KR0141774B1 - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

액정표시장치 및 그 제조방법

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KR0141774B1 KR1019940013785A KR19940013785A KR0141774B1 KR 0141774 B1 KR0141774 B1 KR 0141774B1 KR 1019940013785 A KR1019940013785 A KR 1019940013785A KR 19940013785 A KR19940013785 A KR 19940013785A KR 0141774 B1 KR0141774 B1 KR 0141774B1
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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 절연기판 위에 형성된 하부 스토리지 전극과, 상기 하부 스토리지 전극을 상부 스토리지 전극과 절연시키기 위한 제1절연막 및 제2절연막과, 상기 제2절연막 위에 증착된 도전물질을 패터닝한 상부 스토리지 전극과, 상기 상부 스토리지 전극을 상부 구조물과 절연시키기 위한 제3절연막과, 상기 제3절연막 상부의 화소전극으로 구성된 스토리지 캐패시터부를 포함하여 구성되도록 함으로써 스토리지 전극을 상, 하 이중으로 하여 동일한 셀에서 차지하는 스토리지 캐패시터부의 면적을 줄이면서도 필요한 캐패시턴스를 제공할 수 있기 대문에 액정표시장치의 화면 밝기를 향상시키고 동일한 화면 밝기로 화소수를 증가시킴으로써 화질을 개선할 수 있는 효과가 있다.

Description

액정표시장치 및 그 제조방법
제1도는 종래의 기술에 의한 액정표시장치의 단면도.
제2도는 종래의 기술에 이한 픽셀부의 등가회로도.
제3도는 본 발명에 의한 액정표시장치의 단면도.
제4도는 본 발명에 의한 픽셀부의 등가회로도.
제5도는 본 발명에 의한 액정표시장치의 제조방법을 도시한 공정순서도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11:절연기판12:버퍼층
13:블랙매트릭스13':하부스토리지전극
14:제1절연막15:활성층
16:제2절연막17:게이트 전극
17':상부 스토리지전극18:제3절연막
19:화소전극20:소스/드레인전극
본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 스토리지 캐패시터(storage capacitor) 형성시 블랙 매트릭스(black matrix)를 이용하여 캐패시턴스(capacitance)를 증가시킴으로써 상기 스토리지 캐패시터의 면적을 감소시켜 개구율을 향상시키기 위한 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 박막트랜지스터 어레이가 위치하는 액정표시장치의 하판픽셀(pixel)의 박막트랜지스터부(50)는 제1도의 좌측에 도시한 바와 같이, 유리나 수정과 같은 절연성의 절연 기판(1) 위에 증착된 버퍼층(2)과, 상기 버퍼층(2) 위에 반도체 물질을 증착시킨 후 패터닝(patterning)한 활성층(3)과, 게이트 절연막으로 사용하기 위해 상기 활성층(3) 위에 절연물질을 증착시킨 제1절연막(4)과, 상기 제1절연막(4) 위에 불순물이 도핑된 다결정실리콘이나 금속 또는 실리사이드를 증착시킨 후 패터닝한 게이트 전극(5)과, 상기 게이트 전극(5)을 마스크로 하여 N형 또는 P형의 도펀트를 주입시키고 활성화시킨 후 상기 게이트 전극(5)을 절연시키기 위해 상기 게이트 전극(5)이 형성된 결과물 전면에 절연물질을 증착시킨 제2절연막(6)과, 상기 활성층(3) 상부의 제2절연막(6)과 제1절연막(4)의 일부영역을 활성층(3)이 노출되도록 식각하여 콘택홀(contact hole)을 형성한 후 도전물질을 증착시켜 상기 콘택홀을 통하여 활성층(3)과 접하는 데이타 라인(8)으로 구성되어 있으며, 스토리지 캐패시터부(100)는 제1도의 우측에 도시한 바와 같이, 절연 기판(1)상에 증착된 버퍼층(2)과, 상기 버퍼층(2) 위에 절연물질을 증착시킨 제1절연막(4)과, 상기 제1절연막(4) 위에 상기 하판 픽셀의 박막트랜지스터부(50)의 게이트 전극(5)과 동시에 불순물이 도핑된 다결정실리콘이나 금속 또는 실리사이드를 증착시킨 후 패터닝한 스토리지 전극(5')과, 상기 스토리지 전극(5') 위에 다시 절연물질을 증착시킨 제2절연막(6)과, 상기 제2절연막(6)위에 투명도전물질을 증착시켜 패터닝한 화소전극(7)으로 구성되어 있다.
그러나 상기와 같은 액정표시장치의 경우 제2도에 도시한 바와 같이, 데이타 라인과 게이트 라인에 연결된 상기 박막트랜지스터(TFT)의 오프(off)시 화소전극의 전압변동을 일정값 이하로 유지하여 양질의 화면을 얻도록 화소전압변동효과를 상쇄시키기 위해 스토리지 캐패시턴스(Cs1)를 일정값 이상으로 증가시켜야 하는데, 종래의 경우 상기 스토리지 캐패시터부의 면적을 늘리는 방법이 사용되었으나 이러한 경우 개구율이 감소되어 화질이 열화되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 동일 스토리지 캐패시터 면적 상의 캐패시턴스를 2층 구조에 의해 증가시킴으로써 화면밝기를 향상시키고 화면밝기를 일정값 이상으로 유지하면서 화소수를 증가시킬 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 액정표시장치를 효과적으로 제조하기 위한 액정표시장치의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시장치는, 기판 위에 순차적으로 적층된 블랙매트릭스 및 제1절연막과, 상기 제1절연막 상부에 증착된 반도체 물질을 패터닝한 활성층과, 상기 활성층과 게이트 전극을 절연시키기 위한 제2절연막과, 상기 제2절연막 위에 증착된 도전물질을 패터닝한 게이트 전극과, 상기 게이트 전극을 상부 구조물과 절연시키기 위한 제3절연막과, 상기 제2 및 제3절연막의 식각된 부분을 통하여 상기 활성층과 접하는 소스/드레인 전극을 구성된 박막트랜지스터부와, 상기와 동일한 기판 위에 형성된 하부 스토리지 전극과, 상기 하부 스토리지 전극을 상부 스토리지 전극과 절연시키기 위한 제1절연막 및 제2절연막과, 상기 제2절연막 위에 증착된 도전물질을 패터닝한 상부 스토리지 전극과, 상기 상부 스토리지 전극을 상부 구조물과 절연시키기 위한 제3절연막과, 상기 제3절연막 상부의 화소전극으로 구성된 스토리지 캐패시터부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시장치의 제조방법은, 절연기판 위에 빛을 차단하여 도전성이 있는 물질을 증착시켜 박막트랜지스터부의 블랙매트릭스와 스토리지 캐패시터부의 하부 스토리지 전극을 동시에 형성하는 과정과, 상기 블랙매트릭스와 하부 스토리지 전극 위에 제1절연막을 형성하는 과정과, 상기 제1절연막위에 반도체 물질을 증착시킨 후 패터닝하여 박막트랜지스터부에 활성층을 형성하는 과정과, 상기 활성층 형성 후 결과물 전면에 제2절연막을 형성하는 과정과, 상기 제2절연막 위에 도전물질을 증착시킨 후 패터닝하여 박막트랜지스터부의 게이트 전극과 스토리지 캐패시터부의 상부 스토리지 전극을 형성하는 과정과, 상기 게이트 전극 및 상부 스토리지 전극 형성 후 결과물 전면에 제3절연막을 형성하는 과정과, 상기 스토리지 캐패시터부의 제3절연막 위에 화소전극을 형성하는 과정과, 상기 제1, 제2, 제3절연막을 선택적으로 식각하여 활성층과 하부 스토리지 전극을 노출시켜 콘택홀을 형성한 후 결과물 전면에 도전물질을 증착시키고 패터닝하여 상기 하부 스토리지 전극과 화소전극을 연결함과 동시에 상기 콘택홀을 통하여 상기 활성층과 접하는 소스/드레인 전극을 형성하는 과정을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명의 액정표시장치는 제3도에 도시한 바와 같이 도전성을 띠며 빛을 차단시킬 수 있는 물질로 박막트랜지스터부(50)의 블랙매트릭스(13)와 동시에 형성된 스토리지 캐패시터부(100)의 하부 스토리지 전극(13')과, 그 하부 스토리지전극(13')위에 제1, 제2절연막(14),(16)을 사이에 두고 형성된 상부 스토리지 전극(17')이 제4도에 도시한 바와 같이 병렬 연결되도록 함으로써 종래의 동일한 제조면적에서 총 캐패시턴스의 증가를 가져올 수 있다.
이때, 상기 상부 스토리지 전극(17')과 화소전극(19) 사이의 제3절연막(18)의 두께(t1)와 하부 스토리지 전극(13')과 상부 스토리지 전극(17') 사이의 제1, 제2절연막(14,16)의 두께(t2)가 동일하면, 종래의 구조에 의한 캐패시턴스(Cs(A))와 본 발명에 의한 총 캐패시턴스(Cs(B))는 Cs(A)+Cs1(단, Cs1=A(ε0ε1)/t1:A는 스토리지 캐패시터부의 면적, ε0는 공기중 유전율, ε1는 절연막의 유전상수)이고 Cs(B)=Cs1=Cs2(단, Cs2=A(ε0ε1)/t2)이므로 종래의 캐패시턴스(Cs(a))의 두배가 된다.
이러한 상, 하부 스토리지 전극을 구비한 액정표시장치의 제조방법은 제5도에 도시한 바와 같이, 먼저 (a)도에서는 유리나 수정같은 투명기판(11) 위에 버퍼층(12)을 형성한 후 상기 버퍼층(12) 위에 금속이나 실리사이드와 같은 빛을 차단시킬 수 있는 물질을 소정의 두께로 종착시킨 후 패터닝하여 상기 박막트랜지스터부에는 블랙매트릭스(13)를 형성하고 동시에 스토리지 캐패시터부에는 하부 스토리지전극(13')을 형성한다.
(b)도에서는 사익 하부 스토리지전극(13')이 형성된 구조물 전면에 층절연물질을 소정의 두께로 증착시켜 제1절연막(14)을 형성하고, 상기 제1절연막(14) 위에 반도체 물질을 소정의 두께로 증착시킨 후 상기 박막트랜지스터부에만 남도록 식각하여 활성층(15)을 형성하는데, 이때 상기 제1절연막(14)을 과도식각하여 제1절연막(14)의 두께를 감소시켜 캐패시턴스를 증가시키도록 한다.
(c)도에서는 상기 활성층(15) 형성 후 결과물 전면에 절연물질을 증착시켜 제2절연막(16)을형성하고, 이어서 제2절연막(16) 위에 불순물이 도핑된 다결정실리콘, 불순물이 도핑된 비정질실리콘 또는 금속이나 실리사이드를 소정의 두께로 증착시킨 후 패터닝하여 게이트 전극(17)과 스토리지 캐패시터부의 상부 스토리지 전극(17')을 형성한 후 게이트 전극(17)을 마스크로 하여 N형 또는 P형의 도펀트를 주입시켜 소스/드레인 영역을 형성하며, 상기 패터닝 공정시에도 상기 (b)도에서와 동일하게 상기 제2절연막(16)을 과도식각하여 절연막의 두께를 감소시킨다.
(d)도에서는 상기 게이트 전극(17)과 상부 스토리지전극(17') 형성후 결과물 전면에 절연물질을 증착시켜 상기 게이트 전극(17)과 상부 스토리지 전극(17')을 상부 구조물과 절연시키기 위한 제3절연막(18)을 형성하며, 계속하여 상기 스토리지 캐패시터부의 제3절연막(18) 위에 투명한 도전성물질을 증착시킨 후 패터닝하여 화소전극(19)을 형성한다.
(e)도에서는 상기 화소전극(19) 형성 후 상기 제1, 제2, 제3절연막(14,16,18)을 선택적으로 식각하여 활성층(15)과 하부 스토리지전극(13')을 노출시켜 콘택홀을 형성한 후 결과물 전면에 알루미늄같은 도전물질을 증착시키고 패터닝하여 상기 하부스토리지 전극(13')과 화소전극(19)을 연결함과 동시에 상기 콘택홀을 통하여 상기 활성층(15)과 접하는 소스/드레인 전극(20)을 형성한다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면 스토리지 캐패시터부의 면적을 줄여도 2층 구조의 스토리지 캐패시터에 의해 필요한 캐패시턴스를 제공할 수 있기 때문에 액정표시장치의 화면밝기를 향상시키고 화면 밝기의 감소없이 화소수를 증가시킴으로써 화질을 개선할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 절연기판 위에 순차적으로 적층된 블랙매트릭스 및 제1절연막과, 상기 제1절연막 상부에 증착된 반도체 물질을 패터닝한 활성층과, 상기 활성층 게이트 전극을 절연시키기 위한 제2절연막과, 상기 제2절연막 위에 증착된 도전물질을 패터닝한 게이트 전극과, 상기 게이트 전극을 상부 구조물과 절연시키기 위한 제3절연막과, 상기 제2 및 제3절연막의 식각된 부분을 통하여 상기 활성층과 접하는 소스/드레인 전극으로 구성된 박막트랜지스터부와, 상기와 동일한 기판 위에 형성된 하부 스토리지 전극과, 상기 하부 스토리지 전극을 상부 스토리지 전극과 절연시키기 위한 제1절연막 및 제2절연막과, 상기 제2절연막 위에 증착된 도전물질을 패터닝한 상부 스토리지 전극과, 상기 상부 스토리지 전극을 상부 구조물과 절연시키기 위한 제3절연막과, 상기 제3절연막 상부의 화소전극으로 구성된 스토리지 캐패시터부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 절연기판 위에 빛을 차단하여 도전성이 있는 물질을 증착시켜 박막트랜지스터부의 블랙매트릭스와 스토리지 캐패시터부의 하부 스토리지 전극을 동시에 형성하는 과정과, 상기 블랙매트릭스와 하부 스토리지 전극위에 제1절연막을 형성하는 과정과, 상기 블랙매트릭스와 하부 스토리지 전극위에 제1절연막을 형성하는 과정과, 상기 제1절연막 위에 반도체 물질을 증착시킨 후 패터닝하여 박막트랜지스터부의 활성층을 형성하는 과정과, 상기 활성층 형성 후 결과물 전면에 제2절연막을 형성하는 과정과, 상기 제2절연막 위에 도전물질을 증착시킨 후 패터닝하여 박막트랜지스터부의 게이트 전극과 스토리지 캐패시터부의 상부 스토리지 전극을 형성한 후 게이트 전극을 마스크로 하여 N형 또는 P형의 도펀트를 주입시키고 활성화시켜 소스/드레인 영역을 형성하는 과정과, 상기 게이트 전극 및 상부 스토리지 전극 형성 후 결과물 전면에 제3절연막을 형성하는 과정과, 상기 스토리지 캐패시터부의 제3절연막 위에 화소전극을 형성하는 과정과, 상기 스토리지 캐패시터부의 제3절연막 위에 화소전극을 형성하는 과정과, 상기 제1, 제2, 제3절연막을 선택적으로 식각하여 상기 활성층과 하부 스토리지전극을 노출시켜 콘택홀을 형성한 후 결과물 전면에 도전물질을 증착시키고 패터닝하여 상기 하부 스토리지 전극과 화소전극을 연결함과 동시에 상기 콘택홀을 통하여 상기 활성층과 접하는 소스/드레인 전극을 형성하는 과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 활성층 형성시 제1절연막의 상부영역을 과도식각하는 과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 게이트 전극 및 상부 스토리지 전극 형성시 상기 제2절연막의 과도식각하는 과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
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