KR100674236B1 - Method of manufacturing fringe field switching liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로서, 프린지필드구동 액정표시장치의 제조 방법은 게이트 버스라인 및 데이터 버스라인에 의해 한정되는 단위화소 영역에 있어서, 투명성 절연기판을 제공하는 단계, 투명성 절연기판상에 투명성 전도체를 증착한 후 소정부분을 패터닝하여 다수개의 카운터전극을 형성하는 단계, 카운터 전극상에 금속막을 증착한 후 소정부분 패터닝하여 게이트 버스라인 및 카운터 전극과 연결된 공통전극을 형성하는 단계, 카운터전극, 게이트 버스라인 및 공통전극을 포함한 절연기판의 전면을 덮는 게이트절연막을 형성하는 단계, 채널층 및 소오스/드레인 전극을 순차적으로 형성한 후 채널층 및 소오스/드레인 전극을 포함한 절연기판의 전면을 덮는 보호막을 형성하는 단계, 게이트절연막 및 보호막을 패터닝하여 카운터 전극 사이에 대응하는 절연기판을 노출시키는 단계, 보호막의 상면 및 노출된 상기 절연기판을 덮는 투명도전막을 형성하는 단계 및 투명도전막을 패터닝하여 카운터 전극 사이에 노출된 절연기판의 상면에 카운터 전극과 절연된 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다. 따라서, 카운터전극과 화소전극의 중첩에 의해 발생되는 잔상요인을 제거하고, 투과율향상 및 액정의 응답속도를 높일 수 있는 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a fringe field driven liquid crystal display device, wherein the method for manufacturing a fringe field driven liquid crystal display device includes providing a transparent insulating substrate in a unit pixel area defined by a gate bus line and a data bus line. Forming a plurality of counter electrodes by depositing a transparent conductor on a transparent insulating substrate and patterning a predetermined portion; depositing a metal film on the counter electrode and patterning the predetermined portion to form a common electrode connected to the gate bus line and the counter electrode. Forming a gate insulating film covering an entire surface of an insulating substrate including a counter electrode, a gate bus line, and a common electrode; and sequentially forming a channel layer and a source / drain electrode, and then including a channel layer and a source / drain electrode. Forming a protective film covering the entire surface of the insulating substrate, the gate insulating film and Patterning a thin film to expose a corresponding insulating substrate between the counter electrodes, forming a transparent conductive film covering the upper surface of the protective film and the exposed insulating substrate, and patterning the transparent conductive film to form a top surface of the insulating substrate exposed between the counter electrodes. Forming a pixel electrode insulated from the counter electrode. Therefore, the afterimage factor generated by the overlap of the counter electrode and the pixel electrode can be eliminated, and the transmittance can be improved and the response speed of the liquid crystal can be increased.
Description
도 1은 종래기술에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 평면도.1 is a plan view for explaining a method for manufacturing a fringe field drive liquid crystal display device according to the prior art.
도 2는 종래기술에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도.2 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a fringe field drive liquid crystal display device according to the prior art.
도 3은 본 발명에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도.3 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a fringe field drive liquid crystal display device according to the present invention;
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
10: 하부 유리기판 11: 게이트전극10: lower glass substrate 11: gate electrode
12: 공통전극 14a: 드레인전극12:
14b: 소오스전극 15: 박막트랜지스터14b: source electrode 15: thin film transistor
16: 게이트절연막 17: 카운터전극16: gate insulating film 17: counter electrode
18: 보호막 19: 화소전극18: protective film 19: pixel electrode
20: 상부 유리기판20: upper glass substrate
본 발명은 프린지필드구동 액정표시장치의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히, 픽셀(pixel)에 인가되는 필드를 집중되지 않게 하고 보호막의 열화를 방지하여 잔상(image sticking)을 제거하는 프린지필드구동 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method for manufacturing a fringe field drive liquid crystal display device. In particular, a fringe field drive liquid crystal display which removes image sticking by decentralizing a field applied to a pixel and preventing deterioration of a protective layer An apparatus and a method of manufacturing the same.
프린지필드구동 액정표시장치는 인플레인구동 액정표시장치의 낮은 개구율 및 투과율을 개선시키기 위하여 제안되었다.Fringe-field driven liquid crystal displays have been proposed to improve the low aperture and transmittance of in-plane driven liquid crystal displays.
이러한 프린지필드구동 액정표시장치는 카운터전극과 화소전극을 투명 금속막, 예컨데, ITO(Indium Tin Oxide)로 형성하면서 상기 카운터전극과 화소전극간의 간격을 상부 및 하부기판간의 간격보다 좁게 형성함으로써 카운터전극과 화소전극 상부에 포물선형태의 전계, 즉, 프린지필드가 형성되도록 한 것이다. In the fringe field driving liquid crystal display, the counter electrode and the pixel electrode are formed of a transparent metal film, for example, indium tin oxide (ITO), and the counter electrode and the pixel electrode are formed to be smaller than the gap between the upper and lower substrates. And a parabolic electric field, that is, a fringe field, is formed on the pixel electrode.
이러한 관점에서, 도 1은 종래기술에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 하부 어레이 기판을 개략적으로 도시한 평면도이다. 1 is a plan view schematically illustrating a lower array substrate of a fringe field driving liquid crystal display device according to the related art.
도 1에 도시된 바와 같이, 게이트 버스라인(11)과 데이타 버스라인(13)이 교차배열되어 단위화소가 한정되고, 상기 교차부에는 스위칭소자인 TFT(15)가 배치된다. 투명전도체로 이루어진 카운터전극(17)이 단위화소내에 배치되고 화소전극(19)이 상기 카운터전극(17)과 오버랩되게 단위화소내에 배치된다. 상기 화소전극(19)도 투명전도체로 이루어지며 상기 카운터전극(17)과 전기적으로 절연된다. 상기 화소전극(19)은 상기 데이터 버스라인(13)과 평행하면서 소정의 간격으로 이격배치되는 빗살형태로 되어있고 화소전극(19)의 일부는 TFT(15)의 드레인 전극(부호 표시안됨)과 연결되어 있다.As shown in Fig. 1, the
도 2는 종래기술에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 하부 어레이 기판을 개략적으로 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically illustrating a lower array substrate of a fringe field driving liquid crystal display device according to the related art.
도 2에 도시된 바와 같이, 프린지필드구동 액정표시장치는, 투명성 절연기판, 예를들어, 하부 유리기판(11)상에 카운터전극(17)이 있고 게이트절연막(16) 및 보호막(18)을 사이에 두고 화소전극(19)이 상기 카운터전극(17)과 오버랩되게 이격배치되어 있다. 또한, 스위칭소자로서 소오스 및 드레인전극(14a)(14b)을 포함한 TFT(15)가 배치되어 있다.As shown in FIG. 2, the fringe field driving liquid crystal display includes a
여기서, 하부 유리기판(10)과 상부 유리기판(20)은 액정층(도시되지 않음)의 개재하에 소정의 거리를 두고 대향배치되어 있다. 이때, 상기 하부유리기판(10)과 상부 유리기판(20)의 간격을 셀갭(cell gap)이라 칭하는데, 이는 상기 카운터전극(17)과 화소전극(19)간의 간격보다 커서 상기 양 전극(17)(19)간에 프린지 필드(2개의 곡선형 점선으로 도시됨)가 형성되게끔 한다. Here, the
상기와 같은 종래의 프린지필드구동 액정표시장치는 앞서 말한바와 같이, 상기 카운터전극(17)과 화소전극(19)사이에 프린지필드가 형성되도록 하여 상부 및 하부 양 유리기판(10)(20)사이에 개재하는 음의 유전율 이방성특성을 갖는 액정분자들이 모두 동작되도록하여 편광판(도시되지 않음)을 통과하여 온 빛이 진행하게끔 하여 고휘도 및 광시야각을 실현하도록 만든 구조이다.In the conventional fringe field driving liquid crystal display as described above, the fringe field is formed between the
그러나, 상기 프린지필드구동 액정표시장치는 TN(Twisted Nematic) 및 IPS모드 TFT-LCD에 비하여 시야각, 개구율 및 투과율등이 우수하지만 프린지에 의한 필드가 보호막에 집중되어, 그 결과로 보호막에 전하가 과잉집중(열화)하게 된다. 이러한 보호막의 열화로 인하여 잔상이 발생하게 되는 문제점이 있다. However, the fringe field drive liquid crystal display device has better viewing angle, aperture ratio and transmittance than TN (Twisted Nematic) and IPS mode TFT-LCD, but the fringe field is concentrated on the protective film, resulting in excessive charge in the protective film. Concentration (deterioration). There is a problem that an afterimage occurs due to deterioration of the protective film.
본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 화소전극의 하부에 위치하는 게이트절연막과 보호막에 홀(hole)을 형성하여 카운터전극과 화소전극간의 절연막에 인가되는 전계를 감소시킬 수 있는 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to form a hole in a gate insulating film and a protective film disposed below the pixel electrode, and to apply an electric field applied to the insulating film between the counter electrode and the pixel electrode. It is to provide a method of manufacturing a fringe field drive liquid crystal display device that can reduce the.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 제조 방법은 게이트 버스라인 및 데이터 버스라인에 의해 한정되는 단위화소 영역에 있어서, 투명성 절연기판을 제공하는 단계, 투명성 절연기판상에 투명성 전도체를 증착한 후 소정부분을 패터닝하여 다수개의 카운터전극을 형성하는 단계, 카운터 전극상에 금속막을 증착한 후 소정부분 패터닝하여 게이트 버스라인 및 카운터 전극과 연결된 공통전극을 형성하는 단계, 카운터전극, 게이트 버스라인 및 공통전극을 포함한 절연기판의 전면을 덮는 게이트절연막을 형성하는 단계, 채널층 및 소오스/드레인 전극을 순차적으로 형성한 후 채널층 및 소오스/드레인 전극을 포함한 절연기판의 전면을 덮는 보호막을 형성하는 단계, 게이트절연막 및 보호막을 패터닝하여 카운터 전극 사이에 대응하는 절연기판을 노출시키는 단계, 보호막의 상면 및 노출된 상기 절연기판을 덮는 투명도전막을 형성하는 단계 및 투명도전막을 패터닝하여 카운터 전극 사이에 노출된 절연기판의 상면에 카운터 전극과 절연된 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a fringe field driving liquid crystal display device, the method including: providing a transparent insulating substrate in a unit pixel area defined by a gate bus line and a data bus line; Depositing a transparent conductor on a substrate and then patterning a predetermined portion to form a plurality of counter electrodes; depositing a metal film on the counter electrode and then patterning a predetermined portion to form a common electrode connected to the gate bus line and the counter electrode Forming a gate insulating film covering the entire surface of the insulating substrate including a counter electrode, a gate bus line, and a common electrode; and sequentially forming a channel layer and a source / drain electrode, and then forming a gate insulating film including the channel layer and the source / drain electrode. Forming a protective film covering the entire surface; patterning the gate insulating film and the protective film Exposing a corresponding insulating substrate between the counter electrodes, forming a transparent conductive film covering the upper surface of the protective film and the exposed insulating substrate, and patterning the transparent conductive film to form a counter electrode on the upper surface of the insulating substrate exposed between the counter electrodes. Forming a pixel electrode insulated from the substrate.
이하, 본 발명에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법을 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a fringe field drive liquid crystal display device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a fringe field drive liquid crystal display device according to the present invention.
본 발명에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법은, 도 3에 도시된 바와 같이, 게이트 버스라인 및 데이터 버스라인에 의해 구분되어지는 단위화소영역에 있어서, 먼저 투명성 절연기판, 예를들어, 하부 유리 기판(10)을 준비한다.In the method of manufacturing a fringe field driving liquid crystal display device according to the present invention, as shown in FIG. 3, in a unit pixel area divided by a gate bus line and a data bus line, a transparent insulating substrate, for example, The
그 후, 상기 하부유리기판(10)상에 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 타이타늄(Ti), 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr) 및 이의 조합 등으로 구성된 그룹중 어느 하나의 금속막을 증착하고, 소정부분 패터닝하여 게이트전극(11)과 공통전극(12)을 형성한다. 그런다음, 카운터전극을 형성하는데, 상기 공통전극(12)은 카운터전극(17)과 콘택되도록 한다. 여기서, 카운터전극(17)을 형성한 후에 게이트전극(11)과 공통전극(17)을 형성하는 단계를 먼저 실시할 수 있다.After that, any one of a group consisting of aluminum (Al), molybdenum (Mo), titanium (Ti), tungsten (W), tantalum (Ta), chromium (Cr), a combination thereof, and the like on the
이어서, 게이트전극(11), 공통전극(12) 및 카운터전극(17)이 형성된 하부 유리기판(10)상에 게이트절연막(16)을 형성한다.Subsequently, a
다음, 상기 게이트절연막(16) 상부 중 게이트 전극(11)에 대응하는 부분에 채널층을 형성하고, 채널층의 상부면에는 드레인 전극(14a) 및 소오스 전극(14b)을 형성한다. 드레인 전극(14a)의 일단은 데이터 라인에 연결되고, 드레인 전극(14a)의 타단은 채널층에 연결된다. 소오스 전극(14b)은 드레인 전극(14a)과 소정간격 이격되고 일측단부가 채널층에 접촉된다.
이후, 소오스 전극(14b) 및 드레인 전극(14a)을 포함한 하부 유리 기판(10)의 전면에 실리콘질화물(SiNx)등을 플라즈마화학기상증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등의 방법을 사용하여 보호막(18)을 형성한다. 보호막(18)의 형성 후 보호막 중 상기 소오스전극(14b)의 타측단부와 대응되는 부분에 후술될 화소전극(19)이 콘택되도록 홀(hole)을 형성한다. 이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 카운터 전극(17) 사이에 대응하는 부분에 위치한 보호막(18) 및 게이트 절연막(16)도 한꺼번에 식각하여 카운트 전극(17) 사이에 하부 유리 기판(10)을 노출시킨다.
다시 말하면, 게이트절연막(16) 및 보호막(19)을 식각과정 등을 통해 소정부분, 카운트 전극 사이와 대응되는부분을 제거하는데, 이 경우 드레인 전극(14b)와 후술될 화소전극(19)을 콘택시키는 홀(hole)을 형성시 동 형상을 패터닝할 수 있기 때문에 부가적인 공정의 추가 및 마스크의 추가가 필요없다. 여기서, 상기 카운터전극(19)과의 동일평면 또는 공간적인 구성을 위해 식각공정시 상기 보호막(18)은 식각하여 제거하고, 상기 게이트절연막(16)은 남기는 구조도 가능하다. 또한, 상기 화소전극(19)과 게이트라인(11) 또는 데이타라인(도면부호 표시안됨)과의 경계에 위치한 게이트절연막(18) 및 보호막(19)도 동시에 제거하여 상기 화소전극(19)과 게이트라인(11) 또는 데이터(도면부호 표시안됨)라인간의 기생용량 인자를 감소시킬 수 있다.
이와 같이 보호막 및 게이트 절연막의 일부분이 시각공정에 의해 제거되면, 카운트 전극(17) 사이에 노출된 하부 유리 기판(10)을 포함하여 보호막(18)의 상면에 투명전도체를 증착한 후, 투명전도체를 패터닝하여 도 3에 도시된 바와 같이 카운트 전극(17)들 사이, 즉 게이트 절연막(16) 및 보호막(18)의 외부 노출된 하부 유리 기판(10) 상에 화소전극(19)을 형성한다. 여기서, 상기 투명전도체로서 일반적으로 ITO(Indium Tin Oxide)를 사용한다.
카운트 전극 사이에 형성되는 화소전극들은 도 1에 도시된 것과 같이 게이트 라인과 대응되는 부분에 게이트 라인과 동일한 방향으로 형성된 부분에 의해 상호 연결된다.Next, a channel layer is formed on a portion of the
Subsequently, silicon nitride (SiNx) or the like is deposited on the entire surface of the
In other words, the
When a portion of the protective film and the gate insulating film are removed in this manner, the transparent conductor is deposited on the upper surface of the
The pixel electrodes formed between the count electrodes are interconnected by portions formed in the same direction as the gate lines in portions corresponding to the gate lines as shown in FIG. 1.
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프린지필드구동 액정표시장치는, 동일한 하부 유리기판(11)상에 카운터전극(17)과 화소전극(19)을 투명한 전도체로 형성하는데 양 전극(17)(19)간의 간격을 셀갭(cell gap)보다 작게하여 포물선형태의 전계, 즉 프린지 필드(Fringe Field)가 형성되도록 하는 것이다. 따라서, 상기 양 전극(17)(19)사이에 전기장이 인가하는 경우, 양 전극(17)(19)상부에 존재하는 모든 액정분자들(도면에 도시되지 않음)을 동작시켜 종래의 액정표시장치에 비하여 투과율을 크게 개선시킨 것이다.In the fringe field driving liquid crystal display, the
그러나, 장시간 동안 동일한 형상을 구현하는 경우, 액정에 인가되는 충전량이 비대칭을 이루게 된다. 그 결과로 액정과 각 절연막(16)(18)에 인가되는 직류성분은 게이트전극, 데이터전극 및 화소전극 등에 전하축적으로 나타나게 된다. 이러한 전하축적의 영향으로 액정의 방향성이 초기치보다 비틀리게 나타나게 되어 제품의 품위를 떨어뜨리는 요인으로 작용한다.However, when implementing the same shape for a long time, the amount of charge applied to the liquid crystal is asymmetrical. As a result, the direct current component applied to the liquid crystal and each of the insulating
따라서, 액정구동시 프린지필드가 집중되는 화소전극(19)의 하부에 위치하는 보호막(18) 및 게이트절연막(16)을 소정부분 제거하여, 특히, 종래의 프린지필드구동 액정표시장치에서와 같이 수직방향의 전계가 인가되어 절연막상에 전하가 집중하게 되는 요인을 현격히 줄일 수 있는 것이다. 즉, 절연막에 인가되는 전계는 수평으로 작용하게 되고, 수직방향에 대비해서 수평방향에 인가되는 전계값은 매우 작게 되는 것이다.Therefore, the
그러므로, 본 명세서에 개시된 본 발명은, 전술한 것처럼 기생용량에 의한 픽셀(pixel)의 열화요인과 종래의 수직전계에 의한 절연막의 열화요인을 제거하므로써 카운터전극(17)과 화소전극(19)의 중첩에 의해 발생되는 잔상요인이 제거되는 방법을 제공하는 것이다.Therefore, the present invention disclosed herein eliminates the deterioration factor of the pixel due to the parasitic capacitance and the deterioration factor of the insulating film due to the conventional vertical electric field as described above. It is to provide a method of eliminating afterimage factors caused by overlapping.
상기 게이트절연막 및 보호막을 제거하고, 화소전극을 형성한 후, 컬러필터가 부착된 상부 기판을 하부기판과 합착한 다음, 액정을 주입하면 하나의 액정셀을 완성한다. 여기서, 배향막, 컬러필터, 상부기판, 편광판등에 대한 공정에 대해서는 당해 기술분야에 있어서 평균적인 지식을 가진 자, 소위 당업자라면 충분히 예견할 수 있으므로 상세한 설명은 여기서 생략하기로 한다.After removing the gate insulating layer and the protective layer, forming the pixel electrode, bonding the upper substrate with the color filter to the lower substrate, and then injecting the liquid crystal, one liquid crystal cell is completed. Here, the process for the alignment film, the color filter, the upper substrate, the polarizing plate, and the like can be sufficiently predicted by those skilled in the art, and those skilled in the art, so the detailed description will be omitted here.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 프린지필드구동 액정표시장치 및 그 제조방법은 단지 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.On the other hand, the fringe field drive liquid crystal display device and the method of manufacturing the same according to the embodiment of the present invention is not limited to the above embodiment can be carried out in various modifications within the scope not departing from the gist of the invention.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 프린지필드구동 액정표시장치 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the fringe field drive liquid crystal display device and the manufacturing method thereof according to the present invention have the following effects.
본 발명은 종래 프린지필드구동 액정표시장치에서 적용되던 카운터전극과 화소전극의 중첩에 의해 발생되는 잔상요인을 제거하는 방법을 제공하는 것으로서, 수직방향의 전계에 의한 절연막의 열화요인 및/또는 기생용량에 의한 픽셀의 열화요인을 감소, 제거시켜 잔상이 발생되는 문제점을 해결할 수 있다. The present invention provides a method for eliminating afterimage factors caused by overlapping of counter electrodes and pixel electrodes, which are conventionally applied in fringe field driving liquid crystal displays, and deterioration factors and / or parasitic capacitances of insulating films due to vertical electric fields. It is possible to solve the problem that an afterimage occurs by reducing or eliminating a deterioration factor of a pixel.
또한, 상기 문제점을 해결하기 위한 구조 형성시 부가적인 공정이나 마스크가 필요없고, 카운터전극과 화소전극이 중첩되는 영역이 감소되므로 투과율 향상 및 액정의 응답속도를 높일 수 있다.In addition, no additional process or mask is required when forming the structure to solve the above problem, and the area where the counter electrode and the pixel electrode overlap is reduced, thereby improving transmittance and increasing the response speed of the liquid crystal.
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