KR0176881B1 - 박막트랜지스터-액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 박막트랜지스터-액정표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 그 박막트랜지스터-액정표시장치는 하부기판상의 반도체층을 갖는 TFT와; 그 위의 금속전극과; 상기 TFT와 금속전극에 걸치는 ITO와; 상기 금속전극과 금속간 절연층을 사이에 두고 형성되는 흑화막과; 상기 흑화막위의 블랙 매트릭스와; 상부기판에 형성되는 ITO 화소전극과; 상부기판과 하부기판 사이의 액정을 구비하여 구성되며, 상기 박막트랜지스터-액정표시장치의 또다른 구성은 하부기판에 형성된 TFT와; TFT의 단자로 이용되는 알루미늄전극과; 상기 알루미늄전극위에 형성되는 흑화막과; 상기 TFT의 단자로 이용되는 ITO와; 금속간 절연층을 아래에 두고 형성되는 블랙 매트릭스와; ITO 화소전극을 포함하는 상부기판과; 상기 상부기판과 하부기판을 합착시키는 액정을 구비하여 구성된다.
상기 박막트랜지스터-액정표시장치의 제조는 하부기판에 반도체층을 갖는TFT를 형성하는 공정과; 이후 금속전극을 형성하는 공정과; 이후 ITO를 형성하는 공정과; 이후 금속간 절연층을 증착하고 그 위에 스퍼타링으로 제조된 실리콘 나이트라이드의 흑화막을 형성하는 공정과; 이후 블랙 매트릭스를 형성하는 공정과; 이후 하부기판을 ITO 화소전극을 포함하는 상부기판과 액정을 주입하여 합착시키는 공정으로써 완료되며, 블랙 매트릭스에 의한 빛 전달 통로 현상을 흑화막을 이용하여 방지하여 TFT 반도체층의 광여기 누설전류를 방지함으로써, 프로젝터용 디스플레이 콘트라스트 특성을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

박막트랜지스터-액정표시장치 및 그 제조 방법
제1도는 종래 기술에 따른 박막트랜지스터-액정표시장치를 도시한 제1단면도.
제2도는 종래 기술에 따른 박막트랜지스터-액정표시장치를 도시한 제2단면도.
제3도는 종래 기술에 따른 박막트랜지스터의 특성곡선으로써, (a)는 암 상태에서의 박막트랜지스터의 특성곡선. (b)는 광조사 상태에서의 박막트랜지스터의 특성곡선.
제4도는 본 발명에 따른 박막트랜지스터-액정표시장치를 도시한 제1 단면도.
제5도는 본 발명에 따른 파장에 대한 광투과도의 관계를 나타낸 그래프.
제6도는 본 발명에 따른 박막트랜지스터-액정표시장치를 도시한 제2 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1,11,21 : 하부기판 2,12,22 : 상부기판
3,13,23 : 박막트랜지스터(TFT) 3A,13A : TFT의 반도체층
4,14,24 : 블랙 매트릭스 5,15,25 : ITO 화소전극
6,16,26 : 액정 7,17,27 : 금속전극
18,28 : 금속간 절연층 9,19,29 : ITO
20,30 : 흑화막
본 발명은 박막트랜지스터-액정표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 블랙 매트릭스에 의한 빛 전달 통로 현상을 방지하는 흑화막을 이용하여 박막트랜지스터의 반도체층의 광여기 누설전류를 방지함으로서 디스플레이 콘트라스트 특성을 향상시키는 데 적당하도록 한 박막트랜지스터-액정표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 박막트랜지스터-액정표시장치(Thin film transistor-Liquidcrystal display, 이하 TFT-LCD)는 TFT가 형성된 기판과, 블랙 매트릭스 및 칼라필터가 형성된 기판사이에 액정을 주입하여 구성한다.
제1도는 종래의 TFT-LCD 구조의 단면도이다.
제1도에 도시된 바와 같이 TFT(3), TFT의 반도체층(3A), ITO 전극(Indium thin oxide)(9) 및 금속전극(7)이 형성된 하부기판(1)과 블랙 매트릭스(4) 및 ITO 전극(5)이 형성된 상부기판(2)사이에 액정(6)이 주입된 구조로 구성된다.
상기와 같이 상부기판(2)과 하부기판(1)을 합착하고 액정을 주입하여 TFT-LCD를 구성하는 경우, 상부기판(2)과 하부기판(1)의 합착시의 오차로 인하여 화면 개구율이 감소될 수 있다.
이에 제2도와 같이, 블랙 매트릭스(4)를 TFT(3)가 형성된 하부기판(1)에 형성하여 상부기판(2)과 하부기판(1)의 합착시의 오차에 의한 개구율의 감소를 방지하였다.
상기 블랙 매트릭스(4)의 물질로는 크롬(Cr)이나 알루미늄(A1)같은 금속 재료를 사용하거나, 블랙레진(Black resin)이나 카본블랙(Carbon black)을 사용한다.
그러나, 블랙레진은 광차단 특성이 다른 재료에 비해 나쁘고, 카본블랙은 광차단 특성은 우수하나 오염원을 제공하는 단점이 있기 때문에 크롬과 알루미늄을 주로 사용한다.
그러면, TFT(3)가 형성된 하부기판(1)에 크롬이나 알루미늄의 금속재료로 블랙 매트릭스(4)을 형성하는 경우, 빛에 대한 반응을 제2도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
입사광의(I) 일부는 TFT(3)를 형성하는 금속전극(7)의 표면에서 반사되어 금속간 절연층(8)을 통과한 후, 블랙 매트릭스(4)와 금속간 절연층(8)의 접촉면에서 다시 반사되어 금속전극(7)쪽으로 되돌아오는 반사 반복 과정을 일으킨다.
이와 같은 빛의 전달 통로 현상(Light piping)으로 인해 TFT의 반도체층(3A)에서 조사된 빛은 광여기캐리어(Photo-induced carrier)를 발생시켜 TFT(3)의 누설전류를 유발시킴으로써, 액정표시장치의 콘트라스트(Contrast)특성을 저하시키는 문제를 가지게 된다.
상기의 누설전류 유발의 문제는 첨부된 제3도의 특성곡선으로써 명확히 확인할 수 있다.
제3도의 (a)는 암상태에서의 TFT의 특성곡선이고 (b)는 광조사 상태에서의 TFT의 특성곡선인데, 암상태에서 보다 광조사시에 TFT의 누설전류가 증가되는 것을 실제 측정치로 부터 볼 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 창안된 것으로, 빛의 전달통로 현상을 방지하여 액정표시장치의 콘트라스트 특성을 향상시킬 수 있도록 한 TFT-LCD 및 그 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 TFT-LCD는 하부 기판상의 반도체층을 갖는 TFT와; 그 위의 금속전극과; 상기 TFT와 금속 전극에 걸치는 ITO와; 상기 금속전극과 금속간 절연층을 사이에 두고 형성되는 흑화막과; 상기 흑화막위의 블랙 매트릭스와; 상부기판에 형성되는 ITO 화소전극과; 상부기판과 하부기판 사이의 액정을 구비하여 구성된다.
상기와 같은 구성을 이루기위한 본 발명에 따른 TFT-LCD의 제조 방법은 하부기판에 반도체층을 갖는 TFT를 형성하는 공정과; 이후 금속전극을 형성하는 공정과; 이후 ITO를 형성하는 공정과; 이후 금속간 절연층을 증착하고 그 위에 흑화막을 형성하는 공정과; 이후 블랙 매트릭스를 형성하는 공정과; 이후 하부기판을 ITO 화소전극을 포함하는 상부기판과 액정을 주입하여 합착시키는 공정으로 제조된다.
상기 공정 결과, 디스 플레이 콘트라스트 특성을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
제4도는 본 발명에 의한 TFT-LCD를 도시한 단면도이다.
먼저, 하부기판(11)에 TFT 반도체층(13A)를 포함하는 TFT(13)의 어레이를 형성하고 그 위에 금속전극(17)을 형성시킨다.
그 다음, ITO(19)를 형성한 후, 금속간 절연층(18)을 증착한다.
이후, 상기 금속간 절연층(18)위에 반사 방지용 흑화막(20)을 형성한다.
이때, 상기 흑화막(20)은 실리콘 나이트라이드(Si3N4)로 되어 있고 스퍼터링(Sputtering)법으로 형성하는데, 스퍼터링시 질소(N2)를 주입하여 실리콘과 질소를 반응시켜 형성한다.
또한, 스퍼터링 장비에 의해 주입되는 질소의 양에 따라 실리콘 나이트라이드의 조성이 변화되고 이에 따라 광투과 특성도 변하게 된다.
상기 흑화막(20) 형성 후, 블랙 매트릭스(14)를 형성한다.
다음으로, 상기 제조한 하부기판(11)과, ITO 화소전극(15)이 형성된 상부기판(12)의 사이에 액정(16)을 주입하여 두 기판을 합착시킴으로써 공정 진행을 완료한다.
제5도는 파장에 대한 광투과도의 관계를 나타낸 그래프인데, 질소의 양에 따라 광투과도가 달라지고 있다.
제5도에 도시된 바와 같이, 스퍼터링 장비에 주입되는 질소의 양이 이너트 가스(Inert gas)인 아르곤(Ar)의 1-5%의 범위에서, 실리콘 나이트라이드층의 광투과도는 실리콘 나이트라이드 막의 두께가 2000Å일 때 최소로 되어 빛의 전달 통로 현상을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시예로서 반사를 방지하는 흑화막이외에도 TFT 단자로서 알루미늄을 사용하여 알루미늄위에 흑화막을 설치하여 반사를 방지하는 구조를 제6도에 도시하였다.
상기 알루미늄위에 흑화막을 설치하여 반사를 방지하는 TFT-LCD는 하부기판(21)에 형성된 다결정 실리콘(Polysilicon) TFT(23)와, TFT(23)의 단자로 이용되는 알루미늄전극(27)과, 상기 알루미늄전극(27)위에 형성되는 흑화막(30)과, 상기 TFT(23)위의 ITO(29)와 금속간 절연층(28)을 아래에 두고 형성되는 블랙 매트릭스(24)와, ITO 화소전극(25)을 포함하는 상부기판(22)과, 상기 상부기판(22)과 하부기판(21)을 합착시키는 액정(26)을 구비하여 구성된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 블랙 매트릭스에 의한 빛 전달 통로 현상을 흑화막을 이용하여 방지하여 TFT 반도체층의 광여기 누설전류를 방지함으로써, 디스플레이 콘트라스트 특성을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명은 직시형 TFT-LCD 및 프로젝터용 TFT-LCD에 적용가능한데, 특히 광량이 큰 프로젝터용 TFT-LCD의 경우 콘트라스트 특성 향상에 큰 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 하부기판상의 반도체층을 갖는 TFT와; 그 위의 금속전극과; 상기 TFT와 금속전극에 걸치는 ITO와; 상기 금속전극과 금속간 절연층을 사이에 두고 형성되는 흑화막과; 상기 흑화막위의 블랙 매트릭스와; 상부기판에 형성되는 ITO 화소전극과; 상부기판과 하부기판 사이의 액정을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터-액정표시장치.
  2. 하부기판에 형성된 TFT와 TFT의 단자로 이용되는 알루미늄전극과; 상기 알루미늄전극위에 형성되는 흑화막과; 상기 TFT위의 ITO와; 금속간 절연층을 아래에 두고 형성되는 블랙 매트릭스와; ITO 화소전극을 포함하는 상부기판과; 상기 상부기판과 하부기판을 합착시키는 액정을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터-액정표시장치.
  3. 하부기판에 반도체층을 갖는 TFT를 형성하는 공정과; 이후 금속전극을 형성하는 공정과; 이후 ITO를 형성하는 공정과; 이후 금속간 절연층을 증착하고 그 위에 흑화막을 형성하는 공정과; 이후 블랙 매트릭스를 형성하는 공정과; 이후 하부기판을 ITO 화소전극을 포함하는 상부기판과 액정을 주입하여 합착시키는 공정으로 제조되는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터-액정표시장치의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 흑화막은 실리콘 나이트라이드(Si3N4)로 되어 있고 스퍼터링(Sputtering)법으로 형성하여 제조되는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터-액정표시장치의 제조 방법.
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