KR100418008B1 - 표시장치및그제조방법 - Google Patents
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Abstract
표시 화소부와, 이 표시 화소를 구동하는 드레인 드라이버 및 게이트 드라이버로 이루어지는 주변 구동 회로부가 동일 기판상에 형성된 드라이버 일체형 액정 표시 장치의 용량 불안정에 따른 화질 저하를 해소하는 표시 장치를 제공한다.
표시 화소부와, 이 표시 화소를 구동하는 드레인 드라이버 및 게이트 드라이버로 이루어지는 주변 구동 회로부가 동일 기판상에 형성된 드라이버 일체형 액정 표시 장치에서 표시 화소부와, 드레인 드라이버 간에 부가 용량을 설치한다.
Description
본 발명은 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 표시부와 그 표시부를 구동하는 주변 드라이버부를 동일 기판상에 형성한 드라이버 일체형 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 캐리어 이동도가 비정질 실리콘에 비해 매우 높은 다결정 실리콘을 반도체층으로 하는 반도체 장치가 주목받고 있다.
이하에, 종래의 드라이버 일체형 표시 장치에 대하여 설명한다.
제15도에 종래의 드라이버 일체형 액정 표시 장치의 전체 구성도를 도시하였다.
제15도에 도시한 바와 같이, 종래의 드라이버 일체형 표시 장치는 동일 기판(1)상에 표시 구동 소자인 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)와 접속된 표시 화소를 갖는 표시 영역(28)과, 표시 구동 소자를 구동하는 드레인 드라이버(24) 및 게이트 드라이버(25)로 이루어진 주변 구동 회로가 형성된 구성이다.
제16도는 종래 표시 장치의 화소부의 구성 평면도이며, 표시 영역 내의 표시 구동 소자 및 소자간의 배선을 도시한 것이다.
도시되어 있는 바와 같이, 영상 신호가 전달되는 드레인 라인(26)은 중부(中部) 배선의 게이트 라인(6)에 대하여 상부에 위치하는 상부 배선으로 되어 있다.
드레인 라인(26)과 게이트 라인(6)으로 둘러싸인 영역에 화소 전극(17)이 형성되어 있다.
보조 용량을 형성하기 위해 화소 전극(17)과 중첩하도록 보조 용량 전극(27)이 형성되어 있다.
또한, 기생 용량으로서 TFT의 TFT 용량과 드레인 라인과 게이트 라인과의 사이의 교차 용량이 원래부터 존재한다.
기생 용량에 대하여, 보조 용량은 크게 설계되지만, 보조 용량에 의해 보상되는 것은 TFT의 전기 차단(electric interception) 동안의 전압 강하에 불과하였다.
이 점에 대하여 제17도에서 설명하는 것으로 한다.
제17도는 종래 표시 장치의 등가 회로도이다.
동일 기판(1)상에 드레인 드라이버(24)와 게이트 드라이버(25)와, 그것 이외의 표시 영역이 마련되어 있다.
드레인 드라이버(24)는 시프트 레지스터(29)와, 시프트 레지스터로부터 시프트 펄스를 받고, 드레인 라인(26)으로부터 영상 신호를 샘플링하는 샘플링 트랜지스터(30)로 구성되어 있다.
한편, 액정 표시 장치의 표시 영역은 TFT(t1)와, TFT의 소스로부터 샘플링된 영상 신호가 인가되는 액정(23)과, 보조 용량 SC로 구성되어 있다.
이와 같이, 보조 용량은 액정측에 설치되어 있으므로, TFT 통전시의 전위 변화를 보상하는 것은 아니었다.
종래의 기생 용량이 어디에서 발생하였는지를 설명하기 위하여 드레인 라인을 따라 드라이버 일체형 액정 표시 장치의 단면도를 도시하였다.
제18도는 종래의 드라이버 일체형 액정 표시 장치의 단면도이다.
제18도에 드레인 라인(26)은 드레인 드라이버 영역의 샘플링 트랜지스터(30)와 표시 영역의 TFT(t1)와의 사이를 전기적으로 접속하고 있다.
기생 용량은 층간 절연막(9)을 사이에 두고 게이트 라인(6)과 드레인 라인(26)간의 중첩 면적과 양쪽 라인의 교차수에 비례하여 증가해 간다.
그러나, 제18도에서 명확해지는 바와 같이, 더욱 전원에 가까운 영역 내의 드레인 라인(26) 하부에는 층간 절연막(9)에 모두 대향하는 전극이 없기 때문에 부가 용량이 없었다.
제18도에 도시한 바와 같이, 종래의 드라이버 일체형 표시 장치는 동일 기판상에 표시 구동 소자인 TFT와 접속된 표시 화소와, 표시 구동 소자를 구동하는 드레인 드라이버 및 게이트 드라이버로 이루어지는 주변 구동 회로가 형성된 구성이다.
제19도에 후술하는 제3도 중의 IV-IV 선을 따르는 종래의 액정 표시 장치의 제조 공정을 도시하였다.
<공정 1 : 제19(a)도>
절연 기판(1)상에 LP-CVD(Low Pressure-Chemical Vapor Deposition : 감압CVD)법에 의해 다결정 실리콘막(2)을 형성한다.
이 다결정 실리콘막(2)은 아일랜드형으로 후의 보조 용량부, TFT부 및 드레인 드라이버로 이루어지는 영역에 각각 형성한다.
<공정 2 : 제19(b)도>
다결정 실리콘막(2)상에 게이트 절연막(3)을 LP-CVD법으로 형성한다. 그 경우의 조건은 O2가스와 SiH4가스를 O2/SiH4= 5 ∼ 200으로 하여 성막 온도 : 400 ∼ 450 ℃에서 압력 1 Torr로 형성한다.
다음에, 후에 이온 주입법으로 인(P)을 주입하는 영역 이외의 게이트 절연막(3)상에 레지스트막(4)으로 마스크를 형성한다.
<공정 3 : 제19(c)도>
상기 레지스트막(4)을 마스크로서 다결정 실리콘막(2)에 이온 주입법을 이용하여 인(P)을 주입하여 n+형 다결정 실리콘막으로 한다.
그 후, 레지스트막(4)을 제거하고, 게이트 절연막상의 각 영역에 표시 구동 소자의 TFT(t1)의 게이트 전극(5) 및 게이트 라인(6), 드레인 드라이버의 TFT(t2)의 게이트 전극(8)을 형성한다. 각 전극은 LP-CVD법으로 다결정 실리콘막을 성막하고 그 위에 텅스턴 실리사이드 막을 성막하고, 그 후 포토리소그래피법으로 에칭을 행하여 형성한다.
또, 표시 구동 소자의 TFT, 드레인 드라이버의 TFT의 다결정 실리콘막으로 능동층이 되고, 게이트 전극 양측에는 드레인 영역 및 소스 영역을 형성한다.
<공정 4 : 제19(d)도>
상술한 기판상에 형성한 각 전극 등을 모두 피복하도록 층간 절연막(9)을 형성한다.
<공정 5 : 제19(e)도>
이방성 에칭에 의해 층간 절연막(9)에 컨택트홀(10)을 형성한다.
그 컨택트홀(10)을 형성하는 영역은 표시 구동 소자의 TFT(t1)의 드레인 영역(12) 및 소스 영역(11), 드레인 드라이버의 TFT(t2)의 드레인 영역(14) 및 소스 영역(13)이다.
다음에, 스퍼터법으로 화소부의 층간 절연막(9) 상에 ITO로 이루어지는 화소전극(17)을 형성한다.
<공정 6 : 제19(f)도>
이상의 공정에 따라 형성된 보조 용량 전극(27), 표시 구동 소자의 TFT(t1), 드레인 드라이버의 TFT(t2)를 포함하는 기판(이하, TFT 기판이라 한다)의 전 영역에 배향막(21)을 형성한다.
또한, 이 TFT 기판(1)에 대향하는 대향 기판상에 ITO 등으로 이루어지는 공통 전극(20) 및 배향막(21)을 순차 형성한다.
이들 2개 기판의 주변 근방을 밀봉제(22)로 접착시킨다. 밀봉제로 둘러싸인 내측이 표시 화소 영역이 된다. 그 영역에 액정(23)을 충전하여 액정 표시 장치가 완성된다.
그런데, 상기와 같이 제작한 액정 표시 장치의 특성면에서의 결점에 대하여이하에 설명한다.
먼저 처음에, NW 모드의 액정 표시 장치의 구동 파형과 광 투과율과의 관계에 대하여 설명한다.
NW 모드란 액정에 인가되는 전압이 높을 때의 액정표시 장치의 광 투과율에 비하여 액정에 인가되는 전압이 낮을 때의 액정 표시 장치의 광 투과율이 높은 모드이다.
예를 들면, 트위스티드네마틱(TN) 액정을 이용하는 경우, 액정 표시 장치의 양측에 배치되는 2매의 편광판의 편광축을 서로 직교시키면, 그 액정 표시 장치는 NW 모드의 액정 표시 장치가 된다.
제20도에 종래의 NW 모드의 액정 표시 장치의 광 투과율 특성도를 도시하였다.
행렬 배치된 표시 구동 소자인 TFT의 게이트에 1H(1 수평 주사 기간)마다 주사 신호 Vg가 인가되면, 1행의 TFT군이 도통된다.
다음에, 제20도에 도시된 바와 같이, 영상 신호의 진폭이 도중에 작아지는 경우를 고려한다.
도면 중의 기호로 설명하면, TFT의 드레인 라인에서 도통한 TFT의 소스를 통하여 화소 전극으로 전달하는 영상 신호 Vd가 i+1행 까지는 진폭이 크고, 또한 i+2행 이후에 진폭이 작아지는 경우이다.
이와 같이 도중에 영상 신호의 진폭이 도중에서 작아지는 경우, 종래 광 투과율 T는 의도했던 높은 광 투과율로 곧바로 되지는 않았다.
즉, 제20도에 도시된 바와 같이, 종래의 액정 표시 장치는 영상 신호가 급변하는 행부터 수행에 걸쳐, i+2행째부터 i+4행째까지 화면이 회색이 되어, 소위 스미어(오염) 현상으로 야기하는 경우가 있었다.
이러한 수행부터 수십행에 걸치는 스미어 현상을 초래하면, 액정 표시 장치의 화면이 오염되어 보일 뿐만 아니라, 액정 표시 장치의 선명도(콘트라스트)나 색재현성(色再現性) 혹은 해상도를 해칠 수 있다는 결점이 있었다.
본 발명은 상기 종래의 결점을 감안하여 이루어진 것으로서, 종래와 같이 표시 영역의 드레인 라인이 형성하는 대향 공통 전극과의 사이 또는 게이트 라인과의 사이의 용량이 작고, 또한 그 대향 공통 전극에서도 액정을 통하고 있기 때문에 드레인 라인에 인가되는 전압에 의해 그 용량이 변화하기 쉬움에 따라, 비디오 신호의 진폭이 큰 영상 신호(흑색 신호)를 액정에 기입한 경우, 흑색 표시의 횡 방향, 즉 게이트 신호의 스캔 방향(예를 들면 게이트 신호를 표시 장치를 향하여 좌측부터 입력하는 경우에는 좌측에서 우측으로의 방향)이 흰색 표시이면 발생하는, 수행으로부터 수십행에 걸쳐 회색에서 서서히 백색으로 되는 현상의 스미어를 드레인 드라이버와 표시 영역간에 부가 용량을 형성함으로써 해소할 수 있는 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 표시 영역의 표시 화소 구동 소자에 영상 신호를 공급하는, 상기 표시 영역 주변의 적어도 일부에 배치된 드레인 드라이버와, 주사 신호를 공급하는 게이트 드라이버를 구비한 표시 장치에 있어서, 상기 표시 영역과 상기 드레인 드라이버 사이의 영역에 부가 용량 전극을 구비하고 있는 것을 요지로 한다.
본 발명은 제1 양상의 표시 장치에 있어서, 상기 부가 용량 전극이 여러개로 분할되어 있는 것을 요지로 한다.
본 발명은 영상 신호를 샘플링하여 표시 화소 구동 소자에 상기 신호를 공급하는 드레인 드라이버의 샘플링 트랜지스터와, 상기 샘플링 트랜지스터로부터의 영상신호 및 게이트 드라이버로부터의 주사 신호에 의해 구동하고, 표시 화소에 영상 신호를 공급하는 표시 화소 구동 소자와, 액정을 구비한 액정 표시 장치에 있어서, 상기 샘플링 트랜지스터와 상기 표시 화소 구동 소자 사이에 부가 용량을 설치한 것을 요지로 한다.
본 발명은 표시 화소부와, 상기 표시 화소를 구동하는 드레인 드라이버 및 게이트 드라이버로 이루어지는 주변 구동 회로부가 동일 기판상에 형성된 드라이버 일체형 액정 표시 장치에 있어서, 상기 드레인 드라이버가 부가 용량과, 표시 화소에의 영상 신호 공급을 제어하는 샘플링 트랜지스터를 적어도 구비하고 있는 것을 요지로 한다.
본 발명은 표시 화소부와, 상기 표시 화소를 구동하는 드레인 드라이버 및 게이트 드라이버로 이루어지는 주변 구동 회로부가 동일 기판상에 형성된 드라이버 일체형 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 반도체 기판 또는 절연 기판상에 반도체막을 형성하는 공정과, 상기 반도체막상에 절연막을 형성하는 공정과, 상기 절연막상에 부가 용량 전극을 형성하는 공정과, 상기 부가 용량 전극상에 층간 절연막을 형성하는 공정과, 상기 층간 절연막상에 상기 표시 화소부와, 드레인 드라이버를 전기적으로 접속하는 드레인 라인을 형성하는 공정을 경유하여 표시 화소부와드레인 드라이버 사이에 형성되는 부가 용량을 구비한 것을 요지로 한다.
본 발명은 표시 화소부와, 상기 표시 화소부를 구동하는 드레인 드라이버 및 게이트 드라이버로 이루어지는 주변 구동 회로부가 동일 기판상에 형성된 드라이버 일체형 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 적어도 표면이 절연체의 기판상에 반도체 막을 퇴적하는 공정과, 상기 반도체막을 표시 화소부와 주변 회로부와 부가 용량부로 분리하는 공정과, 상기 분리된 반도체막상에 절연막을 형성하여 표시 화소부 및 주변 회로 구동 소자의 절연막과 부가 용량부의 부가 용량 절연막을 제작하는 공정과, 상기 절연막상에 불순물 차폐막을 형성하는 공정과, 상기 불순물 차폐막의 간극으로부터 상기 반도체막으로 불순물을 도입하여, 표시 화소부 및 주변 회로부의 하부 전극과 부가 용량부의 하부 배선을 제작하는 공정과, 상기 불순물 차폐막을 제거하는 공정과, 상기 절연막상에 저저항 물질을 퇴적하여, 표시 화소부 및 주변 회로부의 중심 전극과 부가 용량부의 부가 용량선을 제작하는 공정과, 상기 저저항 물질, 상기 절연막 및 상기 기판상에 층간 절연막을 퇴적하는 공정과, 상기 표시 화소부 및 주변 회로부의 하부 전극상의 상기 층간 절연막 및 상기 절연막을 제거하여 컨택트홀을 형성하는 공정과, 상기 컨택트홀 및 상기 층간 절연막상에 배선 재료를 형성하여, 상기 하부 전극과 배선 재료를 접촉시켜, 상기 표시 전극부의 상부 배선과 부가 용량부와의 사이, 상기 주변 회로부의 상부 전극과 외부 회로와의 사이, 부가 용량부의 상부 배선과 주변 회로부와의 사이에 배선을 제작하는 공정과, 상기 상부 배선에 화소 전극을 접속하는 공정과, 적어도 상기 화소 전극상에 배향막을 형성하는 공정과, 상기 기판과, 대향하는 대향 배향막, 대향 전극이 갖는 대향 기판과의 사이에 전기 광학 물질을 끼우는 공정을 구비한 것을 요지로 한다.
제13도에 샘플 트랜지스터의 근방에 큰 용량을 설치하는 본 발명의 작용도를 도시하였다.
제13도에 도시한 바와 같이, i+1행째부터 i+2행째로 크게 영상 신호 Vd가 변화하여도 앞의 영상 신호의 영향을 받는 일은 없고, 광투과율 T는 영상 신호에 맞추어 급격히 변화하게 된다.
본 발명에 따르면, 영상 신호의 변화율이 높은 음률의 고저를 조절한 영상 신호가 스미어 현상을 초래하지 않고 그대로 액정 표시 장치상에 재현되기 때문에 고품위로 선명 또는 색재현성이 높은 화면이 표시된다.
또한, 영상 신호의 변화율이 낮은 영상 신호라도 인접하는 행의 영상 신호의 영향을 받지 않기 때문에 액정 표시 장치에 원래의 신호에 매우 가까운 계조 표현으로서 표시되고, 광원으로부터의 광의 반사율이 장소마다의 미묘한 차이에 상당하는 광택이 표현된다.
이하에, 본 발명이 표시 장치에 대하여 주변 구동 회로, 즉 드라이버 일체형 액정 표시 장치에 응용한 예를 설명한다.
제1도에 본 발명의 구조를 나타내는 부분 평면도를 도시하였다.
제1도에 도시한 바와 같이, 본 발명의 특징으로 하는 부가 용량은 표시 화소에 영상 신호를 입력하는 드레인 드라이버(24)와의 사이에 복수로 분할하여 설치되어 있다. 즉, 표시 구동 소자로서의 TFT의 드레인에 접속하고 있는 드레인라인(26)은 드레인 드라이버(24)에 접속되어 있고, 그 드레인 라인(26)은 드레인 드라이버(24)와 표시 영역(28)과의 사이에서 부가 용량 전극(7)과 교차하고 있다. 드레인 라인(26)은 컨택트홀(10)에서 하층의 다결정 실리콘막과 전기적으로 접속되어 있다.
부가 용량 전극을 분할한 복수의 단책상(短冊上) 전극으로 구성함으로써, 클랙을 방지할 수 있기 때문에 매우 저저항에서 열처리에 의한 특성 변화가 작은 텅스텐 실리사이드를 이용할 수 있다.
본 발명의 부가 용량은 종래의 보조 용량 및 기생 용량에 비하여 2배 이상의 값을 갖는 것이다.
구체적으로 화소수 640 X 400 정도의 표시 장치에서는 5∼10pF 이상이다.
제2도에 제1도 중의 II-II 선을 따르는 단면도를 도시하였다.
제2도에 도시한 바와 같이, 드레인 드라이버(24)와 표시 영역(28) 사이에 석영 글래스제의 절연 기판(1)상에 인(P)을 도핑(dopping)한 다결정 실리콘막(2), 1000∼2000Å의 SiO2제인 게이트 절연막(3), 붕소를 도핑한 다결정 실리콘층과 Ti, Mo, W등의 금속 실리사이드층과의 2층 구조의 부가 용량 전극(7), 5000∼1000Å의 SiO2제의 층간 절연막(9), Al제의 드레인 라인(26)을 순차 형성하고, 다결정 실리콘막(2)와 부가 용량 전극(7)과의 사이(도면 중의 d), 드레인 라인(26)과 부가 용량 전극(7)과의 사이(도면 중의 D)에서 부가 용량을 갖게 한다.
제3도에 본 발명의 드라이버 일체형 액정 표시 장치 전체의 개략 구성도를도시하였다.
제3도에 도시한 바와 같이, 본 발명의 드라이버 일체형 표시 장치는 동일 기판 상에 표시 구동 소자인 TFT와 접속된 화소 전극과, 표시 구동 소자를 구동하는 드레인 드라이버 및 게이트 드라이버로 이루어지는 주변 구동 회로가 형성된 구성이며, 또한 표시 영역과 드레인 드라이버 사이에는 부가 용량 전극이 형성되어 있는 구성이다.
제3도에서는 한 라인밖에 표시하고 있지 않지만, 실제로는 복수 라인 형성되어 있다. 또한, 드레인 드라이버 및 게이트 드라이버는 각각 표시 장치의 상하 또는 좌우에 배치되어 있지만, 예를 들면 드레인 드라이버가 상부만 또는 하부만으로 좋다는 것은 말할 필요도 없다. 게이트 드라이버에 대해서도 마찬가지이다.
제4도에 상술한 제3도 중의 IV-IV선을 따른 본 발명 액정 표시 장치의 부분 단면도를 도시하였다.
제4도는 하부 배선과 드레인 라인을 2개소에서 접속하고 있는 점이 특징이다.
제4도에서 드레인 라인(26)은 비유전율 8의 질화 실리콘제의 층간 절연막(9)에 형성하고 있는 컨택트홀(10)을 통하여 부가 용량부의 하부 배선(2)에 접속되어 있다.
부가 용량 전극(7)은 하층 TFT의 게이트와 같은 층의 도핑된 다결정 실리콘 층과, 상층의 티탄 실리사이드층으로 형성되어 있다.
부가 용량은 주로 두께 1000Å으로 얇은 게이트 절연막을 사이에 두고 부가용량 전극(7)과 게이트 절연막 하부에 위치하는 도핑된 다결정 실리콘막과의 사이에서 형성된다.
또한, 제4도의 구성에 따르면, 부가 용량으로서 컨택트홀 내의 드레인 라인과 부가 용량 전극의 측면과의 사이 용량이 발생하기 때문에 단위 면적당 부가 용량을 가장 크게 할 수 있다.
또한, Al으로 형성된 드레인 라인에 만일 단선이 발생한 경우라도 부가 용량 절연막의 하부에 위치하는 도핑된 다결정 실리콘막(2)이 단선을 보수하여 주는 장점이 발생한다.
이어서, 본 발명의 부가 용량 전극을 드레인 라인의 하부에 형성하는 경우의 장점을 설명한다.
제5도는 본 발명의 부가 용량 전극의 배선도이다.
제5도에 도시한 바와 같이, 드레인 드라이버와 게이트 드라이버에 외주 고전압 전원 Vdd와 내주 저전압 전원 Vss가 접속되어 있다.
특히, 본 발명의 부가 용량 전극(7)을 Vss에 접속하면, Q=CV에서 나타나는 V를 크게 할 수 있고, 또한 Vss와 Vdd의 분리도 형성 순서에 따라서 용이하게 실현할 수 있다.
가장 용량이 큰 쪽의 실시예에 대하여, 특색을 갖는 다른 실시예에 대한 3가지 이하에 기술한다.
제6도는 하부 배선과 드레인 라인을 1개소에서 접속하는 본 발명의 액정 표시장치의 단면도이다.
제6도의 하부 배선과 드레인 라인을 1개소에서 접속하는 구성에 의하면, 부가 용량부의 면적은 콤팩트하게 할 수 있다.
또한, 제6도에 도시한 바와 같이, 밀봉재를 드레인 드라이버까지 피복하도록 형성하면 기판상에 일체 형성된 주변 구동 회로를 습도로부터 보호할 수 있다.
제7도는 부가 용량 전극과 드레인 라인과의 사이에서 부가 용량을 형성하는 본 발명 액정 표시 장치의 단면도이다.
제7도의 부가 용량 전극과 드레인 라인과의 사이에서 부가 용량을 형성하는 구성에 의하면, 부가 용량 전극이 기판측에 직접 접속할 수 있다.
제8도는 단일 층의 부가 용량 전극과 드레인 라인과의 사이에서 부가 용량을 형성하는 본 발명 액정 표시 장치의 단면도이다.
제8도 구조의 부가 용량 전극은 전체 제조 공정이 400℃ 이하의 온도에서 이루어지는 경우에 적용되고, Ti, Mo, W 등의 금속이 이용된다.
제8도의 단일 층의 부가 용량 전극과 드레인 라인과의 사이에서 부가 용량을 형성하는 구성에 의하면, 부가 용량 전극이 얇기 때문에 층간 절연막을 박형화하여 제7도보다 높은 용량으로 할 수 있다.
제9도에 상술한 제3도 중의 IV-IV 선을 따르는 본 발명 액정 표시 장치의 제조 공정도를 도시한다.
<공정 1 : 제9(a)도>
반도체 또는 절연성을 갖는 기판(1)상에 LP-CVD법으로 다결정 실리콘막(2)을 형성한다.
이 다결정 실리콘막(2)은 아일랜드형으로 후의 보조 용량부, 표시 구동 소자로서의 TFT부, 부가 용량부 및 드레인 드라이버로서의 TFT가 되는 영역에 각각 형성된다.
또, 다음과 같이 다결정 실리콘막은 비정질 실리콘막을 고상 성장함으로써 형성하여도 된다.
먼저, 플라즈마 CVD법으로 반도체 또는 절연성을 갖는 기판(1)상에 비정질 실리콘막을 형성한다. 이 형성 조건은 예를 들면, 기판 온도: 500∼600℃, 가스 유량: SiH4; 500sccm, H2; 40sccm, RF 파워: 40W이다. 또한, 반도체 기판으로서는 실리콘 기판, 비화(砒化) 칼륨 등이며, 절연성 기판으로서는 글래스, 석영 글래스, 고내열 글래스, 세라믹스 등의 소위 절연 재료에 의한 기판을 포함할 뿐만 아니라, 표면에 실리콘막 등의 절연막을 마련한 금속 등의 도전성 기판, 또는 동일 표면에 실리콘 산화막 등의 절연막을 설치한 반도체성 기판을 포함한 것으로 한다.
다음에, 열 처리를 실시함으로써, 비정질 실리콘막을 고상 성장시켜 다결정 실리콘막(2)으로 한다. 그 열 처리 조건으로서는 예를 들면, 기판 온도 : 500 ∼ 650 ℃, 처리 시간 : 10 시간 이상이다.
<공정 2 : 제9(b)도>
다결정 실리콘막(2)상에 게이트 절연막(3)인 HTO(High Temperature Oxide) 막을 형성한다. HTO막은 성막 온도 : 약 1000 ℃, 가스 재료 : 포화 수증기에서 약 1000 Å 정도 성막한다.
다음에, 후에 이온 주입법으로 인(P)를 주입하는 영역 이외의 게이트 절연막의 상부에 레지스트막(4)으로 마스크를 형성한다.
또, 게이트 절연막의 형성 방법으로서는 LP-CVD법, AP-CVD(Atmosphere Pressure-chemical Vapor Deposition : 상압 CVD법, 스퍼터법, 열 산화법 등이 있다.
LP-CVD법의 경우에는 O2가스와 SiH4가스를 O2/SiH4= 5 ∼ 200으로 하여, 성막 온도 : 400 ∼ 450 ℃에서 압력 1 Torr이고, 또한 AP-CVD법의 경우에는 O2가스와 SiH4가스를 O2/SiH4= 3 ∼ 10으로 하여, 성막 온도 : 400 ∼ 450 ℃이고, 스퍼터법의 경우에는 압력 : 5 ×10-4~ 5 ×10-3Torr, RF 파워 : 300 W이고, 열 산화법은 상압, 온도 800 ℃, 산소 분위기 중에서 절연막을 각각 형성한다.
<공정 3 : 제9(c)도>
상기 레지스트막(4)을 마스크로서 다결정 실리콘막(2)에 이온 주입법을 이용하여 인(P)을 주입하여 n+형 다결정 실리콘막으로 한다.
그 후, 레지스트막(4)을 제거하여 게이트 절연막(3)상의 각 영역에 표시 구동 소자의 TFT(t1)의 게이트 전극(5) 및 게이트 라인(6), 부가 용량 전극(7), 드레인 드라이버의 TFT(t2)의 게이트 전극(8)을 형성한다. 각 전극은 LP-CVD법으로 다결정 실리콘막(p-Si)을 1000 Å 내지 2000 Å 성막하고, 그 위에 텅스턴 실리사이드(WSi)막을 1000 Å 내지 2000 Å 성막하고, 그 후 포토리소그래피법으로 에칭을행하여 형성한다. 이들 각 전극은 동일 재료로 동시에 형성할 수 있으므로 공정이 극히 효율적이다.
또한 각 전극은 금속, 예를 들면 알루미늄, 크롬, 몰리브덴 등을 증착법 또는 스퍼터법으로 형성하여도 된다.
또, 표시 구동 소자의 TFT(t1) 및 드레인 드라이버의 TFT(t2)를 형성하는 다결정 실리콘막(2)은 그것들의 능동층이 되고, 게이트 전극(5, 8) 양측의 그 능동층에는 드레인 영역 및 소스 영역을 형성한다.
<공정 4 : 제9(d)도>
상술한 기판상에 형성한 각 전극 등을 전부 피복하도록 층간 절연막을 7000 Å 내지 10000 Å 형성한다.
<공정 5 : 제9(e)도>
이방성 에칭으로 층간 절연막(9)에 컨택트홀(10)을 형성한다.
그 컨택트홀(10)을 형성하는 영역은 표시 구동 소자의 TFT(t1)의 드레인 영역(12) 및 소스 영역(11), 부가 용량 전극(7)의 양측, 드레인 드라이버의 TFT(t2)의 드레인 영역(13) 및 소스 영역(14)이다.
먼저, 표시 구동 소자의 TFT(t1)에 있어서는 컨택트홀(10)에 의해 표시 구동 소자의 TFT의 소스 영역(11)이 후에 형성하는 화소 전극(17)이 전기적으로 접속하고 있다. 또한 드레인 전극(16) 및 소스 전극(15)을 금속, 예를 들면 알루미늄, 크롬, 몰리브덴 등을 증착법 또는 스퍼터법으로 5000 Å 내지 10000 Å 형성하고, 드레인 전극(16)과 드레인 영역(12), 소스 전극(15)과 소스 영역(11)을 각각 전기적으로 접속한다.
다음에, 드레인 드라이버의 TFT(t2)에서는 드레인 영역(14)은 TFT에 인접하는 시프트 레지스터(도시되지 않음)에 전기적으로 접속되어 있고, 소스 영역(13)은 부가 용량 전극 다결정 실리콘막과 전기적으로 접속하고 있다. 본 실시예에 있어서, 드레인 드라이버의 TFT의 소스 영역과 부가 용량 전극의 한쪽편과의 컨택트홀(10)은 공통으로 되어 있지만, 물론 각각 설치한 구조라도 좋다.
다음에, 스퍼터법으로 화소부의 층간 절연막(9)상에 ITO로 이루어지는 화소 전극(17)을 1000 Å 내지 2000 Å 형성한다.
<공정 6 : 제9(f)도>
이상의 공정에 따라 형성된 보조 용량 전극(27), 표시 구동 소자의 TFT(t1), 부가 용량 전극(7), 드레인 드라이버의 TFT(t2)를 포함하는 기판[이하, TFT 기판(1)이라 한다]의 전 영역에 배향막(18)을 형성한다.
또한, 이 TFT 기판(1)에 대향하는 대향 기판(19)상에 ITO 등으로 이루어지는 공통 전극(20) 및 배향막(21)을 순차 형성한다.
이들 2개 기판의 주변 근방을 밀봉제(22)로 접착시킨다. 밀봉제로 둘러싸인 내측이 표시 영역으로 된다. 그 영역에 액정(23)을 충전하여 액정 표시 장치가 완성된다.
여기에서, 본 실시예에서는 다결정 실리콘막의 형성 방법으로서 고상 성장법이 아닌 용융 재결정화법을 이용하여도 좋다. 용융 재결정화법은 비정질 실리콘막의 표면만을 용융시켜 재결정화하면서 기판 온도를 600 ℃ 이하로 유지하는 방법으로, 레이저 어닐법과 RTA(Rapid Thermal Annealing)법이 있다. 레이저 어닐법은 비정질 실리콘막 표면에 레이저를 조사하여 가열 용융시키는 방법이다. RTA법은 비정질 실리콘막 표면에 램프 광을 조사하여 가열 용융시키는 방법이다.
또한, 비정질 실리콘막 형성 방법으로서 상기 실시예에서는 플라즈마 CVD법을 이용하였지만, 그것 이외의 CVD법 또는 PVD(Physical Vapor Deposition)법을 이용하여 형성할 수도 있다. CVD법으로서는 상압 CVD법, 감압 CVD법, 플라즈마 CVD법, 광 여기 CVD법 등이 있다. PVD법으로서는 증류법, EBD(Electron Beam Deposition)법, MBE(Molecular Beam Epitaxy)법, 스퍼터법 등이 있다.
여기까지의 구성으로, 부가 용량 전극은 복수개로 나누어져 있지만, 제10도에 도시한 바와 같이 드레인 드라이버와 표시 영역 간에 1개만 설치하여도 좋다.
이와 같이, 본 발명에서는 드레인 드라이버와 표시 영역 간에 부가 용량을 부여하는 것이다.
제11도에 본원 발명의 등가 회로도를 도시하였다.
제11도에 도시한 바와 같이, 본원 발명에서는 드레인 드라이버(24)와 TFT 간의 드레인 라인(26)에 부가 용량이 접속되어 있다.
그리고, 제12도는 시험하기 쉬운 본원 발명 액정 표시 장치의 단면도이다.
즉, 하부 배선의 반도체 층을 주변 구동 회로의 반도체 층과 분리하면, 고장난 경우, 어느 부분에 결함이 발생하였는지를 용이하게 판별할 수 있다.
기생 용량보다 큰 부가 용량을 부여하는 본원 발명의 구성에 따르면 액정 표시 장치의 스미어 현상이 해소된다.
제13도는 스미어 현상이 해소된 본원 구성에 의한 광학 특성도이다.
제13도에 도시된 바와 같이, i + 1 행째와 i + 2 행째 사이에서 영상 신호 Vd가 급변하여도 광 투과율(T)이 즉응(卽應)하게 되었다.
또, 제13도 중의 부가 용량 전극의 전위, 즉 Va는 대향 공통 전극 전위 Vc 이하로 설정된다.
다음에, 상기와 같이 제조된 다결정 실리콘 TFT를 화소 구동 소자로서 이용한 투과형 LCD화소부의 구조에 대하여 설명한다.
제14도에 본 실시예의 액티브 매트릭스 방식 LCD의 블럭 구성을 도시하였다.
화소부에는 각 게이트 라인(G1… Gm, Gm+1… Gi)과 각 드레인 라인(D1… Dn, Dn+1… Dj)이 배치되어 있다. 각 게이트 라인과 각 드레인 라인과는 각각 직교하고, 그 직교 부분에 화소부가 설치되어 있다. 그리고, 각 게이트 라인은 게이트 드라이버에 접속되어, 게이트 신호가 인가되도록 되어 있다. 또한, 각 드레인 라인은 드레인 드라이버에 접속되어, 신호가 인가되도록 되어 있다. 이들 드라이버에 의해 주변 구동 회로부가 구성되어 있다. 그리고, 각 드라이버 중 적어도 어느 한 쪽을 화소부와 동일 기판상에 형성한 LCD가 드라이버 일체형 LCD이다.
이상과 같이, 본 발명의 표시 장치에 따르면, 드레인 드라이버와 표시 영역 사이에 드레인 라인과 다른 전극과의 사이에 있어서의 용량보다도 충분히 큰 부가 용량을 샘플링 트랜지스터 근방에 설치함으로써 안정된 용량을 확보할 수 있기 때문에, 비디오 신호 진폭이 큰 영상 신호(흑색 신호)를 액정에 기입하는 경우에 발생하는 스미어 현상을 해소할 수 있고, 콘트라스트, 해상도 등의 특성의 향상을 꾀할 수 있으므로 표시 장치의 화상 품질의 향상을 꾀할 수 있다.
제1도는 본 발명 표시 장치의 부분 평면도.
제2도는 본 발명 표시 장치의 부분 단면도.
제3도는 본 발명 표시 장치의 전체 개략 구성도.
제4도는 본 발명 표시 장치의 부분 단면도.
제5도는 본 발명 표시 장치의 배선도.
제6도는 본 발명 표시 장치의 다른 실시예를 도시한 부분 단면도.
제7도는 본 발명 표시 장치의 또다른 실시예를 도시한 부분 단면도.
제8도는 본 발명 표시 장치의 또다른 실시예를 도시한 부분 단면도.
제9도는 본 발명 표시 장치의 제조 공정도.
제10도는 본 발명 표시 장치의 다른 실시예를 도시한 평면도.
제11도는 본 발명 표시 장치의 등가 회로.
제12도는 본 발명 표시 장치의 또 다른 실시예를 도시한 부분 단면도.
제13도는 본 발명 표시 장치의 특성을 나타낸 특성도.
제14도는 본 발명 표시 장치의 또다른 실시예를 도시한 부분 단면도.
제15도는 종래 표시 장치의 전체 개략 구성도.
제16도는 종래 표시 장치의 화소부의 구성 평면도.
제17도는 종래 표시 장치의 등가 회로도.
제18도는 종래 표시 장치의 부분 단면도.
제19도는 종래 표시 장치의 제조 공정도 단면도.
제20도는 종래 표시 장치의 특성도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 기판 2 : 다결정 실리콘막
3 : 게이트 절연막 4 : 레지스트막
5 : 게이트 전극 6 : 게이트 라인
7 : 부가 용량 전극 8 : 게이트 전극
9 : 층간 절연막 10 : 컨택트홀
11 : 소스 영역 12 : 드레인 영역
13 : 드레인 영역 14: 소스 영역
15 : 소스 전극 16 : 드레인 전극
17 : 화소 전극 18 : 배향막
19 : 대향 전극 20 : 공통 전극
21 : 배향막 22 : 밀봉제
23 : 액정 24: 드레인 드라이버
25 : 게이트 드라이버 26 : 드레인 드라이버
27 : 보조 용량 전극 28 : 표시 영역
29 : 시프트 레지스터 30 : 샘플링 트랜지스터
S : 소스 D : 드레인
G : 게이트 LC : 액정셀
Claims (15)
- 표시 화소 구동 소자가 설치되어 있는 표시 영역;상기 표시 영역 주변의 적어도 일부에 배치되어, 상기 표시 영역의 상기 표시 화소 구동 소자에 영상 신호(video signal)를 공급하는 드레인 드라이버;상기 표시 영역의 주변의 적어도 일부에 배치되어, 상기 표시 영역의 상기 표시 화소 구동 소자에 주사 신호를 공급하는 게이트 드라이버;상기 표시 영역과 상기 드레인 드라이버를 접속하며 상기 영상 신호를 공급하는 드레인 라인; 및상기 표시 영역과 상기 드레인 드라이버 사이의 영역에, 복수로 분할하여 상기 드레인 라인에 설치되어 있는 부가 용량 전극을 포함하는 표시 장치.
- 제1항에 있어서,상기 드레인 라인과 상기 부가 용량 전극 사이에 설치되어, 상기 드레인 라인과 상기 부가 용량 전극 사이에 용량(capacitance)을 발생시키는 층간 절연막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제2항에 있어서,컨택트 홀(contact hole)이 상기 층간 절연막 내에 형성되고, 상기 컨택트홀내의 상기 드레인 라인과 상기 부가 용량 전극 사이에 용량이 발생되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제1항에 있어서,상기 부가 용량 전극 하부에 설치되는 절연막과, 상기 절연막 하부에 설치되는 하부 배선을 더 포함하며, 상기 하부 배선과 상기 부가 용량 전극 사이에 용량을 발생시키는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제4항에 있어서,상기 하부 배선은 상기 부가 용량 전극의 양측에서 상기 드레인 라인과 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제1항에 있어서,상기 부가 용량 전극은 불순물로 도핑(dopping)된 다결정 실리콘층상에 금속 실리사이드층을 형성하여 얻어지는 다층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제1항에 있어서,상기 표시 화소 구동 소자 및 상기 드레인 드라이버는 각각 박막 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제7항에 있어서,상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극과 상기 부가 용량 전극은 동일한 적층 구조를 갖는 박막에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제1항에 있어서,상기 표시 화소 구동 소자, 상기 드레인 드라이버, 및 상기 게이트 드라이버는 동일한 기판상에 설치되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제9항에 있어서,상기 부가 용량 전극은 상기 기판상에 설치되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제9항에 있어서,상기 부가 용량 전극은 하부 배선상에 있는 절연막상에 설치되고, 상기 하부 배선은 상기 기판상에 설치되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제1항에 있어서,상기 드레인 드라이버는 상기 표시 화소 구동 소자에 공급되는 상기 영상 신호를 샘플링하는 샘플링 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 액정 표시 화소를 구동하는 표시 화소 구동 소자;상기 표시 화소 구동 소자에 공급되는 영상 신호를 샘플링하는 샘플링 트랜지스터를 갖는 드레인 드라이버;상기 표시 화소 구동 소자에 주사 신호를 공급하는 게이트 드라이버;상기 표시 화소 구동 소자와 상기 드레인 드라이버를 접속시켜 상기 영상 신호를 공급하는 드레인 라인; 및상기 샘플링 트랜지스터와 상기 표시 화소 구동 소자 사이에 설치되는 부가 용량 전극을 포함하고,상기 부가 용량 전극은 복수개로 분할되어 상기 드레인 드라이버에 설치되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 표시 화소 구동 소자가 설치되어 있는 표시 영역;상기 표시 영역의 주변의 적어도 일부에 배치되어, 상기 표시 영역의 상기 표시 화소 구동 소자에 영상 신호를 공급하는 드레인 드라이버;상기 표시 영역의 주변의 적어도 일부에 배치되어, 상기 표시 영역의 상기 표시 화소 구동 소자에 주사 신호를 공급하는 게이트 드라이버;상기 표시 영역과 상기 드레인 드라이버를 접속시켜 상기 영상 신호를 공급하는 드레인 라인;상기 표시 영역과 상기 드레인 드라이버 사이의 영역에 설치된 부가 용량 전극; 및상기 드레인 라인과 상기 부가 용량 전극 사이에 설치되어, 상기 드레인 라인과 상기 부가 용량 전극 사이에 용량을 발생시키는 층간 절연막을 포함하고,컨택트 홀이 상기 층간 절연막 내에 형성되고, 상기 컨택트 홀내의 상기 드레인 라인과 상기 부가 용량 전극 사이에 용량이 발생되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 표시 화소 구동 소자가 설치되어 있는 표시 영역;상기 표시 영역의 주변의 적어도 일부에 배치되어, 상기 표시 영역의 상기 표시 화소 구동 소자에 영상 신호를 공급하는 드레인 드라이버;상기 표시 영역의 주변의 적어도 일부에 배치되어, 상기 표시 영역의 상기 표시 화소 구동 소자에 주사 신호를 공급하는 게이트 드라이버;상기 표시 영역과 상기 드레인 드라이버를 접속시켜 상기 영상 신호를 공급하는 드레인 라인;상기 표시 영역과 상기 드레인 드라이버 사이의 영역에 설치되어 있는 부가 용량 전극;상기 드레인 라인과 상기 부가 용량 전극 사이에 설치되어, 상기 드레인 라인과 상기 부가 용량 전극 사이에 용량을 발생시키는 층간 절연막; 및상기 부가 용량 전극 하부에 설치된 절연막과, 상기 절연막 하부에 설치된 하부 배선 -상기 하부 배선과 상기 부가 용량 전극 사이에 용량이 발생됨-을 포함하고,상기 드레인 라인은 상기 부가 용량 전극의 상부에 위치하고, 상기 하부 배선은 상기 부가 용량 전극의 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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