KR20040056667A - In-Plane Switching mode Liquid crystal display device and method for fabricating the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An array substrate for an IPS(In Plane Switching) mode LCD(Liquid Crystal Display) and a manufacturing method thereof are provided to control the shape and height of a common electrode and a pixel electrode and then forming them at the same layer, thereby capable of driving them with a low driving voltage, without narrowing the width of the electrodes. CONSTITUTION: A gate insulation layer(133) is formed on a substrate(120). A data wire(138) is formed on the substrate(120) of a semiconductor layer. A passivation layer(145) is formed on source/drain electrodes. An organic insulation material is coated on the entire surface of the passivation layer(145) and thereafter organic film patterns(147) are formed at the regions for forming a common electrode(150) and a pixel electrode(153) by a mask process. Because the common electrode(150) and the pixel electrode(153) are formed on the organic film pattern(147) having a semicircle or a triangle shape, there cross sections have a constant angle, an inclined shape or a curved shape.

Description

횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법{In-Plane Switching mode Liquid crystal display device and method for fabricating the same}In-Plane Switching mode Liquid crystal display device and method for fabricating the same

본 발명은 박막 트랜지스터 액정표시장치(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 공통전극 및 화소전극의 단면 모양을 바꾸고 단면 높이를 높게 형성하여 횡전계에 걸리는 구동전압을 낮추는 횡전계형 액정표시장치용 어레이기판에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film transistor liquid crystal display, and more particularly, to change the cross-sectional shape of a common electrode and a pixel electrode and to form a high cross-sectional height to reduce a driving voltage applied to a transverse electric field. The present invention relates to an array substrate for a liquid crystal display device.

최근에 액정표시장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술 집약적이며 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(display)소자로 각광받고 있다.Recently, liquid crystal displays have been spotlighted as next generation advanced display devices having low power consumption, good portability, technology-intensive, and high added value.

상기 액정표시장치는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor ; TFT)를 포함하는 어레이 기판과 컬러 필터(color filter) 기판 사이에 액정을 주입하고, 이때액정의 이방성에 따른 빛의 굴절률 차이를 이용해 영상효과를 얻는 비발광 소자에 의한 화상표시장치를 뜻한다.The liquid crystal display injects liquid crystal between an array substrate including a thin film transistor (TFT) and a color filter substrate, and obtains an image effect by using a difference in refractive index of light according to anisotropy of the liquid crystal. Means an image display device by a non-light emitting element.

액정분자의 구조는 가늘고 길며, 적절히 인가한 전압에 의해 상기 액정 분자의 배열 방향을 제어하여 즉, 액정분자의 배열 방향을 임의로 조절하여 액정의 분자배열을 변화시켜 액정이 가지고 있는 광학적 이방성에 의하여 편광된 빛을 임의로 변조함으로써 원하는 화상정보를 표현한다.The structure of the liquid crystal molecules is thin and long, and the arrangement direction of the liquid crystal molecules is controlled by an appropriately applied voltage, that is, the alignment direction of the liquid crystal molecules is arbitrarily changed to change the molecular arrangement of the liquid crystal, thereby polarizing the optical anisotropy of the liquid crystal. The desired image information is expressed by arbitrarily modulating the light.

이때, 이러한 액정에 전압을 인가하는 전극은 컬러필터 기판에 위치하는 공통전극과 어레이 기판에 위치하는 화소전극이 되고, 이러한 두개의 전극에 전압이 인가되면, 인가되는 전압의 차이에 의하여 형성되는 상하의 수직 전기장이 그 사이에 위치하는 액정 분자의 방향을 제어하는 방식이 주로 사용한다.At this time, the electrode for applying a voltage to the liquid crystal is a common electrode located on the color filter substrate and the pixel electrode located on the array substrate, when the voltage is applied to these two electrodes, the upper and lower sides formed by the difference of the applied voltage The method of controlling the direction of the liquid crystal molecules in which the vertical electric field is located is mainly used.

그러나, 상술한 바와 같이 수직적으로 형성된 공통전극과 화소전극에 의해 발생하는 상하의 수직 전기장에 의해 액정을 구동 할 경우 투과율과 개구율 등의 특성이 우수한 장점은 있으나, 시야각 특성이 우수하지 못한 단점을 가지게 된다. 이를 극복하기 위해 수평 전기장을 이용하는 횡전계(IPS ; In-Plane Switching)방식의 액정 구동방법이 제안되었다.However, when the liquid crystal is driven by the vertical electric field generated by the common electrode and the pixel electrode vertically formed as described above, the characteristics such as transmittance and aperture ratio are excellent, but the viewing angle characteristics are not excellent. . In order to overcome this problem, a liquid crystal driving method using an in-plane switching (IPS) method using a horizontal electric field has been proposed.

상술한 횡전계형 액정표시장치를 도 1을 참조하여 설명한다.The above-described transverse electric field type liquid crystal display device will be described with reference to FIG.

일반적인 횡전계형 액정표시장치의 액정패널은 컬러필터를 가지고 있는 컬러필터 기판(1)과 박막 트랜지스터 어레이 기판(5)이 서로 대향하고 있으며, 상기 두 기판(1, 5) 사이에 액정(15)이 형성되어 있다. 이때, 박막 트랜지스터 어레이 기판(5) 상에는 공통전극(7)과 화소전극(9)이 동일 평면상에 형성되어 있고, 여기에 인가되는 전압에 따라 수평 전기장(12)을 형성하게 되고, 이때 이러한 수평 전기장(12) 사이에 있는 액정분자(15)들은 이에 영향을 받아 구동하게 된다.In a general liquid crystal panel of a transverse electric field type liquid crystal display device, a color filter substrate 1 having a color filter and a thin film transistor array substrate 5 face each other, and a liquid crystal 15 is disposed between the two substrates 1 and 5. Formed. At this time, the common electrode 7 and the pixel electrode 9 are formed on the same plane on the thin film transistor array substrate 5, and the horizontal electric field 12 is formed according to the voltage applied thereto. The liquid crystal molecules 15 between the electric fields 12 are driven by the influence thereof.

도 2a 내지 도 2c를 참조하여 전압 온(on), 오프(off) 상태의 액정 분자의 동작을 간단히 설명한다.2A to 2C, the operation of the liquid crystal molecules in the voltage on and off states will be briefly described.

우선, 도 2a 및 2b는 횡전계형 액정표시장치의 전압 인가가 없는 오프(off) 상태에서의 액정분자의 상태를 나타낸 단면도 및 평면도이다.2A and 2B are cross-sectional views and plan views showing the state of liquid crystal molecules in an off state without voltage application of the transverse electric field type liquid crystal display device.

도 2a에 도시한 바와 같이, 전압을 인가하지 않았으므로 공통전극(7)과 화소전극(9) 사이에 수평 전기장이 형성되지 않고, 액정분자(15)의 상태에 변화가 일어나지 않는다.As shown in FIG. 2A, since no voltage is applied, no horizontal electric field is formed between the common electrode 7 and the pixel electrode 9, and no change occurs in the state of the liquid crystal molecules 15.

도 2b를 참조하면, 전압이 인가되어 공통전극(7)과 화소전극(9)사이에 수평 자기장이 형성되면, 상기 두 전극 사이에 위치한 액정분자(15)가 일정한 방향으로 회전하게 된다.Referring to FIG. 2B, when a voltage is applied to form a horizontal magnetic field between the common electrode 7 and the pixel electrode 9, the liquid crystal molecules 15 positioned between the two electrodes rotate in a predetermined direction.

도 2c는 횡전계형 액정표시장치의 전압 온(on) 상태의 액정분자 동작을 나타낸 단면도이다. 공통전극(7) 및 화소전극(9)과 대응하는 위치의 액정분자(15a)의 상태는 변화가 없지만, 공통전극(7)과 화소전극(9) 사이에 위치한 액정분자(15a)는 공통전극(7)과 화소전극(9)의 전압인가로 형성된 수평 전기장(12)에 인해, 수평 전기장(12)과 같은 방향 상태로 변하게 된다.2C is a cross-sectional view illustrating the operation of liquid crystal molecules in a voltage on state of a transverse electric field type liquid crystal display device. Although the state of the liquid crystal molecules 15a at positions corresponding to the common electrode 7 and the pixel electrode 9 is unchanged, the liquid crystal molecules 15a positioned between the common electrode 7 and the pixel electrode 9 are the common electrodes. Due to the horizontal electric field 12 formed by the voltage application of 7 and the pixel electrode 9, the horizontal electric field 12 is changed to the same direction as the horizontal electric field 12.

횡전계형 액정표시장치는 상술한 바와 같이, 수평 전기장에 의해 액정이 구동하므로 표시된 화면을 사용자가 정면에서 보았을 때, 상하좌우 방향으로 각각 약 80~85°방향까지 가시할 수 있는 시야각 특성을 갖게 된다.As described above, since the liquid crystal is driven by a horizontal electric field, the transverse electric field type liquid crystal display device has a viewing angle characteristic that can be viewed up to about 80 to 85 ° in the up, down, left, and right directions when the user views the displayed screen from the front. .

다음으로 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다.Next, the array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device is demonstrated with reference to FIG.

도 3은 일반적인 횡전계형 액정표시장치용 하부기판의 한 화소부에 대한 평면을 도시한 평면도이며, 게이트 및 데이터 패드부에 대한 도시는 생략한다.FIG. 3 is a plan view showing a plane of one pixel portion of a lower substrate for a general transverse electric field type liquid crystal display device, and illustrations of the gate and data pad portions are omitted.

도시한 바와 같이, 제 1 방향으로 게이트 전극(23)을 포함하는 게이트 배선(21)이 형성되어 있고, 제 2 방향으로 게이트 배선(21)과 교차하며, 소스 전극(38)을 포함하는 데이터 배선(35)이 형성되어 있고, 이 소스 전극(38)과 일정간격 이격되어 드레인 전극(41)이 형성되어 있으며, 이 소스 전극(38) 및 드레인 전극(41) 사이에는 이 소스 전극(38)및 드레인 전극(41)과 각각 일정 간격 오버랩되어 아일랜드 형상의 반도체층(32)이 형성되어 있고, 이 게이트 전극(23)과 반도체층(32)과 소스 및 드레인 전극(38, 41)을 포함하여 박막 트랜지스터(T)라 한다.As shown in the drawing, a gate wiring 21 including a gate electrode 23 is formed in a first direction, intersects with the gate wiring 21 in a second direction, and includes a data wiring including a source electrode 38. A 35 is formed, and the drain electrode 41 is formed to be spaced apart from the source electrode 38 at a predetermined interval. The source electrode 38 and the drain electrode 41 are formed between the source electrode 38 and the drain electrode 41. An island-shaped semiconductor layer 32 is formed to overlap the drain electrode 41 at predetermined intervals, and the thin film includes the gate electrode 23, the semiconductor layer 32, and the source and drain electrodes 38 and 41. This is called a transistor (T).

또한, 상기 제 1 방향으로는 공통배선(26)이 형성되어 있고, 이 공통배선(26)에서 상기 제 2 방향으로 다수개의 공통전극(28)이 분기되어 있다.In addition, a common wiring 26 is formed in the first direction, and a plurality of common electrodes 28 are branched in the second direction in the common wiring 26.

상기 드레인 전극(41)에서 연장 형성된 인출배선(43)이 상기 제 1 방향으로 형성되어 있고, 이 인출배선(43)에서 상기 제 2 방향으로 다수개의 화소전극(45)이 상기 공통전극(28)과 엇갈리게 분기되어 있다.A drawing wiring 43 extending from the drain electrode 41 is formed in the first direction, and a plurality of pixel electrodes 45 are formed in the second direction in the drawing wiring 43. Are divergently branched.

도 4 및 도 5는 도 3의 A-A', B-B'에 따른 어레이 기판의 단면도이다.4 and 5 are cross-sectional views of the array substrate according to AA ′ and BB ′ of FIG. 3.

박막 트랜지스터를 A-A'에 따른 단면도인 도 4에 도시한 바와 같이, 기판(20) 상에 게이트 전극(23)과 상기 게이트 전극(23) 위로 게이트 절연막(26)과 상기 게이트 절연막(26) 위로 액티브층(32a)과 상기 액티브층(32a) 위로 일정간격이격되어 형성된 오믹콘택층(32b)과 상기 오믹콘택층(32b)과 접촉하며 상기 액티브층(32a)을 노출시키며 일정간격 이격하여 형성된 소스 및 드레인 전극(38, 41)이 형성되고, 상기 게이트 전극(23)과 반도체층(32)과 소스 및 드레인 전극(38, 41)을 포함하여 박막 트랜지스터가 구성된다. 상기 소스 및 드레인 전극(38, 41) 위로 무기절연물질로 이루어진 보호층(48)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 4, which is a cross-sectional view taken along the line A-A ', a gate insulating film 26 and a gate insulating film 26 over the gate electrode 23 and the gate electrode 23 on the substrate 20. The ohmic contact layer 32b and the ohmic contact layer 32b formed to be spaced apart from the active layer 32a and the active layer 32a by contacting the ohmic contact layer 32b are formed by exposing the active layer 32a and spaced apart from each other. Source and drain electrodes 38 and 41 are formed, and a thin film transistor is formed including the gate electrode 23, the semiconductor layer 32, and the source and drain electrodes 38 and 41. A protective layer 48 made of an inorganic insulating material is formed on the source and drain electrodes 38 and 41.

화소영역의 B-B'에 따른 단면도인 도 5에 도시한 바와 같이, 기판(20)상에 도 4의 박막 트랜지스터의 구성 중 게이트 전극(23) 형성 시, 상기 게이트 전극(23)을 이루는 물질과 동일한 물질로 동시에 형성되는 공통전극(28)과 상기 공통전극(28) 위로 형성된 게이트 절연막(26)과 그 위로 데이터 배선(35)과 화소전극(45)이 형성되어 있다. 상기 데이터 배선(35)과 화소전극(45) 위로 무기절연물질로 이루어진 보호층(48)이 덮혀있다.As shown in FIG. 5, which is a cross-sectional view taken along line B-B 'of the pixel region, a material forming the gate electrode 23 when the gate electrode 23 is formed in the thin film transistor of FIG. 4 on the substrate 20. The common electrode 28 and the gate insulating layer 26 formed on the common electrode 28 and the data line 35 and the pixel electrode 45 are formed on the common electrode 28. A protective layer 48 made of an inorganic insulating material is covered on the data line 35 and the pixel electrode 45.

전술한 종래의 횡전계 방식 액정표시장치의 어레이 기판의 구성에 있어서, 액정분자의 상태 변화를 일으키는 두 전압 즉 공통전극(28)과 화소전극(45)의 형태는 그 단면이 직사각형 형태로 이루어졌다.In the above-described configuration of an array substrate of a transverse electric field type liquid crystal display device, the shape of two voltages, namely, the common electrode 28 and the pixel electrode 45, which cause the state change of the liquid crystal molecules, has a rectangular cross section. .

상기와 같은 구조를 갖는 횡전계형 액정표시장치에서는 전극간격을 줄이면 한 화소 안에 보다 많은 전극 패턴이 들어가므로 개구율이 떨어지고, 반대로 전극 간격을 크게 하면 공통전극과 화소전극간의 거리가 멀어지게 되어 두 전극 간에 발생하는 전기장이 약하게 되어 액정이 동작하지 않게 된다. 이를 동작시키기 위해서는 높은 구동 전압이 필요하게 된다.In the transverse electric field type liquid crystal display device having the above structure, as the electrode spacing is reduced, more electrode patterns are entered in one pixel, so that the aperture ratio decreases. On the contrary, when the electrode spacing is increased, the distance between the common electrode and the pixel electrode becomes far and wide. The generated electric field becomes weak and the liquid crystal does not work. In order to operate this, a high driving voltage is required.

또한, 구동전압을 공통전극 및 화소전극에 인가하면 두 전극사이에 전기장이생성되나, 상기 전기장은 상부기판으로 갈수록 전계의 세기가 약해지는 단점이 있다.In addition, when a driving voltage is applied to the common electrode and the pixel electrode, an electric field is generated between the two electrodes, but the electric field has a disadvantage in that the strength of the electric field decreases toward the upper substrate.

도 6a 내지 도 6b는 종래의 횡전계 액정표시장치에 있어 구동전압에 따른 액정의 움직임을 시뮬레이션한 도면이다.6A to 6B are diagrams simulating the movement of liquid crystal according to a driving voltage in a conventional transverse electric field liquid crystal display device.

도 6a는 4V를 도 6b는 5V를 인가한 것이며, 도시한 바와 같이 구동 전압이 높은 쪽의 액정이 투과부에 있어 회전을 더 많이 하였음을 알 수 있다.As shown in FIG. 6A, 4V is applied and FIG. 6B is 5V. As shown in FIG.

그러나 액정 특성을 좋게하기 위하여 구동전압을 높이게 되면 전력소비가 많아져 노트북 컴퓨터에 사용함에 있어 밧데리 소모가 심해지는 등의 문제를 발생시키고, 또한 저전력 소모를 지향하는 액정표시장치에 역행하게 된다.However, if the driving voltage is increased to improve the liquid crystal characteristics, the power consumption increases, resulting in a problem such as increased battery consumption in the notebook computer, and also goes against the liquid crystal display device for low power consumption.

본 발명은 상기 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 공통전극과 화소전극의 단면 형태와 높이를 적절히 조절하여 동일 레이어에 형성함으로서 전극간격을 좁히지 않고, 낮은 구동전압으로 구동이 가능하고, 전력소모가 적은 횡전계 방식의 액정표시장치용 어레이 기판을 제공하는 것을 제 1 목적으로 하며, 구동전압을 낮추지 않을 경우 전극간 간격을 넓게 형성함으로써 화소의 개구율이 높은 횡전계 방식의 액정효시장치용 어레이 기판을 제공하는 것을 제 2 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above-described problems, and by forming the same layer by appropriately adjusting the cross-sectional shape and height of the common electrode and the pixel electrode, it is possible to drive at a low driving voltage without narrowing the electrode spacing. The first object of the present invention is to provide an array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device with low power consumption, and to form a wide inter-electrode gap when the driving voltage is not lowered. It is a second object to provide an array substrate for use.

도 1은 일반적인 횡전계형 액정 표시 장치의 일부분의 단면을 도시한 단면도1 is a cross-sectional view showing a cross section of a part of a general transverse electric field type liquid crystal display device;

도 2a, 2b는 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 오프(off) 상태의 동작을 도시한 단면도 및 평면도2A and 2B are a cross-sectional view and a plan view showing an operation of an off state of a general transverse electric field type liquid crystal display device.

도 2c는 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 온(on)상태의 동작을 도시한 단면도2C is a cross-sectional view illustrating an operation of an on state of a general transverse electric field type liquid crystal display device.

도 3은 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 한 개의 화소부에 대한 평면도3 is a plan view of one pixel unit of a general transverse electric field type liquid crystal display device;

도 4 및 도 5는 도 3의 A-A', B-B'에 따른 액정표시장치의 단면도4 and 5 are cross-sectional views of liquid crystal displays according to AA ′ and B-B ′ of FIG. 3.

도 6a 및 도 6b는 종래의 전극구조를 갖는 횡전계형 액정표시장치의 4V 및 5V의 구동전압 인가 시 액정의 움직임을 시뮬레이션 한 도면.6A and 6B are diagrams simulating the movement of a liquid crystal when a driving voltage of 4V and 5V is applied to a transverse electric field type liquid crystal display having a conventional electrode structure.

도 7a 내지 7c는 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치의 전극구조를 나타낸 단면도7A to 7C are cross-sectional views illustrating electrode structures of the transverse electric field type liquid crystal display device according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치의 한 개의 화소부에 대한 평면도8 is a plan view of one pixel unit of a transverse electric field type liquid crystal display device according to the present invention;

도 9a 내지 9d와 10a 내지 10d와 11a 내지 11d는 도 8의 X-X', Y-Y', Z-Z'에따른 공정 단면도9A to 9D and 10A to 10D and 11A to 11D are cross-sectional views taken along the line X-X ', Y-Y', and Z-Z 'of FIG.

도 12a 및 도 12b는 본 발명에 따른 전극구조 갖는 횡전계형 액정표시장치의 3V 및 4V의 구동전압 인가 시 액정의 움직임을 시뮬레이션 한 도면.12A and 12B are diagrams simulating the movement of liquid crystals when the driving voltages of 3V and 4V are applied to a transverse electric field type liquid crystal display having an electrode structure according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

120 : 기판 133 : 게이트 절연막120 substrate 133 gate insulating film

138 : 데이터 배선 147 : 유기막 패턴138: data wiring 147: organic film pattern

150 : 공통전극 153 : 화소전극150: common electrode 153: pixel electrode

상기의 목적을 이루기 위해, 본 발명에 의한 횡전계형 액정표시장치용 어레이기판은 투명한 절연기판과; 상기 기판의 일 방향으로 서로 이격하여 평행하게 구성된 다수의 게이트 배선과; 상기 게이트 배선과 평행하게 이격하여 구성된 공통배선과; 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 다수의 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구성되는 박막 트랜지스터와; 상기 공통배선에서 공통전극 콘택홀을 통해 접촉하며, 유기막 패턴 위에 형성되어 화소영역으로 분기한 다수의 공통전극과; 상기 박막 트랜지스터와 드레인 콘택홀을 통해 연결되고, 상기 공통전극과 엇갈려 구성되며, 유기막 패턴 위에 형성된 다수의 화소전극을 포함하여 구성된다.In order to achieve the above object, the array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device according to the present invention comprises a transparent insulating substrate; A plurality of gate wires configured to be spaced apart from each other and parallel to each other in one direction of the substrate; A common wiring configured to be spaced in parallel with the gate wiring; A plurality of data lines defining pixel regions crossing the gate lines; A thin film transistor configured at an intersection point of the gate line and the data line; A plurality of common electrodes contacted through the common electrode contact hole in the common wiring and formed on the organic layer pattern and branched to the pixel region; The thin film transistor is connected to the thin film transistor through a drain contact hole, and alternately formed with the common electrode, and includes a plurality of pixel electrodes formed on an organic layer pattern.

상기 공통전극 및 화소전극을 이루는 물질은 크롬, 알루미늄, 인듐-틴-옥사이드, 인듐-징크-옥사이드 중에서 선택된 하나인 물질로 이루어지며 동일한 레이어(layer) 상에 형성된다.The material forming the common electrode and the pixel electrode is made of a material selected from chromium, aluminum, indium tin oxide, and indium zinc oxide, and is formed on the same layer.

또한, 상기 유기막 패턴은 아크릴계 수지 또는 벤조사이클로부텐의 유기물질로 구성되며, 상기 유기막 패턴의 단면은 삼각형 또는 반원형인 것이 특징이다.In addition, the organic film pattern is composed of an organic material of acrylic resin or benzocyclobutene, the cross section of the organic film pattern is characterized in that the triangular or semi-circular.

또한, 상기 공통전극 및 화소전극의 높이는 하부의 유기막 패턴의 높이를 포함하여 1㎛ 내지 3㎛의 높이로 구성되며, 바람직하게는 2㎛로 구성된다.In addition, the heights of the common electrode and the pixel electrode include a height of 1 μm to 3 μm, including the height of the lower organic layer pattern, and preferably 2 μm.

본 발명에 의한 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법은 투명한 절연기판 상에 제 1 방향으로 서로 이격하여 평행하게 다수의 게이트 배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 평행하게 이격하여 공통배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 다수의 제 2 방향의 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 박막 트랜지스터 상에 유기막 패턴을 형성하는 단계와; 상기 유기막 패턴 위에 상기 공통배선과 콘택홀을 통해 연결되는 공통전극과, 상기 공통전극과 엇갈려 구성되는 다수의 화소전극을 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, the method comprising: forming a plurality of gate wires parallel to each other in a first direction on a transparent insulating substrate; Forming a common wiring spaced apart in parallel with the gate wiring; Forming data lines in a plurality of second directions defining a pixel region crossing the gate lines; Forming a thin film transistor at an intersection point of the gate line and the data line; Forming an organic layer pattern on the thin film transistor; Forming a common electrode connected through the common wiring and the contact hole on the organic layer pattern, and a plurality of pixel electrodes intersecting the common electrode.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 상세히 설명한다.Hereinafter, it will be described in detail through a preferred embodiment of the present invention.

횡전계 방식 액정표시장치에서 액정은 하부기판인 어레이 기판에 형성된 공통전극 및 화소전극에 의해 기판에 수평하게 동작하게 된다. 그러므로 액정이 동작하기 위한 전극 구조는 도 7a에 도시한 바와 같이 액정패널의 셀갭(d) 두께만큼의 높이를 갖도록 공통전극(105) 및 화소전극(110)을 형성하는 것이다. 그러나 상기와 같이 공통전극(105) 및 화소전극(110)을 형성하게 될 경우 공정상의 문제와 액정주입 등의 문제로 현실적이지 못하게 된다. 이때 액정층을 기존의 주입방식이 아닌 하부기판이나 상부기판 상에 액정을 적하하여 두 기판을 합착한 후 액정층을 형성하는 적하방법에 의해 형성할 수도 있다.In a transverse electric field type liquid crystal display device, a liquid crystal is horizontally operated on a substrate by a common electrode and a pixel electrode formed on an array substrate, which is a lower substrate. Therefore, the electrode structure for operating the liquid crystal is to form the common electrode 105 and the pixel electrode 110 to have a height equal to the thickness of the cell gap (d) of the liquid crystal panel as shown in FIG. However, when the common electrode 105 and the pixel electrode 110 are formed as described above, they are not realistic due to process problems and liquid crystal injection. In this case, the liquid crystal layer may be formed by a dropping method of forming a liquid crystal layer after bonding the two substrates by dropping the liquid crystal onto the lower substrate or the upper substrate rather than the conventional injection method.

본 발명의 실시예에서는 도 7b 내지 7c와 같이, 그 단면이 반원형이나 삼각형 모양을 갖는 구조로, 동일 레이어(layer)에 유기막 패턴(113, 114)을 형성한 후, 상기 유기막 패턴(113, 114) 위에 공통전극(115, 116) 및 화소전극(117, 118)을 형성하는 것이다.In the exemplary embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 7B to 7C, the cross-section has a semicircular or triangular shape, and after the organic layer patterns 113 and 114 are formed on the same layer, the organic layer pattern 113 The common electrodes 115 and 116 and the pixel electrodes 117 and 118 are formed on the upper and lower portions 114 and 114.

도 8 은 본 발명의 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 한 화소부에 대한 평면을 도시한 평면도이다.8 is a plan view showing a plane of one pixel portion of an array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.

도시한 바와 같이, 제 1 방향의 게이트 배선(123)과 제 2 방향의 데이터 배선(138)이 교차하여 화소 영역을 정의하고, 게이트 배선(123)과 데이터 배선(138)의 교차 부분에는 게이트 배선(123) 및 데이터 배선(138)과 연결된 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(T)가 형성되어 있다. 화소영역(P)에는 제 1 방향으로 연장된 공통 배선(130)이 형성되어 있으며, 공통배선(130)에서 공통배선 콘택홀(160)을 통해 연결되어 분기하는 다수의 공통전극(150)이 제 2 방향으로 연장되어 있다. 또한, 화소영역(P)에는 제 2 방향으로 공통전극(150)과 일정 간격을 가지고 엇갈리게 배치된 다수의 화소전극(153)이 형성되어 있는데, 화소전극(153)은 박막 트랜지스터(T)와 드레인 콘택홀(149)을 통해 연결되어 있다. 이때 상기 공통전극(150)과 화소전극(153)의 하부에는 유기막 패턴(147)이 형성되고, 상기 유기막 패턴(147) 위에 공통전극(150) 및 화소전극(153)이 형성되어 있다.As shown in the figure, the gate wiring 123 in the first direction and the data wiring 138 in the second direction cross each other to define a pixel area, and the gate wiring 123 and the gate wiring 138 intersect with the data wiring 138 at the intersection. A thin film transistor T, which is a switching element connected to the 123 and the data line 138, is formed. The common wiring 130 extending in the first direction is formed in the pixel region P, and the plurality of common electrodes 150 connected to and branched from the common wiring 130 through the common wiring contact hole 160 are formed. It extends in two directions. In addition, in the pixel region P, a plurality of pixel electrodes 153 are arranged to be alternately spaced apart from the common electrode 150 in a second direction. The pixel electrode 153 is formed of a thin film transistor T and a drain. It is connected through the contact hole 149. In this case, an organic layer pattern 147 is formed under the common electrode 150 and the pixel electrode 153, and a common electrode 150 and a pixel electrode 153 are formed on the organic layer pattern 147.

도 9a 내지 9d와 10a 내지 10d와 11a 내지 11d는 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 X-X', Y-Y', Z-Z'에 따른 단계별 제작 공정도이다.9A to 9D, 10A to 10D, and 11A to 11D are step-by-step manufacturing process diagrams according to X-X ', Y-Y', and Z-Z 'of an array substrate for a transverse electric field liquid crystal display according to the present invention.

도 9a, 10a 및 11a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(120) 상에 금속물질 예를들면 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금(AlNd) 또는 몰리브덴(Mo)을 전면 증착한 후, 마스크 공정을 진행하여 게이트 전극(126)을 포함하여 게이트 배선(123)과 공통배선(130)을 형성한다. 이후 상기 게이트 전극(126) 및 공통배선(130)이 형성된 기판(120) 전면에 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx)등의 무기절연물질을 증착하여 게이트 절연막(133)을 형성한다.As shown in FIGS. 9A, 10A, and 11A, a metal material such as aluminum (Al), an aluminum alloy (AlNd), or molybdenum (Mo) is deposited on the transparent insulating substrate 120, followed by a mask process. The gate wiring 123 and the common wiring 130 are formed by including the gate electrode 126. Thereafter, an inorganic insulating material such as silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiNx) is deposited on the entire surface of the substrate 120 on which the gate electrode 126 and the common wiring 130 are formed to form a gate insulating layer 133.

다음으로 도 9b, 10b 및 11b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(133)이 형성된 기판(120)에 비정질 실리콘(a-Si)을 증착하고, 마크스 공정을 진행하여액티브층(135a)과 오믹콘택층(135b)의 반도체층(135)을 형성한다.Next, as illustrated in FIGS. 9B, 10B, and 11B, amorphous silicon (a-Si) is deposited on the substrate 120 on which the gate insulating layer 133 is formed, and a mark process is performed to form an active layer 135a and an ohmic. The semiconductor layer 135 of the contact layer 135b is formed.

다음으로 도 9c, 10c 및 11c에 도시한 바와 같이, 상기 반도체층(135)이 형성된 기판(120)에 금속물질 예를들면 크롬(Cr)등을 증착하여 데이터 배선(138)과 상기 데이터 배선(138)에서 분기된 소스 전극(140)과 마주보며 이격되어 드레인 전극(143)을 형성한다. 상기 게이트 전극(126)을 사이에 두고 이격되어 있는 소스 및 드레인 전극(140, 143) 위로 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx) 등을 전면 증착하여 보호층(145)을 형성한다.Next, as shown in FIGS. 9C, 10C, and 11C, a metal material such as chromium (Cr) is deposited on the substrate 120 on which the semiconductor layer 135 is formed to form a data line 138 and the data line ( The drain electrode 143 is formed to be spaced apart from the source electrode 140 branched from 138. The protective layer 145 is formed by depositing silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiNx), or the like on the source and drain electrodes 140 and 143 spaced apart from each other with the gate electrode 126 interposed therebetween.

다음으로 도 9d, 10d 및 11d에 도시한 바와 같이, 상기 보호층(145) 위로 아크릴(acryl)계 수지 또는 벤조사이클로부텐(BCB) 등의 유기절연물질을 전면에 도포한 후 마스크 공정을 진행하여 공통전극(150) 및 화소전극(153)이 형성되어야 할 곳에 유기막 패턴(147)을 형성한다. 상기 유기막 패턴(147)의 단면은 삼각형 또는 반원형으로 이루어져 옆면이 일정한 각도를 가지고 있거나, 곡면으로 이루어지는 것이 특징이다. 또한 ,상기 유기막 패턴(147)의 높이는 상기 유기막 패턴(147) 위에 형성될 공통전극(150) 또는 화소전극(153)의 두께를 포함하여 1㎛ 내지 3㎛가 되고, 더욱 바람직하게는 2㎛ 높이로 형성한다.Next, as shown in FIGS. 9D, 10D, and 11D, an organic insulating material such as acryl-based resin or benzocyclobutene (BCB) is coated on the protective layer 145 on the entire surface, and then a mask process is performed. The organic layer pattern 147 is formed where the common electrode 150 and the pixel electrode 153 are to be formed. The cross-section of the organic layer pattern 147 may be formed in a triangular or semi-circular shape, and the side surface may have a predetermined angle, or may be curved. In addition, the height of the organic layer pattern 147 may be 1 μm to 3 μm including the thickness of the common electrode 150 or the pixel electrode 153 to be formed on the organic layer pattern 147. It is formed to a height of 탆.

이후, 상기 유기막 패턴(147)이 형성된 기판(120)에 마스크 공정을 진행하여 상기 보호층(145) 상에 드레인 전극(143)과 공통배선(130)을 노출시키는 드레인 전극 콘택홀(149)과 공통배선 콘택홀(160)을 형성한다. 이는 드레인 전극(143)과 화소전극(153)을 연결하며, 공통배선(130)과 유기막 패턴(147) 위에 형성된공통전극(150)을 연결하기 위함이다.Subsequently, a mask process is performed on the substrate 120 on which the organic layer pattern 147 is formed to expose the drain electrode 143 and the common wiring 130 on the protective layer 145. And a common wiring contact hole 160 is formed. This is to connect the drain electrode 143 and the pixel electrode 153, and connect the common electrode 130 and the common electrode 150 formed on the organic layer pattern 147.

다음으로 , 도시한 바와 같이 드레인 콘택홀(149)과 공통배선 콘택홀(160)이 형성된 기판(120)에 금속물질 예를들면, 게이트 전극(126) 또는 데이터 배선(138)을 이루는 물질과 동일한 물질인 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 또는 투명한 금속물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 전면에 증착한 후 마스크 공정을 진행하여 공통전극(150) 및 화소전극(153)을 동일한 레이어(layer)에 형성한다. 상기 공통전극(150)과 화소전극(153)의 단면 모양은 반원형 또는 삼각형 모양의 유기막 패턴(147) 위에 형성되었으므로 옆면이 일정한 각을 가지며 기울어진 형태 또는 곡면을 이루는 형태를 갖는다.Next, as shown, a metal material, for example, the same as the material forming the gate electrode 126 or the data line 138, is formed in the substrate 120 on which the drain contact hole 149 and the common wiring contact hole 160 are formed. After depositing aluminum (Al), aluminum alloy (AlNd), molybdenum (Mo), chromium (Cr) or transparent metallic materials such as indium-tin-oxide (ITO) and indium-zinc-oxide (IZO) The mask process is performed to form the common electrode 150 and the pixel electrode 153 on the same layer. Since the cross-sectional shape of the common electrode 150 and the pixel electrode 153 is formed on the semi-circular or triangular organic layer pattern 147, the side surface has a predetermined angle and forms an inclined or curved surface.

전술한 바와 같이, 동일한 레이어에 유기막 패턴을 포함하여 그 높이가 1㎛ 내지 3㎛의 삼각형 또는 반원형의 공통전극 및 화소전극 구조를 갖는 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판을 구성하면, 공통전극과 화소전극간의 전계 중 수평성분의 전계가 증가하는 효과를 갖게 되므로 응답속도 특성이 좋아지고, 전계에 따른 액정의 반응이 향상되어 구동전압을 낮출 수 있다. 또는 전극과 전극사이 간격을 넓게 형성하여 개구율을 증가시킬 수 있다.As described above, when an array substrate for a transverse field type liquid crystal display device including an organic film pattern in the same layer and having a triangular or semicircular common electrode and pixel electrode structure having a height of 1 μm to 3 μm is formed, the common electrode and Since the electric field of the horizontal component of the electric field between the pixel electrodes has the effect of increasing, the response speed characteristics are improved, the response of the liquid crystal according to the electric field is improved, it is possible to lower the driving voltage. Alternatively, the aperture ratio may be increased by forming a wide gap between the electrode and the electrode.

도 12a와 12b는 본 발명에 따른 돌기 형태(삼각형 또는 반원 형태)의 전극을 형성한 액정표시장치의 구동전압에 따른 시뮬레이션한 도면이다.12A and 12B illustrate simulations according to driving voltages of a liquid crystal display device in which protrusions (triangles or semicircles) of electrodes according to the present invention are formed.

도시한 바와 같이, 3V 및 4V를 인가하였는데, 종래의 전극구조를 갖고 4V, 5V를 인가한 시뮬레이션 도면인 도 6a 및 6b와 각각 대비됨을 보이고 있다. 동일한간격의 전극폭과 전극간 간격을 형성하였고, 구동전압 1V 낮추었음에도 불구하고 시뮬레이션 결과는 동일한 결과를 나타내고 있다. 즉 삼각형 및 반원형 구조의 전극 구성은 종래의 전극 구조대비 전극이 넓어지는 효과가 있어 액정 구동에 효과적이며, 전계의 수평 성분이 많아져 응답속도 특성이 좋아진다.As shown, 3V and 4V were applied, but it is shown that they are in contrast with FIGS. 6A and 6B, which are simulation drawings in which 4V and 5V are applied with conventional electrode structures, respectively. Although the electrode width and the distance between electrodes were formed at the same interval, the simulation result shows the same result even though the driving voltage was lowered by 1V. That is, the electrode configuration of the triangular and semi-circular structure has the effect of widening the electrode compared to the conventional electrode structure, which is effective for driving the liquid crystal, the horizontal component of the electric field is increased, the response speed characteristics are improved.

전술한 결과로 인하여 상기 돌기 구조를 적용한다면 전극간 간격을 넓게 형성함으로서 개구율을 향상시킬 수 있다.As a result of the foregoing, when the protrusion structure is applied, the aperture ratio can be improved by forming a wide interval between electrodes.

본 발명에 따른 삼각형 또는 반원형의 돌기구조의 전극을 형성한 횡전계 방식 액정표시장치에 있어서, 어레이 기판에서 컬러필터 기판인 상판으로 갈수록 전계의 세기가 약해지는 문제를 돌기구조의 전극 형성으로 전계의 수평성분을 증가시켜 응답속도를 개선하는 효과가 있으며, 또한 기존과 동일 간격으로 전극 형성시 구동전압을 낮출 수 있으며, 상기 구동전압을 동일하게 할 경우 전극 간격을 종래에 비해서 더 넓게 형성함으로써 개구율을 개선시키는 효과가 있다.In the transverse electric field type liquid crystal display device in which a triangular or semi-circular protrusion structure electrode is formed, the intensity of the electric field decreases from the array substrate to the top plate which is the color filter substrate. It has the effect of improving the response speed by increasing the horizontal component, and also can lower the driving voltage when forming the electrode at the same interval as before, and when the driving voltage is the same, by forming the electrode interval wider than the conventional opening ratio There is an effect to improve.

Claims (8)

투명한 절연기판과;A transparent insulating substrate; 상기 기판의 제 1 방향으로 서로 이격하여 평행하게 구성된 다수의 게이트 배선과;A plurality of gate lines configured to be spaced apart from each other and parallel to each other in a first direction of the substrate; 상기 게이트 배선과 평행하게 이격하여 구성된 공통배선과;A common wiring configured to be spaced in parallel with the gate wiring; 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 제 2 방향으로 구성된 다수의 데이터 배선과;A plurality of data lines arranged in a second direction crossing the gate lines to define a pixel area; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구성되는 박막 트랜지스터와;A thin film transistor configured at an intersection point of the gate line and the data line; 상기 공통배선에서 공통전극 콘택홀을 통해 접촉하며, 유기막 패턴 위에 형성되어 화소영역으로 분기한 다수의 공통전극과;A plurality of common electrodes contacted through the common electrode contact hole in the common wiring and formed on the organic layer pattern and branched to the pixel region; 상기 박막 트랜지스터와 드레인 콘택홀을 통해 연결되고, 상기 공통전극과 엇갈려 구성되며, 유기막 패턴 위에 형성된 다수의 화소전극A plurality of pixel electrodes connected to the thin film transistor through a drain contact hole and intersected with the common electrode and formed on an organic layer pattern 을 포함하는 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판.Array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 공통전극 및 화소전극을 이루는 물질은 크롬, 알루미늄, 인듐-틴-옥사이드, 인듐-징크-옥사이드 중에서 선택된 하나인 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판.And the material forming the common electrode and the pixel electrode is one selected from chromium, aluminum, indium tin oxide, and indium zinc oxide. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 공통전극 및 화소전극은 동일한 레이어(layer) 상에 형성되는 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판.And the common electrode and the pixel electrode are formed on the same layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유기막 패턴은 아크릴계 수지 또는 벤조사이클로부텐의 유기물질로 구성되는 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판.And the organic layer pattern is formed of an organic resin such as acrylic resin or benzocyclobutene. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유기막 패턴의 단면은 삼각형 또는 반원형인 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판.And a cross section of the organic layer pattern is a triangular or semi-circular shape. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 공통전극 및 화소전극의 높이는 하부의 유기막 패턴의 높이를 포함하여 1㎛ 내지 3㎛의 높이로 구성되는 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판.And the heights of the common electrode and the pixel electrode are in the range of 1 μm to 3 μm, including the height of the lower organic layer pattern. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 유기막 패턴의 높이는 2㎛인 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판.And a height of the organic layer pattern is 2 μm. 투명한 절연기판 상에 제 1 방향으로 서로 이격하여 평행하게 다수의 게이트 배선을 형성하는 단계와;Forming a plurality of gate wires in parallel with each other in a first direction on a transparent insulating substrate; 상기 게이트 배선과 평행하게 이격하여 공통배선을 형성하는 단계와;Forming a common wiring spaced apart in parallel with the gate wiring; 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 다수의 제 2 방향의 데이터 배선을 형성하는 단계와;Forming data lines in a plurality of second directions defining a pixel region crossing the gate lines; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계와;Forming a thin film transistor at an intersection point of the gate line and the data line; 상기 박막 트랜지스터 상에 유기막 패턴을 형성하는 단계와;Forming an organic layer pattern on the thin film transistor; 상기 유기막 패턴 위에 상기 공통배선과 콘택홀을 통해 연결되는 공통전극과, 상기 공통전극과 엇갈려 구성되는 다수의 화소전극을 형성하는 단계Forming a common electrode connected to the common wiring and the contact hole on the organic layer pattern, and a plurality of pixel electrodes that are alternately formed with the common electrode; 를 포함하는 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법.Method of manufacturing an array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device comprising a.
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