KR100223899B1 - 액정표시장치의 구조 및 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 화소와 화소 사이에 빛이 투과하지 못하도록 하는 블랙 매트릭스층을 블랙 레진(Resin)을 사용하여 형성하고 이 블랙 레진을 게이트 절연막으로 형성한 액정표시장치의 구조 및 제조방법에 관한 것이다.
이와같은 본 발명의 액정표시장치는 기판에 게이트 전극을 형성하는 단계; 화소영역을 제외한 상기 게이트 전극을 포함하는 기판상에 블랙 레진층을 형성하는 단계; 상기 블랙 레진층을 포함한 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극 상측의 상기 게이트 절연막위에 적층된 반도체층 및 고농도 n형 반도체층을 형성하는 단계; 상기 반도체층 및 고농도 n형 반도체층 양측에 걸쳐 소오스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 전면에 보호막을 증착하고 상기 드레인 전극상에 콘택 홀을 형성한 후, 상기 드레인 전극에 연결되도록 화소영역에 화소전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것이다.

Description

액정표시장치의 구조 및 제조방법
제1도는 일반적인 액정표시장치의 레이 아웃도
제2도는 종래 일 실시예의 액정표시장치의 구조 단면도
제3도는 종래 다른 실시예의 액정표시장치 구조 단면도
제4도는 본 발명의 액정표시장치의 구조 단면도
제5도는 본 발명의 액정표시장치의 공정 단면도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 13 : 유리기판 2 : 게이트 전극
3 : 게이트 절연막 4 : 반도체층
5 : 소오스 전극 6 : 드레인 전극
7 : 화소전극 10 : 보호막
11 : 고농도 n형 반도체층 12 : 박막트랜지스터
15 : 칼라필터층 16 : 공통전극
17 : 액정 14, 18 : 블랙 매트릭스층
19 : 블랙 레진
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 화소와 화소 사이에 빛이 투과하지 못하도록 하는 블랙 매트릭스층을 블렉 레진(Resin)을 사용하여 형성하고 이 블랙 레진을 게이트 절연막으로 형성한 액정표시장치의 구조 및 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 박막트랜지스터와 화소전극이 배열되는 하측기판과, 색상을 나타내기 위한 칼라필터(Color Filter) 및 공통전극과 블랙 매트릭스층이 형성되는 상측기판과, 그리고 상기 두 기판사이에 채워져 있는 액정으로 구성된다. 그리고 상기 하측기판의 하측에 백 라이트(Back Light)가 설치된다.
이와같이 구성되는 일반적인 액정표시장치의 박막트랜지스터와 화소전극 및 블랙 매트릭스층의 레이 아웃은 제1도와 같다.
즉, 게이트 라인(Gate Line)이 일정 간격을 갖고 일방향으로 복수개 배열되고, 상기 게이트 라인에 수직한 방향으로 일정 간격을 갖고 일방향으로 복수개의 데이타 라인(Data Line)이 배열되며, 상기 게이트 라인과 데이타 라인이 교차하는 부분에 박막트랜지스터(TFT)가 형성되며, 상기 데이타 라인과 게이트 라인 사이의 화소영역에는 박막트랜지스터를 통해 데이타 신호를 인가 받도록 투명전극(화소전극)(ITO)이 형성된다.
그리고, 상기와 같이 형성된 TFT-LCD에서 박막트랜지스터는 물론 화소전극과 데이타 라인 및 게이트 라인 사이를 차광할 수 있도록 블랙 매트릭스층이 형성된다.
이와같은 구성을 갖는 종래의 액정표시장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제2도는 종래 일 실시예의 액정표시장치의 구조 단면도이다.
종래 일 실시예의 액정표시장치의 구조는 하측 유리기판(1)위에 일정간격을 갖고 게이트 전극(2)이 형성되고, 게이트 전극(2)을 포함한 기판 전면에 게이트 절연막(3)이 형성되며, 각 게이트 전극(2)위의 활성영역에는 반도체층(4)이 형성된다.
그리고 상기 반도체층(4) 양측에는 소오스 전극(5)과 드레인 전극(6)이 형성되고, 화소영역에는 상기 드레인 전극(6)에 연결되도록 화소전극(7)이 형성된다.
여기서 미설명 부호는 박막트랜지스터(12), 고농도 n형 반도체층(11), 보호막(10)이다.
상측 유리기판(13)에는 상술한 바와같이 상기 하측 유리기판(1)에 형성된 박막트랜지스터(12)를 포함한 게이트 라인 및 데이타 라인과 화소전극 사이를 차광하도록 일정 간격으로 블랙 매트릭스층(14)이 형성되고, 상기 블랙 매트릭스층(14) 사이의 상측 유리기판(13)에는 색상을 구현하기 위한 R, G, B 칼라필터층(15)이 형성되며, 상기 블랙 매트릭스층(14) 및 칼라필터층(15)에 걸쳐 공통전극(16)이 형성된다.
이와같이 형성된 하측 유리기판(1)과 상측 유리기판(13)이 일정간격을 갖도록 합착되어 두 유리기판 사이에 액정이 주입되어 있다.
그러나 이와같은 종래 일 실시예의 액정표시장치에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
즉, 두 유리기판 합착시 블랙 매트릭스층이 화소전극을 제외한 박막트랜지스터 부분과 각 신호라인과 화소전극 사이로 빛이 투사하지 못하도록 합착하여야하므로, 합착 마진이 적어 공정에 어려움이 있으며, 뿐만아니라 합착 마진을 늘리기 위해 블랙 매트릭스층을 제2도에 도시한 바와같이 일정 길이(d)만큼 늘리면 상대적으로 개구율이 감소된다.
따라서, 이러한 문제점을 개선하고자 하측 유리기판에 블랙 매트릭스층을 형성하는 종래 다른 실시예의 기술이 개발되었다.
제3도는 종래 다른 실시예의 액정표시장치 구조 단면도이다.
종래 다른 실시예의 액정표시장치는 하측 유리기판(1)위에 일정간격으로 제 1 블랙 매트릭스층(14)이 형성되고, 상기 제 1 블랙 매트릭스층(14)을 포함한 유리기판(1) 전면에 절연막(19)이 형성되며, 상기 제 1 블랙 매트릭스층(14) 상측의 절연막(19)위에 게이트 전극(2)이 형성된다.
그리고 게이트 전극(2)을 포함한 절연막(19) 중 제 1 블랙 매트릭스층(14) 상측의 절연막(19)위에 게이트 절연막(3)이 형성되고, 게이트 절연막(3) 양측의 절연막(19)위에는 화소전극(7)이 형성되며, 게이트 전극(2) 상측의 게이트 절연막(3)위에는 반도체층(4)이 형성되고, 반도체층 양측에는 소오스 전극(5) 및 드레인 전극(6)이 형성된다.
이 때 드레인 전극(6)은 화소전극(7)에 전기적으로 연결된다.
여기서 미설명 부호는 보호막(10), 고농도 n형 반도체층(11), 박막트랜지스터(12) 이다.
상측 유리기판(13)에는 하측 유리기판에 형성된 박막트랜지스터(12)의 채널영역에 빛이 투사되지 못하도록 하기 위한 제 2 블랙 매트릭스층(18)이 형성되고, 상기 제 2 블랙 매트릭스층(18) 사이의 상측 유리기판(13)에 R, G, B 칼라 필터층(15)이 형성되며, 칼라필터층(15) 및 제 2 블랙 매트릭스층(18)에 걸쳐 공통전극(16)이 형성된다.
여기서 제 1 블랙 매트릭스층은 금속으로도 하고 블랙 레진을 이용할 수도 있다. 그러나 금속을 사용할 경우에는 게이트 전극과의 기생 커패시턴스가 발생하게 되므로 블랙 레진을 사용하는 것이 효과적이다.
이와같이 종래 다른 실시예는 블랙 매트릭스층을 박막트랜지스터 및 화소전극이 형성되는 하측 유리기판에 형성하므로 종래 일 실시예의 문제점인 합착 마진을 향상시켰으나, 블랙 매트릭스층이 형성되는 부분과 형성되지 않는 부분의 단차가 심하고 블랙 매트릭스층 상측에 박막트랜지스터를 형성해야 하므로 더더욱 단차가 발생하여 후 공정에 어려움이 있게되는 문제점이 있었다.
본 발명은 이와같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 블랙 레진을 게이트 절연막으로 사용하여 공정을 단순화 하는데 그 목적이 있다.
이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시장치의 구조는 제 1 기판에 형성되는 게이트 전극; 상기 게이트 전극을 절연시키며 빛을 차광하도록 상기 게이트 전극을 포함한 일정영역의 기판상에 형성되는 블랙 레진층; 상기 블랙 레진층을 포함한 기판 전면에 형성되는 게이트 절연막; 상기 게이트 전극 상측의 게이트 절연막위 형성되는 반도체층; 상기 반도체층 양측에 형성되는 소오스 및 드레인 전극; 상기 소오스 및 드레인 전극과 반도체층 계면에 형성되는 고농도 N형 반도체층; 그리고 상기 드레인 전극에 연결되도록 화소영역에 형성되는 화소전극을 포함하여 구성됨에 그 특징이 있다.
또한 이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시장치의 제조방법은 기판에 게이트 전극을 형성하는 단계; 화소영역을 제외한 상기 게이트 전극을 포함하는 기판상에 블랙 레진층을 형성하는 단계; 상기 블랙 레진층을 포함한 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단게; 상기 게이트 전극 상측의 상기 게이트 절연막위에 적층된 반도체층 및 고농도 n형 반도체층을 형성하는 단계; 상기 반도체층 및 고농도 n형 반도체층 양측에 걸쳐 소오스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 전면에 보호막을 증착하고 상기 드레인 전극상에 콘택홀을 형성한 후, 상기 드레인 전극에 연결되도록 화소영역에 화소전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
상기와 같은 본 발명의 액정표시장치의 구조 및 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
제4도는 본 발명의 액정표시장치의 구조 단면도이다.
본 발명의 액정표시장치의 구조는 제4도와 같이 하측 유리기판(1)에 게이트 전극(2)이 형성되고, 박막트랜지스터는 물론 각 신호라인(도면에는 도시되지 않음)과 화소전극 사이를 차광할 수 있고 게이트 전극(2)을 절연시킬 수 있도록 상기 게이트 전극(2)을 중심으로 하측 유리기판(1)상에 블랙 레진(19)이 형성되고, 상기 블랙 레진(19)을 포함한 유리기판(1) 전면에 게이트 절연막(3)이 형성되며, 게이트 전극(2) 상측의 게이트 절연막(3)위에는 반도체층(4)이 형성되고, 반도체층 양측에는 소오스 전극(5) 및 드레인 전극(6)이 형성된다.
그리고 화소영역에는 상기 드레인 전극(6)에 연결되도록 화소전극(7)이 형성된다.
여기서 미설명 부호는 박막트랜지스터(12), 고농도 n형 반도체층(11), 보호막(10)이다.
상측 유리기판(13)에는 상기 하측 유리기판(1)에 형성된 박막트랜지스터(12)의 채널영역을 차광하도록 블랙 매트릭스층(18)이 형성되고, 상기 블랙 매트릭스층(18) 사이의 상측 유리기판(13)에는 색상을 구현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층(15)이 형성되며, 상기 블랙 매트릭스층(18) 및 칼라필터층(15)에 걸쳐 공통전극(16)이 형성된다.
이와같이 형성된 하측 유리기판(1)과 상측 유리기판(13) 사이에는 액정층이 형성되어 있다.
여기서, 블랙 레진(19)은 0.8∼1.2μm 정도(가장 적당하게는 1μm 정도)의 두께로 형성되고, 게이트 절연막(3)은 절연성은 고려하지 않아도 되므로 종래보다 더 얇게 (약 500∼1500Å 정도) 형성된다.
그리고, 블랙 레진의 단차를 줄이기 위하여 블랙 레진이 형성되는 유리기판을 소정깊이로 식각하여 트렌치 구조를 갖도록 할 수 있다.
이와같은 구조를 갖는 본 발명의 액정표시장치의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
제5도는 본 발명 제 1 실시예의 액정표시장치의 공정 단면도이다.
제5도 (a)와 같이 하측 유리기판(1)에 게이트 전극(2)을 형성하고, 전면에 0.8∼1.2μm 정도(가장 적당하게는 1μm 정도)의 두께로 블랙 레진(19)을 증착한다.
제5도 (b)와 같이 사진석판술(Photo Lithography) 및 식각(Etch) 공정으로 박막트랜지스터 영역은 물론 각 신호라인(도면에는 도시되지 않음)과 화소전극 사이를 차광할 수 있고 게이트 전극(2)을 절연시킬 수 있도록 상기 게이트 전극(2)을 중심으로 하측 유리기판(1)상에 블랙 레진(19)을 패터닝한다.
제5도 (c)와 같이 상기 블랙 레진(19)을 포함한 유리기판(1) 전면에 게이트 절연막(실리콘 질화막)(3)을 500∼1500Å정도의 두께로 형성하고 전면에 반도체층(비정질 실리콘층)(4) 및 고농도 n형 반도체층(고농도 n형 비정질 실리콘층)(11)을 차례로 증착한다.
제5도 (d)와 같이 사진석판술 및 식각공정으로 게이트 전극(2) 상측의 활성 영역에만 남도록 반도체층(4) 및 고농도 n형 반도체층(11)을 패터닝한다.
제5도 (e)와 같이 전면에 금속(Cr)을 증착하고 사진석판술 및 식각공정으로 상기 반도체층 양측에 남도록 패터닝하여 소오스 전극(5) 및 드레인 전극(6)을 형성한 후, 전면에 보호막(10)을 증착한다.
제5도 (f)와 같이 드레인 전극(6)상의 보호막(10)을 선택적으로 제거하여 콘택 홀(Contact Hole)을 형성하고 상기 드레인 전극(6)에 연결되도록 화소영역에 화소전극(ITO)(7)을 형성한다.
또한, 도면에는 도시하지 않았지만 상측 유리기판(13)에는 상기 하측 유리기판(1)에 형성된 박막트랜지스터의 채널영역을 차광하도록 블랙 매트릭스층(18)을 일정간격으로 형성하고, 상기 블랙 매트릭스층(18) 사이의 상측 유리기판(13)에 색상을 구현하기 위한 R, G, B 칼라필터층(15)을 차례로 형성한다. 그리고 상기 블랙 매트릭스층(18) 및 칼라필터층(15)에 걸쳐 전면에 공통전극(16)을 형성한다.
이와같이 형성된 하측 유리기판(1)과 상측 유리기판(13)을 일정한 간격을 갖고 합착한 다음, 두 기판사이에 액정을 주입한다.
한편, 본 발명 다른실시예로 게이트 전극(2)을 형성하기 전에 블랙 레진을 형성할 부위의 유리기판을 선택적으로 식각하여 트렌치를 형성한 후 상술한 바와같은 공정으로하측 유리기판을 형성할 수도 있다.
이상에서 설명한 바와같은 본 발명의 액정표시장치의 구조 및 제조방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 블랙 레진을 빛을 차광하는 기능은 물론 게이트를 절연시키는 게이트 절연막 기능을 하기 때문에 게이트 절연막의 두께를 얇게 형성할 수 있다.
둘째, 블랙 레진을 게이트 절연막으로 사용하므로 블랙 매트릭스 합착 마진을 늘릴 수 있으며, 공정을 단순화 시킬 수 있다.

Claims (7)

  1. (정정) 제 1 기판에 형성되는 게이트 전극; 상기 게이트 전극을 절연시키며 빛을 차광하도록 상기 게이트 전극을 포함한 일정영역의 기판상에 형성되는 블랙 레진층; 상기 블랙 레진층을 포함한 기판 전면에 500∼1500Å의 두께로 형성되는 게이트 절연막; 상기 게이트 전극 상측의 게이트 절연막위에 형성되는 반도체층; 상기 반도체층 양측에 형성되는 소오스 및 드레인 전극; 상기 소오스 및 드레인 전극과 상기 반도체층 계면에 형성되는 고농도 N형 반도체층; 그리고 상기 드레인 전극에 연결되도록 화소영역에 형성되는 화소전극을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치의 구조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제 1 기판에 형성된 소오스 전극과 드레인 전극 사이의 채널영역을 차광하도록 블랙 매트릭스층이 형성된 제 2 기판을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치의 구조.
  3. 제1항에 있어서, 블랙 레진층이 형성되는 제 1 기판은 소정깊이로 트렌치가 형성됨을 특징으로 하는 액정표시장치의 구조.
  4. (정정) 기판에 게이트 전극을 형성하는 단계; 화소영역을 제외한 상기 게이트 전극을 포함하는 기판상에 블랙 레진층을 형성하는 단계; 상기 블랙 레진층을 포함한 기판 전면에 500∼1500Å의 두께로 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극 상측의 상기 게이트 절연막위에 적층된 반도체층 및 고농도 n형 반도체층을 형성하는 단계; 상기 반도체층 및 고농도 n형 반도체층 양측에 걸쳐 소오스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 전면에 보호막을 증착하고 상기 드레인 전극상에 콘택홀을 형성한 후, 상기 드레인 전극에 연결되도록 화소영역에 화소전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 게이트 전극을 형성하기 전에 상기 블랙 레진층이 형성된 부분을 선택적으로 식각하여 트렌치를 형성하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서, 블랙 레진층은 0.8∼1.2μm의 두께로 형성함을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  7. (삭제)
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