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KR19980027840A - 액티브매트릭스기판의 구조 - Google Patents

액티브매트릭스기판의 구조 Download PDF

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KR19980027840A
KR19980027840A KR1019960046749A KR19960046749A KR19980027840A KR 19980027840 A KR19980027840 A KR 19980027840A KR 1019960046749 A KR1019960046749 A KR 1019960046749A KR 19960046749 A KR19960046749 A KR 19960046749A KR 19980027840 A KR19980027840 A KR 19980027840A
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Abstract

본 발명은 절연성기판과, 절연성기판 상에 서로 직교하며 형성된 복수의 주사선 및 복수의 신호선과, 주사선의 일부와 절연막을 끼고서 중첩형성된 금속조각과, 금속조각과 전기적으로 연결되며 각각의 주사선 및 각각의 신호선에 의해 둘러싸인 영역에 형성된 화소전극과, 화소전극과 화소전극에 인접한 주사선 및 신호선에 전기적으로 연결된 스위칭소자로 이루어진 액티브매트릭스기판에 관한 것으로 화소전극은 금속과 일부가 중첩된 주사선을 사이에 두고 인접한 다른 화소전극으로부터 먼 쪽의 주사선의 측부에 인접하여 형성되어 있기 때문에 화소전극간 단락이 발생하기 않는 액티브매트릭스기판을 얻을 수 있다.

Description

액티브매트릭스기판의 구조
각각의 화소를 각각 구동하는 액티브매트릭스방식의 액정표시장치는 박형, 소형, 경량, 조소비전력 등의 장점외에 응답속도가 빠르고 표시품질이 양호하여 AV 및 OA 기기의 표시장치로서 널리 사용되고 있다. 각각의 화소를 구동하는 스위칭소자로는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 TFT라 칭한다.)를 주로 이용하며, 충분한 콘트라스트를 얻기 위해 액티브매트릭스방식의 액정표시장치의 액티브매트릭스기판에는 부가용량이 형성된다.
이하, 도 1를 이용하여 종래의 액티브매트릭스기판의 구조를 설명한다.
절연성기판 상에 주사선(110)이 수평방향으로 평행하게 복수 개 형성되어 있으며, 신호선(120)이 수직방향으로 평행하게 복수 개 형성되어 있다. 각각의 주사선(110) 및 신호선(120)에 의해 둘러싸인 영역에는 화소전극(130)이 형성되어 있다. 스위칭소자인 TFT(140)는 화소전극(130)과 화소전극에 인접한 주사선(110) 및 신호선(120)과 전기적으로 접속하고 있다. 그리고 각각의 화소전극은 인접한 주사선의 일부와 절연막을 사이에 두고 겹쳐있다. 절연막을 사이에 두고 서로 겹친 화소전극과 주사선은 보조용량을 형성하는 전극의 기능을 한다.
제1도에서 나타낸 것과 같이 화소전극을 인접한 주사선으로 연장하여 인접한 주사선과 화소전극과의 평면적인 겹침을 형성함으로써 화소전극을 보조용량을 형성하기 위한 일방의 전극으로 이용하기도 하지만 제2도에 나타낸 것과 같이 별도로 금속조각(150)을 절연막을 사이에 두고 주사선에 대향하도록 형성하여 별도의 금속조각을 보조용량을 형성하기 위한 일방의 전극으로 이용하기도 한다. 금속조각 상에는 절연막이 형성되고 금속조각은 콘택홀에 의해 화소전극과 전기적으로 연결된다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도인데, 도 3을 이용하여 액티브매트릭스기판의 보조용량부분을 구체적으로 설명한다.
투명유리기판(100) 상에 Al, Cr 등의 금속으로 이루어진 주사선(110)이 형성되어 있다. 주사선을 포함한 기판의 전체면을 산화실리콘 또는 질화실리콘 등으로 된 게이트절연막(111)이 덮고 있다. Al, Cr 등의 금속으로 이루어진 금속조각(150)은 게이트절연막(111) 상에 형성되어 있다. 금속조각(150)은 화소전극과의 전기적접속을 위한 콘택홀형성부를 제외한 부분이 질화실리콘 등으로 된 보호절연막(117)으로 덮이어 있다. 보호절연막(117) 상에는 ITO 등으로 된 화소전극(130)이 형성되어 있다. 화소전극(130)은 금속조각(150)과 콘택홀에 의해 전기적으로 연결되어 있다.
상기와 같이 화소전극이 절연막을 끼고서 주사선의 일부와 중첩되게 형성되며, 화소전극 또는 금속조각이 보조용량을 형성하기 위한 일방의 전극이 되며, 주사선이 보조용량을 형성하기 위한 보조용량전극 및 보조용량선으로 이용되는 액티브매트릭스기판에 있어서, 주사선을 사이에 두고 서로 인접하는 화소전극간의 거리는 주사선을 보조용량선으로 이용하지 않고 별도의 보조용량선을 형성하며 화소전극이 인접한 주사선으로 연장되어 형성되지 않은 경우에 있어서는 화소전극간의 거리가 주사선의 폭인 30㎛이상인데 비하여 6㎛ 이내로 그 거리가 비교적 짧다. 화소전극간의 거리가 상기와 같이 6㎛ 이내로 그 거리가 짧을 때에는 스위칭소자인 TFT에서 화소전극으로 인가된 신호가 인접한 화소전극으로 전해져 인접한 화소전극이 구동되게 된다. 즉 화소전극간의 단락이 발생한다. 화소전극간의 단락은 화상구현에 있어서 점결함(point defect)을 발생시킨다. 구동하고자 하는 화소전극외에 다른 화소전극까지 구동되면 원하는 화상을 얻지 못하게 되어 액정표시장치는 표시장치로서의 기능을 할 수 없게 된다.
본 발명의 목적은 화소전극 간에 단락이 발생하지 않는 액티브매트릭스기판을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 화소전극 간에 단락이 발생하지 않는 고개구율의 액티브 매트릭스기판을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 표시품질이 양호한 액정표시장치를 제공할 수 있는 액티브매트릭스기판을 제공하는데 있다.
도 1, 도 2는 종래의 액티브매트릭스기판의 평면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도이다.
도 4, 도 5, 도 6은 각각 본 발명의 실시예 1, 2, 3에 따른 액티브매트릭스기판을 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 액티브매트릭스기판의 제조단면도로서, 도 4B의 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 단면의 형성모습을 나타낸다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
130 : 화소전극150 : 금속조각
110 : 주사선117 : 보호절연막
본 발명은 액티브매트릭스기판에 관한 것으로, 특히 화소전극간 단락이 일어나지 않는 액트브매트릭스기판에 관한 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액티브매트릭스기판은 절연성기판과, 상기 절연성기판 상에 서로 직교하여 형성된 복수의 주사선 및 복수의 신호선과, 상기 주사선의 일부와 절연막을 끼고서 중첩형성된 금속조각과, 상기 금속조각과 전기적으로 연결되며 상기 각각의 주사선 및 각각의 신호선에 의해 둘러싸인 영역에 형성된 화소전극과, 상기 화소전극과 상기 화소전극에 인접한 주사선 및 신호선에 전기적으로 연결된 스위칭소자로 이루어진 액티브매트릭스기판에 관한 것으로 상기 화소전극은 상기 금속조각과 일부가 중첩된 상기 주사선을 사이에 두고 인접한 다른 화소전극으로부터 먼 쪽의 주사선의 측부에 인접한 것을 특징으로 하고 있다.
이하, 본 발명의 실시에에 따르는 액티브매트릭스기판의 구성을 도 4, 도 5, 도 6을 이용하여 설명한다. 종래의 액티브매트릭스기판에 있어서 화소전극과 인접한 화소전극과의 거리가 도 1 및 도 2에 나타난 것과 같이 6㎛ 정도로 비교적 짧았으나 본 발명에서는 제4도, 제5도 및 제6도에서 나타낸 것과 같이 화소전극간의 짧은 거리로 인해 일어날 수 있는 화소전극 간의 단락을 방지할 수 있도록 화소전극의 소정의 형상으로 패터닝되어 있어 화소전극간의 거리가 종래에 비하여 길게 된다.
실시예 1
화소전극(130)은 주사선영역(110)내에 형성된 금속조각(150)과 콘택홀을 통해 전기적으로 연결되어 있으며, 금속조각과의 전기적연결을 위한 부분만이 인접한 화소전극쪽으로 연장되어 형성되어 있다. 다시 말하면, 화소전극 중 콘택홀을 통해 금속조각과 전기적으로 연결되는 부분이 다른 부분에 비하여 돌출되어 있다(凸과 비슷한 형상으로 되어 있다.). 주사선을 사이에 두고 서로 인접한 화소전극간의 거리 d①, d②대략 20㎛, 12㎛ 정도로 단락이 발생하지 않을 만큼 충분히 멀다. 도 4A에서 나타낸 것과 같이 금속조각과 화소전극은 하나의 콘택홀로 연결되기도 하지만, 도 4B에 나타난 것과 같이 전기적연결의 안전성을 위해 하나 이상의 콘택홀로 연결되기도 한다(콘택홀이 2개일 경우 화소전극은 凹와 비슷한 형상으로 2개의 돌출부를 갖는다.).
실시예 2
도 5에 나타낸 것과 같이 콘택홀에 의해 금속조각과 화소전극이 전기적으로 연결되지 않고 금속조각의 일부 상에 화소전극이 직접형성되어 전기적으로 연결될 수도 있다. 이 경우의 화소전극에 있어서 인접한 화소전극으로 연장되는 길이는 주사선 영역내에 형성된 금속조각과의 연결을 위한 것이다.
금속조각은 도 4, 도 5에 나타낸 것과 같이 주사선영역내에만 형성되는 것이 개구율이 감소되지 않기 때문이다.
실시예 3
콘택홀이 도 6에서 나타낸 바와 같이 주사선영역내가 아닌 화소전극영역내에 위치하는 경우에 금속조각은 콘택홀을 통해 화소전극과 전기적으로 연결되는 부분이 돌출된 형상을 갖게된다. 금속조각의 돌출된 부분에 의해 개구율이 다소 낮아지기는 하지만 화소전극간의 거리는 더욱 더 멀어지게 되어 화소전극간의 단락은 일어나지 않게 된다.
이하, 도 7을 이용하여 본 발명의 액티브매트릭스기판의 제조방법을 설명한다.
도 7은 본 발명의 액티브매트릭스기판의 제조공정에 의해 형성되는 도 4B의 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 단면의 모습을 나타낸다.
절연성기판(100) 상에 Al, Cr 등의 금속을 증착한후 패터닝하여 주사선(110) 및 주사선에서 분기하는 게이트전극(110a)을 형성한다(도 7A).
주사선을 포함하는 기판(100)의 전체면에 PECVD법을 이용하여 질화실리콘 등으로 된 게이트절연막(111)을 형성한다(도 7B).
이어서 PECVD법으로 아몰퍼스실리콘의 반도체층(113)과 인(P) 등이 도핑된 불순물 반도체층(115)을 게이트절연막(111) 상에 차례로 증착한다. 증착된 반도체층(113) 및 불순물 반도체층(115)을 포토에칭법을 이용하여 섬 형상으로 패터닝한다(도 7C).
이어서 기판의 전체면에 걸쳐 Ar, Cr 등의 금속을 스퍼터링법 등을 이용하여 증착한 후 포토에칭법을 이용하여 패터닝한다. 패터닝에 의해 소스전극(120a)을 포함하는 신호선(120), 소스전극(120a)과 소정의 간격을 두고 떨어져 있는 드레인전극(120b), 보조용량을 형성하기 위한 일방의 전극이 되는 금속조각(150)이 형성된다. 그리고 불순물반도체층(115)의 전기적분리영역이 드라이에칭 등의 방법에 의해 제거된다(도 7D).
기판의 전체면에 걸쳐 질화막 또는 산화막의 절연보호막(1117)을 증착한 후 패터닝하여 드레인전극(120b)과 화소전극(130)을 전기적으로 연결하기 위한 콘택홀과 금속조각(150)과 화소전극(130)을 전기적으로 연결하기 위한 콘택홀을 형성한다(도 7E).
이어서 ITO 등의 투명도전막을 PECVD법을 이용하여 보호절연막(117) 상에 증착한 후 포토에칭법을 이용하여 패터닝하여 화소전극(130)을 형성한다. 패터닝된 화소전극의 형상은 금속조각과의 전기적연결을 위하여 주사선쪽으로 일부분이 연장된 형상으로 되어 있다(도 7F). 금속조각과 전기적으로 연결된 부분을 포함하여 화소전극의 전부분이 인접한 화소전극과 일정거리 이상 떨어져 있어 화소전극끼리 충분히 절연되어 화소전극간 단락에 의한 점결함이 발생하지 않는다.
본 발명에 의하면, 절연막을 끼고서 주사선의 일부와 중첩형성된 금속조각과 화소전극이 전기적으로 연결되어 있으며 화소전극은 주사선을 사이에 두고 인접한 화소전극으로부터 먼 쪽의 주사선의 측부에 인접하여 형성되어 화소전극간 단락에 의한 점결합이 일어나지 않는 액티브매트릭스기판을 얻을 수 있다.

Claims (4)

  1. 절연성기판과, 상기 절연성기판 상에 서로 직교하며 형성된 복수의 주사선 및 복수의 신호선과, 상기 주사선의 일부와 절연막을 끼고서 중첩형성된 금속조각과, 상기 금속조각과 전기적으로 연결되며 상기 각각의 주사선 및 각각의 신호선에 의해 둘러싸인 영역에 형성된 화소전극과, 상기 화소전극과 상기 화소전극에 인접한 주사선 및 신호선에 전기적으로 연결된 스위칭소자로 이루어진 액티브매트릭스기판에 있어서, 상기 화소전극은 상기 금속조각과 일부가 중첩된 상기 주사선을 사이에 두고 인접한 다른 화소전극으로부터 먼 쪽의 주사선의 측부에 인접한 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스기판.
  2. 1항에 있어서, 상기 화소전극과 상기 금속조각은 콘택홀을 통해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스기판.
  3. 2항에 있어서, 상기 콘택홀을 상기 주사선내의 영역에 형성되며 상기 화소전극 상기 콘택홀을 통해 상기 금속조각과 연결되는 부분이 돌출된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 2항에 있어서, 상기 콘택홀이 상기 주사선내의 영역에 형성되지 않는 경우에는 상기 금속조각은 상기 화소전극과 상기 콘택홀을 통해 전기적으로 연결되는 부분이 돌출된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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