KR100488941B1 - Apparatus for fringe field switching mode liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프린지필드구동 액정표시장치로서, 카운터전극과 화소전극, 상기 카운터전극 및 화소전극 사이에 절연막이 형성된 것을 포함하여 구성된 하부 어레이기판에 있어서, 상기 화소전극 상부에 저유전막이 형성된 구조로 구성되며, 화소전극 상부에 카운터전극과 동일한 형태의 저유전막을 형성하여, 카운터전극과 화소전극의 커패시턴스를 동일하게하고, 잔상을 제거하여 액정화면의 품위를 향상시킨 것이다.The present invention is a fringe field driving liquid crystal display device, comprising: a lower array substrate including an insulating film formed between a counter electrode and a pixel electrode, and the counter electrode and the pixel electrode, wherein the low dielectric film is formed on the pixel electrode. The low dielectric film having the same shape as that of the counter electrode is formed on the pixel electrode, the capacitance of the counter electrode and the pixel electrode are the same, and afterimages are removed to improve the quality of the LCD screen.
Description
본 발명은 프린지필드구동 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화소전극 상부에 카운터전극과 동일한 형태의 저유전막을 형성함으로써, 카운터전극과 화소전극이 동일한 커패시턴스를 가지게 하여, 잔상을 제거하여 화면의 품위를 향상시킬 수 있는 프린지필드구동 액정표시장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fringe field driving liquid crystal display device, and more particularly, to form a low dielectric film of the same type as a counter electrode on a pixel electrode, thereby allowing the counter electrode and the pixel electrode to have the same capacitance, and removing residual images. The present invention relates to a fringe field drive liquid crystal display device capable of improving the elegance.
일반적으로 액정표시장치는 경량, 박형, 및 저소비 전력등의 특성을 갖기 때문에 음극선관을 대신하여 각종 정보기기의 단말기 또는 비디오기기등에 사용되고 있다. 특히, 박막트랜지스터(TFT)가 구비된 박막트랜지스터 액정표시장치(TFT LCD)는 응답특성이 우수하고 고화소수에 적합하기 때문에 고화질 및 대형표시장치를 실현할 수 있다.BACKGROUND ART In general, liquid crystal displays have characteristics such as light weight, thinness, and low power consumption, and thus are used in terminals or video devices of various information devices instead of cathode ray tubes. In particular, a thin film transistor liquid crystal display (TFT LCD) equipped with a thin film transistor (TFT) has excellent response characteristics and is suitable for high pixel numbers, thereby realizing high quality and large display devices.
특히, 프린지필드구동 액정표시장치는 카운터전극과 그 사이에 절연막을 두고 화소전극간에 포물선형태의 프린지필드가 형성되도록하여 상부 및 하부 양 기판사이에 개재하는 음의 유전율 이방성 특성을 갖는 액정 분자들이 모두 동작되도록 하여 편광판을 통과하여 온 빛이 진행하게끔 하여 고휘도 및 광시야각을 실현하도록 만든 구조이다.In particular, the fringe field driving liquid crystal display device has a negative electrode dielectric anisotropy property interposed between the upper and lower substrates by forming a parabolic fringe field between the counter electrode and the pixel electrode with an insulating film therebetween. It is designed to realize high brightness and wide viewing angle by allowing all light to pass through the polarizer to operate.
이러한, 프린지필드구동 액정표시장치의 하부 어레이기판을 형성하는데는 통상 6회의 마스크공정이 필요하다. 이는 일반적인 5마스크공정의 백채널 에치형의 액정표시장치구조에서 프린지필드를 형성키 위한 카운터전극을 형성하기 위하여 1마스크공정이 부가된 것이다.In order to form the lower array substrate of the fringe field drive liquid crystal display device, six mask processes are usually required. This is one mask process is added to form a counter electrode for forming a fringe field in the back channel etch type liquid crystal display structure of a typical five mask process.
그러나. 상기한 바와 같은 종래의 프린지필드구동 액정표시장치에 있어서, 카운터전극 상부에는 절연막과 보호층이 형성되어 있음에 비하여, 화소전극 상부에는 아무런 층도 형성되어 있지 않다. 따라서, 상기한 카운터전극 및 화소전극 상부에의 비대칭 구조에 의하여 전위가 걸리는 방향에 따라 전기장의 경로가 달라지는 문제점이 있다.But. In the conventional fringe field drive liquid crystal display device as described above, no layer is formed on the pixel electrode, whereas an insulating film and a protective layer are formed on the counter electrode. Therefore, there is a problem in that the path of the electric field varies depending on the direction in which the potential is applied by the asymmetric structure on the counter electrode and the pixel electrode.
한편, 이를 해결하기위하여 제안된 것은, 카운터전극 및 화소전극을 동일한 층에 형성하여 화소전극 상부의 절연막환경을 동일하게하므로써 잔상을 제거하는 것이다. 그러나, 상기와 같은 프린지필드구동 액정표시장치에 있어서도 투과율이 떨어진다는 문제점이 있다.On the other hand, the proposed solution to this problem is to remove the afterimage by forming the counter electrode and the pixel electrode on the same layer to make the insulating film environment on the pixel electrode the same. However, even in the fringe field driving liquid crystal display device as described above, there is a problem that the transmittance is low.
이에 본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 화소전극 상부에 카운터전극상에 형성된 동일한 형태의 저유전막을 형성하여 카운터전극 및 화소전극이 동일한 커패시턴스를 가질 수 있는 프린지필드구동 액정표시장치를 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems of the prior art, a fringe field drive liquid crystal display device in which the counter electrode and the pixel electrode can have the same capacitance by forming a low dielectric film of the same type formed on the counter electrode on the pixel electrode. In providing.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 카운터전극과 화소전극, 상기 카운터전극과 화소전극 사이에 절연막이 형성된 것을 포함하여 구성된 하부 어레이기판에 있어서, 본 발명에서는 화소전극 상부에는 상기 화소전극과 동일한 형태로 제작된 저유전막이 형성되어, 상기 카운터전극과 상기 화소전극이 동일한 커패시턴스를 가지게 하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the object of the present invention, a lower array substrate comprising a counter electrode and a pixel electrode, an insulating film formed between the counter electrode and the pixel electrode, in the present invention, the same shape as the pixel electrode on the pixel electrode A low-k dielectric film is formed so that the counter electrode and the pixel electrode have the same capacitance.
도 1은 본 발명에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 구조를 도시한 도면이다.1 is a view showing the structure of a fringe field drive liquid crystal display device according to the present invention.
본 발명에 따른 프린지필드구동 액정표시장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하부기판용 투명성 절연기판, 예를 들어, 유리기판(1)상에 카운터전극(3)이 형성되어 있다. 상기 카운터전극(3)은 후술하는 화소전극(7)과 전기적 작용을 하여 액정층내에 포물선형태의 전계, 즉 프린지필드를 형성하여 상기 화소전극(7) 상부에 있는 액정분자(도시되지 않음) 모두를 움직이게 하여 고휘도, 광시야각을 구현하는 작용을 한다.이하, 전체 프린지필드구동 액정표시장치에 있어서 카운터 전극과 화소전극의 기능 및 작용과 관련한 연결 관계를 간략하게 설명한다. 액정표시장치는 하부기판, 하부기판을 향하는 상부기판, 및 하부기판과 상부기판 사이에 개재되는 액정층을 갖는다. 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인이 하부기판상에 매트릭스 배열을 이루도록 형성되어 단위 셀 영역을 한정한다. 카운터 전극은 상기 하부기판 상에 형성된 단위 셀 영역 내부에 배치되며 투명한 도전성 재료로 제조된다. 박막 트랜지스터는 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인의 교차점 근처에 배치되고, 투명한 절연층이 상기 카운터 전극 상에 형성된다. 화소전극은 투명한 재료로 형성되고 상기 카운터 전극과 오버랩되도록 상기 투명한 절연층 상에 형성된다.In the fringe field driving liquid crystal display device according to the present invention, as shown in FIG. 1, a counter electrode 3 is formed on a transparent insulating substrate for a lower substrate, for example, a glass substrate 1. The counter electrode 3 electrically acts on the pixel electrode 7 described later to form a parabolic electric field in the liquid crystal layer, that is, a fringe field, so that all of the liquid crystal molecules (not shown) on the pixel electrode 7 are formed. In this embodiment, the relationship between the counter electrode and the pixel electrode in the entire fringe field driving liquid crystal display is briefly described. The liquid crystal display device has a lower substrate, an upper substrate facing the lower substrate, and a liquid crystal layer interposed between the lower substrate and the upper substrate. The gate bus lines and the data bus lines are formed in a matrix arrangement on the lower substrate to define the unit cell region. The counter electrode is disposed inside the unit cell region formed on the lower substrate and is made of a transparent conductive material. The thin film transistor is disposed near the intersection of the gate bus line and the data bus line, and a transparent insulating layer is formed on the counter electrode. The pixel electrode is formed of a transparent material and is formed on the transparent insulating layer so as to overlap with the counter electrode.
이때, 상기 카운터전극(3)은 10 내지 2,000 옹스트롱의 두께로 하여 빛이 통과할 수 있는 투명체, 예를들어, ITO(indium tin oxide)로 이루어져 있으므로 고개구율을 얻는다.At this time, the counter electrode 3 is made of a transparent material, for example, indium tin oxide (ITO), through which the light can pass in a thickness of 10 to 2,000 angstroms, thereby obtaining a high opening ratio.
상기 카운터전극(3) 상부에는 절연층(5)이 형성되어 있는 바, 상기 절연층(5)은 게이트절연막만으로 구성되어 있거나, 또는 게이트절연막과 보호막으로 구성된다. 상기 절연층(5)으로 사용되는 재질로는 유전율이 7.2인 실리콘질화물(SiNx)이 있는데, 이를 상기 카운터전극(3) 상부에 대략적으로 5,500 내지 6,500 옹스트롱으로 형성한다.An insulating layer 5 is formed on the counter electrode 3, and the insulating layer 5 is formed of only a gate insulating film or a gate insulating film and a protective film. The material used as the insulating layer 5 is silicon nitride (SiNx) having a dielectric constant of 7.2, and is formed on the counter electrode 3 with approximately 5,500 to 6,500 angstroms.
한편, 상기 카운터전극(3)은 상기 하부 유리기판(1)상에 플레이트형태 또는 다수의 가지모양을 가진 빗(comb)형태로 형성할 수 있는데 본 발명의 실시예에선 빗 형태, 즉 상기 하부 유리기판(1)상에 스트라이프(stripe)형태로 형성하기로 한다.Meanwhile, the counter electrode 3 may be formed on the lower glass substrate 1 in the form of a plate or a comb having a plurality of branches. In the embodiment of the present invention, the counter electrode 3 may be formed. The substrate 1 will be formed in a stripe shape.
상기 절연층(5)상에는 다수개의 화소전극(7)이 소정의 간격으로 이격형성되어 있다. 상기 화소전극(7)의 재질은 카운터전극(3)의 재질, 즉 ITO로 구성되며, 빛 투과율이 약 60 퍼센트정도이다.A plurality of pixel electrodes 7 are spaced apart at predetermined intervals on the insulating layer 5. The material of the pixel electrode 7 is made of the material of the counter electrode 3, that is, ITO, and has a light transmittance of about 60 percent.
여기서, 상기 화소전극(7)은 상기 카운터전극(3)의 두께과 같이 10 내지 2,000 옹스트롱으로 되어있고, 그 폭은 카운터전극(3)의 폭과 동일하거나 그 보다 작다. 구체적으로는, 카운터전극(3)의 폭을 A1이라 하고 화소전극(7)의 폭을 A2라 할 때 상기 양 전극 폭의 비 A1/A2는 1 내지 10이다.Here, the pixel electrode 7 has a thickness of 10 to 2,000 angstroms, such as the thickness of the counter electrode 3, the width of which is less than or equal to the width of the counter electrode (3). Specifically, when the width of the counter electrode 3 is A1 and the width of the pixel electrode 7 is A2, the ratio A1 / A2 of the widths of the both electrodes is 1-10.
그 다음, 상기 화소전극(7) 상부에는 잔상방지막(9)으로서 저유전물질이 소정의 두께로 형성되어 있다. 상기 잔상방지막(9)을 형성하는데는 별도의 포토공정과 에칭공정없이 형성할 수 있다.Next, a low dielectric material is formed on the pixel electrode 7 to have a predetermined thickness as an afterimage prevention film 9. In forming the afterimage prevention film 9, it may be formed without a separate photo process and an etching process.
즉, 상기 잔상방지막(9) 형성에 필요한 마스크는 화소전극(7) 형성시 사용하던 마스크를 그대로 이용한다. 한편, 상기 잔상방지막(9)에 대한 식각공정을 화소전극(7) 형성시의 식각공정과 비교하여 보면, 양자 모두 건식식각공정을 수행하는 방법과, 잔상방지막(9)과 화소전극(7) 각각에 대해서 건식식각공정과 식각공정 또는 식각공정과 건식식각공정을 각각 수행하는 방법이 있을 수 있다. 이때, 식각액에 대해서도 양자(7)(9) 모두 같은 식각액을 사용할 수 있고, 또한 각각 다른 식각액을 사용할 수 있다.That is, the mask used for forming the afterimage preventing film 9 is used as it is the mask used when forming the pixel electrode (7). On the other hand, when the etching process for the afterimage prevention film 9 is compared with the etching process when the pixel electrode 7 is formed, both the method of performing a dry etching process, the afterimage prevention film 9 and the pixel electrode 7 For each, there may be a method of performing a dry etching process and an etching process or an etching process and a dry etching process, respectively. In this case, the same etchant may be used for both of the etchant (7) and (9), and different etchant may be used.
이때, 상기 잔상방지막(9)의 재질로 고분자를 이용할 때는 그 고분자 자체를 포토레지스트로 하여 하부의 화소전극(7)을 식각한다.In this case, when the polymer is used as the material of the afterimage prevention film 9, the pixel electrode 7 is etched using the polymer itself as a photoresist.
여기서, 본 발명에 따른 프린지필드구동 액정표시장치에 있어서, 상기 카운터전극(3)과 화소전극(7) 상부의 환경은 상호 유사하다. 다만, 상기 카운터전극(3) 상부의 유전체의 두께는 약 5,500 내지 6,500 옹스트롱이기 때문에 화소전극(7) 상부에도 이와같은 두께로 유전체, 즉 잔상방지막(9)을 형성하면 장시간의 식각공정시간이 소요된다.Here, in the fringe field driving liquid crystal display device according to the present invention, the environment of the counter electrode 3 and the upper part of the pixel electrode 7 is similar to each other. However, since the thickness of the dielectric on the counter electrode 3 is about 5,500 to 6,500 angstroms, when the dielectric, that is, the afterimage prevention layer 9 is formed on the pixel electrode 7, at the same thickness, the etching process takes a long time. It takes
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 방법은 종래의 게이트절연막과 보호막으로 주로 쓰이는 유전율이 7.2인 실리콘질화물 SiNx보다 유전율이 낮은 저유전막을 사용하는 것이다. Therefore, a method for solving the above problems is to use a low dielectric film having a lower dielectric constant than silicon nitride SiNx having a dielectric constant of 7.2, which is mainly used as a conventional gate insulating film and a protective film.
이를 설명하는 것이 하기의 식이다.It is the following formula explaining this.
C(커패시턴스)= 유전율×(면적/두께)C (capacitance) = dielectric constant × (area / thickness)
만일 유전율이 상기 실리콘질화물 SiNx의 유전율의 절반인 3.5라면, 상기의 식에서 상기 화소전극(7)의 면적이 동일하다고 가정할 때 절연층(5)의 두께는 유전율과 반비례하기 때문에, 그 두께를 절반으로 낮출 수가 있게 된다.If the dielectric constant is 3.5, which is half the dielectric constant of the silicon nitride SiNx, the thickness of the insulating layer 5 is inversely proportional to the dielectric constant, assuming that the area of the pixel electrode 7 is the same in the above equation, and thus the thickness is halved. Can be lowered.
본 발명의 실시예에서는, 상기 잔상방지막(9)은 그 두께를 100 내지 3,000 옹스트롱, 바람직하게는 500 내지 1,000 옹스트롱이고, 유전율은 1 내지 7.2범위내, 바람직하게는 2.0 내지 4.0범위내이다. 한편, 상기 잔상방지막(9)의 투과율은 상기 화소전극(7)과 마찬가지로 60 퍼센트이다.In the embodiment of the present invention, the afterimage preventing film 9 has a thickness of 100 to 3,000 angstroms, preferably 500 to 1,000 angstroms, and a dielectric constant is in the range of 1 to 7.2, preferably in the range of 2.0 to 4.0. . On the other hand, the transmittance of the afterimage prevention film 9 is 60 percent, similarly to the pixel electrode 7.
한편, 상기 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서도 카운터전극(3)의 커패시턴스와 화소전극(7)의 커패시턴스를 동일하게 조절할 수 없기 때문에 상기 카운터전극(3)의 면적을 조절하여 양 전극의 커패시턴스 오차가 ±10퍼센트 범위내에 있게끔 한다.On the other hand, even in the preferred embodiment of the present invention, the capacitance of the counter electrode 3 and the capacitance of the pixel electrode 7 cannot be equally adjusted, so that the capacitance error of both electrodes is adjusted by adjusting the area of the counter electrode 3. Allow to be within ± 10 percent range.
도 2는 상기 카운터전극(3)과 화소전극(7)에 인가되는 커패시턴스가 동일하도록 조정했을때의 잔상방지막(9)의 두께와 카운터전극(3) 및 화소전극(7)의 크기비 A1/A2, 적용 유전체(9)의 유전율값의 실시예이며, 도 3은 이것을 그래프로 표현한 것이다.2 shows the thickness ratio of the afterimage preventing film 9 and the size ratio of the counter electrode 3 and the pixel electrode 7 when the capacitances applied to the counter electrode 3 and the pixel electrode 7 are the same. A2 is an example of the dielectric constant value of the applied dielectric 9, and FIG. 3 shows this graphically.
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이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 프린지필드구동 액정표시장치는 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the fringe field drive LCD according to the present invention has the following effects.
본 발명에 있어서는 잔상방지막을 별도의 마스크공정의 필요없이 형성할 수 있으며, 또한 카운터전극과 화소전극을 동일한 커패시턴스를 가지게 되어 잔상이 제거되고 액정화면의 품위가 향상된다.본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니고 이하의 특허청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.In the present invention, the afterimage prevention film can be formed without the need for a separate mask process, and the counter electrode and the pixel electrode have the same capacitance, thereby eliminating the afterimage and improving the quality of the liquid crystal display. Although illustrated and described with reference to the examples, the invention is not limited thereto, and the invention can be variously modified and changed without departing from the spirit or the scope of the invention provided by the following claims. It will be readily apparent to one of ordinary skill in the art.
도 1은 본 발명에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 구조fmf 도시한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 shows a structure fmf of a fringe field drive liquid crystal display device according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 잔상방지막의 두께, 전극두께의 비 및 유전율을 나타내는 표.Figure 2 is a table showing the thickness, the electrode thickness ratio and the dielectric constant of the afterimage prevention film according to the present invention.
도 3은 도2를 나타내는 그래프.3 is a graph of FIG. 2;
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1: 하부 유리기판 3: 카운터전극1: lower glass substrate 3: counter electrode
5: 절연층 7: 화소전극5: insulating layer 7: pixel electrode
9: 잔상방지막9: afterimage barrier
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