KR19990042251A - 액정표시장치와 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치와 그 제조방법에 관한 것으로 특히 인접한 화소전극 사이에서 발생하는 전기적인 간섭을 줄이기 위하여 공통전극배선을 화소전극 사이에 형성시킨 것이다. 이러한 구조를 갖기 위하여 본 발명은 기판 위에 반도체층을 증착하고 스토리지 커패시터가 형성될 부분에 이온을 주입하는 스토리지 커패시터를 형성하는 단계와, 그 위에 게이트절연막과 제1금속을 연속증착하고 제1금속을 패터닝하여 주사선과 스토리지 커패시터의 상부전극을 형성하는 단계와, 주사선을 마스크로 반도체층에 이온을 주입하여 소스영역과 드레인영역을 형성하는 단계와, 층간절연막을 증착하고 게이트절연막과 층간절연막의 일부를 제거하여 소스영역을 노출시키는 단계와, 소스영역에 접촉되도록 제2금속으로 신호선을 형성하는 단계와, 그 위에 평탄화막을 증착하고 게이트절연막과 층간절연막 및 평탄화막의 일부를 제거하여 드레인영역을 노출시키는 단계와, 드레인영역에 접촉되도록 투명전극으로 화소전극을 형성하는 단계와 그리고, 신호선과 주사선의 영역 위를 커버하는 공통전극배선을 형성하는 단계를 거친다. 본 발명은 화소전극 사이에 공통전극배선을 형성함으로써 화소전극 사이에 발생하는 전기적인 간섭을 줄이고, 그 간섭이 줄면서 화소전극 사이의 간격을 넓힐 필요가 없으므로, 개구율이 향상되는 것이다.

Description

액정표시장치와 그 제조방법

본 발명은 평판형표시장치에 관한 것으로 특히 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

액정표시장치는 CRT모니터를 대체할 수 있는 평판형표시장치 중, 가장 실용화율이 높은 표시장치이다. 이러한 액정표시장치는 액정패널과 그 액정패널을 구동하는 구동회로로 구성되어 있는데, 이 액정패널은 편광판과 칼라필터 및 공통전극이 부착된 상판과, 주사선과 신호선 및 박막트랜지스터와 화소전극이 형성된 하판 및 상판과 하판 사이에 주입된 액정으로 구성되어 있다. 이 때, 공통전극은 상판 뿐만 아니라 하판에도 설치될 수 있다.

공통전극이 하판에 설치된 액정표시장치의 화소부분을 상세히 설명하면 다음과 같다. 도1는 하판의 주사선과 신호선의 교차부에 형성된 박막트랜지스터와 화소전극(10)을 도시한 것이다. 하판은 매트릭스 형태의 화소영역이 형성되어 있고, 각 화소영역의 사이에 복수개의 주사선(11)과 신호선(13)이 서로 직교하도록 연속하여 형성되어 있다. 그리고, 화소전극(10)은 각 화소영역을 커버하도록 형성되어 있다.

도1에 나타낸 종래의 액정표시장치의 제조방법을 첨부된 도면을 참조로 설명하면 다음과 같다. 도2는 도1의 I-I' 단면을 기준으로 액정패널의 제조방법을 도시한 공정단면도이다. 먼저 도2a에 나타낸 것과 같이 투명한 절연기판(20) 위에 채널층으로 사용될 다결정(poly)실리콘(21)을 증착한다. 그리고, 스토리지 캐패시터(storage capacitor)의 하부전극을 형성하기 위하여 도2b에 나타낸 것과 같이 포토레지시트(23)를 소정의 형상으로 패터닝하고, 다결정실리콘에 이온(24)을 주입한다. 그러면, 포토레지스트에 가려지지 않은 부분의 다결정실리콘이 불순물반도체(21')로 변하고, 이 불순물반도체가 추후 공정 시, 스토리지 캐패시터의 하부전극으로 채택된다. 이 때, 주입되는 불순물로는 Boron이나, Phosphorus 같은 물질이 사용된다. 공정에서, 불순물이 주입되지 않은 부분의 다결정실리콘은 추후 박막트랜지스터의 활성영역으로 이용된다.

그리고, 도2c에 나타낸 것과 같이 포토레지스트를 제거한 후, 다결정실리콘 위에 게이트절연막(25)을 형성하고, 그 위에 도전성물질(26', 26'')패터닝하여 주사선(26') 및 공통전극배선(26'')을 형성한다. 공통전극배선의 일부가 스토리지 캐패시터의 상부전극으로 채택된다. 그 다음 공정으로, 스토리지 캐패시터의 하부전극을 형성할 때와 마찬가지로 Boron 또는, Phosphorus를 다결정실리콘 내에 이온주입시키고 열처리하여 박막트랜지스터의 소스 및 드레인 영역을 정의한다.

도2c의 공정에 이어서, 도2d에 나타낸 것과 같이 기판의 전면에 층간절연막(27)을 증착한 후, 층간절연막과 게이트절연막의 일부를 제거하여 금속접촉홀(metal contact hole)(28)을 형성한다. 그리고, 연속하여 도2e에 나타낸 것과 같이 금속을 증착하고 패터닝하여 신호선(13)을 형성한다.

그리고, 도2f에서와 같이 울퉁불퉁하게 된 표면을 평탄하게 만들기 위하여 산화막이나, SOG(Silicon On Glass) 등을 사용하여 평탄화막(40)을 형성한 후, 평탄화막과 층간절연막 및 게이트절연막의 일부를 제거하여 화소전극접촉홀(pixel electrode contact hole)(41)을 형성한다.

이어서, 도2g에 나타낸 것과 같이 화소전극접촉홀을 통하여 불순물반도체에 연결되도록 ITO를 증착하고 패터닝하여 화소전극(16)을 형성한다. 이 때, 불순물반도체에 접촉된 부분이 박막트랜지스터의 드레인전극부가 된다. 그 후, 패드개방(PAD OPEN)공정을 실시하여 하판제작을 완료한다(도면에는 도시되지 않았다).

그런데, 종래의 액정표시장치는 도1에 나타낸 것과 같이 인접한 화소전극 사이(B, B')에 발생하는 전기적인 간섭현상에 의해 플리커(Flicker) 현상이 일어날 수 있다. 플리커 현상은 화면이 깜빡거리는 현상인데, 이것의 이유는 여러가지가 있으나, 화소전극 사이에서 발생하는 누설전류의 영향도 상당히 크다.

그리고, 종래의 액정표시장치는 화소전극 사이의 경계부분에 위치한 액정이 제대로 구동되지 않아서 화면의 질이 크게 떨어지는 문제도 발생한다. 이 문제를 방지하기 위하여 종래의 액정표시장치는 인접한 화소전극의 간격을 늘려 제조되어야 하는데, 이것은 결국 개구율이 감소된다는 문제를 낳게 된다.

따라서, 화소전극의 간격을 늘리지 않고도 액정이 제대로 구동되며 플리커의 발생도 줄어드는 액정표시장치와 그 제조방법이 필요한 것이다. 즉, 본 발명은 액정표시장치와 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 플리커의 발생을 줄이고, 화소전극 사이의 액정을 제대로 구동시키는 데에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 액정표시장치의 일부분이 도시된 평면도.

도 2a 내지 도 2g는 도 1의 I-I' 부분의 단면을 기준으로 도시한 공정단면도.

도 3은 본 발명의 첫번째 실시예에 의한 액정표시장치의 일부분이 도시된 평면도.

도 4a 내지 도 4g는 도 3의 II-II'의 단면을 기준으로 도시한 공정단면도.

도 5는 본 발명의 두번째 실시예에 의한 액정표시장치의 일부분이 도시된 평면도.

도 6a 내지 도 6h는 도 5의 III-III'의 단면을 기준으로 도시한 공정단면도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 화소전극 130 : 신호선

140 : 공통전극배선 200 : 투명기판

210 : 다결정실리콘(반도체층) 215 : 게이트절연막

220 : 포토레지스트 230 : 이온

240' : 주사선(게이트라인) 240'' : 공통전극배선(상부전극)

250 : 층간절연막 260 : 금속접촉홀

270 : 제2층간절연막 400 : 평탄화막

410 : 화소전극홀

본 발명은 기판 위에 소정의 간격을 두고 매트릭스 형태로 구성된 화소영역과, 화소영역 사이에 서로 직교하도록 형성되고 그 교차부는 층간절연막으로 구분된 주사선(240') 및 신호선(130)으로 구성된 액정표시장치에 있어서, 기판에서 주사선의 영역과 신호선의 영역의 교차부에 이루어진 활성채널부와 이온이 주입되어 이루어진 소스영역과 드레인영역 및 화소영역의 일부에 이루어진 스토리지 커패시터의 하부전극으로 구성된 다결정실리콘 등의 반도체층(210)과, 반도체층 위에 게이트절연막(215)으로 구분되어 제1금속으로 형성된 주사선(240')과, 스토리지 커패시터의 하부전극영역 위에 게이트절연막으로 구분되어 주사선과 동일한 물질로 형성된 공통전극배선(240'')과, 반도체층의 소스영역에 연결되고 제1금속 위에 층간절연막으로 구분되어 제2금속으로 형성된 신호선(130)과, 제2금속 위에 평탄화막으로 구분되어 주사선과 신호선이 형성된 영역의 일부를 커버하도록 형성된 제2공통전극배선(140)과, 반도체층의 드레인영역에 연결되고 평탄화막 위에 형성된 화소전극(100)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 제1금속으로 형성된 공통전극배선은 스토리지 커패시터의 상부전극으로서의 역할도 담당한다.

그리고, 본 발명에 나타낸 액정표시장치의 제조방법은 기판(200) 위에 반도체층(210)을 증착하고 스토리지 커패시터가 형성될 부분에 이온(230)을 주입하여 스토리지 커패시터의 하부전극을 형성하는 단계와, 반도체층 위에 게이트절연막(215)을 도포하고 그 위에 제1금속을 증착하고 패터닝하여 주사선(240')과 공통전극배선(240'')을 겸하는 스토리지 커패시터의 상부전극을 형성하는 단계와, 주사선을 마스크로 반도체층에 이온을 주입하여 소스영역과 드레인영역을 형성하는단계와, 그 위에 층간절연막(250)을 증착하고 게이트절연막과 층간절연막의 일부를 제거하여 반도체층의 소스영역을 노출시키는 단계와, 층간절연막 위에 제2금속을 증착하고 패터닝하여 위의 공정에서 노출된 소스영역에 접촉되도록 신호선(130)을 형성하는 단계와, 그 위에 평탄화막(400)을 증착하고 게이트절연막과 층간절연막 및 평탄화막의 일부를 제거하여 반도체층의 드레인영역을 노출시키는 단계와, 평탄화막 위에 투명전극을 증착하고 패터닝하여 위의 공정에서 노출된 드레인 영역에 접촉되는 화소전극(100)을 형성하는 단계와, 신호선의 영역과 주사선의 영역 위의 평탄화막의 일부를 커버하는 제2공통전극배선(140)을 형성하는 단계가 포함된 것을 특징으로 한다. 이 때, 본 발명은 또, 제2금속으로 신호선을 형성하면서 동시에 공통전압배선을 형성하고, 투명전극으로 화소전극을 형성하면서 동시에 제2공통전극배선과 공통전압배선을 연결하도록 한다.

위와 같은 본 발명의 액정표시장치와 그 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 설명하면 다음과 같다. 도3은 본 발명의 액정표시장치의 화소부분을 상세히 도시한 평면도이고, 도4는 도3의 II-II'부분을 기준으로 도시한 공정단면도이다.

(실시예1)

먼저 도4a에 나타낸 것과 같이 유리와 같은 투명성 절연기판(200) 위에 다결정실리콘(poly silicon)(210)으로 반도체층을 소정의 패턴으로 형성한다. 이 후, 도4b 부터 도4f까지는 종래의 제조방법과 동일하므로, 본 실시예1에서는 설명을 생략하고, 도4g만 설명하도록 한다. 본 실시예1를 통한 액정표시장치의 제조방법의 특징은 도4g에 나타낸 것과 같이 투명전극을 평탄화막 위에 증착하고 패터닝하여 화소전극(100)을 형성하면서 동시에 주사선과 신호선의 영역 위의 평탄화막 일부에 제2공통전극배선(140)을 형성하는 것이다. 즉, 투명전극으로 공통전극배선을 화소영역 사이에 형성하는 것이다. 이렇게 하여 인접한 화소전극 사이에 발생할 수 있는 전기적인 간섭현상을 줄일 수 있다. 이후, 도면에는 도시되지 않았지만, 패드개방(PAD OPEN)공정을 진행하여 하판제작을 완료한다.

(실시예 2)

본 발명은 제2공통전극배선의 형성위치와 형성물질에 의해 또 다른 실시예가 있다. 실시예1에서는 화소전극과 공통전극배선이 동일하게 투명전극으로 형성되었으나, 투명전극은 저항이 높다는 단점이 있다. 그래서, 본 실시예2에서는 화소전극(130)은 투명전극으로 형성하되, 제2공통전극배선(140)은 저항이 낮은 금속으로 형성하는 것이 특징이다.

본 실시예2에 의한 액정표시장치의 제조방법을 첨부된 도면, 도5와 도6에 따라 설명하도록 한다. 도5는 도3에 나타낸 것과 거의 같지만, 공통전극배선이 화소전극과 상이한 물질로 구성된 것이 다르다. 그리고, 도6은 도5의 III-III'부분을 기준으로 도시한 공정단면도이다. 도6a 부터 도6f까지는 실시예1과 같으므로, 설명을 생략하고, 실시예2의 주된 특징이 나타나 있는 도6g와 도6h만 설명하겠다.

본 실시예2는 도6g에 나타낸 것과 같이 평탄화막(400) 위의 화소영역을 커버하는 화소전극(100)을 ITO와 같은 투명전극으로 형성한다. 그리고, 도6h에 나타낸 것과 같이 상기 화소전극을 커버하도록 제2층간절연막(270)을 증착하고, 제2층간절연막 위의 주사선과 신호선 영역에 제2공통전극배선(140)을 형성한다. 이 때, 제2공통전극배선으로 형성되는 물질은 저항이 투명전극보다 낮은 금속으로 구성되는 것이 좋다. 왜냐하면, 화소전극과 동일한 투명전극으로 제2공통전극배선을 형성한다면, 실시예1과 비교하여 개선되는 점이 없기 때문이다.

본 발명은 종래의 액정표시장치와 비교해 볼 때, 주사선 사이에 형성된 공통전극배선 외에도 인접한 화소전극 사이에 또 하나의 공통전극배선이 형성되어 있으므로, 화소전극 사이에 발생할 수 있는 전기적인 간섭이 줄어든다. 따라서, 화소전극 사이의 간격을 넓힌 필요가 없으므로, 개구율이 향상되는 효과도 있다. 개구율이 향상되면, 종래보다 좋은 화질의 액정표시장치를 제조할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (7)

1. 기판 위에 매트릭스 형태로 구성된 화소영역과, 상기 화소영역 사이에 서로 직교하도록 형성되고, 그 교차부는 층간절연막으로 구분된 복수개의 주사선과 신호선으로 구성된 액정표시장치에 있어서:

   상기 주사선 영역과 신호선 영역의 교차부에 이루어진 활성채널부와, 상기 화소영역의 일부에 이온이 주입되어 이루어진 소스영역과 드레인영역 및 스토리지 커패시터의 하부전극으로 구성된 반도체층;

   상기 반도체층 위에 게이트절연막으로 구분되어 제1금속으로 형성된 주사선;

   상기 하부전극 위에 게이트절연막으로 구분되어 상기 주사선과 동일한 물질로 형성된 스토리지 커패시터의 상부전극;

   상기 반도체층의 소스영역에 연결되고 상기 제1금속 위에 층간절연막으로 구분되어 제2금속으로 형성된 신호선;

   상기 제2금속 위에 평탄화막으로 구분되어 상기 주사선과 신호선이 형성된 영역의 일부를 커버하도록 형성된 공통전극배선; 그리고,

   상기 반도체층의 드레인영역이 연결되고 상기 평탄화막 위에 형성된 화소전극을 포함하여 이루어진 액정표시장치.
2. 제 1 항 있어서, 상기 공통전극배선과 화소전극이 동일한 층에 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 공통전극배선과 화소전극이 동일한 물질로 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 공통전극배선과 화소전극이 상이한 층에 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 화소전극은 ITO로 이루어지고, 상기 공통전극배선은 상기 ITO보다 저항이 낮은 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
6. 기판 위에 반도체층을 증착하고, 스토리지 커패시터가 형성될 부분에 이온을 주입하여 스토리지 커패시터의 하부전극을 형성하는 단계;

   상기 반도체층 위에 게이트절연막을 도포하고, 그 위에 제1금속을 증착하고 패터닝하여 주사선과 스토리지 커패시터의 상부전극을 형성하는 단계;

   상기 주사선을 마스크로 상기 반도체층에 이온을 주입하여 소스영역과 드레인영역을 형성하는 단계;

   상기 제1금속을 포함하는 기판에 층간절연막을 증착하고, 상기 게이트절연막과 상기 층간절연막의 일부를 제거하여 상기 반도체층의 소스영역을 노출시키는 단계;

   상기 층간절연막 위에 제2금속을 증착하고 패터닝하여 상기 노출된 소스영역에 접촉되도록 신호선을 형성하는 단계;

   상기 제2금속을 포함하는 기판에 평탄화막을 증착하고, 상기 게이트절연막과 층간절연막 및 평탄화막의 일부를 제거하여 상기 반도체층의 드레인영역을 노출시키는 단계;

   상기 평탄화막 위에 투명전극을 증착하고 패터닝하여 상기 노출된 드레인영역에 접촉되는 화소전극을 형성하는 단계; 그리고,

   상기 신호선과 주사선 위의 영역을 커버하는 공통전극배선을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 공통전극배선을 형성하는 단계가 상기 화소전극을 형성하면서 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.