KR100839836B1 - An array substrate for In-Plane switching mode LCD and the method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 횡전계 방식 액정표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a transverse electric field type liquid crystal display device.
본 발명을 요약하면, 어레이기판과 상부 컬러필터 기판 사이에 배향막 보다 전기 전도도와 유전율과 비 저항이 높은 구조물(기둥)을 구성하고, 공통전극과 화소전극에 대응하는 상부기판에 돌출 형상의 돌기(rib)를 다수 형성한다.In summary, the present invention provides a structure (column) having a higher electrical conductivity, higher dielectric constant, and higher resistivity than an alignment layer between the array substrate and the upper color filter substrate, and protruding protrusions on the upper substrate corresponding to the common electrode and the pixel electrode. ribs).
상기 구조물은 어레이기판과 상부 컬러필터 기판 사이의 갭을 유지하는 역할 뿐 아니라, 상기 공통전극과 화소전극과, 각 전극 상부에 구성된 배향막과의 사이에 국소적으로 트랩되어 존재하는 이온 불순물을 상부 기판의 전면에 확산하도록 하기 때문에 액정이 거동하는데 영향을 미치지 않아, 액정의 이상(異狀)배향에 의해 발생하는 잔상을 방지할 수 있다.The structure not only serves to maintain a gap between the array substrate and the upper color filter substrate, but also traps the ionic impurities that are locally trapped between the common electrode and the pixel electrode and the alignment layer formed on each electrode. Since the liquid crystal is diffused over the entire surface, the liquid crystal does not affect its behavior, and afterimage caused by abnormal orientation of the liquid crystal can be prevented.
상기 돌기는 상기 화소전극과 공통전극 사이에 발생하는 전계분포를 왜곡하여, 상기 전계의 분포가 하부기판 방향으로 밀하게 분포하도록 하여, 액정을 구동하는 구동전압을 낮추는 것이 가능하고, 전극간의 거리를 좀더 멀게 설계할 수 있으므로 개구율을 개선할 수 있기 때문에 고화질을 구현하는 액정패널을 제작할 수 있다.
The protrusion may distort the electric field distribution generated between the pixel electrode and the common electrode so that the distribution of the electric field is tightly distributed in the lower substrate direction, thereby lowering the driving voltage for driving the liquid crystal, and reducing the distance between the electrodes. Since it can be designed farther away, the aperture ratio can be improved, and thus a liquid crystal panel that can realize high quality can be manufactured.
Description
도 1은 일반적인 횡전계방식 액정표시장치의 일부를 개략적으로 도시한 단면도이고,1 is a cross-sectional view schematically showing a part of a general transverse electric field type liquid crystal display device;
도 2a, 2b는 일반적인 횡전계방식 액정표시장치의 오프(off), 온(on)상태의 동작을 각각 도시한 단면도이고,2A and 2B are cross-sectional views illustrating operations of off and on states of a general transverse electric field type liquid crystal display device, respectively.
도 3은 종래에 따른 횡전계방식 액정표시장치용 어레이기판의 한 화소를 개략적으로 도시한 평면도이고,3 is a plan view schematically showing one pixel of a conventional array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device;
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ`를 따라 절단한 액정패널의 단면을 도시한 도면이고,4 is a cross-sectional view of the liquid crystal panel taken along line IV-IV ′ of FIG. 3.
도 5는 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판의 한 화소를 개략적으로 도시한 평면도이고,5 is a plan view schematically showing one pixel of an array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device according to the present invention;
도 6a 내지 도 6d는 도 5의 Ⅶ-Ⅶ`와 Ⅷ-Ⅷ`을 따라 절단하여, 본 발명의 공정 순서에 따라 도시한 공정 단면도이고, 6A to 6D are cross sectional views taken along the lines VII-VII and VII-VII of FIG. 5 and in accordance with the process sequence of the present invention.
도 7은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ`을 따라 절단하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정패널의 구성을 도시한 단면도이고,FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a liquid crystal panel according to a first embodiment of the present invention, cut along VI-VI ′ of FIG. 5;
도 8은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ`을 따라 절단하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 패널의 구성을 도시한 단면도이다.
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a liquid crystal panel according to a second embodiment of the present invention, cut along VI-VI ′ of FIG. 5.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명><Brief description of the main parts of the drawing>
100 : 기판 112 : 게이트 배선100: substrate 112: gate wiring
114 : 게이트 전극 117 : 공통 전극114: gate electrode 117: common electrode
116 : 스토리지 배선 120 : 액티브층 116: storage wiring 120: active layer
124 : 데이터 배선 126 : 소스 전극 124: data wiring 126: source electrode
128 : 드레인 전극 130 : 화소 전극 128: drain electrode 130: pixel electrode
136 : 구조물
136: Structure
본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으로 특히, 공통전극 및 화소전극과 배향막 사이에 트랩된 이온 불순물을 제거하여 잔상이 발생하지 않고, 액정의 구동전압을 낮출 수 있는 동시에 개구율이 개선된 횡전계 방식 액정표시장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다. 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다. In general, the driving principle of the liquid crystal display device uses the optical anisotropy and polarization of the liquid crystal. Since the liquid crystal is thin and long in structure, the liquid crystal has directivity in the arrangement of molecules, and the direction of the molecular arrangement can be controlled by artificially applying an electric field to the liquid crystal.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의해 상기 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.Accordingly, if the molecular arrangement direction of the liquid crystal is arbitrarily adjusted, the molecular arrangement of the liquid crystal is changed, and light is refracted in the molecular arrangement direction of the liquid crystal due to optical anisotropy to express image information.
현재에는 박막트랜지스터와 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(AM-LCD : Active Matrix LCD 이하, 액정표시장치로 약칭함)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.Currently, an active matrix liquid crystal display device (AM-LCD: abbreviated as an active matrix LCD, abbreviated as a liquid crystal display device) in which a thin film transistor and pixel electrodes connected to the thin film transistor are arranged in a matrix manner has the best resolution and video performance. It is attracting attention.
상기 액정표시장치는 공통전극이 형성된 컬러필터 기판(상부기판)과 화소전극이 형성된 어레이기판(하부기판)과, 상부 및 하부기판 사이에 충진된 액정으로 이루어지는데, 이러한 액정표시장치에서는 공통전극과 화소전극이 상-하로 걸리는 전기장에 의해 액정을 구동하는 방식으로, 투과율과 개구율 등의 특성이 우수하다.The liquid crystal display includes a color filter substrate (upper substrate) on which a common electrode is formed, an array substrate (lower substrate) on which a pixel electrode is formed, and a liquid crystal filled between upper and lower substrates. The liquid crystal is driven by an electric field applied up and down by the pixel electrode, so that the characteristics such as transmittance and aperture ratio are excellent.
그러나, 상-하로 걸리는 전기장에 의한 액정구동은 시야각 특성이 우수하지 못한 단점을 가지고 있다. 따라서, 상기의 단점을 극복하기 위해 새로운 기술이 제안되고 있다. 하기 기술될 액정표시장치는 횡전계에 의한 액정 구동방법으로 시야각 특성이 우수한 장점을 갖고 있다.However, the liquid crystal drive by the electric field applied up-down has a disadvantage that the viewing angle characteristics are not excellent. Therefore, new techniques have been proposed to overcome the above disadvantages. The liquid crystal display device to be described below has an advantage of excellent viewing angle characteristics by a liquid crystal driving method using a transverse electric field.
이하, 도 1을 참조하여 일반적인 횡전계방식 액정표시장치에 관해 상세히 설명한다.Hereinafter, a general transverse electric field type liquid crystal display device will be described in detail with reference to FIG. 1.
도 1은 일반적인 횡전계방식 액정표시장치의 단면을 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a cross section of a general transverse electric field type liquid crystal display device.
도시한 바와 같이, 컬러필터 기판인 상부기판(9)과 어레이기판인 하부기판(10)이 서로 이격되어 대향하고 있으며, 이 상부 및 하부기판(9,10)사이에는 액정층(11)이 개재되어 있다.
As shown, the
상기 하부기판(10)상에는 공통전극(17)과 화소전극(30)이 동일 평면상에 형성되어 있다.The
상기 액정층(11)은 상기 공통전극(17)과 화소전극(30)의 수평전계(L)에 의해 작동된다.The
도 2a, 2b는 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 오프(off), 온(on)상태의 동작을 각각 도시한 단면도이다.2A and 2B are cross-sectional views showing operations in off and on states of a general transverse electric field type liquid crystal display device, respectively.
도 2a에서는, 오프상태로 수평전계가 인가되지 않으므로 액정층(11)의 배열상태가 변하지 않은 상태이다.In FIG. 2A, since the horizontal electric field is not applied to the off state, the arrangement state of the
도 2b에서는, 전압이 인가된 온(on)상태에서의 액정의 배열상태를 도시한 도면으로, 상기 공통전극(17) 및 화소전극(30)과 대응하는 위치의 액정(11a)의 상변이는 없지만 공통전극(17)과 화소전극(30)사이 구간에 위치한 액정(11b)은 이 공통전극(17)과 화소전극(30)사이에 전압이 인가됨으로써 형성되는 수평전계(L)에 의하여, 상기 수평전계(L)와 같은 방향으로 배열하게 된다. 즉, 상기 횡전계형 액정표시장치는 액정이 수평전계에 의해 이동하므로, 시야각이 넓어지는 특성을 띠게 된다.In FIG. 2B, an arrangement state of liquid crystals in an on state where a voltage is applied is shown. A phase change of the
그러므로, 상기 횡전계형 액정표시장치를 정면에서 보았을 때, 상/하/좌/우방향으로 약 80∼85o방향에서 가시할 수 있다.Therefore, when viewed from the front, the transverse electric field type liquid crystal display device can be visible in the about 80 to 85 o direction in the up / down / left / right directions.
도 3은 종래의 횡전계방식 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 개략적으로 구성한 평면도이다. 3 is a plan view schematically illustrating a part of a conventional array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device.
도시한 바와 같이, 종래의 횡전계방식 액정표시장치용 어레이기판인 하부기판(10)은 소정간격 이격되어 평행하게 일 방향으로 구성된 다수의 게이트배선(12)과, 상기 게이트 배선(12)에 근접하여 평행하게 일 방향으로 구성된 스토리지 배선(16)과, 상기 두 배선과 교차하며 특히 게이트배선(12)과는 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(24)이 구성된다.As shown in the drawing, the
상기 게이트배선(12)과 데이터배선(24)의 교차지점에는 게이트 전극(14)과 액티브층(20)과 소스 전극(26)및 드레인 전극(28)을 포함하는 박막트랜지스터(T)가 구성되며, 상기 소스 전극(26)은 상기 데이터배선(24)과 연결되고, 상기 게이트 전극(14)은 상기 게이트배선(12)과 연결된다.The thin film transistor T including the
상기 화소영역(P)의 상부에는 상기 드레인 전극(28)과 연결되는 화소전극(30)과, 상기 화소전극(30)과 평행하게 구성되고 상기 스토리지 배선(16)과 연결되는 공통전극(17)이 구성된다.The
상기 화소전극(30)은 상기 드레인 전극(28)에서 연장된 연장부(30a)와 상기 연장부(30a)에서 수직하게 연장되고 서로 소정간격 이격된 다수의 수직부(30b)와, 상기 스토리지배선(16)의 상부에서 수직부(30b)를 하나로 연결하는 수평부(30c)로 구성된다.The
상기 공통전극(17)은 상기 스토리지배선(16)에서 아래로 수직하게 연장되고, 상기 화소전극의 수직부(30b)와 엇갈려 구성되는 다수의 수직부(17b)와, 상기 각 수직부(17b)를 하나로 연결하는 수평부(17a)로 구성된다. The
상기 화소영역(P)에 구성되는 공통전극(17)의 수직부(17b)는 상기 데이터배 선(24)과 소정간격 이격 되도록 구성되었다.The
이하, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ`를 따라 절단한 횡전계 방식 액정패널의 단면을 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a cross section of a transverse electric field type liquid crystal panel cut along line IV-IV ′ of FIG. 3.
도시한 바와 같이, 액정패널(21)은 상부기판(9)인 컬러 필터 기판과 하부기판(10)인 어레이기판을 합착하여 구성한다.As shown, the
상부 기판(9)에는 블랙매트릭스(42)와 컬러필터(44)가 구성되며, 상기 블랙매트릭스(42)와 컬러필터(44)의 상부에는 보호막(46)과 제 1 배향막(48)이 차례로 구성된다.The
하부 기판(10)에는 전술한 바와 같이, 공통전극(17b)과 화소전극(30b)이 차례로 구성된다.As described above, the
상기 공통전극(17b)과 화소전극(30b)이 구성된 기판(10)의 최상층에는 제 2 배향막(34)을 구성한다.A
상기 블랙매트릭스(42)는 상기 데이터 배선(24)과 근접한 공통전극(17b)과의 이격된 영역에 대응하여 구성된다.The
전술한 구성을 가지는 액정패널(21)을 구동하면, 상기 공통전극(17b)과 화소전극(30b) 사이에 횡전계(L)가 분포하여 액정(미도시)을 구동하게 된다. When the
이때, 상기 제 2 배향막(34)과 액정(미도시)사이에 이온성 불순물(K)이 존재하게 된다.In this case, an ionic impurity (K) is present between the
상기 이온성 불순물(K)은 상기 제 2 배향막(34)에서 용출된 이온들이며, 상기 각 전극(17b,30b)에 의해 유도되어, 전극(17b,30b)과 제 2 배향막(34)사이에 국 부적으로 존재하게 된다.The ionic impurity (K) is ions eluted from the
상기와 같이 국부적으로 트랩되어 존재하는 이온들은 DC 성분으로 존재하게 되어, 액정(미도시)의 배향을 방해하여 액정이 배향하지 않도록 한다.(이상(異狀)배향이라 표현함) As described above, the locally trapped ions are present in the DC component, thereby preventing the alignment of the liquid crystal by preventing the alignment of the liquid crystal (not shown).
액정패널의 동작 중 이러한 영역이 발생하면 이는 잔상으로 관찰된다.If such an area occurs during operation of the liquid crystal panel, it is observed as an afterimage.
또한, 전술한 구성은 한 화소영역 상에 공통전극 3개와 화소전극 2개를 배치한 구성이며, 상기 액정패널을 구동하기 위한 구동전압은 6V로 매우 높은 편이다.In addition, the above-described configuration has a configuration in which three common electrodes and two pixel electrodes are disposed on one pixel region, and a driving voltage for driving the liquid crystal panel is very high, which is 6V.
전술한 바와 같은 구성은 개구율을 감소시킬 뿐 아니라, 구동 전압 또한 매우 높은 편이다.
The configuration as described above not only reduces the aperture ratio, but also the driving voltage is very high.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 목적으로 제안된 것으로, 어레이기판의 구성 중 게이트 배선 또는 데이터 배선의 상부의 배향막 상에 배향막 보다 전기 전도도와 유전율이 높은 기둥형상의 구조물을 형성하여, 상기 각 전극의 상부에 트랩된 불순물을 상부 기판으로 분산시키도록 한다.The present invention has been proposed for the purpose of solving the above problems, by forming a columnar structure having a higher electrical conductivity and dielectric constant than the alignment layer on the alignment layer of the upper portion of the gate wiring or data wiring of the array substrate, Impurities trapped on top of each electrode are dispersed to the upper substrate.
또한, 상기 공통전극과 화소 전극에 대응하는 상부기판에 유기물 돌기를 형성하여, 상기 공통전극과 화소전극 사이에 발생하는 전계의 분포가 왜곡되도록 한다.In addition, an organic protrusion is formed on the upper substrate corresponding to the common electrode and the pixel electrode, so that the distribution of the electric field generated between the common electrode and the pixel electrode is distorted.
즉, 상기 전계분포가 상부기판의 아래쪽으로 그리고, 각 전극의 이격된 사이 로 강하게 형성되도록 하여, 좀더 낮은 전압으로 액정의 구동을 가능하도록 한다.That is, the electric field distribution is strongly formed below the upper substrate and spaced apart from each electrode, so that the liquid crystal can be driven at a lower voltage.
또한, 상기 왜곡된 전계분포는 각 전극의 이격 거리를 크게 하는 것이 가능하여, 단일 화소영역에 구성되는 전극의 수를 줄일 수 있어 고 개구율을 달성할 수 있다.
In addition, the distorted electric field distribution can increase the separation distance of each electrode, and can reduce the number of electrodes formed in a single pixel region, thereby achieving a high aperture ratio.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판은 기판과; 상기 기판 상에 서로 수직하게 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트배선과 데이터배선과; 상기 게이트배선과 평행하게 소정간격 이격하여, 일 방향으로 구성된 스토리지 배선과; 상기 게이트배선과 데이터배선이 교차하는 지점에 구성되고, 게이트전극과 d액티브층과 소스전극 및 드레인전극으로 구성된 박막트랜지스터와; 상기 드레인 전극에서 화소영역으로 연장된 연장부와, 상기 연장부에서 화소영역으로 수직하게 연장된 다수의 수직부와, 상기 수직부를 스토리지 배선의 상부에서 하나로 연결하는 수평부로 구성된 화소전극과; 상기 스토리지 배선에서 화소영역으로 수직하게 연장되고, 상기 화소전극의 수직부와 소정간격 평행하게 이격된 다수의 수직부와, 상기 다수의 수직부를 하나로 연결하는 수평부로 구성된 공통전극과; 상기 데이터 배선과 게이트 배선과 스토리지 배선과 공통전극과 화소전극의 상부에 구성된 배향막과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선 상부의 배향막 상에 구성된 기둥형상의 구조물을 포함한다.An array substrate for a liquid crystal display device according to the present invention for achieving the above object is a substrate; A gate wiring and a data wiring crossing the substrate perpendicularly to each other to define a pixel region; Storage wiring arranged in one direction to be spaced apart from each other in parallel with the gate wiring; A thin film transistor configured at a point where the gate wiring and the data wiring cross each other, the thin film transistor comprising a gate electrode, a d active layer, a source electrode and a drain electrode; A pixel electrode comprising an extension portion extending from the drain electrode to the pixel region, a plurality of vertical portions extending vertically from the extension portion to the pixel region, and a horizontal portion connecting the vertical portions into one at the top of the storage line; A common electrode extending vertically from the storage wiring to a pixel area, the common electrode including a plurality of vertical parts spaced apart from the vertical parts of the pixel electrode in parallel with a predetermined interval, and a horizontal part connecting the plurality of vertical parts to one; An alignment layer formed on the data line, the gate line, the storage line, the common electrode, and the pixel electrode; It includes a columnar structure formed on the alignment layer on the gate wiring and the data wiring.
상기 기둥형상의 구조물은 배향막보다 전기 전도도와 유전율이 큰 값을 가지는 물질로 구성한다.The columnar structure is made of a material having a higher electrical conductivity and dielectric constant than the alignment layer.
본 발명의 특징에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조방법은 기판 상에 게이트배선 및 게이트전극을 형성하고 상기 기판상의 화소영역에 공통전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트전극 상부에 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 게이트배선과 서로 수직하게 교차하여 상기 화소영역을 정의하는 데이터배선을 형성하고, 상기 게이트배선과 데이터배선이 교차하는 지점에 상기 게이트전극과, 상기 반도체층과, 상기 반도체층 상부의 소스전극 및 드레인전극을 포함하는 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 드레인 전극에서 화소영역으로 연장되고 상기 공통전극과 소정간격 평행하게 이격된 화소전극을 형성하는 단계와; 상기 공통전극과 화소전극의 상부에 배향막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 데이터 배선 상부의 배향막 상에 구성된 기둥형상의 구조물을 형성하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating an array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device, including forming a gate wiring and a gate electrode on a substrate and forming a common electrode in a pixel region on the substrate; Forming a semiconductor layer on the gate electrode; A data line defining the pixel region is formed by crossing the gate line perpendicularly to each other, and the gate electrode, the semiconductor layer, the source electrode on the semiconductor layer, and a point where the gate line and the data line cross each other; Forming a thin film transistor including a drain electrode; Forming a pixel electrode extending from the drain electrode to a pixel region and spaced apart from the common electrode in parallel with a predetermined interval; Forming an alignment layer on the common electrode and the pixel electrode; And forming a columnar structure formed on the alignment layer on the gate line and the data line.
본 발명의 특징에 따른 액정표시장치는 상기 기판 상에 서로 수직하게 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트배선과 데이터배선과; 상기 게이트배선과 평행하게 소정간격 이격하여, 일 방향으로 구성된 스토리지 배선과; 상기 게이트배선과 데이터배선이 교차하는 지점에 구성되고, 게이트전극과 반도체층과 소스전극 및 드레인전극으로 구성된 박막트랜지스터와; 상기 드레인 전극에서 화소영역으로 연장 된 연장부와, 상기 연장부에서 화소영역으로 수직하게 연장된 다수의 수직부와, 상기 수직부를 스토리지 배선의 상부에서 하나로 연결하는 수평부로 구성된 화소전극과; 상기 스토리지 배선에서 화소영역으로 수직하게 연장되고 상기 화소전극의 수직부와 소정간격 평행하게 이격된 다수의 수직부와, 상기 다수의 수직부를 하나로 연결하는 수평부로 구성된 공통전극과; 상기 데이터 배선과 게이트 배선과 스토리지 배선과 공통전극과 화소전극의 상부에 구성된 배향막과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선 상부의 배향막 상에 구성된 기둥형상의 구조물을 포함하는 제 1 기판과;According to an aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device comprising: a gate line and a data line on the substrate to vertically cross each other to define a pixel area; Storage wiring arranged in one direction to be spaced apart from each other in parallel with the gate wiring; A thin film transistor configured at a point where the gate wiring and the data wiring cross each other, the thin film transistor comprising a gate electrode, a semiconductor layer, a source electrode, and a drain electrode; A pixel electrode comprising an extension portion extending from the drain electrode to the pixel region, a plurality of vertical portions extending vertically from the extension portion to the pixel region, and a horizontal portion connecting the vertical portions into one at the top of the storage wiring; A common electrode comprising a plurality of vertical parts extending vertically from the storage wiring to a pixel area and spaced apart from each other in parallel with the vertical parts of the pixel electrodes, and a horizontal part connecting the plurality of vertical parts to one; An alignment layer formed on the data line, the gate line, the storage line, the common electrode, and the pixel electrode; A first substrate including a columnar structure formed on the alignment layer on the gate line and the data line;
다수의 블랙매트릭스와; 블랙매트릭스 사이에 구성된 컬러필터와; 컬러필터와 블랙매트릭스 상부에 구성된 배향막과; 상기 제 1 기판에 구성된 공통전극과 화소전극에 대응하는 부분에 돌출 형상으로 구성된 돌기를 포함하는 제 2 기판을 포함한다.Multiple black matrices; A color filter constructed between the black matrices; An alignment layer formed on the color filter and the black matrix; And a second substrate including a protrusion formed in a protruding shape in a portion corresponding to the common electrode and the pixel electrode of the first substrate.
상기 돌기는 유전율이 2∼6의 범위를 가지는 투명한 유기절연물질이며, 높이는 1㎛∼2㎛로 구성한다.The protrusion is a transparent organic insulating material having a dielectric constant in the range of 2 to 6, and the height is 1 μm to 2 μm.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
-- 제 1 실시예 --First Embodiment
본 발명에 따른 횡전계 방식 어레이기판은 게이트 배선 또는 데이터 배선 상부의 배향막 상에, 배향막보다 전기전도도와 유전율이 높은 기둥형상의 구조물을 형성하는 것을 특징으로 한다.The transverse electric field array substrate according to the present invention is characterized by forming a columnar structure having a higher electrical conductivity and dielectric constant than the alignment film on the alignment film on the gate wiring or the data wiring.
도 5는 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판의 한 화소를 개략적으로 도시한 평면도이다.5 is a plan view schematically showing one pixel of an array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device according to the present invention.
도시한 바와 같이, 횡전계방식 액정표시장치용 어레이기판(100)은 소정간격 이격되어 평행하게 일 방향으로 구성된 다수의 게이트배선(112)과, 상기 게이트 배선과 근접하여 평행하게 일 방향으로 구성된 스토리지 배선(116)과, 상기 두 배선과 교차하며 특히 게이트배선(112)과는 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(124)이 구성된다.As illustrated, the
상기 게이트배선(112)과 데이터배선(124)의 교차지점에는 게이트 전극(114)과 액티브층(120)과 소스 전극(126)및 드레인 전극(128)을 포함하는 박막트랜지스터(T)가 구성되며, 상기 소스 전극(126)은 상기 데이터배선(124)과 연결되고, 상기 게이트 전극(114)은 상기 게이트배선(112)과 연결된다.The thin film transistor T including the
상기 화소영역(P)의 상부에는 상기 드레인 전극(128)과 연결되는 화소전극(130)과, 상기 화소전극(130)과 평행하게 구성되고 상기 스토리지 배선(116)과 연결되는 공통전극(117)이 구성된다.The
상기 화소전극(130)은 상기 드레인 전극(128)에서 연장된 연장부(130a)와 상기 연장부(130a)에서 수직하게 연장되고 서로 소정간격 이격된 다수의 수직부(130b)와, 상기 스토리지 배선(116)의 상부에서 상기 수직부(130b)를 하나로 연결하는 수평부(130c)로 구성된다.The
상기 공통전극(117)은 상기 스토리지배선(116)에서 아래로 수직하게 연장되고 상기 화소전극의 수직부(130b)와 엇갈려 구성되는 다수의 수직부(117b)와, 상기 각 수직부(117b)를 하나로 연결하는 수평부(117a)로 구성된다.
The
상기 화소영역(P)에 구성되는 공통전극(117)의 수직부(117b)는 상기 데이터배선(124)과 소정간격 이격되도록 구성한다. The
상기 게이트 배선(112)과 데이터 배선(124)의 상부에는 구조물(136)을 형성한다.The
이하, 도 6a 내지 도 6d를 참조하여, 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판의 제조공정을 설명한다.6A to 6D, a manufacturing process of an array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device according to the present invention will be described.
도 6a 내지 도 6d는 도 5의 Ⅶ-Ⅶ`과 Ⅷ-Ⅷ`을 따라 절단하여, 본 발명의 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.6A to 6D are cross sectional views taken along the line VII-VII` and VII-VII` of FIG. 5 and shown in the process sequence of the present invention.
도 6a는 기판(100)상에 알루미늄(Al), 알루미늄 네오디뮴(AlNd)과 같은 알루미늄 합금, 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W)을 포함하는 도전성 금속그룹 중 선택된 하나를 증착하여, 게이트 전극(114)을 포함하는 게이트배선(도 5의 112)과, 게이트배선과 소정간격 평행하게 이격된 스토리지배선(116)과, 상기 스토리지배선(116)에서 수직으로 돌출된 다수의 수직부(117b)와, 상기 다수의 수직부(117b)를 하나로 연결하는 수평부(117a)로 구성된 공통 전극(117)을 형성한다.FIG. 6A illustrates a method of depositing a selected one of a conductive metal group including an aluminum alloy such as aluminum (Al), aluminum neodymium (AlNd), chromium (Cr), molybdenum (Mo), and tungsten (W) on the
다음으로, 상기 게이트배선(도 5의 112)과 스토리지배선(116)등이 포함된 기판(100)의 전면에 질화 실리콘(SiNx)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기 절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 게이트 절연막(118)을 형성한다.Next, a group of inorganic insulating materials including silicon nitride (SiN x ) and silicon oxide (SiO 2 ) on the front surface of the
다음으로, 상기 게이트 절연막(118) 상부에 비정질 실리콘(a-Si:H)과 불순물이 포함된 비정질 실리콘(n+a-Si:H)을 증착하고 패턴하여, 액티브층(120)과 오믹 콘택층(122)을 형성한다.Next, amorphous silicon (a-Si: H) and amorphous silicon (n + a-Si: H) including impurities are deposited on the
도 6b는 상기 액티브층(120)과 오믹 콘택층(122)이 형성된 기판(100)의 전면에 전술한 바와 같은 도전성 금속그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 상기 게이트배선(112)과 스토리지배선(116)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(124)과, 상기 데이터배선(124)에서 돌출 형성되고 상기 액티브층(120)의 일 측 상부에 겹쳐 구성되는 소스 전극(126)과 이와는 소정간격 이격된 드레인 전극(128)과, 상기 드레인 전극(128)에서 화소영역(P)의 상측 일 방향으로 연장된 연장부(130a)와, 상기 연장부(130a)에서 수직하게 연장된 다수의 수직부(130b)와, 상기 다수의 수직부(130b)를 하나로 연결하는 수평부(130c)로 구성되는 화소전극(130)을 형성한다.6B illustrates depositing and patterning one of the conductive metal groups as described above on the entire surface of the
상기 화소전극의 수평부(130c)는 상기 스토리지 배선(116)의 상부에 형성한다.The
전술한 공정에서, 상기 소스 전극(126)과 드레인 전극(128)을 마스크로 하여 상기 두 전극 사이에 노출된 오믹콘택층(122)을 식각하여 액티브층(120)을 노출한다.In the above-described process, the
도 6c는 상기 데이터배선(124)등이 형성된 기판(100)의 전면에 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)과 아크릴(Acryl)계 수지(resin)등이 포함된 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나 또는 질화 실리콘(SiNx)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함한 무기절연 물질 그룹 중 선택된 하나를 도포 또는 증착하여 보호막(132)을 형성한다.
FIG. 6C illustrates one selected from the group of organic insulating materials including benzocyclobutene and acryl-based resin on the front surface of the
도 6d는 상기 보호막(132)의 상부에 배향막(134)을 형성하고, 상기 게이트 배선(도 5의 112) 또는 데이터 배선(124)의 상부에 상기 배향막(134) 보다 전기 전도도와 유전율이 높은 물질로 기둥형상의 구조물(136)을 형성한다.FIG. 6D illustrates that an
상기 구조물(136)은 도시하지는 않았지만, 상부기판과 하부기판(100)사이의 이격거리를 유지하는 역할과 함께, 하부기판(100)에 국부적으로 트랩된 불순물 이온을 상부기판으로 분산시키는 역할을 한다.Although not shown, the
이하, 도 7을 참조하여 설명한다.A description with reference to FIG. 7 is as follows.
도시한 바와 같이, 액정패널(121)은 상부기판(140)인 컬러 필터 기판과 하부 기판(100)인 어레이기판을 합착하여 구성한다.As illustrated, the
상부 기판(140)에는 블랙매트릭스(142)와 컬러필터(144)를 구성하며, 상기 블랙매트릭스(142)와 컬러필터(144)의 상부에는 보호막(146)과 제 1 배향막(148)을 차례로 구성한다.The
상기 블랙매트릭스(142)는 상기 데이터 배선(124)과 근접한 공통전극(117b)과의 이격된 영역에 대응하여 위치하도록 한다.The
왜냐하면, 상기 공통전극(117b)과 데이터 배선(124)의 사이에 존재하는 액정(미도시)은 공통전극(117b)과 데이터 배선(124) 사이의 신호간섭에 의해, 화소영역(도 5의 P)에 위치하는 액정 분자들의 배향특성과는 다르기 때문에 빛샘현상을 유발한다.This is because liquid crystals (not shown) existing between the
따라서, 빛샘 현상이 발생되는 영역을 가려주는 블랙매트릭스(142)가 필요하다. Therefore, a
상기 구조물(136)은 공통전극(117b)과 화소전극(130b)과 상기 제 2 배향막(134)사이에 존재하는 이온성 불순물(K)을 흡수하여 상부 기판(140)으로 확산되도록 한다.The
따라서, 상기 공통전극과 화소전극 상부의 액정이 이상배향 하지 않아 잔상이 발생하지 않는다.Therefore, the liquid crystals on the common electrode and the pixel electrode are not abnormally aligned, and thus no afterimage occurs.
이하, 제 2 실시예에 따른 액정패널의 구성은 전술한 구성을 포함하는 동시에, 상기 공통전극과 화소전극에 대응하는 상부기판에 돌출 형상의 돌기(rib)를 더욱 포함한다.Hereinafter, the configuration of the liquid crystal panel according to the second embodiment includes the above-described configuration, and further includes a protrusion rib on the upper substrate corresponding to the common electrode and the pixel electrode.
이와 같은 구성은 횡전계의 분포를 하부기판 방향으로 밀(密)하게 분포하도록 하여 낮은 전압 구동이 가능하도록 하고, 상기 화소영역에 형성한 공통전극과 화소전극 사이의 이격 거리를 크게 하는 것을 가능하게 하여 개구율을 개선할 수 있다.Such a configuration enables the low voltage driving by distributing the distribution of the transverse electric field in the lower substrate direction and increasing the separation distance between the common electrode and the pixel electrode formed in the pixel region. The aperture ratio can be improved.
-- 제 2 실시예 --Second Embodiment
본 발명에 따른 제 2 실시예는 상기 공통전극과 화소전극에 대응하는 상부기판에 돌출형상의 돌기(rib)를 구성하는 것을 특징으로 한다.According to a second embodiment of the present invention, a protrusion rib is formed on an upper substrate corresponding to the common electrode and the pixel electrode.
도 8은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ`을 따라 절단한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정패널의 단면도이다.(제 1 실시예와 동일한 구성은 번호에 100을 더하여 표기한다.)FIG. 8 is a cross-sectional view of the liquid crystal panel according to the second embodiment of the present invention taken along the line VI-VI ′ of FIG. 5 (the same configuration as the first embodiment is indicated by adding 100 to the number).
도시한 바와 같이, 액정패널(221)은 상부기판(240)인 컬러 필터 기판과 하부 기판(200)인 어레이기판을 합착하여 구성한다.As illustrated, the
상부 기판(240)에는 블랙매트릭스(242)와 컬러필터(244)를 구성하며, 상기 블랙매트릭스(242)와 컬러필터(244)의 상부에는 보호막(246)과 제 1 배향막(248)을 차례로 구성한다.The
하부 기판(200)에는 전술한 바와 같이, 공통전극(217b)과 화소전극(230b)을차례로 구성한다.As described above, the
상기 공통전극(217b)과 화소전극(230b)을 구성한 기판(200)의 최상층에는 제 2 배향막(234)을 구성한다.A
상기 블랙매트릭스(242)는 상기 데이터 배선(224)과 근접한 공통전극(217b)과의 이격된 영역에 대응하도록 구성한다.The
상기 게이트 배선(도 5의 112)과 데이터 배선(224)의 상부에는 상기 제 2 배향막(234) 보다 전기 전도도와 유전율이 높은 기둥형상의 구조물(236)을 형성한다.A
상기 구조물의 역할은 앞서 설명한 바 있으므로 이에 대한 설명을 생략하도록 한다.Since the role of the structure has been described above, a description thereof will be omitted.
상기 공통전극(217b)과 화소전극(230b)에 대응하는 상부기판(240)에는 돌출형상의 돌기(238)를 다수개 구성한다. 상기 돌기(238)는 유전율이 2~6의 범위를 가지는 유기물로 형성한다.A plurality of
또한, 상기 돌기(238)의 높이는 1㎛~2㎛가 되도록 형성한다.In addition, the height of the
그리고, 상기 돌기(238)의 폭은 각 전극의 폭보다 작게 형성한다.In addition, the width of the
상기 돌기(238)는 공통전극(217b)과 화소전극(230b) 사이에 발생하는 횡전계 분포(250)를 왜곡하여, 전계를 좀더 하부 기판(200)에 가깝게 그리고, 상기 두 전극(217b,230b)사이에 좀더 밀하게 분포하도록 하는 역할을 한다.The
이와 같이 하면, 전기장의 보강효과를 나타내어 좀더 낮은 전압 즉, 약 5V 이하의 전압으로 구동하는 것이 가능하고, 상기 각 전극 사이의 이격 거리를 넓힐 수 있다. In this way, it is possible to drive at a lower voltage, that is, a voltage of about 5 V or less by exhibiting a reinforcing effect of the electric field, and to increase the separation distance between the electrodes.
따라서, 단일 화소영역에 설계하는 전극의 수를 5개에서 4개 이하로 줄일 수 있기 때문에 개구율을 개선하는 효과가 있다.Therefore, since the number of electrodes designed in a single pixel region can be reduced from five to four or less, there is an effect of improving the aperture ratio.
전술한 바와같은 제 1 실시예와 제 2 실시예를 통해 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정패널을 제작할 수 있다.
Through the first and second embodiments as described above, the transverse electric field type liquid crystal panel according to the present invention can be manufactured.
따라서, 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판은 상기 데이터배선 또는 게이트 배선 상부의 배향막 상에, 배향막보다 전기 전도도와 유전율이 높은 기둥형상의 구조물을 두어, 상기 공통전극과 화소전극의 상부의 배향막에 국소적으로 트랩된 이온 불순물을 분산시킨다.Accordingly, the array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device according to the present invention has a columnar structure having a higher electrical conductivity and dielectric constant than the alignment layer on the alignment layer on the data wiring or gate wiring, so that the common electrode and the pixel electrode Locally trapped ionic impurities are dispersed in the upper alignment layer.
따라서, 액정이 정상적으로 동작하도록 하기 때문에 잔상효과를 방지하여, 고화질을 구현하는 횡전계 방식 액정표시장치를 제작할 수 있는 효과가 있다.Therefore, since the liquid crystal operates normally, the afterimage effect can be prevented and a transverse electric field type liquid crystal display device for realizing high image quality can be manufactured.
또한, 상기 공통전극과 화소전극에 대응하는 상부에 유기물질로 형성한 다수의 돌기를 구성하여, 횡전계를 하부기판 방향으로 좀더 밀하게 분포하도록 함으로서 저 전압 구동이 가능하도록 하고, 상기 전극 사이의 이격 거리를 넓히는 것이 가능하여 전극의 수를 줄일 수 있으므로 개구율을 개선하는 효과가 있다.
In addition, by forming a plurality of projections formed of an organic material on the upper side corresponding to the common electrode and the pixel electrode, the transverse electric field is distributed more densely in the direction of the lower substrate to enable low voltage driving. Since the separation distance can be widened, the number of electrodes can be reduced, thereby improving the aperture ratio.
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