KR100488934B1 - 초고개구율액정표시소자및그의제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 평판표시소자중 하나인 TFT-LCD에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 층간 절연막으로 저유전상수의 BCB 유기박막을 사용하여 데이터라인 및 게이트 라인과 화소전극을 오버랩시켜 개구율을 향상시킬 수 있는 수 있는 초고개구율 액정표시소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 액정표시소자는 투명한 절연기판과; 상기 절연기판상에 크로스되어 형성되는 게이트라인 및 데이터 라인과; 상기 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 부분에 형성된 박막 트랜지스터와; 상기 박막 트랜지스터를 포함한 기판상에 형성된, 저유전상수를 갖는 포토 네가티브 타입의 BCB 유기박막으로 된 층간 절연막과; 상기 데이터 라인 및 게이트 라인과 오버랩되고 상기 박막 트랜지스터와 콘택을 통해 접촉도록 상기 층간 절연막상에 형성된 투명전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

초고개구율 액정표시소자 및 그의 제조방법
본 발명은 평판표시소자중 하나인 TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 층간 절연막으로 저유전상수의 BCB 유기박막을 사용하여 데이터라인 및 게이트 라인과 화소전극을 오버랩시켜 개구율을 향상시킬 수 있는 수 있는 초고개구율 액정표시소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
TFT-LCD 에 있어서, 용량이 증가함에 따라 배터리의 효율이 점점 둔화되고 있는데, 이러한 배터리 효율의 저하를 해결하기 위한 하나의 방법으로 액정패널의 투과도를 향상시키는 방법이 있다.
액정패널의 투과도를 향상시키는 방법으로는, 크게 액정패널의 개구율을 향상시키는 방법, 고투과 편광판의 개발 및 고투과 칼라필터의 사용등이 있다. 이러한 방법중 액정패널의 개구율을 향상시키는 방법이 최근 활발히 연구되고 있다.
도 1은 종래의 TFT-LCD 의 평면구조를 도시한 것이다.
도 1을 참조하여 종래의 액정표시소자의 평면구조를 살펴보면, 유리기판과 같은 투명한 절연기판상에 게이트라인(10)과 데이터 라인(20)이 크로스되어 형성되고, 게이트 라인(10)과 데이터 라인(20)이 교차하는 부분에 상기 게이타 라인(10) 및 데이터 라인(20)이 연결된 박막 트랜지스터(30)가 배열된다.
그리고, 게이트 라인(10)과 데이터 라인(20)에 의해 형성된 공간 즉 화소영역에 상기 게이트 라인(10) 및 데이터 라인(20)과 일정한 간격을 두고 화소전극(40)이 상기 박막 트랜지스터(30)에 연결되어 배열된 구조를 갖는다.
액정표시소자의 개구율을 향상시키기 위해서는 화소전극(40)을 되도록 넓은 면적을 차지하도록 형성하여야 하지만, 화소전극(40)과 데이터 라인(20) 또는 게이트 라인(10)과 일정거리를 유지시켜야 한다.
즉, 도1에 도시된 바와같은 종래의 액정표시소자는 화소전극(40)이 신호선인 데이터 라인(20) 및 게이트 라인(10)과 일정거리, 수 μm 정도의 거리를 두고 분리시켜 형성하였는데, 이는 점선으로 표시한 바와같이 화소전극(40)과 데이터라인(20) 또는 화소전극(40)과 게이트 라인(10)이 오버랩되어 형성되는 경우에는 화소전극(40)과 데이터라인(20)간에 기생용량이 존재하여 수직 크로스 토크(cross-talk)가 발생되기 때문이다.
화소전극(40)과 데이터 라인(20) 또는 화소저극(40)과 게이트 라인(10)의 오버랩시 발생된 크로스 토크는 플리커(flicker) 현상을 야기시켜 소자의 화질이 저하시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 저유전상수를 갖는 BCB 를 층간 절연막으로 사용하여 데이터 라인과 화소전극을 오버랩시켜 줌으로써, 개구율을 향상시킬 초고개구율 액정표시소자 및 그의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 절연기판상에 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하여 형성되고, 상기 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 부분에 박막 트랜지스터가 형성되며, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 형성되는 화소영역에 화소전극이 형성된 액정표시소자에 있어서, 상기 절연기판상에 상기 게이트라인과 상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극을 형성하는 공정과; 기판 전면에 걸쳐 게이트 절연막을 형성하는 공정과; 상기 게이트전극에 대응하는 게이트 절연막상에 상기 박막 트랜지스터의 반도체층을 형성하는 공정과; 상기 반도체층의 상면이 노출되도록 상기 게이트 절연막상에 걸쳐 소오스/드레인 전극을 형성함과 동시에 상기 드레인 전극에 연결된 상기 데이터 라인을 형성하는 공정과; 기판 전면에 걸쳐 포토 네가티브 타입의 BCB 유기박막을 층간 절연막으로 형성하는 공정과; 상기 층간 절연막의 일부분으로 빛을 조사하는 공정과; 빛이 조사되지 않은 부분의 층간 절연막을 제거하여 상기 소오스 전극상에 콘택을 형성하는 공정과; 상기 층간 절연막상에 상기 데이타 라인 및 게이트 라인과 오버랩되고, 상기 콘택을 통해 소오스 전극과 접촉되도록 화소전극을 형성하는 공정을 포함하는 초고개구율 액정표시소자의 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 투명한 절연기판과; 상기 절연기판상에 크로스되어 형성되는 게이트라인 및 데이터 라인과; 상기 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 부분에 형성된 박막 트랜지스터와; 상기 박막 트랜지스터를 포함한 기판상에 형성된, 저유전상수를 갖는 포토 네가티브 타입의 BCB 유기박막으로 된 층간 절연막과; 상기 데이터 라인 및 게이트 라인과 오버랩되고 상기 박막 트랜지스터와 콘택을 통해 접촉도록 상기 층간 절연막상에 형성된 투명전극을 포함하는 초고개구율 액정표시소자를 제공하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2 은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시소자의 평면 구조도이고, 도 3은 액정표시소자중 박막 트랜지스터와 데이터 라인부분의 단면구조(도 2의 2A-2A´ 에 따른 단면구조)를 도시한 것이며, 도 4는 액정표시소자중 스토리지 전극부분의 단면구조(도 2의 2B-2B´에 따른 단면구조)를 도시한 것이다. 도면중 도1과 동일한 분에 대하여는 동일한 부호를 사용한다.
도 2 및 도3를 참조하여 박막 트랜지스터(30)의 단면 구조를 살펴보면, 상기 절연기판(31)상에 게이트 라인(10)으로부터 연장 형성된 게이트전극(32)이 형성되며, 게이트 전극(32)이 형성된 기판(31)에는 게이트 절연막(33)이 형성된다.
또한, 상기 게이트전극(32)에 대응하는 게이트 절연막(33)상에는 비정질 실리콘등으로 된 반도체층(34)이 형성되고, 상기 게이트 전극(32)에 대응하는 반도체층(34)상에는 에치스톱퍼(35)가 형성된다. 소오스/드레인 전극(37, 38)이 상기 에치 스톱퍼(35)의 상면이 노출되도록 불순물이 도핑된 비정질 실리콘등으로 된 오믹층(36) 을 개재하여 형성된다.
그리고, 박막 트랜지스터(30)가 형성된 기판(31)의 전면상에 저유전상수를 갖는 절연막이 층간 절연막(39)으로 형성되고, 층간 절연막(39)상에는 콘택(C1)을 통해 소오스 전극(37)과 콘택되는 화소전극인 투명전극(40)이 형성된다. 이때, 층간 절연막(39)이 저유전상수를 갖는 절연막으로 이루어지므로, 투명전극(40)을 데이터 라인(20) 또는 게이트 라인(10)과 오버랩되도록 형성하여 화소의 광투과면적을 증대시켜 고개구율을 실현하는 것이 가능하다.
도 2 및 도4를 참조하여 스토리지 전극부분의 단면구조를 살펴보면, 게이트 전극물질과 동일한 물질로 이루어진 스토리지 전극(32´)이 형성되고, 이 스토리지 전극(32´)을 포함한 기판전면에 게이트 절연막(33)이 형성된다.
그리고, 상기 스토리지전극(32´)상부의 게이트 절연막(33)상부에 소오스/드레인 전극(37´또는 38´) 패턴이 형성되고, 그위에 저유전상수의 층간 절연막(39)이 형성되고, 화소전극용 투명도전막(40)이 콘택(C2)을 통해 상기 소오스/드레인 전극(37´ 또는 38´)과 콘택된다.
본 발명에서는 저유전 상수를 갖는 절연막으로서 포토 네가티브 타입인 BCB(bis-benzocyclobutene) 유기박막을 사용한다. 그러므로, 층간 절연막(39)을 형성한 다음 콘택을 형성할 때 층간 절연막을 패터닝하기 위한 감광막 도포 및 스트립(stripe)공정없이 콘택홀을 형성하는 것이 가능하다.
즉, 기판(31)상에 소오스/드레인 전극(37, 38)을 형성하여 박막 트랜지스터(30)를 형성한 다음, 저유전상수를 갖는 포토 네가비트 타입의 층간 절연막(39)을 기판 전면에 형성한다. 상기 콘택(C) 형성용 마스크를 이용하여 콘택이 형성될 부분을 제외한 층간 절연막(39)으로 빛을 조사한 다음 현상하면, 빛이 조사되지 않은 부분의 층간 절연막(39)이 제거되어 소오스전극(37)상에 콘택이 형성된다. 이어서, 콘택형성후 상기 데이터 라인(20) 및 게이트 라인(10)과 오버랩되도록 화소전극(40)을 형성한다.
그러므로, 본 발명에서는 층간 절연막으로 유전상수가 2.65인 포토 네가티브 타입의 BCB 유기박막을 사용하므로, 감광막의 도포공정 및 감광막의 스트립공정없이 층간 절연막(39)에 빛을 직접 조사하여 콘택을 형성하는 것이 가능하여 공정단순화를 이룰 수 있다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 층간 절연막으로 유전상수가 2.65인 저유전 BCB 유기박막을 사용하여 화소전극을 데이터 라인과 오버랩되도록 형성하므로, 화소전극과 데이터 라인의 오버랩에 따른 기생용량문제을 해결할 수 있을 뿐만 아니라 크로스 토크의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 고화질의 초고개구율을 갖는 액정표시소자를 얻을 수 있다.
또한, 층간 절연막으로 포토 네가티브 타입의 BCB 유기박막을 사용하므로, 감광막의 도포공정 및 제거공정없이 층간 절연막에 콘택을 형성하는 것이 가능하므로, 공정 단순화를 이룰 수 있다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
도 1은 종래의 TFT-LCD 의 평면구조도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시소자의 단면구조도,
도 3은 도2의 2A-2A´선에 따른 단면 구조도,
도 4는 도2의 2B-2B´선에 따른 단면 구조도,
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
10 : 게이트 20 : 데이터 라인
30 : 박막 트랜지스터 40 : 화소전극
31 : 절연 기판 32 : 게이트전극
33 : 게이트 절연막 34 : 반도체층
35 : 채널 스톱퍼 36 : 오믹층
37 : 소오스전극 38 : 드레인 전극
39 : 층간 절연막(저유전상수의 BCB 유기박막)
C1, C2 : 콘택

Claims (2)

  1. 투명한 절연기판과;
    상기 절연기판 상에 크로스되어 각각 형성된 게이트라인 및 데이터 라인과;
    상기 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 부분에 형성된 박막 트랜지스터와;
    상기 박막 트랜지스터를 포함한 기판 상에 형성된, 저유전상수를 갖는 포토 네가티브 타입의 BCB 유기박막으로 된 층간 절연막과;
    상기 데이터 라인 및 게이트 라인과 오버랩되고 상기 박막 트랜지스터와 콘택을 통해 접촉되도록 상기 층간 절연막 상에 형성된 투명전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 초고개구율 액정표시소자.
  2. 절연기판 상에 게이트 라인과 데이터 라인을 교차하여 형성하되 상기 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 부분에 박막 트랜지스터를 형성하고, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 형성되는 화소영역에 화소전극을 형성하는 액정표시소자의 제조방법에 있어서,
    상기 절연기판 상에 상기 게이트라인과 상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극을 형성하는 공정과;
    상기 기판 전면에 걸쳐 게이트 절연막을 형성하는 공정과;
    상기 게이트전극에 대응하는 게이트 절연막 상에 상기 박막 트랜지스터의 반도체층을 형성하는 공정과;
    상기 반도체층 및 상기 게이트 절연막 상에 상기 반도체층의 상면 일부위가 노출되도록 소오스/드레인 전극을 형성함과 동시에 상기 드레인 전극에 연결된 상기 데이터 라인을 형성하는 공정과;
    상기 기판 전면에 걸쳐 포토 네가티브 타입의 BCB 유기박막을 층간 절연막으로 형성하는 공정과;
    상기 층간 절연막의 일부분에 빛을 조사하는 공정과;
    빛이 조사되지 않은 부분의 층간 절연막을 제거하여 상기 소오스 전극 상에 콘택을 형성하는 공정과;
    상기 결과의 층간 절연막 상에 상기 데이타 라인 및 게이트 라인과 오버랩되고, 상기 콘택을 통해 소오스 전극과 접촉되도록 화소전극을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 초고개구율 액정표시소자의 제조방법.
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