KR20060000821A - In plane switching mode liquid crystal display device and method of fabricating thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 횡전계모드 액정표시소자의 화소는 한 방향으로 이웃하는 화소와는 데이타라인을 인접배치하고, 이와 반대 방향으로 이웃하는 화소와는 금속층의 공통전극을 공유하여 횡전계모드 액정표시소자의 개구율을 향상시킨다. 또한 그 제조방법은 제1기판상에 게이트전극 및 복수의 금속층을 형성하는 단계와, 제1기판상에 게이트절연층을 형성하는 단계와, 상기 게이트절연층 위에 반도체층, 소스전극 및 드레인전극을 형성하는 단계와, 제1기판상에 보호층을 형성하는 단계와, 상기 금속층 위에 실질적으로 평행하게 배치되어 횡전계를 형성하는 적어도 하나의 투명한 공통전극 및 화소전극을 형성하는 단계로 구성된다.In the transverse electric field mode liquid crystal display device according to the present invention, a pixel is arranged in a direction adjacent to a data line with a neighboring pixel in one direction, and a common electrode of a metal layer is shared with the neighboring pixel in a direction opposite thereto. Improves the aperture ratio. The method also includes forming a gate electrode and a plurality of metal layers on a first substrate, forming a gate insulating layer on the first substrate, and forming a semiconductor layer, a source electrode, and a drain electrode on the gate insulating layer. Forming a protective layer on the first substrate and forming at least one transparent common electrode and a pixel electrode disposed substantially parallel to the metal layer to form a transverse electric field.
횡전계모드, 3마스크, 리프트오프, 데이타라인, 공통전극, 공유, 개구율Transverse electric field mode, 3 masks, lift-off, data line, common electrode, shared, aperture ratio
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 횡전계모드 액정표시소자의 제조방법을 나타내는 도면.2 (a) to 2 (e) show a manufacturing method of a conventional transverse electric field mode liquid crystal display device.
도 3은 본 발명에 따른 횡전계모드 액정표시소자를 나타내는 도면.3 is a view showing a transverse electric field mode liquid crystal display device according to the present invention.
도 4(a)∼도 4(g)는 본 발명에 따른 횡전계모드 액정표시소자의 제조방법을 나타내는 도면.4 (a) to 4 (g) show a method of manufacturing a transverse electric field mode liquid crystal display device according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 데이타라인과 최외곽 공통전극이 오버랩된 구조를 나타내는 단면도.5 is a cross-sectional view illustrating a structure in which a data line and an outermost common electrode overlap with each other according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on main parts of drawing
104, 104' : 데이타라인 105 : 공통전극104, 104 ': Data line 105: Common electrode
107 : 화소전극 116 : 공통라인107: pixel electrode 116: common line
105a, 105b, 105' : 최외곽 공통전극 118 : 화소전극라인105a, 105b, 105 ': outermost common electrode 118: pixel electrode line
본 발명은 횡전계모드 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 공정이 단순화되고 제조비용을 절감할 수 있으며, 개구율을 향상시킬 수 있는 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 and a method of manufacturing the same which can simplify the process, reduce the manufacturing cost, and improve the aperture ratio.
근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소형의 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 an increasing demand for flat panel display devices of small and thin sizes that can be applied thereto. 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 생 산되고 있다. 상기 횡전계모드 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 transverse electric field 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 횡전계모드 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 데이타라인(4)에 의해 정의된다. 도면에는 비록 (n,m)번째의 화소만을 도시하고 있지만 실제의 액정패널(1)에는 상기한 게이트라인(3)과 데이타라인(4)이 각각 n개 및 m개 배치되어 액정패널(1) 전체에 걸쳐서 n×m개의 화소를 형성한다. 상기 화소내의 게이트라인(3)과 데이타라인(4)의 교차영역에는 박막트랜지스터(10)가 형성되어 있다.1 is a view showing the structure of a conventional transverse electric field 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 데이타라인(4)을 통해 화상신호가 인가되는 소스전극(13) 및 드레인전극(14)으로 구성되어 외부로부터 입력되는 화상신호를 액정층에 인가한다.The
화소내에는 데이타라인(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 액 정표시소자에는 축적용량(storage capacitance)이 형성된다.In the pixel, a plurality of
상기와 같이 구성된 횡전계모드 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 transverse electric field mode liquid crystal display device configured as described above, the liquid crystal molecules are aligned substantially in parallel with the
상기한 구조의 종래 횡전계모드 액정표시소자를 도 1(b)의 단면도를 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.The conventional transverse electric field 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 데이타라인(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 데이타라인 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, 횡전계모드 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 transverse electric field mode liquid crystal display device, the transverse electric field E is formed inside the
도 2(a)∼도 2(e)는 상기 구조의 종래 횡전계모드 액정표시소자를 제조하는 방법을 나타내는 도면이다. 이때, 횡전계모드 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 transverse electric field mode liquid crystal display device having the above structure. In this case, in order to specifically explain the method of manufacturing the transverse electric field 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. It was.
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 횡전계모드 액정표시소자를 완성한다.Subsequently, as shown in FIG. 2E, the
상술한 바와 같이, 종래 횡전계모드 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 횡전계모드 액정표시소자 제조공정에서는 공정이 복잡하게 되고 제조비용이 증가할 뿐만 아니라 대규모의 설치비용을 필요로 하는 문제가 있었다. As described above, in the conventional method of manufacturing a transverse electric field mode liquid crystal display device, 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 transparent conductive layer are formed. A total of five masks, such as a dragon mask, are required. Accordingly, in the conventional transverse electric field mode liquid crystal display device manufacturing process, the process becomes complicated, the manufacturing cost increases, and there is a problem that requires a large installation cost.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 공정이 단순화되고 제조비용이 절감된 횡전계모드 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been made in view of the above, and an object thereof 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 이웃하는 두 화소의 데이타라인을 인접배치시켜 개구율과 휘도를 향상시킬 수 있는 횡전계모드 액정표시소자를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a transverse electric field mode liquid crystal display device capable of improving aperture ratio and brightness by arranging adjacent data lines of two neighboring pixels.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 횡전계모드 액정표시소자는 복수의 화소를 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이타라인과, 각각의 화소내에 배치된 박막트랜지스터와, 상기 화소내에 배치되어 횡전계를 형성하며 적어도 한쌍의 투명한 공통전극 및 화소전극으로 구성된다.In order to achieve the above object, the transverse electric field mode liquid crystal display device according to the present invention includes 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. It forms an electric field and consists of at least one pair of transparent common electrodes and pixel electrodes.
또한, 본 발명에 따른 횡전계모드 액정표시소자 제조방법은 제1기판상에 게이트전극 및 복수의 금속층을 형성하는 단계와, 제1기판상에 게이트절연층을 형성하는 단계와, 상기 게이트절연층 위에 반도체층, 소스전극 및 드레인전극을 형성하는 단계와, 제1기판상에 보호층을 형성하는 단계와, 상기 금속층 위에 실질적으로 평행하게 배치되어 횡전계를 형성하는 적어도 하나의 투명한 공통전극 및 화소전극을 형성하는 단계로 구성된다.In addition, the method of manufacturing a transverse electric field mode liquid crystal display device according to the present invention comprises the steps of forming a gate electrode and a plurality of metal layers on a first substrate, forming a gate insulating layer on the first substrate, and the gate insulating layer Forming a semiconductor layer, a source electrode and a drain electrode thereon; forming a protective layer on the first substrate; and at least one transparent common electrode and a pixel disposed substantially parallel to the metal layer to form a transverse electric field. Forming an electrode.
본 발명에서는 횡전계모드 액정표시소자의 제조시 사용되는 마스크의 숫자를 최소화함으로서 제조공정을 단순화하고 제조비용을 절감한다. 종래 횡전계모드 액정표시소자를 제작하기 위해 5개의 마스크가 필요했던 반면에 본 발명에서는 3개의 마스크만을 필요로하며, 그에 따라 사진식각공정이 감소되고 제조비용을 대폭 절감 할 수 있게 된다.In the present invention, by minimizing the number of masks used in manufacturing the transverse electric field mode liquid crystal display device, the manufacturing process is simplified and the manufacturing cost is reduced. Conventionally, five masks were required to fabricate the transverse electric field mode liquid crystal display device, whereas the present invention requires only three masks, thereby reducing the photolithography process and significantly reducing the manufacturing cost.
한편, 본 발명에서는 제일방향으로 이웃한 두 화소가 데이타라인을 인접하게 형성하고, 상기 방향과 반대방향으로 인접하는 두 화소는 금속층으로 이루어진 최외곽 공통전극을 공유하게 만듦으로써, 액정표시소자의 휘도가 향상될 뿐만 아니라 개구율이 향상되는 효과를 얻는다.Meanwhile, in the present invention, two pixels adjacent in the first direction form a data line adjacent to each other, and two pixels adjacent in the opposite direction share the outermost common electrode made of a metal layer, thereby reducing the luminance of the liquid crystal display device. Not only is improved, but the aperture ratio is improved.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 횡전계모드 액정표시소자를 상세히 설명한다.Hereinafter, the transverse electric field mode liquid crystal display device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 횡전계모드 액정표시소자에서 좌우로 이웃하는 4개의 화소(P1,P2,P3,P4)를 나타내는 평면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 화소를 정의하는 게이트라인(103)과 데이타라인(104,104')의 교차영역에는 박막트랜지스터(110)가 형성되어 있고, 기판상에 투명한 도전물질로 이루어진 공통전극(105)과 화소전극(107)은 화소내에 실질적으로 평행하게 배치되어 횡전계를 형성한다.3 is a plan view showing four pixels P1, P2, P3, and P4 neighboring from side to side in the transverse electric field mode liquid crystal display device according to the present invention. As shown in the figure, a
금속층으로 이루어진 공통라인(116)과 최외곽 공통전극(105a,105b)은 화소의 외곽영역을 따라 형성되어, 투명 도전체로 이루어진 공통전극(105)과 전기적으로 접속된다. 화소의 상부영역에는 화소전극라인(118)이 공통라인(116)의 상부에 오버랩되어 배치된다. 상기 공통라인(116)과 최외곽 공통전극(105a,105b)은 박막트랜지스터(110)의 게이트전극(111)의 금속층과 동일한 금속으로 형성되고, 화소전극라인(118)은 박막트랜지스터(110)의 소스전극(113) 및 드레인전극(114)과 동일한 금속으로 형성되어, 상기 공통라인(116)과 화소전극라인(118)은 게이트절연 층(미도시)을 사이에 두고 배치되어 축적용량을 형성한다. 이때, 상기 공통라인(116)과 화소전극라인(118)은 각각 리프트오프공정에 의해 공통전극(105) 및 화소전극(107)과 접속되고, 상기 화소전극(107)은 화소의 하부에 위치한 드레인전극(113)상에 일부영역이 오버랩되어 신호를 인가받는다.The
하나의 화소(P2)는 제일방향으로 이웃하는 화소(P3)와 데이타라인(104, 104')을 인접배치하며, 상기 방향과 반대방향으로 이웃하는 화소(P1)와는 금속층의 최외곽 공통전극(105a)을 공유하는 구조를 취하여, 액정표시소자의 개구율을 향상시킨다.One pixel P2 adjacently arranges the neighboring pixel P3 and the
한편, 이 구조의 횡전계모드 액정표시소자에서는 공통전극(105)과 화소전극(107) 및 데이타라인(104)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(105)과 화소전극(107)이 1회 절곡되어 2개의 도메인을 형성하지만, 상기 공통전극(105)과 화소전극(107)이 복수회 절곡되어 3개 이상의 도메인을 형성할 수도 있을 것이다.On the other hand, in the transverse electric field mode liquid crystal display device having this structure, the
또한, 본 발명에 따른 이중 데이타라인의 화소구조에서는 좌우로 이웃하여 최외곽 공통전극을 공유하고, 또한 데이타라인을 인접배치하는 네개의 화소(P1,P2,P3,P4)가 각각 네가지 색을 표현하는 일군의 화소그룹으로 정의되어, R(Red)화소, G(Green)화소, B(Blue)화소 및 W(white)화소의 구현을 위한 네가지 색 칼라필터층의 구조 적용에 유리하다. In addition, in the pixel structure of the dual data line according to the present invention, the four pixels P1, P2, P3, and P4 each adjacent to the left and right share the outermost common electrode, and the data lines are adjacent to each other, representing four colors. It is defined as a group of pixel groups, which is advantageous in applying a structure of four color filter layers for realizing R (Red), G (Green), B (Blue), and W (white) pixels.
이하, 본 발명에 의한 횡전계모드 액정표시소자의 제조방법을 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the transverse electric field mode liquid crystal display element by this invention is demonstrated.
우선, 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 물질로 이루어지고 표시영역과 패드영역을 포함하는 제1기판(120)에 금속층을 적층한 후 제1마스크를 이용해 상기 금속층을 식각하여 표시영역에 게이트전극(111) 및 최외곽 공통전극(105a,105b,105b')을 형성하고 패드영역에 게이트패드(152)를 형성한다. 여기서, 최외곽 공통전극 105a는 화소 P1과 P2의 경계영역에 형성되어 상기 두 화소에 의해 공유되는 최외곽 공통전극이며, 최외곽 공통전극 105b와 105b'는 각각 데이타라인을 인접배치하는 두 화소 P2와 P3의 구성요소로서 배치된다. 상기 게이트전극(111)과 최외곽 공통전극(105a,105b,105b') 및 게이트패드(152)는 Cu, Cu합금, Al, Al합금, Cr, Mo, Ag, Ta, Ti, MoW 등을 증착(evaporation)이나 스퍼터링(sputtering)에 의해 적층하고 식각함으로써 이루어진다.First, as shown in FIG. 4A, a metal layer is laminated on a
이후, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의해 제1기판(120) 전체에 걸쳐 SiNx나 SiOx와 같은 게이트절연층(122)과 실리콘(Si) 등으로 이루어진 반도체층(112a)을 연속 적층한 후, Ti, Mo, Ta, Cr, Ag, MoW, Al, Al합금, Cu, Cu합금 등을 증착이나 스퍼터링에 의해 상기 반도체층(112a) 위에 적층하여 금속층(113a)을 형성한다. 이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 반도체층(112) 위에는 불순물이 도핑된 불순물반도체층이 형성된다. 다음으로, 상기 금속층(113a)위에 포토레지스트를 도포하고 제2마스크에 의해 현상하여 제1포토레지스트패턴(162)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 4B, the
이때, 상기 제2마스크는 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(111) 상부의 포토레지스트층의 일부가 제거된다(이 영역이 박막트랜지스터의 채널층이 형성되는 영역이다).In this case, the second mask is a diffraction mask. That is, it is a diffraction mask which consists of the transmission area which permeate | transmits the light (for example, ultraviolet-ray) incident to a photoresist layer, the blocking area which blocks | blocks light, and the diffraction area | region (or semi-transmissive area) which transmits only a part of light. . Therefore, when developing the photoresist layer, part of the photoresist layer on the
이어서, 도 4(c)에 도시된 바와 같이, 상기 제1포토레지스트패턴(162)을 이용하여 금속층(113a)과 반도체층(112)을 식각하여 게이트절연층(122) 위에 반도체층(112)과 금속층(114a) 및 인접하는 두 데이타라인(104,104')을 형성한다. 그리고, 상기 제1포토레지스트패턴(162)을 에싱(ashing)하여 상기 금속층(114a)의 일부 영역(즉, 박막트랜지스터의 채널영역에 대응하는 영역)을 외부로 노출시킨다.Subsequently, as shown in FIG. 4C, the
에싱된 제1포토레지스트패턴(162)을 이용하여 노출된 금속층(114a)을 식각하면, 도 4(d)에 도시된 바와 같이, 상기 반도체층(112) 위에 소스전극(113) 및 드레인전극(114)이 형성된다. 이때, 상기 반도체층(112) 위에 형성된 불순물반도체층의 일부도 식각되어 오믹컨택층(ohmic contact layer)이 형성된다.When the exposed
이때, 회절노광 이후의 식각 공정에서 SF3 등 불소를 함유한 가스에 제1기판을 노출시키면, 불순물을 포함하고 있는 게이트절연층의 일부가 외부에 노출되어 가스에 의해 식각되며, 박막트랜지스터와 데이타라인 형성 영역을 제외한 전영역에 걸쳐 게이트절연층의 두께가 얇아지게 된다. 결과적으로, 화소(P2)의 데이타라인(104)과 화소(P3)의 데이타라인(104') 사이의 게이트절연층(122) 역시 일부 식각되어 쇼트의 위험성이 감소되며, 따라서 상기 두 데이타라인(104, 104') 의 간격을 더욱 좁혀 블랙매트리스 형성 영역을 최소화할 수 있다.At this time, when the first substrate is exposed to a fluorine-containing gas such as SF 3 in the etching process after diffraction exposure, a portion of the gate insulating layer containing impurities is exposed to the outside and is etched by the gas. The thickness of the gate insulating layer becomes thinner over the entire area except the line formation region. As a result, the
다음으로, 제1기판(120) 전체에 걸쳐 SiNx나 SiOx 등과 같은 무기물이나 BCB(Benzo Cyclo Butene)나 포토아크릴과 같은 유기물을 적층하여 보호층(124)을 형성한 후, 상기 보호층(124) 위에 포토레지스트를 도포하고 제3마스크를 이용해서 현상하여 제2포토레지스트패턴(164)을 형성한다.Next, an inorganic material such as SiNx or SiOx or an organic material such as BCB (Benzo Cyclo Butene) or photoacryl is laminated on the
다음으로, 도 4(e)에 도시된 바와 같이, 제2포토레지스트패턴(164)을 이용하여 상기 보호층(124)과 게이트절연층(122)을 식각하여 홀(172)을 형성한다. 이때, 상기 보호층(124)은 오버식각(over etching)되어 제2포토레지스트패턴(164)의 일부가 언더컷(undercut)된다. 또한, 상기 식각에 의해 제1기판의 일부 영역과 드레인전극 및 게이트패드가 외부로 노출되는데, 이때 노출된 제1기판상의 영역에 투명도전체로 이루어진 화소전극 및 공통전극이 형성된다Next, as shown in FIG. 4E, the
이어서, 상기 제2포토레지스트패턴(164)의 상부와 홀(172)내부에 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 TO(Tin Oxide)와 같은 투명한 도전물질로 이루어진 투명도전층(174)을 적층한다. 이때, 상기 보호층(124)이 언더컷되어 있기 때문에, 상기 투명도전층(174)은 제2포토레지스트패턴(164)의 상부 및 홀(172) 내부의 일부 영역에만 형성된다.Subsequently, a transparent
이어서, 도 4(f)에 도시된 바와 같이, 상기 제2포토레지스트패턴(164)을 현상(develop)시켜 상기 투명도전층(174)을 리프트오프(lift-off)시킴으로써, 표시영역의 홀(172) 내부에 투명한 공통전극(105) 및 화소전극(107,107')을 형성하고 패드영역의 홀내부에 도전층(176)을 형성한다. 상기와 같이, 패드(152) 위에 투명한 도전층(176)이 형성되므로, 공정시 패드가 외부로 노출되어 산화되는 것을 방지할 수 있게 된다. 다시 말해서, 패드의 산화방지용 도전층을 별도의 공정에 의해 형성할 필요가 없게 되는 것이다.Subsequently, as illustrated in FIG. 4F, the
다음으로, 도 4(g)에 도시된 바와 같이, 상기 제2포토레지스트패턴(164)을 제거한 후, 제2기판(130)에 Cr/CrOx나 블랙수지(black resin) 등으로 이루어진 블랙매트릭스(132)를 형성한다. 그리고, 컬러필터층(134)을 형성한 후 상기 제1기판(120) 및 제2기판(130)을 합착하고 제1기판(120) 및 제2기판(130) 사이에 액정층(140)을 형성하여 횡전계모드 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.Next, as shown in FIG. 4 (g), after the
상기 액정층(140)은 통상적으로 제1기판(120)과 제2기판(130)을 합착한 후 그 사이에 액정을 진공주입함으로써 형성되지만, 이러한 액정층(140)을 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 액정을 기판(120,130) 전체에 균일하게 분포시킴으로써 액정층(140)을 형성할 수도 있는 것이다.The
도면에는 도시하지 않았지만, 패드영역에는 게이트라인으로 신호를 인가하는 게이트패드(152)만이 아니라 데이타라인(104,104')으로 신호를 인가하는 데이타패드도 형성되어 있을 것이다. 이때, 데이타패드는 데이타라인(104,104')과 동일한 층에 동일한 공정에 의해 형성되며, 리프트오프에 의해 그 위에 투명도전층이 형성 될 것이다.Although not shown in the drawing, not only the
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 횡전계모드 액정표시소자 제조방법에서는 게이트전극 및 금속층 형성용 제1마스크와, 소스전극 및 드레인전극 형성용 제2마스크와, 공통전극 및 화소전극 형성용(리프트오프용) 제3마스크가 필요하게 된다. 즉, 종래 횡전계모드 액정표시소자를 제조하기 위해서는 총 5개의 마스크가 필요한 반면에, 본 발명에서는 총 3개의 마스크가 필요한 것이다. 따라서, 종래 횡전계모드 액정표시소자의 제조방법에 비해, 본 발명에 따른 횡전계모드 액정표시소자의 제조방법이 대폭 단순화됨을 알 수 있게 되며, 그 결과 횡전계모드 액정표시소자의 제조비용을 대폭 감소시킬수 있게 된다.As described above, in the method of manufacturing a transverse electric field mode liquid crystal display device according to the present invention, a first mask for forming a gate electrode and a metal layer, a second mask for forming a source electrode and a drain electrode, a common electrode and a pixel electrode for forming (lift OFF) A third mask is required. That is, in order to manufacture the conventional transverse electric field mode liquid crystal display device, a total of five masks are required, whereas in the present invention, three masks are required. Accordingly, it can be seen that the manufacturing method of the transverse electric field mode liquid crystal display device according to the present invention is greatly simplified as compared to the conventional method of manufacturing the transverse electric field mode liquid crystal display device. As a result, the manufacturing cost of the transverse electric field mode liquid crystal display device is greatly reduced. Can be reduced.
한편, 도 4(g)를 참조하여 본 발명에 따른 횡전계모드 액정표시소자의 구조를 살펴보면 다음과 같다.On the other hand, referring to Figure 4 (g) looks at the structure of the transverse electric field mode liquid crystal display device according to the present invention.
도 4(g)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 횡전계모드 액정표시소자에서는 공통전극(105) 및 화소전극(107,107')이 제1기판(120) 위에 ITO나 IZO 또는 TO와 같은 투명한 도전물질로 이루어져 있다. 이와 같이, 공통전극(105) 및 화소전극(107,107')이 제1기판(120)상에 동일한 층(layer)에 형성되므로, 액정층(140)에는 균일한 횡전계가 인가된다. 또한, 상기 공통전극(105) 및 화소전극(107,107')이 ITO와 IZO 또는 TO와 같은 투명도전층으로 이루어지기 때문에, 불투명한 금속으로 공통전극 및 화소전극이 형성되던 종래의 횡전계모드 액정표시소자에 비해, 휘도(화이트휘도) 및 개구율이 향상된다.As shown in FIG. 4 (g), in the transverse electric field mode liquid crystal display according to the present invention, the
또한, 제일방향으로 이웃하는 두 화소(P2,P3)가 데이타라인(104,104')을 인 접배치시키고, 이와 반대방향으로 이웃하는 두 화소(P1,P2)가 최외곽 공통전극(105a)을 공유함으로써, 금속층 공통전극의 이중 형성을 방지하여 액정표시소자의 개구율을 크게 향상시킬 수 있다.In addition, two pixels P2 and P3 neighboring in the first direction adjacently arrange the
종래의 공정에 비하여, 게이트절연층(122)이 일부 식각되는 공정 역시 액정표시소자의 개구율 향상에 기여한다. 다시 말해, 상기 두 데이타라인(104, 104') 사이의 게이트절연층(122)의 두께가 감소함에 따라, 쇼트가 발생할 위험성이 감소되고, 이에 따라 상기 두 데이타라인(104, 104')의 간격이 최대한 줄어, 개구율과 휘도 향상에 기여할 수 있다.Compared with the conventional process, the process of partially etching the
도 5는 본 발명에 따라 제1기판(220)상 게이트절연층(222)위에 배치된 이중의 데이타라인(204,204')과 금속층의 최외곽 공통전극(205b,205b')의 일부영역이 오버랩되는 구조를 도시한 것이다. 데이타라인과 최외곽 공통전극은 약 2㎛ 정도의 구간에서 오버랩이 가능하며, 이 경우 블랙매트리스의 폭을 더욱 감소시킬 수 있어서 개구율 증가에 더욱 효과적이다.FIG. 5 illustrates that the
또한, 본 발명에 따른 액정표시소자의 공통라인(116) 또는 화소전극라인(118)은 ITO나 IZO 또는 TO와 같은 투명도전층으로 형성될 수도 있다. 즉, 공통전극(105) 및 화소전극(107)의 형성시 형성될 수도 있으며, 공통전극(205)과 화소전극(207) 및 데이타라인(204)이 모두 절곡되지 않고, 스트라입(stripe) 형태를 이루거나, 공통전극(205) 및 화소전극(207)만이 절곡된 형태를 취할 수도 있다.In addition, the
한편, 본 발명의 도면에서는 특정한 구조의 횡전계모드 액정표시소자가 개시 되어 있지만, 본 발명이 이러한 구조의 횡전계모드 액정표시소자에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도면에서는 화소내에 특정 갯수의 공통전극(105) 및 화소전극(107)이 배치되어 있지만, 상기 공통전극(105) 및 화소전극(107)의 갯수가 한정될 필요는 없을 것이다. 또한, 화소내에 배치되는 공통전극(105) 및 화소전극(107)의 구조 역시 한정될 필요는 없을 것이다.In the drawings of the present invention, a transverse electric field mode liquid crystal display device having a specific structure is disclosed, but the present invention is not limited to the transverse electric field mode liquid crystal display device having such a structure. For example, although a certain number of
따라서, 본 발명의 권리의 범위는 상술한 상세한 설명에 의해 결정되는 것이 아니라 첨부한 특허청구범위에 의해 결정되어야만 할 것이다.Accordingly, the scope of the invention should be determined by the appended claims rather than by the foregoing description.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 3개의 마스크를 이용하여 횡전계모드 액정표시소자를 제조한다. 따라서, 종래 제조방법에 의해 사용되는 마스크의 갯수가 감소되며, 그 결과 제조공정이 단순화되고 제조비용이 대폭 절감된다. 또한, 본 발명에서는 하나의 화소가 제일방향으로 이웃하는 화소와 데이타라인을 인접배치하고, 이와 반대방향으로 이웃하는 화소와는 최외곽의 공통전극을 공유하여 액정표시소자의 개구율과 휘도를 효과적으로 향상시킬 수 있다.As described above, in the present invention, the transverse electric field 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, one pixel is arranged adjacent to the neighboring pixel and the data line in the first direction, and the common electrode of the outermost side is shared with the neighboring pixel in the opposite direction to effectively improve the aperture ratio and brightness of the liquid crystal display device. You can.
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