에 주사신호가 입력되면 TFT(l04)가 구동되어, 신호선(101)에 입력된 화상신호(비디오 신호)가 소스전극(107)과 드레인전극(108)을 통해 화소전극(103)에 기입된다.
상기 액티브 매트릭스 기판에 있어서, 화소전극(103)에 기입된 화상신호를 유지하기 위한 축적용량(105a; storage capacitor)은 도 11에 도시한 바와 같이 게이트절연막(110)과 그리고 게이트절연막(110)을 통해 대향배치된 화소용량전극(축적용량전극)(105) 및 투명전극층(112)으로 구성되어 있다. 축적용량전극(105)은 주사선(102)에 평행한 복수의 축적용량(105a)를 접속하는 화소용량 공통배선(축적용량 공통배선)을 겸하고 있고 액정 셀(cell)에 채용되는 경우에 대향기판(도시하지 않음)상의 대향전극에 접속된다.
상기 액티브 매트릭스 기판의 제조공정은, 도 12a∼12h 및 도 13a∼13h에 도시된 것 같이, 절연성의 투명기판(109) 위에 게이트전극(l06) 및 축적용량전극 (105)을 형성하고, 계속해서 게이트절연막(110), 반도체층(111), n+- Si층(소스전극 107 및 드레인전극 108에 상당), 투명도전층(112), 금속층(113), 보호막(114), 층간절연막(115), 화소전극(103)을 형성하는 투명도전층의 순으로 적층·패턴닝되어 이루어진다. 한편, TFT(l04)의 소스전극(107)에 접속되도록 제공된 투명도전층(112) 및 금속층(113)은 신호선(101)을 구성한다.
상기 액티브 매트릭스 기판에 있어서, 화소전극(103)은 층간절연막(115)을 관통하는 콘택트 홀(116)을 통해 TFT(l04)의 드레인전극(108)에 접속된다. 한편, 화소전극(103; 도 9 참조)은 층간절연막(115)에 의해 신호선(101)과 주사선(102)으로부터 분리되므로, 신호선(101) 및 주사선(102)에 대하여 화소전극(103)을 중첩시키는 것이 가능하게 된다(도 9 및 도 10 참조). 이러한 구조에 의하면, 개구율이 향상되고, 신호선(101) 및 주사선(102)에 의해 발생하는 전계를 차폐함으로써 액정의 배향불량(disclination)을 억제하는 효과가 있는 것으로 알려져 있다.
보다 간단한 형태로서 층간절연막(115) 및 그 상층의 화소전극(103)의 형성공정을 생략하고, 투명도전층(112)을 화소전극으로서 형성하여 이 투명도전층(112)상에 적층하는 보호막(114)에 큰 화소개구를 형성하는 방법도 있다. 이 구조는 상기 구조와 비교하여 개구율에서는 떨어지지만 보다 적은 공정으로 액티브 매트릭스 기판을 형성할 수 있기 때문에 제조비용면에서 유리하다.
그런데, 이와 같이 형성된 액티브 매트릭스 기판은 액정표시장치 뿐 아니라 여러가지의 용도에 적용할 수 있다. 예컨대, 구체적으로는 화소전극(103) 상에 PIN 접합이나 쇼트키(schottky) 접합을 취하는 반도체 적층소자를 형성하고, 이를 포토다이오드(photo diode)로서 기능하도록 하는 포토센서(photo sensor)를 들 수 있다. 이것은 상기 다이오드의 타방의 단자에 소정의 직류전압(DC 전압)을 인가해 두고, 광이 조사되는 부분만 다이오드의 도통성이 증가하여, 각 화소의 화소용량(축적용량)(105a)에 전위의 형태로 데이터가 축적되는 것이다.
다른 예로는 광이나 X선 등을 직접 전하로 변환하도록 포토다이오드 대신에 제공된 변환층에 의해 생성되어 고전압에 의해 축적용량(105a)에 축적된 전하를 순차적으로 읽어 내는 센서가 있다. 이것은 예컨대, 일본국 공개특허공보 92-212458호(공개일 1992년 8월 4일)에 기재되어 있는 것 같은 형태를 취하는 것으로, 변환층에 의해 생성된 전하는 축적용량(105a)에 축적되어 피사체의 형태에 따라 각각의 화소에 전하형태의 데이터(전위데이터)로 저장된다. 액정 표시장치의 경우와 같이, 주사선(102)을 순차 주사하는 것에 의해, 주사선(102)에 의해서 선택된 화소에 저장된 데이터는 액티브 소자(TFT(l04)에 대응됨)를 통해 데이터선(신호선(101)에 대응됨)에 독출된다. 상기 데이터선의 타단에는, 이들 데이터를 신호로서 독출하기 위한 OP 앰프 등의 회로가 제공되어 있고, 센서에 비추어진 물체가 화상 데이터로서 취출된다.
상기 예로 든 센서의 포토다이오드나 광전변환층을 형성하기 전의 단계인 액티브 매트릭스 기판부분에 관해서는, 상기 액정 표시장치의 생산 공정을 그대로 전개하고, 축적용량(105a)의 크기나 액티브 소자의 시정수 등을 센서용에 최적화하는 것만으로 실현할 수 있기 때문에 생산에 있어서 새로운 설비투자 등을 필요로 하지 않고 염가로 생산하는 것이 가능하다.
예컨대, 컴퓨터의 표시소자(모니터)로서 이용되는 액정 표시장치는 그 취급할 수 있는 정보량이 최근에 점점 더 많이 요구되고 있는데, 이러한 요구를 만족시키기 위해서 표시소자의 대형화(표시부의 대형화)는 필수적인 요건으로 되어 있다. 또한, 컴퓨터 모니터로서의 용도뿐만 아니라, AV(Audio Visua1) 기기나 산업기기 등의 모니터로서도 대형 액정표시장치의 수요가 증가하고 있다. 한편, 중소형의 표시소자에 있어서도 고정밀 화상의 수요가 증가하고 있는데, 실제로 설계면에서 취급하기 곤란한 문제로 되어 가고 있다.
도 9 내지 도 11에 기초하여 상기 문제들을 해결함에 있어서 문제점들을 구체적으로 설명한다. 표시소자를 대형화하면 할수록, 신호선(101)이나 주사선(102)이 길어지므로, 배선에서의 신호지연을 더 이상 무시할 수 없게 된다. 한편, 중소형의 표시소자에 있어서도, 좁은 피치(pitch) 내에서 높은 개구율을 확보하고자 하면 당연히 배선폭을 마세하게 하지 않을 수 없어서, 그 결과 배선(신호선(101)과 주사선(102))이 고저항으로 되어 역시 신호지연이 발생한다.
그래서, 상기 신호지연을 해소하기 위해서는 상기 배선의 신호지연성을 결정하는 다른 요소인, 배선사이의 정전용량을 낮추는 것이 유효한 방법으로 생각된다. 그렇지만, 신호선(101)과 주사선(102)을 격리시키는 게이트절연막(110)은 동시에 TFT(l04)의 특성을 결정하거나, 축적용량(105a)를 형성하는 역할도 하기 때문에, 상기 게이트절연막(110)의 막 두께를 얇게 하여 단위 면적당의 정전용량을 작게 하는 방법은 쉽게 채택될 수 없다.
센서용의 액티브 매트릭스 기판은 액정 표시장치용의 액티브 매트릭스 기판보다 더욱 엄격한 요구수준을 만족할 필요가 있다. 즉, 상술한 신호지연성의 문제에 더하여 노이즈의 문제를 경시할 수 없다. 도 9 내지 도 11에 기초하여 구체적으로 설명하면, 목표화소로부터 신호를 읽어 낼 때에 축적용량전극(105)은 인접화소(축적용량전극(105)을 공유하는 화소)로부터의 신호도 받는데, 이것이 목표한 신호에 노이즈로 중첩된다. 해상도는 노이즈에 의해 저하되는 바, 즉 인접화소로부터 얻어진 신호가 축적용량(105)과 목표화소전극 사이의 정전용량에 의해 목표한 신호와 간섭을 일으킨다. 다르게는, 축적용량전극(105)과 신호선(101) 사이의 정전용량이 신호선(101)에 잡음으로 나타나며, 목표신호검출용의 증폭기에 의해서 증폭되어 정확한 데이터가 얻어지지 않게 되는 문제가 일어난다. 정확하면서 정밀한 신호를 얻기 위해서 보다 큰 전하데이터를 화소전위를 지나치게 올리지 않고 축적하는 것이 행하여지지만, 이 때문에 축적용량치를 크게 하는 것이 효과적이다. 그러나, 축적용량치를 크게 함에 따라 축적용량 공통배선의 임피던스가 커져 상술한 문제가 더욱 커지게 된다.
축적용량 공통배선의 임피던스를 작게 하는 이유를 보다 자세히 설명한다. 주사선과 축적용량 공통배선을 나란히 배치한 경우에는, 어떤 특정라인의 주사선을 선택한 순간에 그 특정 라인에 대한 축적용량 공통배선과 용량결합한 모든 화소가 그 축적용량 공통배선에 부하로 작용한다. 즉, 화소에 대하여 전하를 기입 및 독출하는 경우에 있어서, 특정 라인의 주사선을 선택한 순간에 해당 주사선 및 축적용량 공통배선에 해당하는 각 화소의 전위가 일제히 변화하기 때문에 각 화소와 정전용량을 형성하는 축적용량 공통배선의 전위는 원래의 유지해야 할 전위에 대하여 크게 변동된다. 이와 같이, 축적용량 공통배선의 전위가 변동하게 되면, 화소의 데이터, 즉 화소의 전위와 간섭하여 크로스토크(crosstalk)를 발생시키는 요인이 된다.
또한, 축적용량 공통배선이 다수의 신호선과 교차하여 용량결합되어 있으면, 축적용량 공통배선의 변동하는 전위는 신호선을 지나는 신호에도 악영향을 준다. 특히, 액정 표시장치와 같이 다수의 신호선이 고주파수 교류로 구동되는 경우에 그 영향이 커진다.
따라서, 화소의 전위나 신호선을 지나는 신호에 악영향을 미치지 않도록 축적용량 공통배선의 전위가 안정한 상태를 유지하기 위해서는 축적용량 공통배선을 저항치가 작은 재료로 형성하는 등에 의해 축적용량 공통배선의 임피던스를 매우 낮은 값으로 할 필요가 있다.
그래서, 축적용량 공통배선을 통상과 같이 주사선과 나란히 배치하는 것이 아니라 신호선과 나란히 배치하는 구조가 고려되었다. 예컨대, SID 98 DIGEST의 pp.371-374에 개시되어 있는 X선 센서용 액티브 매트릭스 기판의 구성은 도 14 및 도 15에 나타낸 것같이 각 화소가 격자상으로 배치된 신호선(201) 및 주사선(202)에 둘러싸여 형성되고, 또한 화소전극(203)과 축적용량전극(205)이 게이트 절연막(210b)을 매개로 대향한 구조를 갖는 축적용량(205a)이 각 화소마다 형성되어 있다. 또한, 축적용량 공통배선(205b)은 신호선(201)과 나란히 배치되어 있다.
상기 구성에 의하면, 신호선(201)과 축적용량 공통배선(205b)은 교차하지 않기 때문에 신호선(201)에 관한 정전용량(부하용량)을 낮출 수 있으며 축적용량 공통배선(205b)의 임피던스도 저감할 수 있다. 그 결과, 신호선(201)에서의 신호지연성의 문제를 크게 개선할 수 있는 동시에 표시장치에서 종종 문제가 되는 크로스토크의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 이 구조를 센서용의 액티브 매트릭스 기판으로 이용하는 경우에는 인접화소의 데이터에 의한 노이즈에 의해 야기되는 해상도의 저하 현상을 막을 수 있다. 보다 구체적으로는, 주사선(202)에 의해 어떤 라인(즉, TFT(204)를 ON하는 주사신호가 입력된 주사선(202)에 평행한 화소의 행)이 선택되는 경우, 축적용량 공통배선(205b)에 생기는 노이즈는 신호선(201)을 따라 전파하는 것은 있더라도, 동일주사선(202)을 따라 전파하지 않기 때문에 목표화소로부터 얻어진 데이터는 동시에 선택되어 있는 다른 화소로부터 악영향을 받지 않는다.
그렇지만, 상기 구성의 액티브 매트릭스 기판을 제조하기 위해서는, 도 12a∼12h 및 도 13a∼13h에 나타낸 액티브 매트릭스 기판의 제조공정과 비교하여 축적용량 공통배선(205b)를 형성하기까지 주사선(202)의 형성공정(도 12a, 도 13a의 공정에 상당)과 게이트절연막(2l0b)의 형성공정(도 12b, 도 13b의 공정에 상당)과의 사이에 여분의 공정이 필요하게 된다. 구체적으로는, a) 게이트절연막(210b)을 매개로 화소전극(203)과 대향하도록 제공된 축적용량전극(205)으로서의 투명전극막의 형성공정(성막, 포토리소그라피에 의한 패턴닝 및 에칭 공정), b) 상기 축적용량전극(205)을 형성하기 전의 하층 게이트절연막(210a)의 형성 및 c) 금속으로 이루어진 축적용량 공통배선(205b)과 축적용량전극(205) 사이의 접촉부(205c)를 제공하기 위한 게이트절연막(210b)의 성막, 포토리소그라피에 의한 패터닝 및 에칭공정이 추가로 필요하다. 또한, 상기 게이트절연막(210b)의 패턴닝은 화소마다 행하여질 필요가 있기 때문에 패턴닝의 정밀도가 요구되고, 고가의 포토 마스크와 세밀한 노광조건이나 에칭조건의 관리 등이 필요하게 된다.
TFT(204)를 보호하기 위한 보호막(예컨대, 도 10의 보호막(114)에 상당하는 것)은 형성되어 있지 않지만, 장치(X선 센서등)의 신뢰성을 향상시키기 위해서는 통상 유기막으로 구성되는 층간절연막(215)과 TFT(204)와의 사이에 무기 보호막을 배치하는 것이 바람직하고, 실제로, 종래의 장치에 이용되는 액티브 매트릭스 기판에 질화규소 등으로 된 무기막이 배치되어 있다. 따라서, 게이트절연막(210b)의 형성 완료후 공정의 수는 도 9에 나타낸 종래의 것과 거의 같다고 할 수 있다.
따라서, 축적용량전극(205)로 작용하게 되는 투명전극막의 성막 및 패턴닝 공정과 그리고 게이트절연막(210b)의 성막 및 패턴닝(에칭)공정의 증가 및 게이트절연막(210b)의 패턴닝에 있어서 추가로 요구되는 정밀도 분만큼 비용이 증가하게 된다. 또한, 양산성 측면에서 볼 때, 설계 규칙이 비교적 간단한 중소형의 액티브 매트릭스 기판의 제조에 있어서는, 이러한 공정증가를 수반하는 공정을 이용하는 장점은 없고, 동일 생산 라인이면서 액티브 매트릭스 기판의 크기에 따라 여러 공정을 취급할 수 있도록 제조라인을 조정하여야 하기 때문에 제조라인의 생산성을 저하시키는 새로운 문제가 발생한다.
도 10 및 도 11에 나타낸 구성과 같이 축적용량전극(105)이 게이트 절연막(110)의 하층에 형성되어 있는 경우에는 전술하였던 것과 같이 층간절연막(115) 및 그 상층의 화소전극(103)의 형성공정을 생략하여 투명도전층(112)을 화소전극으로서 형성하는 간편한 방법을 채택할 수 있는 데 대하여, 도 14 및 도 15에 나타낸 구성과 같이 축적용량 공통배선(205b)이 게이트절연막(210b)의 상층에 형성되어 있는 경우에는 상기와 같은 간편한 방법을 채택할 수 없다.
또한, 도 14 및 도 15에 나타난 액티브 매트릭스 기판에서는 2㎛ 이상의 두께로 성막한 층간절연막(215; 폴리머막)에 보조 용량의 형성에 필요한 크기의 관통 구멍을 형성하고 있다. 이러한 액티브 매트릭스 기판을 액정 표시장치에 적용하는 경우, 화상표시에 있어서 중요한 부분(투과형액정 표시장치의 경우에는 광투과부분)에 상기 관통 구멍이 위치하므로, 액정의 배열이 흐트러져서 콘트라스트(contrast)의 저하라고 하는 표시 품질상의 문제를 일으킬 우려가 있다.
한편, 미국특허공보 5,182,620(일본 특개평 91-288824호(공개일 1991년 12월19일)에 대응)에는 탑 게이트 구조(노말 스태거 구조)의 TFT를 스위칭 소자로 하는 액티브 매트릭스 기판이 개시되어 있는데, 층간절연막의 상층에 화소전극을 배치하여 높은 개구율을 도모하는 동시에 보조용량용 배선을 신호선에 평행하게 배치하는 구성이 개시되어 있다. 또한, TFT의 반도체층 및 커패시터용 하부전극을 다결정 실리콘 박막의 패턴닝 등으로 형성한다. 게이트버스 배선, 게이트전극 및 커패시터용 상부전극도 다결정 실리콘 박막의 패턴닝 등으로 형성한다. 보조용량은 커패시터용 하부전극과 커패시터용 상부전극을 절연막을 통해 대향되도록 함으로써 형성된다.
그러나, 이러한 구성은 비정질 실리콘형 TFT를 갖춘 액티브 매트릭스 기판에 적용할 수 없다. 왜냐하면, 커패시터용 하부전극과 커패시터용 상부전극중 적어도 한쪽을 비정질 실리콘으로 형성하는 경우, 다결정 실리콘 박막을 비정질 실리콘 박막으로 대체한 것에 의해 안정한 커패시터 특성이 얻어지지 않게 되기 때문이다. 보다 구체적으로는, 비정질 실리콘이 다결정 실리콘보다 도전율이 낮고, 더구나 비정질 실리콘형 TFT에 있어서 전압에 의해 용량이 변동하기 쉽기 때문이다.
또한, 비정질 실리콘형 TFT를 갖는 액티브 매트릭스 기판에 노말 스테거 구조가 아니라 반전 스태거 구조를 채택하는 쪽이 액티브 매트릭스 기판에 조사되는 광에 기인한 TFT의 누설 전류발생을 억제하기 쉽다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 공정수의 증가를 동반하지 않으면서 신호선에 있어서의 신호전달지연 및 화소사이의 크로스토크의 발생을 방지하는 것이 가능한 액티브 매트릭스 기판, 및 그 제조방법을 제공하는 것에 있다. 또한, 상기 액티브 매트릭스 기판이 이용된 이미지 센서를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따른 액티브 매트릭스 기판은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 격자상으로 배열된 복수의 주사선 및 신호선에 의해 형성되는 화소마다 제공된 화소전극과; 상기 주사선과 신호선의 교차부 근방에 위치하며, 주사선, 신호선 및 화소전극 각각에 접속된 스위칭 소자와; 그 사이에서 상기 화소전극과 축적용량을 형성하도록 제공된 축적용량전극; 및 신호선에 평행하게 배열된 축적용량 공통배선을 포함하고, 상기 신호선, 축적용량전극 및 축적용량 공통배선은 동일한 전극층을 패턴닝하여 형성된다.
상기 구성에 의하면, 신호선을 형성할 때 동시에 축적용량전극과 축적용량 공통배선을 형성할 수 있기 때문에 공정수의 증가 또는 제조비용의 증가를 초래하는 일없이 신호선과 평행한 축적용량 공통배선을 갖는 액티브 매트릭스 기판을 제조할 수 있다.
보다 구체적으로는 예컨대, 종래의 액정 표시장치(신호선과 축적용량 공통배선이 직교하는 것)의 생산라인을 공정의 변경없이 사용하여, 고성능의 액정 표시장나 센서 등에 사용할 수 있는 액티브 매트릭스 기판을 제조할 수 있기 때문에 새로운 설비투자가 불필요한 뿐만 아니라 라인의 생산성을 저하시키는 걱정도 없다.
또한, 상기 구조의 액티브 매트릭스 기판을 이용하여, 예컨대 액정 표시장치나 이미지 센서등의 장치를 구성하면 신호선이 교차하는 선은 주사선만으로 할 수 있어(즉, 축적용량 공통배선과 신호선이 교차하지 않기 때문) 노이즈나 신호전달의 지연등을 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 의해 화소의 충전을 보다 고속으로 할 수 있다. 또한, 1개의 축적용량 공통배선을 공유하는 복수화소에 접속된 스위칭 소자들이 동시에 ON하는 순간이 없기 때문에 크로스토크 등을 막을 수 있다.
즉, 공정수의 증가를 수반하는 일없이 신호선에 있어서의 신호전달지연 및 화소 사이의 크로스토크 발생을 방지하는 것이 가능한 액티브 매트릭스 기판을 제공할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 기판은 신호선들의 시정수(time constant)가 비교적 낮기 때문에 신호선에 있어서의 신호전달지연을 방지할 수 있는데, 이는 종래의 액티브 매트릭스 기판과 달리 신호선이 축적용량 공통배선과 교차하지 않게 된 만큼, 신호선과 다른 배선들 사이의 정전용량이 작게 되기 때문이다.
그런데, 종래의 액정 표시장치에서도 잘 행하여지고 있는 것 같이 신호선에 가하는 신호의 진폭을 작게 하기 위하여, 화소전극에 대향하여 배치되는 대향전극 및 축적용량 공통배선에 신호선에 가해지는 신호와 180°역위상의 일정진폭을 갖는 신호를 공급하는 경우가 있다. 이 경우 축적용량 공통배선에 있어서 신호지연도 문제로 되어 있었다.
그러나, 주사선의 OFF전위에도 축적용량 공통배선에 공급하는 신호와 동일한 위상, 동일한 진폭의 신호를 중첩하는, 소위, 부유 게이트 구동을 하기 때문에 본 발명의 경우 주사선과 축적용량 공통배선과의 전압차는 항상 일정하게 된다.
즉, 축적용량 공통배선으로부터 보면, 시정수를 증가시키는 용량성분은 부유 용량(stray capacitor) 이외에는 없는 것으로 되기 때문에 축적용량 공통배선에 있어서의 신호지연은 거의 제로(zero)로 되는 효과도 얻어진다.
또, 축적용량전극과 축적용량 공통배선은 동일한 전극층을 패턴닝하여 인접하는 화소의 축적용량전극을 축적용량 공통배선으로 상호 접속하거나, 또는 화소마다 독립하여 형성한 축적용량전극 상에 축적용량 공통배선을 적층하고 이 축적용량공통배선을 복수의 화소에 공통으로 접속되도록 형성할 수도 있다.
전자의 경우에 있어서 신호선이 단층구조를 가진다면 신호선, 축적용량전극 및 축적용량 공통배선을 동일한 전극층의 패턴닝에 의해 형성할 수 있다. 또한, 후자의 경우에 있어서 신호선이 이층의 적층구조를 가진다면 신호선의 하층과 축적용량전극을 동일한 전극층의 패턴닝에 의해 형성하고 신호선의 상층과 축적용량 공통배선을 동일한 전극층의 패턴닝에 의해 형성함으로써 신호선, 축적용량전극 및 축적용량 공통배선을 동시진행으로 형성할 수 있기 때문에 상술한 본 발명의 효과가 변함없이 얻어진다.
본 발명에 따른 또 다른 액티브 매트릭스 기판은 격자상으로 배열된 복수의 주사선 및 신호선에 의해 형성되는 화소영역마다 제공된 화소전극과; 상기 주사선, 신호선 및 화소전극의 각각에 접속된 스위칭 소자와; 그 사이에서 상기 화소전극과 축적용량을 형성하도록 제공된 축적용량전극; 및 상기 축적용량전극에 접속되어 신호선과 평행하게 배열된 축적용량 공통배선을 포함하고, 상기 신호선과 축적용량전극이 동일한 전극층을 패턴닝하는 것에 의해 형성된다.
상술한 것 같이, 축적용량전극과 축적용량 공통배선은, 동일한 전극층을 패턴닝하여 인접하는 화소들의 축적용량전극들을 축적용량 공통배선으로 상호 접속하거나, 또는 화소마다 독립하여 형성한 축적용량전극 상에 축적용량 공통배선을 적층하고 이 축적용량 공통배선을 복수의 화소에 공통으로 접속하도록 할 수도 있다.
어떻게 하더라도, 신호선과 적어도 축적용량전극을 동일한 전극층의 패턴닝에 의해 형성하는 구성이라고 하면 종래의 제조공정을 그대로 이용하여 전술한 것과 같은 작용효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 관한 또 다른 액티브 매트릭스 기판은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 격자상으로 배열된 복수의 주사선 및 신호선에 의해 형성되는 화소영역마다 제공된 화소전극과; 상기 주사선, 신호선 및 화소전극의 각각에 접속된 스위칭 소자와; 축적용량의 형성에 제공되는 축적용량전극과; 상기 축적용량전극에 접속되어 신호선과 평행하게 배열된 축적용량 공통배선을 포함하고, 상기 축적용량은 상기 화소전극과 축적용량전극 사이에 형성되며, 또한 상기 주사선과 축적용량전극은 동일한 전극층을 패턴닝하는 것에 의해 형성된다.
상기 구성에 의하면, 신호선, 축적용량전극 및 축적용량 공통배선이 동일한 전극층을 패턴닝하는 것에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판과 같은 장점을 얻을 수 있다.
특히, 신호선의 정전용량이 감소하기 때문에, S/N(signal to noise) 비가 향상되는 동시에 신호선에 있어서의 신호지연이 작게 된다. 또한, 축적용량 공통배선에서의 신호의 크로스토크에 의한 해상도의 저하를 막을 수 있을 뿐만 아니라 축적용량 공통배선에 걸리는 부하가 현저히 감소하기 때문에 신호의 정밀도를 향상시키기 위해서 축적용량 공통배선의 임피던스를 줄이고자 하는 설계상의 부담도 지극히 적다.
또한, 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 기판은 종래의 액정 표시장치용의 액티브 매트릭스 기판의 제조장치를 약간의 패턴 설계변경하는 것만으로 그대로 이용할 수 있기 때문에 비용적으로 극히 유리하다.
또한, 화소전극과 함께 축적용량을 구성하는 축적용량전극 및 주사선을 동일층으로 형성하는 액티브 매트릭스 기판은 축적용량전극을 대면적으로 형성하여, 축적용량치가 큰 이미지 센서를 구성하는 데 유리하다. 왜냐하면, 주사선 및 축적용량전극을 형성한 후 절연막 상에 화소전극을 상층으로서 형성하게 됨으로써 화소전극 상에 변환층을 적층함으로써 형성되는 화소전극의 개구면적은 축적용량전극이 차광성을 갖고 있다고 해도 영향을 받지 않기 때문이다.
축적용량치가 큰 이미지 센서는 변환층에 X선이 조사되는 것에 따라 생성된 전하를 효율적으로 수집할 수 있고, 또한 화소전위가 비정상적으로 상승하여 스위칭 소자로부터 전하가 누설되거나 또는 스위칭 소자 자체가 파괴되기도 하는 불량을 방지할 수 있다.
이와 달리, 축적용량전극과 함께 축적용량을 형성하는 화소전극을 화소전극과는 별도로 제공되는 도전체층으로 대체하여 축적용량전극과 도전체층이 절연층(예컨대, 게이트절연막)을 협지하도록 할 수도 있다.
즉, 본 발명의 액티브 매트릭스 기판은, 격자상으로 배열된 복수의 주사선 및 신호선에 의해 형성되는 화소영역마다 제공된 화소전극; 상기 주사선, 신호선 및 화소전극의 각각에 접속된 스위칭 소자; 축적용량을 형성하도록 제공된 축적용량전극과; 상기 축적용량전극에 접속되어 신호선과 평행하게 배열된 축적용량 공통배선과; 축적용량전그과 함께 절연층을 협지하도록 제공된 도전층을 포함하고, 축적용량은 도전층과 축적용량전극층 사이에 형성되며, 상기 주사선과 축적용량전극이 동일한 전극층을 패턴닝하는 것에 의해 형성된다.
또한, 본 발명의 액티브 매트릭스 기판의 구성은 바텀(bottom) 게이트 구조의 스위칭 소자를 채택하는 경우에 매우 적절하다.
또한, 본 발명의 액티브 매트릭스 기판의 구성은, 비결정질 실리콘형 박막 트랜지스터(a-Si 형 TFT)를 스위칭 소자로서 채택하는 경우에 매우 적절하다.
본 발명에 관한 또 다른 액티브 매트릭스 기판은 상기 목적을 달성하기 위해서, 격자상으로 배열된 복수의 주사선 및 신호선에 의해 형성되는 화소영역마다 제공된 화소전극; 상기 주사선, 신호선 및 화소전극의 각각에 접속된 스위칭 소자; 그 사이에서 상기 화소전극과 축적용량을 형성하도록 제공된 축적용량전극; 및 상기 축적용량전극에 접속되며 신호선과 평행하게 배열된 축적용량 공통배선을 포함하고, 상기 주사선과 화소전극이 동일한 전극층을 패턴닝하는 것에 의해 형성된다.
이러한 구성에 의해서도, 신호선, 축적용량전극 및 축적용량 공통배선이 동일한 전극층을 패턴닝하는 것에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판과 같은 장점을 얻을 수 있다.
또한, 주사선 및 화소전극으로 이루어진 층 상에 게이트절연막을 성막하고, 스위칭 소자, 신호선, 축적용량전극 및 축적용량 공통배선을 형성하고, 보호막을 성막한 후, 보호막과 게이트절연막을 동일 포토 마스크등을 이용하여 동시에 패턴닝하여, 화소전극에 개구부를 형성할 수 있다.
따라서, 상기한 바와 같이, 주사선과 화소전극을 동일한 전극층의 패턴닝에 의해서 형성하는 구성의 경우, 동일 포토 마스크를 이용하며 또한 보호막과 게이트절연막을 하나의 공정에서 패턴닝함으로써 비용삭감효과가 얻어지기 때문에 제조비용을 대폭 삭감할 수 있다.
더구나, 보호막의 패턴닝 공정에 이를 때까지 화소전극을 게이트절연막으로 보호할 수 있기 때문에 화소전극의 표면이 오염되기 어렵다. 이 결과, 상기구성의 액티브 매트릭스 기판에 변환층을 적층하여 이미지 센서를 구성하는 경우 화소전극의 개구부 상에 변환층을 안정하게 성막할 수 있기 때문에 고성능으로 제조의 수율이 좋은 이미지 센서를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 액티브 매트릭스 기판은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 격자상으로 배열된 복수의 주사선 및 신호선에 의해 형성되는 화소영역마다 제공된 제 1의 화소전극; 상기 주사선, 신호선 및 제 1의 화소전극의 각각에 접속된 스위칭 소자; 상기 제 1의 화소전극에 접속된 제 2의 화소전극; 그 사이에서 상기 제 2의 화소전극과 축적용량을 형성하도록 제공된 축적용량전극; 및 상기 축적용량전극에 접속되어 신호선과 평행하게 배열된 축적용량 공통배선을 포함하고, 상기 주사선과 제 2의 화소전극이 동일한 전극층을 패턴닝하는 것에 의해 형성된다.이러한 구성에 의해서도 신호선, 축적용량전극 및 축적용량 공통배선이 동일한 전극층을 패턴닝하는 것에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판과 같은 장점을 얻을 수 있다.
또한, 큰 축적용량이 요구되지 않는 경우에는, 제 2의 화소전극의 면적을 작게 설정할 수 있기 때문에 금속이나 또는 주사선과 같은 불투광성 재료로 제 2의 화소전극을 형성하더라도 차광영역의 면적을 최소한으로 할 수 있다. 또한, 제 1의 화소전극은 ITO(Indium Tin 0xide) 또는 기타의 투광성 재료로 형성될 수 있기 때문에, 이러한 화소전극을 채용한 액티브 매트릭스 기판은 개구부를 크게 한 투과형의 액정 표시장치에 적절하게 사용할 수 있다. 또한, 제 1의 화소전극을 ITO 같은 안정된 물질로 형성하기 때문에 상기 구성의 액티브 매트릭스 기판을 이미지 센서에 적용하는 경우 제 1의 화소전극상에 변환층을 안정하게 적층할 수 있다.
또한, 변환층이 광 조사에 의한 리프레시(refresh) 동작을 필요로 하는 경우 이더라도 상술한 것 같이 차광영역의 면적이 최소한으로 되어 있기 때문에, 변환층에 원하는 방향에서 충분한 광량을 조사할 수 있다.
본 발명에 따른 액티브 매트릭스 기판의 제조방법은 상기 목적을 달성하기 위해서, 상기 구성을 갖는 액티브 매트릭스 기판의 제조방법에 있어서, 상기신호선, 축적용량전극 및 축적용량 공통배선을 동일한 전극층을 패턴닝하는 것에 의해 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 방법에 의하면, 신호선을 형성할 때 축적용량전극과 축적용량 공통배선이 동시에 형성되기 때문에 공정수의 증가를 초래하는 일없이 신호선과 평행한 축적용량 공통배선을 갖는 액티브 매트릭스 기판을 제조할 수 있다. 특히, 종래의 액정 표시장치(신호선과 축적용량 공통배선이 직교하는 것)의 생산라인을 공정의 변경없이 사용하여, 고성능인 액정 표시장치용 또는 센서용의 액티브 매트릭스 기판을 제조할 수 있기 때문에 새로운 설비투자가 불필요할 뿐만 아니라 라인의 생산성을 저하시키는 걱정을 하지 않아도 된다.
본 발명에 따른 액티브 매트릭스 기판의 다른 제조방법은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 격자상으로 배열된 복수의 주사선 및 신호선에 의해 형성되는 화소영역마다 제공되는 화소전극; 상기 주사선, 신호선 및 화소전극의 각각에 접속된 스위칭 소자; 그 사이에서 상기 화소전극과 축적용량을 형성하도록 제공된 축적용량전극; 및 상기 축적용량전극에 접속되고 신호선과 평행하게 배열된 축적용량 공통배선을 구비한 액티브 매트릭스 기판의 제조방법으로서, 상기 엑티브 매트릭스 기판상에 전극층을 성막하고, 상기 전극층을 패턴닝하여 주사선과 화소전극을 형성하는 공정; 게이트절연막을 적층하는 공정; 상기 신호선, 스위칭 소자, 축적용량전극 및 축적용량 공통배선을 형성한 후 보호막을 성막하는 공정; 및 상기 게이트절연막 및 보호막을 동시에 패턴닝하여 화소전극의 개구부를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 주사선을 형성할 때 동시에 화소전극을 형성할 수 있어서 종래의 액티브 매트릭스 기판의 제조공정을 그대로 적용할 수 있다. 따라서, 종래의 액정 표시장치(신호선과 축적용량 공통배선이 직교하는 것)의 생산라인을 공정의 변경없이 사용하여, 신호선과 평행하게 배치된 축적용량 공통배선을 갖는 고성능인 액정 표시장치용 또는 센서용 등의 액티브 매트릭스 기판을 제조할 수 있기 때문에 새로운 설비투자가 불필요할 뿐만아니라 라인의 생산성을 저하시키는 걱정을 하지 않아도 된다.
더구나, 주사선 및 화소전극으로 이루어진 층 위에 게이트절연막을 성막하고, 스위칭 소자, 신호선, 축적용량전극 및 축적용량 공통배선을 형성하고, 보호막을 성막한 후 보호막과 게이트절연막을 동일 포토 마스크등을 이용하여 동시에 패턴닝하여, 화소전극에 개구부를 형성할 수 있기 때문에, 동일 포토 마스크를 이용하며 또한 보호막과 게이트절연막을 단일공정에서 패턴닝하는 것에 의한 비용삭감효과가 얻어져 제조비용을 대폭으로 삭감할 수 있다.
또한, 보호막의 패턴닝 공정에 이를 때까지 화소전극이 게이트절연막에 의해 보호되므로 화소전극의 표면이 오염되기 어렵다. 이 결과, 화소전극의 개구부상에 변환층을 적층하여 이미지 센서를 구성하는 경우 변환층을 안정하게 성막할 수 있어 고성능의 이미지 센서를 고수율로 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 이미지 센서는 상기 목적을 달성하기 위해서, 상기 구성을 갖는 액티브 매트릭스 기판과, 입사되는 전자방사선을 전하로 변환하는 변환부와, 축적용량으로 하여금 전하를 축적하도록 하는 바이어스전압 인가수단을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 이미지 센서에 입사한 전자방사선은 변환부에서 전하로 변환되고 계속해서 상기 전하가 정전용량(축적용량)에 축적된다. 일반적으로 이미지 센서는 축적용량이나 노이즈에 대한 요구수준이 높지만, 상기 액티브 매트릭스 기판을 갖춘 이미지 센서에 있어서는 정전용량으로부터 신호를 독출하는 특성에 영향을 주지 않을 정도로 요구수준을 낮출 수 있다. 또한, 이미지 센서를 구성하는 액티브 매트릭스 기판을 제조할 때, 새로운 공정을 추가할 필요가 없고, 또한 종래의 액정 표시장치(신호선과 축적용량 공통배선이 직교하는 것)의 생산라인을 공정의 변경없이 사용할 수 있다. 따라서, 새로운 설비투자가 불필요할 뿐만 아니라 라인의 생산성을 저하시키지 않고 이미지 센서를 제조할 수 있다.
또한, 축적용량전극을 투명전극막으로 구성한 액티브 매트릭스 기판을 사용하면, 상기 이미지 센서에 있어서 투명기판과 변환층 사이의 차광영역을 적게 할 수 있기 때문에 이미지 센서 전체에 광을 조사하는 방법으로 변환층의 리프레시를 효율적으로 할 수 있다.
또한, 축적용량전극은 물론 축적용량 공통배선도 투명전극막으로 구성한 액티브 매트릭스 기판을 사용하면 차광영역이 보다 적어지기 때문에 상기 효과를 크게 할 수 있다.
또한, 스위칭 소자의 상층을 덮는 절연막을 매개로 화소전극과 축적용량전극이 대향 배치되는 구성을 갖는 액티브 매트릭스 기판을 사용하면 새로운 공정을 추가하는 일없이 이미지 센서를 제조할 수 있다. 상기 구성과 함께, 화소전극 및 절연막 사이에 층간절연막이 개재되며 그리고 층간절연막을 관통하는 콘택트 홀에서 화소전극과 축적용량전극이 대향 배치되는 구성을 채택한 액티브 매트릭스 기판을 사용하면 화소전극과 전극선(주사선, 신호선, 접속전극등의 화소전극보다 하층에 배열되는 전극배선을 의미함)사이의 영향이 저감되며, 또한 축적용량치가 정확하게 제어되는 이미지 센서를 제공할 수 있다.
본 발명의 목적, 특징 및 장점은 첨부도면을 참조한 다음 설명으로 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액티브 매트릭스 기판의 구성을 나타낸 개략 평면도이다.
도 2는 도 1에 나타난 액티브 매트릭스 기판의 A-A"선 단면도이다.
도 3a∼3h는 도 1에 나타낸 액티브 매트릭스 기판의 제조공정을 나타낸 A-A"선 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액티브 매트릭스 기판의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 X선 센서의 주요부를 구성하는 액티브 매트릭스 기판의 개략 평면도이다.
도 6은 도5에 나타낸 X선 센서의 B-B'선 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 X선 센서의 주요부를 구성하는 액티브 매트릭스 기판의 개략 평면도이다.
도 8은 도 7에 나타낸 X선 센서의 D-D'선 단면도이다.
도 9는 종래의 액티브 매트릭스 기판의 구성을 나타낸 개략 평면도이다.
도 10은 도 9에 나타난 종래의 액티브 매트릭스 기판의 F-F'선 단면도이다.
도 11은 도 9에 나타난 종래의 액티브 매트릭스 기판의 G-G'선 단면도이다.
도 12a∼12h는 도 9에 나타난 종래의 액티브 매트릭스 기판의 제조공정을 나타낸 F-F'선 단면도이다.
도 13a∼13h는 도 9에 나타낸 종래의 액티브 매트릭스 기판의 제조공정을 나타낸 G-G'선 단면도이다.
도 14는 종래의 X선 센서에 이용되는 액티브 매트릭스 기판의 구성을 나타낸 개략 평면도이다.
도 15는 도 14에 나타난 종래의 액티브 매트릭스 기판의 H-H'선 단면도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액티브 매트릭스 기판의 구성을 나타낸 개략 평면도이다.
도 17은 도 16에 나타난 액티브 매트릭스 기판의 I-I'선 단면도이다.
도 18a∼18g는 도 16에 나타난 액티브 매트릭스 기판의 제조공정을 나타낸 I-I'선 단면도이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액티브 매트릭스 기판의 구성을 나타낸 개략 평면도이다.
도 20은 도 19에 나타낸 액티브 매트릭스 기판의 J-J'선 단면도이다.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액티브 매트릭스 기판의 구성을 나타낸 개략 단면도이다.
도 22는 도 21에 나타낸 액티브 매트릭스 기판의 변형예를 나타내는 개략 평면도이다.
도 23은 도 22에 나타낸 액티브 매트릭스 기판의 K-K'선 단면도이다.
도 24는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액티브 매트릭스 기판의 구성을 나타낸 개략 평면도이다.
도 25는 도 24에 나타난 액티브 매트릭스 기판의 L-L'선 단면도이다.
도 26은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액티브 매트릭스 기판의 구성을 나타낸 개략 평면도이다.
도 27은 도 26에 나타난 액티브 매트릭스 기판의 M-M'선 단면도이다.
도 28은 도 26에 나타난 액티브 매트릭스 기판의 변형예중 주요부를 나타낸 개략평면도로서, 콘택트 홀의 근방에서 변형이 이루어진 것을 나타낸다.
도 29는 도 28에 나타난 액티브 매트릭스 기판의 N-N'선 단면도이다.
도 30은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액티브 매트릭스 기판의 구성을 나타낸 개략 평면도이다.
도 31은 도 30에 나타낸 액티브 매트릭스 기판의 O-O'선 단면도이다.
(실시예 1)
본 발명의 실시예 1을 도 1 내지 도 3에 기초하여 설명한다. 한편, 본 실시예에 따른 액티브 매트릭스 기판은, 도 12a∼12h 및 도 13a∼13h에 나타낸 액티브 매트릭스 기판의 제조공정를 이용할 수 있는 것을 특징의 하나로 하고 있다. 이하의 설명에서는 상기 도면들을 참조하면서 특히 본 실시예와의 차이점에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시예에 따른 액티브 매트릭스 기판을 구성하는 각 층의 재료나 제조방법 등은 종래 공지의 것을 응용할 수 있기 때문에 이들에 관한 상세한 설명은 생략한다.
도 1 및 도 2에 나타낸 것같이, 본 실시예의 액티브 매트릭스 기판은 각각 격자상으로 설치된 신호선(11) 및 주사선(12)에 둘러싸인 화소(화소영역)를 포함하는데, 이 각 화소는 신호선(11) 및 주사선(12)의 교차부 근방에 스위칭 소자로서의 TFT(13)를 구비하고 있다.
신호선(11)과 나란히 배열된 축적용량배선(축적용량 공통배선)(14)은, 상기 신호선(11)의 행방향으로 나란히 각 화소에 형성된 복수의 화소용량 (축적용량)(14a)을 접속시키는 축적용량 공통배선이다. 예컨대, 액티브 매트릭스 기판이 액정 표시장치에 쓰이는 경우에는 축적용량 공통배선(14)이 대향 기판의 공통전극(도시하지 않음)에 접속된다. 또한, 축적용량 공통배선(14)은 콘택트 홀(15)을 통해서 보호막(절연막)(27)을 매개로 화소전극(16)과 대향하여 축적용량(14a)을 형성한다. 즉, 축적용량 공통배선(14)은 상기 공통배선으로서 기능할 뿐만 아니라 축적용량(14a)을 구성하는 2개의 전극중 하나(축적용량전극)로서도 기능한다.
또한, 이하의 제조공정에서 설명하는 바와 같이, 금속배선(26c) 및 투명전극(25c)으로 이루어진 축적용량 공통배선(14)은 신호선(11)을 형성하는 금속배선(26a) 및 투명전극(25a)을 형성할 때에 동시에 패턴닝된다. 즉, 축적용량 공통배선(14)을 형성하는 금속배선(26c)과 신호선(11)을 형성하는 금속배선(26a)은 하나의 동일층에 형성되고, 축적용량 공통배선(14)을 형성하는 투명전극(25c)과 신호선(11)을 형성하는 투명전극(25a)이 다른 동일층에 형성된다.
다음에, 본 실시예의 액티브 매트릭스 기판의 제조공정을 도 3a∼3h에 따라 구체적으로 설명한다.
도 3a에 나타낸 것같이, 예컨대 유리 등의 절연성 투명기판(20) 상에 금속막을 성막한 후, 포토 리소그라피 및 건식식각 또는 습식식각에 의해 TFT(13)의 게이트전극(21) 및 주사선(12)(도 1 참조)을 형성한다. 종래의 액티브 매트릭스 기판(이하, 종래기판이라 한다)의 제조에 있어서는 축적용량공통배선(105)이 금속막으로부터 동시에 형성되지만(도 12a및 도 13a 참조) 본 실시예에서는 축적용량공통배선(105)이 이 단계에서 형성되지 않는다.
다음, 게이트절연막(22), 반도체층(23)(비정질 실리콘 층) 및 n+-Si 층(24) (n+-비정질 실리콘 층)을 연속하여 적층한 후, 도 3b에 도시한 것같이 패턴닝한다. 한편, n+-Si 층(24)은 후에 TFT(13)의 소스전극(24a) 및 드레인전극(24b)로 된다. 이들 층의 적층 및 패턴닝 방법과 형성 패턴은 종래기판과 동일하다.
구체적으로는, 적층된 막(층) 중에서 반도체층(23) 및 n+ -Si 층(24)은 반도체층(23)이 식각되어야 할 형상에 따라 동시에 패턴닝될 수 있다. TFT(13)의 채널부로 되는 n+-Si 층(24)의 갭(gap)은 아직 형성하지 않고, 계속해서 게이트 절연막(22)의 패턴닝이 진행된다. 이 패턴닝 단계는 단자 근방의 주사선(12)(도 1 참조)과 외부와의 접촉부를 제공하며 축적용량공통배선(14)(도 1 및 도 2 참조)에 신호를 공급하는데 필요한 접촉부(예컨대, 대향 기판의 공통전극과의 접촉부)를 제공하기 위한 것으로서, 도3에는 도시되어 있지 않다.
다음, 투명전극층(전극층)(25) 및 금속층(전극층에 상당하며, 패턴닝후의 형상만 도시함)을 연속하여 적층한 후 금속층을 패턴닝하여, 도 3c에 도시한 것같이 금속배선(26a, 26b, 26c)을 형성한다. 계속해서 투명전극층(25)을 패턴닝하여 도 3d에 나타낸 것같이 투명전극(25a, 25b, 25c)을 형성한다. 투명전극(25a) 및 금속배선(26a)은 신호선(11)에 상당하고, 투명전극(25b) 및 금속배선(26b)은 후술하는 콘택트 홀(18)을 통해 TFT(13)와 화소전극(16)을 접속하는 접속전극에 상당하고, 또한 투명전극(25c) 및 금속배선(26c)은 축적용량공통배선(14)에 상당한다.
한편, 상기 배선이나 패턴을 2층의 적층구조로 하고 있는 것은 적층시의 더스트(dust)등에 의한 단선이나, 상층의 금속층을 패턴닝할 때의 투명전극층(25)의 손상 방지등을 목적으로 한 것이고, 경우에 따라서는 단층구조로 형성할 수도 있다. 배선이나 패턴을 단층구조로 하는 경우에는 그 구성 재료가 특히 한정되지 않는다. 또한, 경우에 따라서는, 투명전극층(25)을 상층, 금속층을 하층에 형성하더라도 관계없다. 본 실시예에서는, 축적용량공통배선(14)이 2층 구조로 되어 있기 때문에 축적용량공통배선이 단층의 투명전극막 만으로 형성되어 있는 경우와 비교하여 배선의 저항치를 낮게 억제할 수 있다.
또한, TFT(13)와 화소전극(16)의 접속을 위한 접촉부가 투명전극(25b)으로 형성되어 있는데, 이는 투명전극으로 형성된 접촉부가 금속층으로 형성된 접촉부보다 콘택트 홀(18)을 형성하는 공정(후술한다)에서 덜 손상을 받으며 보다 양호한 접촉 특성을 얻을 수 있기 때문이다.
계속해서 도 3e에 도시한 것같이, 후에 TFT(13)로 되는 트랜지스터 부분에서 금속배선(26a, 26b) 및 투명전극(25a, 25b)을 마스크로 하여 n+-Si 층(24)의 에칭을 하여 TFT(13)의 채널을 형성한다. 다음에, 도 3f에 나타낸 것같이 노출된 반도체층(23)을 보호하기 위한 보호막(27)을 적층하고 보호막(27)이 화소전극(16)과 접속하는 접촉부에서 보호막(27)을 에칭하여 부분적으로 제거한다.
한편, 이 TFT(13)와 같이 게이트전극(21)의 상층에 반도체층(23)을 사이에 두고 소스전극(24a) 및 드레인전극(24b)이 배치된 구조를 반전 스태거(stagger) 구조(또는, 보텀 게이트 구조)라고 한다.
도 3g에 도시한 바와 같이, 층간절연막(28)을 성막하고 접촉부(콘택트 홀(15·18)에 상당)에서의 층간절연막(28)의 패턴닝을 행한다. 한편, 종래기판의 제조공정에서는 도 12g에 나타낸 것같이 TFT(l04)와 화소전극(103)의 접속을 위한 콘택트 홀(116)만을 층간절연막(115)의 접촉부에 형성하지만 본 실시예에 있어서는 후술하는 축적용량(14a) 형성 부위로 되는 콘택트 홀(15)도 동시에 형성한다.
계속해서 도 3h에 나타낸 것같이, 층간절연막(28)의 상층에 화소전극(16)으로 되는 투명전극층을 형성하고 패턴닝하여 본 실시예의 액티브 매트릭스 기판이 제조된다. 화소전극(16)은 보호막(27) 및 층간절연막(28)을 관통하는 콘택트 홀(18)을 통해 TFT(13)의 드레인전극(24b)와 접속된다.
층간절연막(28)을 관통하는 콘택트 홀(15)에 있어서, 축적용량공통배선(14)과 화소전극(16)이 보호막(27)을 사이에 두고 대향 배치된다. 축적용량공통배선(14)을 이루는 금속배선(26c), 화소전극(16) 및 보호막(27)은 각 화소의 축적용량(14a)로 기능하는 축적용량을 구성한다.
축적용량의 크기는 층간절연막(28)에 제공된 콘택트 홀(15)의 크기(즉, 축적용량(14a)에서 보호막(27)과 접촉하는 화소전극(16)의 면적)에 의해서 결정된다. 층간절연막(28)의 패턴닝 방법은 절연막(28)의 재질 등에 따라서 다르지만, 일반적으로 a) 폴리이미드(polyimide)계의 수지인 경우에는 에칭에 의해서, 또한 b) 아크릴(acrylic)계 수지인 경우에는 포토리소그라피에 의해서 패턴닝되는데, 어느 쪽의 방법에 의해서도 패턴닝 정밀도는 충분히 높고 축적용량 값의 제어를 용이하게 또한 정확하게 할 수 있다.
상기 구조의 액티브 매트릭스 기판에서는 신호선(l1)과 주사선(12) 및 화소전극(16)의 사이에 층간절연막(28)이 형성되어 있기 때문에 신호선(l1)과 주사선(12)에 대하여 화소전극(16)을 중첩시키는 것이 가능해져, 개구율을 향상시킬 수 있고, 신호선(11)에 의해 생성되는 전계를 차폐하여 액정의 배향 불량을 억제할 수 있다.
또한, 보호막(27)은 게이트절연막(22)과 막 두께 및 재질이 모두 비슷하여 축적용량(14a)을 형성하는 데에 있어서 보호막(27)의 형성공정을 특히 변경할 필요가 없다.
한편, 종래는 전극선(신호선, 주사선, 축적용량공통배선 등)의 상층에 보호막만을 통해 도전막(특히 화소전극)을 형성하는 것은 없었기 때문에 각 전극선의 에지(edge) 부분에서의 보호막의 크랙(crack)에 관해서는 주의를 기울이지 않았다. 그 때문에 전극선은 택트(tact) 시간을 중시하여 테이퍼(taper)가 급격한 것이 대부분이고, 상층의 도전막이 전극선의 에지와 중첩하는 교차부를 가지도록 하면, 누설불량이 발생할 가능성이 높다. 그런데, 본 실시예에서는 도 2에 나타낸 것같이 화소전극(16)이 보호막(27)을 끼워 전극선과 접하는 것은 콘택트 홀(15)의 부분만이기 때문에 에지부의 크랙에 있어서의 누설결함의 걱정이 없다. 또한, 콘택트 홀(15)의 테이퍼부에서는 액정층의 층두께가 변하기 때문에 액정분자의 배향 어려움이 생기기 쉽지만 이것에 의한 광 누설은 하층에 배열된 축적용량공통배선(14)(정확하게는 금속배선(26c))에 의해 차단되기 때문에 표시상 불량은 생기지 않는다.
상기 설명과 같이 종래기판의 제조공정과 완전히 같은 공정으로 단지 패턴을 일부 변경하는 것만으로 신호선(11)과 평행한 축적용량공통배선(14)을 갖는 액티브 매트릭스 기판을 실현할 수 있다. 즉, 공정수의 증가(결국, 액티브 매트릭스 기판의 제조비용의 증가)를 초래하는 일없이 노이즈나 신호지연성의 발생을 방지하는 것이 가능한 액티브 매트릭스 기판을 제공할 수 있다. 또한, 종래의 액정 표시장치의 생산라인을 공정의 변경없이 사용하여 고성능 액정 표시장치 또는 센서용 액티브 매트릭스 기판을 제조할 수 있기 때문에 새로운 설비투자가 불필요할 뿐만 아니라 라인의 생산성을 저하시키는 문제도 없다.
상기 구조의 액티브 매트릭스 기판에 있어서는, 상술한 것같이 축적용량공통배선(14)은 주사선(12)과만 교차하므로 시정수가 크게 감소하며 노이즈나 신호전달의 지연등을 현저히 감소시킬 수 있다. 이 결과, 본 발명의 액티브 매트릭스 기판을 이미지 센서에 적용한 경우에는 이미지 센서의 S/N 비를 크게 향상시킬 수 있다.
즉, 축적용량공통배선(14)을 신호선(11)과 평행하게 배치하면, 축적용량공통배선(14)과 그리고 선택된 주사선(12)의 교차부에 위치하는 1개의 화소만이 활성화되어, 1개의 축적용량공통배선(14)과 용량결합된다. 그 결과, 어떤 주사선(12)이 선택된 순간에서 축적용량공통배선(14)의 전위는, 그 1개의 화소의 전위 변화에 의해서만 영향을 받기 때문에 매우 작은 양만큼 변동된다.
또한, 축적용량공통배선(14)은 비선택 주사선(12) 등에 용량결합되어 있기 때문에 선택된 화소의 전하는 재분배를 통해 비선택 주사선(12)과 축적용량공통배선(14)에 의해 형성되는 정전 용량으로 이동한다. 이 현상에 의해서 또한 축적용량공통배선(14)의 전위는 요동이 작게 되고, 축적용량공통배선(14)은 재빨리 정상전압상태로 복귀할 수 있다.
또한, 축적용량공통배선(14)은 신호선(11)과 교차하지 않기 때문에 비선택 주사선(12)과 축적용량공통배선(14)으로 형성되는 정전 용량은 신호선(11)으로부터 영향을 받지 않는다. 그 결과, 비선택 주사선(12)과 축적용량공통배선(14)으로 형성되는 정전 용량이 신호의 독출 또는 기입을 하고 있는 화소의 전위에 악영향을 미치지 않는다.
이와 같이 종래와는 달리 축적용량공통배선(14)의 전위를 안정하게 유지시키기 위해서 축적용량공통배선(14) 전체를 낮은 저항으로 할 필요나 축적용량공통배선(14)의 입력단에서 본 축적용량공통배선(14)의 임피던스를 억제할 필요가 매우 적다.
또한, 신호선(11)에 인가되는 신호의 진폭을 감소시킬 목적으로 신호선(11)에 인가되는 신호와 역위상의 일정진폭을 갖는 신호가 대향전극(미도시) 및 축적용량공통배선(14)에 제공될 수도 있다. 이 경우, 주사선(12)의 OFF전위에도 신호선(11)에 인가되는 신호와 동일진폭·동일위상의 신호가 중첩되어, 소위 부유 게이트 구동이 수행되기 때문에 축적용량공통배선(14)과 주사선(12)의 전압차는 항상 일정하다. 즉, 축적용량공통배선(14)의 시정수를 증가시키는 용량 성분은 부유용량을 제외하고는 없고 실제의 신호전달의 지연은 거의 제로(zero)라고 할 수 있다. 또한, 전술한 것같이, 1개의 축적용량공통배선(14)을 공유하는 복수화소에 걸쳐 복수의 TFT(13)(하나만 도시)가 동시에 ON하는 순간이 없기 때문에 크로스토크 등의 걱정이 없다.
한편, 도 14 및 도 15에 나타낸 종래의 액티브 매트릭스 기판에 있어서는, 축적용량공통배선(205)이 신호선(201)과 평행하게 배치되어 있지만 축적용량공통배선(205b)의 형성를 위해 여분의 공정이 필요한데, 구체적으로는 a) 축적용량전극(205)로서 기능하는 투명전극막의 형성공정, 및 b) 축적용량공통배선(205b)과 축적용량전극(205)의 접촉부를 제공하기 위한 게이트절연막(210b)의 성막·포토 리소그라피·에칭 공정이 필요하다. 또한, 게이트절연막(210b)의 패턴닝에는 높은 정밀도가 요구되는바, 고가의 포토 마스크와 세밀한 노광조건이나 에칭조건의 관리가 필요하지만 비용이 증가하는 결과를 초래한다.
본 실시예에서는 화소전극(16)이 투명전극층으로 형성되어 있다. 그러나, 특히 이에 한정되는 것은 아니고, 예컨데 액티브 매트릭스 기판이 반사형의 액정 표시장치의 구성기판으로서 사용되는 경우에는 화소전극을 금속막으로 형성하더라도 관계없다.
또한, 개구율이나 화소전극(16)이 차지하는 면적에 대한 요구가 작은 경우에는 화소전극의 외주를 더욱 작게 하여 신호선(11) 및 주사선(12)과 화소전극(16)의 중첩이 없도록 하면, 신호선(11)과 화소전극(16)과의 사이 및 주사선(12)과 화소전극(16)과의 사이에 발생하는 기생용량의 문제가 해결된다.
또한, 상기 기생용량이 문제가 되지 않은 경우는 층간절연막(28)을 형성할 필요가 없어서 상기 층간절연막(28)의 성막·패턴닝 공정을 생략할 수 있다.
(실시예2)
본 발명의 다른 실시예를 도 4에 기초하여 설명하면 이하와 같다. 한편, 설명의 편의상 상기 실시예 1에서 나타낸 각 부재와 동일한 구성 및 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 부기하고 그 설명을 생략한다.
본 실시예의 액티브 매트릭스 기판과 상기 실시예 1의 액티브 매트릭스 기판과의 상위점은 축적용량공통배선의 구성에 있다. 구체적으로는 도 4에 나타낸 것같이 본 실시예에 있어서는 축적용량전극을 겸하는 축적용량공통배선(축적용량 공통배선)이 투명전극(투명전극막)(25c) 만의 단일층으로 구성되어 있다. 즉, 본 실시예의 축적용량공통배선은 신호선(11)을 형성하는 투명전극(25a)의 형성때 동시에 패턴닝된다. 본 구성에 의하면 축적용량공통배선이 투명전극(25c) 만의 단일층으로 구성되어 있기 때문에 실시예 1의 구성과 비교하여 화소의 개구율을 또한 향상시킬 수 있다. 한편, 도 4는 실시예 1를 나타내는 도 1의 A-A" 단면도이다.
본 실시예에 따른 액티브 매트릭스 기판의 제조공정은 금속배선(26c)이 투명전극층(전극층)(25) 상에 적층된 금속층의 패턴닝시에 추가로 제거되어 공정수의 증가를 초래하는 일이 없다는 점을 제외하고는 실시예 1에 나타낸 제조공정(도 3a∼도 3h 참조)과 동일하다.또한, 축적용량공통배선이 화소의 개구율을 감소시키는 인자로 되지 않기 때문에 필요에 따라 축적용량값(즉, 보호막(절연막)(27)을 통해 화소전극(16)과 대향하는 투명전극(25c)의 면적)을 크게 할 수 있다. 예컨대 신호선(11)과 화소전극(16) 사이의 기생용량에 기인하는 크로스토크 등의 문제를 용이하게 해결할 수 있다.
최근에는 원가절감 등의 이유로 신호선(11) 자체를 투명전극(25a)만의 단층구조로 하는 경우도 있지만, 이 경우에도 상술한 바와 같이 축적용량공통배선을 투명전극(25c)으로 형성할 수 있다.
한편, 축적용량공통배선을 투명전극(25c)으로 형성하면 금속배선과 비교하여 저항치가 커지는 경우가 있지만 필요에 따라 화소용량전극(축적용량전극)으로서의 기능도 갖는 투명전극(25c)의 축적용량값을 조정하면 불량은 생기지 않는다.
(실시예 3)
본 발명의 또 다른 실시예를 주로 도 5 및 도 6에 따라서 설명하면 이하와 같다. 한편, 설명의 편의상 상기 실시예에서 나타낸 각 부재와 동일한 구성 및 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 부기하고 그 설명을 생략한다.
본 실시예에 따른 평판형 X선 센서(이하, 간단히 X선 센서라 한다)용의 액티브 매트릭스 기판은 도 5 및 도 6에 나타낸 것같이 각각 격자상으로 설치된 신호선(11) 및 주사선(12)으로 둘러싸인 화소를 포함하는데, 각 화소는 신호선(11)과 주사선(12)의 교차부의 근방에 스위칭 소자로서의 TFT(13)를 구비한다. 각 화소에는 축적용량공통배선(축적용량 공통배선)으로서의 투명전극(투명전극막)(25d)과, 화소전극(16) 및 층간절연막(28)을 관통하는 콘택트 홀(15a)이 형성되어 있다. 콘택트 홀(15a)에서는, 투명전극(25d)과 화소전극(16)이 보호막(절연막)(27)을 통해 서로 대향 배치되어 화소용량(축적용량)(30a)을 형성한다. 즉, 투명전극(25d)은 상슬한 실시예와 같이 축적용량공통배선 및 화소용량전극(축적용량전극)의 이중 역할을 한다.
투명전극(25d)은 실시예 2와 같이 도 3c에 나타낸 투명전극층(전극층)(25)을 패턴닝하여 신호선(1l)의 하지층을 형성하는 투명전극(25a)과 동시에 형성된다.
한편, 도 5의 C-C' 단면구조는 도 1의 A-A' 단면구조와 동일하기 때문에 도시하지 않는다. 또한, 상기 액티브 매트릭스 기판의 적층구조(각 층의 적층의 순서)는 실시예 1 및 2와 동일하고, 일부 층의 패턴닝 형상을 변경한 것일 뿐이므로 제조공정에 관한 설명은 생략한다.
X선 센서는 액티브 매트릭스 기판상에 변환층(변환부)(31) 및 공통전극층(바이어스전압 인가수단)(32)이 순차 적층되는 것에 의해 구성된다(도6 참조). 변환층(31)은 예컨대 X선등의 에너지를 받아서 전자-정공 쌍을 생성하는 것이면 특히 한정되지 않으며 구체적으로는 예컨대 a-Se나 Cd·Ta 등의 반도체를 적당한 두께로 적층한 것을 들 수 있다. 또한 경우에 따라서는 화소간 누설 전류를 억제하기 위하여 상기 재료들을 PIN 접합이나 쇼트키 접합을 구성하도록 적당한 박막의 적층체로서 구성해도 무관하다.
다음, X선 센서의 동작을 간단히 설명한다. X선 센서의 윗쪽(즉, 공통전극층(32) 쪽)으로부터 X선이 입사되면, X선의 에너지에 의해서 변환층(31)에 전자-정공쌍이 생성된다. 공통전극층(32)에는 일정한 바이어스전압이 가해지고 있고, 투명전극(25d)은 일정전위로 고정되어 있기 때문에 전자-정공쌍은 각각 바이어스 전압에 이끌리도록 이동하여 축적용량(30a)에 전하가 축적된다. 축적용량(30a)에 축적된 전하는 주사선(12)에 의해 선택된 TFT(13)를 통해 신호선(11)에 의해 독출된다.
X선으로부터 변환된 전하를 효율좋게 모으고, 또한 화소전위가 비정상적으로 상승하여 TFT(13)로부터 전하가 누설되거나 또는 TFT(13) 자체가 파괴되는 것을 방지하기 위해서 본 실시예의 액티브 매트릭스 기판에서는 축적용량값(보다 구체적으로는, 투명전극(25d)과 화소전극(16)의 대향면적)을 대단히 크게 하고 있다.
그런데, X선 센서의 개구율은 투과형 액정표시장치의 경우와 같이 크게 할 필요가 없는 경우가 많기 때문에, 축적용량공통배선 및 축적용량전극을 구성하는 재료는 특히 한정되지 않고, 경우에 따라서는 금속배선으로 하는 경우도 있다.
그렇지만, 변환층(31)의 성질에 의해 축적용량(30a)에 축적된 전하를 읽어 낸 후에도 미소전하가 변환층(31)에 잔류한다. 이 잔류전하에 의해 신호의 정밀도가 저하되거나 분극이 발생하여 변환층(31) 그 자체의 신뢰성이 저하하는 경우가 있다. 이것을 방지하기 위해서는, 예컨대 일정한 주기(예컨대, 독출 프레임 사이의 매구간 마다)로 X선 센서 전체에 광을 조사하여 변환층(31)을 리프레시하는(변환층이 잔류전하를 방전하는) 방법이 채용된다. 이 경우, X선의 조사방향과는 다른 쪽에서 광을 조사하는 것이 바람직하기 때문에 투명기판(20)과 변환층(31)의 사이에 차광영역이 적은 쪽이 좋다. 본 실시예에서는 축적용량공통배선(화소용량전극도 겸한다)이 투명전극(25d)으로 형성되어 있기 때문에 투명기판(20)과 변환층(31) 사이의 차광영역을 매우 작게 할 수 있다.
(실시예 4)
본 발명의 또 다른 실시예에 관해서 주로 도 7및 도 8에 기초하여 설명하면 이하와 같다. 한편, 설명의 편의상 상기 실시예에서 나타낸 각 부재와 동일한 구성 및 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 부기하고 그 설명을 생략한다.
본 실시예의 X선 센서와 실시예 3의 X선 센서와의 주요한 상위점은 축적용량공통배선 및 축적용량의 구성에 있다. 구체적으로, 본 실시예에서는 화소용량전극(축적용량전극)으로서 기능하는 투명전극(투명전극막)(25d) 상에 축적용량공통배선(축적용량 공통배선)으로서 기능하는 금속배선(26d)이 형성되어 있다. 축적용량공통배선 및 축적용량전극은 신호선(11)과 동일층으로 구성된다. 구체적으로는, 신호선(11)의 상층을 형성하는 금속배선(26a)과 축적용량공통배선으로서 기능하는 금속배선(26d)이 동일한 금속층을 패턴닝하여 형성되며, 신호선(11)의 하지층을 형성하는 투명전극(25a)과 축적용량전극으로서 기능하는 투명전극(25d)이 동일한 투명전극층(전극층)(25)(도 3c 참조)을 패턴닝하여 형성된다.
또, 본 실시예의 구성에 있어서, 동일층으로부터 적어도 신호선(11)의 하층을 형성하는 투명전극(25a)과 축적용량전극으로서 기능하는 투명전극(25d)을 형성하는 것만으로 종래기술에 비해 충분히 장점을 가지며, 신호선(11)의 상층을 형성하는 금속배선(26a)를 형성하는 것은 필수적이지 않다. 즉, 전술한 것같이 신호선(11)은 경우에 따라 단층구조이더라도 상관없다.
또한, 실시예 1에서 언급한 것같이 화소전극(16)이 전극선의 에지와 중첩하는 교차부를 가지게 되면 누설(단선:short) 불량이 발생할 가능성이 높기 때문에 층간절연막(28)에 있어서의 화소용량(축적용량)(30b)을 형성하기 위한 콘택트 홀(15b)은 금속배선(26d)의 에지를 피하도록 2분할되어 배치되어 있다. 그리고, 축적용량(30b)은 화소전극(16), 보호막(절연막)(27) 및 투명전극(25d)에 의해 평탄하게 구성되어 있다.
한편, 도 7의 E-E' 단면구조는 도 1의 A-A' 단면구조와 동일하기 때문에 도시하지 않는다. 또한, 상기 액티브 매트릭스 기판의 적층구조는 실시예 1 및 2와 동일하고 일부 층의 패턴닝 형상을 변경한 것일 뿐이므로 제조공정에 관한 설명은 생략한다.
본 실시예의 X선 센서에 의하면 축적용량공통배선이 금속배선(26d)으로 형성되기 때문에 축적용량공통배선을 투명전극층으로 형성하는 경우와 비교하여 그 저항치를 충분히 작게 할 수 있다. 또한, 축적용량전극이 투명전극(25d)으로 형성되어 있기 때문에 X선의 조사방향과 반대쪽에서 광을 조사하여 변환층(31)을 용이하게 리프레시 할 수 있다.
실시예 3 및 4에 따른 X선 센서에 이용되는 액티브 매트릭스 기판은 어느 것이나 종래의 액정 표시장치의 생산공정을 그대로 적용하면서 축적용량의 크기나 액티브 소자(스위칭 소자)의 시정수 등을 센서용으로 최적화하는 것만으로 용이하게 실현할 수 있기 때문에 생산에 있어서 새로운 설비투자 등을 필요로 하지 않고 낮은 비용으로 생산하는 것이 가능하다.
또한, 신호선(11)과 축적용량공통배선이 교차하지 않기 때문에 신호선(11)의 부하용량이 격감하여 노이즈나 신호 전달지연의 발생을 대폭 억제할 수 있으며 축적용량공통배선의 임피던스도 낮출 수 있다. 또한, 어떤 라인이 주사선(12)에 의해 선택된 경우 축적용량공통배선에 생기는 노이즈는 신호선(11)을 따라 전파하는 것은 있더라도 주사선(12)을 따라 전파하지 않기 때문에 동시에 선택되어 있는 화소를 통하여 독출되는 데이터에의 간섭은 생기지 않는다.
X선 센서의 구조는 상기 예시된 것에 한정되지 않으며, 예컨대 X선을 가시광으로 변환하고 이것을 포토다이오드로 읽어 내는 방법을 이용하는 것이라도 관계없다. 이 경우, 예컨대 A) 일단 축적용량에 축적된 전하를 주사선으로부터의 신호에 따라 방전시키고, 방전된 전하와 초기의 전하와의 차를 읽어 내거나, 또는 B) 포토다이오드에 흐르는 전류를 축적용량에 축적시키고 이것을 읽어 내는 등의 여러가지 방법으로 실현할 수 있다. 이 방법과 X선의 에너지를 직접 전하로 변환하는 방법에서 액티브 매트릭스 기판상의 적층구조는 다르지만 화소전극보다 하층의 구조는 동일하기 때문에 공통의 액티브 매트릭스 기판을 사용할 수 있다.
또한, 변환층(31)으로서 방사선 전하변환막 대신에 광 도전막을 사용하면 X선 등의 이미지 센서로서가 아니라 가시광선, 적외선 등의 전자방사선 대응 이미지 센서로서 사용할 수 있다.
(실시예 5)
본 발명의 또 다른 실시예를 도 16 내지 도 19에 기초하여 설명한다. 한편, 도 12a∼12h 및 도 13a∼13h에 도시한 액티브 매트릭스 기판의 제조공정을 본 실시예의 액티브 매트릭스 기판에 이용할 수 있는데, 이러한 점이 본 실시예의 특징중 하나이며, 이하 상기 도면들을 참조하여 특히 다른 점에 관한 설명을 하는 것으로 한다. 또한, 본 실시예의 액티브 매트릭스 기판을 구성하는 각 층의 재료나 가공방법 등은 종래 공지의 것을 이용할 수 있기 때문에 이들에 관한 상세한 설명은 생략한다.
도 16 및 도 17에 나타낸 바와 같이 본 실시예의 액티브 매트릭스 기판은 각각 격자상으로 설치된 신호선(11) 및 주사선(12)에 둘러싸인 화소(화소영역)을 포함하는데, 각 화소에는 신호선(11) 및 주사선(12)의 교차부의 근방에 스위칭 소자로서의 TFT(13)가 형성되어 있다.
신호선(11)과 평행하게 배열된 화소용량배선(축적용량 공통배선)(14)은 상기 신호선(11)의 행방향으로 나란히 각 화소에 형성된 복수의 화소용량(축적용량, 보조용량)(14a)을 접속하는 축적용량 공통배선이다. 예컨대, 액티브 매트릭스 기판이 액정 표시장치에 이용되는 경우, 대향기판의 공통전극(도시하지 않음)에 축적용량공통배선(14)이 접속된다. 또한, 콘택트 홀(40)에 있어서 축적용량공통배선(14)은 도 17에 나타낸 것같이 게이트절연막(42)을 통해 화소전극(43)에 대향 배치되는 축적용량전극(41)에 전기적으로 접속되어, 축적용량전극(41)과 화소전극(43)에 의해 축적용량(14a)을 형성한다.
또한, 이하의 제조공정의 설명에서도 언급하는 바와 같이, 축적용량전극(41)과 주사선(12)은 동일한 층을 동시에 패턴닝함으로써 형성된다.
다음, 도 18a∼18g에 따라서 본 실시예의 액티브 매트릭스 기판의 제조공정을 구체적으로 설명한다.
도 18a에 나타낸 것같이 유리 등으로 된 절연성 투명기판(50) 상에 예컨대 Ta로 이루어지는 금속막(51)(전극층에 상당)을 성막한 후, 포토리소그라피 및 드라이에칭 또는 웨트에칭에 의해 TFT(13)의 게이트전극(21) 및 주사선(12)(도 16 참조)과 축적용량전극(41)을 동시에 형성한다(도 18b). 이와 같이 게이트전극(21)을 포함하여 주사선(12)과 축적용량전극(41)을 동일층인 금속막(51)의 패턴닝에 의해서 동시에 형성한다. 축적용량전극(41)은 화소전극(43)의 하층으로 되어야 하는 부분에 형성된다.
계속해서, 게이트전극(21) 및 주사선(12)을 전원의 양극에 전기적으로 접속한 상태로 게이트전극(21) 및 주사선(12)에 양극 산화를 행하여 게이트전극(21) 및 주사선(12)의 상부에 양극 산화막(44)을 형성한다(도 18c). 게이트전극(21) 및 주사선(12)과 동일층으로 형성한 축적용량전극(41)에는 양극 산화막이 형성되지 않는다. 이것은, 축적용량전극(41)은 각각의 화소마다 독립한 섬모양 패턴으로 되어 있고, 전기적으로 외부회로와 접속되어 있지 않기 때문에 주사선(12)이 전원의 양극에 전기적으로 접속되어 양극 산화가 실시되는 동안에도 축적용량전극(41)은 변화를 일으키지 않기 때문이다.
다음, 도 18c에 나타낸 것같이 게이트절연막(42), 반도체층(52), 및 n+-Si층(53)을 연속하여 적층한 후 패턴닝한다. 한편, n+-Si층(53)은 후에 TFT(13)의 소스전극(53a) 및 드레인전극(53b)로 된다. 이들 층의 적층 및 패턴닝 방법과 형성패턴은 종래기판과 동일하다.
구체적으로는, 적층된 막(층) 중에서, 반도체층(52) 및 n+-Si 층(53)은 반도체층(52)이 에칭되어야 할 형상에 따라서 동시에 패턴닝될 수 있다. TFT(13)의 채널부로 되는 n+-Si층(53)의 갭은 아직 형성하지 않는다. 계속해서 게이트절연막(42)의 패턴닝이 행하여지지만, 이 패턴닝 단계는 단자근방의 주사선(12)(도 16 참조)과 외부와의 접촉부를 제공하고 그리고 축적용량공통배선(14)(도 16 및 도 17 참조)에 신호를 공급하는데 필요한 접촉부(예컨대, 대향 기판의 공통전극과의 접촉부분)를 제공하기 위한 것이다. 또한, 상기 패턴닝 단계는 축적용량공통배선(14)을 설치할 때 축적용량공통배선(14)과 축적용량전극(41)을 전기적으로 접속하기 위한 콘택트 홀(40)로 되어야 하는 부분을 형성하기 위한 것이다.
다음, 신호선(11) 및 화소전극(43)으로 되는 투명도전층(54)(도전층에 상당)과 금속층(55)(도18d에 패턴닝후의 형상만 도시)을 연속하여 적층한 후 도 18d에 나타낸 것같이 우선 금속층(55)을 패턴닝한다. 상기 금속층(55)의 패턴닝에 이어 도 18e에 나타낸 것같이 투명도전층(54)을 패턴닝하여 투명전극(54a), 화소전극(43) 및 축적용량공통배선(14)을 형성한다. 즉, 종래 공정에서는 신호선 및 TFT의 소스전극과 드레인전극을 형성할 뿐이지만, 본 발명에서는 투명도전층(54)의 적층시 신호선(11)의 주요부와 함께 신호선(11)과 평행하게 축적용량공통배선(14)의 주요부도 형성한다.
이렇게 해서 주사선(12)과 동시에 미리 Ta로 형성된 축적용량전극(41)과 화소전극(43)이 게이트절연막(42)을 통해 축적용량(14a)을 구성한다.
한편, 투명전극(54a) 및 그 위에 적층된 금속층(55)은 신호선(11)에 상당한다. 또한, 투명도전층(54)의 형성재료는 ITO(Indium Tin 0xide)가 일반적이다.
도 18e에 이어 도 18f에 나타낸 것같이 나중에 TFT(13)로 되는 트랜지스터부에 있어서, 도 18e와 같이 패턴닝된 투명도전층(54) 및 금속층(55)을 마스크로 하여 n+-Si층(53)을 에칭해서 TFT(13)의 채널을 형성한다.
다음, 도 18g에 나타낸 것같이, 노출된 반도체층(52)을 보호하기 위한 보호막(45)을 성막한 후 화소전극(43)의 상부에서의 보호막(45)을 에칭에 의해 부분적으로 제거하여 도 16에 나타낸 개구부(46)를 형성한다.
이렇게 하여 완성한 액티브 매트릭스부의 위에 세레늄(Selenium) 등으로 이루어지는 변환층을 적층하고 이 변환층에 바이어스전압을 인가하기 위한 전극을 제공하여 이미지 센서가 완성된다.
상술한 바와 같이, 주사선(12) 및 TFT(13)의 게이트전극(21)은 게이트절연막(42)과 양극산화막(44)으로 구성된 이중절연층구조를 채택하고 있다. 이것은, 게이트절연막(42)에 크랙이나 작은 구멍이 발생하여 전기적인 누설이 생긴 경우에 라인 결함과 같은 중대한 표시결함이 야기되는 것을 방지하기 위한 것이다.
이에 대하여, 축적용량(14a)에서는 이러한 누설이 발생하였다고 해도 표시결함의 정도가 점 결함으로 머물기 때문에 축적용량(14a)에서의 절연은 주사선(12) 및 TFT(13)의 절연에 비해 그다지 중요하지 않다. 오히려, 축적용량(14a)에서 축적용량전극(41)과 화소전극(43) 사이에 끼워지는 유전체층이 게이트절연막(42)으로 구성된 단일층이므로, 유전율이 커지며 단위면적당의 정전용량이 커져 보다 작은 면적으로 큰 보조용량을 얻을 수 있다.
일반적으로, 이미지 센서에서는 변환층에서 발생한 전하에 의한 화소 전위의 바람직하지 않은 상승을 억제하기 위해 보조용량을 크게 설정하는 것이 많다. 따라서, 단위면적당의 정전용량이 큰 구조를 채택하는 것은 이미지 센서에 있어서 대단히 유용하다.
그런데, 신호선(11)을 상술한 바와 같이 이층의 적층구조로 하고 있는 것은, 적층 시 더스트등에 의한 단선을 허용하기 위한 효과나 상층의 금속층(55)을 패턴닝할 때 하지층에서의 손상 방지등을 목적으로 한 것으로서 종래부터 쓰이고 있는 방법이다.
또한, 투명도전층(54)과 금속층(55)의 적층순서에 대해서는 투명도전층(54)을 상층으로 하는 경우와 금속층(55)을 상층으로 하는 경우도 있지만 본 발명에서는 어느 쪽이 상층이더라도 상관없다.
또한, 본 실시예에서는 축적용량공통배선(14)의 저항치를 감소시킬 필요가 없기 때문에 투명도전층(54) 상에 금속층(55)을 적층시키지 않고 투명도전층(54)의 단층으로 하였다. 그러나, 콘택트 홀(40)에 있어서 게이트절연막(42)의 단면형상이 예리한 에지를 갖는다면, 투명도전층(54)은 이 예리한 에지에 의해 종종 손상을 받는다. 따라서, 콘택트 홀(40)에서의 투명도전층(54)의 성막의 신뢰성을 향상시키기 위해서는 신호선(11)과 같이 투명도전층(54)과 금속층(55)의 이층구조로 하는 것이 바람직하다.
본 실시예의 액티브 매트릭스 기판에 있어서는 상술한 것같이 축적용량공통배선(14)은 주사선(12)과만 교차하기 때문에, 축적용량공통배선(14)의 시정수가 크게 감소될 수 있다. 따라서, 노이즈나 신호전달의 지연 등이 거의 문제가 되지 않는다. 또한, 전술한 것같이, 1개의 축적용량공통배선(14)을 공유하는 복수화소에 걸쳐 복수의 TFT(13)가 동시에 ON하는 순간이 없기 때문에 화소로부터 신호를 읽어 낼 때 신호가 서로 간섭하여 읽어 냄의 정밀도가 저하하는 등의 걱정이 없다.
또한, 축적용량전극(41)을 주사선(12)과 같은 불투광성의 금속막으로 큰 면적을 갖도록 형성하면 투과형의 액정 표시장치에 사용하는 경우에는 개구율의 저하가 문제가 될 수도 있으나 이미지 센서에 사용하는 경우에는 변환층과 접하는 화소전극(43)의 부분이 개구부분으로 여겨지기 때문에 화소전극(43)의 하층에 주사선(12)과 같은 재료로 큰 보조용량을 형성하더라도 문제는 없다.
한편, 화소에 있어서, 어떠한 화소전극(43)도 축적용량공통배선(14)의 근처에 배치될 수 없어서 개구면적이 불가피하게 저하된다. 그렇지만, 이미지 센서에 있어서는 변환층에 인가되는 고전압때문에 X선등에 의해서 발생한 전하는 화소전극(43)에 집적되며, 따라서 개구면적의 감소가 신호의 독출에 심각한 영향을 주지 않는다.
이와 같이 본 발명의 이미지 센서의 제조에 있어서 종래의 액티브 매트릭스 기판의 제조공정과 동일한 공정을 사용하고 단지 패턴만을 변경하였다. 이 결과 공정수의 증가를 방지하여 액티브 매트릭스 기판의 제조비용이 증가하는 것을 막을 수 있다.
한편, 앞에서 설명한 종래의 센서용의 액티브 매트릭스 기판에 있어서는, 도14에 나타낸 것같이 축적용량 공통배선(205b)이 신호선(201)과 평행하게 설치되어 있기 때문에 노이즈나 신호지연과 관련한 효과는 본 발명과 동일하다. 이와 같다고 해도, 본 발명에서는 축적용량전극(41)을 주사선(12)과 동일재료를 이용하여 동일공정에서 형성하기 때문에 도 14의 액티브 매트릭스 기판과 달리 축적용량전극(205)의 형성 전에 하층 게이트절연막(2l0a)를 형성할 필요가 없다.
즉, 도 15에 나타낸 구성에서는 게이트전극을 포함하는 주사선(202)을 형성한 후 하층 게이트절연막(210a)의 성막과 축적용량전극(205)의 성막 및 패턴닝이 순차적으로 행하여 짐에 대하여, 본 발명의 공정에서는 하층 게이트절연막(210a)의 성막에 상당하는 공정이 없는 상태에서 축적용량전극(41)의 성막 및 패턴닝이 주사선(12)의 성막 및 패턴닝과 동시에 수행된다. 이 때문에 본 발명의 공정이 도 15에 도시한 액티브 매트릭스 기판의 공정보다 공정수를 쉽게 줄일 수 있고 비용을 줄일 수 있다.
한편, 도 14에 나타낸 공정에서는 게이트절연막(210b)의 형성을 완료한 후의 막구성이, 일견 본 발명의 막구성보다도 간단하게 보이지만, 본 발명에 있어서도 전술한 대로 (1) 축적용량공통배선(14)은 반드시 이층구조일 필요가 없고, 또한 (2) 도 14에는 반도체층을 보호하기 위한 보호막이 형성되어 있지 않지만 장치의 신뢰성을 향상시키기 위해서는 통상 유기막으로 형성되는 층간절연막(polymer층)과 반도체층의 사이에 무기의 보호막을 배치하는 것이 바람직한 것을 생각하면, 전체의 공정수는 도 14에 나타낸 공정이 본 발명의 공정보다도 더 많아지지 않을 수 없다.
(실시예 6)
본 발명의 다른 실시예에 관해, 도 19및 도 20에 기초하여 설명한다. 한편, 설명의 편의상 상기 실시예와 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다. 또한, 본 실시예의 액티브 매트릭스 기판을 구성하는 각 층의 재료나 가공방법 등은 종래 공지의 것을 응용할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 액티브 매트릭스 기판을 구성하는 층들의 제조방법은 도 3a∼3h 또는 도 18a∼18g를 참조하여 설명한 공정과 유사하기 때문에 도 3a∼3h 또는 도 18a∼18g를 참조하여 설명하고 상세한 공정도는 생략한다.
도 19 및 도 20에 나타낸 것같이 본 실시예의 액티브 매트릭스 기판에서는 게이트전극(21)을 포함하는 주사선(12)과 화소전극(63)이 동일층을 동시에 패턴닝함으로써 형성되는 점 및 축적용량공통배선(14)이 신호선(11)과 주사선(12)으로 둘러싸인 화소형성영역의 중앙부근을 지나도록 신호선(11)과 평행하게 형성되어 있는 점을 구성상의 특징으로 한다.
도 20에 나타낸 것같이, 축적용량공통배선(14)과 화소전극(63)은 축적용량(14a)을 구성하는데, 축적용량공통배선(14)은 게이트절연막(42)이 그 사이에 배치된 상태로 화소전극(63) 위에 배치된다.
다음, 본 실시예의 액티브 매트릭스 기판의 제조공정에 관해서 구체적으로 설명한다.
이전 실시예를 설명하면서 참조한 도 18a에 도시된 단계들과 유사하게, 유리등의 절연성 투명기판(50) 상에 예컨대 Ta로 이루어지는 금속막(전극층에 상당)을 성막한 후, 도18b와 유사하게 포토리소그라피 및 드라이에칭 또는 웨트에칭에 의해 TFT(13)의 게이트전극(21) 및 주사선(12)과 화소전극(63)의 섬모양 패턴(도 19 및 20 참조)을 동시에 형성한다. 이와 같이 게이트전극(21)을 포함하는 주사선(12)과 화소전극(63)은 동일한 금속막을 패턴닝하여 동시에 형성된다.
계속해서 게이트전극(21) 및 주사선(12)을 전원의 양극에 전기적으로 접속한 상태로 게이트전극(21) 및 주사선(12)을 양극 산화시켜서 게이트전극(21) 및 주사선(12)의 상부에 양극 산화막(44)을 형성한다. 한편, 게이트전극(21) 및 주사선(12)과 동일층으로 형성한 화소전극(63)에는 양극 산화막이 형성되지 않는다. 이는 화소전극(63)은 각각의 화소마다 독립한 섬모양 패턴으로 되어있고 전기적으로 외부회로와 접속되어 있지 않기 때문에 주사선(12)이 전원의 양극에 접속되어 양극 산화가 되는 사이에도 화소전극(63)은 변화를 일으키지 않기 때문이다.
다음, 게이트절연막(42), 반도체층(52), 소스전극(53a) 및 드레인전극(53b)를 형성하기 위한 n+-Si층을 연속하여 적층하고 반도체층(52) 및 n+-Si층을 패턴닝한다. 그리고, 게이트절연막(42)의 패턴닝을 계속하여 행한다. 특히, 화소전극(63)의 중앙부근에 축적용량공통배선(14)에 해당하는 부분을 남기고 그 양측에 대략 사각형 구멍의 개구부(66)가 형성되도록 게이트절연막(42)을 제거한다.
다음에, 도 3c 및 3d와 같이 투명전극(54a) 및 금속배선(55a)으로 이루어지는 신호선(11), 투명전극(54b) 및 금속배선(55b)으로 이루어지는 접속전극(67)과, 투명전극(54c) 및 금속배선(55c)으로 이루어지는 축적용량공통배선(14)을 함께 형성한다. 즉, 신호선(11)의 투명전극(54b)과, 축적용량공통배선(14)의 투명전극(54c)을 동일 투명도전층의 패턴닝에 의해서 형성하는 동시에 신호선(11)의 금속배선(55b)과, 축적용량공통배선(14)의 금속배선(55c)을 동일 금속층(도전층)의 패턴닝에 의해서 형성한다.
이때, 접속전극(67)을 구성하는 투명전극(54b) 및 금속배선(55b)을 TFT(13)의 드레인전극(53b)의 형성 부위로부터 먼저 형성한 화소전극(63)까지 연장시켜 드레인전극(53b)에 가까운 측의 개구부(66)에 있어서 화소전극(63)과 도통시킨다.
계속해서 도 3e 및 도 3f와 유사하게 TFT(13)의 채널 및 보호막(45)을 형성한다. 여기서, 보호막(45)은 게이트절연막(42)과 같은 패턴으로 형성하기 때문에 게이트절연막(42)의 패턴닝에 이용되는 포토 마스크를 그대로 사용할 수 있어서, 액티브 매트릭스 기판의 제조비용을 절감할 수 있다.
상기에서는, 전술한 것같이 반도체층(52) 및 n+-Si 층의 형성 후에 그리고 신호선(11) 및 축적용량공통배선(14)을 동시에 형성하기 위한 투명도전층 및 금속층의 성막 단계전에 게이트절연막(42)이 패턴닝된다. 다르게는, 보호막(45)의 성막후에 보호막(45)의 패턴닝과 게이트절연막(42)의 패턴닝을 동시에 행할 수도 있다. 이것은 보호막(45)에 게이트절연막(42)과 거의 같은 재료를 쓸 수 있기 때문이다.
이와 같이, 보호막(45)과 게이트절연막(42)을 동시에 패턴닝하는 것에 의해서 공정수는 현저히 감소하고 대폭적인 비용절감을 달성할 수 있을 뿐만 아니라 화소전극(63)을 노출시키는 개구부(66)를 최종단계에서 형성하기 때문에 화소전극(63)상에 변환층을 적층하기 전에 화소전극(63)의 표면이 오염되는 것을 최소한으로 억제할 수 있다. 이 때문에 변환층을 안정하게 형성할 수 있다.
그런데, 본 실시예에서는 축적용량(14a)을 크게 하기 위하여 화소전극(63)의 상층에 형성한 축적용량공통배선(14)의 폭을 넓힐 필요가 있어서 개구부(66)의 축소가 불가피하다.
그러나, 반대로 축적용량(14a)을 비교적 작게 하는 경우에는, 이전 실시예에 있어서의 도 16에 나타낸 것 같은 콘택트 홀(40)을 형성하는 데 필요한 최저한의 영역을 확보하는 것이 불필요하게 된다. 더구나, 도 16에 나타낸 것 같은 화소전극(43)과 축적용량공통배선(14)의 사이에 필요한 공간적인 여유(margin)나 축적용량공통배선(14)과 신호선(11)과의 사이에 필요한 공간적인 여유(margin) 등이 불필요하게 된다.
따라서, 축적용량(14a)을 비교적 작게 할 수 있는 경우에는 오히려 개구부(66)를 크게 잡을 수 있다. 또, 화소커패시터(14a)은 고속동화상촬영에 한정한 장치구성을 채택하는 경우나, 동화상과 정지화상을 촬영하는 겸용형의 장치구성을 채택하는 경우에 비교적 작게 허용된다. 후자의 경우, 복수프레임을 나타내는 화상 데이터를 동기시켜 각각의 정지화상을 얻는데, 이는 가금씩 노이즈 제거 등을 위하여 행해진다. 이와 같은 경우에는 축적용량공통배선(14)을 크게 설정하지 않더라도 화소전위가 지나치게 상승하여 전하가 누설되거나 TFT(13)가 파괴될 걱정이 없다.
일반적으로, 콘택트 홀을 형성할 경우, 낮은 저항으로 양호한 접촉을 얻는 것이 곤란한 경우가 많은데, 이는 콘택트 홀이 물리적으로 작은 홈이어서 콘택트 홀을 형성하기 위한 에칭 시에 콘택트 홀의 바닥부에 찌꺼기(scum)같은 불요물이 잔류하기 쉽기 때문이다. 또한 그 때문에 콘택트 홀이 작으면 작은 만큼 단위면적당의 접촉저항이 커지게 된다. 따라서, 이전 실시예의 경우에는, 콘택트 홀(40)의 크기를 어느 정도 확보하여 두지 않으면 불량이 발생할 우려가 있다.
한편, 상기 관점에서 본 실시예에서의 개구부(66)의 경우에는 그 개구면적을 최대한 크게 설정함으로써 찌꺼기 같은 불요물이 남을 염려가 없어 개구부(66)에서의 접속전극(67)과 화소전극(63)과의 도통은 양호하게 행하여진다.
또한, 도 16에 나타낸 구성과 달리, 축적용량공통배선(14)을 화소의 중앙을 지나도록 배치할 수 있기 때문에 이웃하는 화소끼리의 화소전극(63)사이의 갭을 도 16에 나타낸 화소전극(43)사이의 갭보다 작게 하여 전하수집이 곤란한 부분을 인접 화소간과 화소중앙에 분산시킬 수 있다. 이 결과 전하수집의 효율을 올릴 수 있게 된다.
이상으로, 주사선(12) 및 화소전극(63)을 같은 Ta의 층으로 형성하는 경우를 설명하였지만 형성재료가 Ta에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 즉, 변환층의 물성을 충족시키는 한 Al 이나 Mo 그 밖의 재료라도 양호하게 종래의 액티브 매트릭스 기판의 제조라인을 효과적으로 이용할 수 있는 범위에서 선택할 수 있다.
(실시예 7)
본 발명의 다른 실시예를 도 21 내지 도 23에 기초하여 설명한다. 한편 설명의 편의상 상기 실시예와 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
상기 실시예6의 구성에서는 주사선(12) 및 화소전극(63)의 재료를 변환층의 특성에 맞추어 바꾸는 것이 곤란한 경우도 있을 수 있는데, 이는 종래의 액티브 매트릭스 기판의 제조라인을 효과적으로 사용한다고 하는 제약에 기인한다.
또한, 화소전극(63)으로서의 금속층이 노출된 상태에서는 그 표면의 산화가 진행되기 쉽기 때문에 변환층과 도통을 충분히 취할 수 없게 될 염려도 있다. 특히, 변환층의 재료에 비정질 세레늄을 이용하는 경우, 비정질 세레늄이 열이나 수분에 매우 민감하기 때문에 비정질 세레늄의 성막전에 기판분단(cutting)이나 회로설치(mounting) 등이 수행될 수 있다. 기판분단이나 회로설치 단계가 수행된 후에 비정질 세레늄이 그 위에 성막될 때까지 화소전극(63)의 표면상태가 열화하지 않을 것이 요구된다.
그래서, 본 실시예로서 도21에 나타낸 것같이 상술한 개구부(66)를 투명도전층으로 덮도록 해도 좋다. 이 투명도전층의 재료로서는 종래의 액티브 매트릭스 기판의 화소전극에 이용되어 온 ITO가 바람직하다.
더구나, 개구부(66)를 투명도전층으로 덮는 공정은, 신호선(11)과 접속전극(67) 및 축적용량공통배선(14)을 각각 구성하는 금속배선(55a, 55b, 55c)을 패턴닝한 후에, 신호선(11)과 접속전극(67) 및 축적용량공통배선(14)을 각각 구성하는 투명전극(54a, 54b, 54c)을 패턴닝하는 공정을 이용할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 장점을 전혀 손상시키지 않고 종래의 액티브 매트릭스 기판의 제조공정을 조금도 변경하는 일없이 신뢰성 및 수율이 한층 더 높은 액티브 매트릭스 기판을 얻을 수 있다.
보다 구체적으로는, 투명전극(54a, 54b, 54c)을 형성하기 위해서 화소전극(63)상에 적층된 투명도전층을 패턴닝할 때 도 21에 나타낸 것과 같이 개구부(66)상에 투명전극(54b)과 투명도전막(54d)이 제거되지 않고 남아 있게 하여, 축적용량공통배선(14)을 구성하는 투명전극(54c)에 투명전극(54b)과 투명도전막(54d)이 접촉하지 않도록 한다.
다음, 도 21에 나타낸 구성의 변형예를 도 22 및 도 23에 도시한다. 이 변형예에서는 화소전극(63)을 도 21에 나타낸 화소전극(63)보다 짧지만 축적용량공통배선(14)보다 약간 긴 하층 화소전극(63a; 제2화소전극에 상당)으로 대체한다. 이에 따라 도 23에 나타낸 것같이 게이트절연막(42)과 투명전극(54b1)(제1의 화소전극에 상당), 혹은 게이트절연막(42)과 투명전극(54e)(제1의 화소전극에 상당)이 개구부(66)에 적층된다.
즉, 전하를 수집하는 화소전극의 기능을 lTO로 이루어지는 투명전극(54b1, 54e)이 담당하고 있다.
한편, 축적용량(14a)은 하층의 화소전극(63a)과 그 위에 형성된 축적용량공통배선(14)으로 구성된다. 따라서, 드레인전극(53b)과 하층화소전극(63a)을 도통시키기 위해서 드레인전극(53b)에 가까운 하층 화소전극(63a)의 한구석에 콘택트 홀(68a)을 형성할 영역을 확보한다. 또한, 다른 개구부(66)에 적층된 투명전극(54e)을 하층 화소전극(63a)을 통해 드레인전극(53b)에 도통시키기 위해서 하층 화소전극(63a)의 다른 한구석에 상기 콘택트 홀(68a)과 마주하도록 콘택트 홀(68b)을 형성하는 영역을 확보한다.
이와 같은 액티브 매트릭스 기판의 구조에 있어서, 개구부(66)의 면적과 전하 수집율은 실시예6의 경우와 거의 동등하다. 또한, 본 실시예는 콘택트 홀(68a, 68b)을 형성하기 위한 게이트절연막(42)의 패턴닝에 보호막(45)의 패턴닝에서도 사용된 포토 마스크를 이용할 수 없다는 점을 제외하면 이미 설명한 실시예6의 다른 장점을 모두 갖고 있다.
또한, 신호선(11)을 구성하는 투명전극(54a), 제1 화소전극으로서의 투명전극(54b1, 54e) 및 축적용량공통배선(14)을 구성하는 투명전극(54c)을 동일한 도전층의 패턴닝에 의해서 형성할 수 있기 때문에 공정수를 줄여 제조비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 실시예의 구조에서는 하층 화소전극(63a)의 폭이 도 21에 나타낸 화소전극(63)의 폭보다 좁게 설정되어 있어서 광이 화소의 대부분을 통과할 수 있다. 이 때문에 X선 조사방향과 반대방향의 투명기판(50)측에서 액티브 매트릭스 기판전체에 광을 조사하여 변환층을 리프레시하기에 유리하다
즉, 변환층의 성질때문에 전하가 독출된 후에도 미소전하가 변환층에 잔류하여 신호의 정밀도를 열화시키거나 변환층에 분극을 야기시켜서 변환층 그 자체의 신뢰성을 손상시키기도 한다. 그래서, 예컨대, 각 독출 프레임간 기간(interval)에서 일정주기로 변환층에 광을 조사하여 변환층을 효과적으로 리프레시하는 방법도 있다. 이러한 경우, 투명기판(50)측에서 액티브 매트릭스 기판전체에 광을 조사하는 상태에서 변환층에 광이 충분히 조사되도록 게이트전극이나 화소전극 같은 불투광 영역은 적은 쪽이 바람직하다.
(실시예 8)
본 발명의 다른 실시예를 도 24 및 도 25에 기초하여 설명한다. 한편 설명의 편의상 상기 실시예와 동일 부재에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
본 실시예의 구성상의 특징은, 실시예 5의 도16 및 도 17에 나타낸 화소전극(43)을 하층 화소전극(43a)(제2 화소전극에 상당)으로 대체하고 하층 화소전극(43a) 상에 층간절연막(71)을 사이에 두고 상층화소전극(43b)(제1 화소전극에 상당)을 제공하여 상층화소전극(43b)을 신호선(11), 주사선(12) 및 축적용량공통배선(14)의 상층에 중첩 배치되도록 한 점에 있다.
따라서, 본 실시예의 액티브 매트릭스 기판은 도 16 및 도 17에 나타낸 액티브 매트릭스 기판의 구성을 거의 그대로 채택한다. 특히, 하층화소전극(43a)은 층간절연막(71) 및 상층화소전극(43b)이 제공되지 않는 경우 도 16에 나타낸 개구부(46)에 따라 보호막(45)을 제거하는 것만으로 화소전극(43)으로 기능하는 전극이다.
하층 화소전극(43a)은 드레인 전극(53b)에 접속되는 도전체층으로서 투명도전층(54)을 패턴닝하여 형성되며, 또한 하층 화소전극(43a)은 축적용량전극(41)과 함께 축적용량을 구성하기 때문에, "축적용량은 상기 화소전극과 축적용량전극과의 사이에 형성되어 있다"는 청구범위의 화소전극에 해당한다.
제조에 있어서는 도 18a∼18f의 공정을 그대로 수행한 후 보호막(45)을 성막한다. 그리고, 상층화소전극(43b)와 하층화소전극(43a)를 도통시키기 위한 콘택트 홀(72)을 형성하는 부위로부터 보호막(45)을 국부적으로 제거한 후 아크릴계의 감광성수지를 도포한다. 계속해서 상기 콘택트 홀(72)의 형성부위를 노광하여 현상하면 보호막(45) 및 층간절연막(71)을 통해서 콘택트 홀(72)이 개구된 형태로 된다.
그 후, ITO로 이루어지는 상층화소전극(43b)을 성막하면 액티브 매트릭스 기판이 완성된다. 상층화소전극(43b)은 콘택트 홀(72)을 통해 TFT(13)의 드레인전극(53b)으로부터 연장된 투명도전막인 하층화소전극(43a)과 접속된다.
본 실시예에 의하면, 신호선(11), 주사선(12) 및 축적용량공통배선(14) 상에 상층화소전극(43b)이 부분적으로 중첩되도록 배치할 수 있기 때문에 개구면적을 비약적으로 크게 할 수 있다.
이미지 센서에서는 전술한 바와 같이 광이 투과하는 영역이 개구부로 되는 것은 아니고, 대신에 화소전극이 변환층과 접촉하는 영역이 개구부로 된다. 따라서, 본 실시예의 구성에서는 상층 화소전극(43b)에 인접하는 화소사이의 갭(73)(도 25참조)을 형성하는 데 필요한 영역을 제외한 거의 모든 영역이 개구부로 되기 때문에 변환층에 발생한 전하를 상층화소전극(43b)에 의해서 최대효율로 수집할 수 있다.
또한, 층간절연막(71)을 3㎛의 두께로 스핀(spin) 도포법에 의해서 형성하여, 층간절연막(71) 표면의 평탄도를 매우 높게 할 수 있다. 이에 의해 변환층을 비결정질 세레늄으로 형성하는 경우에 양질의 변환층을 안정하게 형성할 수 있다.
특히, 변환층을 비정질 세레늄으로 형성하는 경우 하지층의 평탄도가 나쁘면 그 하지층의 요철을 기점으로 하여 비정질 세레늄의 결정화가 진행되므로 원하는 변환층의 특성이 얻어지지 않을 수 있다. 이에 대하여, 층간절연막(71)을 스핀 도포법으로 형성함으로써 하지층의 요철이 층간절연막(71)에 의해서 덮혀져 평탄화되기 때문에 비정질 세레늄의 결정화의 기점이 발생하지 않는다. 또한, 콘택트 홀(72)을 포토 리소그라피에 의해서 형성하기 때문에 콘택트 홀(72)의 에지 형상이 완만해져 콘택트 홀(72)이 비정질 세레늄의 결정화의 기점으로 되지 않는다.
한편, 본 실시예에서는 상층화소전극(43b)이 신호선(11)에도 중첩하도록 구성하였지만, 층간절연막(71)의 유전율이나 막 두께에 의해 상층화소전극(43b)과 신호선(11) 사이의 정전용량이 지나치게 커져서 신호선(11)의 용량증대나 노이즈의 증가를 야기하는 경우에는, 말할 필요도 없이 상층화소전극(43b)을 신호선(11)과 중첩되지 않도록 배치하는 것이 바람직하다.
가령, 상층화소전극(43b)을 신호선(11)과 중첩되지 않도록 배치하였다고 해도 실시예 5의 구성과 비교하여 전하의 수집효율이 높다고 하는 효과와 비정질 세레늄의 결정화를 방지할 수 있다고 하는 효과가 얻어지는 것에는 변함이 없다.
이미 언급한 대로, 층간절연막을 이용한 액티브 매트릭스 기판은 종래의 액정 표시장치에서도 이용하고 있어서, 그 제조공정을 그대로 이용하고 패턴닝 형상을 변경하는 것만으로 본 실시예의 액티브 매트릭스 기판을 제조할 수 있기 때문에 제조비용을 낮출 수 있다.
그런데, 본 실시예의 구성은 이미지 센서용의 액티브 매트릭스 기판뿐만 아니라 액정 표시장치에도 응용할 수 있다. 다만, 축적용량공통배선(14)과 축적용량전극(41)을 불투광성의 금속층으로 형성하고 있기 때문에 투과형의 액정 표시장치에 적용하는 경우, 지나치게 낮은 개구율(이 경우는 광이 투과하는 영역의 비율)때문에 실용적이지 않다. 한편, 시장이 근래 확대되고 있는 반사형의 액정 표시장치에 적용하는 경우에는 상층 화소전극(43b)의 아래에 불투광성의 패턴이 존재하더라도 문제가 되지 않는다.
본 실시예의 액티브 매트릭스 기판을 반사형의 액정 표시장치에 쓰는 경우에는 상층화소전극(43b)을 ITO대신에 알루미늄 등의 반사율이 높은 금속으로 형성해야 하는 것은 말할 필요도 없다.
(실시예 9)
본 발명의 다른 실시예를 도 26 내지 도 29에 기초하여 설명한다. 한편 설명의 편의상 상기 실시예와 동일 부재에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
본 실시예의 액티브 매트릭스 기판은, 개구부(66), 콘택트 홀(68b) 및 투명전극(54e)을 형성하지 않은 상태로 층간절연막(71) 및 상층화소전극(43b')을 적층하고, 또한 게이트절연막(42)의 콘택트 홀(68a)에 층간절연막(71)의 콘택트 홀(72a)를 일치시켜 하층화소전극(63a)과 상층화소전극(43b') 및 투명전극(54b2)을 도통시키는 구성에서, 실시예 7의 도 23에 나타낸 액티브 매트릭스 기판과 다르다.
한편, 투명전극(54b2)은 드레인전극(53b)과 상층화소전극(43b')을 전기적으로 접속하는 접속전극으로서의 역할을 담당하고 있다. 또한, 축적용량공통배선(14)은 투명전극(54c)에 상당하는 투명전극(54c')과 금속배선(55c)에 상당하는 금속배선(55c')으로 구성된다.
따라서, 그 제조에 있어서는 실시예7의 제조공정을 경미하게 변경하는 것만으로 가능한데, 도 23에 나타낸 액티브 매트릭스 기판의 제조공정에서 게이트절연막(42)에 콘택트 홀(68a)을 형성할 때 콘택트 홀(68b)을 형성하지 않고, 또한 투명전극(54a, 54b2, 54c')의 형성시 투명전극(54e)을 형성하지 않도록 하는 것만으로 좋다.
다음, 보호막(45)을 형성하고 콘택트 홀(68a)의 부위로부터 보호막(45)을 부분적으로 제거한다. 그리고, 실시예 8의 공정과 유사하게, 콘택트 홀(72) 대신에 콘택트 홀(72a)을 층간절연막(71)과 상층화소전극(43b')에 형성한다.
본 실시예의 액티브 매트릭스 기판을 이미지 센서에 적용하면 상기 실시예 8과 같은 효과가 얻어지는 한편 액정 표시장치에 적용하는 경우에는 반사형 뿐만 아니라 투과형에도 적용할 수 있는 장점이 있다.
이것은, 축적용량(14a)을 구성하도록 불투광성의 하층 화소전극(63a)을 축적용량공통배선(14)의 하층에 폭좁게 형성하고 있기 때문이다. 이 때문에 광의 투과를 방해하는 부분은 신호선(11), 주사선(12), 축적용량공통배선(14)의 주위 및 하층화소전극(63a)에 형성한 콘택트 홀(68a)을 확보하기 위한 영역만으로 되어, 화소의 개구율은 종래의 층간절연막을 이용한 액티브 매트릭스 기판과 완전히 동등하게 확보할 수 있다.
또한, 인접하는 화소사이의 갭(73)(도 27 참조)과 같이 상층화소전극(43b)으로 덮혀있지 않은 부분의 하층에는 신호선(11)이나 주사선(12)을 구성하는 금속층이 반드시 배치되어 있기 때문에, 액정을 끼운 대향 기판측에 블랙(black) 매트릭스를 제공하지 않고서 한다고 하는 종래의 층간절연막을 이용한 액티브 매트릭스 기판이 갖는 장점을 여전히 보유하고 있다. 또한, 본 실시예는 신호선(11)이 주사선(12)과만 교차하는 것에 의해 전술한 특유의 효과도 얻을 수 있다.
한편, 본 실시예에 있어서 콘택트 홀(68a) 및 콘택트 홀(72a)은 게이트절연막(42), 보호막(45) 및 층간절연막(71)의 동일한 곳을 통해서 형성된다. 이러한 구성에 의해, 콘택트 홀(68a)과 콘택트 홀(72a)이 각각 형성되는 별도의 불투광성 영역을 제공함으로써 개구율이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 또한 하층화소전극(63a)으로 하여금 광을 차단할 수 있게 하여 층간절연막(71)의 콘택트 홀(72a)에 의해 야기되는 액정의 배향의 흐트러짐을 방지할 수 있다.
또한, 콘택트 홀(68a) 및 콘택트 홀(72a)을 동일한 곳에 형성하는 구성은 동일한 포토 마스크의 사용을 가능하게 하기 때문에 제조비용의 절감에도 기여한다.
상기에서는, 투명전극(54b2) 등을 구성하는 투명도전층 및 금속배선(55c') 등을 구성하는 금속층의 성막전에 게이트절연막(42)이 패턴닝되지만, 대신에 보호막(45)을 성막한 후 보호막(45)과 게이트절연막(42)의 패턴닝을 동시에 행하더라도 관계없다. 또는, 층간절연막(71)을 패턴닝한 후, 포토리소그라피 공정을 진행하지 않고 패턴닝된 층간절연막(71)을 레지스트 대신에 사용하여 보호막(45) 및 게이트절연막(42)을 동시에 패턴닝하더라도 관계없다.
상술한 바람직한 구조를 도 28 및 도 29에 나타낸다. 도 28은 도 26에 나타낸 콘택트 홀(72a)의 근방에 상당하는 콘택트 홀(72a')의 근방만을 나타낸 요부평면도이고, 도 29는 도 28에 있어서의 N-N'선 단면도이다.
도 26 및 도 27에 도시한 구조에서는 보호막(45)과 게이트절연막(42)이 공통의 패턴을 공유함에도 불구하고 보호막(45)과 게이트절연막(42)의 사이에 투명전극(54b2)이 개재되어 있기 때문에 보호막(45) 및 게이트절연막(42)을 동시에 패턴닝할 수 없다. 요컨대, 투명전극(54b2)과 하층화소전극(63a)을 접속시키기 위해서는 투명전극(54b2) 등을 구성하는 투명도전층의 성막전에 게이트절연막(42)에 콘택트 홀(68a)를 형성하기 위한 패턴닝을 할 필요가 있다.
이에 대하여, 도 28 및 도 29에 나타낸 구성에서는, 게이트절연막(42)을 하층화소전극(63a) 상에 성막한 후 게이트절연막(42)을 패턴닝하지 않고서 투명전극(54b2)을 패턴닝한다. 즉, 콘택트 홀(68a)의 형성부위에는 투명전극(54b2)이 형성되지 않는다. 따라서, 계속하여 패턴형성된 층간절연막(71)을 마스크 대용으로 하여 보호막(45)과 게이트절연막(42)을 동시에 패턴닝하면 보호막(45)에는 콘택트 홀(72a')에 따른 크기로 에칭되지만, 게이트절연막(42)에는 층간절연막(71)과 투명전극(54b2)이 마스크 대신으로 되어 콘택트 홀(72a')보다 작은 콘택트 홀(68a)에 따른 크기로 에칭된다.
이와 같은 에칭이 가능한 것은 게이트절연막(42)과 보호막(45)을 같은 재료 또는 특성적으로 유사한 재료(SiNx, SiO2등)로 형성하고 있기 때문이고, 또한 에천트(etchant)의 선택비가 투명전극(54b2)(예를 들면, ITO)과 충분히 다르기 때문이다. 즉, 게이트절연막(42) 및 보호막(45)의 동시 패턴닝에는 BFA(buffered hydrofluoric acid) 등의 에칭액을 이용하는데, 이와 같은 에칭액은 lTO를 분해하지 않기 때문에 투명전극(54b2)이 있는 부분과 없는 부분에서 게이트절연막(42)을 선택적으로 제거할 수 있다.
이렇게 하여, 콘택트 홀(72a')의 일부분에 투명전극(54b2)과 게이트절연막(42)의 적층체가 에칭되지 않고 남아 있으며, 그와 같은 적층체가 존재하지 않는 콘택트 홀(72a')의 다른 부분에는 하층화소전극(42a)이 노출된다. 이 양쪽 부분에 상층화소전극(43b')을 배치함으로써 상층화소전극(43b')을 통해 투명전극(54b2)과 하층화소전극(63a)을 도통시킬 수 있다. 또, 투명전극(54b2)은 드레인전극(53b)과 상층 화소전극(43b')을 전기적으로 접속하는 접속전극으로서의 역할을 담당하고 있다.
이와 같이, 보호막(45) 및 게이트절연막(42)을 동시에 패턴닝할 수 있고, 층간절연막(71)을 레지스트 대신에 사용함으로써 포토 리소그라피공정을 생략할 수 있기 때문에 공정수를 현저히 감소시켜서 제조비용을 크게 절감할 수 있다.
(실시예 10)
본 발명의 다른 실시예를 도 30 및 도 31에 기초하여 설명한다. 한편, 설명의 편의상 상기 실시예와 동일 부재에는 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
본 실시예의 액티브 매트릭스 기판은 도 27에 나타낸 실시예 9의 액티브 매트릭스 기판과 층간절연막의 패턴 및 이에 따른 상층화소전극의 적층형상이 다르다.
즉, 층간절연막(71a)의 콘택트 홀(72b)을 게이트절연막(42)의 콘택트 홀(68a)과 같은 패턴으로 하는 것은 아니고, 콘택트 홀(68a)과 축적용량공통배선(14)을 덮지 않도록 층간절연막(71)을 제거하여 도 27에 나타낸 콘택트 홀(72a)보다도 크게 개구시키고 있다.
상기 구성에 의하면 상층화소전극(43c)과 축적용량공통배선(14)이 보호막(45)을 사이에 두고 정전용량을 구성한다. 따라서, 축적용량공통배선(14)이 보호막(45) 및 게이트절연막(42)을 통해 상층화소전극(43c)과 하층화소전극(63a)에 개재되는 결과로서 축적용량(14a)의 용량을 약 2배로 할 수 있다.
이것은, 하층화소전극(63a)과 축적용량공통배선(14)에 의해 구성되는 정전용량에 상층화소전극(43c)과 축적용량공통배선(l4)에 의해 형성되는 정전용량이 더해지기 때문이다.
또, 보호막(45)은 게이트절연막(42)과 거의 같은 실리콘질화막을 대략 3000Å 정도 적층하여 형성된다. 상층화소전극(43c)과 축적용량공통배선(14)에 의해 구성되는 정전용량은 하층화소전극(63a)과 축적용량공통배선(14)에 의해 구성되는 정전용량과 거의 동등한 크기로 된다.
이와 같이, 축적용량(14a)을 2중의 층으로 형성하는 구성에 의해 이 액티브 매트릭스 기판을 액정 표시장치에 사용하는 경우에는 축적용량(14a)을 형성하는 영역의 면적을 줄일 수 있고 개구율도 향상시킬 수 있다. 또한, 이미지 센서와 같이 매우 큰 축적용량이 필요한 경우라도 2중의 층구조에 의해 축적용량(14a)을 용이하게 변경하여 채용할 수 있다.
또한, 종래의 액티브 매트릭스 기판의 제조공정과 비교하여 공정수는 전혀 증가하지 않고 공정자체의 기본적인 변경이 불필요하기 때문에 개구율의 향상, 축적용량공통배선축적용량공통배선부하 저감, 및 축적용량의 증가 등의 장점과 함께 뛰어난 성능의 액티브 매트릭스 기판을 저비용으로 제조할 수 있다.
이하에, 본 발명에 관한 액티브 매트릭스 기판의 구성으로부터 도출되는 다른 작용효과를 정리하고 기술한다.
본 발명에 관련한 액티브 매트릭스 기판은 "격자상으로 배열된 복수의 주사선 및 신호선에 의해 형성되는 화소마다 제공된 화소전극과; 상기 주사선과 신호선의 교차부 근방에 위치하며, 주사선, 신호선 및 화소전극 각각에 접속된 스위칭 소자와; 그 사이에서 상기 화소전극과 축적용량을 형성하도록 제공된 축적용량전극; 및 신호선에 평행하게 배열된 축적용량 공통배선을 포함하고, 상기 신호선, 축적용량전극 및 축적용량 공통배선은 동일한 전극층을 패턴닝하는 것에 의해 형성되는 것"을 특징으로 하는 본 발명의 제 1의 기본구성, 또는 "격자상으로 배열된 복수의 주사선 및 신호선에 의해 형성되는 화소영역마다 제공된 화소전극과; 상기 주사선, 신호선 및 화소전극의 각각에 접속된 스위칭 소자와; 그 사이에서 상기 화소전극과 축적용량을 형성하도록 제공된 축적용량전극; 및 상기 축적용량전극에 접속되어 신호선과 평행하게 배열된 축적용량 공통배선을 포함하고, 상기 신호선과 축적용량전극이 동일한 전극층을 패턴닝하는 것에 의해 형성되는" 것을 특징으로 하는 본 발명의 제 2의 기본구성에 더하여 상기 축적용량전극이 투명전극막이라도 관계없다.
상기 구성에 의하면, 예컨대 액티브 매트릭스 기판을 액정 표시장치용에 사용한 경우 화소의 개구율을 저하시키지 않는다. 또한, 상기 액티브 매트릭스 기판을 이미지 센서에 사용한 경우에는, 이미지 센서에 있어서 투명기판과 변환층 사이의 차광영역을 적게 할 수 있기 때문에, 이미지 센서 전체에 광을 조사하는 방법에 의해 변환층이 효율적으로 리프레시될 수 있다.
또한, 축적용량 공통배선도 투명전극막으로 하면 화소의 개구율이 더욱 향상되기 때문에 상기 효과가 커지게 된다.
본 발명에 따른 액티브 매트릭스 기판은 상기 제 1 또는 제 2의 기본구성에 더하여 상기 스위칭 소자의 상층을 덮는 절연막을 매개로 상기 화소전극과 축적용량전극이 대향 배치되어도 관계없다.
상기 구성에 의하면, 축적용량은 화소전극, 스위칭 소자의 상층을 덮는 절연막 및 축적용량전극에 의하여 구성된다. 따라서, 특별한 공정(예컨대, 화소전극과 축적용량전극 사이에 별도로 유전층을 형성하는 공정)을 추가하지 않고도 용이하게 축적용량을 형성할 수 있어서 액티브 매트릭스 기판의 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 액티브 매트릭스 기판은 상기 화소전극과 상기 절연막과의 사이에 층간절연막을 가지며, 또한 상기 층간절연막에 제공된 콘택트 홀을 통해 상기 화소전극과 축적용량전극이 대향 배치되어도 관계없다.
상기 구성에 의하면 화소전극과 전극선(주사선, 신호선, 접속전극 및 화소전극보다 하층에 배열되는 기타의 전극배선을 의미함)의 사이에 절연막에 더하여, 층간 절연막이 추가됨으로써 화소전극과 전극선은 서로 영향을 덜 받게 된다. 또한, 축적용량의 크기는 층간절연막에 제공되는 콘택트 홀의 크기에 의해 제어되는데, 결과적으로 패턴닝가 용이한 층간절연막을 이용함으로써 축적용량치의 제어를 용이하고 정확히 행할 수 있다.
본 발명에 관련한 액티브 매트릭스 기판은"격자상으로 배열된 복수의 주사선 및 신호선에 의해 형성되는 화소영역마다 제공된 화소전극과; 상기 주사선, 신호선 및 화소전극의 각각에 접속된 스위칭 소자와; 축적용량의 형성에 제공되는 축적용량전극과; 상기 축적용량전극에 접속되어 신호선과 평행하게 배열된 축적용량 공통배선을 포함하고, 상기 축적용량은 상기 화소전극과 축적용량전극 사이에 형성되며, 또한 상기 주사선과 축적용량전극은 동일한 전극층을 패턴닝하는 것에 의해 형성되는 것"을 특징으로 하는 본 발명의 제 3의 기본구성에 더하여 신호선과 화소전극이 동일한 도전층을 패턴닝하는 것에 의해 형성되어 있더라도 관계없다.
상기 구성에 따르면, 주사선 및 축적용량전극과, 신호선 및 화소전극이 각각 동일한 층으로 형성되어 있기 때문에, 주사선 및 축적용량전극을 동시진행으로 형성한 후 신호선 및 화소전극을 다시 동시진행으로 형성할 수 있다. 그 결과, 종래의 액티브 매트릭스 기판의 제조장치를 사용하여 보다 적은 공정수로 수율이 한층 우수한 저비용의 액티브매트릭스 기판을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 액티브 매트릭스 기판은 상기 과제를 해결하기 위해서 또한, 상기 화소전극을 그 위에 배치한 층간절연막을 갖더라도 관계없다.
상기 구성에 의하면, 화소전극을 액티브 매트릭스 기판의 최상층에 배치함으로써 주사선, 신호선 및 축적용량 공통배선의 상층에 화소전극을 배치할 수 있기 때문에 화소의 개구면적을 비약적으로 크게 할 수 있다. 즉, 인접한 화소들의 화소전극들 사이에 갭을 형성하는 데 필요한 영역을 제외한 모든 영역을 화소의 개구부로 할 수 있다.
따라서, 상기 액티브 매트릭스 기판에 변환층을 적층하여 이미지 센서를 구성한 경우 이미지 센서에서는 화소전극과 변환층이 접하는 영역이 화소의 개구부로 되기 때문에 변환층에서 생성된 전하를 최대효율로 화소전극에 수집할 수 있다.
또한, 화소의 개구율을 충분히 크게 할 수 있기 때문에, 이미지 센서 뿐만아니라 액정 표시장치에도 알맞은 액티브 매트릭스 기판을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 액티브 매트릭스 기판은 "격자상으로 배열된 복수의 주사선 및 신호선에 의해 형성되는 화소영역마다 제공된 화소전극; 상기 주사선, 신호선 및 화소전극의 각각에 접속된 스위칭 소자; 그 사이에서 상기 화소전극과 축적용량을 형성하도록 제공된 축적용량전극; 및 상기 축적용량전극에 접속되며 신호선과 평행하게 배열된 축적용량 공통배선을 포함하고, 상기 주사선과 화소전극이 동일한 전극층을 패턴닝하는 것에 의해 형성되는 것"을 특징으로 하는 본 발명의 제 4의 기본구성에 더하여 신호선과 축적용량전극이 동일한 도전층을 패턴닝패턴닝에 의해 형성되어도 관계없다.상기 구성에 의하면, 주사선 및 화소전극과, 신호선 및 축적용량전극이 각각 동일한 층으로 형성되어 있기 때문에 주사선 및 화소전극을 동시진행으로 형성한 후 신호선 및 축적용량전극을 다시 동시진행으로 형성할 수 있다. 이 결과, 종래의 액티브 매트릭스 기판의 제조장치를 쓰면서 보다 적은 공정수로 수율이 한층 더 뛰어난 저비용의 액티브 매트릭스 기판을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 액티브 매트릭스 기판은 상기 도전층이 화소전극의 화소개구부를 덮도록 패턴닝되어 있어도 관계없다.
상기 구성에 의하면, 변환층을 화소전극과 직접 접촉하지 않은 상태로 적층시킬 수 있기 때문에 화소전극을 반드시 변환층의 물성에 맞는 재료로 할 필요가 없다. 따라서, 주사선 및 화소전극을 형성하는 전극층의 재료 선택의 여지가 넓어진다. 한편, 상기 도전층은 변환층의 물성과 맞으며, 또한 열화하기 어려운 표면을 형성할 수 있는 재료, 일예로 ITO등으로 형성할 수 있다.
이렇게 해서 화소전극 상에 직접 변환층을 적층한 경우와 달리 개구부에 노출한 화소전극의 표면이 산화하여 변환층과 도통(도전)능력이 떨어지는 불량이 일어날 우려가 없어진다.
본 발명에 따른 액티브 매트릭스 기판은 "격자상으로 배열된 복수의 주사선 및 신호선에 의해 형성되는 화소영역마다 제공된 제 1의 화소전극; 상기 주사선, 신호선 및 제 1의 화소전극의 각각에 접속된 스위칭 소자; 상기 제 1의 화소전극에 접속된 제 2의 화소전극; 및 그 사이에서 상기 제 2의 화소전극과 축적용량을 형성하도록 제공된 축적용량전극; 및 상기 축적용량전극에 접속되어 신호선과 평행하게 배열된 축적용량 공통배선을 포함하고, 상기 주사선과 제 2의 화소전극이 동일한 전극층을 패턴닝하는 것에 의해 형성되는 것"을 특징으로 하는 본 발명의 제 5의 기본구성에 더하여, 신호선, 제 1의 화소전극, 축적용량전극이 동일한 도전층을 패턴닝하는 것에 의해 형성되어 있어도 관계없다.
상기 구성에 의하면, 주사선 및 제 2의 화소전극이 동일층으로 형성되고, 신호선, 제 1의 화소전극 및 축적용량전극이 동일한 층으로 형성되어 있기 때문에 주사선 및 제 2의 화소전극을 동시진행으로 형성한 후 신호선, 제 1의 화소전극 및 축적용량전극을 다시 동시진행으로 형성할 수 있다. 이 결과, 종래의 액티브 매트릭스 기판의 제조장치를 쓰면서 보다 적은 공정수로 수율이 한층 더 뛰어난 저비용의 액티브 매트릭스 기판을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 액티브 매트릭스 기판은 상기 제 1의 화소전극과 스위칭 소자를 접속하는 접속전극을 추가로 구비할 수 있으며, 신호선, 접속전극 및 축적용량전극이 동일한 도전층을 패턴닝하여 형성되어도 관계없다.
상기 구성에 의하면, 제 1의 화소전극은 접속전극을 매개로 스위칭 소자와 접속되기 때문에, 예컨대 제 1의 화소전극과 접속전극의 사이에 절연층을 개재시킨 상태로 최상층에 제 1의 화소전극을 제공할 수 있다. 이에 의해 주사선, 신호선 및 축적용량 공통배선의 상층에 제 1의 화소전극을 배치할 수 있어서, 화소의 개구면적을 비약적으로 크게 한 액티브 매트릭스 기판을 제작할 수 있다.
또한, 주사선 및 제 2의 화소전극이 동일한 층으로 형성되고, 신호선, 접속전극 및 축적용량전극이 또한 동일한 층으로 형성되기 때문에, 주사선 및 제 2의 화소전극을 동시진행으로 형성한 후 신호선, 접속전극 및 축적용량전극을 다시 동시진행으로 형성할 수 있다. 이 결과, 종래의 액티브 매트릭스 기판의 제조장치를 사용하여 보다 적은 공정수로 수율이 한층 더 뛰어난 저비용의 액티브 매트릭스 기판을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 액티브 매트릭스 기판은 상기 도전층이 투광성을 갖고 있더라도 관계없다.
상기 구성에 의하면, 이미 설명한 것같이 제 2의 화소전극이 차광성을 갖고 있다고 해도 축적용량의 형성에 필요한 면적으로 형성하면 되기 때문에 제 2의 화소전극이 형성되어 있지 않은 영역을 화소의 개구부로 할 수 있다. 이 개구부에 투광성을 갖는 도전층이 성막되기 때문에 투광성의 개구부가 형성되게 된다.
이 결과, 투과형의 액정 표시장치에 알맞은 액티브 매트릭스 기판을 얻을 수 있는 동시에 액티브 매트릭스 기판을 이미지 센서에 적용하는 경우 변환층에 소망의 방향으로 부터 충분한 광량을 제공할 수 있어 변환층을 광조사에 의해 리프레시 할 수 있다.
본 발명에 따른 액티브 매트릭스 기판은, 또한 상기 제 1의 화소전극과 축적용량전극이 보호막을 매개로 축적용량을 형성하고 있는 구성이더라도 관계없다.
상기 구성에 의하면, 전술한 축적용량전극은 그 사이에서 제 2의 화소전극과 축적용량을 형성하도록 제공되기 때문에 축적용량전극이 보호막을 매개로 제 1의 화소전극과 축적용량을 형성하는 구성에 의해 화소의 축적용량을 2배로 할 수 있다.
이 결과, 주사선과 동일한 전극층으로 형성되는 불투과성의 제 2의 화소전극을 제한된 면적으로 형성하더라도 필요한 축적용량을 얻을 수 있기 때문에 상기 구성의 액티브 매트릭스 기판은 개구면적이 큰 투과형의 액정 표시장치를 제공할 수 있다.
또한, 이미지 센서와 같이 매우 큰 축적용량이 요구되는 경우에도 그 필요한 축적용량을 용이하게 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 액티브 매트릭스 기판은 그 위에 제 1의 화소전극이 배치되는 층간절연막을 추가로 포함할 수 있다.
상기 구성에 의하면 제 1의 화소전극을 액티브 매트릭스 기판의 최상층에 배치함으로써 주사선, 신호선 및 축적용량 공통배선의 상층에 제 1의 화소전극을 배치할 수 있기 때문에 화소의 개구면적을 비약적으로 크게 할 수 있다. 즉, 제 l의 화소전극들 사이에 갭을 형성하는 데 필요한 영역을 제외한, 인접하는 화소들 사이의 전체면적을 화소의 개구부로 할 수 있다.
따라서, 상기 액티브 매트릭스 기판에 변환층을 적층하여 이미지 센서를 구성한 경우 이미지 센서에서는 제 1의 화소전극과 변환층이 접촉하는 영역이 화소의 개구부로 되기 때문에 변환층에서 생성된 전하를 최대효율로 제 1의 화소전극에 수집할 수 있다.
또한, 화소의 개구율을 충분히 크게 할 수 있기 때문에 이미지 센서뿐만아니라 액정 표시장치에도 알맞은 액티브 매트릭스 기판을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 액티브 매트릭스 기판은 상기 주사선이 양극산화가 되어있더라도 관계없다.
상기 구성에 의하면 주사선과 다른 배선과의 절연성이 향상된다. 이에 의해 액티브 매트릭스 기판의 제조의 수율을 향상시킬 수 있는 동시에 주사선의 절연불량에 기인하는 선결함(display defect)과 같은 중대한 결함의 발생을 보다 확실히 방지할 수 있다.
한편, 주사선과 동일한 전극층을 패턴닝하여 형성되는 축적용량전극이나 화소전극, 또는 제 2의 화소전극은 양극 산화를 하지 않는 것이 바람직하다. 이에 의해, 축적용량을 구성하는 화소전극과 축적용량전극과의 사이에 제공되는 절연층, 또는 축적용량을 구성하는 제 2의 화소전극과 축적용량전극과의 사이에 제공된 절연층을, 예컨대 게이트절연막의 단층으로 할 수 있다. 이 결과, 유전율을 크게 할 수 있고 따라서 단위면적당의 정전용량을 크게 할 수 있어 보다 작은 면적으로 큰 보조용량을 얻을 수 있다.
당업자라면 상술한 본 발명이 다양한 방법으로 변형가 하다는 것을 알 수 있을 것인 바, 이와 같은 변형예들은 본 발명의 범위 및 정신에서 벗어나지 않는 것이며, 첨부된 특허청구범위에 포함된다는 것은 당업자에게 자명한 것이다.

Claims (41)

  1. 격자상으로 배열된 복수의 주사선 및 신호선에 의해 형성되는 화소마다 제공된 화소전극과;
    상기 주사선과 신호선의 교차부 근방에 위치하며, 주사선, 신호선 및 화소전극 각각에 접속된 스위칭 소자와;
    상기 스위칭 소자의 상층을 덮는 절연막과;
    상기 화소전극과 절연막 사이에 설치된 층간절연막과;
    상기 화소전극과의 사이에 축적용량을 형성하도록 제공된 축적용량전극; 및
    상기 축적용량전극에 접속되며, 신호선에 평행하게 배열된 축적용량 공통배선을 포함하고,
    상기 신호선과 축적용량전극은 동일한 전극층을 패턴닝하는 것에 의해 형성되며,
    상기 층간절연막에 설치된 콘택트 홀에 상기 절연막을 매개로 상기 화소전극과 축적용량전극이 대향배치되어 있는 것을 특징으로 액티브 매트릭스 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 축적용량공통배선이 상기 축적용량전극을 겸하고 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 축적용량전극이 투명전극막인 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 신호선, 축적용량 공통배선 및 축적용량전극이 투명전극막 또는 금속막에 의해 각각 구성되는 이층으로 적층된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 화소전극은 상기 층간절연막 및 절연막을 관통하여 형성되어 있는 콘택트홀을 매개로 스위칭 소자와 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 축적용량 공통배선은 축적용량전극보다 좁은 폭으로 축적용량전극상에 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  9. 격자상으로 배열된 복수의 주사선 및 신호선에 의해 형성되는 화소영역마다 제공된 화소전극과;
    상기 주사선, 신호선 및 화소전극의 각각에 접속된 스위칭 소자와;
    축적용량의 형성에 제공되는 축적용량전극과;
    상기 축적용량전극에 접속되어 신호선과 평행하게 배열된 축적용량 공통배선을 포함하고,
    상기 축적용량은 상기 화소전극과 축적용량전극 사이에 형성되며, 또한 상기 주사선과 축적용량전극은 동일한 전극층을 패턴닝하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 신호선 및 화소전극이 동일한 도전층을 패턴닝하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  11. 제 9항에 있어서,
    그 위에 상기 화소전극이 제공되는 층간절연막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 신호선, 화소전극 및 축적용량 공통배선이 동일한 도전층을 패턴닝하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 스위칭 소자의 게이트전극을 덮는 게이트절연막을 더 포함하고, 상기 게이트절연막을 통해 상기 화소전극과 축적용량전극이 대향 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 스위칭 소자를 덮도록 적층된 보호막과;
    상기 화소전극과 보호막과의 사이에 형성된 층간절연막을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 화소전극을 스위칭 소자에 전기적으로 접속하기 위한 콘택트 홀이 상기층간절연막 및 보호막을 관통하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  16. 격자상으로 배열된 복수의 주사선 및 신호선에 의해 형성되는 화소영역마다 제공된 화소전극;
    상기 주사선, 신호선 및 화소전극의 각각에 접속된 스위칭 소자;
    그 사이에서 상기 화소전극과 축적용량을 형성하도록 제공된 축적용량전극; 및
    상기 축적용량전극에 접속되어 신호선과 평행하게 배열된 축적용량 공통배선을 포함하고,
    상기 주사선과 화소전극이 동일한 전극층을 패턴닝하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 신호선과 축적용량전극이 동일한 도전층을 패턴닝하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 신호선, 축적용량전극 및 축적용량 공통배선이 동일한 도전층을 패턴닝하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 축적용량 공통배선이 신호선과 주사선으로 둘러싸인 화소형성영역의 중앙부근을 통과하도록 신호선과 평행하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 도전층이 화소전극의 화소 개구부를 덮도록 패턴닝되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  21. 격자상으로 배열된 복수의 주사선 및 신호선에 의해 형성되는 화소영역마다 제공된 제 1의 화소전극;
    상기 주사선, 신호선 및 제 1의 화소전극의 각각에 접속된 스위칭 소자;
    상기 제 1의 화소전극에 접속된 제 2의 화소전극;
    그 사이에서 상기 제 2의 화소전극과 축적용량을 형성하도록 제공된 축적용량전극; 및
    상기 축적용량전극에 접속되어 신호선과 평행하게 배열된 축적용량 공통배선을 포함하고,
    상기 주사선과 제 2의 화소전극이 동일한 전극층을 패턴닝하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 신호선, 제 1의 화소전극 및 축적용량전극이 동일한 도전층을 패턴닝하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  23. 제 21항에 있어서,
    상기 제 1의 화소전극과 스위칭 소자를 접속하는 접속전극을 더 포함하며, 상기 신호선, 접속전극 및 축적용량전극이 동일한 도전층을 패턴닝하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  24. 제 22항에 있어서,
    상기 도전층이 투광성을 갖는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  25. 제 21항에 있어서,
    상기 스위칭 소자를 피복하는 보호막을 더 포함하고, 상기 제 1의 화소전극과 축적용량전극이 상기 보호막을 통해 축적용량을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 제 1의 화소전극이 그 위에 제공된 층간절연막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 제 1의 화소전극을 스위칭 소자에 전기적으로 접속하기 위한 콘택트 홀이 상기 층간절연막 및 보호막을 관통하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  28. 제 9항에 있어서,
    상기 주사선이 양극 산화되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  29. 제 16항에 있어서,
    상기 주사선이 양극 산화되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  30. 제 21항에 있어서,
    상기 주사선이 양극 산화되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  31. 격자상으로 배열된 복수의 주사선 및 신호선에 의해 형성되는 화소마다 제공된 화소전극;
    상기 주사선과 신호선과의 교차부 근방에 위치하고 주사선, 신호선, 및 화소전극 각각에 접속된 스위칭 소자;
    상기 화소전극과의 사이에 축적용량을 형성하도록 제공된 축적용량전극; 및
    상기 축적용량전극에 접속되며, 신호선과 평행하게 배열된 축적용량 공통배선을 포함하는 액티브 매트릭스 기판의 제조방법으로서,
    기판 상에 전극층을 성막하고, 이 전극층을 패터닝하여 주사선을 형성하는 단계;
    상기 주사선 상에 게이트 절연막을 적층하는 단계;
    상기 게이트 절연막 상에 상기 신호선, 스위칭 소자, 축적용량전극, 및 축적용량 공통배선을 형성하는 단계;
    상기 신호선, 스위칭 소자, 축적용량전극, 및 축적용량공통배선 상에 절연막을 성막하는 단계;
    상기 절연막 상에 층간절연막을 성막하는 단계;
    상기 축적용량전극의 상부에 성막된 상기 층간절연막의 일부를 에칭하여 상기 절연막을 노출하는 콘택트홀을 형성하는 단계;
    상기 콘택트홀이 형성된 층간절연막 상에 상기 화소전극을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 신호선과 축적용량전극을 동일한 전극층을 패턴닝하는 것에 의해 형성하는 액티브 매트릭스 기판의 제조방법.
  32. 격자상으로 배열된 복수의 주사선 및 신호선에 의해 형성되는 화소영역마다 제공되는 화소전극;
    상기 주사선, 신호선 및 화소전극의 각각에 접속된 스위칭 소자;
    그 사이에서 상기 화소전극과 축적용량을 형성하도록 제공된 축적용량전극; 및
    상기 축적용량전극에 접속되고 신호선과 평행하게 배열된 축적용량 공통배선을 구비한 액티브 매트릭스 기판의 제조방법으로서,
    상기 엑티브 매트릭스 기판상에 전극층을 성막하고, 상기 전극층을 패턴닝하여 주사선과 화소전극을 형성하는 공정;
    게이트절연막을 적층하는 공정;
    상기 신호선, 스위칭 소자, 축적용량전극 및 축적용량 공통배선을 형성한 후 보호막을 성막하는 공정; 및
    상기 게이트절연막 및 보호막을 동시에 패턴닝하여 화소전극의 개구부를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판의 제조방법.
  33. 제 32항에 있어서,
    상기 게이트절연막상에 투명도전층을 적층하는 공정; 및
    상기 화소전극의 개구부를 피복하는 투명도전층을 남기면서, 상기 신호선 및 축적용량전극을 형성하도록 상기 투명도전층을 패턴닝하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판의 제조방법.
  34. 액티브 매트릭스 기판;
    입사된 전자방사선을 전하로 변환하는 변환부; 및
    전하를 축적한 축적용량을 형성하기 위한 바이어스전압 인가수단을 포함하는 이미지 센서로서,
    상기 액티브 매트릭스 기판은, 격자상으로 배열된 복수의 주사선 및 신호선에 의해 형성되는 화소마다 제공된 화소전극과, 상기 주사선과 신호선의 교차부 근방에 위치하며 주사선과 신호선 및 화소전극 각각에 접속된 스위칭 소자와, 상기 스위칭 소자의 상층을 덮는 절연막과, 상기 화소전극과 절연막 사이에 설치된 층간절연막과, 상기 화소전극과의 사이에 축적용량을 형성하도록 제공된 축적용량전극과, 그리고 상기 축적용량전극에 접속되며 신호선에 평행하게 배치된 축적용량 공통배선을 포함하며,
    상기 신호선과 축적용량전극이 동일한 전극층을 패턴닝하는 것에 의해 형성되고, 상기 층간절연막에 설치된 콘택트홀에 상기 절연막을 매개로 상기 화소전극과 축적용량전극이 대향배치되어 있는 이미지 센서.
  35. 액티브 매트릭스 기판;
    입사된 전자방사선을 전하로 변환하는 변환부;
    상기 축적용량으로 하여금 전하를 축적하도록 하는 바이어스 전압 인가수단을 포함하는 이미지 센서로서,
    상기 액티브 매트릭스 기판은, 격자상으로 배열된 복수의 주사선 및 신호선에 의해 형성되는 화소영역마다 제공된 화소전극과, 상기 주사선과 신호선 및 화소전극의 각각에 접속된 스위칭 소자와, 그 사이에서 상기 화소전극과 축적용량을 형성하도록 제공된 축적용량전극과, 그리고 상기 축적용량전극에 접속되어 신호선과 평행하게 배열된 축적용량 공통배선을 포함하며,
    상기 주사선과 축적용량전극은 동일한 전극층을 패턴닝하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  36. 제 35항에 있어서,
    상기 스위칭 소자의 게이트전극을 덮는 게이트절연막; 및
    게이트절연막 상에 적층되어 스위칭 소자에 접속된 도전체층을 더 포함하고,
    상기 축적용량전극과 도전체층이 게이트절연막을 매개로 축적용량을 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  37. 제 35항에 있어서,
    상기 주사선이 양극 산화되어 있는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  38. 액티브 매트릭스 기판;
    입사된 전자방사선을 전하로 변환하는 변환부;
    상기 축적용량으로 하여금 전하를 축적하도록 하는 바이어스전압 인가수단을 포함하는 이미지 센서로서,
    상기 액티브 매트릭스 기판은, 격자상으로 배열된 복수의 주사선 및 신호선에 의해 형성되는 화소영역마다 제공된 화소전극과, 상기 주사선과 신호선 및 화소전극의 각각에 접속된 스위칭 소자와, 그 사이에서 상기 화소전극과 축적용량을 형성하도록 제공된 축적용량전극 및 상기 축적용량전극에 접속되어 신호선과 평행하게 배열된 축적용량 공통배선을 포함하며,
    상기 주사선과 화소전극은 동일한 전극층을 패턴닝하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  39. 제 38항에 있어서,
    상기 주사선이 양극 산화되어 있는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  40. 액티브 매트릭스 기판;
    입사된 전자방사선을 전하로 변환하는 변환부;
    상기 축적용량으로 하여금 전하를 축적하도록 하는 바이어스전압 인가수단을 포함하는 이미지 센서로서,
    상기 액티브 매트릭스 기판은, 격자상으로 배열된 복수의 주사선 및 신호선에 의해 형성되는 화소영역마다 제공된 제 1의 화소전극과, 상기 주사선과 신호선 및 제 1의 화소전극의 각각에 접속된 스위칭 소자와, 상기 제1의 화소전극에 접속된 제 2의 화소전극과, 그 사이에서 상기 제 2의 화소전극과 축적용량을 형성하도록 제공된 축적용량전극 및 상기 축적용량전극에 접속되고 신호선과 평행하게 배열된 축적용량 공통배선을 포함하며,
    상기 주사선과 제 2의 화소전극은 동일한 전극층을 패턴닝하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  41. 제 40항에 있어서,
    상기 주사선이 양극 산화되어 있는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
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