KR19980026752A - 평면 구동 박막 트랜지스터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에치 스토퍼형 평면 구동 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 기판, 기판 위에 형성되어 있는 게이트 전극, 게이트 전극과 같은 층에 형성되어 있는 대향 전극, 게이트 전극 위에 게이트 절연막을 매개로 하여 형성되어 있는 반도체층, 반도체층의 상부에 양쪽으로 분리되어 형성되어 있는 소스 전극 및 화소 전극, 소스 전극 및 화소 전극의 분리된 사이 간격에 형성되어 있는 에치 스토퍼층을 포함하고 있다. 게이트 절연막은 게이트 전극의 상부에만 형성되어 있거나, 게이트 전극 및 상기 대향 전극의 전면에 걸쳐 형성되어 있다. 이러한 평면 구동 액정 표시 장치는 에치 스토퍼 형태로 박막 트랜지스터를 형성함으로써, 종래의 평면 구동 액정 표시 장치에서와 같이 시야각을 개선함과 동시에 평면 구동 방식에서의 문제점인 누설전류 증가를 억제하는 효과가 있다.

Description

평면 구도 박막 트랜지스터

제 1 도는 종래의 기술에 따른 평면 구동 박막 트랜지스터의 배선도이고,

제 2 도의 (가) 내지 (다)는 제 1 도의 A-A 선에 대한 단면도이고,

제 3 도는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 평면 구동 박막 트랜지스터의 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 화소 전극2 : 대향 전극

3 : 기판10 : 게이트선

12 : 데이터선13 : 게이트 절연막

15 : 보호막16 : 반도체층

25 : 에치 스토퍼(etch stopper)32 : 절연막

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 평면 구동 액정 표시 장치에 관한 것이다.

현재 적용되고 있는 능동 행렬 액정 표시 장치에는 비틀린 네마틱 방식의 액정 표시 장치와 평면 구동 액정 표시 장치가 있다.

비틀린 네마틱 액정 표시 장치는 전압의 개폐 소자가 형성되어 있는 기판, 기판과 대응되는 대향 기판, 그 기판들 사이에 주입되는 액정 물질을 포함한다. 기판 위에 형성되는 전압의 개폐 소자로는 주로 삼단자 소자인 박막 트랜지스터(thin film transistor : TFT)가 사용되는데, 대표적 박막 트랜지스터로는 비정질 실리콘 박막 트랜지스터(amorphous psi TFT)와 다결정 실리콘 박막 트랜지스터(poly si TFT)가 있다.

이러한 액정 표시 장치는 기판의 각 화소에 인가되는 전압과 대향 기판의 대향 전극에 인가되는 공통 전압의 전압차에 의해 액정 물질이 구동되는데, 액정 분자들의 장축은 전계 방향을 향하기 때문에 전압이 인가되면 액정 분자들은 두 기판 면에 수직하게 정렬된다. 액정 분자들이 한 방향으로 잘 정렬될수록 시야 특성이 떨어지기 때문에 이를 극복하기 위해 화소를 분할하여 러빙하거나 보상 필름을 사용하는 등 여러 방법이 강구되고 있다. 그러나 이러한 방법들은 공정이 복잡하며 그에 따른 제작 단가가 상승할 뿐 아니라 대비비(contrast ratio)가 감소하는 문제점이 발생한다.

비틀린 네마틱 방식이 두 기판 사이의 전위차에 의해 액정을 정렬시키는 데 반해, ASIA DISPLAY `95에 소개된 평면 구동(in plane switching : IPS) 액정 표시 방식에서는 한 기판 내에 소스-드레인 전극과 대향 전극을 동시에 형성시켜 평면상에 위치한 전극 사이에 전위차가 생기도록 함으로써 전압이 인가되었을 때 기판의 표면 근처의 액정 분자가 기판에 평행하게 정렬된다. 이러한 평면 구동 방식에서는 시야각이 개선되며 대부분의 방향에서 일정한 대비비를 나타낸다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 종래의 평면 구동 방식의 액정 표시 장치에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

제 1 도는 종래의 기술에 다른 평면 구동 박막 트랜지스터의 배선도이고, 제 2 도의 (가) 내지 (다)는 제 1 도의 A-A에 대한 단면도이다. 제 1 도에 도시한 바와 같이, 게이트선(10)이 가로로 형성되어 있고 세로로는 데이터선(12)이 형성되어 있다. 게이트선(10)과 데이터선(12)이 교차하여 생기는 화소 영역의 안쪽을 따라 대향 전극선(2)이 형성되어 있다. 즉, 대향 전극선(2)은 직사각형 모양의 폐곡선을 이룬다.

게이트선(10)과 데이터선(12)이 겹치는 부분에는 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되어 있어서 게이트선(10) 및 데이터선(12)은 박막 트랜지스터(TFT)의 단자에 각각 연결되며 나머지 한 단자는 화소 전극(1)과 연결된다. I 모양으로 형성되어 있는 이 화소 전극(1)은 화소 영역을 이등분하는 형태로 대향 전극(2) 위에 형성된다.

이러한 배선 구조에 대한 A-A 단면이 제 2 도의 (가) 내지 (다)에 도시되어 있다.

제 2 도의 (가)에서와 같이, 기판(3)의 일부에 대향 전극(2)이 형성되어 있고 그 위에 절연막(33)이 전면에 걸쳐 덮여 있으며 절연막(33)의 일부에는 게이트 전극(10)이 형성되어 있다. 게이트 전극(10)의 상부에는 게이트 절연막(13)이 전면적으로 도포되어 있으며 게이트 전극(10)이 위치한 부분의 절연막(33) 상부에는 반도체층(16)과 소스 전극(12) 및 화소 전극(1)이 형성되어 있다. 그 위에는 보호막(15)이 전면에 걸쳐 형성되어 있다.

이 경우에는 대향 전극(2)과 화소 전극(1)이 두 층의 절연막(13, 33)을 사이에 두고 한 기판(3) 상에 형성되어 있다.

제 2 도의 (나)에서는 대향 전극(2)이 보호막(15)을 사이에 두고 화소 전극(1)과 같은 기판(3) 상에 형성되어 있다.

제 2 도의 (다)에서는 대향 전극(2)이 게이트 전극(10)과 같은 층에 형성되어 있고, 게이트 전극(10) 및 대향 전극(2)의 표면에는 양극 산화를 통하여 형성된 양극 산화막(32)이 더 형성되어 있어 게이트 전극(10)과 대향 전극(2)이 직접적으로 반응하는 것을 막아준다. 이 경우에는 대향 전극(2)과 화소 전극(1)은 양극 산화막(32) 및 게이트 절연막(13)을 사이에 두고 한 기판(3) 상에 형성되어 있다.

이러한 평면 구동 박막 트랜지스터는 대향 전극(2)이 하판인 박막 트랜지스터 기판 상에 화소 전극(1)과 나란히 형성되어 있기 때문에 시야각이 향상되는 효과가 있다.

평면 구동 방식의 액정 표시 장치는 비틀린 네마틱 방식보다 개구율이 작고 광 투과율 또한 작아서 비틀린 네마틱 방식에서보다 더 밝은 백라이트(backlight)를 사용해야 한다. 보통, 박막 트랜지스터 기판의 제작에 있어서 에치 스토퍼(etch stopper) 형태의 평면 구동 방식의 액정 표시 장치는 에치 백(etch back) 형태의 액정 표시 장치에서보다 더 많은 마스크(mask)를 필요로 하기 때문에 공정이 복잡하지만 반도체층인 비정질 실리콘층을 1000Å 이하로 백 구조보다 얇게 형성할 수 있기 때문에 백라이트의 빛에 의한 누설 전류를 작게 할 수 있다. 따라서, 평면 구동 액정 표시 장치에서는 에치 스토퍼 구조가 더 효율적이다.

본 발명의 과제는 평면 구동 박막 트랜지스터를 구현하되 에치 스토퍼 형태로 형성함으로써 외부의 빛에 의한 누설 전류의 발생을 최소화하는 구조를 형성하는 것이다.

이러한 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 기판, 기판 위에 형성되어 있는 게이트 전극, 게이트 전극과 같은 층에 형성되어 있는 대향 전극, 게이트 전극 위에 게이트 절연막을 매개로 하여 형성되어 있는 반도체층, 반도체층의 상부에 양쪽으로 분리되어 형성되어 있는 소스 전극 및 화소 전극, 소스 전극 및 화소 전극의 분리된 사이 간격에 형성되어 있는 에치 스토퍼층을 포함하고 있다.

여기서 게이트 절연막은 게이트 전극의 상부에만 형성되어 있거나, 게이트 전극 및 상기 대향 전극의 전면에 걸쳐 형성되어 있다.

이러한 평면 구동 박막 트랜지스터는 에치 스토퍼 형태로 박막 트랜지스터를 형성함으로써, 종래의 에치 백형 평면 구동 액정 표시 장치에서와 같이 시야각을 향상시키는 효과가 있으며 공정은 에치 백 형태보다 더욱 단순해진다는 잇점이 있다.

그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 평면 구동 박막 트랜지스터의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명한다.

제 3 도는 본 발명의 실시예에 다른 평면 구동 박막 트랜지스터의 단면도이다.

제 3 도에 도시한 바와 같이, 기판(3) 위에 게이트 전극(10), 화소 전극(1), 대향 전극(2)이 같은 층에 각각 형성되어 있고 게이트 절연막(13)이 게이트 전극(10)위에만 형성되어 잇다. 게이트 절연막(13)위에는 반도체층(16)이 형성되어 있고 반도체층(16) 위에는 절연층인 에치 스토퍼층(25)이 형성되어 있어 반도체층(16)을 보호한다. 에치 스토퍼층(25)의 측면 및 밖으로 드러난 반도체층(16)은 소스-드레인 전극(12)과 화소 전극(1)을 이루는 금속으로 덮여 있다. 이러한 액정 표시 장치에서는 화소 전극(1)과 대향 전극(2) 사이에 어떠한 절연막도 형성되어 있지 않다. 또한, 실시예에 따른 구조에서는 반도체층(16)을 보호하는 에치 스토퍼층(25)이 있기 때문에 보호막이 필요치 않다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 대향 전극을 화소 전극이 형성되는 박막 트랜지스터 기판 위에 같이 형성함으로써 시야각 특성을 높임과 동시에, 박막 트랜지스터를 에치 스토퍼 형태로 형성함으로써 누설 전류의 증가를 억제하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 기판 위에 형성되어 있는 게이트 전극,

   상기 게이트 전극과 같은 층에 형성되어 있는 화소 전극,

   상기 화소 전극 및 상기 게이트 전극과 같은 층에 형성되어 있는 대향 전극,

   상기 게이트 전극 상부에만 형성되어 있는 게이트 절연막,

   상기 게이트 절연막 상부에 형성되어 있는 반도체층,

   상기 반도체층의 덮고 있는 소스-드레인 전극

   을 포함하는 평면 구동 액정 표시 장치.
2. 제 1 항에서,

   상기 게이트 전극과 상기 대향 전극은 동일 금속으로 형성되어 있는 평면 구동 액정 표시 장치.
3. 제 2 항에서,

   상기 소스-드레인 전극과 상기 대향 전극 및 상기 화소 전극의 전면에 보호막이 형성되어 있는 평면 구동 액정 표시 장치.
4. 제 2 항에서,

   상기 반도체층의 일부에 에치 스토퍼층이 형성되어 있는 평면 구동 액정 표시 장치.