KR980010538A - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은, 크로스토크, 콘트라스트 불량, 표시 얼룩이 없는 표시를 얻는 것이다. 또한, 접합 마진 삭감에 의한 고개구율화를 도모하는 것이다. 역스태거형 등 버텀 게이트 게이트형 TFT소자의 소스 전극 및 드레인 전극과 반도체층의 중첩 부분을 차광층을 이용해 차광한다. 이 구조에 의해 광 누설에 의한 오프전류를 막을 수 있고, 표시 품위의 저하를 막을 수 있다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법

본 발명는 액정을 이용한 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

도9는 종래의 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터(이하, TFT라고 함)를 이용하여 형성한 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치의 등가 회로의 일례로, Cs on Common방식이라 부르는 것의 등가 회로도이다. 화소 전극(106)이 매트릭스상으로 형성되어 있고, 이 화소 전극(106)에는 스위칭 소자인 TFT소자(101)가 접속되어 설치되어 있다. 이 TFT소자(101)의 게이트 전극에는 주사 배선으로서의 게이트 배선(102)이 접속되고, 게이트 전극으로 입력되는 게이트 신호에 의해 TFT소자(101)가 구동 제어된다. 또한, TFT소자(101)의 소스 전극에는 신호 배선으로서의 소스 배선(103)이 접속되고, TFT소자(101)의 구동시에 TFT소자(101)를 통해 데이터(표시)신호가 화소 전극(106)으로 입력된다. 각 게이트 배선(102)과 소스 배선(103)은 매트릭스상으로 배열된 화소 전극(106)의 주위를 지나고, 서로 직교차하도록 설치되어 있다. 또한, TFT소자(101)의 드레인 전극은 화소 전극(106) 및 부가 용량(도9에서 Cs로 기재한 부분)에 접속되어 있고, 이 부가 용량의 대향 전극은 각각 공통 배선(104；이하, Cs 배선이라 함)에 접속되어 있다. 그리고, 대향 전극(118)과 화소 전극(106)사이의 액정(도9에서 C1c로 기재한 부분)을 구동하고 있다.

도10은 종래 액정 표시 장치의 액티브 매트릭스 기판의 1화소 부분의 평면도이다. 도10에 있어서 투명 기판상에 도9의 게이트 배선(102)과 소스 배선(103)이 직교차하도록 형성되고, 교차부 근방에 스위칭 소자로서 TFT소자(101)가 형성되며, 접속부(105)를 이용해 도시하지 않은 층간 절연막에 설치된 콘택트홀(107)과 화소 전극(106)이 접속되어 있다. 또한, 접속부(105)는 Cs배선(104)과 도시하지 않은 게이트 절연막을 통해 겹치어 부가 용량을 형성하고 있다. 또한, 화소 전극(106)은 층간 절연막을 통해 게이트 배선(102) 및 소스 배선(103)과 일부 중첩하고 있다.

도11A 및 도11B는 도10의 액정 표시 장치의 단면도이다. 도11A 및 도11B에 있어서, 먼저 유리 기판 등의 투명 기판(110)상에 텅스텐과, 알루미늄 등으로 도10의 게이트 배선(102) 및 게이트 전극(112)을 형성하고, 상기 게이트 배선(102) 및 게이트 전극(112)과 동시에 Cs배선(104)을 형성하며, 질화 실리콘과 산화 실리콘 등으로서 게이트 절연막(111)을 형성하고, 아몰퍼스 실리콘과, 폴리실리콘 등으로 반도체층(114)을 형성하며, 소스 전극(113) 및 드레인 전극(115)으로 되는 n+ 실리콘층을 순차 성막하여 형성한다. 다음에, 소스 배선(103) 및 접속선(105)을 구성하는 투명 도전막 및 탄탈과, 알루미늄 등의 금속막을 스퍼터법에 의해 순차 성막하여 소정의 형상으로 패터닝한다. 또한, 그 위에 층간 절연막(108)으로서 비유전율이 3.4인 감광성 아크릴 수지를 스핀도포법에 의해, 예를 들어 3㎛의 막 두께로 형성한다. 이 수지에 대해, 원하는 패턴에 따라 노광하고, 알칼리성 용액에 의해 현상 처리한다. 이로써, 노광된 부분만이 알칼리성 용액에 의해 에칭되어 층간 절연막(108)을 관통하는 콘택트홀(107)이 형성되게 된다.

또한, 그 위에 화소 전극(106)으로 되는 투명 도전막을 스퍼터법에 의해 형성하고, 패터닝한다. 이로써, 화소 전극(106)은 층간 절연막(108)을 관통해 콘택트홀(107)을 매개로 TFT소자(101)의 드레인 전극(115)과 접속되어 있는 접속부(105)와 접속되게 된다. 이과 같이 하여 액티브 매트릭스 기판을 완성한다.

한편, 유리 기판 등의 투명 기판(117)상에 적, 녹, 청 3색의 칼라 필터(120a, 120b；도면에서는, 2색만 도시함)와 대향 전극(118)을 형성하고, 이와 같은 대향 기판과 상기 액티브 매트릭스 기판의 사이에 액정(125)을 봉입하여 도시하지 않은 차폐재를 이용해 접합시킨다. 그리고, TFT소자의 광 누설을 방지하기 위해 TFT소자(101)의 상부 대향 기판에 차광막(140)을 설치하고 있다. 또한, 필요에 따라 도시하지 않은 배향막이나 편광판을 이용한다.

이 구조에 의해 액정 표시 장치의 개구율을 향상시킬 수 있음과 동시에, 각 배선(102, 103)에 기인하는 전계를 차폐하여 디스클리네이션(disclination)을 억제할 수 있다.

도12는 도10 및 도11A의 액티브 매트릭스 기판의 TFT소자부 확대 평면도이다. 도12에 있어서, 게이트 배선(102)에서 가지친 게이트 전극(112)상에 도시하지 않은 게이트 절연막을 통해 반도체층(114)이 설치되고, 그 상부에 소정의 갭을 갖고 소스 전극(113) 및 드레인 전극(115)으로 이루어지는 n+실리콘층이 설치되어 있다. 그리고, 데이터 신호용 배선인 소스 배선(103)과 상기 소스 전극(113)을 소스 밴선으로부터 분기한 부분에서 접속하고, 또한 도시하지 않은 접속선(105)과 드레인 전극(115)이 접속된다.

그러나, 액정 표시 장치에 있어서 칼라 표시를 실현하기 위해서는 대향 기판상에 칼라 필터를 형성하고, 또 색을 섞거나 광 누설을 막기 위해 화소 전극(106)사이에 TFT소자(101)에 대향하는 부분에 블랙 매트릭스 등으로 배출되는 차광막을 형성하는 구조가 일반적이였지만, 제조 비용을 낮추기 위해 대향 기판상에 블랙매트릭스를 설치하지 않는 구성이 생각되고 있었다.

그 경우, 화소 전극(106)사이의 차광은, 각 배선(102, 103)에서 행하지만, TFT소자 상부의 차광을 행하지 않는다. TFT소자와 같은 반도체층을 이용한 스위칭 소자에서는 반도체에 광이 닿으면 캐리어가 발생하고, 오프 전류가 증가하기 때문에 크로스토크(混信)과, 콘트라스트 불량 및, 표시 얼룩이 발생하여 표시 품위가 현저히 나쁘게 된다. 이는, TFT소자상에 층간 절연막(108)을 설치한 경우, 특히 수지 등으로 두껍게 형성한 경우 미광의 영향을 받기 쉽게 된다.

또한, 다른 종래 기술인 액티브 매트릭스형의 액정 표시 장치의 예가, 예를들어 특개평6－130416호 공보에 개시되어 있다. 당해 공보에서는 차광막을 액티브매트릭스 기판이나 대향 기판측에 형성한 구성이 개시되어 있다.

도13은 특개평6－130416호 공보에 개시되어 있는 액티브 매트릭스형의 액정표시 장치(217)를 도시하는 단면도이다. 그 액정 표시 장치(217)는 차광막을 액티브매트릭스 기판측에 설치한 것이다. 액정 표시 장치(217)는 액티브 매트릭스 기판(214)과 대향 기판(215)과의 사이에 액정층(216)을 개재하여 구성된다.

액티브 매트릭스 기판(214)은 다음과 같이 하여 구성된다. 차광성 기판(200)의 액정층(216)측으로 되는 한쪽 표면상에 복수개의 게이트 전극(201)을 갖는 게이트 배선이 서로 평행하게 형성되고, 게이트 절연막(202)을 통해 그 게이트 배선과는 직교하는 방향으로 복수개의 소스 배선이 서로 평행하게 형성된다. 차광성 기판(200)의 상기 한쪽 표면상에 있어서 서로 교차하는 상기 게이트 배선과 소스 배선에 의해 둘러 싸인 복수개의 영역에는 화소 전극(209)과 스위칭 소자인 TFT소자(218)가 각각 형성된다.

TFT소자(218)는 상기 게이트 전극(201)이 게이트 절연막(202)으로 덮히고, 그 게이트 절연막(202)상에 논도프의 a－Si층(203)이 설치되고, 그 a－Si층 (203)상에 N+형의 a－Si층(204,205)이 설치되고 한쪽의N+ 형의 a－Si(204)상에 상기 소스 배선이 접속되는 소스 전극(206)이 설치되며, 다른쪽의 N+형의 a－Si층(205)상에 상기 화소 전극(209)이 접속되는 드레인 전극(207)이 설치된다. 또한, TFT소자(218)와 화소 전극(209)은 상기 드레인 전극(207)에 의해 접속되지만, 그 드레인 전극(207) 이외의 부분에는 층간 절연막(208)이 개재된다. 또한, TFT소자(218)의 위에는 층간 절연막(208)을 통해 차광막(210)이 설치된다.

대향 기판(215)은, 투광성 기판(211)의 액정층(216)측으로 되는 한쪽 표면상에 상기 화소 전극(209)과 대향하는 대향 전극(212)을 형성하고, 그 대향 전극(212)을 피복하여 배향막(213)을 형성하여 구성된다.

층간 절연막(208)을 통해 차광막(210)을 설치한 것과 같은 구성에서는, 대향기판(215)측에서 광을 입사시킬 경우 광이 TFT소자(218)의 a－Si층(203, 204, 205)으로 입사하는 것을 방지할 수 있지만, 액티브 매트릭스 기판(214)측에서 광을 입사 시킬 경우 차광막(210)에서 반사하는 광에 의해 캐리어가 발생하고, 표시 품위의 저하를 일으킨다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은 표시 품위의 저하를 일으키지 않고, 제조 원가를 저감할 수 있는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.

도1은 본 발명의 제1실시 형태의 액티브 매트릭스 기판의 1화소 부분의 평면도.

도2A 및 도2B는 도1의 액정 표시 장치의 단면도.

도3A는 도1의 액정 표시 장치의 제조 공정도.

도3B는 본 발명의 제1실시 형태의 액티브 매트릭스 기판의 TFT소자부 확대 평면도.

도4는 본 발명의 제1실시 형태의 TFT소자의 오프 특성을 비교한 도면.

도5는 본 발명의 제1실시 형태의 별도의 액티브 매트릭스 기판의 TFT소자부 확대 평면도.

도6A 및 도6B는 본 발명의 제2실시 형태의 액티브 매트릭스 기판의 단면도.

도7은 본 발명의 제2실시 형태의 매트릭스 기판의 TFT소자부 확대 평면도.

도8은 본 발명의 제2실시 형태의 별도의 액티브 매트릭스 기판의 TFT소자부 확대 평면도.

도9는 종래의 액티브 매트릭스 기판의 등가 회로도.

도10은 종래의 액티브 매트릭스 기판의 1화소 부분의 평면도.

도11A 및 도11B는 도10의 액정 표시 장치의 단면도.

도12는 종래의 액티브 매트릭스 기판의 TFT소자부 확대 평면도.

＊ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1：TFT 소자 2：게이트 배선

3：소스 배선 4：Cs 배선

5：접속선 6：화소 전극

7：콘택트홀

본 발명의 액정 표시 장치에서는, 주사 배선과 신호 배선의 교차부 근방에 트랜지스터 소자가 설치되고, 그 트랜지스터 소자의 게이트 전극에 상기 주사 배선이 접속되며, 소스 전극에 상기 신호 배선, 드레인 전극에 화소 전극이 접속된 액티브 매트릭스 기판과, 대향 전극이 형성된 대향 기판이 액정을 사이에 두고 마주하는 형태로 배치되고, 적어도 상기 트랜지스터 소자의 반도체층과 소스, 드레인 전극이 겹친 부분을 차광한 것을 특징으로 한다.

이 구조에 의해, 트랜지스터 소자에 닿는 태양광 등 외부로부터의 광이나 백라이트로부터의 미광, 투사형으로서 이용했을 때의 광원으로부터의 광에 의한 반도체층과 소스, 드레인 전극이 겹친 부분에서의 캐리어의 발생을 방지하고, 광 오프 전류의 증가를 억제하여 크로스토크과, 콘트라스트 불량 및, 표시 얼룩이 없는 표시를 얻을 수 있다. 또한, 본 차광막을 액티브 매트릭스 기판측에 설치함으로써, 대향 기판과의 접합 정밀도를 고려하지 않아고 좋게 되고, 필요한 부분만 차광하는 것이 가능하게 되어 고개율화를 도모한다.

또한, 그 트랜지스터 소자의 반도체층과 소스와, 드레인 전극의 중첩 부분을 차광하는 패턴이 신호 배선을 형성하는 막과 동일해도 된다.

이 구성에 의해, 새로운 차광막을 형성할 필요가 없이 제조 공정의 단축이 가능하게 된다.

또한, 상기 화소 전극이 층간 절연막을 통해 그 주사 배선 및 신호 배선과 중첩하도록 형성되고, 그 대향 기판상에는 차광막이 형성되어 있지 않아도 된다.

이 구성에 의해, 차광을 액티브 매트릭스 기판측에서 행하고, 개구율의 향상을 도모함과 동시에, 제조 원가의 저감을 도모하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명은 액티브 매트릭스 기판과 대향 기판과의 사이에 액정층을 개재하여 구성되는 액정 표시 장치에 있어서, 상기 액티브 매트릭스 기판은 투과성 기판과, 이 투과성 기판의 대향 기판측의 한쪽 표면상에 형성되는 복수의 주사 배선과, 그 한쪽 표면상에 상기 주사 배선과는 직교하는 방향이면서 절연성을 유지하여 형성되는 복수의 신호 배선과, 서로 교차하는 상기 주사 배선과 신호 배선에 의해 둘러싸인 복수개의 영역에 각각 설치되는 화소 전극과, 상기 영역에 각각 설치되고, 상기 주사 배선과 접속되는 게이트 전극과, 이 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막과, 이 게이트 절연막상에 설치되는 반도체층과, 이 반도체층상에 설치됨과 동시에 상기 신호 배선과 접속되는 소스 전극 및 상기 반도체층상에 설치됨과 동시에 상기 화소 전극과 접속되는 드레인 전극을 포함하는 트랜지스터 소자를 구비하고, 상기 대향기판은, 투과성 기판 및, 이 투과성 기판의 액티브 매트릭스 기판측의 한쪽 표면상에 형성되는 대향 전극을 구비하는 액정 표시 장치에 있어서, 상기 트랜지스터 소자의 반도체층과 상기 트랜지스터 소자의 소스 및 드레인 전극이 중첩 부분을 적어도 피복하여 상기 트랜지스터 소자로의 입사광을 차광하는 차광막을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치이다.

본 발명에 따르면, 반도체층과 소스 및 드레인 전극이 중첩 부분에서의 캐리어의 발생을 방지할 수 있고, 광 오프 전류의 증가를 억제하여 표시 품위를 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명은, 상기 차광막은 상기 액티브 매트릭스 기판측에 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 차광막을 액티브 매트릭스 기판측에 설치함으로써 대향기판과의 접합을 고정밀도로 제어할 필요가 없게 된다. 또한, 필요 최소한의 영역을 차광함으로써 고개구율화가 도모된다.

또한 본 발명은 상기 차광막을 상기 트랜지스터 소자의 액정층측에 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 차광막을 액티브 매트릭스 기판측에 있어서 트랜지스터 소자의 액정층측에 설치함으로써 기판의 접합을 용이하게 행하고, 고개구율화를 도모할 수 있다. 또한, 대향 기판측으로부터의 입사광을 차광할 수 있다.

또한 본 발명은, 상기 액티브 매트릭스 기판은 상기 투과성 기판의 한쪽 표면상에 상기 트랜지스터 소자를 피복하여 설치되는 제1절연막과, 이 제1절연막상에 설치되는 제2절연막을 포함하고, 상기 차광막은 제1절연막과 제2절연막과의 사이에 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 트랜지스터 소자를 피복하여 제1절연막을 설치하고, 이 제1절연막상에 차광막을 설치하며, 이 제1절연막상에 상기 차광막을 피복하여 제2절연막을 설치함으로써 기판의 접합을 용이하게 행하고, 고개구율화를 도모할 수 있으며, 대향 기판측으로부터의 입사광을 차광할 수 있다.

또한, 제2절연막에 의해 평탄화된 표면상에 화소 전극을 형성하는 것이 가능하게 된다. 또, 차광막을 피복하여 제2절연막이 존재하기 때문에 그 차광막으로서 유기 재료 등의 불순물을 비교적 많이 포함하는 재료를 이용해도 신뢰성이 높은 액정 표시 장치를 얻을 수 있다. 차광막으로서 금속막 이외에 광흡수성에 우수한 재료로 이루어지는 막을 이용할 수 있어 광의 난반사를 용이하게 방지할 수 있다.

또 본 발명은, 상기 신호 배선이 상기 차광막으로서 기능한는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 신호 배선이 차광막으로서 기능하기 때문에 새로운 차광막을 형성할 필요가 없어 구성의 간략화가 도모된다.

또한, 본 발명은 액티브 매트릭스 기판과 대향 기판을 접합시키고, 그 기판사이에 액정 재료를 주입하여 형성되는 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 액티브 매트리스 기판용의 투광성 기판을 준비하고, 상기 투과성 기판의 액정층측으로 되는 한쪽 표면상에 복수개의 주사 배선을 형성하며, 상기 주사 배선과는 직교하는 방향이면서 절연성을 유지하여 복수개의 신호 배선을 형성하고, 서로 교차하는 상기 주사 배선과 신호 배선에 의해 둘러싸인 복수개의 영역에 화소 전극을 각각 형성하며, 상기 영역에 상기 주사 배선과 접속되는 게이트 전극과, 이 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막과, 이 게이트 절연막상에 설치되는 반도체층과, 이 반도체층상에 설치됨과 동시에 상기 신호 배선과 접속되는 소스 전극 및 이 반도체층상에 설치됨과 동시에 상기 화소 전극과 접속되는 드레인 전극을 포함하는 트랜지스터 소자를 각각 형성하고, 상기 트랜지스터 소자상에 있어서 이 트랜지스터 소자의 반도체층과 상기 트랜지스터 소자의 소스 및 드레인 전극이 중첩 부분을 적어도 덮으며, 상기 트랜지스터 소자로의 입사광을 차광하는 차광막을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법이다.

본 발명에 따르면, 상술한 바와 같이 하여 차광막을 액티브 매트릭스 기판측에 있어서, 트랜지스터 소자의 액정층측에 설치할 수 있다. 따라서, 기판의 접합을 용이하게 행하여 반도체층과 소스 및 드레인 전극이 중첩 부분에서의 캐리어의 발생을 방지할 수 있어 광 오프 전류 증가의 억제가 가능한, 우수한 표시 품위의 액정표시 장치를 얻을 수 있다.

또한 본 발명은, 상기 투광성 기판의 한쪽 표면상에 상기 트랜지스터 소자상을 피복하여 제1절연막을 형성하고, 이 제1절연막상에 상기 차광막을 형성하며, 이 제1절연막상에 상기 차광막을 피복하여 제2절연막을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 상술한 바와 같이 하여 트랜지스터 소자를 피복하여 제1절연막을 설치하고, 이 제1절연막상에 차광막을 설치하며, 상기 제1절연막상에 상기 차광막을 피복하여 제2절연막을 설치할 수 있다. 따라서, 기판의 접합을 용이하게 행하여 대향 기판측으로부터의 입사광을 차광할 수 있고, 우수한 표시 품위의 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.

또한 본 발명은, 상기 신호 배선이 상기 차광막으로서의 기능이 가능한 차광성을 갖는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 신호 배선이 상기 차광막으로서 기능하기 때문에 새로운 차광막을 형성할 필요가 없어 제조 공정의 단축이 가능하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 액정 표시 장치에 따르면 주사 배선과 신호 배선의 교차부 근방에 트랜지스터 소자가 설치되고, 이 트랜지스터 소자의 게이트 전극에 상기 주사 배선이 접속되며, 소스 전극에 상기 신호 배선, 드레인 전극에 화소 전극이 접속된 액티브 매트릭스 기판과, 대향 전극이 형성된 대향 기판이 액정을 사이에 두고 마주하는 형태로 배치되고, 적어도 상기 트랜지스터 소자의 반도체층과 소스, 드레인 전극이 중첩 부분을 차광함으로써 트랜지스터 소자에 닿는 태양광 등 외부로부터의 광이나 백라이트로부터의 미광, 투사형으로서 이용했을 때의 광원으로부터의 광에 의한 반도체층과 소스, 드레인 전극의 중첩부에서의 캐리어의 발생을 방지하여 광 오프 전류의 증가를 억제하고, 크로스토크과, 콘트라스트 불량 및, 표시 얼룩이 없는 표시를 얻을 수 있다. 또한, 본 차광막을 액티브 매트릭스 기판측에 설치하는 것으로, 대향 기판과의 접합 정밀도를 고려하지 않아 좋게 되고, 필요한 부분만 차광하는 것이 가능하게 되어 고개구율화를 도모한다.

또한, 상기 트랜지스터 소자의 반도체층과 소스, 드레인 전극이 중첩 부분을 차광하는 패턴이 신호 배선을 형성하는 막과 동일하면 새로운 차광막을 형성할 필요가 없어 제조 공정의 단축이 가능하게 된다.

또, 상기 화소 전극이 층간 절연막을 통해 상기 주사 배선 및 신호 배선과 중첩하도록 형성되고, 상기 대향 기판상에는 차광막이 형성되어 있지 않음으로써 차광을 액티브 매트릭스 기판측에서 행하여 개구율의 향상을 도모함과 동시에 제조원가의 저감을 도모하는 것이 가능하게 된다.

제1실시 형태

도1은 본 발명의 제1실시 형태의 액정 표시 장치에서의 액티브 매트릭스 기판의 제1화소 부분의 구성을 도시하는 평면도이다. 도1에 있어서 액티브 매트릭스 기판에는 복수개의 화소 전극(6)이 매트릭스상으로 설치되어 있고, 서로 직교차하도록 주사 배선으로서의 각 게이트 배선(2)과 신호 배선으로서의 소스 배선(3)이 설치되며, 게이트 배선(2)과 평행하게 소스 배선(3)과 직교차하도록 부가 용량 형성용으로서 Cs배선(4)이 설치되어 있는 Cs on Common방식으로 되어 있다. 또, 이것은 인접하는 게이트 배선상에서 Cs를 형성하는 Cs on Gate방식에서도 된다. 인접하는 화소 전극(6)끼리는 상하 방향으로는 게이트 배선(2)상에서, 또한 좌우 방향은 소스 배선(3)상에서 분리되기 때문에 화소 전극(6)사이에서 액정에 전계가 걸리지 않는 부분은 모두 차광되는 구조로 되어 있다. TFT소자(1)는, 이들의 게이트 배선(2)과 소스 배선93)의 교차 부분에 있어서 화소 전극(6)에 접속되는 스위칭 소자로서 설치되고, 이TFT소자(1)의 드레인 전극은 접속선(5) 및 콘택트홀(7)을 통해 화소 전극(6)에 접속된다.

도2A 및 도2B는 도1의 액정 표시 장치의 단면도이다. 도3A는 상기 액정 표시 장치의 제조 방법을 도시하는 공정도이다.

도2A 및 도2B에 있어서, 공정 a1에서 먼저 유리 기판 등의 투명 기판(10)을 준비하고, 공정a2에서 그 기판(10)상에 탄탈과, 알루미늄 등으로 도1의 게이트 배선(2) 및 게이트 전극(12)과, 상기 게이트 배선(2) 및 게이트 전극(12)과 동시에 Cs배선(4)을 형성한다. 공정 a3에서 질화 실리콘과, 산화 실리콘 등으로 게이트 절연막(11)을 형성하고, 공정 a4에서 아몰퍼스 실리콘과, 폴리실리콘 등으로 반도체층(14)을 형성하며, 공정 a5에서 소스 전극(13) 및 드레인 전극(15)으로 되는 n+실리콘층을 순차 성막하여 형성한다. 그리고, 공정a6에서 소스 배선(3) 및 접속선(5)을 구성하는 투명 도전막을, 공정a7에서 탄탈과 알루미 등의 금속막을 스퍼터법에 의해 순차 성막하여 공정 a8에서 소정의 형상으로 패터닝한다.

다음에, 본 실시 형태에서는, 공정 a9에서 적어도 TFT소자 상부를 덮도록 절연막(31)을 질화 실리콘과, 산화 실리콘 등으로 형성하고, 공정a10에서 그 위에 차광막(30)을 형성했다. 차광막(30)의 재로로서는 알루미늄과, 탄탈과, 크롬 등의 금속이나 Si 등의 반도체 또는 착색한 수지 등의 유기 재료가 이용된다. 이 때, 금속막의 표면에 필요에 따라 질화 탄탈이나 산화 크롬을 형성하여 저반사화를 도모해도 된다.

또한, 공정 a11에서 그 위에 층간 절연막(8)으로서 비유전율이 3.4인 감광성아크릴 수지를 스핀 도포법에 의해, 예를 들어 3㎛의 막 두께로 형성한다. 공정a12에서 이 수지에 대해 원하는 패턴에 따라 노광하고, 알칼리성 용액에 의해 현상처리한다. 이로써 노광된 부분만이 알칼리성 용액에 의해 에칭되고, 층간 절연막(8)을 관통하는 콘택트홀(7)이 형성되게 된다. 이 후, 콘택트홀(7) 아래에 절연막(31)이 있을 경우는 에칭하여 제거한다. 이 때, 층간 절연막(8)을 마스크로 행하면 공정의 증가를 막을 수 있다.

또, 공정 a13에서 그 위에 화소 전극(6)으로 되는 투명 도전막을 스퍼터법에 의해 형성하고, 패터닝한다. 이로써, 화소 전극(6)은 층간 절연막(8)을 통과하는 콘택트홀(7)을 통해 TFT소자(1)의 드레인 전극(15)과 접속되어 있는 접속부(5)와 접속되게 한다. 이와 같이 하여 액티브 매트릭스 기판을 완성한다.

한편, 공정 a14에서 유리 기판 등의 투명 기판(17)을 준비하고, 이 기판(17)상에 적, 녹, 청 3색의 칼라 필터(20a, 20b；여기서는 2색만 도시)를 형성하고, 공정a15에서 대향 전극(18)을 형성한다. 완성한 대향 기판과 액티브 매트릭스 기판을 공정 a17에서 접합시키고, 공정 a18에서 이 기판 사이에 액정(25)을 봉입하며, 공정 a19에서 도시하지 않은 차폐재를 이용해 액정 주입구를 밀봉한다. 액정 표시 장치에는 필요에 따라 도시하지 않은 배향막이나 편광판을 이용하고 있어도 상관 없다.

도3B는 도1 및 도2A의 액티브 매트릭스 기판의 TFT소자부 확대 평면도이다. 도3B에 있어서, 게이트 배선(2)에서 가지친 게이트 전극(12)상에 도시하지 않은 게이트 절연막을 통해 반도체층(14)이 설치된 그 상부에 소정의 갭을 갖추어 도시하지 않은 소스 전극 및 드레인 전극으로 되는 n+실리콘층이 설치되어 있다. 그리고, 데이터 신호용 배선인 소스 배선(3)과 상기 소스 전극(13)을 소스 배선으로부터 분기한 부분에서 접속하고, 또한 접속선(5)과 드레인 전극(15)이 접속된다.

그리고, 그 위에 도시하지 않은 절연막을 통해 차광막(30)을 설치한다. 여기서, 본 실시 형태에서는 소스 전극(13)과 반도체층(14)이 중첩부 및 드레인 전극(15)과 반도체층(14)의 중첩부만을 차광하도록 차광막(30)을 설치했다. 이 구조에 의해, 대향 기판과의 접합 정밀도를 고려하지 않아도 되고, 필요한 부분만 차광하는 것이 가능하게 되어 고개구율을 도모한다.

실제로, 광을 쬐어 광 누설을 조절한 결과를 도4에 도시한다. 본 실험은 대향 기판을 접합시키기 전의 액티브 매트릭스 기판에서 조사를 행하였다. 또한, 본실험은 게이트의 오프 전압을 ­10V, 소스 드레인 사이의 전압을 10V로 했을 때의 광 에너지 강도와 오프 전류의 관계이다. 여기서, 본 발명으로 기재되어 있는 것은 도3에 기재한 것으로, 종래로 기재한 것은 차광막이 아니고 도12에 기재한 것을 사용했다.

도4의 기재와 같이 본 실시 형태의 구조에서는, 종래 제조에 비해 오프 전류의 광 강도 의존성은 1자릿수 이상 개선되는 것이 확인되었다. 이 도면에서도 알 수 있는 바와 같이 소스 전극(13)과, 드레인 전극(15)으로 되는 n+－ Si와 반도체층(14)의 중첩부를 차광하지 않으면, 광이 닿아 캐리어가 발생하고 오프 전류 증가에 의한 크로스토크과, 콘트라스트 불량 및, 얼룩 등의 표시 불량이 발생한다. 그 때문에, 제조 원가 삭감을 위해 단순히 차광막을 제거한 것에서는 표시 품위를 유지할 수 없지만, 본 발명의 구성에 의해 직접 광이 닿지 않기 때문에 광에 의한 캐리어 발생을 억제하고 오프 전류의 증가에 의한 크로스토크과, 콘트라스트 불량 및, 얼룩 등의 표시 불량이 없는 양호한 표시를 얻는 것이 가능하다. 또한, 채널상(소스 및, 드레인 전극(13, 15)과 겹쳐 있지 않은 반도체층(14)을 본 실시 형태에서는 피복하고 있지 않기 때문에 약간 오프 전류가 흐고 있지만, 실제의 눈으로 본 확인에서는 문제가 있었다.

또한, 도5에 도시하는 바와 같이 차광층(30)을 채널상을 차광하도록 형성하는 것으로 채널부에서의 광에 의한 캐리어의 발생을 억제해 보다 한층 광 오프 전류를 저감하는 것이 가능하게 된다.

또, 액정 표시 장치를 투사형 액정 표시 장치용의 라이트 밸브로서 이용할 경우 직시형에 비해 현저하게 강력한 광이 광원에서 스위칭 소자로 조사되지만, 본 발명의 구조로 하는 것으로 광 오프 전류의 발생을 억제하는 것이 가능하게 되어 보다 더 밝은 광을 패널로 조사할 수 있는 밝은 표시를 얻을 수 있다.

본 실시 형태에서는 절연막(31)을 통해 차광막(30)을 형성하고, 또한 층간 절연막(8)을 통해 화소 전극(6)을 형성하고 있다. 상기 층간 절연막(8)에 있어서 평탄화된 표면상에 화소 전극(6)을 형성하는 것이 가능하게 된다. 또한, 차광막(30)을 피복하여 층간 절연막(8)이 존재하기 때문에 차광막(30)으로서 유기 재료 등의 불순물을 비교적 많이 포함하는 재료를 이용해도 신뢰성 높은 액정 표시 장치를 얻을 수 있다. 이와 같이 차광막(30)으로서 금속막 뿐만 아니라 광 흡수성에 우수한 재료로 이루어지는 막을 이용할 수 있어 광의 난반사를 용이하게 방지할 수 있다.

또한, 액티브 매트릭스 기판측에서의 입사광이 TFT소자(1)로 입사하여 캐리어가 발생하게 되는 표시 불량이 생기는 것을 방지하기 위해 차광막(30)으로서 반사율이 비교적 가까운 재료를 이용하는 것이 바람직하다.

또, 본 실시 형태에 따르면 차광막(30)과 화소 전극(6)이 다른 층에 설치되기 때문에 차광막(30)을 형성할 때의 오염 등에 의한 화소 전극(6)으로의 악영향을 저감할 수 있어 양품율을 향상시킬 수 있다.

제2실시 형태

도6A 및 도6B는 본 발명의 제2실시 형태의 액정 표시 장치에서의 도1의 액정 표시 장치와 마찬가지의 단면도이고, 도7은 도1 및 도6A의 액티브 매트릭스 기판의 TFT소자부 확대 평면도이다. 또한, 제1실시 형태와 같은 부분의 설명은 생략한다.

도6A, 도6B 및 도7에 기재한 바와 같이 본 실시 형태에서는 차광층(30)대신에 소스 배선(3)과 동일 재료로 차광층(13b, 15b)을 형성하고, 공정의 단축을 도모한 것이다. 본 실시 형태의 액정 표시 장치의 제조 방법은 도3A의 공정 a9, a10을 제외한 것과 같다.

도6A 및 도6B에 있어서, 제1실시 형태와 마찬가지로, 공정a1에서 유리 기판등의 투명 기판을 준비하고, 공정a2에서 그 기판(10)상에 게이트 배선(2) 및 게이트 전극(12)과, 상기 게이트 배선(2) 및 게이트 전극(12)과 동시에 Cs배선(4)을 형성한다. 공정a3에서 게이트 절연막(11)을 형성하고, 공정 a4에서 반도체층(14)을 형성하며, 공정a5에서 소스 전극(13a) 및 드레인 전극(15a)으로 되는 n+실리콘층을 순차 성막하여 형성한다. 그리고, 공정 a6에서 소스 배선(3) 및 접속선(5)을 구성하는 투명 도전막을, 공정a7에서 탄탈과, 알루미늄 등의 금속막을 스퍼터법에 의해 순차 성막하고, 공정 a8에서 소정의 형상으로 패터닝한다.

여기서, 본 실시 형태에서는 소스 전극(13a)과 드레인 전극(15a)의 갭 형성을 소스 배선(3)과 동일재료인 ITO와, 금속 등으로 형성되는 차광층(13b, 15b)을 형성한후, 그것을 마스크로 n+ 실리콘층(13a, 15a)의 갭 에칭을 행하는 방법과, 금속, ITO등의 차광층(13b, 15b)을 에칭할 때에 사용하는 레지스트를 마스크로 n+실리콘층(13a, 15a)의 갭 에칭을 행하는 방법 등이 있다.

또한, 공정 a11에서 그 위에 층간 절연막(8)으로서 비유전율이 3.4인 감광성의 아크릴 수지를 스핀 도포법에 의해, 예를 들어 3㎛의 막 두께로 형성하고, 공정a12에서 원하는 패터닝으로 콘택트홀(7)을 형성한 후, 공정 a13에서 그 위에 화소 전극(6)으로 되는 투명 도전막을 스퍼터법에 의해 형성하고, 패터닝한다. 한편, 공정 a14∼a16에서 대향 전극(18)을 형성하고 대향 기판과 액티브 매트릭스 기판을 공정 a17에서 접합시키고, 공정 a18에서 액정(25)을 밀봉하며, 공정 a19에서 도시하지 않은 차폐재를 이용해 밀봉한다.

본 실시 형태에 있어서도, 제1실시 형태와 마찬가지로 광 누설을 측정한 결과, 도4의 본 발명과 거의 같은 값이였다. 이로써, 광에 의한 캐리어 발생을 억제하여 오프 전류 증가에 의한 크로스토크과, 콘트라스트 불량 및, 얼룩 등의 표시 불량이 없는 양호한 표시를 얻는 것이 가능하다. 또한 제1실시 형태와 마찬가지로, 채널상(소스와, 드레인 전극(13a, 15a)과 겹쳐 있지 않은 반도체층(14)을 본 실시 형태에서는 피복하고 있지 않기 때문에 약간 오프 전류가 흐르고 있는가 실제의 눈으로 보는 확인에서는 문제가 없었다.

또한, 도8에 도시하는 바와 같이 차광층(30)을 채널상을 차광하도록 형성하는 것으로, 채널부에서의 광에 의한 캐리어의 발생을 억제해 보다 더 광 오프 전류를 저감하는 것이 가능하게 된다. 제조 공정으로서는 제1실시 형태와 거의 마찬가지이기 때문에 생략한다.

이상 본 발명의 실시 형태를 도면을 이용해 설명을 행할 수 있었지만, 이에 한하는 것은 아니고, 다양한 변형예를 생각할 수 있다.

예를 들어, 소스와, 드레인 전극으로 되는 n+실리콘층을 미결정 n+ Si와, n+ a－Si의 2층 구조로 함으로써 온 특성이 양호하고, 또 오프 전류가 저감된다. 이로써, 한편 표시 품위가 향상하는 것 등이 행하여진다.

본 발명은 그 정신 또는 주요한 특징에서 일탈하는 일 없이 다른 여러 가지 형태로 실시할 수 있다. 따라서, 상술의 실시예는 모든 점에서 단순한 예시로 하지 않고, 본 발명의 범위는 특허 청구의 범위에 도시하는 것에서 명세서 본문에는 아무런 구속도 되지 않는다.

또한, 특허 청구 범위의 균등 범위에 속하는 변형이나 변경은, 모두 본 발명의 범위 내의 것이다.

Claims (12)

1. 주사 배선과 신호 배선의 교차부 근방에 트랜지스터 소자가 설치되고, 이 트랜지스터 소자의 게이트 전극에 상기 주사 배선이 접속되며, 소스 전극에 상기 신호 배선, 드레인 전극에 화소 전극이 접속된 액티브 매트릭스 기판 및, 대향 전극이 형성된 대향 기판이 액정을 사이에 두고 마주하는 형태로 배치된 액정 표시 장치에 있어서, 적어도 상기 트랜지스터 소자의 반도체층과 소스, 드레인 전극과의 중첩 부분을 차광한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 트랜지스터 소자의 반도체층과 소스, 드레인 전극이 중첩 부분을 차광하는 패턴이 신호 배선을 형성하는 막과 동일한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 화소 전극이 층간 절연막을 통해 상기 주사 배선 및 신호 배선과 중첩하도록 형성되고, 상기 대향 기판상에는 차광막이 형성되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 화소 전극이 층간 절연막을 통해 상기 주사 배선 및 신호 배선과 중첩하도록 형성되고, 상기 대향 기판상에는 차광막이 형성되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
5. 액티브 매트릭스 기판과 대향 기판과의 사이에 액정층을 개재하여 구성되는 액정 표시 장치에 있어서, 상기 액티브 매트릭스 기판은, 투광성 기판과；상기 투광성 기판의 대향 기판측의 한쪽 표면상에 형성되는 복수개의 주사배선과；상기 한쪽 표면상에 상기 주사 배선과는 직교하는 방향이면서 절연성을 유지하여 형성되는 복수개의 신호 배선과；서로 교차하는 상기 주사 배선과 신호 배선에 의해 둘러싸인 복수개의 영역에 각각 설치되는 화소 전극； 및 상기 영역에 각각 설치되고, 상기 주사 배선과 접속되는 게이트 전극과, 이 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막과, 이 게이트 절연막상에 설치되는 반도체층과, 이 반도체층상에 설치됨과 동시에 상기 신호 배선과 접속되는 소스 전극, 및 상기 반도체층상에 설치됨과 동시에 상기 화소 전극과 접속되는 드레인 전극을 포함하는 트랜지스터 소자를 구비하고, 상기 대향 기판은, 투광성 기판, 상기 투광성 기판의 액티브 매트릭스 기판측의 한쪽 표면상에 형성되는 대향 전극을 구비하는 액정 표시 장치에 있어서, 상기 트랜지스터 소자의 반도체층과 상기 트랜지스터 소자의 소스 및 드레인 전극과의 중첩 부분을 적어도 피복하여 상기 트랜지스터 소자로의 입사광을 차광하는 차광막을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 차광막은 상기 액티브 매트릭스 기판측에 설치되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 차광막은 상기 트랜지스터 소자의 액정층측에 설치되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
8. 제5항에 있어서, 상기 액티브 매트릭스 기판은 상기 투광성 기판의 한쪽 표면상에 상기 트랜지스터 소자를 피복하여 설치되는 제1절연막；및 상기 제1절연막상에 설치되는 제2절연막을 포함하고, 상기 차광막은 제1절연막과 제2절연막과의 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
9. 제5항에 있어서, 상기 신호 배선이 상기 차광막으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
10. 액티브 매트릭스 기판과 대향 기판을 접합시키고, 이들 기판 사이에 액정 재료를 주입하여 형성되는 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 액티브 매트릭스 기판용 투광성 기판을 준비하고, 상기 투광성 기판의 액정층측으로 되는 한쪽 표면상에 복수개의 주사 배선을 형성하며, 상기 주사 배선과는 직교하는 방향이면서 절연성을 유지하여 복수개의 신호배선을 형성하고, 서로 교차하는 상기 주사 배선과 신호 배선에 의해 둘러싸인 복수개의 영역에 화소 전극을 각각 형성하며, 상기 영역에 상기 주사 배선과 접속되는 게이트 전극과, 이 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막과, 이 게이트 절연막상에 설치되는 반도체층 및, 이 반도체층 상에 설치됨과 동시에 상기 신호 배선과 접속되는 소스 전극 및 상기 반도체층상에 설치됨과 동시에 상기 화소 전극과 접속되는 드레인 전극을 포함하는 트랜지스터 소자를 각각 형성하고, 상기 트랜지스터 소자상에 있어서, 이 트랜지스터 소자의 반도체층과 상기 트랜지스터 소자의 소스 및 드레인 전극과의 중첩 부분을 적어도 피복하여 상기 트랜지스터 소자로의 입사광을 차광하는 차광막을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 투광성 기판의 한쪽 표면상에 상기 트랜지스터 소자위를 피복하여 제1절연막을 형성하고, 상기 제1절연막상에 차광막을 형성하며, 상기 제1절연막상에 상기 차광막을 피복하여 제2절연막을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
12. 제10항에 있어서, 상기 신호 배선이 상기 차광막으로서 기능할 수 있는 차광성을 갖는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.

    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.