KR20010058152A - 트위스트 네마틱 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 제조방법 - Google Patents

트위스트 네마틱 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 트위스트 네마틱 박막 트랜지스터 액정표시소자의 제조 방법에 관한 것으로, 첫번째 투명전극을 화소전극 하단부에 설치하여 스토리지 캐패시턴스로 활용하고 소스-드레인 메탈위에 절연막을 올리고 비아홀 및 탑-투명전극 화소전극을 이루도록 함으로써, 개구율을 증가시키고 대형패널제작시 문제시 되는 쇼트 얼룩 및 플리커를 제거시킬 수 있는 효과가 있다. 본 발명의 트위스트 네마틱 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 제조 방법은, 박막트랜지스터와 화소전극을 배치하기 위한 하부 기판 위에 투명전극을 형성하여 스토리지 캐패시턴스를 형성하는 단계와, 상기 공정 이후 게이트 메탈을 이용하여 게이트 라인을 형성하는 단계와, 상기 공정 이후 절연층과 반도체층 및 절연층을 차례로 증착한 후 패턴을 형성하는 단계와, 상기 공정 이후 소스-드레인 메탈을 증착한 후 습식 및 건식 에칭을 통해 액티브 및 소스-드레인 메탈을 형성하는 단계와, 상기 공정 이후 절연막을 입히고 비아홀을 형성하는 단계와, 상기 투명전극과 겹쳐지는 부분에 화소전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

트위스트 네마틱 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURE IN TWISTED NEMATIC THIN FILM TRANSISTOR LCD}
본 발명은 트위스트 네마틱 박막 트랜지스터 액정표시소자(Twisted NematicTFT-LCD)의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 첫번째 투명전극(ITO ; indium tin oxide)을 화소전극 하단부에 설치하여 스토리지 캐패시턴스로 활용하고 소스-드레인 메탈위에 패시베이션(passivation)막을 올리고 비아홀(Via-hole) 및 탑-투명전극(top-ITO) 화소전극을 이루도록 함으로써, 개구율을 증가시키고 대형패널제작시 문제시 되는 쇼트 얼룩 및 플리커를 제거시킨 고화질의 트위스트 네마틱 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시 장치(LCD)는 두개의 유리기판 사이에 액정물질이 주입되고, 외부에서 전압이 인가되어 액정의 전기 광학적인 특성을 사용한 디스플레이 기구이다. 액정표시소자는 외부에서 입사되는 빛을 이용한다는 점에서 기존의 다른 표시소자와 구분된다. 액정 표시 장치의 장점으로는 소형, 박형 제작이 가능하고 소비 전력이 적다. 현재 사용되거나 개발 중에 있는 액정표시소자의 종류로는 네마틱 액정을 이용한 수동구동형의 TN, STN, ECB LCD와 능동구동형의 TET LCD가 있으며, 스멕틱 액정을 이용한 FLC, 고분자에 분산되어 산란모드를 이용하는 PDLC등이 있다.
도 1은 종래의 트위스트 네마틱 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 일반 화소의 구조를 나타낸 것이다.
도면을 참조하여, 하부 기판(1) 상에는 게이트 버스 라인(2) 및 데이타 버스 라인(4)이 교차 배열되어 있으며, 게이트 버스 라인(2)과 데이타 버스 라인(4)의 교차점 부근에는 박막 트랜지스터(TFT)가 배치되어 있고, 기판 상에 형성된 화소전극(3) 상에 스토리지 캐패시턴스로 사용된 불투명전극(5)이 형성된 구조이다.
종래의 트위스트 네마틱 박막 트랜지스터 액정 표시 장치는 정면에서의 뛰어난 콘트라스트(contrast) 래이쇼(ratio) 및 투과율 특성을 가지고 있으나, 패널의 크기가 대형화될수록 시야각의 협소함말고도 표시품질에 절대적인 영향을 주는 플리커, 크로스 토크(cross-talk) 및 쇼트(shot) 스티칭(stitching) 얼룩 등에 취약한 구조적인 한계를 가지고 있어 15인치 이상에 적용하는데 패널메어커들이 상당히 고전을 겪고 있다. 따라서 종래의 트위스트 네마틱 박막 트랜지스터 액정 표시 장치를 모니터에 적용시 시야각의 협소함을 부의 위상보상필름을 이용해 어느정도 보상하고 있으나 화면떨림(플리커)등의 문제점은 여전히 안고 있었다.
화소 전압의 전위차 변화는 아래와 같이 기술될 수 있다.
ΔVp = (Cgd/(Clc+Cst+Cgd))*ΔVg
기생용량에 의한 전위차 변화는 아래와 같고,
Ω = ΔVpmax - ΔVpmin
데이타 신호 전위변화에 의한 화소전압의 변화는 아래와 같다.
ΔVp = (Cpd/Ctot)*ΔVg
Ctot + Clc + Cst + Cgd
여기서, Cpd는 픽셀과 데이타 라인 사이의 커플링 커패시턴스이다.
상기의 문제점을 해결하기 위해 플리커에 가장 악영향을 끼치는 ΔVp를 최소화하기 위해서는 대략 수학식 1에 기록되어진 항목을 조절하는 것에 의해 해결이 가능하다. 가장 일반적으로, 트위스트 네마틱 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 설계에 있어서 가장 먼저 접근하는 항목은 총 캐패시턴스를 크게 가져가기 위해 스토리지 캐패시턴스(Cst)를 키우는 것으로, 상기 수학식 2의 오옴(Ω)값을 줄이는 것으로 접근하나, 종래의 트위스트 네마틱 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에서는 스토리지 캐패시턴스(Cst)를 키우는데 한계를 가지고 있다. 또한 총 캐패시턴스를 증가시키면 상기 수학식 3에서 처럼 픽셀과 데이타 라인 사이에 발생되는 커플링 캐패시턴스에 의한 크로스 토크 및 쇼트 스티칭 얼룩등을 개선할 수 있는 장점을 가지고 있으나, 스토리지 캐패시턴스(Cst)(5)를 키우면 키울수록 개구부의 영역이 좁아져 광 투과율을 저하시키는 요인으로 작용한다.
이와 같이 구성된 종래의 트위스트 네마틱 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서는, 보상필름을 이용해 어느정도 광시야각은 이룰 수 있으나 플리커 및 쇼트(shot) 스티칭(stitching) 미스매칭(mismatching) 등으로 인한 얼룩 등이 존재하며 BCE 구조로 패널 제작시 크로스-토크 발생 등의 문제점이 있었다. 더구나 이러한 문제점들은 모니터가 대형화 될수록 더욱 심해지는 경향이 있다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 첫번째 투명전극을 화소전극 하단부에 설치하여 스토리지 캐패시턴스로 활용하고 소스-드레인 메탈위에 패시베이션막을 올리고 비아홀(Via-hole) 및탑-투명전극(top-ITO) 화소전극을 이루도록 함으로써, 개구율을 증가시키고 대형패널제작시 문제시 되는 쇼트 얼룩 및 플리커를 제거시킨 고화질의 트위스트 네마틱 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 트위스트 네마틱 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 일반 화소의 구조도
도 2는 본 발명의 트위스트 네마틱 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 화소의 구조도
도 3a는 본 발명의 첫번째 투명전극층 형성 공정을 나타낸 평면도
도 3b는 본 발명의 첫번째 투명전극층 형성 이후 어레이 형성 공정을 나타낸 평면도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1, 11 : 하부 기판 2, 12 : 게이트 버스 라인
3, 13 : 화소전극 4, 14 : 데이타 버스 라인
5 : 불투명전극 15 : 투명전극
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 트위스트 네마틱 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서,
박막트랜지스터와 화소전극을 배치하기 위한 하부 기판 위에 투명전극을 형성하여 스토리지 캐패시턴스를 형성하는 단계와,
상기 공정 이후 게이트 메탈을 이용하여 게이트 라인을 형성하는 단계와,
상기 공정 이후 절연층과 반도체층 및 절연층을 차례로 증착한 후 패턴을 형성하는 단계와,
상기 공정 이후 소스-드레인 메탈을 증착한 후 습식 및 건식 에칭을 통해 액티브 및 소스-드레인 메탈을 형성하는 단계와,
상기 공정 이후 절연막을 입히고 비아홀을 형성하는 단계와,
상기 투명전극과 겹쳐지는 부분에 화소전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 투명전극의 연결가지는 상기 게이트 버스 라인과 평행하도록 형성시키는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 투명전극의 연결가지는 컬러필터의 블랙 메트리스와 겹쳐지도록 형성시키는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 투명전극을 형성시 상기 화소전극의 크기보다 작게 형성시키는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 스토리지 캐패시턴스는 액정 캐패시턴스보다 커야하며 바람직하게는 2배 이상 크게 형성시키는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
또, 실시예를 설명하기 위한 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 것은 동일한 부호를 사용하고 그 반복적인 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 트위스트 네마틱 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 화소의 구조도이다.
도시된 바와 같이, 하부 기판 상에 투명전극층(ITO)(15) 패터닝을 통해 스토리지 캐패시턴스를 형성하고, 게이트 메탈을 이용하여 게이트 버스 라인(12)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 하부 기판(11) 상에는 게이트 버스 라인(12) 및 데이타 버스 라인(14)이 교차 배열되어 있으며, 게이트 버스 라인(12)과 데이타 버스 라인(14)의 교차점 부근에는 박막 트랜지스터(TFT)가 배치되어 있다. 또한, 상기 투명전극층(ITO)(15)과 겹쳐지는 부분에 화소전극(13)이 패터닝되어 있다.
도 3a는 본 발명의 첫번째 투명전극층 형성 공정을 나타낸 평면도로서, 하부의 TFT 기판 위에 투명전극(ITO) 패터닝을 통해 스토리지 캐패시턴스를 형성한 구조이다.
도 3b는 본 발명의 첫번째 투명전극층 형성 이후 어레이 형성 공정을 나타낸 평면도이다.
먼저, 게이트 메탈을 이용하여 게이트 버스 라인(12)을 형성한다.
절연층과 반도체층 및 절연층을 차례로 증착후 패턴을 형성한다.
그 후 소스-드레인 메탈을 증착후 습식(wet)에칭 및 건식(dry)에칭을 통해 액티브(active) 및 소스-드레인 메탈을 형성한다.
패시베이션막을 입히고 비아홀(via-hole)을 패터닝한다.
첫번째 투명전극(ITO)층(15)과 겹쳐지는 부분에 화소전극(13)을 패터닝함으로 6 마스트(Mask) 구조가 된다.
전반적인 동작 설명은 트위스트 네마틱 모드와 일치하므로 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 트위스트 네마틱 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 제조 방법에 의하면, 첫번째 투명전극(ITO)을 화소전극 하단부에 설치하여 스토리지 캐패시턴스로 활용하고 소스-드레인 메탈위에 패시베이션막을 올리고 비아홀(Via-hole) 및 탑-투명전극(top-ITO) 화소전극을 이루도록 함으로써, 개구율을 증가시키고 대형패널제작시 문제시 되는 쇼트 얼룩 및 플리커를 제거시켜 고화질의 화면을 제공할 수 있는 효과가 있다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 박막트랜지스터와 화소전극을 배치하기 위한 하부 기판 위에 투명전극을 형성하여 스토리지 캐패시턴스를 형성하는 단계와,
    상기 공정 이후 게이트 메탈을 이용하여 게이트 라인을 형성하는 단계와,
    상기 공정 이후 절연층과 반도체층 및 절연층을 차례로 증착한 후 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 공정 이후 소스-드레인 메탈을 증착한 후 습식 및 건식 에칭을 통해 액티브 및 소스-드레인 메탈을 형성하는 단계와,
    상기 공정 이후 절연막을 입히고 비아홀을 형성하는 단계와,
    상기 투명전극과 겹쳐지는 부분에 화소전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 트위스트 네마틱 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명전극의 연결가지는 상기 게이트 버스 라인과 평행하게 형성하는 것을 특징으로 하는 트위스트 네마틱 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 투명전극은 컬러필터의 블랙 메트리스와 겹쳐지도록 형성시키는 것을특징으로 하는 트위스트 네마틱 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명전극은 상기 화소전극의 크기보다 작게 형성하는 것을 특징으로 하는 트위스트 네마틱 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스토리지 캐패시턴스는 액정 캐패시턴스보다 크게 형성시키는 것을 특징으로 하는 트위스트 네마틱 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 스토리지 캐패시턴스는 액정 캐패시턴스보다 크게 형성하는 것을 특징으로 하는 트위스트 네마틱 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100583705B1 (ko) * 2001-10-15 2006-05-26 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 액정 표시 장치, 화상 표시 장치 및 그 제조 방법

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