KR100286363B1 - 박막트랜지스터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박막트랜지스터에 관한 것으로, 종래 박막트랜지스터는 하부기판의 픽셀이 게이트라인과 데이타라인간의 간격에 의해 화소의 크기가 결정된 상태에서 상부기판의 블랙매트릭스 크기에 의해 개구율이 확보되는데, 이때 만약 상,하부기판 합착시 미스얼라인(Misalion)의 정도가 커지고 픽셀의 크기가 크면 클수록 설계치의 개구율과 차이가 나게 되므로 광투과율이 저하되어 화면의 밝기를 저하시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 드레인전극 형성시 픽셀측 중앙부분이 제거된 드레인전극을 형성하고, 드레인라인과 접촉되는 픽셀전극을 좌,우/상,하로 최대한 늘려 형성함으로써 상부기판의 광차단막인 블랙매트릭스의 크기를 넓힐수 있으므로 개구율을 증가시킬수 있는 박막트랜지스터를 창안한 것이다.

Description

박막트랜지스터

제1도는 종래 박막트랜지스터의 수평단면도.

제2도는 제1도에 따른 수직(A-A′) 단면도.

제3도는 본 발명 박막트랜지스터의 수평단면도.

제4도 및 제5도는 제3도에 따른 수직(A-A′)(B-B′) 단면도.

제6(a)도 내지 제6(h)도는 본 발명 박막트랜지스터의 제조공정도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20,20′ : 유리기판 21 : 게이트라인

22 : 게이트절연막 23 : 반도체층

24 : 도핑층 25 : 드레인전극

26 : 데이타라인 27 : 보호막

28 : 픽셀전극 29 : 블랙매트릭스

30 : 칼라필터 31 : 오버코터층

32 : 공통전극

본 발명은 박막트랜지스터에 관한 것으로, 특히 픽셀(pixel)전극과 버스라인(Bus Line)간의 간격을 최소화시켜 상부기판의 광차단막의 크기를 증가토록하여 개구율을 증가시키도록 하는 박막트랜지스터에 관한 것이다.

종래 박막트랜지스터의 수평단면도를 제1도에 도시하였고, 이에 따른 수직(A-A′) 단면도는 제2도에 도시한 것으로, 이에 도시된 바와같이 유리기판(1)상에 게이트 라인(2)과 게이트절연막(3)이 연속형성되고, 상기 게이트절연막(3)위에 반도제층(a-Si:H)(4)과 도핑층(n+-a-Si:H)(5)이 연속 형성됨과 아울러 픽셀전극(6)이 형성되고, 상기 도핑층(5)과 픽셀전극(6)위에 데이타라인(7)과 드레인전극(7′)이 형성되고, 그 데이타라인(7)과 드레인전극(7′)위에 보호막(8)이 형성되어 구성되는 하부기판과, 유리기판(1′)상에 블랙매트릭스(9)가 형성되고, 그 위에 칼라필터(10)가 형성되며, 상기 칼라필터(10)위에 오버코터층(11)이 형성되고, 그 오버코터층(11)위에 공통전극(12)이 형성되어 구성되는 상부기판을 합착하고, 그 사이에 액정이 주입되어 구성되며, 상기한 액정은 도면상에 미도시하였다.

이와같이 구성되는 종래 박막트랜지스터의 제조방법을 상기한 제1도 및 제2도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 유리기판(1)상에 크롬(Cr)등의 금속을 증착한후 패터닝하여 게이트라인(2)을 형성한 다음 그 위에 플라즈마 화학기상증착(PECVD)방법으로 게이트절연막(3)을 도포한다.

이 게이트절연막(3)위에 아몰퍼스실리콘(a-Si:H)과 고농도 아몰퍼스실리콘(n+-a-Si:H)을 상기와 동일한 플라즈마화학기상증착(PECVD) 방법으로 연속증착한후 패터닝하여 반도체층(4)과 도핑층(5)을 형성하고 이후 상기 도핑층(5)위에 ITO(Indium Tin Film)를 증착시켜 패터닝하여 화소전극으로 사용되는 픽셀전극(6)을 형성한다.

이후, 상기 픽셀전극(6)위에 금속을 증착한 후 패터닝하여 데이타라인(7)과 드레인전극(7′)을 형성하여 박막트랜지스터를 형성하고, 그 위에 보호막(8)을 도포하여 하부기판을 제조한다.

한편, 다른 유리기판(1′)상에 광을 차단하는 블랙매트릭스(9)를 증착하고 패턴형성한 다음 그 위에 원하는 색을 발생하는 칼라필터(10)를 증착하여 패턴형성하고, 그 칼라필터(10)위에 칼라필터(10)의 평활도를 유지시키는 오버코터층(11)을 증착하고, 그 위에 ITO 전극으로 공통전극(12)을 형성하여 상부기판을 제조한다.

이후, 상기에서 제조한 하부기판과 상부기판을 합착시키고, 그 합착된 상, 하부기판 사이에 액정을 주입하여 액정판넬을 제조하였다.

이와같이 제조된 종래 박막트랜지스터의 동작과 문제점은 다음과 같다.

백 라이트(Back Light)로 부터 입사된 백색광(White Light)이 액정판넬의 하부기판쪽으로 들어오게 되는데, 이때 게이트라인(2)과 데이타라인(7)으로 부터 인가되는 전압바이어스에 의해 전류가 반도체를(4)을 통해 드레인전극(7′)쪽으로 흐르게 되어 이것에 의해 픽셀전극(6)에 전위차가 생기게 한다.

한편, 구동소자(Drive IC)의 공통단화로 부터 데이타 패드(DATA PAD)를 거쳐 상부기판의 공통전극(12)쪽에 전위차가 생기게 한다.

이와같이 발생한 픽셀양단의 전위차에 의해 액정을 구동시켜 테이타 라인(7)을 통해 인가되는 데이타신호에 의해 화상을 구현하게 된다.

그러나 상기한 종래 박막트랜지스터는 하부기판의 픽셀전극이 게이트 라인과 데이타라인간의 간격에 의해 화소의 크기가 결정된 상태에서 상부기판의 광차단막인 블랙매트릭스의 크기에 의해 설계치에 의한 개구율을 확보하게된다. 그러나 만약 상하기판 합착시 미스얼라인(Misalign)의 정도가 커지고 픽셀의 크기가 크면 클수록 설계치의 개구율과 차이가 나게 된다. 이로인하여 광투과율을 저하시키게 되어 화면의 밝기가 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 픽셀전극의 구조를 변경하여 개구율을 보다 증가함으로써 액정화면의 광효율을 증가시켜 밝은 화질을 구현할 수 있도록 하는 박막트랜지스터를 창안한 것으로, 이를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명 박막트랜지스터의 수평단면도를 제3도에 도시하였고, 이에 따른 본 발명 박막트랜지스터의 수직(A-A′)(B-B′) 단면도는 제4도 및 제5도에 도시한 것으로, 이에 도시된 바와같이 유리기판(20)상에 게이트라인(21)과 게이트절연막(22)을 연속형성하고, 상기 게이트절연막(22)위에 반도체층(23)과 도핑층(24)을 연속형성하며, 상기 도핑층(24)위에 픽셀부분의 중앙이 제거된 드레인전극(25)을 형성함과 아울러 데이타라인(26)을 형성하고 상기 드레인전극(25)과 데이타라인(26)위에 보호막(27)을 형성하며, 상기 보호막(27)위에 상기 드레인전극(25)과 접촉되는 픽셀전극(28)을 형성하여 하부기판을 구성하고, 유리기판(20′)위에 블랙매트릭스(29)를 형성하고, 상기 블랙매트릭스(29)위에 칼라필터(30)를 형성하며, 상기 칼라필터(30)위에 오버코터층(31)과 공통전극(32)을 연속형성하여 상부기판을 구성한후 상기 하부기판과 상부기판이 합착된 사이에 액정을 주입하여 구성하며, 상기한 액정은 도면상에 미도시하였다.

이와같이 구성한 본 발명의 제조방법을 첨부한 제6도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제6(a)도 내지 제6(h)도는 본 발명 박막트랜지스터의 제조공정도로서, 제6(a)도에 도시한 바와같이 유리기판(20)위에 스퍼터(sputter)를 이용하여 크롬(Cr)금속을 증착한후 패터닝하여 게이트라인(21)을 형성한 다음 그 게이트라인(21)위에 게이트절연막(22)을 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 방법으로 증착한다.

이후 제6(b)도에 도시한 바와같이 상기 게이트절연막(22)위에 아몰퍼스실리콘(a-Si:H)과 도핑된 아몰퍼스실리콘(n+-a-Si:H)을 플라즈마화학 기상증착(PECVD) 방법을 이용하여 연속증착한 다음 패터닝하여 반도체층(23)과 도핑층(24)을 형성한다.

다음 공정으로 제6(c)도에 도시한 바와같이 상기 도핑층(24)위에 ITO전극을 증착한후 패터닝하여 드레인전극(25)을 형성한 다음 제6(d)도에 도시한 바와같이 그 드레인전극(25)의 중앙부분을 제거하여 본 발명의 광투과율이 종래의 광투과율 보다 감소하지 않도록 한다.

계속해서 제6(e)도에 도시한 바와같이 상기 드레인전극(25) 위에 금속박막을 증착한후 패터닝하여 데이타라인(26)을 형성한 다음 그 데이타라인(26)위에 보호막(27)을 증착한 후 패턴을 형성하는데, 이때 상기 보호막(27)패턴시 상기 드레인전극(25)이 차후에 형성될 픽셀전극과 접촉할수 있도록 그 보호막(27)을 패터닝한다.

이후 제6(f)도와 같이 상기 보호막(27)위에 ITO전극을 증착한후 패터닝하여 상기 드레인전극(25)과 접촉하는 픽셀전극(28)을 형성하여 하부기판을 제조한다.

이때 픽셀(pixel)과 버스라인사이에 보호막(27)이 존재하므로 라인과 픽셀사이의 캐패시턴스(Capacitance)가 커지지 않을때까지 픽셀전극(28)을 상,하/좌,우로 늘려 형성한다.

다음에 제6(g)도와같이 다른 유리기판(20′)에 광을 차단하는 블랙매트릭스(29)를 증착하고 패턴형성한 다음 그 위에 원하는 색을 발생하는 칼라필터(30)를 형성하고, 그 칼라필터(30)위에 칼라필터(30)의 평활도를 유지하는 오버코터층(31)과 공통전극(32)을 연속증착하여 상부기판을 제조한다.

이후 제6(h)도와같이 상기에서 제조한 상부기판과 하부기판을 합착한 후 그 사이에 액정을 주입하여 액정판넬을 제조한다.

이와같이 제조되는 본 발명 박막트랜지스터의 동작 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

백라이트(Back Light)로 부터 백색광(White Light)이 액정판넬의 하부기판쪽으로 들어오면, 게이트라인(21)과 데이타라인(26)으로 부터 인가되는 전압 바이어스에 의해 전류가 반도체층(23)을 통해 드레인전극(25)쪽으로 흐르게 되고, 이것에 의해 픽셀전극(28)쪽 에 전위차(Potential Difference)를 발생시킨다.

한편 구동소자(Drive IC)의 공통단자로 부터 데이타 패드(Data Pad)를 거쳐 상부기판의 공통전극(32)쪽에 전위화가 발생한다.

이렇게 발생한 픽셀(pixel) 양단의 전위차에 의해 액정이 구동하여 데이타신호에 의한 화상을 구현한다.

이때 상,하/좌,우의 미스얼라인(Misalign) 정도에 의해 설계치에서 원하는 개구율을 확보하기가 쉽지 않다.

따라서 본 발명에서와 같이 픽셀과 버스라인간의 스페이스(space)에 제한을 받지 않게하여 상/하부기판의 합착 미스얼라인이 발생하더라도 상호 보상할수 있도록 픽셀구조를 변경시킨다.

이에따라 상부기판의 광차단막인 블랙매트릭스(29)의 크기를 종래보다 더 넓게 만들수 있어 개구율을 증대할수 있게 된다.

상기에서 설명한 바와같이 본 발명은 픽셀과 버스라인간의 스페이스 만큼 픽셀크기를 최대한 크게할수 있어 상부기판의 광차단막의 크기를 크게할수 있으므로 개구율이 증가되어 밝은 화질을 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 하부기판과 상부기판에 액정을 주입하여 형성하는 박막트랜지스터에 있어서, 상기 하부기판에 픽셀측의 중앙부분이 제거된 드레인 전극을 형성하고, 상기 드레인 전극의 내측 일부가 노출되도록 제거된 보호막을 형성하며, 상기 드레인전극과 내측으로 접촉되게 픽셀전극을 상기 보호막위에 형성하여 구성된 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터.
2. 제1항에 있어서, 상기 드레인전극형성 물질로 ITO 전극을 사용하여 구성된 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터.
3. 제1항에 있어서, 상기 픽셀전극은 버스라인과의 캐패시턴스가 커지지 않을 때까지 최대한 좌,우/상,하로 늘려 형성하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터.