KR20080014243A - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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오현욱
신문영
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 델타구조에서 사이드 힐록에 의한 스토리지 전극과 데이터 라인 간의 쇼트를 방지하기 위한 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 스토리지 전압을 공급하는 스토리지 전극과; 데이터 신호를 공급하며 굴곡된 형태로 형성된 데이터 라인과; 상기 스토리지 전극과 데이터 라인 사이에 형성되며 상기 데이터 라인과 교차하여 델타구조로 배열된 서브화소영역을 정의하는 게이트 라인과; 상기 데이터 라인 및 데이터 라인과 접속된 박막 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
힐록, 알루미늄, 간격, 델타구조

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{LIQUIDE CRYSTAL DISPLAY AND FABRICATING METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명에 따른 델타구조의 서브화소를 가지는 액정표시장치를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 Ⅰ-Ⅰ' 선을 따라 절단한 단면을 나타내는 단면도이다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법을 나타내는 단면도들이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
10 : 기판 20 : 게이트 라인
22 : 게이트 전극 24 : 소스전극
26 : 드레인 전극 28 : 제 3 컨택홀
30 : 화소전극 40 : 데이터 라인
50 : 스토리지 라인 52 : 스토리지 전극
60 : 게이트 절연막 62 : 층간 절연막
64 : 보호막 70 : 액티브층
71 : 드레인 영역 72 : 소스 영역
73 : 채널 영역 76a : 제 1 컨택홀
76b : 제 2 컨택홀
본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 델타구조에서 사이드 힐록에 의한 스토리지 전극과 데이터 라인 간의 쇼트를 방지하기 위한 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
액정표시장치(Liquid Crystal Display)은 매트릭스(Matrix)형태로 배열된 액정 셀들의 광 투과율을 화상 신호정보에 따라 조절함으로써, 원하는 화상을 표시할 수 있도록 하는 장치이다. 이러한 액정표시장치는 평판형 디스플레이장치로 얇고 가벼우며, 낮은 소비전력 및 낮은 구동전압을 갖추고 있어, 다양한 전자장치에 광범위하게 사용되고 있다.
여기서, 액정표시장치는 서브 화소의 배열에 따라 스트립(strip)구조와, 모자이크(Mosaic) 구조과, 델타(Delta) 구조로 나뉜다.
델타 구조의 액정표시장치는 화소의 배열 형태로 형성된 데이터 라인과 게이트라인이 교차되어 마련된 서브화소 영역과, 서브화소 영역의 화소를 구형하는 영역인 화소 전극과, 스토리지 라인으로 구비한다. 이때, 스토리지 전극과 게이트 라인과 나란하게 형성된 데이터 라인은 서로 인접하게 형성하여 고온 열처리 공정시 사이드 힐록이 생기게 됨으로써 스토리지 전극과 데이터 라인간의 쇼트가 발생하거나 부식되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 델타구조에서 사이드 힐록에 의한 스토리지 전극과 데이터 라인 간의 쇼트를 방지하기 위한 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정표시장치는 스토리지 전압을 공급하는 스토리지 전극과; 데이터 신호를 공급하며 굴곡된 형태로 형성된 데이터 라인과; 상기 스토리지 전극과 데이터 라인 사이에 형성되며 상기 데이터 라인과 교차하여 델타구조로 배열된 서브화소영역을 정의하는 게이트 라인과; 상기 데이터 라인 및 데이터 라인과 접속된 박막 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 데이터 라인은 각각의 화소전극의 측부 사이에 형성된 직선부와 상기 화소전극의 상부 및 하부 측부에 형성된 굴곡부가 수직형태로 반복되는 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스토리지 전극과 데이터 라인의 굴곡부 및 게이트 라인은 서로 나란하게 형성되며, 게이트 라인을 사이에 둔 거리로 형성된다.
상기 스토리지 전극과 데이터 라인은 알루미늄인 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 게이트 라인은 몰리브덴 텅스텐으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은 기판 상에 액티브 층이 형성되는 단계와; 상기 액티브 층 상에 게이트 절연막을 증착시킨 뒤 스토리지 라인, 게이트 전극 및 게이트 라인이 형성되는 단계와; 상기 스토리지 라인, 게이트 전극 및 게이트 라인이 형성된 게이트 절연막 상에 제 1 및 제 2 컨택홀을 가지는 층간 절연막이 형성되는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 컨택홀을 가지는 상기 층간 절연막 상에 스토리지 전극 및 드레인 전극, 소스 전극, 데이터 라인이 형성되는 단계와; 상기 층간 절연막 상에 제 3 컨택홀을 가지는 보호막이 형성되는 단계와; 상기 제 3 컨택홀을 가지는 보호막 상에 화소전극이 형성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 스토리지 전극 및 드레인 전극은 하나의 금속층으로 형성되어 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제 외에 본 발명의 다른 기술적 과제 및 이점들은 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통해 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도 1 내지 도 3f를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 델타구조의 서브화소를 가지는 액정표시장치를 나타내는 평면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 Ⅰ-Ⅰ' 선을 따라 절단한 단면을 나타내는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시장치는 델타 구조로 형성된 서브화소의 배열에 따라 게이트 절연막(60)을 사이에 두고 교차하게 형성되어 서브 화소 영역을 마련하는 게이트 라인(20) 및 데이터 라인(40)과, 게이트 라인(20) 및 데이터 라인(40)과 접속된 박막트랜지스터와, 박막 트랜지스터와 접속된 화소 전극(30)과, 스토리지 라인(50)과 스토리지 전극(52) 사이에 형성된 화소 전극(30)의 전압변동을 방지하는 스토리지 커패시터를 구비한다.
게이트 라인(20)은 게이트 드라이버로부터의 스캔 신호를 박막 트랜지스터의 게이트 전극(22)에 공급한다. 여기서, 게이트 라인(20)은 스토리지 전극(52) 및 굴곡부(40b) 사이에 형성된다. 또한, 게이트 라인(20)은 스토리지 전극(52) 및 굴곡부(40b)과 나란하게 형성된다. 이때, 게이트 라인(20)은 몰리브덴 텅스텐 금속으로 이용되는 것이 바람직하다.
데이터 라인(40)은 데이터 드라이버로부터의 박막 트랜지스터의 소스전극(24)에 비디오 신호를 공급한다. 여기서, 데이터 라인(40)은 각각의 화소 전극(30) 사이에 형성되며 게이트 라인(20)과 교차하여 화소 영역을 마련하는 직선부(40a)과, 직선부(40a)과 수직으로 연결되며 게이트 라인(20) 및 스토리지 전극(52)과 나란하게 형성된 제 2 데이터 라인(40b)을 구비한다. 즉, 각각의 화소전극 측부에서는 직선으로 형성되며, 각각의 화소 전극 상하측에서는 굴곡되어 형성된다. 이때, 데이터 라인(40)과 스토리지 전극(52)은 알루미늄 금속으로 이용하는 것이 바람직하다.
박막 트랜지스터는 게이트 라인(20)의 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인(40) 상의 비디오 신호가 투과 영역에 충전되어 유지하게 된다. 이러한 박막 트랜지스터는 게이트 라인(20)과 접속된 게이트 전극(22), 데이터 라인(40)과 접속된 소스전극(24), 화소 전극(30)과 접속된 드레인 전극(26), 게이트 전극(22)에 의해 소스전극(24) 및 드레인 전극(26) 상에 채널을 형성하는 액티브층(70)을 구비한다.
소스전극(24) 및 드레인 전극(26)은 게이트 전극(22)과 층간 절연막(62) 및 게이트 절연막(60)을 사이에 두고 절연되게 형성된다. 소스전극(24)과 드레인 전극(26)은 층간 절연막(62) 및 게이트 절연막(60)을 관통하는 제 1 및 제 2 콘택홀(76a, 76b) 각각을 통해 n+ 불순물이 주입된 액티브층(70)의 소스/드레인 영역(71, 72) 각각과 접속된다. 여기서, 드레인 전극(26)은 스토리지 전극(52)과 전기적으로 연결되도록 일체형으로 형성되어 드레인 영역(71)과 접속된다.
게이트 라인(20)과 접속된 게이트 전극(22)은 액티브층(70)의 채널영역(72)과 게이트 절연막(60)을 사이에 두고 중첩되게 형성된다.
화소전극(30)은 제 3 컨택홀(28)을 통해 드레인 전극(26) 및 스토리지 전극(52)과 접속되며, 기판(10) 전면에 도포되는 보호막(64) 상에 형성된다. 이러한, 화소전극(30)은 투명 도전성 물질인 ITO 및 IZO로 형성된다.
스토리지 캐패시터는 공통전극과 화소전극(30) 사이에 형성된 액정으로 이루어진 셀이 박막트랜지스터가 턴 오프(Turn off)되도록 전압이 유지되도록 한다. 이 스토리지 캐패시터는 화소전극(30)과 접속된 드레인 전극(26) 및 스토리지 전극(52)과 스토리지 라인(50)이 게이트 절연막(60)을 두고 중첩되게 형성된다. 여기서, 데이터 라인과 스토리지 전극은 동일한 금속패턴으로 형성되며 바람직하게는 Al으로 이용된다. 여기서, 스토리지 라인(50)은 게이트 라인(20)과 나란하게 형성되며, 스토리지 전극(52)은 게이트 라인(20) 및 데이터 라인(40)과 나란하게 형성된다. 즉, 스토리지 전극(52)과 데이터 라인(40)은 게이트 라인(40)을 사이에 둔 일정 거리로 형성됨로써 스토리지 전극(52)과 데이터 라인(40) 간의 힐록에 의한 쇼트를 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 다른 데이터 라인(40)은 개구율에 피해없이 기존의 데이터 라인(40)과 게이트 라인(20)의 구조를 바꿈으로써 열처리 공정에서 힐록에 의한 불량을 줄일 수 있다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법의 단면도들을 나타낸 것이다.
도 3a를 참조하면, 기판(10) 상에 버퍼층(12)과 액티브층(70)이 형성된다.
구체적으로, 유리나 플라스틱 같은 기판(10) 상에 SiO2 등과 같은 무기 절연 물질이 전면에 층착됨으로써 버퍼층(12)이 형성한다. 이 버퍼층(12) 상에 아모퍼스 실리콘을 전면에 도포한 후 순차적 수평 결정화(Sequential Lateral Solidification; SLS) 방법으로 결정하여 폴리 실리콘막이 형성된다. 이 폴리 실리콘막은 포토리소그래피 공정과 식각 공정을 통해 패터닝됨으로써 액티브층(70)이 형성된다.
도 3b를 참조하면, 버퍼층(12)과 액티브층(70)이 형성된 기판(10)상에 게이트 절연막(60) 및 게이트 전극(22)과 스토리지 라인(40), 게이트 라인(20)이 형성된다.
구체적으로, 버퍼층(12)과 액티브층(70)이 형성된 기판(10) 상에 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposion)등의 증착 방법을 통해 무기 절연 물질이 전면에 증착됨으로써 게이트 절연막(60)이 형성된다. 여기서, 게이트 절연 물질로는 질화 실리콘(SiOx), 산화 실리콘(SiNx) 등과 같은 무기 절연 물질이 이용된다.
이 게이트 절연막(60) 상에 Mo 또는 Mo 합금 등의 게이트 금속패턴이 스퍼터링(Sputtering) 등의 방식을 통해 순차적으로 증착된 후 포토리소그래피 공정에 의해 패터닝됨으로써 게이트 라인(20), 게이트 전극(22) 및 스토리지 라인(40)이 형성된다.
도 3c를 참조하면, 게이트 라인(20), 게이트 전극(22)과 스토리지 라인(40)이 형성된 게이트 절연막(60) 상에 층간 절연막(62)이 형성된다.
구체적으로, 게이트 라인(20), 게이트 전극(22)과 스토리지 라인(40)을 덮도록 게이트 절연막(60) 상에 무기 절연물질을 전면에 증착됨으로써 층간 절연막(62)이 형성된다. 이 후 층간 절연막(62) 및 게이트 절연막(60)이 포토리소그래피 공정과 식각 공정을 통해 패터닝됨으로써 소스/드레인 영역(71, 72)을 노출시키는 제 1 및 제 2 콘택홀(76a, 76b)이 형성된다. 여기서, 층간 절연막(62)은 산화 실리콘 등과 같은 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
도 3d를 참조하면, 제 1 및 제 2 콘택홀(76a, 76b)이 형성된 층간 절연막(62) 상에 소스 및 드레인 전극(24, 26)과 스토리지 전극(52)과, 데이터 라인(40)이 형성된다.
구체적으로, 층간 절연막(62) 상에 소스 및 드레인 금속패턴이 증착된 후 그 소스 및 드레인 금속패턴이 포토리소그래피 공정과 식각 공정을 통해 패터닝됨으로써 소스 및 드레인 전극(24, 26)과 데이터 라인(40)과 스토리지 전극(52)이 동시에 형성된다. 여기서, 스토리지 전극(52)과 드레인 전극(26)은 일체된 형태의 금속층을 형성하며 서로 전기적으로 연결된다. 스토리지 전극(52)은 게이트 라인(20)을 사이에 둔 거리만큼 데이터 라인(40)이 형성된다. 스토리지 전극(52)과 데이터 라인(40)은 바람직하게는 Al 금속을 사용한다. 이에 따라, 스토리지 전극(52)과 데이터 라인(40)은 Aㅣ금속으로 인한 힐록이 발생하여도 일정 거리 차를 두고 형성됨으로써 쇼트 불량을 방지할 수 있다.
도 3e를 참조하면, 소스 및 드레인 전극(24, 26)이 형성된 층간 절연막(62) 상에 보호막(64)이 형성된다.
구체적으로, 소스 및 드레인 전극(24, 26)이 형성된 층간 절연막(62) 상에 스핀 코팅(Spin Coating)등의 코팅 방법을 통해 유기 절연 물질이 코팅됨으로써 보호막(64)이 형성된다. 이 보호막(64)이 포토리소그래피 공정과 식각 공정에 의해 패터닝됨으로써 드레인 전극(26) 및 스토리지 전극(52)을 노출시키는 제 3 콘택홀(34)이 형성된다.
도 3f를 참조하면, 드레인 전극(26)과 스토리지 전극(52), 제 3 컨택홀(28) 을 덮도록 화소전극(30)이 형성된다.
구체적으로, 드레인 전극(26)과 스토리지 전극(52), 제 3 컨택홀(28)을 덮도록 투명 물질이 스퍼터링 등과 같은 증착 방법을 통해 증착된 후 포토리소그래피 공정과, 식각 공정으로 패터닝됨으로써 화소전극(30)이 형성된다. 여기서 화소전극(30)은 제 3 콘택홀(34)을 통해 드레인 전극(26)과 접속된다. 이러한, 화소전극(30)은 ITO 및 인듐 징크 옥사이드(Induim Zinc Oxide)등이 이용된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은 스토리지 전극과 데이터 라인의 간격을 넓힘으로써 힐록에 의한 스토리지 전극과 데이터 라인의 쇼트 발생을 방지할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구의 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

Claims (12)

  1. 스토리지 전압을 공급하는 스토리지 전극과;
    데이터 신호를 공급하며 굴곡된 형태로 형성된 데이터 라인과;
    상기 스토리지 전극과 데이터 라인 사이에 형성되며 상기 데이터 라인과 교차하여 델타구조로 배열된 화소영역을 정의하는 게이트 라인과;
    상기 데이터 라인 및 데이터 라인과 접속된 박막 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 라인은 각각의 화소전극의 측부 사이에 형성된 직선부와 상기 화소전극의 상부 및 하부 측부에 형성된 굴곡부가 수직형태로 반복되는 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스토리지 전극과 데이터 라인의 굴곡부 및 게이트 라인은 서로 나란하게 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스토리지 전극과 데이터 라인의 굴곡부는 게이트 라인을 사이에 둔 거 리로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스토리지 전극과 데이터 라인은 알루미늄인 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 게이트 라인은 몰리브덴 텅스텐으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 기판 상에 액티브 층이 형성되는 단계와;
    상기 액티브 층 상에 게이트 절연막을 증착시킨 뒤 스토리지 라인, 게이트 전극 및 게이트 라인이 형성되는 단계와;
    상기 스토리지 라인, 게이트 전극 및 게이트 라인이 형성된 게이트 절연막 상에 제 1 및 제 2 컨택홀을 가지는 층간 절연막이 형성되는 단계와;
    상기 제 1 및 제 2 컨택홀을 가지는 상기 층간 절연막 상에 스토리지 전극 및 드레인 전극, 소스 전극, 데이터 라인이 형성되는 단계와;
    상기 층간 절연막 상에 제 3 컨택홀을 가지는 보호막이 형성되는 단계와;
    상기 제 3 컨택홀을 가지는 보호막 상에 화소전극이 형성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 데이터 라인은 각각의 화소전극의 측부 사이에 형성된 직선부와 상기 화소전극의 상부 및 하부 측부에 형성된 굴곡부가 수직형태로 반복되는 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 스토리지 전극 및 드레인 전극은 하나의 금속층으로 형성되어 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 스토리지 전극과 데이터 라인의 굴곡부는 게이트 라인을 사이에 둔 거리로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 스토리지 전극과 데이터 라인은 알루미늄인 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 게이트 라인은 몰리브덴 텅스텐으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 제조방법.
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