KR0119800B1 - 액티브 매트릭스 액정 디스플레이(lcd) 및 그 제조방법 - Google Patents

액티브 매트릭스 액정 디스플레이(lcd) 및 그 제조방법

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Abstract

본 발명은 액티브 매트릭스 액정 디스플레이(Active Matrix Liquid Crystal Display : 이하 AM LCD라 한다)에 관한 것으로 별도의 추가공정 없이 양극산화법을 이용하여 TFT 기판상의 소오드/드레인 배선과 동일층의 블랙 매트릭스를 형성시키므로써, 상하판 겹쳐 맞춤정도를 줄일 수 있게 되어 개구율을 향상시킬 수 있고 또한 시그널 배선(게이트 및 데이타)과 블랙 매트릭스간의 쇼트를 방지할 수 있어 화질향상과 수율향상 및 원가절감을 달성할 수 있는 고신뢰성의 액티브 매트릭스 액정 디스플레이를 실현할 수 있게 된다.

Description

액티브 매트릭스 액정 디스플레이 및 그 제조방법
제1(a)도 및 제1(b)도는 종래 기술에 따른 TFT LCD구조를 도시한 것으로,
제1(a)도는 TFT기판과 대향된 상부기판 상에 블랙 매트리스가 형성된 상태를 도시한 단면도를,
제1(b)도는 TFT 기판 하부에 블랙 매트리스가 형성된 상태를 도시한 단면도를,
제2(a)도 및 제2(b)도는 본 발명에 따른 TFT LCD구조를 도시한 것으로,
제2(a)도는 평면도를,
제2(b)도는 상기 제2(a)도의 A-A'을 절단한 단면도이다.
[산업상의 이용분야]
본 발명은 액티브 매트릭스 액정 디스플레이(Active Matrix Liquid Crystal Display : 이하 AM LCD라 한다)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 TFT 기판 상의 소오드/드레인 배선과 동일층에 블랙 매트릭스가 형성되도록 구성한 TFT LCD 및 그 제조방법에 관한 것이다.
[종래기술 및 문제점]
액정 평판 표시소자는 경박단소의 장점과 CRT(Cathod ray tude)에 필적할만한 화질로 그 수요가 점차 증가하고 있으며, 특히 AM LCD는 그 표시성능이 뛰어나 OA용과 AV용의 표시소자로 이용되고 있다.
상기 AM LCD는 유리기판 상에 화소가 매트릭스 형태로 배치되어 있고 각 화소는 게이트 배선과 데이터 배선으로 연결되어 각 화소에는 스위칭 소자인 TFT가 구비되어 있는 것이 특징이다.
영상 소프트웨어(Software)의 고급화와 대화면의 추세에 따라 이러한 TFT LCD도 점차 고정세 대화면을 추구하는 추세를 따르고 있으나 이와같은 고정세 대화면의 화소 피치(Pitch)는 줄어드는 반면 시그널 지연없이 각 화소를 동작시키기 위해서 배선면적이나 TFT 면적은 거의 동일면적이나 그 이상으로 가져가야 하는 난점이 있어 상대적으로 배선이 차지하는 면적이 커지게되므로 화소의 돗트 피치(Dot pitch)나 개구면적은 줄어들게 된다.
상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로 블랙 매트릭스를 TFT 기판 상에 형성하는 방법이 있으며, 이것은 제1(a)도 및 제1(b)도를 참조하여 설명한다.
여기서 제1(a)도 및 제1(b)도는 종래 따른 TFT LCD 구조를 도시한 것으로, 제1(a)도는 TFT기판(s)과 대향된 상부기판(s')상에 블랙 매트릭스(13)가 형성된 상태를 도시한 단면도를 도시해 나타낸 것이며, 제1(b)도는 TFT 기판(s)상에 블랙 매트릭스(13')가 형성된 상태를 도시한 단면도를 도시해 놓은 것이다.
제1(a)도에서 알수 있듯이 일반적이 TFT LCD는 먼적 TFT 글라스기판(s)상에 게이트 전극(20) 및 배선을 형성하고 게이트 절연막(22)과 비정질 실리콘층, 에치 스토퍼층을 연속 증착한 후 사진 및 습식공정으로 에칭스토퍼(24)를 소정의 크기로 패터닝시킨다. 그후 n+층을 화학기상성장 방법으로 증착한 수 액티브 패턴을 사진 및 건식공정으로 패턴한다. 그 다음 픽셀 투명전극(28)을 적층후 사진 및 습식공정으로 패턴하고 소스/드레인 금속층(26)을 스퍼터 방법으로 적층한 뒤 사진 및 건·습식공정으로 패턴한다.
이후 n+층을 소스/드레인 마스크를 이용하여 건식공정으로 시각한후 상기 패턴 상에 보호막(32)을 적층 하므로써 TFT 기판(s)의 제조를 완료시킨다.
여기서 상기 도면에 제시된 부재번호 29는 TFT 채널을, 30은 버스라인(Busline)을 나타낸다.
그호 상기 TFT 기판과 대향되도록 배치된 상부기판(s')상에 ITO 투명전극(34)을 형성하고, 소정간격의 틈(Aperture)(38)을 두고 상기 TFT 기판(s)의 TFT 채널부(29)와 버스라인(30)이 가리워지도록 상기 투명전극(34)상에 블랙 매트릭스(36)를 형성한다.
그 다음 상기 상부기판(s')과 TFT 기판(s) 사이에 액정(40)을 주입하여 상하판을 조합시키게 된다.
반면, 제1(b)도는 1차 광 실드(Main Light shield) 역할을 담당하는 블랙 매트릭스(33)가 TFT 기판(s')상의 아래측에 형성되어 있고 상기 상부기판(s')에 형성된 투명전극(34) 상에서 TFT 채널(29)측에 TFT Protector로서 2차 광실드(Secondary light shield)(35)가 형성된 구조로 이루어져 있다.
즉, 제1(b)도는 블랙 매트릭스(33)를 TFT 기판 상에 형성하여 상하판 겹쳐 맞춤 정도를 줄여 개구율을 향상시키는 방법이다. 환원하면 통상적으로 시그널(Signal) 배선과 스페이서(Space) 5㎛ 디자인 룰 및 상하판 미스얼라인 마진(Misalign Margin)을 고려할 경우, 상관에 블랙 매트릭스를 설치하게 되면 그 폭이 약 35㎛ 이상이 되어야 하나 TFT기판 상에 블랙 캐트릭스를 설치하게 되면 노광장치에 의한 미스얼라인을 약 ±1㎛만 고려하면 되므로 상하판 미스얼라인 마진을 10㎛ 정도를 줄일 수 있게 된다. 즉, 그만큼 블랙 매트릭스 개구부를 향상시킬 수 있게 됨을 뜻한다.
그러나 상기 도면에 제시된 바와같이 TFT 기판 상에 블랙 매트릭스를 형성할 경우는 일반적으로 별도의 금속층(도는 블랙 매트릭스층)을 형성하여 제조하게 되므로 TFT 기판 상에서 시그널 배선과 블랙 매트릭스와의 쇼트 유발 가능성이 높게 되고 또한 별도의 공정을 사용하여야 하므로 제조원자가 증가한다는 단점을 안고 있었다.
[발명의 목적]
이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로, 양극산화법을 이용하여 배선층과 동일층에 소오스/드레인 배선 형성과 동시에 블랙 매트릭스를 형성시키므로써 별도의 추가공정 없이도 블랙매트릭스를 TFT 기판 상에 형성할 수 있어 고개구율 및 수율향상을 달성할 수 있는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
[발명의 구성]
상기한 바와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 제조방법은 유레판 위에 게이트 배선 및 축적용량 배선을 패터닝하는 공정과, 상기 게이트 배선 상에 게이트 절연층으로 실리콘나이트나이드층, 반도체층으로 비정질 실리콘층을 순차적으로 적층하는 공정과, 오믹 콘택층으로 n+비정질 실리콘층을 증착한 수 사진 및 식각공저으로 액티브 패턴을 형성하는 공정과, 그후 상기 패턴 상에 양극산화 가능한 금속을 적층하고 개구부 크기만큼 오픈시키는 공정과, 상기 패턴이 형성된 TFT 기판상에 투명전도막을 적층하고 사진 및 식각공정으로 화소전극, 소오스/드레인 배선 및 전극을 패터닝한 후 전면 양극산화를 실시하는 공정, 및 상기 화소전극, 소오스/드레인 배선 및 전극이 형성된 기판의 전면에 보호층을 형성하는 공정으로 이루어져 화소부의 가장자리에 블랙 매트릭스 패턴이 형성되는 특징을 갖는다.
한편, 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 구조는 유리기판 상에 형성된 게이트 금속과, 상기 게이트 금속 상의 전면에 형성된 게이트 절연층과, 상기 게이트 절연층 상의 스위칭소자 영역에 형성된 반도체층과, 상기 반도체층 상에 형성된 에치스토퍼와, 상기 에치스토퍼 패턴 상의 콘택 주변부에 n+비정질 실리콘으로 형성된 액티브층과, 상기 액티브층 상부에 형성된 소오스/드레인고, 상기 소오스 드레인과 연결되어 화소 전극 상의 일측에 연장 형성된 제1블랙 매트릭스와, 상기 게이트 절연층 상의 화소영역 및 데이터 배선측에 형성된 제2블랙 매트릭스와, 상기 소오스/드레인의 콘택부 양 사이드 및 제2블랙 매트릭스와 데이터 배선간의 개구부 양 사이드에 형성된 양극산화막과, 상기 소오스/드레인이 형성된 기판의 전면에 형성된 ITO 투명전극과, 상기 투명전극이 형성된 기판의 전면에 형성된 보오층으로 이루어져 상기 소오스/드레인, 제1블랙 매트릭스, 제2블랙 매트릭스 및 데이타 배선이 동일층에 형성되는 구조를 갖는다.
[작용]
본 발명은 상술한 공정에 의해 화소부의 가장자리에 탄탈륨으로 이루어진 블랙 매트릭스를 형성하므로써 고개구율을 실현할 수 있을 뿐아니라 시그널 배선(게이트 및 데이터)과 블랙 매트릭스간의 쇼트를 방지할 수 있어 수율을 소오스/드레인 향상시킬 수 있게 된다.
[실시예]
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하면 아래와 같다.
제2(a)도 및 제2(b)도는 본 발명에 따른 TFT LCD 구조를 도시한 것으로 제2(a)도는 평면도를, 제2(b)도는 상기 제2(a)도의 A-A'을 절단한 단면를 나타낸다.
상기 도면을 참조로 하여 그 제조공정을 살펴보면, 먼저 잘 세정된 유리기판(s) 위에 게이트 금속을 증착한 후 사진 및 식각기술을 이용하여 게이트 배선(1) 및 축적용량 배선(10)을 패터닝한다.
그후 PECVD(Plasma enhanced chemical vapor deposition) 기법으로 게이트 절연막(2), 실리코나이트라이드(SiNx), 반도체층(3), 비정질 실리콘층(a-Si), 에치스토퍼층, 실리콘나이트라이드를 순차적으로 적층하여 형성하고 사진 및 식각공정을 이용하여 에치스토퍼 패턴(4)을 형성한다.
그다음 오믹 콘택(Ohmic contact)층으로 n+비정질 실리콘을 PECVD 기법으로 증측한 후, 액티브 패턴(5)을 사진 및 식각공정을 형성한다. 여기서, TFT-LCD의 제조방법은 에지스토퍼형의 제조방법을 설명한 것이며, 에치백형의 제조 방법에서는 에치스토퍼패턴(4)을 형성하는 공정을 생략하고, 비정질 실리콘층상부에 순차적으로 n+비정질 실리콘층을 증착하여 액티브 패턴(5)을 형성할 수도 있다.
계속해서 상기 액티브 패턴(5)이 형성된 기판 상에 양극산화 가능한 금속 예컨데, Ta을 스퍼터링(Sputtering)방법으로 적층하고 개구부 크기만큼 사진 및 식각기술로 오픈시킨다.
그후, 투명전도막인 ITO막(7)을 스퍼터링 방법으로 적층하고 사진 및 식각기술로 화소전극과 소오스/드레인 배선 및 전극을 패터닝하고 전면 양극산화를 실시하여 상게 소오스/드레인(6)의 콘택부 양사이드측과 화소전극과 데이터 라인(6')상이에 형성된 개구부 양 사이드측에 양극산화막(8)이 형성되도록 한다.
이와같이 할 경우 ITO막 하부의 탄탈륨(양극산화 가능한 물질)은 양극산화가 되지 않아 불투명하게 되어 화소부 가장자리 블랙 매트릭스 패턴(Ⅰ), (Ⅱ)이 형성되고, 또한 소오스/드레인 패턴과 화소전극 패턴이 동시에 패터닝되므로 화소전극과 드레인 배선간의 미스얼라인(Misalign) 가능성이 제거되어 쇼트 발생을 방지할 수 있게 된다. 뿐만 아니라 TFT 기판 자체에서의 평탄도가 좋게 되어 액정 셀 갭(Cell gap)유지를 좋게 할 수 있고 스페이서(spacer 액정 셀 갭 유지 Ball)가 배선과 화소전극 사이에 위치하여 스페이서로 인한 광리크(Leak)도 방지할 수 있게 된다. 즉, 별도의 공정 추가 없이도 소오스/드레인 배선과 동일층에 블랙 매트릭스를 TFT 기판상에 형성할 수 있게 되어 시그널 배선(게이트 및 데이터)과 블랙 매트릭스간의 쇼트 가능성을 완전 방지할 수 있게 됨을 알 수 있다.
이후 상기 패턴 상에 보호막(9)을 PECVD 기법으로 증착하여 TFT 기판 제조를 완료한다.
한편, 상기 공정을 거쳐 제조된 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 구조는 유리기판 상에 형성된 게이트금속(1)과 상기 게이트 금속 상의 전면에 형성된 게이트 절연층(2)과, 상기 게이트 절연층 상의 스위칭소자 영역에 형성된 반도체층(3)과, 상기 반도체층 상에 형성된 에치스토프(4)와, 상기 에치스토퍼 패턴 상의 콘택 주변부에 n+비정질 실리콘으로 형성된 액티브층(5)과, 상기 액티브층 상부에 형성된 소오스/드레인(6)과, 상기 소오스 드레인과 연결되어 화소전극 상의 일측에 연장 형성된 제1블랙 매트릭스(I)와, 상기 게이트 절연층 상의 화소영역 및 데이터 배선측에 형성된 제2블랙 매트릭스(Ⅱ)와, 상기 소오스/드레인의 콘택부 양 사이드 및 제2블랙 매트릭스와 데이터 배선간의 개구부 양 사이드에 형성된 양극산화막(8)과, 상기 소오스/드레인이 형성된 기판의 전면에 형성된 ITO 투명전극(7)과, 상기 투명전극이 형성된 기판의 전면에 형성된 보호층(9)으로 이루어져 상기 소오스/드레인(6), 제1블랙 매트릭스(I), 제2블랙 매트릭스(Ⅱ) 및 데이터 배선(6')이 동일층에 형성되는 구조를 갖게 된다.
계속해서 상기 공정결과 완서왼 TFT 기판(S)과 블랙 매트릭스(11)가 형성된 상부기판(S)을 조합시킨 뒤, 상기 기판(S),(S') 사이에 액정(12)을 주입하여 본 공정을 완료시킨다.
[발명의 효과]
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 별도의 추가공정 없이도 양극산화법을 이용하여 TFT기판 사의 소오스/드레인 배선과 동일층에 블랙 매트릭스를 형성시키므로써, 상하판 겹쳐 맞춤 정도를 줄일 수 있게 되어 개구율을 향상시킬 수 있고 또한 시그널 배선(게이트 및 데이터)과 블랙 매트릭스간의 쇼트를 방지할 수 있어 화질향상과 수율향상 및 원가절감을 달성할 수 있게 된다.

Claims (5)

  1. 유리기판 위에 게이트 배선 및 축적용량 배선을 패턴닝하는 공정과, 상기 게이트 배선 상에 게이트 절연층으로 실리콘나이트라이드층, 반도체층으로 비정질 실리콘층을 순차적으로 증착하는 공정과, 오믹 콘택측으로 n+비정실 실리콘층을 증착한 후 사진 및 식각공정으로 액티브 패턴을 형성하는 공정과, 그후 상기 패턴상에 양극산화 가능한 금속을 적층하고 개구부 크기만큼 오픈시키는 공정과, 상기 패턴이 형성된 TFT 기판상에 투명전도막을 적층하고 사진 및 식각공정으로 화소전극, 소오스/드레인 배선 및 전극을 패터닝한 후 전면 양극산화를 실시하는 공정, 및 상기 화소전극, 소오스/드레인 배선 및 전극이 형성된 기판의 전면에 보호층을 형성하는 공정으로 이루어져 화소부의 가장자리에 블랙 매트릭스 패턴이 형성됨을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 제조 방법.
  2. 유리기판 상에 형성된 게이트 금속과, 상기 게이트 금속상의 전면에 형성된 게이트 절연층과, 상기 게이트 절연층 상의 스위칭소자 영역에 형성된 반도체층과, 상기 반도체층 상의 콘택부 n+비정질 실리콘으로 형성된 콘택층과 상기 n+비정질 실리콘 상부에 형성된 소오스/드레인과, 상기 소오스 드레인과 연결되어 화소 전극상의 일측에 연장 형성된 제1블랙 매트릭스와, 상기 게이트 절연층 상의 화소 영역 및 데이터 배선측에 형성된 제2블랙 매트릭스와, 상기 소오스/드레인의 콘택부 양 사이드 및 제2블랙 매트릭스와 데이터 배선간의 개구부 양 사이드에 형성된 양극산화막과, 상기 소오스/드레인이 형성된 기판의 전면에 형성된 양극산화막과, 상기 소오스/드레인이 형성된 기판의 전면에 형성된 보호층으로 이루어져 상기 소오스/드레인, 제1블랙 매트릭스, 제2블랙 매트릭스 및 데이터 배선이 동일층에 형성되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이.
  3. 제2항에 있어서, 상기 소오스/드레인, 제1블랙 매트리스, 제2블랙 매트리스 및 데이타 배선은 양극산화 가능한 금속으로 이루어짐을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 애겅 디스플레이.
  4. 제1항에 있어서, 상기 비정질 실리콘층을 증착하는 단게이후에 실리콘나이트라이드를 증착하여 에치스토퍼 패턴을 형성하는 공정을 더 포함하는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 제조 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 반도체층과 상기 콘택층상에 에치스토퍼를 더 포함하는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이.
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