KR980010570A - 박막 액정 표시 장치(tft-lcd) 및 그 제조방법 - Google Patents

박막 액정 표시 장치(tft-lcd) 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

박막 액정 표시 장치(TFT-LCD) 및 그 제조방법에 대한 것으로, 특히 같은 휘도에서 개구율을 증가시키고 이에 따라 투과율도 증가하여 소비 전력을 감소시킬 수 있도록 한 것이다. 이와 같은 박막 액정 표시 장치는 블랙 매트리스를 활성 영역과 게이트 라인을 따라 형성하고, 화소 전극의 가장자리는 데이터라인의 사이드와 일부 오버랩 되도록 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

박막 액정 표시 장치(TFT-LCD) 및 그 제조방법
본 발명은 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD)에 대한 것으로, 특히 화소 전극과 블랙 매트리스(BM)의 구조를 변화시켜 개구율을 증가시키기에 적당하도록한 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD) 및 그 제조방법에 관한 것이다 일반적으로 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD)는 복수개의 픽셀 영역이 매트릭스 형태로 배열되고 각 픽셀마다 하나의 박막 트랜지스터(TFT)와 하나의 화소 전극이 배열되어 있는 하판(Bottom plate)과, 색상을 나타내기 위한 칼라 필터층 및 공통 전극이 형성되는 상판(Top plate)과, 그리고 이 상판과 하판 사이를 채우는 액정으로 구성되어 있으며, 상판과 하판의 양쪽면에는 가시광선(자연광)을 선편광시켜주는 편광판이 각각 부착되어 있다. 종래의 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD)는 라인 인버젼(line inVersion) 방식에 의해서 구동될때 수평 방향의 크로스토크 보다는 수직 방향에서 크로스토크가 발생될 수 있다는 문제가 있다. 이하 첨부 도면을 참조하여 종래의 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD)에 관하여 설명하면 다음과 같다. 제1도은 종래 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD)의 평면도이고, 도 2a는 도 1의 I-I 선상의 구조 단면도이며, 도 2b는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선상의 구조 단면도이다. 먼저 종래의 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD)는 도 1에 도시된 바와 같이 복수개의 게이트 라인(23a)과 데이타 라인(25)이 서로 수직하게 배열되어 있고 상기 게이트 라인(23a)의 가장 자리와 소정 부분 겹치고 데이타 라인(25)의 가장 자리와 일정 간격 떨어져서 화소 전극(27)이 형성되어 있고, 상기 데이타 라인(25) 상부와 소정 부분의 게이트 라인(23a)을 덮도록 블랙 매트리스(BM)(16)가 형성되어 있다. 그리고 종래 도 1의 I - I선상의 구조는 도 2a에 도시된 바와 같이 하판(20) 상부에 제 1 절연막(24)이 형성되고, 상기 제 1 절연막(24) 상의 소정 부분에 데이타 라인(25)이 일방향으로 형성되고, 상기 데이타 라인(25)상부를 덮도록 전면에 보호막(26)이 형성된다. 그리고 상기 보호막(26)상에 데이타 라인(25)과 일정 간격 떨어져서 화소 전극(27)이 구성된다. 그리고 상판(15) 상에 데이타 라인(25)을 덮으며 화소 진극(27)의 가장자리 위부분을 덮도록 블랙 매트리스(16)가 형성되어 있다. 다음으로 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선상의 구조는 도 2b에 도시된 바와 같이 하판(20)상에 섬 모양의 반도체층과 상기 반도체층을 둘러싸고 있는 제 2 절연막(22)과 상기 제 2 절연막(22) 상의 소정 영역에 게이트 전극(23)과, 상기 반도체층 상부의 소정영역에 게이트 라인(23)과 게이트 라인(23) 양측의 반도체층에 구성된 소오스/드레인 영역(21a/21b)과, 상기 게이트 전극(23)을 포함한 하판(20) 전면에 제3 절연막(24)과, 상기 게이트 전극(23)의 일측과 소정 부분 떨어져서 제 2 절연막(22)과 제 3 절연막(24)을 관통하여 소오스 영역(21a)과 콘택된 제 3 절연막(24)상의 데이타 라인(25)과, 전면을 덮고 있는 제 4 절연막(26)과, 게이트 전극(23) 타측 상부와 소정 부분 떨어져서 제 4 절연막(26)과 제 3 절연막(24)과 제 2 절연막(22)을 관통하여 드레인 영역(21b)과 콘택된 화소 전극(27)과, 상기 전면에 제 5 절연막(28)으로 구성된다. 그리고 상판(15)은 상판(15)상에 하판(20)의 데이타 라인(25)과 화소 전극의 일부를 덮고 있는 블랙 매트리스(16)로 구성된다.
종래의 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD)는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 데이타 라인에 블랙 매트리스가 존재하므로 박막 액정 표시 장치의 개구율에 제한을 받고 소비전력이 증가한다
둘째, 라인 인버젼 방식으로 구동 할때는 수직 방향으로의 크로스토크가 발생할 수 있다. 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로써 개구율을 높일 수 있는 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD) 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
제1도는 종래 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD)의 평면도.
제la도는 1의 I - I선상의 종래 박막 액정 표시 장치의 단면도.
제2b도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선상의 종래 박막 액정 표시 장치의 단면도.
제3도는 본 발명 제1실시예의 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD)의 평면도.
제4도는 3의 Ⅲ-Ⅲ 선상의 본 발명 제1실시예의 구조 단면도.
제5도는 제3도의 Ⅲ-Ⅲ 선상의 본 발명 제2실시예의 구조 단면.
제6도는 제3도 Ⅳ-Ⅳ 선상의 본 발명 박막 액정 표시 장치의 구조 단면도.
제7a 내지 7c는 제3도의 Ⅲ-Ⅲ 선상의 본 발명 제1실시예의 박막 액정 표시 장치의 하판의 제조방법을 나타낸 단면도.
제8a도 내지 8b는 제3도의 Ⅲ-Ⅲ 선상의 본 발명 제1실시예의 박막 액정 표시 장치의 상판의 제조방법을 나타낸 단면도.
제9도는 본 발명 제1실시예의 박막 액정 표시 장치의 상판과 하판을 합착한 후의 단면을 나타낸 도면.
제10도는 본 발명 제3실시예의 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD)의 평면도.
제11a도는 제10도의 Ⅴ-Ⅴ 선상의 본 발명 제3실시예의 박막 액정 표시 장치의 단면도.
제11b도는 제10도의 Ⅴ-Ⅴ 선상의 본 발명 제4실시예의 박막 액정 표시 장치의 단면도.
제11c도는 제10도의 Ⅴ-Ⅴ 선상의 본 발명 제5실시예의 박막 액정 표시 장치의 단면도.
제12도는 제10도의 Ⅵ-Ⅵ 선상의 본 발명 제3실시예의 박막 액정 표시 장치의 단면도.
제13a도와 13b는 제10도의 Ⅴ-Ⅴ 선상의 본 발명 제3실시예의 박막 액정 표시 장치의 하판의 제조방법을 나타낸 단면도.
제14a도와 14b는 제10도의 Ⅴ-Ⅴ 선상의 본 발명 제3실시예의 박막 액정 표시 장치의 상판의 제조방법을 나타낸 단면도.
제15도는 본 발명 제3실시예의 박막 액정 표시 장치의 상판과 하판을 합착한 후의 단면도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
40, 60 : 하판 41a : 소오스 영역
41b : 드레인 영역 42, 63 : 게이트 절연막
43, 61 : 게이트 전극 43a, 61a : 게이트 라인
44 : 층간 절연막 45, 77 : 데이타 라인
46, 67 : 보호막 47, 68 : 화소전극
49, TO :상판 50, 71 :블랙 매트리스
51,72 : 칼라 필터층 52, 73 : 공통전극
53, 74 ; 배향막(PI:polyimide) 54, 75 : 액정
62 : 양극산화막 64 : 반도체층
65 :도핑된 반도체층 66a :소오스 전극
66b 드레인 전극
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD)는 수직으로 형성된 데이타 라인과 게이트 라인, 상기 게이트 라인의 상측에만 형성된 블랙 매트리스와, 상기 데이타 라인의 경계면까지 확장되어 형성된 화소 전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명 박막 액정 표시 장치의 데이타 라인 상의 수평 단면도는 하판 상에 형성된 절연막과, 상기 하판 상의 소정 영역에 형성된 데이타 라인과. 상기 데이타 라인과 상기 하판 상에 형성된 보호막과, 상기 보호막 상에 상기 데이타 라인 상의 경계면을 지나도록 형성된 화소 전극과, 상기 하판의 데이타 라인 위를 덮고있는 상판과, 상기 상판 상에 데이타 라인을 덮도록 형성된 칼라 필터층과, 상기 칼라필터층의 상에 형성된 공통전극과, 상기 공통전극 상에 형성된 배향막을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD) 및 그 제조방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 제3도은 본 발명 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD)의 평면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅲ-Ⅲ 선상의 본 발명 제 1 실시예의 구조 단면도이며, 도 5는 도 3의 Ⅲ-Ⅲ 선상의 본 발명 제 2실시예의 구조 단면도이다. 그리고 도 6은 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선상의 본 발명 박막 액정 표시 장치의 구조 단면도이다. 먼저 본 발명 제 1 실시예의 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD)는 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이 화소 전극(47)의 가장 자리가 데이타 라인(45)의 사이드와 일부 오버랩되어 있고, 블랙 매트리스(BM)(50)는 데이타 라인(45)을 따라서는 형성되지 않고 게이트 전극(43)과 게이트 라인(43a)와 활성 영역 상에 선택적으로 형성되어 있다. 이에따라 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD)의 개구율을 증가시켜 같은 휘도에서 소비 진력을 감소시킬 수 있다.
그리고 하판(40)상에 층간절연막(44)과, 층간절연막(44) 상의 소정 영역에 데이타 라인(45)과, 전면에 무기 절연막을 사용한 보호막(46)과, 보호막(46) 상부에 데이타 라인(45)의 가장자리와 약간 오버랩 된 ITO층으로 구성된 화소 전극(47)이 테이퍼 지게 구성되었다.
여기서 데이타 라인(45)의 테이퍼는 각을 갖도록 경사지게(여기에서 테이퍼의 경사도는 70°이상으로 한다.) 형성하여 화소 전극(47)이 데이타 라인(45)에 오버랩되면서 보호막(46)을 사이에 두고 즉, 데이터 라인(45)을 넘어가면서 모서리 부분이 자동적으로 끊어지도록 하였다 이어서 하판(40)의 데이타 라인(45)을 덮고 있는 상판(49)상에는 칼라 필터층(51)이 있고 칼라 필터층(51)상에 ITO층으로 이루어진 공통 전극(52)이 있으며 공통전극(52) 상에는 액정분자들을 일정한 방향으로 배열시키는 배향막(PI:Polyimide)(53)이 있다.
여기에서 칼라 필터층(51)은 데이타 라인(45) 폭의 중앙을 경계로 해서 나눠진다. 그리고 상판(49)과 하판(40)사이에 액정(54)이 있다. 이어서 본 발명 제 2실시예인 도 3의 Ⅲ-Ⅲ 선상의 구조는 도 3및 도 5에 도시된 바와 같이 하판(40) 상에 층간절연막(44)과, 층간절연막(44) 상의 소정 영역에 데이타 라인(45)과, 전면에 무기 절연막 또는 유기 절연막을 사용하여 수평으로 평탄하게 형성된 보호막(46)과, 보호막(46) 상에 데이타 라인(45)의 사이드에 맞도록 화소 전극(47)이 형성되었다. 그리고 하판(40)의 데이타 라인(45)을 덮고 있는 상판(49) 상에는 칼라 필터층(51)이 있고, 칼라 필터층(51) 상에는 ITO층으로 이루어진 공통전극(52)이 있으며 공통전극(52) 상에는 액정분자들을 일정한 방향으로 배열시키는 배향막(PI:Polyimide)(53)이 있다.
여기에서도 칼라 필터층(51)은 데이타 라인(45) 폭의 중앙을 경계로 하여 나눠진다 그리고 상판(49)과 하판(40) 사이에 액정(54)이 있다.
다음으로 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선상의 본 발명 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD)는 도 6에 도시된 바와 같이 하판(40)상에 소오스/드레인 영역(41a/41b)이 형성된 섬 모양의 반도체층과 상기 섬 모양의 반도체층을 둘러싸고 있는 게이트 절연막(42)과 상기 게이트 절연막(42)상의 소정 영역에 게이트 전극(43)과, 상기 게이트 전극(43)을 포함한 하판(40) 전면에 층간절연막(44)과, 상기 게이트 전극(43)의 일측 상부와 소정 부분 떨어져서 형성되고 층간절연막(44)을 관통하여 소오스 영역(41a)과 콘택된 데이타 라인(45)과, 전면을 덮고 있는 보호막(46)과, 상기 게이트 전극(43)의 타측 상부와 소정 부분 떨어져서 보호막(46)과 층간절연막(44)과 게이트 절연막(42)을 관통하여 드레인 영역(41b)과 콘택된 화소전극(47)과 상기 화소전극(47)상에 액정분자들을 일정한 방향으로 배열시키기 위한 배향막(53)(PI:Polyimide)으로 구성된다. 그리고 상판(49)은 상판(49)상에 데이타 라인(45)의 소정 영역과 화소 전극(47)의 일부를 덮고 있는 블랙 매트리스(50)가 있고, 상기 블랙 매트리스(50) 상부에 공통전극(52)이 있으며 상기 공통전7극(52)상에 액정분자들을 일정한 방향으로 배열시키기 위한 배향막(53)(PI:Polyimide)으로 구성된다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명 제 1 실시예의 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD)의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
제7a도 내지 7c는 도 3의 Ⅲ-Ⅲ 선상의 본 발명 제 1 실시예의 박막 액정 표시 장치의 하판의 제조방법을 나타낸 단면도이고, 도 8a 내지 8b는 도 3의 Ⅲ-Ⅲ 선상의 본 발명 제 1 실시예의 박막 액정 표시 장치의 상판의 제조방법을 나타낸 단면도이며, 도 9는 본 발명 제 1 실시예의 박막 액정 표시 장치의 상판과 하판을 합착한 후의 단면을 나타낸 도면이다.
본 발명 제 1 실시예의 박막 액정 표시 장치의 하판(40)의 제조방법은 도 7a에 도시한 바와 같이 유리와 같은 절연성 하판(40) 상에 다결정 실리콘을 형성하고 사진 석판술 및 식각공정으로 상기 다결정 실리콘층을 선택적으로 제거하여 섬 모양의 반도체층을 형성한다. 이어서 상기 반도체층을 감싸도록 게이트절연막(42)을 형성한다. 이때 게이트 절연막(42)은 산화막으로 형성한다. 이어서 전면에 게이트 형성용도전막을 연속으로 증착하고 사진 석판술 및 식각공정으로 상기 도전막을 선택적으로 제거하여 상기 게이트 절연막(42)상에 일방향으로 게이트 전극(43)을 형성한다. 그리고 상기 게이트 전극(43)이 형성된 하판(40) 전면에 불순물 이온을 주입하여 상기 게이트 전극(43) 양측의 상기 반도체층에 소오스 영역(41a)과 드레인 영역(41b)을 형성한다. 이어서 전면에 층간절연막(44)을 증착하고 사진석판술 및 식각공정으로 상기 소오스 영역(41a)이 노출되도록 층간절연막(44)을 선택적으로 제거하여 제 1 콘택홀을 형성한다.
그리고 도 7b에 도시한 바와 같이 제 1 콘택홀 및 층간절연막(44)의 소정영역에 데이터 라인(45)을 형성하고 상기 데이터 라인(45)을 포함한 전면에 보호막(46)을 형성하고 사진석판술 및 식각공정으로 상기 드레인 영역(41b)의 소정영역이 노출되도록 상기 보호막(46)과 층간절연막(44)과 게이트 절연막(42)을 선택적으로 제거하여 제 2 콘택홀을 형성한다. 이때 상기의 데이터 라인(45)은 게이트 전극(43)이 형성된 게이트 라인(43a)(도 3 참조)과 직각을 이루도록 형성한다.
그리고 상기 보호막(46)은 상기 데이터 라인(45)을 따라 굴곡이 있게 형성하지 않고 평탄하게 형성할 수도 있고 상기의 데이터 라인(45)의 가장자리를 따라 형성된다.
다음에 도 7c에 도시한 바와 같이 제 2 콘택홀내 및 보호막(46)의 소정 영역에 화소전극(47)을 형성한다. 이 때 화소전극(47)은 데이터 라인(45) 상측의 가장자리를 따라 형성되고 또한 드레인 영역(41b) 상측을 덮도록 형성한다. 그리고 상기 전면에 배향막(53)을 형성한다.
다음으로 본 발명 제 1 실시예의 박막 액정 표시 장치의 상판(49)의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
제8a도에 도시한 바와 같이 상판(49)의 소정 영역에 블랙매트리스(50)를 형성한다. 이때 블랙매트리스(50)는 게이트 라인(43a) 및 소오스 영역(41a)과 드레인 영역(41b)을 차광하도록 형성하고, 색상을 구현하기 위하여 CR, CG의 칼라필터층(51)을 상판(49)상에 차례로 형성한다. 이때 상기 칼라필터층(51)은 데이터 라인(45)의 중앙을 경계로 하여 나뉘어지도록 형성한다. 그리고 도 8b에 도시한 바와 같이 상기 블랙매트리스(50)와 칼라필터층(51)에 걸쳐 전면에 ITO층으로 구성된 공통전극(52)과, 액정 분자들을 일정한 방향으로 배열시키기 위한 배향막(PI:Polyimide)(53)을 형성한다.
다음에 제9도에 도시한 바와 같이 상기와 같이 상판(49)과 하판(40)상에 형성된 것을 일정한 간격을 두고 합착한 다음 상판(49)과 하판(40) 사이에 액정(54)을 주입하므로써 본 발명 제 1 실시예에 따른 박막액정 표시 장치의 제조방법을 완료한다.
제10도는 본 발명 제 3 실시예의 박막 액정 표시 소자(TFT-LCD)의 평면도이고, 도 11은 도 7의 V-V 선상의 본 발명의 구조 단면도이며, 도 12는 도 10의 Vl-VI 선상의 본 발명의 구조 단면도이다.
다음으로 도 10에 도시한 바와 같이 본 발명 제 3 실시예의 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD)는 역스테거(Inverted Stagger)형으로 데이타 라인(77)은 게이트 라인(61a)과 게이트 라인(61a)에서 돌출되는 게이트 전극(61)상부를 넘어 형성되었고, 상기 게이트 전극(61) 일측에만 남도록 게이트 전극(61) 사이에서 패턴되어 분리되어 있다. 여기서 데이터 라인(77)에서 돌출된 부분은 소오스 영역으로 사용되고, 소오스 영역과 대응하여 소정 간격 떨어져서 분리된 부분은 드레인 영역을 이룬다. 그리고 화소 전극(68)은 가장 자리가 데이타 라인(77)의 사이드와 일부 오버랩되어 있고 데이터 라인(77)에서 분리된 드레인 영역의 소정 상부와 콘택되어 있다. 그리고 블랙 매트리스(71)(BM)는 게이트 전극(61)과 게이트 라인(61a)과 활성영역상을 따라서 선택적으로 형성되어 있다. 이에 따라 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD)의 개구율을 증가시켜 같은 휘도에서 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
이어서 도 10의 V-V 선상의 본 발명 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD)는 도 11a에 도시된 바와 같이 하판(60) 상에 게이트 절연막(63)과, 상기 게이트 절연막(63) 상의 소정 영역에 테이퍼지게 형성된 데이타 라인(77)과, 전면에 무기 절연막을 사용한 보호막(67)과, 상기 보호막(67) 상부에 데이타 라인(77)과 약간 오버랩되어 테이퍼지게 형성된 ITO막으로 이루어진 화소 전극(68)으로 구성된다. 그리고 하판(60)의 데이타 라인(77)을 덮고있는 상판(70)상에는 칼라 필터층(72)이 형성되어 있고, 상기 칼라 필터층(72)상에는 ITO층으로 구성된 공통전극(73)이 형성되어 있다. 그리고 공통전극(73) 상부에 액정 분자들을 일정한 방향으로 배열시키는 배향막(PI)(74)이 있다. 그리고 상판(70)과 하판(60) 사이에 액정(75)이 있다. 여기서 데이타 라인(77) 폭의 중앙을 경계로해서 칼라 필터층(72)이 나눠진다.
다음으로 도 10의 V-V 선상의 본 발명 제 4 실시예인 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD)는 도 10과 도 11b에 도시한 바와 같이 화소 전극(68)의 가장 자리가 데이타 라인(77)의 사이드와 일부 오버랩되어 있고, 블랙 매트리스(BM)(71)는 데이타 라인(77)을 따라서는 형성되지 않고 게이트 전극(61)과 게이트 라인(61a)과 활성 영역상에 선택적으로 형성되어 있다. 이에따라박막 액정 표시 장치(TFT-LCD)의 개구율을 증가시켜 같은 휘도에서 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
그리고 하판(60)상에 층간절연막(63)과, 층간절연막(63) 상의 소정 영역에 데이타 라인(77)과, 전면에 무기 절연막을 사용한 보호막(67)과, 보호막(67) 상부에 데이타 라인(77)의 가장자리와 약간 오버랩 된 ITO층으로 구성된 화소 전극(68)이 테이퍼 지게 구성되었다. 여기서 데이타 라인(77)의 테이퍼는 각을 갖도록 경사지게(여기에서 테이퍼의 경사도는 70°이상으로 한다.)형성하여 화소 전극(68)이 데이타 라인(77)에 오버랩되면서 보호막(67)을 사이에 두고 즉, 데이터 라인(77)을 넘어가면서 모서리 부분이 자동적으로 끊어지도록 하였다.
이어서 하판(60)의 데이타 라인(77)을 덮고 있는 상관(70)상에는 칼라 필터층(72)이 있고 칼라 필터층(72)상에 ITO층으로 이루어진 공통전극(73)이 있으며 공통전극(73) 상에는 액정분자들을 일정한 방향으로 배열시키는 배향막(PI:Polyimide)(74)이 있다.
여기에서 칼라 필터층(72)은 데이타 라인(77) 폭의 중앙을 경계로 해서 나눠진다. 그리고 상판(70)과 하판(60)사이에 액정(75)이 있다. 이어서 도 10의 V-V 선상의 본 발명 제 5실시예의 박막 액정 표시 장치는 도 10과 도 l1c에 도시된 바와 같이 하판(60) 상에 층간절연막(63)과, 층간절연막(63) 상의 소정 영역에 데이타 라인(77)과, 전면에 무기 절연막 또는 유기 절연막을 사용하여 수평으로 평탄하게 형성된 보호막(67)과, 보호막(67) 상에 데이타 라인(77)의 사이드에 맞도록 화소 전극(68)이 형성되었다.
그리고 하판(60)의 데이타 라인(77)을 덮고 있는 상판(70) 상에는 칼라 필터층(72)이 있고, 칼라 필터층(72) 상에는 ITO층으로 이루어진 공통전극(73)이 있으며 공통전극(73) 상에는 액정분자들을 일정한 방향으로 배열시키는 배향막(PI:Polyimide)(74)이 있다. 여기에서도 칼라 필터층(72)은 데이타 라인(77) 폭의 중앙을 경계로 하여 나눠진다. 그리고 상관(70)과 하판(60) 사이에 액정(75)이 있다.
다음으로 도 10의 Vl-VI 선상의 본 발명 제 3 실시예인 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD)는 도 12에 도시한 바와 같이 하판(60)의 소정 영역에 게이트 전극(61)과, 게이트 전극(61)을 에워 싸고있는 양극산화막(62)이 있고, 상기 하판(60)과 게이트 전극(61) 상부의 양극산화막(62)을 덮도록 게이트 절연막(63)이 형성되었고, 상기 게이트 전극(61) 상측의 상기 게이트 절연막(63) 상부의 소정 영역에 비정질 실리콘층으로 형성된 반도체층(64)이 있으며, 상기 반도체층(64) 상부의 중앙을 제외한 반도체층(64)양 상부에 도핑된 반도체층(65)이 형성되었으며, 상기 도핑된 반도체층(65)상과 반도체층(64)의 양측면에 각각 소오스 전극(66a)과 드레인 전극(66b)이 형성되었다. 그리고 드레인 전극(66b) 상에 콘택홀이 형성되도록 전면에 보호막(67)이 있으며, 상기 드레인 전극(66b) 일상부와 콘택되도륵 화소전극(68)이 형성되었다.
여기에서 소오스 전극(66a)과 드레인 전극(66b)은 데이타 라인(77) 형성 물질과 같은 물질로 되어 있다.
그리고 게이트 전극(61) 상부를 덮고 있는 상판(70)상에 게이트 전극(61)과 화소전극(68)의 일부를 덮도록 블랙 매트리스(BM)(71)가 있으며, 상기 블랙 매트리스(71)상에 공통전극(73)이 있고, 상기 공통전극(73)상부를 덮도록 배향막(PI)(74)이 형성되어 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명 제 3 실시예의 박막 액정 표시 장치의 제조방법을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제13a도와 13b는 도 10의 V-V 선상의 본 발명 제 3 실시예의 박막 액정 표시 장치의 하판의 제조방법을 나타낸 단면도이고, 도 14a와 14b는 도 10의 V-V 선상의 본 발명 제 3 실시예의 박막 액정 표시 장치의 상판의 제조방법을 나타낸 단면도이며, 도 15는 본 발명 제 3 실시예의 박막 액정 표시 장치와 상판과 하판을 합착한 후의 단면도이다.
본 발명 제 3 실시예의 박막 액정 표시 장치의 하판의 제조방법은 도 13a에 도시한 바와 같이 하판(40)상에 돌출된 부분을 갖는 게이트 라인(61a)을 일방향으로 형성한다. 여기서 게이트 라인(61a)에서 돌출된 부분은 게이트 전극(61)이다.
다음에 상기 게이트 전극(61) 전면에 양극산화막(62)을 도포한다. 그리고 전면에 게이트 절연막(63)을 증착한다. 그리고 전면에 비정질 실리콘으로된 반도체층(64)과 도핑된 비정질 실리콘층을 차례로 증착한 후 게이트 전극(61) 중앙을 제외한 소정 영역에만 남도록 선택적으로 패터닝하여 소정영역에 활성영역으로 사용되는 반도체층(64)과 도핑된 반도체층(65)을 형성한다. 그리고 전면에 도전층을 증착하고 사진석판술 및 식각공정으로 게이트 전극(61) 양측 상부의 도핑된 반도체층(65)과 반도체층(64)의 양측면에 남도록 패터닝하여 소오스 전극(66a)과 드레인 전극(66b)을 형성한다. 패터닝할 때 게이트 라인(61) 상측의 도핑된 반도체층(65)도 같이 제거하여 준다.
제13b도에 도시된 바와 같이 전면에 도전층을 형성한 후 상기 게이트 라인(61a)(도 10 참조)과 직교하게 패터닝하여 데이터 라인(77)을 형성한다. 이때 데이터 라인(77)은 위면이 아랫면보다 적은 폭을 갖도록 사다리꼴 모양으로 패터닝하여 형성한다. 그리고 전면에 보호막(67)을 증착한다. 그리고 상기 게이트 전극(61) 양측의 드레인 전극(61b)의 소정 영역이 드러나도록 콘택흘을 형성한다. 이후에 전면에 ITO층을 증착하여 사진석판술 및 식각공정으로 콘택홀내 및 보호막(67)의 소정 영역에 화소전극(68)을 형성한다. 이때 화소전극(68)은 데이터 라인(77) 상측의 가장자리를 따라 형성되고 또한 드레인 전극(66b) 상측을 덮도록 형성한다. 그리고 전면에 액정 분자들을 일정한 방향으로 배향시키기 위한 배향막(PI:Polyimide)(74)을 형성 한다.
본 발명 제 3 실시예의 박막 액정 표시 장치의 상판(49) 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
본 발명 제 3 실시예의 박막 액정 표시 장치의 상판은 도 14a에 도시한 바와 같이 상판(70)의 소정 영역에 블랙매트리스(71)를 형성한다. 이때 블랙매트리스(71)는 게이트 전극(61) 및 소오스 전극(66a)과 드레인 전극(66b)을 차광하도륵 형성하고, 색상을 구현하기 위하여 CR, CG의 칼라필터층(72)을 상판(70)상에 차례로 형성한다. 이때 상기 칼라필터층(72)은 데이터 라인(77)의 중앙을 경계로 하여 나뉘어지도록 형성한다. 그리고 도 14b에 도시한 바와 같이 상기 블랙매트리스(71)와 칼라필터층(72)에 걸쳐 전면에 ITO층으로 구성된 공통전극(73)과, 액정 분자들을 일정한 방향으로 배열시키기 위한 배향막(PI:Polyimide)(74)을 형성한다. 다음에 도 15에 도시한 바와 같이 상기의 상판(70)과 하판(60)을 일정한 간격을 갖도록 합착한 다음 상관(70)과 하판(60) 사이에 액정(75)을 주입하여 본 발명 제 3 실시예에 따른 박막 액정 표시장치의 제조를 완료한다.
본 발명 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD)의 구동은 도트-인버젼(Dot-inversion) 방식과 컬럼 인버젼(column inversion) 방식을 사용하는데 여기서 도트-인버젼 방식은 라인 인버젼(line inversion) 방식과 컬럼 인버젼(column inversion) 방식을 합친 구동 방법으로 수평, 수직 방향으로 인접한 화소의 극성이 반대가 되어 수평, 수직방향의 화소에서 발생된 크로스토크가 서로 상쇄되어 감소되는 장점이 있다.
본 발명 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD) 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 화소 전극의 가장 자리가 데이타 라인의 가장 자리까지 위치하도록 하고 블랙 매트리스가 데이타 라인을 따라 형성되지 않고 게이트 라인을 따라 형성되도록 구성되므로 개구율이 증가한다.
둘째, 같은 휘도에서 개구율이 증가 함에 따라서 투과율이 증가하여 소비 전력이 감소 한다.

Claims (16)

  1. 데이타 라인과 게이트 라인이 직교하는 박막 액정 표시 장치에 있어서, 상기 게이트 라인의 상측에만 형성된 블랙 매트리스와, 상기 데이타 라인의 경계면까지 확장되어 형성된 화소 전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD).
  2. 박막 액정 표시 장치의 데이타 라인상의 수평 단면도에 있어서, 하판 상에 형성된 절연막과, 상기 하판 상의 소정 영역에 형성된 데이타 라인과, 상기 데이타 라인과 상기 하판 상에 형성된 보호막과, 상기 보호막 상에 상기 데이타 라인 상의 경계면을 지나도록 형성된 화소 전극과, 상기 하판의 데이타 라인을 덮고 있는 상판과, 상기 상판 상에 데이타 라인을 덮도록 형성된 칼라 필터층과, 상기 칼라 필터층 상에 형성된 공통전극과, 상기 공통전극 상에 형성된 배향막을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD).
  3. 제2항에 있어서, 상기 보호막은 데이타 라인과 비슷한 굴곡으로 형성되었거나 수평으로 평탄하게 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD).
  4. 제2항에 있어서, 상기 보호막 상의 상기 화소 전극은 데이타 라인 상의 경계면에서 오버랩되는 부분을 테이퍼를 사용하여 끊어주는 것을 특징으로 하는 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD).
  5. 제3항에 있어서, 수평으로 평탄하게 형성된 상기 보호막 상의 상기 화소 전극은 데이타 라인의 경계면까지만 형성됨을 특징으로 하는 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD).
  6. 제2항에 있어서, 상기 보호막은 무기 절연막으로 구성되거나 유기 절연막으로 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD).
  7. 제2항에 있어서, 상기 칼라 필터층은 데이타 라인의 중앙을 경계로 해서 나눠지는 것을 특징으로 하는 박막 액정 표시 장치(TFT-LCD).
  8. 제2항에 있어서, 상기 데이타 라인은 테이퍼지게 만드는 것을 더 포함함을 특징으로 하는 박막 액정 표시 장치 (TFT-LCD).
  9. 제 1 기판 상에 섬 모양의 반도체층을 형성하는 공정과, 상기 반도체층에 게이트 절연막을 형성하는 공정과, 상기 게이트 절연막상의 상기 반도체층 상에 돌출된 게이트 전극을 구비하도록 일방향으로 게이트 라인을 형성하는 공정과, 상기 게이트 전극을 마스크로 이용하여 상기 반도체층에 소오스 영역과 드레인 영역을 형성하는 공정과, 상기 소오스 영역상에 콘택홀을 갖는 제 1 층간절연막을 형성하는 공정과, 상기 콘택홀 내의 상기 제 1 층간절연막의 일부에 상기 게이트 라인과 직교하는 데이터 라인을 형성하는 공정과, 상기 도전층을 포함한 전면의 상기 드레인 영역상에 콘택홀을 갖는 제 2 층간절연막을 형성하는 공정과, 상기 드레인 영역 상에 형성된 콘택홀내 및 상기 데이터 라인 상부를 제외하고 상기 데이터 라인의 가장자리에 정렬되도록 화소전극을 형성하는 공정과, 상기 화소전극을 포함한 기판 전면에 배향막을 형성하는 공정을 특징으로 하는 박막 액정 표시 장치의 하판을 형성하고, 상기 제 2 기판 상에 상기 제 1기판에 형성된 게이트 라인을 덮도록 상기 게이트 라인의 형성방향과 동일하게 블랙매트리스층을 형성하는 공정과, 상기 제 2 기판상의 소정영역에 칼라필터층을 형성하는 공정과, 상기 제 2 기판상에 공통전극을 형성하는 공정과, 상기 공통전극상에 배향막을 증착하여 상판을 형성함을 특징으로 하는 박막 액정 표시 장치의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 데이터 라인은 단면이 직사각형 모양이거나 사다리꼴 모양으로 형성할 수 있음을 특징으로 하는 박막 액정 표시 장치의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제 2 층간절연막은 상기 데이터 라인의 상부에 굴곡을 갖고 또는 평탄하게 형성함을 특징으로 하는 박막 액정 표시 장치의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 화소전극은 상기 데이터 라인의 가장자리에서 끊어지지게(테이퍼지게) 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 박막 액정 표시 장치의 제조방법.
  13. 제 1 기판상에 돌출된 게이트 전극을 구비하도록 일방향으로 게이트 라인을 형성하는 공정과, 상기 게이트 라인을 감싸도록 제 1 게이트 절연막을 형성하는 공정과, 상기 전면에 제 2 게이트 절연막을 형성하는 공정과, 상기 게이트 라인의 상측에 반도체층을 형성하는 공정과, 상기 게이트 라인의 상측을 제외한 상기 반도체층 상부 및 상기 반도체층 양측에 소오스 전극과 드레인 전극을 형성하는 공정과,상기 게이트 라인과 직교하게 데이터 라인을 형성하는 공정과, 상기 소오스 전극상에 콘택홀을 갖는 제 1층간절연막을 형성하는 공정과, 상기 소오스 전극 상에 형성된 콘택홀내 및 상기 데이터 라인 상부를 제외하고 상기 데이터 라인의 가장자리에 정렬되도록 화소전극을 형성하는 공정과, 상기 화소전극을 포함한 기판 전면에 배향막을 형성하는 공정을 특징으로 하는 박막 액정 표시 장치의 하판을 형성하고, 상기 제 2 기판 상에 상기 제 1 기관에 형성된 게이트 라인을 덮도록 상기 게이트 라인의 형성방향과 동일하게 블랙매트리스층을 형성하는 공정과, 상기 제 2 기판상의 소정영역에 칼라필터층을 형성하는 공정과, 상기 제 2 기판상에 공통전극을 형성하는 공정과, 상기 공통전극상에 배향막을 증착하여 상판을 형성함을 특징으로 하는 박막 액정 표시 장치의 제조방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 데이터 라인은 단면이 직사각형 모양이거나 사다리꼴 모양으로 형성할 수 있음을 특징으로 하는 박막 액정 표시 장치의 제조방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 제 2 층간절연막은 상기 데이터 라인의 상부에 굴곡을 갖고 또는 평탄하게 형성함을 특징으로 하는 박막 액정 표시 장치의 제조방법.
  16. 제10항에 있어서, 상기 화소전극은 상기 데이터 라인의 가장자리에서 끊어지지게(테이퍼지게) 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 박막 액정 표시 장치의 제조방법.
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