KR101217664B1 - An array substrate for in-plane switching mode LCD and method of fabricating of the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 고휘도를 구현하는 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판과 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to an array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device for realizing high brightness and a method of manufacturing the same.
본 발명은 동일 기판 상에 공통 전극과 화소 전극을 구성함에 있어, 상기 공통 전극과 화소 전극간 프린지 필드(fringe field)와 횡전계를 유도하는 영역을 설계함으로써, 고휘도를 구현하고자 하는 것을 특징으로 한다.The present invention is to implement a common electrode and a pixel electrode on the same substrate, by designing a region for inducing a fringe field and a transverse electric field between the common electrode and the pixel electrode, it is characterized in that to implement high brightness .
즉, 판형상의 공통 전극과 막대 형상의 화소 전극을 구성한 영역과, 화소 전극과 공통 전극을 모두 막대 형상으로 구성한 영역을 혼재하여 형성한다.That is, the area | region which comprised the plate-shaped common electrode and the rod-shaped pixel electrode, and the area | region which comprised all the pixel electrode and the common electrode in rod shape are formed in mixture.
상기 두 전극을 모두 막대형상으로 구성한 영역은, 상기 두 전극 사이에 투과되는 빛의 양이 다른 영역보다는 많으므로, 전체적으로 휘도가 개선될 수 있는 장점이 있다.The region in which both the electrodes are formed in the shape of a rod has a merit in that the luminance is improved as a whole because the amount of light transmitted between the two electrodes is larger than that in the other regions.
Description
도 1은 일반적인 횡전계 방식 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 2는 종래의 제 1 예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 일부를 도시한 평면도이고,2 is a plan view showing a part of an array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device according to a first example of the related art;
도 3은 종래의 제 2 예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 한 화소를 확대한 평면도이고,3 is an enlarged plan view of one pixel of an array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device according to a second conventional example;
도 4a와 도 4b는 도 3의 Ⅲ-Ⅲ,Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 단면도이고,4A and 4B are cross-sectional views taken along lines III-III and IV-IV of FIG. 3,
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판의 한 화소를 확대한 평면도이고,5 is an enlarged plan view of one pixel of an array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention;
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ을 따라 절단한 단면도이고,6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 5,
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판의 한 화소를 확대한 평면도이고,7 is an enlarged plan view of one pixel of an array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention;
도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ을 따라 절단한 단면도이고,FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG. 7;
도 9a 내지 도 9f와 도 10a 내지 도 10f는 도 7의 Ⅶ-Ⅶ,Ⅷ-Ⅷ을 따라 절단 하여, 본 발명의 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.9A to 9F and FIGS. 10A to 10F are cross-sectional views taken along the lines VIII-VIII and VIII-V of Fig. 7, and according to the process sequence of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
200 : 기판 202 : 공통 전극200: substrate 202: common electrode
204 : 게이트 배선 206 : 게이트 전극 204: gate wiring 206: gate electrode
208 : 공통 배선 212 : 액티브층208: common wiring 212: active layer
216 : 소스 전극 218 : 드레인 전극216: source electrode 218: drain electrode
220 : 드레인 전극의 연장부 228 : 화소 전극220: extension portion of the drain electrode 228: pixel electrode
본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으로 특히, 고휘도 및 고화질을 구현하는 동시에, 시야각을 개선할 수 있는 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판과 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to an array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device capable of realizing high brightness and high image quality and improving a viewing angle, and a manufacturing method thereof.
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.Generally, the driving principle of a liquid crystal display device utilizes the optical anisotropy and polarization properties of a liquid crystal. Since the liquid crystal has a long structure, it has a directionality 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.At present, an active matrix liquid crystal display (AM-LCD: hereinafter referred to as liquid crystal display) in which a thin film transistor and pixel electrodes connected to the thin film transistor are arranged in a matrix manner has excellent resolution and video realization capability, It is attracting attention.
상기 액정표시장치는 공통전극이 형성된 컬러필터 기판(상부기판)과 화소전극이 형성된 어레이 기판(하부기판)과, 상부 및 하부 기판 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 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 횡전계 방식 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 횡전계 방식 액정표시장치의 단면을 도시한 확대 단면도이다.1 is an enlarged cross-sectional view illustrating a cross section of a general transverse electric field type liquid crystal display device.
도시한 바와 같이, 일반적인 횡전계 방식 액정표시장치(B)는 컬러필터기판(B1)과 어레이기판(B2)이 대향하여 구성되며, 컬러필터기판 및 어레이기판 (B1,B2)사이에는 액정층(LC)이 개재되어 있다.As shown, a general transverse electric field type liquid crystal display device (B) is composed of a color filter substrate B1 and an array substrate B2 facing each other, and a liquid crystal layer (B1) between the color filter substrate and the array substrates B1 and B2. LC) is intervened.
상기 어레이기판(B2)은 투명한 절연 기판(10)에 정의된 다수의 화소(P)마다 박막트랜지스터(T)와 공통전극(30)과 화소전극(32)이 구성된다.The array substrate B2 includes a thin film transistor T, a
상기 박막트랜지스터(T)는 게이트 전극(14)과, 게이트 전극(14) 상부에 절연막(16)을 사이에 두고 구성된 반도체층(18)과, 반도체층(18)의 상부에 서로 이격하여 구성된 소스 및 드레인 전극(20,22)을 포함한다.The thin film transistor T may include a
상기 공통전극(30)과 화소전극(32)은 투명한 재질로 형성되며, 동일 기판(10)상에 서로 평행하게 이격하여 구성된다.The
도시하지는 않았지만, 상기 화소(P)의 일 측을 따라 연장된 게이트 배선(미도시)과, 이와는 수직한 방향으로 연장된 데이터 배선(미도시)이 구성되고, 상기 공통전극(30)에 전압을 인가하는 공통 배선(미도시)이 구성된다.Although not shown, a gate line (not shown) extending along one side of the pixel P and a data line (not shown) extending in a direction perpendicular thereto are formed, and a voltage is applied to the
상기 컬러필터 기판(B1)은 투명한 절연 기판(40)중, 상기 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)과 박막트랜지스터(T)에 대응하는 일면에 블랙매트릭스(42)가 구성되고, 상기 화소(P)에 대응하여 컬러필터(44a,44b)가 구성된다.The color filter substrate B1 includes a
상기 액정층(LC)은 상기 공통전극(30)과 화소전극(32)의 수평전계(45)에 의해 동작된다.The liquid crystal layer LC is operated by the horizontal
이하, 도 2를 참조하여, 횡전계 방식 액정표시장치를 구성하는 어레이 기판의 구성을 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 2, the structure of the array substrate which comprises a transverse electric field type liquid crystal display device is demonstrated.
도 2는 종래의 제 1 예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이다.2 is a plan view schematically illustrating a configuration of an array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device according to a first example.
도시한 바와 같이, 기판(10)상에 일 방향으로 연장된 게이트 배선(12)과, 게이트 배선(12)과는 수직하게 교차하여 화소 영역(P)을 정의하는 데이터 배선(24)이 구성된다.As shown in the drawing, the
또한, 상기 게이트 배선(12)과는 평행하게 이격하여 화소 영역(P)을 가로지르는 공통 배선(15)이 구성된다.In addition, the
상기 게이트 배선(12)과 데이터 배선(24)의 교차지점에는 상기 게이트 배선(12)과 연결된 게이트 전극(14)과, 게이트 전극(14) 상부의 반도체층(18)과, 반도체층(18) 상부의 소스 전극(20)과 드레인 전극(22)을 포함하는 박막트랜지스터(T)가 구성된다.At the intersection of the
상기, 화소 영역(P)에는 상기 공통 배선(15)과 접촉하면서 화소 영역(P)으로 수직하게 연장된 공통전극(30)이 구성되고, 상기 드레인 전극(22)과 접촉하면서 상기 공통전극(30)과 평행하게 이격된 위치로 연장된 화소전극(32)이 구성된다.In the pixel region P, a
전술한 구성에서, 휘도를 확보하기 위해 상기 공통전극(30)과 화소전극(32)을 투명전극으로 형성하나, 사실상 상기 공통 전극(30)과 화소 전극(32)이 모두 투명하다고 해서 전극 자체를 개구영역으로 사용할 수 없다. In the above-described configuration, the
왜냐하면, 일반적인 횡전계 구조에서는 상기 두 전극(30,32)간 발생한 전계가 미치는 범위가 상기 두 전극(30,32)의 에지부 까지만 해당하기 때문에, 상기 두 전극(30,32)의 에지부만이 개구영역으로 사용된다. 따라서, 휘도면에서 여전히 부족하다.Because, in the general transverse electric field structure, the range of the electric field generated between the two
이러한 문제를 개선하고자 제안된 것이 이하, 도 3의 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판이다.Proposed to improve this problem, the array substrate for the transverse electric field type liquid crystal display device of FIG.
도 3은 종래의 제 2 예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판의 한 화소를 도시한 확대 평면도이다.3 is an enlarged plan view showing one pixel of an array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device according to a second conventional example.
도 3에서 특징적인 구성은, 일반적인 구성보다 화소전극(78)의 간격을 좁게 구성하고, 상기 화소전극(78)의 하부에 판형상의 공통전극(58)을 구성하는 구조이다. 이와 같은 구성은, 상기 화소 전극(78)과 공통 전극(58)간 발생하는 프린지 필드(fringe field)에 의해, 상기 화소 전극(78)의 상부에 위치하는 액정 또한 정밀하게 제어함으로써 휘도를 개선할 수 있는 효과가 있다.3 is a structure in which the interval between the
이하, 도 3의 구성을 상세히 설명하면, 투명한 절연기판(50)의 제 1 방향에 위치한 게이트 배선(54)과, 상기 게이트 배선(54)과 교차하는 제 2 방향에 위치한 데이터 배선(72)이 구성된다.Hereinafter, the configuration of FIG. 3 will be described in detail. The
상기 게이트 배선(54)과 데이터 배선(72)의 교차지점에는, 상기 게이트 배선(54)과 연결되는 게이트 전극(56)과, 게이트 전극(56) 상부의 액티브층(62, 및 오믹콘택층)과, 상기 액티브층(62)의 상부에 위치하고 상기 데이터 배선(72)과 접촉하는 소스 전극(68)과 이와는 소정간격 이격된 드레인 전극(70)을 포함하는 박막트랜지스터(T)가 구성된다.At the intersection of the
상기 게이트 배선(54)과 데이터 배선(72)이 교차하여 정의되는 화소 영역(P)에는 판형상의 공통전극(58)이 구성되고, 상기 공통전극(58)의 상부에는 다수개의 수직부가 이격된 형상으로 패턴된 화소전극(78)이 구성된다.A plate-shaped
전술한 구성은 상기 하부의 공통전극(52)과 상부의 화소전극(78)사이에 발생하는 전계에 의해 액정층(미도시)을 구동하게 되며, 공통전극(58)과 화소전극(78)사이가 매우 가까워지는 효과로 인해, 상기 전계는 화소 전극(78)간 사이영역 및 상기 화소전극(78)의 중심에 위치하는 액정(미도시)까지도 정상 동작하도록 한다.In the above-described configuration, a liquid crystal layer (not shown) is driven by an electric field generated between the lower
따라서, 종래의 제 1 예와 달리 투과영역을 확장하는 효과로 인해 높은 휘도를 얻을 수 있는 장점 있다.Therefore, unlike the first example of the related art, a high luminance can be obtained due to the effect of expanding the transmission region.
이하, 도면을 참조하여 종래의 제 2 예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 단면구성을 설명한다.Hereinafter, a cross-sectional structure of an array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device according to a second conventional example will be described with reference to the drawings.
도 4a와 도 4b는 도 3의 Ⅲ-Ⅲ,Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 단면도이다.4A and 4B are cross-sectional views taken along line III-III and IV-IV of FIG. 3.
도시한 바와 같이, 기판(50)에 화소영역(P)이 정의되고, 상기 화소영역(P)의 일 측에 박막트랜지스터(T)가 구성 된다.As illustrated, a pixel region P is defined in the
상기 화소영역(P)의 양측에는 데이터 배선(72)이 구성되고, 상기 화소 영역(P)에 대응하는 기판(50)의 제 1 층으로 판형상의 공통전극(52)이 구성되고, 상기 공통전극(52)의 상부에 게이트 절연막(58)과 보호막(74)을 사이에 두고 막대 형상의 화소전극(78)이 다수개 구성된다.
그러나, 종래의 제 2 예에 따른 구성은 화소전극(78)을 수직한 방향으로 배열하기 때문에 종래의 제 1 예에 비해 시야각 특성을 개선할 수는 있으나, 여전히 좌,우 및 상,항 방향으로 색반전 현상이 발생하여 시야각을 더욱 개선하는데 한계로 작용하고 있다.However, the arrangement according to the second example of the related art can improve the viewing angle characteristics compared to the first example because the
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 상기 화소 전극을 가로 방향으로 구성함으로써 시야각 개선을 제 1 목적으로 하고, 상기 공통 전극과 화소 전극을 구성함에 있어, 판형상의 공통전극과 막대 형상의 화소 전극이 설계 되어 프린지필드를 유도하는 프린지필드 영역과, 막대 형상의 공통전극과 화소 전극을 구성하여 횡전계를 유도하는 횡전계 영역을 혼재함으로써, 고휘도를 구현할 수 있도록 하는 것을 제 2 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the first object is to improve the viewing angle by configuring the pixel electrode in the horizontal direction, and in forming the common electrode and the pixel electrode, the plate-shaped common electrode and the rod-shaped pixel It is a second object of the present invention to realize a high brightness by mixing a fringe field region in which an electrode is designed to induce a fringe field, and a lateral field region inducing a transverse electric field by forming a rod-shaped common electrode and a pixel electrode.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정장치용 어레이기판은 기판과; 상기 기판 상에 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 위치한 박막트랜지스터와; 상기 화소 영역에 위치하며, 화소 영역의 일부에 대응하여 판형상으로 구성하고, 나머지 영역에 대응하여 다수의 막대 형상으로 구성한 투명한 공통전극과; 상기 공통전극의 상부에 위치하고, 다수의 수평부와, 상기 화소 영역의 중심에서 상기 수평부 사이를 하나로 연결하는 수직부로 구성된 투명한 화소 전극을 포함한다.An array substrate for a transverse electric field type liquid crystal device according to the present invention for achieving the above object is a substrate; Gate wiring and data wiring crossing the substrate to define pixel regions; A thin film transistor positioned at an intersection point of the gate line and the data line; A transparent common electrode positioned in the pixel region, configured in a plate shape corresponding to a part of the pixel region, and configured in a plurality of rod shapes corresponding to the remaining region; And a transparent pixel electrode disposed on the common electrode, the transparent pixel electrode including a plurality of horizontal parts and a vertical part connecting the horizontal parts to one at the center of the pixel area.
상기 게이트 배선과 동시에 구성되고, 상기 공통 전극의 일 측과 접촉하는 공통 배선을 포함한다.A common wiring is formed simultaneously with the gate wiring and includes a common wiring in contact with one side of the common electrode.
상기 막대 형상의 공통 전극 사이에 이와 평행하게 이격된 상기 화소 전극의 수평부가 구성된 것을 특징으로 한다.A horizontal portion of the pixel electrode spaced apart in parallel between the rod-shaped common electrodes may be configured.
상기 막대 형상의 공통 전극간 이격거리와, 상기 막대 형상의 공통 전극과 평행하게 이격된 화소 전극(수평부)간 이격거리는 18㎛~22㎛인 것을 특징으로 한다.The separation distance between the rod-shaped common electrodes and the pixel electrode (horizontal portion) spaced apart in parallel with the rod-shaped common electrode may be 18 μm to 22 μm.
상기 막대 형상의 공통전극과 이와 이격된 화소 전극(수평부)간 이격영역이 상기 화소 영역 내에 2~4개로 구성되는 것을 특징으로 한다.A distance between the rod-shaped common electrode and the pixel electrode (horizontal portion) spaced from the bar-shaped common electrode is characterized in that composed of 2 to 4 in the pixel region.
상기 판형상의 공통 전극과 화소 전극의 수평부 사이에 프린지 필드(fringe field)가 발생하고, 상기 막대형상의 공통 전극과 상기 화소 전극의 수평부 사이에 횡전계가 발생하는 것을 특징으로 한다.A fringe field is generated between the plate-shaped common electrode and the horizontal portion of the pixel electrode, and a transverse electric field is generated between the rod-shaped common electrode and the horizontal portion of the pixel electrode.
본 발명의 특징에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법은 기판 상에 화소 영역을 정의하는 단계와; 상기 화소 영역의 일 측과 타 측에 교차 구성되는 게이트 배선과 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 화소 영역에 위치하며, 화소 영역의 일부에 대응하여 판형상으로 형성하고, 나머지 영역에 대응하여 다수의 막대 형상으로 형성한 투명한 공통전극을 형성하는 단계와; 상기 공통전극의 상부에 위치하고, 가로 방향으로 위치한 다수의 막대 형상으로 구성된 투명한 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device, including: defining a pixel area on the substrate; Gate wiring and data wiring intersecting the one side and the other side of the pixel region; Forming a thin film transistor at an intersection of the gate line and the data line; Forming a transparent common electrode positioned in the pixel area, formed in a plate shape corresponding to a part of the pixel area, and formed in a plurality of rod shapes corresponding to the remaining area; And forming a transparent pixel electrode positioned on the common electrode and formed of a plurality of bar shapes positioned in a horizontal direction.
본 발명의 다른 예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조방법은 기판 상에 화소 영역을 정의하는 단계와; 상기 화소 영역에 위치하며, 화소 영역의 일부에 대응하여 판형상으로 형성하고, 나머지 영역에 대응하여 다수의 막대 형상으로 형성한 투명한 공통전극을 형성하는 단계와; 상기 화소 영역의 일 측에 위치하는 게이트 배선과, 게이트 배선에서 연장된 게이트 전극과, 상기 공통 전극과 접촉하는 공통배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극의 상부에 게이트 절연 막을 사이에 두고 위치하는 액티브층과 오믹 콘택층을 형성하는 단계와; 상기 오믹 콘택층과 접촉하면서 이격된 소스 전극과 드레인 전극과, 상기 소스 전극과 연결되고, 상기 게이트 배선과 교차하는 방향으로 위치한 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 기판의 전면에 상기 드레인 전극을 노출하는 보호막을 형성하는 단계와; 상기 드레인 전극과 접촉하고, 상기 화소 영역에 위치하는 다수의 수평부와, 상기 수평부의 일측과 타측을 각각 연결하는 제 1 수직부와 제 2 수직부로 구성된 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device, including: defining a pixel area on a substrate; Forming a transparent common electrode positioned in the pixel area, formed in a plate shape corresponding to a part of the pixel area, and formed in a plurality of rod shapes corresponding to the remaining area; Forming a gate wiring positioned on one side of the pixel region, a gate electrode extending from the gate wiring, and a common wiring in contact with the common electrode; Forming an active layer and an ohmic contact layer on the gate electrode with a gate insulating film interposed therebetween; Forming a source electrode and a drain electrode spaced apart from and in contact with the ohmic contact layer, and a data line connected to the source electrode and positioned in a direction crossing the gate line; Forming a protective film exposing the drain electrode on an entire surface of the substrate; And forming a plurality of horizontal parts in contact with the drain electrode and positioned in the pixel area, and a pixel electrode including a first vertical part and a second vertical part connecting one side and the other side of the horizontal part, respectively.
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 발명의 제 1 실시예의 특징은, 공통 전극을 판형상으로 구성하고, 상기 판 형상의 공통 전극 상부에 가로방향으로 막대형상의 화소전극을 구성하여 시야각을 개선하고자 하는 것을 특징으로 한다.A feature of the first embodiment of the present invention is that the common electrode is formed in a plate shape, and a bar-shaped pixel electrode is formed in the horizontal direction on the plate-shaped common electrode to improve the viewing angle.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 횡전계방식 액정표시장치용 어레이 기판의 한 화소를 확대한 평면도이다.5 is an enlarged plan view of one pixel of an array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도시한 바와 같이, 기판(100)상에 제 1 방향으로 게이트 배선(104)을 구성하고, 상기 게이트 배선(104)과 교차하는 제 2 방향으로 데이터 배선(122)을 구성한다.As shown in the drawing, the
이때, 상기 게이트 배선(104)과 데이터 배선(122)이 교차하여 정의되는 영역을 화소 영역(P)이라 한다.In this case, an area defined by the intersection of the
상기 게이트 배선(104)과 데이터 배선(122)의 교차지점에는 게이트 전극 (106)과 액티브층((112)및 오믹 콘택층)과 소스 및 드레인 전극(116,118)을 포함하는 박막트랜지스터(T)를 구성 한다.The thin film transistor T including the
상기 화소 영역(P)에는 판형상의 공통전극(102)과 막대형상의 화소전극(128)을 구성한다.In the pixel region P, a plate-shaped
상기 화소전극(126)은 화소 영역(P)의 양측에 위치하고, 상기 데이터 배선(122)과 평행하게 이격된 제 1 수직부(128b)와 제 2 수직부(128c)와, 상기 제 1 및 제 2 수직부(128b,128c)를 연결하는 다수의 수평부(128a)로 구성한다.The pixel electrode 126 is disposed on both sides of the pixel region P, and spaced apart from the
이때, 상기 화소전극(128)의 수평부(128a)간 거리는, 상기 각 수평부(128a) 사이의 공통전극(102)의 중심에 위치한 액정 또한 정상동작할 수 있도록 좁은 간격으로 설계하는 것을 특징으로 한다.In this case, the distance between the
전술한 바와 같이, 화소 전극(128)을 수평방향으로 구성하고 더욱이 기울기(대략 0도~45도)를 주게 되며 하게 되면, 상,하, 좌,우에 대한 색보상 현상이 일어나 시야각을 개선할 수 있다.As described above, when the
그런데, 전술한 바와 같은 구성은, 하부의 백라이트(미도시)로 조사되는 빛의 대부분이 절연막 이외에도, 하부의 공통전극 또는 공통전극과 상부의 화소전극의 적층구조를 통과해야 하기 때문에, 이러한 구조가 휘도를 개선하는데 한계로 작용하고 있다.However, in the above-described configuration, since most of the light irradiated to the lower backlight (not shown) must pass through the stacked structure of the lower common electrode or the common electrode and the upper pixel electrode in addition to the insulating film, such a structure is provided. It is working as a limit to improve the brightness.
이에 대해, 이하 도 6을 참조하여 설명한다.This will be described below with reference to FIG. 6.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ을 따라 절단한 단면도이다.6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 5.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이기판은 화소 영역(P)에 대응하는 기판(100)상에 판형상의 공통전극(102)이 위치하고, 상기 화소 영역(P)의 양측에는 데이터 배선(122)이 위치한다.As shown, in the array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device according to the present invention, the plate-shaped
상기 공통 전극(102)의 상부에는 게이트 절연막(110)과 보호막(124)을 사이에 두고 막대형상의 화소 전극(128c)이 다수개 구성된 형상이다.A plurality of rod-shaped
이와 같은 구성은, 상기 공통전극(102)과 화소 전극(128)사이에 프린지 필드(fringe field,FF)를 유도하여, 상기 화소 전극(128)의 상부에 위치한 액정(미도시)까지도 정상 동작하도록 하여, 개구영역을 확대할 수 있는 장점이 있다.Such a configuration induces a fringe field (FF) between the
그럼에도 불구하고 전술한 구성은 휘도를 개선하는데 한계가 있다.Nevertheless, the above configuration has a limit in improving the brightness.
왜냐하면, 전술한 구조는 하부의 백라이트(미도시)로부터 조사된 빛은 하부의 공통전극(102)을 통과하거나 또는 공통 전극(102)과 화소 전극(128)을 모두 통과해야 하기 때문이다. This is because the above-described structure has to pass through the lower
즉, 상기 공통 전극(102)과 화소 전극(128)을 투명한 소재로 제작하였다 하여도 일반적으로 알려진 인듐산화물계열의 투명 도전물질은 투과율이 80%미만에 그치고 있기 때문에, 특히 상기 공통 전극(102)과 화소 전극(128)을 두 번 통과하는 경우에는 빛의 손실이 발생하게 되고, 빛의 투과율이 상기 80%에 훨씬 못미치게 된다. 더욱이, 상기 공통 전극(102)과 화소 전극(128)이 겹치는 영역이 단일화소영역에 대해 70%이상을 넘기 때문에, 이에 따른 빛 손실은 대단한 것이다.That is, even though the
따라서, 전술한 구조 또한 휘도를 개선하는데 한계가 있다.Therefore, the above-described structure also has a limit in improving luminance.
이하, 본 발명의 제 2 실시예에서는 전술한 문제를 해결하기 위한 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판의 구조를 제안한다.Hereinafter, the second embodiment of the present invention proposes a structure of an array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device for solving the above problems.
-- 제 2 실시예 --- Second Embodiment -
본 발명의 제 2 실시예는, 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판을 구성함에 있어, 공통 전극을 판형상으로 구성하고 화소 전극을 막대 형상으로 구성한 프린지 필드 영역과, 상기 공통 전극과 화소 전극을 모두 막대 형상으로 구성한 횡전계영역을 혼용하여 설계하는 것을 특징으로 한다.According to the second embodiment of the present invention, in forming an array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device, a fringe field region including a common electrode in a plate shape and a pixel electrode in a rod shape, and the common electrode and the pixel electrode It is characterized by designing a mixture of the transverse electric field area composed of all rods.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판의 한 화소를 확대한 평면도이다.7 is an enlarged plan view of one pixel of an array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도시한 바와 같이, 기판(200)상에 제 1 방향으로 게이트 배선(204)을 구성하고, 상기 게이트 배선(204)과 교차하는 제 2 방향으로 데이터 배선(222)을 구성한다.As shown, the
이때, 상기 게이트 배선(204)과 데이터 배선(222)이 교차하여 정의되는 영역을 화소 영역(P)이라 한다. 이때, 화소 영역(P)을 횡전계영역(AI)과 프린지 필드(fringe field)영역(AF)으로 정의할 수 있다.In this case, an area defined by the
한편, 상기 게이트 배선(204)과 데이터 배선(222)의 교차지점에는 게이트 전극(206)과 액티브층((212)및 오믹 콘택층)과 소스 및 드레인 전극(216,218)을 포함하는 박막트랜지스터(T)를 구성 한다. Meanwhile, a thin film transistor T including a
또한, 상기 화소 영역(P)의 일 측에는 상기 게이트 배선(204)의 일부를 제 1 전극으로 하고, 상기 제 1 전극(204)의 상부로 상기 드레인 전극(218)에서 연장된 연장부(220)를 제 2 전극으로 하는 스토리지 캐패시터(Cst)를 형성한다.In addition, an
상기 화소 영역(P)에는 공통 전극(202)과 화소 전극(228)을 구성한다.In the pixel region P, a
상기 공통 전극은 판형상의 공통전극(202a)과 막대 형상의 공통전극(202b)을 혼용하여 구성하며, 상기 화소 전극은 다수의 수평부(228a)와 수평부의 양측에 각각 위치하여 이를 하나로 연결하는 제 1 수직부(228b)와 제 2 수직부(228c)로 구성한다.The common electrode is configured by mixing a plate-shaped
전술한 바와 같이, 구성된 공통 전극(202)과 화소 전극(228)은 상기 횡전계영역(AI)과 프린지 필드 영역(AF)에 대해 아래와 같이 구성하는 것을 특징으로 한다.As described above, the configured
즉, 상기 횡전계 영역(AI)은 상기 공통 전극(202)과 화소 전극(228)을 막대 형상으로 구성하고, 상기 프린지 필드 영역(AI)에는 상기 공통 전극(202a)을 판형상으로 구성하고 상기 화소 전극(228)을 막대 형상으로 구성한다.That is, the transverse electric field area AI includes the
이때, 횡전계 영역(AF)의 공통 전극(202b)과 화소 전극(228a)간 이격거리는 상기 두 전극간 발생한 전계가 두 전극(202b,228a)의 에지부 까지 영향을 미칠 수 있는 범위내로 설계하면 된다. 즉, 횡전계 영역에 구성된 공통 전극간의 거리 및 화소 전극간의 거리 18㎛~22㎛에 속하도록 구성하는 것을 특징으로한다.In this case, when the distance between the
따라서, 상기 횡전계 영역(AI)을 통과하는 빛은 절연막 만을 투과하거나 화소전극(228a) 또는 공통 전극(202b)만을 통과하기 때문에 빛 손실이 적어 고휘도 구현이 가능하다. Therefore, since light passing through the transverse electric field area AI passes only the insulating film or only the
이에 대해, 이하 단면도를 참조하여 설명한다.This will be described below with reference to the cross-sectional view.
도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ을 따라 절단한 단면도이다.8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG. 7.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이기판은 화소 영역(P)에 대응하는 기판(200)상에 판형상의 공통전극(202)이 위치하고, 상기 화소 영역(P)의 양측에는 데이터 배선(222)이 위치한다.As shown, in the array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention, a plate-shaped
상기 화소 영역(P)중 횡전계 영역(AI)에 위치한 화소 전극(228a)과 공통 전극(202b)은 모두 막대 형상으로 구성하고, 상기 프린지필드 영역(AF)에 위치한 공통 전극(202a)은 판형상으로 화소 전극(228a)은 막대 형상으로 구성한다.The
도시한 바와 같이, 횡전계 영역(AI)을 통과하는 빛은 공통 전극(202b) 또는 화소 전극(228a)을 통과하거나 절연막(210)을 통과하게 된다. As illustrated, light passing through the transverse electric field area AI passes through the
따라서, 상기 공통 전극(202b)과 화소 전극(228a)이 동일영역에 상,하로 겹쳐진 영역에 비교하여, 절연막이 존재하는 영역 또는 상기 공통 전극 또는 화소 전극만이 위치한 영역은 높은 휘도를 나타낼 것이다.Accordingly, the region where the insulating film is present or the region where only the common electrode or the pixel electrode is located will exhibit high luminance, as compared with a region where the
결과적으로, 프린지 필드 영역(AI)사이에 부분적으로 횡전계 영역을 설계함으로써, 고휘도 효과를 한층 높일 수 있는 장점이 있다.As a result, there is an advantage that the high brightness effect can be further enhanced by designing the transverse electric field region partially between the fringe field regions AI.
이하, 공정도면을 참조하여, 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법을 설명한다.Hereinafter, a manufacturing method of an array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device according to the present invention will be described with reference to the process drawings.
도 9a 내지 도 9f와 도 10a 내지 도 10f는 도 7의 Ⅶ-Ⅶ,Ⅷ-Ⅷ을 따라 절단하여, 본 발명의 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.9A to 9F and FIGS. 10A to 10F are cross-sectional views taken along the line VIII-VIII and VIII-V of Fig. 7, and according to the process sequence of the present invention.
도 9a와 도 10a에 도시한 바와 같이, 기판(100)상에 다수의 화소 영역(P)과 상기 화소 영역(P)마다 프린지 필드 영역(AF)과 횡전계 영역(AI)을 정의한다.As shown in FIGS. 9A and 10A, a plurality of pixel areas P and a fringe field area AF and a transverse electric field area AI are defined for each pixel area P on the
상기 다수의 영역(P,AF,AI)이 정의된 기판(100)상에 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나 를 증착하고 패턴하여, 상기 화소 영역(P)에 판형상의 공통전극(202)을 형성한다.Depositing one selected from a group of transparent conductive metals including indium tin oxide (ITO) and indium zinc oxide (IZO) on the
이때, 상기 공통 전극(202)중, 상기 프린지 필드 영역(AF)에 대응하는 공통 전극(202a)은 판형상으로 구성하고, 상기 횡전계 영역(AI)에 대응하는 공통전극(202b)은 막대 형상으로 구성하는 것을 특징으로 하며, 바람직하게는 상기 막대형상의 공통 전극(202b)간 이격거리는 18㎛~22㎛의 범위로 설계한다.At this time, the
도 9b와 도 10b에 도시한 바와 같이, 상기 공통전극(202a,202b)이 형성된 기판(200)의 전면에 알루미늄(Al), 알루미늄합금(AlNd), 텅스텐(W), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 몰리텅스텐(MoW)등을 포함하는 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 상기 화소영역(P)의 제 1 변을 따라 게이트 배선(204)을 형성한다. 이때, 상기 게이트 배선(204)의 일부를 게이트 전극(206)으로 사용하거나, 상기 게이트 배선(204)에서 돌출 연장하여 게이트 전극(206)을 형성한다.9B and 10B, aluminum (Al), aluminum alloy (AlNd), tungsten (W), copper (Cu), and molybdenum are formed on the entire surface of the
동시에, 상기 공통전극(202)의 일측에서 이와 접촉하면서 연장된 공통 배선(208)을 형성한다.At the same time, one side of the
도 9c와 도 10c에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 배선(204)과 게이트 전극(206)과 공통 배선(208)이 형성된 기판(200)의 전면에 질화 실리콘(SiNx)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나 또는 하나 이상의 물질을 증착하여 게이트 절연막(210)을 형성한다.9C and 10C, silicon nitride (SiN x ) and silicon oxide (SiO 2 ) are formed on the entire surface of the
다음으로, 상기 게이트 절연막(210)이 형성된 기판(200)의 전면에 순수비정질 실리콘(a-Si:H)과 불순물이 포함된 비정질 실리콘(n+a-Si:H)을 연속 증착한 후 패턴하여, 상기 게이트 전극(206) 상부의 게이트 절연막(210)상에 섬형상의 액티브층(212)과 오믹 콘택층(214)을 형성한다.Next, a pattern is formed by successively depositing pure amorphous silicon (a-Si: H) and amorphous silicon (n + a-Si: H) containing impurities on the entire surface of the
도 9d와 도 10d에 도시한 바와 같이, 상기 액티브층(212)과 오믹 콘택층(214)이 형성된 기판(200)의 전면에 알루미늄(Al), 알루미늄합금(AlNd), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 몰리텅스텐(MoW),텅스텐(W), 구리(Cu)등을 포함하는 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나 또는 하나 이상을 증착하고 패턴하여, 상기 오믹 콘택층(214)의 상부에 이격된 소스 전극(216)과 드레인 전극(218)과, 상기 소스 전극(216)과 접촉하고 상기 게이트 배선(204)과 교차하는 방향에 데이터 배선(222)을 형성한다.As shown in FIGS. 9D and 10D, aluminum (Al), aluminum alloy (AlNd), chromium (Cr), and molybdenum are formed on the entire surface of the
이때, 상기 드레인 전극(218)에서 상기 게이트 배선(204)으로 연장된 드레인 전극 연장부(220)를 형성한다.In this case, a drain
도 9e와 도 10e에 도시한 바와 같이, 상기 소스 및 드레인 전극(216,218)이 형성된 기판(200)의 전면에 앞서 언급한 바와 같이, 유전율이 낮은 무기 절연막 또는 경우에 따라서 유기 절연막을 증착 또는 도포하여 보호막(224)을 형성한다.As shown in FIGS. 9E and 10E, as described above on the entire surface of the
상기 보호막(224)을 패턴하여, 상기 드레인 전극(218)의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀(226)을 형성한다. The
도 9f와 도10f에 도시한 바와 같이, 상기 보호막(224)이 형성된 기판(200)의 전면에 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 화소 영역(P)에 가로로 배치된 다수의 수평부(228a)와, 상기 이웃한 수평부(228a)를 하나로 연결하는 수직부(228b)를 상기 화소 영역(P)의 중심에 구성한다.9F and 10F, a transparent conductive metal group including indium tin oxide (ITO) and indium zinc oxide (IZO) on the entire surface of the
이때, 상기 수평부 중, 상기 횡전계 영역(AI)에 위치한 화소 전극의 수평부(228a)간 이격거리는 바람직하게는 18㎛~22㎛의 범위로 설계한다.At this time, the distance between the
또한, 상기 횡전계 영역(AI)에 위치한 공통 전극(202b)과 화소 전극(228a)은 평면적으로 서로 평행하게 이격하여 교대로 구성된 형상이 되도록 형성한다. In addition, the
전술한 구성에서, 상기 프린지 필드 영역(AI)에서의 구동전압의 차이를 극복하기 위해 횡전계영역(AF)내에 설계되는 화소 전극(228a)과 공통 전극(202a)의 이격영역(이하, 블록이라 칭함)은 2~4개의 블록을 형성하도록 구성하는 것을 특징으로 한다.In the above-described configuration, in order to overcome the difference in driving voltage in the fringe field region AI, a spaced apart region (hereinafter, referred to as a block) between the
이상으로, 전술한 바와 같은 공정을 통해 본 발명의 제 2 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판을 제작할 수 있다.As described above, the array substrate for the transverse electric field type liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention can be manufactured through the above-described process.
전술한 바와 같은 본원 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판은 아래와 같은 효과가 있다.The array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device according to the present invention as described above has the following effects.
첫째, 막대 형상의 화소 전극과 판형상의 공통전극이 구성된 프린지 필드 영역과, 막대 형상의 공통 전극과 화소 전극이 구성된 횡전계 영역을 혼용하여 구성함으로써, 상기 횡전계 영역에 의한 휘도 개선효과로 인해 고휘도를 구현할 수 있는 효과가 있다.First, the fringe field region including the rod-shaped pixel electrode and the plate-shaped common electrode and the transverse electric field region including the rod-shaped common electrode and the pixel electrode are mixed so as to have high luminance due to the luminance improvement effect of the transverse electric field region. There is an effect that can be implemented.
둘째, 상기 화소전극을 가로로 배치하여 시야각특성을 개선할 수 있는 효과가 있다.Second, there is an effect that the viewing angle characteristics can be improved by arranging the pixel electrodes horizontally.
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