KR19980077392A - 박막 트랜지스터 액정표시자 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막 트랜지스터 액정표시자 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 박막 트랜지스터 액정표시소자는 서로 대향하는 상·하부 기판과, 상기 하부기판 상에 형성되는 소오스, 드레인 및 게이트 전극이 구비된 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터에 대응되도록 상기 상부기판 상에 형성된 블랙 매트릭스와, 상기 박막 트랜지스터를 포함한 상기 하부기판 전면에 형성되고, 상기 박막 트랜지스터의 소정 부분을 노출시키는 콘택홀이 구비된 컬러필터층과, 상기 콘택홀을 통하여 노출된 박막 트랜지스터와 콘택하면서 컬러필터 상에 형성된 화소전극과, 상기 블랙 매트릭스가 형성된 상부기판 전면에 형성된 공통전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 액정표시소자의 컬러화를 실현시키는 컬러필터층을 하부기판에 형성하여 박막 트랜지스터 액정표시소자의 하부기판 및 상부기판을 하나의 공정라인에서 제조하는 박막 트랜지스터 액정 표시소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 박막 트랜지스터 액정표시소자(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display : 이하, TFT-LCD)는 개별 스위치 소자인 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 하부기판과, 레드(red), 그린(green) 및 블루(blue)의 3가지 컬러필터층이 반복 배열되어 컬러화를 실현시키는 상부기판과, 상기 상부기판과 하부기판 사이에 액정이 봉입되어 있는 구조로 되어 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 TFT-LCD를 설명하기 위한 도면으로서, 하부기판(1) 상에는 단위 화소들을 구동시키기 위한 역스태거 형태의 박막 트랜지스터(2)와 액정 구동 전압을 인가하기 위한 ITO막으로 이루어진 화소전극(3) 및 액정 구동 전압을 유지시키기 위한 축적 캐패시터(4)가 형성되고, 상부기판(5) 상에는 박막 트랜지스터(2)에 대응하는 부분에 박막 트랜지스터(2)를 보호함은 물론 색의 번짐을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(6)와 화소전극(3)에 대응하는 부분에 액정표시소자의 컬러화를 실현시키기 위한 컬러필터(7)가 형성되며, 블랙 매트릭스(6)와 컬러필터(7)를 포함한 상부기파(5) 전면에는 ITO막으로 이루어진 공통전극(8)이 형성된다.
그리고 나서, 도시되지는 않았지만, 통상의 후속 공정에서 상기와 같은 구조로 이루어진 상·하부 기판은 합착되고, 그리고 나서, 합착된 상·하부기판 사이에 액정이 주입되어 TFT-LCD가 완성된다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술은 TFT-LCD를 제조하기 위해서는 하부기판 상에 박막 트랜지스터를 제조하기 위한 공정라인과 상부기판 상에 컬러필터를 제조하기 위한 공정라인이 필요하게 되며, 이들 두 공정라인들은 서로 공유되지 못하기 때문에 TFT-LCD를 제조하기 위해서는 막대한 설비 투자 비용이 소요되는 문제점이 있었다. 또한, 백라이트된 빛이 액정을 통과한 이후에 컬러필터를 통과하여 액정표시소자의 컬러화를 실현하게 됨으로써 색 순도면에서 액정표시소자의 화질이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상부기판 상에 형성하던 컬러필터를 하부기판 상에 형성함으로써 TFT-LCD의 제조 공정에서 박막 트랜지스터를 형성하기 위한 공정과 컬러필터를 제조하기 위한 두 개의 공정을 하나의 공정으로 단일화할 수 있으며, 이에 따라, TFT-LCD를 제조하기 위한 설비 투자 비용을 절감할 수 있는 TFT-LCD 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 컬러필터를 액정표시소자의 컬러화를 실현하기 위한 목적 이외에 박막 트랜지스터를 보호하기 위한 보호막으로서의 역할을 수행하게 함으로써, 추가적인 보호막 형성공정을 제거하여 공정의 단순화를 얻을 수 있는 TFT-LCD 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 백라이트된 빛이 액정을 통과하기 전에 하부기판 상에 형성된 컬러필터층을 통과하게 함으로써 액정표시소자의 색 순도를 향상시킬 수 있는 TFT-LCD 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 박막 트랜지스터 액정표시소자를 설명하기 위한 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정표시소자를 설명하기 위한 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 하부기판12a : 게이트 전극
12b : 축적 캐패시터 하부전극13 : 절연막
14 : 비정질실리콘층15 : 에치 스토퍼
16 : 도핑된 비정질실리콘층17 : 소오스/드레인 전극
18 : 컬러필터층19 : 콘택홀
20 : 화소전극21 : 상부기판
22 : 블랙 매트릭스23 : 공통전극
40 : 축적 캐패시터
상기와 같은 목적은, 서로 대향하는 상·하부 기판과, 상기 하부기판 상에 형성된 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터에 대응되도록 상기 상부기판 상에 형성된 블랙 매트릭스와, 상기 박막 트랜지스터를 포함한 상기 하부기판 전면에 형성되고, 상기 박막 트랜지스터를 노출시키는 콘택홀이 구비된 컬러필터층과, 상기 콘택홀을 통하여 노출된 박막 트랜지스터와 콘택하면서 컬러필터 상에 형성된 화소전극과, 상기 블랙 매트릭스가 형성된 상부기판 전면에 형성된 공통전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정표시소자에 의하여 달성된다.
또한, 상기와 같은 목적은, 하부기판 상에 박막 트랜지스터를 형성하는 공정과, 상기 박막 트랜지스터를 포함한 상기 하부기판 전면에 컬러필터을 형성하는 공정과, 상기 박막 트랜지스터의 소정 부분이 노출되도록 상기 컬러필터층에 콘택홀을 형성하는 공정과, 상기 콘택홀의 내벽 및 상기 컬러필터층 상에 화소전극을 형성하는 공정과, 상기 하부기판에 형성된 박막 트랜지스터와 대응하는 상부기판의 일측에 블랙 매트릭스를 형성하는 공정과, 상기 블랙 매트릭스를 포함한 상부기판 전면에 공통전극을 형성하는 공정과, 상기 상부기판과 하부기판을 합착하는 공정과, 상기 합착된 상부기판과 하부기판 사이에 액정을 주입하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정표시소자의 제조방법에 의하여 달성된다.
본 발명에 따르면, 컬러필터를 하부기판 상에 형성함으로써 박막 트랜지스터 및 컬러필터를 형성하기 위한 공정라인은 단일화할 수 있으며, 이에 따라, TFT-LCD의 제조 비용을 절감시킬 수 있다. 또한, 컬러필터를 하부기판 상에 형성하기 때문에 백라이트된 빛이 액정을 통과하기 전에 컬러필터를 통과하게 됨으로써 액정표시소자의 색 순도를 향상시킬 수 있다.
[실시예]
이하, 도 2을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예로서, 역스태거(Inverted staggered) 형태의 박막 트랜지스터를 구비하는 TFT-LCD를 제조하기 위한 하부기판의 제조 공정은, 도시된 바와 같이, 하부기판(11) 전면에 스퍼터를 사용하여 MoTa, MoW 또는 크롬(Cr) 중 하나의 금속을 2,000 내지 3,000Å 두께로 증착하고, 통상의 포토리소그라피 공정으로 상기 금솔을 패터닝하여 게이트(12a) 및 축적 캐패시터의 하부전극(12b)을 형성한다. 그런 다음, 게이트(12a) 및 축적 캐패시터 하부전극(12b)을 형성한다. 그런 다음, 게이트(12a) 및 축적 캐패시터 하부전극(12b)을 포함한 하부기판(11) 전면에 PECVD 방법으로 약 3,000Å 두께의 절연막(13), 약 500Å 두께의 비정질실리콘(14) 및 약 2,000Å 두께의 에치 스토퍼층(15)을 순차적으로 형성한 후, 에치 스토퍼 마스크(도시되지 않음)를 사용하여 에치 스토퍼층(15)을 패터닝한다.
이어서, 오믹 콘택층을 형성하기 위하여 전체 상부의 포스핀과 같은 불순물이 도핑된 비정질실리콘(16)을 증착하고, 박막 트랜지스터의 동작 영역을 한정하기 위하여 포스핀이 도핑된 비정질실리콘층(16) 및 비정질실리콘층(14)을 패터닝한다. 그런 다음, 도시되지는 않았지만 외부에서 박막 트랜지스터에 신호를 넣어 주기 위한 패드 부분을 오픈시키기 위하여 콘택 마스크를 사용하여 식각공정을 수행한다.
다음으로, 전체 상부에 소오스/드레인용 금속을 증착하고, 이를 패터닝한 상태에서, 에치 스토퍼층(15)이 노출되도록 패턴된 소오스/드레인용 금속 및 포스핀이 도핑된 비정질실리콘층(16)을 건식 식각하여 박막 트랜지스터의 소오스/드레인 전극(17)을 형성한다.
계속해서, 전술된 공정에 따라 박막 트랜지스터가 형성된 하부기판(1)의 전면에 레드(red)의 컬러 수지를 도포하여 컬러필터층(18)을 형성하고, 박막 트랜지스터의 드레인 전극 및 축적 캐패시터 하부전극(12b) 상부 영역의 절연막(13)이 노출되도록 통상의 공정을 통해 컬러필터층(18)에 콘택홀을 형성한다. 이때, 컬러필터층(18)은 약 1 내지 3㎛ 두께의 포터-센시티브(Photo Sensitive)한 막으로 형성되며, 액정표시소자의 컬러화를 실현하는 역할 이외에 후속의 액정주입 공정에서 액정으로부터 박막 트랜지스터를 보호하기 위한 보호막의 역할을 동시에 수행한다. 또한, 이후의 공정에 대하여는 도시되지 않았지만, 하나의 화소를 형성하기 위하여 인접한 단위 픽셀(Pixel)에 해당하는, 예를 들어, 그린 및 블루의 컬러필터층이 연속적으로 형성된다. 그런 다음, 컬러필터층(18) 상에 콘택홀(19)에 의해 노출된 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 콘택하는 픽셀 아이티오(ITO)막을 증착한 후, 이를 패터닝하여 화소전극(20)을 형성한다. 이때, 박막 트랜지스터에 인접된 부분에는 화소전극(20)의 형성으로 인하여 축적 캐패시터(40)가 형성된다.
상부기판의 제조 공정은, 동일한 공정라인에서 하부기판(11)에 형성된 박막 트랜지스터에 대응하는 상부기판(21) 영역에 박막 트랜지스터를 보호하기 위하여 블랙매트릭스(22)를 형성한 후, 블랙매트릭스(22)를 포함한 상부기판(21) 전면에 ITO막을 코팅하여 공통전극(23)을 형성한다. 이때, 블랙 매트릭스(22)는 상부기판(21)의 전면에 약 2,000Å 두꼐의 크롬을 증착한 후, 이를 패터닝하여 형성한다.
그리고 나서, 도시되지는 않았지만, 상기와 같은 공정에 의해 형성된 상·하부기판을 합착한 후, 상·하부기판 사이에 액정을 주입하여 TFT-LCD를 제조한다.
본 발명의 다른 실시예로서, 하부기판 싱에 스태거, 코플래나(Coplanar) 또는 자기정렬형 등의 형태를 갖는 박막 트랜지스터를 형성한 후, 전술된 공정을 실시하여 TFT-LCD를 제조하는 것도 가능하다.
이상에서와 같이, 본 발명의 박막 트랜지스터 액정표시소자 및 그의 제조방법은 컬러필터층을 하부기판 상에 형성하기 때문에 하나의 공정라인으로도 TFT-LCD의 상부기판 및 하부기판을 형성할 수 있으며, 이에 따라, 공정라인의 설비 투자비용을 절감할 수 있다. 또한, 컬러필터층을 박막 트랜지스터의 보호막 역할을 수행하게 함으로써, 박막 트랜지스터를 보호하기 위한 보호막 형성공정을 제거하여 공정의 단순화를 이룰 수 있으며, 백라이트된 빛이 액정을 통과하기 전에 컬러필터층을 통과하기 때문에 액정표시소자의 색 순도를 향상시킬 수 있다.
한편, 여기에서는 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하고 도시하였지만, 당업자에 의하여 이에 대한 수정과 변형을 할 수 있다. 따라서, 이하, 특허청구의 범위는 본 발명의 진정한 사상과 범위에 속하는 한 모든 수정과 변형을 포함하는 것으로 이해할 수 있다.
Claims (13)
- 서로 대향하는 상·하부 기판과,상기 하부기판 상에 형성되고, 게이트, 소오스 및 드레인 전극이 구비된 박막 트랜지스터와,상기 박막 트랜지스터에 대응되도록 상기 상부기판 상에 형성된 블랙 매트릭스와,상기 박막 트랜지스터를 포함한 상기 하부기판 전면에 형성되고, 상기 박막 트랜지스터의 소정 부분을 노출시키는 콘택홀이 구비된 컬러필터층과,상기 콘택홀을 통하여 노출된 박막 트랜지스터와 콘택하면서 컬러필터층 상에 형성된 화소전극과,상기 블랙 매트릭스가 형성된 상부기판 전면에 형성된 공통전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시소자.
- 제1항에 있어서, 상기 박막 트랜지스터는 역스태거 형태인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시소자.
- 제1항에 있어서, 상기 박막 트랜지스터는 스태거, 코플래나 및 자기정렬형 중에서 선택되는 하나의 형태인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시소자.
- 제1항에 있어서, 상기 컬러필터층은 포터-센시티브한 막인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시소자.
- 제1항에 있어서, 상기 컬러필터층은 박막 트랜지스터를 보호하기 위한 보호막인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시소자.
- 제1항에 있어서, 상기 콘택홀은 박막 트랜지스터의 드레인 전극 영역이 노출되도록 형성된 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시소자.
- 하부기판 상에 소오스, 드레인 및 게이트 전극을 갖는 박막 트랜지스터를 형성하는 공정과,상기 박막 트랜지스터를 포함한 상기 하부기판 전면에 컬러필터층을 형성하는 공정과,상기 박막 트랜지스터의 소정 부분이 노출되도록 상기 컬러필터층에 콘택홀을 형성하는 공정과,상기 콘택홀의 내벽 및 상기 컬러필터층 상에 화소전극을 형성하는 공정과,상기 하부기판에 형성된 박막 트랜지스터와 대응하는 상부기판의 일측에 블랙 매트릭스를 형성하는 공정과,상기 블랙 매트릭스를 포함한 상부기판 전면에 공통전극을 형성하는 공정과,상기 상부기판과 하부기판을 합착하는 공정과,상기 합착된 상부기판과 하부기판 사이에 액정을 주입하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시소자의 제조방법.
- 제7항에 있어서, 상기 박막 트랜지스터는 역스태거 형태로 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시소자의 제조방법.
- 제7항에 있어서, 상기 박막 트랜지스터는 스태거, 코틀래나 또는 자기정렬형 중에서 선택되는 하나의 형태로 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시소자의 제조방법.
- 제7항에 있어서, 상기 하부기판 상에 박막 트랜지스터, 컬러필터층 및 화소전극을 형성하는 공정과, 상기 상부기판 상에 블랙 매트릭스 및 공통전극을 형성하는 공정은 하나의 공정라인에서 실시되는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시소자의 제조방법.
- 제7항에 있어서, 상기 컬러필터층은 포토-센시티브한 막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시소자의 제조방법.
- 제7항 또는 제11항에 있어서, 상기 컬러필터층은 1 내지 3㎛ 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시소자의 제조방법.
- 제7항에 있어서, 상기 콘택홀은 박막 트랜지스터의 드레인 전극이 노출되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시소자의 제조방법.
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