KR100267995B1 - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 기판상의 각 화소영역에 소오스 영역과 드레인 영역을 갖고 형성되는 반도체층과, 각 반도체층의 소오스 영역에 콘택되어 형성되는 데이터 라인과, 게이트 라인과 동일한 방향으로 상기 화소영역에 걸쳐 형성되는 공통전극 라인과, 데이터 라인 하부 및 공통전극 라인 상부에 형성되어 빛을 차단하는 블랙메트릭스층과, 각 반도체층의 드레인 영역 및 블랙매트릭스층에 콘택되어 각 화소영역에 형성되는 화소전극으로 구성됨으로써, 스토리지 커패시터를 반도체층과 공통전극, 화소전극과 연결된 블랙매트릭스와 공통전극의 두가지를 병렬로 제작하여 스토리지 정전용량은 기존과 동일하면서도 스토리지 커패시터가 차지하는 영역을 줄여 개구율을 크게 향상시킨다.

Description

액정표시장치 및 그 제조방법
본 발명은 디스플레이 소자에 관한 것으로, 특히 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 컬러 박막트랜지스터 액정표시장치는 평행하게 대향하는 한쌍의 투명전극 사이에 인가되는 전압의 크기에 따라 액정의 방향이 바뀌어 광 투과율을 변화시킴으로써 픽셀(pixel)을 형성하는 기본원리에 의하여 평판 디스플레이 모듈의 역할을 하는 소자이다.
도 1a는 종래 기술에 따른 액정표시장치를 보여주는 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 등가회로도로서, 도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이, 액정표시장치는 매트릭스(matrix) 형태의 화소 전극(10)을 사이에 두고 일방향으로 형성되는 게이트 전극(4)라인과, 게이트 전극(4)라인에 수직한 방향으로 형성되고 반도체층(2)에 콘택되어 박막트랜지스터의 소오스 전극으로 이용되는 데이터 전극(6)라인과, 게이트 전극(4)라인과 동일한 방향으로 형성되고 화소영역에 걸쳐 형성되는 공통전극(4')라인과, 데이터 전극(6)라인에 중첩되어 형성되는 블랙매트릭스(8)로 구성된다.
상기와 같이 구성되는 종래의 액정표시장치 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
도 2a 내지 2h는 도 1의 A-A'선상에 따른 액정표시장치의 제조공정을 보여주는 공정단면도로서, 먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이 유리 또는 석영 등의 투명한 절연성 기판(1)상에 다결정 실리콘 등의 반도체층(2)을 형성하고 반도체층(2)을 섬모양으로 패터닝한다.
이때, 반도체층(2)은 박막트랜지스터의 활성영역으로 이용되며 또한 스토리지 커패시터의 하부전극으로도 이용된다.
그리고, 반도체층(2)상에 게이트 절연막(3)을 형성한 후, 도 2b에 도시된 바와 같이 전면에 감광막(11)을 도포하고 패터닝하여 스토리지 커패시터의 하부전극으로 이용되는 반도체층(2)상의 게이트 절연막(3)을 노출시킨다.
그리고, 감광막(11)을 마스크로 반도체층(2)에 불순물(P 또는 B)을 이온주입한다.
이어, 도 2c에 도시된 바와 같이 감광막(11)을 제거하고 게이트 절연막(3)을 포함한 기판(1) 전면에 다결정 실리콘 및 실리사이드(silicide)물질을 차례로 증착하고 패터닝하여 게이트 전극(4) 및 공통 전극(4')을 형성한다.
여기서, 공통 전극(4')은 스토리지 커패시터의 상부전극으로 이용된다.
그리고, 게이트 전극(4)을 마스크로 반도체층(2)에 불순물(P 또는 B)을 이온주입하고 열처리하여 소오스 영역과 드레인 영역을 형성한다.
이어, 도 2d에 도시된 바와 같이 게이트 전극(4)을 포함한 기판(1) 전면에 제 1 층간 절연막(5)을 증착하고 게이트 절연막(3) 및 제 1 층간 절연막(5)을 선택적으로 제거하여 반도체층(2)의 소오스 영역을 노출시킨다.
그리고, 도 2e에 도시된 바와 같이, 제 1 층간 절연막(5)을 포함한 기판(1) 전면에 금속을 증착하고 패터닝하여 노출된 반도체층(2)의 소오스 영역과 연결되도록 데이터 전극(6)을 형성한다.
그리고, 데이터 전극(6)을 포함한 기판(1) 전면에 제 2 층간 절연막(7)을 증착하고 도 2f에 도시된 바와 같이, 제 2 층간 절연막(7)상에 금속과 같이 빛을 차단시킬 수 있는 막을 증착한 후 패터닝하여 데이터 전극(6)에 중첩되도록 블랙매트릭스(8)를 형성한다.
이어, 도 2g에 도시된 바와 같이, 블랙메트릭스(8)를 포함한 전면에 제 3 층간 절연막(9)을 형성하고, 도 2h에 도시된 바와 같이, 제 3, 제 2, 제 1 층간 절연막(9,7,5) 및 게이트 절연막(3)의 소정영역을 제거하여 반도체층(2)의 드레인 영역을 노출시킨다.
그리고, 제 3 층간 절연막(9)상에 ITO와 같은 투명한 도전물질을 증착하고 패터닝하여 반도체층(2)의 드레인 영역과 연결되도록 화소영역에 화소 전극(10)을 형성함으로써 하판 제작을 완료한다.
종래 기술에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
화소영역에 형성되는 스토리지 커패시터는 반도체층-게이트 절연막-공통전극으로 이루어지는데, 이 스토리지 커패시터의 상부전극으로 이용되는 공통전극 라인이 다결정 실리콘막과 실리사이드막의 이중막으로 이루어져 있으므로 빛이 통과하지 못하여 공통전극 라인이 차지하는 영역만큼 개구율이 감소된다.
즉, 화소영역에서 스토리지 커패시터가 차지하는 면적만큼 개구율이 감소된다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 화소영역의 스토리지 커패시터를 기존과 동일한 스토리지 정전용량을 유지하면서도 스토리지 커패시터가 차지하는 면적을 줄여 개구율을 향상시킬 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1a는 종래 기술에 따른 액정표시장치를 보여주는 평면도
도 1b는 도 1a의 등가회로도
도 2a 내지 2h는 도 1a의 A-A'선상에 따른 액정표시장치의 제조공정을 보여주는 공정단면도
도 3a는 본 발명에 따른 액정표시장치를 보여주는 평면도
도 3b는 도 3a의 등가 회로도
도 4a 내지 4g는 도 3a의 B-B'선상에 따른 액정표시장치의 제조공정을 보여주는 공정단면도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
21 : 기판 22 : 반도체층
23 : 게이트 절연막 24 : 게이트 전극
25 : 제 1 층간 절연막 26 : 블랙매트릭스층
27 : 제 2 층간 절연막 28 : 데이터 전극
29 : 제 3 층간 절연막 30 : 화소전극
본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은 반도체층, 공통전극, 화소전극과 연결된 블랙매트릭스층을 적층하여 두 가지의 스토리지 커패시터를 병렬로 제작하는데 주요 특징이 있다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 특징은 기판상의 각 화소영역에 소오스 영역과 드레인 영역을 갖고 형성되는 반도체층과, 각 반도체층의 소오스 영역에 콘택되어 형성되는 데이터 라인과, 게이트 라인과 동일한 방향으로 상기 화소영역에 걸쳐 형성되는 공통전극 라인과, 데이터 라인 하부 및 공통전극 라인 상부에 형성되어 빛을 차단하는 블랙메트릭스층과, 각 반도체층의 드레인 영역 및 블랙매트릭스층에 콘택되어 각 화소영역에 형성되는 화소전극으로 구성되는데 있다.
본 발명에 따른 액정표시장치 제조방법의 특징은 기판상의 소정영역에 반도체층을 형성하고 반도체층상에 게이트 절연막을 형성하는 스텝과, 반도체층의 스토리지 커패시터 형성영역에 불순물을 이온주입하는 스텝과, 게이트 절연막상에 제 1 전극 물질과 제 2 전극 물질을 차례로 형성하고 패터닝하여 반도체층의 박막트랜지스터 형성영역 상부에 게이트 전극을 형성하고 반도체층의 스토리지 커패시터 형성영역 상부에 공통전극 라인을 형성하는 스텝과, 게이트 전극을 마스크로 반도체층에 불순물을 이온주입하여 박막트랜지스터의 소오스 영역과 드레인 영역을 형성하는 스텝과, 게이트 전극을 포함한 전면에 제 1 층간 절연막을 형성하고 데이터 라인 형성영역과 화소영역의 공통전극 라인 상부에 블랙매트릭스층을 형성하는 스텝과, 블랙매트릭스층을 포함한 기판 전면에 제 2 층간 절연막을 형성하고 패터닝하여 반도체층의 소오스 영역을 노출시키는 스텝과, 노출된 소오스 영역에 연결되도록 제 2 층간 절연막상에 데이터 라인을 형성하는 스텝과, 데이터 라인을 포함한 전면에 제 3 층간 절연막을 형성하고 패터닝하여 반도체층의 드레인 영역 및 화소영역의 블랙매트릭스층을 노출시키는 스텝과, 노출된 드레인 영역 및 블랙매트릭스층에 연결되도록 화소영역의 제 3 층간 절연막상에 화소전극을 형성하는 스텝으로 이루어지는데 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 액정표시장치 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3a는 본 발명에 따른 액정표시장치를 보여주는 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 등가 회로도로서, 도 3a 및 3b에 도시된 바와 같이, 액정표시장치는 매트릭스(matrix) 형태의 화소 전극(30)을 사이에 두고 일방향으로 형성되는 게이트 전극(24)라인과, 게이트 전극(24)라인에 수직한 방향으로 형성되고 반도체층(22)에 콘택되어 박막트랜지스터의 소오스 전극으로 이용되는 데이터 전극(28)라인과, 게이트 전극(24)라인과 동일한 방향으로 형성되고 화소영역에 걸쳐 형성되는 공통전극(24')라인과, 데이터 전극(28)라인 하부 및 공통전극 라인(24') 상부에 형성되어 빛을 차단하는 블랙메트릭스층(26)과, 각 반도체층(22)의 드레인 영역 및 블랙매트릭스층(26)에 콘택되어 각 화소영역에 형성되는 화소전극(30)으로 구성된다.
이와 같이, 본 발명은 공통전극(24') 상부에 화소전극(30)과 연결된 블랙매트릭스층(26)을 형성하여 도 3b의 등가 회로도와 같이 반도체층(22)과 공통전극(24'), 화소전극(30)에 연결된 블랙매트릭스층(26)과 공통전극(24')으로 이루어진 두 가지 스토리지 커패시터를 병렬로 제작하여 스토리지 정전용량은 기존과 동일하게 유지하면서도 화소영역에서 스토리지 커패시터가 차지하는 면적을 줄일 수 있다.
도 4a 내지 4g는 도 3a의 B-B'선상에 따른 액정표시장치의 제조공정을 보여주는 공정단면도로서, 도 4a 내지 4c는 종래 기술인 도 2a 내지 2c의 제조공정과 동일하므로 설명은 생략하기로 한다.
도 4d에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(24)을 포함한 기판(21) 전면에 제 1 층간 절연막(25)을 형성하고, 제 1 층간 절연막(25)상의 데이터 라인영역 및 공통전극 라인영역에 빛을 차단할 수 있는 블랙매트릭스층(26)을 형성한다.
여기서, 공통전극 라인영역의 블랙매트릭스층(26)은 스토리지 커패시터의 전극으로 이용된다.
이어, 도 4e에 도시된 바와 같이, 블랙매트릭스층(26)을 포함한 기판(21) 전면에 제 2 층간 절연막(27)을 형성하고, 제 1, 제 2 층간 절연막(25,27) 및 게이트 절연막(23)의 소정영역을 제거하여 반도체층(22)의 소오스 영역이 노출시킨다.
그리고, 도 4f에 도시된 바와 같이, 제 2 층간 절연막(27)을 포함한 기판(21) 전면에 금속을 증착하고 패터닝하여 노출된 반도체층(22)의 소오스 영역에 연결되도록 데이터 전극(28)을 형성한 다음, 데이터 전극(28)을 포함한 기판(21) 전면에 제 3 층간 절연막(29)을 형성한다.
이어, 도 4g에 도시된 바와 같이, 제 1, 제 2, 제 3 층간 절연막(25,27,29) 및 게이트 절연막(23)의 소정영역을 제거하고 반도체층(22)의 드레인 영역 및 공통전극(24') 라인 상부에 형성된 블랙매트릭스층(26)을 노출시킨다.
그리고, 제 3 층간 절연막(29)상에 ITO와 같은 투명한 도전물질을 증착하고 패터닝하여 노출된 반도체층(22)의 드레인 영역 및 블랙매트릭스층(26)에 연결되도록 화소영역에 화소전극(30)을 형성함으로써 하판 제작을 완료한다.
본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
스토리지 커패시터를 반도체층과 공통전극, 화소전극과 연결된 블랙매트릭스와 공통전극의 두가지를 병렬로 제작하여 스토리지 정전용량은 기존과 동일하면서도 스토리지 커패시터가 차지하는 영역을 줄임으로써, 개구율을 크게 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

  1. 매트릭스 형태의 화소영역과 상기 화소영역 사이에 서로 수직한 방향으로 형성되는 복수개의 게이트 라인과 데이터 라인을 갖는 액정표시장치에 있어서,
    기판상의 각 화소영역에 소오스 영역과 드레인 영역을 갖고 형성되는 반도체층;
    상기 각 반도체층의 소오스 영역에 콘택되어 형성되는 데이터 라인;
    상기 게이트 라인과 동일한 방향으로 상기 화소영역에 걸쳐 형성되는 공통전극 라인;
    상기 데이터 라인 하부 및 공통전극 라인 상부에 형성되어 빛을 차단하는 블랙메트릭스층; 그리고
    상기 각 반도체층의 드레인 영역 및 블랙매트릭스층에 콘택되어 각 화소영역에 형성되는 화소전극을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 공통전극 라인 상부에 형성되는 블랙매트릭스층은 화소영역에 있는 공통전극 라인 상부에만 형성됨을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 매트릭스 형태의 화소영역과 상기 화소영역 사이에 서로 수직한 방향으로 형성되는 복수개의 게이트 라인과 데이타 라인을 갖는 액정표시장치에서,
    기판상의 소정영역에 반도체층을 형성하고, 상기 반도체층상에 게이트 절연막을 형성하는 스텝;
    상기 반도체층의 스토리지 커패시터 형성영역에 불순물을 이온주입하는 스텝;
    상기 게이트 절연막상에 제 1 전극 물질과 제 2 전극 물질을 차례로 형성하고 패터닝하여 상기 반도체층의 박막트랜지스터 형성영역 상부에 게이트 전극을 형성하고 상기 반도체층의 스토리지 커패시터 형성영역 상부에 공통전극 라인을 형성하는 스텝;
    상기 게이트 전극을 마스크로 상기 반도체층에 불순물을 이온주입하여 박막트랜지스터의 소오스 영역과 드레인 영역을 형성하는 스텝;
    상기 게이트 전극을 포함한 전면에 제 1 층간 절연막을 형성하고, 상기 데이터 라인 형성영역과 상기 화소영역의 공통전극 라인 상부에 블랙매트릭스층을 형성하는 스텝;
    상기 블랙매트릭스층을 포함한 기판 전면에 제 2 층간 절연막을 형성하고 패터닝하여 상기 반도체층의 소오스 영역을 노출시키는 스텝;
    상기 노출된 소오스 영역에 연결되도록 상기 제 2 층간 절연막상에 데이터 라인을 형성하는 스텝;
    상기 데이터 라인을 포함한 전면에 제 3 층간 절연막을 형성하고 패터닝하여 상기 반도체층의 드레인 영역 및 화소영역의 블랙매트릭스층을 노출시키는 스텝;
    상기 노출된 드레인 영역 및 블랙매트릭스층에 연결되도록 상기 화소영역의 제 3 층간 절연막상에 화소전극을 형성하는 스텝을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 게이트 전극 및 공통전극 라인의 제 1 전극 물질은 폴리실리콘이고 제 2 전극 물질은 실리사이드임을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
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