KR19990015025A - Transverse electric field liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자는 제1기판에 종횡으로 배열된 게이트배선 및 데이터배선과, 상기 데이터배선 및 게이트배선의 교차점에 형성된 스위칭소자와, 상기 게이트배선에 평행하게 형성된 공통배선과, 상기 데이터배선과 교대로 평행하게 형성되어 횡전계를 인가하는 적어도 한쌍의 제1전극 및 제2전극과, 상기 제1전극과 제2전극 사이에 형성된 절연막과, 상기 절연막을 형성하는 물질과 다른 에칭선택비를 갖는 물질로 상기 스위칭소자 상부에 형성된 보호막과, 그리고 상기 제1기판과 제2기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어진다.The transverse electric field liquid crystal display device according to the present invention includes a gate wiring and a data wiring arranged longitudinally and horizontally on a first substrate, a switching element formed at an intersection point of the data wiring and the gate wiring, and a common wiring formed parallel to the gate wiring; At least one pair of first and second electrodes formed alternately in parallel with the data wiring to apply a transverse electric field, an insulating film formed between the first electrode and the second electrode, and a material different from the material forming the insulating film. A material having an etching selectivity, and a protective film formed on the switching element, and a liquid crystal layer formed between the first substrate and the second substrate.
Description
본 발명은 횡전계방식 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 보호막이 반도체막 또는 유기절연막으로 형성된 횡전계방식 액정표시소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transverse electric field liquid crystal display device, and more particularly to a transverse electric field liquid crystal display device in which a protective film is formed of a semiconductor film or an organic insulating film.
광시야각의 실현을 목표로 하는 횡전계방식의 액정표시소자는 도 1에 나타내는 것과 같은 통상의 구조를 갖는다. 도 1은 종래 횡전계방식 액정표시장치의 단면도로서, 제1기판 위에 배열되어 화소영역을 정의하는 데이터배선(1) 및 게이트배선(2)과, 상기한 게이트배선(2)과 평행하게 화소내에 배열된 공통배선(5)과, 상기한 게이트배선(2)과 데이터배선(1)의 교차점에 배치된 박막트랜지스터와, 상기한 화소내에 데이터배선(1)과 대략 평행하게 배열된 데이터전극(19) 및 공통전극(11)으로 구성된다.The liquid crystal display element of the transverse electric field system aiming at realization of a wide viewing angle has a conventional structure as shown in FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional transverse electric field type liquid crystal display device, which includes a data line 1 and a gate line 2 arranged on a first substrate to define a pixel area, and parallel to the gate line 2 described above. The common wiring 5 arranged, the thin film transistor arranged at the intersection of the gate wiring 2 and the data wiring 1, and the data electrode 19 arranged substantially parallel to the data wiring 1 in the pixel. ) And the common electrode 11.
도 2a는 도 1의 A-A'선 단면도로서 도면에 나타낸 바와 같이, 박막트랜지스터는 제1기판 위에 형성되어 상기 게이트배선과 접속되는 게이트전극(10)과, 상기 게이트전극(10) 위에 적층된 SiNx 또는 SiOx와 같은 물질로 이루어진 게이트절연막(13)과, 상기 게이트절연막(13) 위에 형성된 비정질반도체층(15)과, 상기 비정질반도체층(15) 위에 형성된 불순물 비정질반도체층(16)과, 상기한 불순물 비정질반도체층(16) 위에 형성되어 데이터배선(1)과 데이터전극(19)에 각각 접속되는 소스전극(17) 및 드레인전극(18)으로 구성된다. 화소내의 공통전극(11)은 제1기판 위에 형성되어 공통배선에 접속되며 데이터전극(19)은 게이트절연막(13) 위에 형성되어 박막트랜지스터의 드레인전극(18)에 접속된다. 박막트랜지스터, 데이터전극(19) 및 게이트절연막(13) 위에는 SiNx와 같은 물질로 이루어진 보호막(20)이 기판 전체에 걸쳐 적층되어 있으며, 그 위에 제1배향막(미도시)이 도포되고 배향방향이 결정된다.FIG. 2A is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1, wherein the thin film transistor is formed on the first substrate to be connected to the gate electrode 10 connected to the gate wiring, and stacked on the gate electrode 10. A gate insulating film 13 made of a material such as SiNx or SiOx, an amorphous semiconductor layer 15 formed on the gate insulating film 13, an impurity amorphous semiconductor layer 16 formed on the amorphous semiconductor layer 15, and the A source electrode 17 and a drain electrode 18 are formed on one impurity amorphous semiconductor layer 16 and connected to the data wiring 1 and the data electrode 19, respectively. The common electrode 11 in the pixel is formed on the first substrate and connected to the common wiring, and the data electrode 19 is formed on the gate insulating film 13 and connected to the drain electrode 18 of the thin film transistor. On the thin film transistor, the data electrode 19 and the gate insulating film 13, a protective film 20 made of a material such as SiNx is stacked over the entire substrate, and a first alignment film (not shown) is applied thereon, and an orientation direction is determined. do.
도 2b는 도 2a의 박막트랜지스터 부분을 제외한 부분, 즉 공통전극(11) 및 데이터전극(19)을 포함하는 화소부분을 나타내는 도면으로서, 상기 공통전극(11)과 좌/우측의 데이터전극(190) 사이에 형성되는 전계는 서로 동일한 세기(V1)를 나타낸다. 그러나, 상기한 구조에서는 상기 데이터전극(13)과 공통전극(11) 사이에 보호막(20)에 의한 부가용량(Cpass)과 게이트절연막(13)에 의한 부가용량(CG.I)이 존재하므로 액정분자의 원활한 구동을 위해서는 이러한 부가용량을 감안한 높은 전압이 요구된다.FIG. 2B illustrates a portion of the pixel excluding the thin film transistor of FIG. 2A, that is, a pixel portion including the common electrode 11 and the data electrode 19, and the common electrode 11 and the left and right data electrodes 190. The electric fields formed between) represent the same intensity (V 1 ). However, in the above structure, the additional capacitance C pass by the passivation layer 20 and the additional capacitance C GI by the gate insulating layer 13 exist between the data electrode 13 and the common electrode 11. High voltages considering these additional capacities are required for smooth driving of molecules.
도 2c는 상기한 문제점을 해결하기 위해, 즉 데이터전극(19)과 공통전극(11) 사이에 존재하는 부가용량을 감소시키기 위해, 상기 데이터전극(19)과 공통전극(11) 위에는 보호막을 형성하지 않고 도면에 나타내지 않은 박막트랜지스터 부분에만 보호막을 형성한 구조를 나타낸다. 이러한 구조에서는 게이트절연막(13)에 의한 부가용량(CG.I)만이 존재하므로 도 2b와 비교할 때, 전계의 세기도 월등히 강하다(V2＞V1). 이것에 의해 액정분자는 낮은 전압으로 구동되는 것이 가능하다.FIG. 2C illustrates a protective film formed on the data electrode 19 and the common electrode 11 to solve the above problem, that is, to reduce an additional capacitance existing between the data electrode 19 and the common electrode 11. In addition, the structure in which the protective film was formed only in the thin film transistor part which is not shown in the figure is shown. In this structure, since only the additional capacitance C GI by the gate insulating film 13 exists, the intensity of the electric field is much stronger than that of FIG. 2B (V 2 > V 1 ). As a result, the liquid crystal molecules can be driven at a low voltage.
그러나, 상기한 도 2c와 같은 구조, 즉 박막트랜지스터 부분에만 보호막을 형성한 구조는 도 2d에 나타내듯이, 게이트절연막(13) 및 보호막(미도시)이 SiNx와 같은 에칭선택비가 동일한 물질로 이루어지므로 보호막을 형성하기 위한 에칭시에 게이트절연막(13)이 손상될 수 있다. 다시 말해, 도면의 S부분과 S'부분의 에칭정도가 상이하게 되어 전압인가시 데이터전극(19)과 공통전극(11) 사이에 형성되는 전계의 세기가 서로 다르게 된다(V3＞V4또는 V3＜V4). 이러한 전계왜곡은 액정분자의 원활한 구동을 불가능하게 하여 사용자는 올바른 상을 얻을 수 없게 된다.However, the structure as shown in FIG. 2C, that is, the structure in which the protective film is formed only in the thin film transistor portion, as shown in FIG. The gate insulating film 13 may be damaged at the time of etching to form the protective film. In other words, the degree of etching of the S portion and the S 'portion of the drawing are different so that the intensity of the electric field formed between the data electrode 19 and the common electrode 11 when voltage is applied is different (V 3 > V 4 or V 3 <V 4 ). Such electric field distortion prevents the smooth driving of the liquid crystal molecules so that the user cannot obtain the correct image.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 게이트절연막을 구성하는 물질에 비해 에칭선택비가 다른 물질로 보호막을 형성하므로써, 균일한 전계인가가 가능하도록 한 횡전계방식 액정표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and provides a transverse electric field type liquid crystal display device capable of applying a uniform electric field by forming a protective film made of a material having a different etching selectivity compared to a material forming a gate insulating film. It aims to do it.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자는 제1기판 위에 형성되어 상기 게이트배선과 접속되는 게이트전극과, 상기 게이트전극 위에 적층된 SiNx 또는 SiOx와 같은 물질로 이루어진 게이트절연막과, 상기 게이트절연막 위에 형성된 a-Si:H와 같은 물질로 이루어진 비정질반도체층과, 상기 비정질반도체층 위에 형성된 불순물 비정질반도체층과, 상기 불순물 비정질반도체층 위에 형성되어 데이터배선과 데이터전극에 각각 접속되는 소스전극 및 드레인전극으로 구성된다. 화소내의 공통전극은 제1기판 위에 형성되어 공통배선에 접속되며 데이터전극은 게이트절연막 위에 형성되어 박막트랜지스터의 드레인전극에 접속된다. 또한, a-Si:H, a-Ge:H 또는 a-Si:Ge와 같은 물질로 이루어진 반도체층, 또는 BCB(benzocyclobutene)와 같은 물질로 이루어진 유기절연막, 또는 SiNx, SiOx와 같은 물질로 이루어진 보호막이 박막트랜지스터 위에 적층되어 있으며, 기판 전체에 걸쳐 제1배향막이 도포되고 배향방향이 결정된다. 계속해서 상기한 제1기판과 제2기판 사이에 액정을 주입하여 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자를 완성한다.In order to achieve the above object, a transverse electric field type liquid crystal display device according to the present invention is a gate electrode formed on a first substrate and connected to the gate wiring, a gate made of a material such as SiNx or SiOx stacked on the gate electrode An amorphous semiconductor layer formed of an insulating film, a material such as a-Si: H formed on the gate insulating film, an impurity amorphous semiconductor layer formed on the amorphous semiconductor layer, and an impurity amorphous semiconductor layer formed on the data wiring and the data electrode, respectively. It consists of a source electrode and a drain electrode connected. The common electrode in the pixel is formed on the first substrate and connected to the common wiring, and the data electrode is formed on the gate insulating film and connected to the drain electrode of the thin film transistor. In addition, a semiconductor layer made of a material such as a-Si: H, a-Ge: H or a-Si: Ge, or an organic insulating film made of a material such as benzocyclobutene (BCB), or a protective film made of a material such as SiNx or SiOx. It is laminated on this thin film transistor, and a 1st orientation film is apply | coated over the board | substrate, and an orientation direction is determined. Subsequently, a liquid crystal is injected between the first substrate and the second substrate to complete the transverse electric field type liquid crystal display device according to the present invention.
상기한 구조를 갖고 동작하는 액정표시소자는 보호막을 형성하기 위한 드라이에칭시에 상기 게이트절연막이 상기 보호막과 에칭선택비가 다른 물질로 형성되어 있으므로 에칭에 의한 흠을 방지하여 균일한 전계를 인가하는 것이 가능하게 된다.In the liquid crystal display device operating with the above structure, the gate insulating film is formed of a material having a different etching selectivity from the protective film during dry etching to form a protective film. Therefore, it is preferable to apply a uniform electric field to prevent scratches by etching. It becomes possible.
도 1은, 종래 횡전계방식 액정표시소자의 평면도.1 is a plan view of a conventional transverse electric field type liquid crystal display device.
도 2a는, 도 1의 A-A'선 단면도.2A is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1.
도 2b는, 도 2a의 일부 상세도.FIG. 2B is a partial detail of FIG. 2A. FIG.
도 2c는, 도 2b의 다른 형태를 나타내는 도면.FIG. 2C is a diagram illustrating another embodiment of FIG. 2B. FIG.
도 2d는, 도 2c에서 인접하는 부분의 전계가 서로 다르게 나타나는 경우를 설명하기 위한 도면.FIG. 2D is a diagram for explaining a case in which electric fields of adjacent portions are different from each other in FIG. 2C. FIG.
도 3은, 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자의 단면도.3 is a cross-sectional view of a transverse electric field type liquid crystal display device according to the present invention.
- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 --Explanation of symbols for the main parts of the drawing-
110 : 게이트전극 111 : 공통전극110: gate electrode 111: common electrode
113 : 게이트절연막 115 : 비정질반도체층113: gate insulating film 115: amorphous semiconductor layer
116 : 불순물 비정질 반도체층 117 : 소스전극116: impurity amorphous semiconductor layer 117: source electrode
118 : 드레인전극 119 : 데이터전극118: drain electrode 119: data electrode
120 : 보호막120: protective film
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 3은 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자의 단면도로서, 제1기판 위에 형성되어 게이트배선과 접속되는 게이트전극(110)과, 상기 게이트전극(110) 위에 적층된 SiNx 또는 SiOx와 같은 물질로 이루어진 게이트절연막(113)과, 상기 게이트절연막(113) 위에 형성된 a-Si:H과 같은 물질로 이루어진 비정질반도체층(115)과, 상기 비정질반도체층(115) 위에 형성된 불순물 비정질반도체층(116)과, 상기 불순물 비정질반도체층(116) 위에 형성되어 데이터배선과 데이터전극(119)에 각각 접속되는 소스전극(117) 및 드레인전극(118)으로 구성된다. 화소내의 공통전극(111)은 제1기판 위에 형성되어 공통배선에 접속되며 데이터전극(119)은 게이트절연막(113) 위에 형성되어 박막트랜지스터의 드레인전극(118)에 접속된다. 또한, a-Si:H, a-Ge:H 또는 a-Si:Ge와 같은 물질로 이루어진 반도체층, 또는 BCB(benzocyclobutene)와 같은 물질로 이루어진 유기절연막, 또는 SiNx 또는 SiOx와 같은 물질로 이루어진 보호막(120)이 박막트랜지스터 위에 적층되어 있으며, 기판 전체에 걸쳐 제1배향막(미도시)이 도포되어 있다.3 is a cross-sectional view of a transverse electric field type liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention, and includes a gate electrode 110 formed on a first substrate and connected to a gate wiring, and a material such as SiNx or SiOx stacked on the gate electrode 110. A gate insulating film 113 formed of the semiconductor layer, an amorphous semiconductor layer 115 formed of a material such as a-Si: H formed on the gate insulating film 113, and an impurity amorphous semiconductor layer 116 formed on the amorphous semiconductor layer 115. ) And a source electrode 117 and a drain electrode 118 formed on the impurity amorphous semiconductor layer 116 and connected to the data wiring and the data electrode 119, respectively. The common electrode 111 in the pixel is formed on the first substrate and connected to the common wiring, and the data electrode 119 is formed on the gate insulating film 113 and connected to the drain electrode 118 of the thin film transistor. Also, a semiconductor layer made of a material such as a-Si: H, a-Ge: H or a-Si: Ge, an organic insulating film made of a material such as benzocyclobutene (BCB), or a protective film made of a material such as SiNx or SiOx. 120 is stacked on the thin film transistor, and a first alignment film (not shown) is applied over the entire substrate.
상기한 구조에서, 보호막으로 사용하는 a-Si:H은 박막트랜지스터의 특성에 영향을 줄 수도 있으므로 바람직하게 Si:Ge을 사용한다. 또한, 상기 보호막(120) 물질이 SiNx인 경우에는 바람직하게 상기 게이트절연막(113) 물질은 SiOx로 구성하고, 이와 반대로 상기 보호막(120) 물질이 SiOx인 경우에는 바람직하게 상기 게이트절연막(113) 물질을 SiNx로 구성한다. 이와 더불어, 상기 보호막(120) 물질을 BCB와 같은 유기절연막으로 할 경우, SiNx에 비해 에칭선택비가 낮더라도 에칭시간을 조절하여 게이트절연막의 두께를 두껍게 하면 상기한 게이트절연막(113) 물질을 SiNx 또는 SiOx로 하여도 무관하다.In the above structure, since a-Si: H used as the protective film may affect the properties of the thin film transistor, Si: Ge is preferably used. In addition, when the protective film 120 material is SiNx, the gate insulating film 113 material is preferably SiOx. In contrast, when the protective film 120 material is SiOx, the gate insulating film 113 material is preferable. Is composed of SiNx. In addition, when the protective film 120 material is an organic insulating film such as BCB, even if the etching selectivity is lower than that of SiNx, when the thickness of the gate insulating film 113 is increased by controlling the etching time, the material of the gate insulating film 113 may be SiNx or SiOx may be used.
비록 도면으로 나타내지는 않았지만, 상기한 기판과 대응하는 기판에는 상기 박막트랜지스터, 게이트배선, 데이터배선 및 공통배선 근처로 빛이 새는 것을 방지하는 차광층을 형성하고, 그 위에 컬러필터층 및 제2배향막을 형성한 후, 상기한 두 기판 사이에 액정층을 형성하면 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자가 완성된다.Although not shown in the drawings, a light shielding layer is formed on the substrate corresponding to the substrate to prevent light leakage near the thin film transistor, the gate wiring, the data wiring, and the common wiring, and the color filter layer and the second alignment film are formed thereon. After the formation, the liquid crystal layer is formed between the two substrates to complete the transverse electric field type liquid crystal display device according to the present invention.
본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자는 화소영역 위에는 보호막을 형성하지 않고 박막트랜지스터 부분에만 보호막을 형성하여 데이터전극과 공통전극 사이에 형성되는 전계의 세기를 증가시킬 수 있으며, 또한 상기 박막트랜지스터 부분의 보호막을 Si:Ge, SiOx 또는 SiNx와 같은 물질로, 또는 BCB와 같은 물질로 이루어진 유기절연막으로 형성하므로써, 에칭공정 중에 게이트절연막의 손상을 방지할 수 있고, 이로 인하여 데이터전극과 공통전극 사이에 형성되는 전계의 왜곡을 방지할 수 있다.In the transverse type liquid crystal display device according to the present invention, a protective film is formed only on the thin film transistor portion without forming a protective layer on the pixel region, thereby increasing the intensity of the electric field formed between the data electrode and the common electrode. The protective film is formed of an organic insulating film made of a material such as Si: Ge, SiOx or SiNx, or of a material such as BCB, thereby preventing damage to the gate insulating film during the etching process, and thus, between the data electrode and the common electrode. Distortion of the electric field formed can be prevented.
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