KR940004237B1

KR940004237B1 - 액정표시 장치 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR940004237B1
Application number: KR1019910015762A
Authority: KR
Inventors: 권순길
Original assignee: 삼성전자 주식회사; 김광호
Priority date: 1991-09-10
Filing date: 1991-09-10
Publication date: 1994-05-19
Also published as: KR930006487A

Abstract

내용 없음.

Description

액정표시 장치 및 그 제조방법

제1도는 종래의 액정표시 장치의 단면도.

제2도는 이 발명에 따른 액정표시 장치의 단면도.

제3a∼3d도는 이 발명에 따른 액정표시 장치의 제조 공정도이다.

이 발명은 액정표시 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 개구율을 높이기 위해 화소전극 하부에 광차폐층을 형성한 액정표시 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

현재 랩탑(Lap Top)형이나 노트북(Note Book)형 퍼스컴 또는 휴대용 T.V등의 표시 판넬로 널리 쓰이는 액정표시 장치는 종래의 CRT(Cathode Ray Tube)에 비해 소비전력이 작고, 소형화 박막화가 가능하며, 제조공정이 간단한등의 장점을 갖고 있어 그 사용범위가 점차 넓어지고 있다. 또한, 구동 매트릭스(Active Matrix)형 액정표시 장치(Liguid Crystal Display)의 개발등에 따라 휘도(Luminance) 및 명암비(Contrast)등의 특성이 꾸준히 향상되고 있다. 그러나 액정표시 장치의 대형화 고정세화 추세에 따라 금선배선 및 광차단막(Black Matrix)등에 의해 상대적으로 개구율(Open hole rate)이 저하되고 있는 문제점이 있어 개구율 향상을 위한 연구가 꾸준히 진행되고 있다. 액정표시 장치는 각 화소마다 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)가 형성된 유리기판과 칼라필터가 형성된 유리기판 및 그 사이에 주입된 액정으로 이루어진다.

제1도는 종래의 액정표시 장치의 단면도이다.

상기 액정표시 장치는 구동 매트릭스형으로 역스태거드형 박막트랜지스터 (Inverted Staggered Type Thin Film Transistor)와 화소전극(9)이 형성되어 있는 제1기판(1)과, 광차단막(17) 및 칼라필터(19)가 형성되어 있는 제2기판(15)의 사이에 액정(13)이 봉입된 구조로 이루어졌다. 상기 박막트랜지스터는 제1기판(1)상의 소정부분에 형성된 게이트 전극(3)과, 게이트 전극(3)을 포함한 전표면에 형성된 절연막(5)과 상기 게이트 전극(3) 상부의 절연막(5)의 표면에 형성된 반도체 층(7), 반도체 층(7)의 표면에 형성된 소오스 및 드레인 전극(10),(11)으로 구성된다. 상기 소오스 및 드레인 전극(10),(11)이 형성되어 있지 않은 절연막(5)의 표면에 화소전극(9)이 형성되어 있으며, 상기 구조의 전표면에 보호층(12)이 형성되어 있다. 상기 보호층(12)의 전표면에 액정배향층(16)이 형성되어 있다.

또한, 상기 광차단막(14)은 상기 제1기판(1)에 형성되어 있는 박막트랜지스터와 대향되도록 상기 제2기판(13)에 형성되어 있으며, 상기 광차단막(14)이 형성되어 있지 않은 제2기판(13)에 칼라필터(15)가 형성되어 있다. 상기 광차단막(14)과 칼라필터(15)는 소정부분이 겹쳐진다. 상기 구조의 전표면에 공통전극(17)이 형성되어 있으며, 상기 공통전극(17)의 전표면에 액정배향층(19)이 형성되어 있다. 상기 제2기판(13)과 제1기판(1) 사이의 공간을 셀갭이라 하는데 액정(20)으로 채워져있다.

상술한 액정표시 장치는 화면과 경사각을 가지고 바라볼 때 소정화소에서 인접된 화소의 색광이 나타나는 광누설을 방지하여 양호한 화질을 갖도록 하기 위하여 광차단막을 어느정도 화소전극과 중첩되도록 크게 형성한다. 예를 들면 액정표시 장치의 셀갭(Cell gap)이 6㎛이면 60°의 경사 시각에서의 광누설 방지를 위해서는 화소전극과 광차단막의 겹치는 부분이 10㎛ 이상되어야 한다.

그러나, 광누설을 방지하기 위하여 광차단막을 크게하면 상대적으로 화소들의 단위면적이 작아져 개구율 감소에 의해 화질이 저하되는 문제점이 있다. 따라서 이 발명의 목적은 개구율을 증가시켜 양호한 화질을 가지는 액정표시 장치는 제공함에 있다.

이 발명의 다른 목적은 상기와 같은 액정표시 장치의 제조방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 이 발명은 제1기판상의 소정부분에 형성된 제1광차단막과, 제1기판 및 제1광차단막의 표면에 형성된 제1절연막과, 상기 제1광차단막상의 제1절연막 표면에 형성된 게이트 전극과, 상기 제1절연막 및 게이트 전극상에 형성된 제2절연막과, 상기 게이트 전극상의 제2절연막 표면에 형성된 반도체층과, 상기 반도체층을 제외한 부분에 형성된 화소전극과, 상기 반도체층상에 형성된 소오스 및 드레인 전극과, 상기 구조의 전표면에 형성된 보호층과, 상기 보호층상에 형성된 액정배향층과 제2기판의 소정부분에 상기 제1광차단막과 대향되도록 형성된 제2광차단막과, 상기 제2광차단막을 제외한 제2기판상에 제2광차단막과 소정부분 겹치도록 형성된 칼라필터와, 상기 구조의 전표면에 형성된 공통전극과, 액정배향층과, 제2기판과 제1기판 사이를 채운 액정을 구비함을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위하여 이 발명은 제1기판의 소정부분에 제1광차단막을 형성한 후 상기 구조의 전표면에 제1절연층을 형성하는 공정과, 상기 제1광차단막상의 제1절연층 표면에 게이트 전극을 형성한 후 상기 구조의 전표면에 제2절연층을 형성하는 공정과, 상기 게이트 전극상의 제2절연층 표면에 반도체층을 형성한 후 상기 반도체층을 제외한 부분에 화소전극을 형성하는 공정과, 상기 반도체층상에 소오스 및 드레인 전극을 형성한 후 상기 구조의 전표면에 보호층을 형성하는 공정과, 상기 보호층상에 액정배향층을 형성하는 공정과, 제2기판상에 제2광차단막을 제1광차단막과 대향되도록 형성하는 공정과, 상기 제2기판상에 제2광차단막과 일정부분이 중첩되도록 칼라필터를 형성한 후 상기 구조의 전표면에 공통전극을 형성하는 공정과, 상기 공통전극의 표면에 액정배향층을 형성한 후 상기 구조의 제1 및 제2기판 사이에 액정을 채우고 봉입하는 공정을 포함한다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 이 발명을 상세히 설명한다.

제2도는 이 발명에 따른 액정표시 장치의 단면도이다. 석영동 투명유리 재질의 제1기판(21)상의 소정부분에 Al, Ta, Md, Pt 및 Cr 등 금속의 산화물이나 염료등으로 제1광차단막(23)이 형성되어 있으며, 상기 제1광차단막(23)을 포함하는 전표면에 산화구조 및 질화규소등 절연물질로 제1절연막(25)이 형성되어 있다. 상기 제1광차단막(23)상의 제1절연막(25) 표면에 Al, Cr, Ta 및 Ti 등의 도전물질로 게이트 전극(27)이 형성되어 있고, 상기 게이트 전극(27)을 포함하는 전표면에 산화규소 및 질소규소등 절연물질로 제2절연막(29)이 형성되어 있다. 상기 게이트 전극(27)상의 제2절연막(29) 표면에 다결정 규소 및 비정질 규소로 반도체층(31)이 형성되어 있고, 상기 반도체층(31)의 표면에 Al, Cr, Ti, Pt 및 W 등의 금속으로 소오스 및 드레인 전극(34),(35)이 형성되어 있다. 상기 소오스 및 드레인이 형성되어 있지 않은 제2절연막(29)의 표면에 ITO(Indium Thin Oxide)등의 투면도전체로 화소전극(33)이 형성되어 있으며, 상기 구조의 전표면에 산화규소나 질화규소등 절연물질로 보호층(37)이 형성되어 있으며, 또한 상기 보호층(37)상에 액정배향층(36)이 형성되어 있다.

제2기판(39)의 소정부분에 Al, Ta, Mo, Pt 및 Cr 등 금속의 산화물이나 염료등으로 제2광차단막(41)이 형성되어 있다. 상기 제2광차단막(41)은 제1광차단막 (23)과 대향되도록 형성된다. 상기 제2광차단막(41)을 제외한 제2기판(39)상에 칼라필터(43)가 형성되어 있다. 상기 칼라필터(43)는 제2광차단막(41)과 소정부분 겹치도록 형성되어 있다. 상기 구조의 전표면에 ITO 등 투명 도전체로 공통전극(45)이 형성되어 있으며, 상기 공통전극(45)의 표면에 액정배향층(47)이 형성되어 있다. 상기 제1 및 제2기판(21),(39) 사이의 공간을 셀갭이라 하는데 액정(49)으로 채우져 있다. 상기 제1 및 제2광차단막(23),(41)이 대향되게 위치하므로 경사시각에서와 광누설이 상기 제1광차단막(23)에 의해 방지된다. 따라서 상기 제2광차단막 (41)을 작게 형성할 수 있으므로 액정표시 장치의 개구율을 증가시킬 수 있다.

제3a∼3d도는 이 발명에 따른 액정표시 장치의 제조 공정도이다. 제3a도를 참조하면, 제1기판(21)상에 Al, Ta, Mo, Pt 및 Cr 등 금속의 산화물이나 염료등으로 제1광차단막(23)을 형성한 후, 제1광차단막(23)의 소정부분이 노출되도록 통상의 방법으로 감광막 패턴(22)을 형성한다. 상기 제1기판(21)은 석영 유리기판을 사용한다.

제3b도를 참조하면, 상기 노출된 제1광차단막(23)을 제거한 후 감광막 패턴 (22)을 제거하고 산화규소 또는 질화규소로 상기 구조의 전표면에 제1절연막(25)을 형성한다. 이때 상기 제1광차단막(23)이 절연물질로 형성되어 있을 경우 제1절연막 (25)을 형성하지 않을 수도 있다. 그 후 제1광차단막(23)상의 제1절연막(25)의 표면에 통상의 방법으로 게이트 전극(27)을 Al, Cr, Ta 및 Ti 등의 도전물질로 형성한다. 그 다음 상기 구조의 전표면에 제2절연막(29)을 산화규소 또는 질화규소로 화학기상증착법을 써서 형성한다. 상기 제1 및 제2절연막(25),(29)이 같은 재질일 필요는 없다. 제3c도를 참조하면, 상기 게이트 전극(27)상의 제2절연막(29) 표면에 박막트랜지스터의 채널 영역인 반도체층(31)을 다결정 또는 비정질 실리콘으로 통상의 방법으로 형성한다. 그 후 상기 반도체층(31)을 제외한 제2절연막(29)의 표면에 ITO 등 투명 도전물질로 화소전극(33)을 형성한다.

그 다음 통상의 방법으로 Al, Cr, Ti, Pt 및 W 등의 금속으로 소오스 및 드레인 전극(34),(35)을 형성한 후 상기 구조의 전표면에 산화규소나 질화규소등 절연물질로 보호층(37)을 형성한 후, 액정배향층(36)을 형성한다.

제3d도를 참조하면, 제2기판(39)상에 제1광차단막(23)과 대향되도록 Al, Ta, Mo, Pt 및 Cr 등 금속의 산화물이나 염료등으로 제2광차단막을 형성한다. 상기 제2기판은 석영 유리기판을 사용하여 상기 제1 및 제2광차단막(23),(41)은 동일한 재질 동일한 크기일 필요는 없으나, 개구율을 높이기 위해서는 제2광차단막(41)이 제1광차단막(23)보다 작아야 한다. 그 후 상기 제2광차단막(41)을 제외한 제2기판 (39)의 표면에 통상의 방법으로 칼라필터(43)를 형성한다. 상기 칼라필터(43)는 제2광차단막(41)과 소정부정 겹치도록 형성한다. 그 다음 상기 구조의 전표면에 ITO 등 투명도전물질로 공통전극(45)을 형성한 후 상기 공통전극(45)을 형성한 후 상기 공통전극(45)의 표면에 액정배향층(47)을 형성한다. 또한 상기 구조의 제1 및 제2기판(21),(39)을 그 사이에 셀갭이 형성되도록 부착한 후 셀갭에 액정(49)을 봉입한다.

상술한 바와 같이 박막트랜지스터와 화소전극이 형성되는 기판상에 게이트 전극의 하부에 광차단막을 소정크기로 형성한 후 절연막을 도포하고 추후 공정을 진행한다. 따라서 이 발명은 2중의 광차단막을 형성하므로 경사시각에서의 광누설을 방지할 수 있으며 액정표시장치의 개구율을 향상시켜 화질을 개선할 수 있는 이점이 있다.

Claims

액정표시장치에 있어서 제1기판상의 소정부분에 형성된 제1광차단막과, 제1기판 및 제1광차단막의 표면에 형성된 제1절연막과 상기 제1광차단막상의 제1절연막의 표면에 형성된 게이트 전극과, 상기 제1절연막 및 게이트 전극상에 형성된 제2절연막과, 상기 게이트 전극상의 제2절연막상에 형성된 반도체층과, 상기 반도체층을 제외한 부분에 형성되어 있는 화소전극과, 상기 반도체층상에 상기 화소전극과 소정부분이 겹치도록 형성된 소오스 및 드레인 전극과, 상기 구조의 전표면에 순차적으로 형성된 보호층 및 액정배향층과 제2기판의 소정부분에 상기 제1광차단막과 대향되도록 형성된 제2광차단막과, 상기 제2광차단막을 제외한 제2기판상에 제2광차단막과 소정부분 겹치도록 형성된 칼라필터와, 상기 구조의 전표면에 형성된 공통전극과, 역정배향층 상기 구조의 상부기판과 하부기판 사이를 채운 액정을 구비한 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 제1광차단막을 도전물질로 형성하는 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 제1광차단막을 절연물질로 형성하는 액정표시장치.
제3항에 있어서, 상기 제1광차단막을 Al, Ta, Mo, Pt 및 Cr의 산화물중 어느 하나로 성하는 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 제1절연막을 산화규소 또는 질화규소중 어느 하나로 형성하는 액정표시장치.
제1항에 있어서,상기 제1절연막을 형성하지 않고 게이트 전극을 제1광차단막위에 직접 형성하는 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 제2절연막을 산화규소 또는 질화규소등 어느하나로 형성하는 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2절연막을 동질 또는 이질의 재료로 형성하는 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 제2광차단막을 Al, Ta, Mo, Pt 또는 Cr 어느 하나의 산화물로 형성하는 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2광차단막을 동질 또는 이질의 재료로 형성하는 액정표시장치.
액정표시장치의 제조공정에 있어서 제1기판의 소정부분에 제1광차단막을 형성한 후 상기 구조의 전표면에 제1절연층을 형성하는 공정과, 상기 제1광차단막상의 제1절연층 표면에 게이트 전극을 형성한 후 상기 구조의 전표면에 제2절연층을 형성하는 공정과, 상기 게이트 전극상의 제2절연층의 표면에 반도체층을 형성한 후 상기 반도체층을 제외한 부분에 화소전극을 형성하는 공정과, 상기 반도체층상에 소오스 및 드레인 전극을 형성하는 공정과, 상기 구조의 전표면에 보호층 및 액정배향층을 순차적으로 형성하는 공정과, 제2기판상에 제2광차단막을 제1광차단막과 대향되도록 형성하는 공정과, 상기 제2기판상에 제2광차단막과 일정부분 충첩되도록 칼라필터를 형성한 후 상기 구조의 전표면에 공통전극을 형성하는 공정과, 상기 공통전극의 표면에 액정배향층을 형성한 후 상기 구조의 제1 및 제2기판 사이에 액정을 채우고 봉입하는 공정을 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
제11항에 있어서, 상기 제1광차단막이 제2광차단막과 동일한 크기이거나 더 크게 형성하는 액정표시장치의 제조방법.