KR100471771B1 - 광차단막을이용한데이터오픈프리박막트랜지스터액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광차단막을 이용한 데이터 오픈 프리 박막 트랜지스터 액정 표시 장치를 제공하기 위한 것이다. 광차단막을 이용한 데이터 오픈 프리 박막 트랜지스터 액정 표시 장치는 기판 위에 광차단을 하는 제1광차단막 및 제2 광차단막 이 두 부분으로 나누어져 형성되어 있으며, 제2 광차단막은 데이터 라인과 연결되며 듀얼 데이터라인이 되어 리던던시 역할을 한다. 또한, 게이트 전극 하부에는 광차단막이 형성되어 있지 않아 커플링의 영향을 최소화할 수 있다. 그리고 보호막 위에 소오스 전극과 연결되게 ITO클래드가 형성되어 있는데, 이 ITO클래드는 리던던시 역할을 한다.

Description

광차단막을 이용한 데이터 오픈 프리 박막 트랜지스터 액정 표시 장치
본 발명은 광차단막을 이용한 데이터 오픈 프리 박막 트랜지스터 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
박막 트랜지스터 액정 표시 장치는 광에 의한 광 누설 전류(photo induced current)가 발생하는 단점이 있다. 현재는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에서는 비정질 실리콘을 채널층으로 주로 사용하고 있는데 박막 트랜지스터 구조에 따라 광에 대한 민감도가 차이가 많이 난다. 따라서 박막 트랜지스터 구조를 광차단할 수 있게 형성해 주는 것이 필요하다.
특히, 에치백 구조의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치는 에치 스토퍼 구조의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에 비해 광에 더 취약하며, 광 누설 전류는 오프 전류(Ioff) 들뜸현상을 유발시켜 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 동작시 백화 현상이나 수직 크로스토크 등의 디스 플레이시 제반 불량의 직접적인 원인으로 작용한다.
이러한 박막 트랜지스터의 누설 전류는 박막 트랜지스터 채널층의 구조와 빛에 반응하는 비정질 실리콘 자체의 물성에 의해 발생한다. 여기서 박막 트랜지스터 채널층의 구조의 변경이 효과적인 방법이라 볼 수 있다.
한편, 게이트 전극이 반도체층보다 하부에 형성되어 있는 역스태거 구조의 박막 트랜지스터는 하부에 형성되어 있는 게이트 전극에 의해서 입사광을 어느 정도 차단하는 효과를 볼 수 있고, 반도체층이 게이트에 의해서 전면 보호되는 구조(active island on Gate)는 직접광에 대해서 이상적이나 반사광에 의한 난반사 영향까지 배제시킬 수 없다.
박막 트랜지스터의 하부에 광차단막을 형성한 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구조는 가장 간단한 광차단 방법이나 공정 수가 증가하는 단점이 있으며 박막 트랜지스터 하부에 형성된 광차단막이 인가되는 게이트 및 데이터 구동 전압에 커플링되는 현상을 유발시킨다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 광차단막을 형성시 공정수의 증가는 불가피하나 커플링 효과를 최소화하기 위해서, 게이트선에 의해서 가려지는 부분의 광차단막을 분리시키고 광차단막 형성시 데이터 리던던시(redundancy)를 동시에 형성하여, 데이터 오픈 프리( data open free)가 가능한 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구조 및 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 종래의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구조를 설명한다.
도1은 종래의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구조를 나타낸 단면도이다.
도1에 도시한 바와 같이, 종래의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치는, 투명한 기판(10) 위에 게이트 전극(20)이 형성되어 있고, 게이트 전극(20) 위에 게이트 전극(20)을 덮는 게이트 절연막(30)이 형성되어 있다. 그리고 게이트 전극(20)에 대응하는 게이트 절연막(30) 상부에 비정질 실리콘으로 이루어진 반도체층(40)이 형성되어 있고, 그 위에 두개의 전극(50, 60)이 형성되어 있는데 두 전극(50, 60)중 하나는 소스 전극이고 다른 하나는 드레인 전극이다. 그리고 드레인 전극(60)의 일부가 드러나게 전면에 보호막(70)이 형성되어 있다. 드레인 전극(60)과 전기적으로 접속되도록 화소 전극(80)이 보호막 일부분 위에 형성되어 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 종래의 일반적인 5매 마스크 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 제조 공정 순서를 설명한다.
도2는 종래의 일반적인 5매 마스크 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 제조 공정 순서를 나타낸 순서도이다.
도2에서 보는 바와 같이, 종래의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 제조 방법은, 투명한 기판 위에 도전 물질을 적층하고 제1마스크를 사용하여 게이트 전극을 형성하는 단계(100), 게이트 절연막을 적층하는 단계(200), 반도체를 적층하고 제2마스크를 사용하여 반도체층을 형성하는 단계(300), 도전 물질을 적층하고 제3마스크를 사용하여 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계(400), 절연 물질을 적층하고 제4마스크를 사용하여 보호막을 형성하는 단계(500), 투명 도전 물질을 적층하고 제5마스크를 사용하여 화소 전극을 형성하는 단계(600)로 이루어져 있다.
그런데 이러한 박막 트랜지스터 액정 표시 장치는 광에 의한 광 누설 전류(photo induced current)가 발생하며, 데이터 라인의 오픈도 쉽게 일어나는 단점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 광차단막을 형성시 공정수의 증가는 불가피하나 커플링 효과를 최소화하기 위해서, 게이트선에 의해서 가려지는 부분의 광차단막을 분리시키고 광차단막 형성시 데이터 리던던시(redundancy)를 동시에 형성하여, 데이터 오픈 프리( data open free)가 가능한 박막 트랜지스터 액정 표시 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광차단막을 이용한 데이터 오픈 프리 박막 트랜지스터 액정 표시 장치는,
기판,
상기 기판 위에 두 부분으로 나누어져 형성되어 있으며 광차단을 하는 제1광차단막 및 제2 광차단막,
상기 기판 위에 상기 제1광차단막 및 제2 광차단막을 덮도록 형성되어 있는 절연막,
상기 절연막 위에 상기 제1광차단막과 제2광차단막이 사이에 대응하는 부분에 형성되어 있는 게이트 전극,
상기 절연막 위에 상기 게이트 전극을 덮도록 형성되어 있는 게이트 절연막,
상기 게이트 절연막 위에 상기 게이트 전극에 대응하는 부분에 형성되어 있는 비정질 실리콘층,
상기 비정질 실리콘층 위에 형성되어 있는 드레인 전극 및 상기 n+ 비정질실리콘층 위에 형성되어 있으며 상기 제2 광차단막에 연결되게 형성되어 있는 소오스 전극,
상기 드레인 전극 및 소오스 전극 위에 상기 소오스 전극의 일부가 드러나도록 적층되어 있는 보호막,
상기 보호막 위에 상기 소오스 전극과 연결되게 형성되어 있는 ITO클래드로 이루어져 있다.
이와 같이 광차단막을 이용한 데이터 오픈 프리 박막 트랜지스터 액정 표시 장치는 광차단막이 광누설 전류의 발생을 억제하며, 동시에 광차단막, 데이터 라인 그리고 ITO클래드로 이루어진 3층막이 형성되어 있어 데이터 라인의 오픈을 방지할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 광차단막을 이용한 데이터 오픈 프리 박막 트랜지스터 액정 표시 장치를 설명한다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 구조를 도시한 단면도이고, 도4는 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구조를 나타낸 평면도이다.
도3에서 보는 바와 같이, 기판(10) 위에 광차단을 하는 제1광차단막(20) 및 제2 광차단막(22)이 두 부분으로 나누어져 형성되어 있으며, 바람직하게는 크롬(Cr)으로 1000Å의 두께로 형성한다. 여기서 제2 광차단막(22)은 데이터 라인과 연결되며 듀얼 데이터라인이 되어 리던던시 역할을 한다.
상기 기판(10) 위에 상기 제1광차단막(20) 및 제2 광차단막(22)을 덮도록 콘택홀(46)을 가진 절연막(30)이 형성되어 있으며, 바람직하게는 질화막(SiNx)으로 3000 내지 4000Å의 두께로 증착한다.
상기 절연막(30) 위에 상기 제1광차단막(20)과 제2광차단막(22)이 사이에 대응하는 부분에 게이트 전극(40)이 형성되어 있다. 여기서, 게이트 전극 하부에는 광차단막이 형성되어 있지 않아 커플링의 영향을 최소화할 수 있다.
상기 절연막(30) 위에 상기 게이트 전극(40)을 덮도록 콘택홀(46)을 가진 게이트 절연막(45)이 형성되어 있다.
상기 게이트 절연막(45) 위에 상기 게이트 전극(40)에 대응하는 부분에 비정질 실리콘층(50)이 형성되어 있다.
상기 비정질 실리콘층(50) 위에 n+ 비정질실리콘층(60)이 형성되어 있다.
상기 n+ 비정질실리콘층(60) 위에 드레인 전극(70) 및 상기 n+ 비정질실리콘층(60) 위에 콘택홀(46)을 통하여 상기 제2 광차단막(22)에 연결되게 소오스 전극(80)이 형성되어 있다.
상기 드레인 전극(70) 및 소오스 전극(80) 위에 상기 소오스 전극(80)의 일부가 드러나도록 보호막(90)이 적층되어 있다.
상기 보호막(90) 위에 상기 소오스 전극(80)과 연결되게 ITO클래드(100)가 형성되어 있는데, 이 ITO클래드(100)는 리던던시 역할을 한다. 소오스 전극으로 사용되는 크롬의 스텝 커버리지로 게이트 절연막과 광차단막의 절연막을 커버하기 어렵기 때문이다.
이러한 광차단막을 이용한 데이터 오픈 프리 박막 트랜지스터 액정 표시 장치는 제2 광차단막(22), 소오스 전극(80) 그리고 ITO클래드(100)가 3층막으로 연결되게 형성하기 위해서는 콘택홀(46)을 형성하는 공정이 추가되어, 제조 공정시 공정수가 증가하는 단점이 있다.
도5는 본 발명의 7매 마스크 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 제조 공정 순서를 나타낸 순서도이다.
도5에 도시한 바와 같이, 기판 위에 광차단 기능을 갖는 제1 및 제2 광차단막을 형성하는 단계(100), 절연막을 형성하는 단계(200), 게이트 전극을 형성하는 단계(300), 게이트 절연막을 형성하는 단계(400), 반도체층을 형성하는 단계(500), 콘택홀을 형성하는 단계(600), 소오스 및 드레인 전극을 형성하는 단계(700), 보호막을 형성하는 단계(800), 화소 전극 및 ITO 클래드를 형성하는 단계(900)로 이루어진다.
이와 같이, 제1 및 제2 광차단막을 형성하는 단계(100)와 콘택홀을 형성하는 단계(600)를 포함하여 7매 마스크를 사용한다. 그러나 이러한 콘택홀(46)은 듀얼 데이터 라인을 가능하게 한다.
이러한 광차단막을 이용한 데이터 오픈 프리 박막 트랜지스터 액정 표시 장치는, 플로팅 면적의 축소로 커플링 효과를 최소한으로 할 수 있으며, 데이터 라인의 저항 감소로 구동 마진을 확보할 수 있으며, 듀얼 데이터 효과에 의한 데이터 오픈 프리 가능하며, 박막 트랜지스터 동작에 대한 데이터 신호의 영향을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도1은 종래의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구조를 나타낸 단면도이다.
도2는 종래의 일반적인 5매 마스크 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 제조 공정 순서를 나타낸 순서도이다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구조를 나타낸 단면도이다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구조를 나타낸 평면도이다.
도5는 본 발명의 7매 마스크 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 제조 공정 순서를 나타낸 순서도이다.

Claims (5)

  1. 기판,
    상기 기판의 상부에 형성되어 있는 광차단막,
    상기 기판 상부에 형성되어 있으며, 상기 광차단막을 덮는 절연막,
    상기 절연막 상부에 형성되어 있는 게이트 전극,
    상기 절연막 상부에 형성되어 있으며, 상기 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막,
    상기 게이트 전극의 상기 게이트 절연막 상부에 형성되어 있는 비정질 실리콘층,
    상기 비정질 실리콘층 상부에 게이트 전극을 중심으로 두 부분으로 분리 형성되어 있는 n+ 비정질 실리콘층,
    상기 n+ 비정질 규소층 상부에 각각 형성되어 있는 소오스 및 드레인 전극,
    상기 n+ 비정질 규소층 상부에 형성되어 있으며, 소오스 전극과 연결되고, 상기 광차단막과도 연결되어 있는 데이터 라인,
    상기 비정질 규소층을 덮는 보호막,
    상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있는 화소 전극
    을 포함하는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 기판의 상부에 형성되어 있으며, 상기 데이터 라인과 연결되지 않은 제2 광차단막을 더 포함하는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 광차단막과 상기 제2 광차단막은 게이트 전극을 중심으로 두 부분을 분리된 박막 트랜지스터 액정 표시 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 광차단막은 상기 게이트 절연막의 접촉 구멍을 통하여 상기 소오스 전극과 연결되어 있는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 보호막은 상기 소오스 전극을 드러내는 접촉 구멍을 가지며,
    상기 화소 전극과 동일한 층으로 형성되어 있으며, 상기 접촉 구멍을 통하여 상기 소오스 전극과 연결되어 있는 리던던시 클래드를 더 포함하는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치.
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