KR20030096562A - 박막트랜지스터 액정 표시장치 및 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정 표시장치는 하부 투명기판 상에 픽셀전극이 증착되고 상부 투명기판 상에 픽셀전극과 대향하는 대향전극이 증착되며, 하부 투명기판의 상부에 형성되며 도전성 물질로 형성되는 제 1광차단막; 제 1 광차단막의 상부에 증착되는 제 1절연막; 제 1절연막의 상부에 제 1광차단막과 대향되는 위치에 형성되며 일정한 거리를 두고 이격되어 있며 도전성 물질로 형성되는 제 2광차단막과 제 3광차단막; 제 2광차단막과 제 3광차단막의 상부에 형성되는 제 2절연막; 제 2절연막의 상부에 증착되고 패터닝되어 일정한 간격을 두고 형성되는 활성층, 제 1캐패시터 전극과 제 2캐패시터 전극; 활성층, 제 1캐패시터 전극, 제 2캐패시터 전극의 상부에 증착되어 형성되는 게이트 절연막; 게이트절연막의 상부에 활성층과 대향되는 위치에 형성되는 게이트 전극; 게이트 전극의 상부에 증착되는 제 3절연막; 제 3절연막의 상부에 형성되며 상기 활성층에 접촉하는 소스전극과 활성층, 제 1캐패시터 전극, 제 2캐패시터 전극, 제 1광차단막에 접촉하는 드레인전극; 및 소스전극과 드레인전극의 상부에 형성되며 픽셀전극이 드레인 전극과 접촉할 수 있도록 하는 제 4절연막을 구비하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 박막 트랜지스터 액정 표시장치 및 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세히 설명하면, 스토리지 캐패시터가 액정 표시장치의 픽셀에서 차지하는 면적을 줄이며 스토리지 캐패시터의 보존용량을 증가시켜 픽셀의 개구율을 향상시켜 많은 빛이 픽셀을 통과할 수 있도록 하며 또한 픽셀의 크기를 작게하여 더 세밀하게 디스플레이를 할 수 있도록 하여 고품위의 디스플레이를 할 수 있도록 하는 박막트랜지스터 액정 표시장치 및 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 박막트랜지스터 액정 표시장치는 디스플레이를 위해 인가되는 데이터 신호를 스위칭 소자로 사용되는 박막트랜지스터를 이용하여 픽셀에 인가한다. 이러한 신호는 다음 신호가 입력될 때까지 픽셀에 유지되도록 하여야 하므로 스토리지 캐패시터를 구비하여 일정시간 동안 스토리지 캐패시터에 충전된 전하를 이용하여 픽셀전극에 일정시간 동안 인가된 데이터 신호가 지속된다.
최근에는 픽셀전극에 픽셀의 크기가 크면 디스플레이가 되는 이미지가 세밀하게 묘사되지 않게 되어 픽셀의 크기를 점차적으로 줄여 이미지가 세밀하게 디스플레이가 될 수 있도록 한다. 따라서, 박막 트랜지스터 액정 표시장치에서 픽셀의 크기를 점차적으로 작게 만든다. 하지만, 이렇게 픽셀의 크기를 줄이면 픽셀 내에 있는 스토리지 캐패시터 전극의 면적이 줄어들게 되어 스토리지 캐패시터의 보존용량이 감소하게 되며 따라서 입력되는 신호가 픽셀전극에 인가되는 시간이 줄어들게 되는 문제점이 있다.
그리고, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 스토리지 캐패시터의 면적을 넓혀 보존용량의 크기를 크게하면 스토리지 캐패시터에 의해 투과되는 빛이 차단되어 액정 디스플레이의 개구율이 감소하게 되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 1과 같은 구조를 갖는 박막 트랜지스터 액정 표시장치가 고안되었다.
도 1은 종래기술에 따른 박막트랜지스터 액정 표시장치의 단면도를 나타낸다. 도 1을 참조하여 설명하면, 투명기판(100)의 상부에 도전성을 갖는 불투명층을 증착하고 패턴하여 블랙매트릭스(110)를 형성하며 투명기판(100)과 블랙매트릭스(110)의 상부에 제 1절연막(111)을 증착한다. 제 1절연막(111)의 상부에 폴리실리콘층을 증착하고 패터닝하여 활성층(112)을 형성한다. 그리고, 활성층 (112)의 상부에 게이트 절연막(113)을 증착하고, 게이트 절연막(113) 위에 도전성 물질을 증착하고 패터닝을 하여 게이트 전극(114)과 스토리지 캐패시터 상부전극(115)을 형성한다. 활성층(112)은 게이트 전극(114)과 스토리지 캐패시터 상부 전극(115)을 형성한 후에 이온주입 또는 이온 샤워 도핑 공정을 이용하여 형성된다.
그리고, 게이트 전극(114), 스토리지 캐패시터 상부 전극(115) 위에 제 2절연막(116)을 증착한다. 따라서, 스토리지 캐패시터 상부 전극(115), 게이트 절연막(113) 및 활성층(112)이 제 1 스토리지 캐패시터를 구성하게 된다. 또한, 게이트 전극(114)을 중심으로 양측에 게이트 절연막(113)과 제 2절연막(116)을 관통하는 컨텍홀을 형성하고 켄텍홀에 도전성물질을 충진되도록 하여 도전성물질이 활성층(112)에 접촉하여 소스전극(117)과 드레인전극(118)이 형성되도록 한다. 드레인전극(118)은 제 2절연막(116)의 상부에 넓게 형성되어 스토리지 캐패시터 상부 전극(115)과 제 2절연막(116)의 상부에 있는 드레인 전극(118) 간에 제 2스토리지 캐패시터를 형성하게 된다. 제 1스토리지 캐패시터와 제 2스토리지 캐패시터는 병렬로 연결되어 전체 보존 용량의 크기는 커지게 된다. 그리고, 소스전극(117)과 드레인전극(118)의 상부에 제 3절연막(119)을 형성하며 제 3절연막(119)의 상부를 평탄화 공정을 통하여 평탄화 시킨 후에 컨텐홀을 형성하며 ITO와 같은 투명 도전성막을 증착하여 픽셀전극(120)이 형성되도록 하고 컨텍홀을 통하여 픽셀전극(120)이 드레인 전극(118)과 접촉하도록 한다.
상기의 구조는 두 개의 스토리지 캐패시터가 병렬로 연결되어 동일한 면적에서 더 큰 보존용량을 갖게 되지만, 고품위의 디스플레이를 하기 위해 계속 픽셀의 크기를 줄이고 있으며 따라서 상기의 구조로는 스토리지 캐패시터의 보존용량이 부족한 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 스토리지 캐패시터의 보존용량을 증가시켜 픽셀의 크기가 점차적으로 줄어들어 스토리지 캐패시터의 면적이 줄어들어도 보존용량의 감소가 생기지 않도록 하며 또한 픽셀에서 광차단층이 차지하는 면적을 줄여 개구율을 높이는 박막트랜지스터 액정 표시장치 및 제조방법에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 박막트랜지스터 액정 표시장치는 상부 투명기판과 하부 투명기판 사이에 액정물질을 주입하고 전계의 변화를 이용하여 액정물질의 분자배열을 변화시켜 빛을 투과 또는 차단하여 디스플레이를 하는 박막 트랜지스터 액정 표시장치에 있어서, 하부 투명기판 상에 픽셀전극이 증착되고 상부 투명기판 상에 픽셀전극과 대향하는 대향전극이 증착되며, 하부 투명기판의 상부에 형성되며 도전성 물질로 형성되는 제 1광차단막; 제 1 광차단막의 상부에 증착되는 제 1절연막; 제 1절연막의 상부에 제 1광차단막과 대향되는 위치에 형성되며 일정한 거리를 두고 이격되어 있으며 도전성 물질로 형성되는 제 2광차단막과 제 3광차단막; 제 2광차단막과 제 3광차단막의 상부에 형성되는 제 2절연막;제 2절연막의 상부에 증착되고 패터닝되어 일정한 간격을 두고 형성되는 활성층, 제 1캐패시터 전극과 제 2캐패시터 전극; 활성층, 제 1캐패시터 전극, 제 2캐패시터 전극의 상부에 증착되어 형성되는 게이트 절연막; 게이트절연막의 상부에 활성층과 대향되는 위치에 형성되는 게이트 전극; 게이트 전극의 상부에 증착되는 제 3절연막; 제 3절연막의 상부에 형성되며 상기 활성층에 접촉하는 소스전극과 활성층, 제 1캐패시터 전극, 제 2캐패시터 전극, 제 1광차단막에 접촉하는 드레인전극; 및 소스전극과 드레인전극의 상부에 형성되며 픽셀전극이 드레인 전극과 접촉할 수 있도록 하는 제 4절연막을 구비하는 것을 특징으로 하고,
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 박막트랜지스터 액정 디스플레이 제조방법은, 상부 투명기판과 하부 투명기판 사이에 액정물질을 주입하고 전계의 변화를 이용하여 상기 액정물질의 분자배열을 변화시켜 빛을 투과 또는 차단하여 디스플레이를 하는 박막 트랜지스터 액정 표시장치 제조방법에 있어서, 하부 투명기판의 상부에 제 1도전성막을 증착되고 패터닝을 하여 제 1광차단막을 형성하고 제 1광차단막 상부에 제 1절연막을 증착하는 제 1단계; 제 1절연막의 상부에 제 2도전성막을 증착하고 패터닝을 하여 제 1광차단막고 대향되는 위치에 일정한 간격을 갖는 제 2광차단막과 제 3광차단막을 형성하고 그 상부에 제 2절연막을 증착하는 제 2단계; 제 2절연막의 상부에 제 3도전성막을 증착하고 패터닝하여 제 2광차단막과 제 3광차단막에 대향되는 위치에 활성층, 제 1캐패시터 전극 및 제 2캐패시터 전극을 형성하고 그 상부에 게이트 절연막을 증착하는 제 3단계; 게이트 절연막 상부에 도전층을 증착하고 패터닝을 하여 게이트 전극을 형성하고 제 3절연막을 증착하고 활성층에 이온을 주입하는 제 4단계; 제 3절연막에서 활성층에 접촉하는 컨텍홀을 형성하는 제 5단계; 컨텍홀에 도전성물질을 주입하여 소스전극과 드레인전극을 형성하고 제 4절연막을 형성하고 제 4절연막을 평탄화 하는 제 6단계; 및 제 4절연막에 컨택홀을 형성하여 픽셀전극이 드레인전극과 접촉하도록 하는 제 7단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 박막 트랜지스터 액정 표시장치의 단면도이다.
도 2 내지 도 8은 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정 표시장치의 제조공정을 나타내는 도이다.
도 9는 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정 표시장치의 일실시례를 나타내는 도이다.
본 발명은 첨부한 도면을 참조하면서, 종래의 기술과 비교하여, 하기의 설명으로부터 좀더 명확하게 이해될 것이다.
도 2 내지 도 8은 는 본 발명에 따른 박막트랜지스터 액정 표시장치의 하부기판의 공정을 나타내는 도이다. 도 2 내지 도 8을 참조하여 설명하면, 박막트랜지스터 액정표시장치의 하부기판(100)은 투명기판 상에 도전성을 갖는 제 1불투명층을 증착하고 패터닝을 하여 제 1광차단막(Black Matrix:10)을 형성한다. 제 1광차단막(10)이 형성된 투명기판 상에 제 1절연막(11)을 증착한다. 그리고, 도 3과 같이 제 1절연막(11)의 상부에 도전성을 갖는 제 2불투명층을 증착하고 패터닝을 하여 제 1절연막(11)의 상부에서 서로간에 일정한 간격을 갖는 2개의 부분으로 구성되는 제 2광차단막(12)과 제 3광차단막(13)이 형성되도록 하고 제 2광차단막(12)과 제 3광차단막(13)의 상부에 제 2절연막(14)을 증착한다. 제 1광차단막(10), 제 1절연막(11), 제 2광차단막(13) 그리고 제 3광차단막(14)은 제 1스토리지 캐패시터와 제 2스토리지 캐패시터가 된다. 그리고, 제 1절연막(11)은 각 스토리지 캐패시터의 보존용량을 고려하여 그 두께를 한정하도록 하며 바람직하게는 1000-1500Å 범위로 한정한다.
제 1광차단막(10)은 스토리지 캐패시터의 전극으로 사용되며 제 2광차단막 (12)과 제 3광차단막(13)은 공통전극으로 사용된다. 그리고, 제 1광차단막(10), 제 2광차단막(12) 및 제 3광차단막(13)은 폴리실리콘 또는 텅스텐 실리사이드와 같은 물질을 이용할 수 있다.
그리고, 도 4에 도시된 바와 같이 제 2절연막(14)의 상부에 폴리실리콘 등을 이용해서 활성층(15)과 두 개의 캐패시터전극(16,17)을 형성하고 그 상부에 게이트 절연막(18)을 형성한다. 따라서, 두 개의 캐패시터 전극(16,17), 제 2절연막(14) 그리고, 제 2광차단막(12)과 제 3광차단막(13)에 의하여 제 3 스토리지 캐패시터와 제 4스토리지 캐패시터를 형성하게 된다.
다음 단계로 도 5에 도시된 바와 같이 도전막을 증착하고 패터닝을 하여 게이트 전극(19)을 형성하고 활성층(15)과 두 개의 스토리지 캐패시터 전극(16,17)에 이온을 주입한다. 그리고, 그 상부에 제 3절연막(20)을 증착한다.
그리고, 도 6에 도시된 바와 같이 3개의 메탈 접촉홀(21,22,23)을 형성한다. 제 1메탈 접촉홀(21)과 제 2메탈 접촉홀(22)은 게이트 전극의 양측에 형성되며 제 3절연막(20)에서 활성층(15)까지 형성하고, 제 3메탈접촉홀(23)은 두 개의 캐패시터전극(16,17)과 제 1 광차단막(10)에 메탈이 접촉할 수 있도록 형성한다. 그리고, 도 7에 도시된 바와 같이 도전성물질을 각 메탈 접촉홀(21,22,23)에 충진하여박막트랜지스터의 소스전극(24)과 드레인 전극(25)을 형성한다. 드레인 전극(25)은 제 2메탈 접촉홀(22)과 제 3메탈 접촉홀(23)에 전기적으로 연결되도록 형성된다. 그리고, 소스전극 (24)과 드레인 전극(25)을 형성한 후, 제 4절연막(26)을 증착을 한 후에 상부를 평탄화 공정을 통하여 평탄화 시킨 후 제 4절연막에 픽셀 전극홀(27)을 형성하여 픽셀전극(28)이 드레인 전극(25)과 접촉할 수 있도록 하여 도 8에 도시된 바와 같은 하부기판을 완성한다.
따라서, 최종적으로 제 1광차단층과 제 2광차단층, 제 1광차단층과 제 3광차단층, 제 2광차단층과 제 1캐패시터 전극, 제 3광차단층과 제 2캐패시터 전극, 제 1캐패시터 전극과 드레인전극 및 제 2캐패시터 전극과 드레인전극에 전하를 보존하도록 하는 복수 개의 스토리지 캐패시터가 병렬로 구성되어 각 픽셀에서 보존용량이 증대하여 픽셀의 크기가 작아 보존용량 전극의 면적의 감소로 인한 보존용량의 감소를 방지할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 박막트랜지스터 액정 표시장치의 하부기판의 또다른 일실시례를 나타내는 단면도이다. 도 9를 참조하여 설명하면,
도 9에 도시된 하부기판은 도 2에서 도 4와 동일한 과정을 거치며 도 4에 표시된 게이트 절연막(18)이 형성된 이후에 도전막을 증착하고 패터닝하여 게이트 전극(19)과 두 개의 공통전극(19a,19b)이 게이트 절연막(18)의 상부에 형성되도록 한다. 그리고, 이후의 공정은 도 6내지 도 7의 공정을 따라 형성하며 최종적으로 도 9의 구조를 갖는 하부기판을 형성한다. 따라서, 별도의 공정없이 게이트 전극과두 개의 공통전극을 형성할 수 있어 제작공정에 비용 부담이 발생하지 않게 된다. 또한, 공통전극은 제 2불투명층과 동일한 바이어스 전압이 걸리도록 하며 두 개의 공통전극과 게이트 절연막과 두 개의 캐패시터 전극에 의하여 제 5스토리지 캐패시터와 제 6스토리지 캐패시터가 형성되게 되며 또한, 두 개의 공통전극과 드레인전극간에 제 7스토리지 캐패시터와 제 8스토리지 캐패시터가 형성된다.
따라서, 8개의 스토리지 캐패시터가 병렬로 연결되어 도 8에 도시된 하부기판의 스토리지 캐패시터보다 더 큰 보존용량을 가질 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정 표시장치는 보존용량을 증대시키기 위하여 많은 수의 스토리지 캐패시터가 형성되도록 하며 스토리지 캐패시터를 형성하는데에 복잡한 공정을 필요로 하지 않아 비용증가 없이 전체적인 박막 트랜지스터 액정 표시장치의 보존용량이 증가될 수 있도록 한다.
이러한 보존용량의 증가로 인하여 박막 트랜지스터 액정 표시장치의 각 픽셀의 크기를 작게할 수 있어 고품위의 디스플레이를 할 수 있도록 한다.
본 발명의 바람직한 실시례가 특정 용어들을 사용하여 기술되어 왔지만, 그러한 기술은 오로지 설명을 하기 위한 것이며, 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것으로 이해 되어져야 한다.
Claims (6)
- 상부 투명기판과 하부 투명기판 사이에 액정물질을 주입하고 전계의 변화를 이용하여 상기 액정물질의 분자배열을 변화시켜 빛을 투과 또는 차단하여 디스플레이를 하는 박막 트랜지스터 액정 표시장치에 있어서,상기 하부 투명기판 상에 픽셀전극이 증착되고 상기 상부 투명기판 상에 상기 픽셀전극과 대향하는 대향전극이 증착되며,상기 하부 투명기판의 상부에 형성되며 도전성 물질로 형성되는 제 1광차단막;상기 제 1광차단막의 상부에 증착되는 제 1절연막;상기 제 1절연막의 상부에 상기 제 1광차단막과 대향되는 위치에 형성되며 일정한 거리를 두고 이격되어 있으며 도전성 물질로 형성되는 제 2광차단막과 제 3광차단막;상기 제 2광차단막과 상기 제 3광차단막의 상부에 형성되는 제 2절연막;상기 제 2절연막의 상부에 증착되고 패터닝되어 일정한 간격을 두고 형성되는 활성층, 제 1캐패시터 전극과 제 2캐패시터 전극;상기 활성층, 제 1캐패시터 전극, 제 2캐패시터 전극의 상부에 증착되어 형성되는 게이트 절연막;상기 게이트절연막의 상부에 상기 활성층과 대향되는 위치에 형성되는 게이트 전극;상기 게이트 전극의 상부에 증착되는 제 3절연막;상기 제 3절연막의 상부에 형성되며 상기 활성층에 접촉하는 소스전극과 상기 활성층, 상기 제 1캐패시터 전극, 상기 제 2캐패시터 전극, 제 1광차단막에 접촉하는 드레인전극; 및상기 소스전극과 상기 드레인전극의 상부에 형성되며 상기 픽셀전극이 상기 드레인 전극과 접촉할 수 있도록 하는 제 4절연막을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정 표시장치.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1절연막, 상기 제 2절연막, 상기 게이트 절연막 및 상기 제 3절연막이 캐패시터 절연막인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정 표시장치.
- 제 1항에 있어서,상기 공통전극은 상기 드레인 전극과 대향되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 액정표시장치.
- 상부 투명기판과 하부 투명기판 사이에 액정물질을 주입하고 전계의 변화를이용하여 상기 액정물질의 분자배열을 변화시켜 빛을 투과 또는 차단하여 디스플레이를 하는 박막 트랜지스터 액정 표시장치 제조방법에 있어서,상기 하부 투명기판의 상부에 제 1도전성막을 증착되고 패터닝을 하여 제 1광차단막을 형성하고 상기 제 1광차단막 상부에 제 1절연막을 증착하는 제 1단계;상기 제 1절연막의 상부에 제 2도전성막을 증착하고 패터닝을 하여 상기 제 1광차단막고 대향되는 위치에 일정한 간격을 갖는 제 2광차단막과 제 3광차단막을 형성하고 그 상부에 제 2절연막을 증착하는 제 2단계;상기 제 2절연막의 상부에 제 3도전성막을 증착하고 패터닝하여 상기 제 2광차단막과 상기 제 3광차단막에 대향되는 위치에 활성층, 제 1캐패시터 전극 및 제 2캐패시터 전극을 형성하고 그 상부에 게이트 절연막을 증착하는 제 3단계;상기 게이트 절연막 상부에 도전층을 증착하고 패터닝을 하여 게이트 전극을 형성하고 제 3절연막을 증착하고 상기 활성층에 이온을 주입하는 제 4단계;상기 제 3절연막에서 상기 활성층에 접촉하는 컨텍홀을 형성하는 제 5단계;상기 컨텍홀에 도전성물질을 주입하여 소스전극과 드레인전극을 형성하고 제 4절연막을 형성하고 상기 제 4절연막을 평탄화 하는 제 6단계; 및상기 제 4절연막에 컨택홀을 형성하여 픽셀전극이 상기 드레인전극과 접촉하도록 하는 제 7단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 액정 표시장치 제조방법.
- 제 4항에 있어서,상기 제 4단계에서 상기 게이트 절연막 상부에 증착된 도전층을 패터닝하여 제 1공통전극과 제 2공통전극을 더 구비하도록 하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 액정 표시장치.
- 제 4항 또는 제 5항에 있어서,상기 제 3 도전성막은 폴리 실리콘인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 액정 표시장치.
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