KR101067937B1 - In plane switching mode liquid crystal display device and method of fabricating thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명의 횡전계모드 액정표시소자 제조방법은 제조방법을 단순화시키고 제조비용을 절감하기 위한 것으로, 횡전계모드 액정표시소자의 제조방법은 제1마스크를 이용하여 제1기판상에 게이트전극과 게이트라인, 횡전계를 형성하는 공통전극 및 화소전극, 패드를 형성하는 단계와, 제2마스크를 이용하여 상기 게이트전극 상부에 제1절연층 및 반도체층을 형성하고 공통전극의 일부 영역 위 및 그 측면에 제2절연층을 형성하는 단계와, 제3마스크를 이용하여 상기 반도체층 위에 소스전극 및 드레인전극을 형성하고 제2절연층 위에 데이터라인을 형성하는 단계와, 상기 기판상에 보호층을 적층하고 패드를 오픈하는 단계로 구성된다.
횡전계모드, 3마스크, 게이트절연층, 금속층, 투명도전층
The method of manufacturing the transverse electric field mode liquid crystal display device of the present invention is to simplify the manufacturing method and reduce the manufacturing cost. The method of manufacturing the transverse electric field mode liquid crystal display device includes a gate electrode and a gate on a first substrate using a first mask. Forming a common electrode, a pixel electrode, and a pad forming a line, a transverse electric field, and forming a first insulating layer and a semiconductor layer on the gate electrode by using a second mask, and on and side surfaces of a part of the common electrode. Forming a second insulating layer on the substrate; forming a source electrode and a drain electrode on the semiconductor layer using a third mask; forming a data line on the second insulating layer; and stacking a protective layer on the substrate. And opening the pad.
Transverse electric field mode, 3 masks, gate insulating layer, metal layer, transparent conductive layer
Description
도 1(a)는 종래 횡전계모드 액정표시소자의 평면도.Figure 1 (a) is a plan view of a conventional transverse electric field mode liquid crystal display device.
도 1(b)는 도 1(a)의 I-I'선 단면도.(B) is sectional drawing along the II 'line | wire of (a).
도 2(a)∼도 2(e)는 종래 IPS모드 액정표시소자의 제조방법을 나타내는 도면.2 (a) to 2 (e) show a method of manufacturing a conventional IPS mode liquid crystal display device.
도 3(a)∼도 3(g)는 본 발명에 따른 IPS모드 액정표시소자의 제조방법을 나타내는 도면.3 (a) to 3 (g) show a method of manufacturing an IPS mode liquid crystal display device according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 IPS모드 액정표시소자의 구조를 나타내는 평면도.4 is a plan view showing the structure of an IPS mode liquid crystal display device according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 IPS모드 액정표시소자의 다른 구조를 나타내는 평면도.5 is a plan view showing another structure of the IPS mode liquid crystal display device according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
103 : 게이트라인 104a : 데이터라인103:
105a : 공통전극 107a : 화소전극105a:
110 : 박막트랜지스터 111a,111b : 게이트전극110:
112a : 반도체층 113 : 소스전극112a: semiconductor layer 113: source electrode
114 : 드레인전극 120,130 : 기판 114: drain electrode 120,130: substrate
122a,122b : 게이트절연층122a, 122b: gate insulating layer
본 발명은 횡전계모드 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 공정이 단순화되고 제조비용을 절감할 수 있으며, 개구율이 향상된 횡전계모드 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transverse electric field mode liquid crystal display device, and more particularly, to a transverse electric field mode liquid crystal display device having a simplified process and a reduction in manufacturing cost and an improved aperture ratio.
근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 각광을 받고 있다.Recently, with the development of various portable electronic devices such as mobile phones, PDAs, and notebook computers, there is a growing demand for flat panel display devices for light and thin applications. Such flat panel displays are being actively researched, such as LCD (Liquid Crystal Display), PDP (Plasma Display Panel), FED (Field Emission Display), VFD (Vacuum Fluorescent Display), but mass production technology, ease of driving means, Liquid crystal display devices (LCDs) are in the spotlight for reasons of implementation.
이러한 액정표시소자는 액정분자의 배열에 따라 다양한 표시모드가 존재하지만, 현재에는 흑백표시가 용이하고 응답속도가 빠르며 구동전압이 낮다는 장점 때문에 주로 TN모드의 액정표시소자가 사용되고 있다. 이러한 TN모드 액정표시소자에서는 기판과 수평하게 배향된 액정분자가 전압이 인가될 때 기판과 거의 수직으로 배향된다. 따라서, 액정분자의 굴절율 이방성(refractive anisotropy)에 의해 전압의 인가시 시야각이 좁아진다는 문제가 있었다. The liquid crystal display device has various display modes according to the arrangement of the liquid crystal molecules. However, the liquid crystal display device of the TN mode is mainly used because of the advantages of easy monochrome display, fast response speed, and low driving voltage. In such a TN mode liquid crystal display device, liquid crystal molecules aligned horizontally with the substrate are almost perpendicular to the substrate when a voltage is applied. Therefore, there is a problem that the viewing angle is narrowed upon application of voltage due to the refractive anisotropy of the liquid crystal molecules.
이러한 시야각문제를 해결하기 위해, 근래 광시야각특성(wide viewing angle characteristic)을 갖는 각종 모드의 액정표시소자가 제안되고 있지만, 그중에서도 횡전계모드(In Plane Switching Mode)의 액정표시소자가 실제 양산에 적용되어 생산되고 있다. 상기 IPS모드 액정표시소자는 화소내에 평행으로 배열된 적어도 한쌍의 전극을 형성하여 기판과 실질적으로 평행한 횡전계를 형성함으로써 액정분자를 평면상으로 배향시키는 것이다.In order to solve this viewing angle problem, liquid crystal display devices of various modes having wide viewing angle characteristics have recently been proposed, but among them, the liquid crystal display device of the lateral field mode (In Plane Switching Mode) is applied to actual production. It is produced. The IPS mode liquid crystal display device aligns liquid crystal molecules in a plane by forming at least one pair of electrodes arranged in parallel in a pixel to form a transverse electric field substantially parallel to the substrate.
도 1은 종래 IPS모드 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면으로, 도 1(a)는 평면도이고 도 1(b)는 도 1(a)의 I-I'선 단면도이다. 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 액정패널(1)의 화소는 종횡으로 배치된 게이트라인(3) 및 데이터라인(4)에 의해 정의된다. 도면에는 비록 (n,m)번째의 화소만을 도시하고 있지만 실제의 액정패널(1)에는 상기한 게이트라인(3)과 데이터라인(4)이 각각 n개 및 m개 배치되어 액정패널(1) 전체에 걸쳐서 n×m개의 화소를 형성한다. 상기 화소내의 게이트라인(3)과 데이터라인(4)의 교차영역에는 박막트랜지스터(10)가 형성되어 있다.FIG. 1 is a view showing the structure of a conventional IPS mode liquid crystal display device, in which FIG. 1 (a) is a plan view and FIG. 1 (b) is a sectional view taken along line II ′ of FIG. 1 (a). As shown in FIG. 1A, the pixels of the liquid crystal panel 1 are defined by
상기 박막트랜지스터(10)는 게이트라인(3)으로부터 주사신호가 인가되는 게이트전극(11)과, 상기 게이트전극(11) 위에 형성되어 주사신호가 인가됨에 따라 활성화되어 채널층을 형성하는 반도체층(12)과, 상기 반도체층(12) 위에 형성되어 데이터라인(4)을 통해 화상신호가 인가되는 소스전극(13) 및 드레인전극(14)으로 구성되어 외부로부터 입력되는 화상신호를 액정층에 인가한다.The
화소내에는 데이터라인(4)과 실질적으로 평행하게 배열된 복수의 공통전극(5)과 화소전극(7)이 배치되어 있다. 또한, 화소의 상부영역에는 상기 공통전극(5)과 접속되는 공통라인(16)이 배치되어 있으며, 상기 공통라인(16) 위에는 화소전극(7)과 접속되는 화소전극라인(18)이 배치되어 상기 공통라인(16)과 오버랩되어 있다. 상기 공통라인(16)과 화소전극라인(18)의 오버랩에 의해 횡전계모드 액정표시소자에는 축적용량(storage capacitance)이 형성된다.In the pixel, a plurality of
상기와 같이 구성된 IPS모드 액정표시소자에서 액정분자는 공통전극(5) 및 화소전극(7)과 실질적으로 평행하게 배향되어 있다. 박막트랜지스터(10)가 작동하여 화소전극(7)에 신호가 인가되면, 공통전극(5)과 화소전극(7) 사이에는 액정패널(1)과 실질적으로 평행한 횡전계가 발생하게 된다. 액정분자는 상기 횡전계를 따라 동일 평면상에서 회전하게 되므로, 액정분자의 굴절율 이방성에 의한 계조반전을 방지할 수 있게 된다.In the IPS mode liquid crystal display device configured as described above, the liquid crystal molecules are aligned substantially in parallel with the
상기한 구조의 종래 IPS모드 액정표시소자를 도 1(b)의 단면도를 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.The conventional IPS mode liquid crystal display device having the above structure will be described in more detail with reference to the cross-sectional view of FIG.
도 1(b)에 도시된 바와 같이, 제1기판(20) 위에는 게이트전극(11)이 형성되어 있으며, 상기 제1기판(20) 전체에 걸쳐 게이트절연층(22)이 적층되어 있다. 상기 게이트절연층(22) 위에는 반도체층(12)이 형성되어 있으며, 그 위에 소스전극(13) 및 드레인전극(14)이 형성되어 있다. 또한, 상기 제1기판(20) 전체에 걸쳐 보호층(passivation layer;24)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 1B, a
또한, 상기 제1기판(20) 위에는 복수의 공통전극(5)이 형성되어 있고 게이트절연층(22) 위에는 화소전극(7) 및 데이터라인(4)이 형성되어, 상기 공통전극(5)과 화소전극(7) 사이에 횡전계(E)가 발생한다.In addition, a plurality of
제2기판(30)에는 블랙매트릭스(32)와 컬러필터층(34)이 형성되어 있다. 상기 블랙매트릭스(32)는 액정분자가 동작하지 않는 영역으로 광이 누설되는 것을 방지하기 위한 것으로, 도면에 도시한 바와 같이 박막트랜지스터(10) 영역 및 화소와 화소 사이(즉, 게이트라인 및 데이터라인 영역)에 주로 형성된다. 컬러필터층(34)은 R(Red), B(Blue), G(Green)로 구성되어 실제 컬러를 구현하기 위한 것이다.The
상기 제1기판(20) 및 제2기판(30) 사이에는 액정층(40)이 형성되어 액정패널(1)이 완성된다.The
상기한 바와 같이, IPS모드 액정표시소자에서는 기판(20)과 게이트절연층(22)에 각각 형성된 공통전극(5)과 화소전극(7)에 의해 액정층(40) 내부에 횡전계(E)가 발생하여 액정층(40) 내부의 액정분자를 구동한다.As described above, in the IPS mode liquid crystal display device, the transverse electric field E is formed inside the
도 2(a)∼도 2(e)는 상기 구조의 종래 IPS모드 액정표시소자를 제조하는 방법을 나타내는 도면이다. 이때, IPS모드 액정표시소자의 제조방법을 구체적으로 설명하기 위해, 기판을 화소가 형성되어 실제 화상이 구현되는 표시영역과 패드 및 구동소자가 형성되어 표시영역에 신호를 인가하는 패드영역으로 분할하였다.2 (a) to 2 (e) show a method of manufacturing a conventional IPS mode liquid crystal display device having the above structure. In this case, in order to specifically explain the manufacturing method of the IPS mode liquid crystal display device, the substrate is divided into a display area in which pixels are formed to form an actual image, and a pad area in which pads and driving elements are formed to apply a signal to the display area. .
우선, 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 제1기판(20)위에 금속을 적층한 후 제1마스크를 이용하여 표시영역에 게이트전극(11)과 공통전극(5)을 형성하고 패드영역에 게이트패드(52)를 형성한다. 이어서, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 상기 제1기판(20) 전체에 걸쳐 게이트절연층(22)을 형성한 후, 반도체를 적층하고 제2마스크를 이용하여 상기 반도체를 패터닝하여 상기 게이트절연층(22) 위에 반도체층(12) 을 형성한다. 이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 반도체층(12)위에는 오믹컨택층(ohmic contact layer)이 형성된다.First, as shown in FIG. 2A, after the metal is stacked on the
그 후, 도 2(c)에 도시된 바와 같이, 금속을 적층하고 제3마스크를 이용해 금속을 식각하여 반도체층(12) 위에 소스전극(13) 및 드레인전극(14)을 형성하고 게이트절연층(22) 위에 화소전극(7)을 형성한다. 이어서, 도 2(d)에 도시된 바와 같이, 제1기판(20) 전체에 걸쳐 보호층(passivation layer;24)을 형성한 후 제4마스크를 이용하여 패드영역의 보호층(24) 및 게이트절연층(22)을 식각하여 게이트패드(52)를 노출시킨다. 그리고, 상기 보호층(24) 위에 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명한 도전물질을 적층한 후 제5마스크를 이용하여 식각하여 상기 게이트패드(52) 위에 투명도전층(54)을 형성한다. 상기 투명도전층(54)을 형성하는 이유는 공정시 게이트패드(52)가 산소중에 노출되어 산화되는 것을 방지하기 위한 것이다.After that, as shown in FIG. 2C, the metals are stacked and the metals are etched using the third mask to form the
이어서, 도 2(e)에 도시된 바와 같이, 상기 제2기판(30)에 화상비표시영역으로 투과되는 광을 차단하기 위한 블랙매트릭스(32)와 실제 컬러를 구현하기 위한 컬러필터층(34)을 형성한 후, 상기 제1기판(20) 및 제2기판(30)을 합착하고 제1기판(20) 및 제2기판(30) 사이에 액정층(40)을 형성하여 IPS모드 액정표시소자를 완성한다.Subsequently, as shown in FIG. 2E, the
상술한 바와 같이, 종래 IPS모드 액정표시소자 제조방법에서는 게이트전극 및 공통전극 형성용 마스크, 반도체층 형성용 마스크, 소스/드레인전극 및 화소전극 형성용 마스크, 보호층 식각용 마스크, 투명도전층 형성용 마스크 등 총 5개의 마스크가 필요하게 된다. 따라서, 종래 IPS모드 액정표시소자 제조공정에서는 공정이 복잡하게 되고 제조비용이 증가할 뿐만 아니라 대규모의 설치비용을 필요로 하는 문제가 있었다.As described above, in the conventional IPS mode liquid crystal display device manufacturing method, a mask for forming a gate electrode and a common electrode, a mask for forming a semiconductor layer, a mask for forming a source / drain electrode and a pixel electrode, a mask for forming a protective layer, and a layer for forming a transparent conductive layer. A total of five masks, such as a mask, are required. Therefore, in the conventional IPS mode liquid crystal display device manufacturing process, the process is complicated, the manufacturing cost increases, and there is a problem that requires a large installation cost.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 공정이 단순화되고 제조비용이 절감된 횡전계모드 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a transverse electric field mode liquid crystal display device having a simplified process and a reduced manufacturing cost, and a method of manufacturing the same.
본 발명의 다른 목적은 데이터라인과 그 근처에 배치되는 공통전극 사이에 게이트절연층을 위치시켜 데이터라인과 공통전극을 효율적으로 절연시킬 수 있는 횡전계모드 액정표시소자를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a transverse electric field mode liquid crystal display device which can efficiently insulate the data line and the common electrode by placing a gate insulating layer between the data line and the common electrode disposed near the data line.
본 발명의 또 다른 목적은 데이터라인과 그 근처에 배치되는 공통전극 사이의 간격을 감소시킴으로써 개구율을 향상시킬 수 있는 횡전계모드 액정표시소자를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a transverse electric field mode liquid crystal display device capable of improving the aperture ratio by reducing the gap between the data line and the common electrode disposed near the data line.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 횡전계모드 액정표시소자는 복수의 화소를 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인과, 각각의 화소내에 배치된 박막트랜지스터와, 상기 화소내에 배치되어 횡전계를 형성하는 적어도 한쌍의 공통전극 및 화소전극과, 상부에 데이터라인이 배치되고 하부에는 상기 데이터라인과 대향하는 공통전극의 측면이 배치되는 제1절연층으로 구성된다.In order to achieve the above object, the transverse electric field mode liquid crystal display device according to the present invention comprises a plurality of gate lines and data lines defining a plurality of pixels, a thin film transistor disposed in each pixel, and arranged horizontally in the pixel. At least one pair of common and pixel electrodes forming an electric field, and a first insulating layer having a data line disposed above and a side surface of the common electrode facing the data line disposed below.
또한, 본 발명에 따른 횡전계모드 액정표시소자의 제조방법은 제1마스크를 이용하여 제1기판상에 게이트전극과 게이트라인, 횡전계를 형성하는 공통전극 및 화소전극, 패드를 형성하는 단계와, 제2마스크를 이용하여 상기 게이트전극 상부에 제1절연층 및 반도체층을 형성하고 공통전극의 일부 영역 위 및 그 측면에 제2절연층을 형성하는 단계와, 제3마스크를 이용하여 상기 반도체층 위에 소스전극 및 드레인전극을 형성하고 제2절연층 위에 데이터라인을 형성하는 단계와, 상기 기판상에 보호층을 적층하고 패드를 오픈하는 단계로 구성된다.In addition, a method of manufacturing a transverse electric field mode liquid crystal display device according to the present invention may include forming a common electrode, a pixel electrode, and a pad to form a gate electrode, a gate line, and a transverse electric field on a first substrate using a first mask; Forming a first insulating layer and a semiconductor layer on the gate electrode by using a second mask, and forming a second insulating layer on and at a side of a portion of the common electrode; and using the third mask. Forming a source electrode and a drain electrode on the layer, forming a data line on the second insulating layer, and laminating a protective layer on the substrate and opening a pad.
본 발명에서는 IPS모드 액정표시소자의 제조시 사용되는 마스크의 숫자를 최소화함으로서 제조공정을 단순화하고 제조비용을 절감한다. 종래 IPS모드 액정표시소자를 제작하기 위해 5개의 마스크가 필요하던 반면에 본 발명에서는 3개의 마스크만을 필요로하며, 그에 따라 사진식각공정이 단순화되고 제조비용을 대폭 감소시킬 수 있게 된다.In the present invention, the number of masks used in the manufacture of the IPS mode liquid crystal display device is minimized, thereby simplifying the manufacturing process and reducing the manufacturing cost. While five masks are required to fabricate a conventional IPS mode liquid crystal display device, the present invention requires only three masks, thereby simplifying the photolithography process and greatly reducing the manufacturing cost.
한편, 본 발명에서는 공통전극 및 화소전극이 기판위에 직접 형성되고 투명한 도전물질로 이루어지므로, IPS모드 액정표시소자의 휘도가 향상될 뿐만 아니라 개구율이 향상된다. 데이터라인은 게이트절연층 위에 형성된다. 그러므로, 데이터라인과 그 근처에 배치되는 공통전극은 상기 게이트절연층에 의해 서로 절연되어 있으므로, 단락에 의한 IPS모드 액정표시소자의 불량을 방지할수 있게 된다. 또한, 상기 게이트절연층의 존재는 데이터라인과 공통전극의 간격을 더 좁힐 수 있다는 것을 의미하며, 이러한 간격의 감소는 IPS모드 액정표시소자의 개구율 향상을 의미하는 것이다.Meanwhile, in the present invention, since the common electrode and the pixel electrode are directly formed on the substrate and made of a transparent conductive material, not only the luminance of the IPS mode liquid crystal display device is improved but also the aperture ratio is improved. The data line is formed over the gate insulating layer. Therefore, since the data line and the common electrode disposed in the vicinity thereof are insulated from each other by the gate insulating layer, it is possible to prevent a defect of the IPS mode liquid crystal display device due to a short circuit. In addition, the presence of the gate insulating layer means that the gap between the data line and the common electrode can be further narrowed, and the reduction of the gap means that the aperture ratio of the IPS mode liquid crystal display device is improved.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 IPS모드 액정표시소자를 상세 히 설명한다.Hereinafter, an IPS mode liquid crystal display device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3(a)∼도 3(g)는 본 발명에 따른 IPS모드 액정표시소자의 제조방법을 나타내는 도면이다.3 (a) to 3 (g) are views showing a manufacturing method of an IPS mode liquid crystal display device according to the present invention.
우선, 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 물질로 이루어지고 표시영역과 패드영역을 포함하는 제1기판(120)에 투명도전층과 금속층을 연속 적층한 후 제1마스크를 이용해 상기 투명도전층과 금속층을 한꺼번에 식각하여 표시영역에 2층으로 이루어진 게이트전극(111a,111b), 공통전극(105a,105b) 및 화소전극(107a,107b)을 형성하고 패드영역에 역시 2층으로 이루어진 게이트패드(152a,152b)를 형성한다.First, as shown in FIG. 3 (a), a transparent conductive layer and a metal layer are successively stacked on a
상기 금속과 투명한 도전물질은 증착(evaporation)이나 스퍼터링(sputtering)에 의해 적층되는 것으로, 금속은 주로 Cu, Cu합금, Al, Al합금, Cr, Mo, Ag, Ta, Ti, MoW 등으로 이루어지고 투명한 도전물질은 주로 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide) 등으로 이루어진다.The metal and the transparent conductive material are laminated by evaporation or sputtering. The metal is mainly composed of Cu, Cu alloy, Al, Al alloy, Cr, Mo, Ag, Ta, Ti, MoW, and the like. The transparent conductive material mainly consists of indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO).
한편, 게이트전극과 공통전극 및 화소전극은 3층으로 이루어질 수도 있다. 이 경우, Cu, Cu합금, Al, Al합금 등으로 이루어진 제1금속층과 Ti, Mo, Ta, Cr, Ag, MoW 등으로 이루어진 제2금속층 및 Cu, Cu합금, Al, Al합금 등으로 이루어진 제3금속층을 연속 적층(또는 이들의 조합을 적층)한 후 한꺼번에 식각함으로써 게이트전극과 공통전극 및 화소전극을 형성할 수 있을 것이다.Meanwhile, the gate electrode, the common electrode, and the pixel electrode may be formed of three layers. In this case, the first metal layer made of Cu, Cu alloy, Al, Al alloy, etc., the second metal layer made of Ti, Mo, Ta, Cr, Ag, MoW, etc. and the agent made of Cu, Cu alloy, Al, Al alloy, etc. The gate electrode, the common electrode, and the pixel electrode may be formed by sequentially stacking three metal layers (or a combination thereof) and then etching them all at once.
이후, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의해 제1기판(120) 전체에 걸쳐 SiNx나 SiOx와 같은 절연층(122)과 실리콘(Si) 등으 로 이루어진 반도체층(112)을 연속 적층한 후, 상기 반도체층(112) 위에 포토레지스트를 적층하고 제2마스크를 이용해 식각하여 제1포토레지스트패턴(162a,162b)을 형성한다.Thereafter, as shown in FIG. 3B, a semiconductor including an insulating
이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 반도체층(112) 위에는 불순물이 도핑된 불순물반도체층이 형성된다.In this case, although not shown, an impurity semiconductor layer doped with impurities is formed on the
이어서, 도 3(c)에 도시된 바와 같이, 상기 제1포토레지스트패턴(162a,162b)을 이용하여 절연층(122)과 반도체층(112)을 식각하여, 게이트전극(111a,111b)의 상부와 공통전극(105a)의 상부 일부 및 측면에 각각 게이트절연층(122a,122b) 및 반도체층(112a,112b)을 형성한다. 이때, 상기와 같은 식각에 의해 공통전극(105a,105b) 및 화소전극(107a,107b)이 외부로 노출된다.Subsequently, as shown in FIG. 3C, the insulating
그리고, 상기 제1포토레지트스패턴(162)을 제거(strip)한 후, 도 3(d)에 도시된 바와 같이, 제1기판(120) 전체에 걸쳐 증착이나 스퍼터링방법에 의해 Cr, Mo, Ta, Ti, Ag, MoW, Cu, Cu합금, Al 또는 Al합금 등을 적층하여 금속층(104)을 형성한다. 이어서, 상기 금속층(104) 위에 포토레지스트를 적층하고 제3마스크에 의해 현상하여 게이트절연층(122a)과 반도체층(112a)의 상부(즉, 게이트전극(111a,111b)의 상부) 및 게이트절연층(122b)과 반도체층(112b)의 상부에 각각 제2포토레지스트패턴(164a,164b)을 형성한다. 이때, 게이트절연층(122a) 및 반도체층(112a) 상부의 포토레지스트패턴(164a)은 상기 게이트절연층(122a) 및 반도체층(112a) 보다 넓은 폭으로 형성되고 게이트절연층(122b) 및 반도체층(112b) 상부의 포토레지스트패턴(164b)은 상기 게이트절연층(122b) 및 반도체층(112b) 보다 작은 폭으로 형성된다.After stripping the first photoresist pattern 162, Cr, Mo, and / or sputtering methods are performed over the entire
이때, 상기 제3마스크는 회절마스크이다. 즉, 포토레지스트층으로 입사되는 광(예를 들면, 자외선)을 투과시키는 투과영역과, 광을 차단하는 차단영역과, 일부의 광만을 투과시키는 회절영역(또는 반투과영역)으로 이루어진 회절마스크이다. 따라서, 포토레지스트층의 현상시, 게이트전극(111a,111b) 상부의 포토레지스트층의 일부가 제거된다(이 영역이 박막트랜지스터의 채널층이 형성되는 영역이다).In this case, the third mask is a diffraction mask. That is, it is a diffraction mask which consists of a transmission area which permeate | transmits light (for example, an ultraviolet-ray) incident to a photoresist layer, the blocking area which blocks | blocks light, and the diffraction area | region (or semi-transmissive area | region) which transmits only a part of light. . Therefore, when developing the photoresist layer, a part of the photoresist layer on the
이어서, 도 3(e)에 도시된 바와 같이, 제2포토레지스트패턴(164a,164b)을 이용하여 금속층(104)을 식각하고, 상기 제2포토레지스트패턴(164a,164b)을 에싱(ashing)하여 게이트전극(111a,111b) 상부의 금속층(104)을 외부로 노출시킨 후 노출된 금속층(104)을 식각하면, 반도체층(112a) 위에 소스전극(113) 및 드레인전극(114)이 형성되고 게이트절연층(122b) 위에 데이터라인(104a)이 형성된다.Subsequently, as illustrated in FIG. 3E, the
한편, 상기 금속층(104)의 식각시 불투명한 금속으로 이루어진 공통전극(105b)과 화소전극(107b) 및 게이트패드(152b)도 식각된다. 그러나, ITO나 IZO와 같은 투명도전층은 금속과의 식각선택비의 차이에 의해 식각되지 않고 남아 있게 된다. 즉, 공통전극(105a)과 화소전극(107a) 및 게이트패드(152a)는 결국 ITO나 IZO로 이루어진 투명도전물질로 이루어진 단일층으로 형성되는 것이다. 또한, 데이터라인(104a) 상부의 제2포토레지스트패턴(164b)을 이용하여 게이트절연층(122b) 위의 반도체층(112b)을 제거하여 데이터라인(104a) 하부에만 반도체층(112c)을 남긴다.Meanwhile, when etching the
또한, 상기 금속층(104)의 식각시 채널영역의 불순물반도체층(도면표시하지 않음)을 제거하여, 오믹컨택층(ohmic contact layer)을 형성한다.In addition, when the
그 후, 도 3(f)에 도시된 바와 같이, 제1기판(120)에 걸쳐서 SiNx나 SiOx와 같은 무기물이나 BCB(Benzo Cyclo Butene)나 포토아크릴과 같은 유기물을 적층하여 보호층(124)을 형성한 후, 패드영역을 플라즈마에 노출시키거나 HF와 같은 산에 침액(dipping)하여 패드영역의 보호층(124)을 제거함으로써 상기 게이트패드(152a)를 외부로 노출시킨다. 상기 게이트패드(152a)는 ITO나 IZO 등의 투명도전층으로 이루어져 있으므로 외부로 노출되는 경우에도 산소에 의해 산화되지 않기 때문에, 패드의 산화를 방지하기 위한 별도의 산화방지막이 필요없게 된다.3 (f), the
이어서, 도 3(g)에 도시된 바와 같이, 제2기판(130)에 Cr/CrOx이나 블랙수지(black resin) 등으로 이루어진 블랙매트릭스(132)를 형성하고 컬러필터층(134)을 형성한 후 상기 제1기판(120) 및 제2기판(130)을 합착하고 제1기판(120) 및 제2기판(130) 사이에 액정층(140)을 형성하여 IPS모드 액정표시소자를 완성한다. 이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 컬러필터층(134) 위에는 컬러필터층(134)을 보호하고 제2기판(130)을 평탄화하기 위한 오버코트층(overcoat layer)이 형성될 수도 있다.Subsequently, as shown in FIG. 3 (g), a
상기 액정층(140)은 통상적으로 제1기판(120)과 제2기판(130)을 합착한 후 그 사이에 액정을 진공주입함으로써 형성되지만, 이러한 액정층(140)을 근래 각광받고 있는 액정적하방법(liquid crystal dispensing process)에 의해 형성할 수도 있을 것이다. 즉, 제1기판(120) 또는 제2기판(130) 상에 액정을 직접 적하(dropping)한 후 제1기판(120) 및 제2기판(130)을 합착하여 압력에 의해 액정 을 기판(120,130) 전체에 균일하게 분포시킴으로써 액정층(140)을 형성할 수도 있는 것이다.The
도면에는 도시하지 않았지만, 패드영역에는 게이트라인(103)으로 신호를 인가하는 게이트패드(152a)만이 아니라 데이터라인(104a)으로 신호를 인가하는 데이터패드도 형성되어 있을 것이다. 이때, 데이터패드는 데이터라인(104a)과 동일한 층에 동일한 공정에 의해 형성되며, 그 위의 보호층(124)은 플라즈마노출 및 산으로의 침액에 의해 외부로 노출될 것이다.Although not shown in the drawing, not only the
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 IPS모드 액정표시소자 제조방법에서는 게이트전극, 게이트패드(및 데이터패드), 공통전극 및 화소전극 형성용 제1마스크와, 반도체층 형성용 제2마스크와, 소스전극 및 드레인전극 형성용 제3마스크가 필요하게 된다. 즉, 종래 IPS모드 액정표시소자를 제조하기 위해서는 총 5개의 마스크가 필요한 반면에, 본 발명에서는 총 3개의 마스크가 필요한 것이다. 따라서, 종래 IPS모드 액정표시소자의 제조방법에 비해, 본 발명에 따른 IPS모드 액정표시소자의 제조방법이 대폭 단순화됨을 알 수 있게 되며, 그 결과 IPS모드 액정표시소자의 제조비용을 대폭 감소시킬수 있게 된다.As described above, in the IPS mode liquid crystal display device manufacturing method according to the present invention, a first mask for forming a gate electrode, a gate pad (and a data pad), a common electrode and a pixel electrode, a second mask for forming a semiconductor layer, and a source There is a need for a third mask for forming electrodes and drain electrodes. That is, in order to manufacture a conventional IPS mode liquid crystal display device, a total of five masks are required, whereas a total of three masks are required in the present invention. Accordingly, it can be seen that the manufacturing method of the IPS mode liquid crystal display device according to the present invention is greatly simplified as compared to the conventional method of manufacturing the IPS mode liquid crystal display device. As a result, the manufacturing cost of the IPS mode liquid crystal display device can be greatly reduced. do.
한편, 도 3(g)를 참조하여 본 발명에 따른 IPS모드 액정표시소자의 구조를 살펴보면 다음과 같다.On the other hand, referring to Figure 3 (g) looks at the structure of the IPS mode liquid crystal display device according to the present invention.
도 3(g)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 IPS모드 액정표시소자에서는 박막트랜지스터의 게이트전극(111a,111b)이 2층으로 이루어져 있다. 즉, 게이트전극이 ITO나 IZO와 같은 투명한 도전물질로 이루어진 투명도전층(111a)과 불투명한 금속으로 이루어진 금속층(111b)으로 이루어진다.As shown in FIG. 3 (g), in the IPS mode liquid crystal display device according to the present invention, the
표시영역내의 화소에 배치되어 기판(120)의 표면과 실질적으로 평행한 횡전계를 형성하는 적어도 하나의 공통전극(105a) 및 화소전극(107a)은 제1기판(120)상에 직접 형성되어 있다. 즉, 공통전극(105a) 및 화소전극(107a)이 동일한 층(layer)에 형성되는 것이다. 이러한 동일층에서의 공통전극(105a) 및 화소전극(107a)의 배치에 의해 액정층(140)에는 균일한 횡전계가 인가된다. 또한, 상기 공통전극(105a) 및 화소전극(107a)의 상부에는 게이트절연층이 형성되어 있지 않으므로, 게이트절연층에 의한 전하의 트랩(trap)현상을 방지할 수 있게 된다.At least one
상기 공통전극(105a) 및 화소전극(107a)은 ITO와 IZO와 같은 투명도전층으로 이루어진다. 따라서, 불투명한 금속으로 공통전극 및 화소전극이 형성되던 종래의 IPS모드 액정표시소자에 비해, 휘도(화이트휘도) 및 개구율이 향상된다.The
한편, 데이터라인(104a)은 게이트절연층(122b) 위에 형성되어 있으며, 상기 게이트절연층(122b)은 데이터라인(104a)의 근처에 배치되는 공통전극(105a) 위에도 일부 형성된다. 다시 말해서, 상기 데이터라인(104a)과 공통전극(105a)에는 게이트절연층(122b)이 존재하는 것이다. 이러한 게이트절연층(122b)의 존재는 데이터라인(104a)과 공통전극(105a)을 확실하게 절연시킴으로써 단락에 의한 IPS모드 액정표시소자의 불량을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.The
또한, 상기 게이트절연층(122b)은 IPS모드 액정표시소자의 개구율을 향상시킨다. 일반적으로 데이터라인(104a)과 공통전극(105a)은 단락을 방지하기 위해, 일정 간격 이상을 두고 배치되어야 한다. 또한, 데이터라인(104a)과 그 근처에 배치 되는 공통전극(105a), 그리고 그 사이의 간격은 제2기판(130)에 형성된 블랙매트릭스(132)에 의해 차단되어 광이 누설되는 것이 방지된다. 본 발명의 IPS모드 액정표시소자에서와 같이 게이트절연층(122b)을 데이터라인(104a)과 공통전극(105a) 사이에 형성하는 경우, 상기 데이터라인(104a)과 공통전극(105a)의 간격을 종래 보다 좁히는 경우에도 데이터라인(104a)과 공통전극(105a)이 단락되지 않게 된다. 따라서, 제2기판(130)의 데이터라인(104a)과 공통전극(105a) 상부에 형성되는 블랙매트릭스(132)의 폭을 감소시킬 수 있게 되며, 그 결과 IPS모드 액정표시소자의 개구율을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.In addition, the
상기와 같이 구성된 IPS모드 액정표시소자(101)의 구조를 도 4에 도시된 평면도를 참조하여 좀더 상세히 설명한다.The structure of the IPS mode liquid
도 4에 도시된 바와 같이, 게이트라인(103)과 데이터라인(104a)의 교차영역에는 박막트랜지스터(110)가 형성되어 있고, 투명한 도전물질로 이루어진 공통전극(105a)과 화소전극(107a)은 화소내에 실질적으로 평행하게 배치되어 횡전계를 형성한다.As shown in FIG. 4, a
데이터라인(104a)의 양측면에는 공통전극(105a)이 배치되는데, 그 이유는 공통전극(105a)에 의해 데이터라인(104a)과 화소전극(107a) 사이에 발생하는 전계를 차단(shielding)하여 횡전계에 왜곡이 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다. 도면에 도시된 바와 같이, 데이터라인(104a)은 게이트절연층(122b) 위에 형성되고 상기 데이터라인(104a)과 대향하는 공통전극(105a)의 측면은 상기 게이트절연층(122b) 하부에 형성되므로, 결국 서로 대향하는 데이터라인(104a)과 공통전극(105a) 사이 에는 게이트절연층(122b)이 위치하게 된다. 이와 같이, 데이터라인(104a)과 공통전극(105a)이 상기 게이트절연층(122b)에 의해 절연되므로, 데이터라인(104a)과 공통전극(105a) 사이의 간격(b)을 도 1에 도시된 종래 IPS모드 액정표시소자에서의 데이터라인(104a)과 공통전극(105a) 사이의 간격 보다 작게 할 수 있게 된다(b〈a). 이와 같이 데이터라인(104a)과 공통전극(105a) 사이의 간격(b)이 감소함에 따라 IPS모드 액정표시소자의 개구율이 향상되는 것이다.The
한편, 화소의 상부영역(또는 중앙영역에 형성될 수도 있을 것이다)에는 공통라인(116)과 화소전극라인(118)이 게이트절연층(122b)을 사이에 두고 배치되어 축적용량을 형성한다. 공통라인(116)은 박막트랜지스터(110)의 게이트라인(111a,111b)과 마찬가지로 투명한 도전층과 불투명한 금속층으로 이루어질 수도 있고, 공통전극(105a)과 마찬가지로 투명도전층으로 형성될 수도 있다. 즉, 상기 공통라인(116)은 박막트랜지스트의 게이트전극(111a,111b) 또는 공통전극(105a)과 동일한 공정에 의해 형성되는 것이다.On the other hand, the
화소전극라인(118)은 박막트랜지스터(110)의 소스전극(113) 및 드레인전극(114)과 동일한 공정에 의해 동일한 금속으로 형성된다. 이때, 화소전극라인(118)과 화소전극(107b)은 게이트절연층(122b)에 형성된 제2컨택홀(119b)에 의해 전기적으로 접속된다. 또한, 상기 화소전극(107b)은 제1컨택홀(119a)에 의해 박막트랜지스터(110)의 드레인전극(114)에 전기적으로 접속된다.
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1컨택홀(119a)은 도 3c에 도시된 절연층(122) 및 반도체층(112)의 식각시 형성된다. 도 4에 도시된 바와 같이 게이트절연층(122b)은 화소내의 일정 영역까지 연장되고 화소전극(107a)도 상기 게이트절연층(122b)이 형성된 영역으로 연장되므로, 상기 화소전극(107a)의 일정 영역 위에는 게이트절연층(122b)이 위치하게 되며, 상기 게이트절연층(122b)이 식각될 때 상기 화소전극(107a) 상부의 게이트절연층(122b)이 식각되어 제1컨택홀(119a)이 형성되는 것이다.
상기와 같이 형성된 제1컨택홀(119a)의 내부에는 소스전극 및 드레인전극 형성용 금속층(104)의 적층시 금속이 적층되어 화소전극(107a,107b)과 전긱적으로 접속된 후(도 3d 참조), 상기 금속층(104)의 식각시 식각되어 상기 화소전극(107a)이 드레인전극(114)과 전기적으로 접속된다(도 3e 참조).The
Although not shown in the drawing, the
In the
한편, 상기한 도면에서는 특정한 구조의 IPS모드 액정표시소자가 개시되어 있지만, 본 발명이 이러한 구조의 IPS모드 액정표시소자에만 한정되는 것은 아니 다. 예를 들어, 도면에서는 화소내에 특정 갯수의 공통전극(105a) 및 화소전극(107a)이 배치되어 있지만, 상기 공통전극(105a) 및 화소전극(107a)의 갯수가 한정될 필요는 없을 것이다. 또한, 화소내에 배치되는 공통전극(105a) 및 화소전극(107a)의 구조 역시 한정될 필요는 없을 것이다.On the other hand, in the above drawings, the IPS mode liquid crystal display device having a specific structure is disclosed, but the present invention is not limited to the IPS mode liquid crystal display device having such a structure. For example, although a specific number of
도 5는 본 발명에 따른 IPS모드 액정표시소자의 다른 구조를 나타내는 평면도이다. 도 5에 도시된 구조의 IPS모드 액정표시소자(201)는 도 3(g) 및 도 4에 도시된 구조의 IPS모드 액정표시소자와는 그 구조가 유사하고 단지 공통전극(205a) 및 화소전극(207a)의 구조만이 다르다. 즉, 이 구조의 IPS모드 액정표시소자에서도 공통전극(205a) 및 화소전극(207a)이 투명도전층으로 기판상에 형성되며, 데이터라인(204a)과 그 근처에 배치되는 공통전극(205a) 사이에는 게이트절연층(222b)이 형성되어 데이터라인(204a)과 공통전극(205a)을 안전하게 절연시킨다. 5 is a plan view showing another structure of the IPS mode liquid crystal display device according to the present invention. The IPS mode liquid
한편, 이 구조의 IPS모드 액정표시소자에서는 공통전극(205a)과 화소전극(207a)이 화소내에서 절곡되어 있다. 이러한 절곡은 화소를 복수개의 도메인(domain)으로 분할하기 위한 것이다. 즉, 각 도메인의 액정분자를 인접하는 도메인과 서로 대칭으로 배열시켜 주시야각을 보상함으로써 시야각특성을 향상시키기 위한 것이다. 도면에서는 화소내에서 공통전극(205a)과 화소전극(207a)이 1회 절곡되어 2개의 도메인을 형성하지만, 상기 공통전극(205a)과 화소전극(207a)이 복수회 절곡되어 3개 이상의 도메인을 형성할 수도 있을 것이다. 또한, 도면과 같이 화소 자체가 절곡(즉, 데이터라인이 절곡되는 것)되는 것이 아니라 화소 자체는 절곡되지 않고(즉, 데이터라인은 절곡되지 않고) 화소내에 배치되는 공통전극(205a)과 화소전극(207a)만을 절곡시킬 수도 있을 것이다.On the other hand, in the IPS mode liquid crystal display device having this structure, the
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 3개의 마스크를 이용하여 IPS모드 액정표시소자를 제조한다. 따라서, 종래 제조방법에 의해 사용되는 마스크의 갯수가 감소되며, 그 결과 제조공정이 단순화되고 제조비용이 대폭 절감된다. 또한, 본 발명에서는 데이터라인과 그 양측면에 배치되는 공통전극 사이에 게이트절연층을 위치시켜 상기 데이터라인과 공통전극이 단락되는 것을 방지할 수 있게 된다. 더욱이, 본 발명에서는 상기 데이터라인과 공통전극 사이의 게이트절연층에 의해 데이터라인과 공통전극의 간격을 감소시킬 수 있게 되므로, IPS모드 액정표시소자의 개구율을 향상 시킬 수 있게 된다.As described above, in the present invention, an IPS mode liquid crystal display device is manufactured using three masks. Thus, the number of masks used by the conventional manufacturing method is reduced, resulting in a simplified manufacturing process and a significant reduction in manufacturing cost. In addition, in the present invention, a gate insulating layer may be disposed between the data line and the common electrodes disposed on both sides thereof, thereby preventing the data line and the common electrode from being shorted. Further, in the present invention, since the gap between the data line and the common electrode can be reduced by the gate insulating layer between the data line and the common electrode, the aperture ratio of the IPS mode liquid crystal display device can be improved.
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