KR100350641B1 - a vertically-aligned liquid crystal display and a manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
박막 트랜지스터 기판용 하부 기판에 게이트 전극 및 게이트선을 가지는 게이트 배선을 형성하고 그 위에 게이트 절연막을 증착한 후, 게이트 전극 상부의 게이트 절연막 위에 반도체층을 형성한다. 다음, 소스 및 드레인 전극 및 데이터선을 가지는 데이터 배선을 형성하고 그 위에 보호막을 증착한 다음, 보호막과 게이트 절연막을 동시에 식각하여 드레인 전극의 일부를 제외한 데이터 배선과 반도체층 및 게이트선 상부에 보호막 패턴 및 게이트 절연막 패턴을 남긴다. 이때, 게이트선과 데이터선에 의해 둘러싸인 화소 내부에 보호막과 게이트 절연막을 식각하여 만들어진 돌기 패턴이 남게되며, 화소의 나머지 부분의 보호막과 게이트 절연막은 제거된다. 이후, 투명 도전막을 증착 및 식각하여 화소 전극 및 그 내부의 개구 패턴을 형성하고, 차광막, 컬러 필터 및 공통 전극을 가지는 컬러 필터 기판을 박막 트랜지스터 기판과 마주보도록 대응시킨다. 이처럼, 돌기 패턴은 드레인 전극을 드러내는 단계에서 형성하고, 개구 패턴은 화소 전극을 형성하는 단계에서 형성하며, 컬러 필터 기판 쪽에는 개구 패턴 및 오버 코트층을 두지 않기 때문에, 화소의 영역을 분할하는 패턴을 비교적 단순한 공정으로 형성할 수 있다.A gate wiring having a gate electrode and a gate line is formed on a lower substrate for the thin film transistor substrate, and a gate insulating film is deposited thereon, and then a semiconductor layer is formed on the gate insulating film over the gate electrode. Next, a data line having source and drain electrodes and data lines is formed, and a protective film is deposited thereon, and the protective film and the gate insulating film are simultaneously etched to protect the data wiring and the semiconductor layer and the gate line over the data line except for a part of the drain electrode. And a gate insulating film pattern. At this time, a projection pattern formed by etching the passivation layer and the gate insulating layer remains inside the pixel surrounded by the gate line and the data line, and the passivation layer and the gate insulation layer of the remaining portion of the pixel are removed. Thereafter, a transparent conductive film is deposited and etched to form a pixel electrode and an opening pattern therein, and the color filter substrate having the light blocking film, the color filter, and the common electrode is matched to face the thin film transistor substrate. Thus, the projection pattern is formed in the step of exposing the drain electrode, the opening pattern is formed in the step of forming the pixel electrode, and since the opening pattern and the overcoat layer are not provided on the color filter substrate side, the pattern for dividing the area of the pixel Can be formed in a relatively simple process.
Description
본 발명은 수직 배향 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 하나의 화소 영역 내에서 액정 분자의 배열 방향을 분할하여 광시야각을 구현하는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vertically aligned liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, which implement a wide viewing angle by dividing an arrangement direction of liquid crystal molecules in one pixel area.
일반적으로 액정 표시 장치는 두 장의 기판 사이에 액정을 주입하고, 여기에 가하는 전장의 세기를 조절하여 광 투과량을 조절하는 구조로 되어 있다.In general, a liquid crystal display device has a structure in which a liquid crystal is injected between two substrates, and the amount of light transmitted is controlled by adjusting the intensity of the electric field applied thereto.
가장 널리 사용되고 있는 비틀린 네마틱(twisted-nematic ; TN) 방식 액정 표시 장치는 두 기판 사이에 채워진 액정 분자들이 기판에 평행하며 일정한 피치(pitch)를 가지고 나선상으로 꼬여 있어서 액정 분자의 장축이 연속적으로 변하도록 배향되어 있으며, 액정 분자의 장축과 단축의 배열에 따라 시각 특성이 결정된다. 그러나, 이러한 TN 방식의 액정 표시 장치는 오프(off) 상태에서 빛이 완전히 차단되지 않기 때문에 대비비가 좋지 않을 뿐 아니라 대비비가 각도에 따라 변하며, 각도가 변화함에 따라 중간조의 휘도가 반전하는 등 안정적인 화상을 얻기 어렵다. 또한, 화질이 정면에 대해 대칭이 되지 않는 등의 시야각 문제를 가진다.The most widely used twisted-nematic (TN) type liquid crystal display device is that liquid crystal molecules filled between two substrates are parallel to the substrate and twisted in a spiral with a constant pitch so that the long axis of the liquid crystal molecules is continuously changed. And the visual characteristics are determined according to the arrangement of the major and minor axes of the liquid crystal molecules. However, since the TN type liquid crystal display does not completely block light in the off state, the contrast ratio is not good and the contrast ratio changes with angle, and the brightness of the halftone is reversed as the angle changes. Difficult to get. In addition, there is a viewing angle problem such as that the image quality is not symmetrical with respect to the front face.
한편, 전압이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자들이 기판 면에 대해 수직하게 배열되어 있다가 전압이 인가되면 액정 분자들이 여러 방향으로 쓰러지는 수직배향 (vertically aligned) 액정 표시 장치는 비틀린 네마틱 방식에 비해 대비비, 응답 속도 등의 여러 가지 면에서 우수하다. 또한, 액정 분자가 쓰러지는 방향을정해진 다수의 방향으로 분할해 주고 보상 필름을 사용하는 경우, 효과적으로 광시야각을 구현할 수 있다는 장점이 있다.Meanwhile, a vertically aligned liquid crystal display in which liquid crystal molecules are vertically arranged with respect to the substrate surface when no voltage is applied, and then the liquid crystal molecules fall in various directions when voltage is applied, is compared with a twisted nematic method. It is excellent in many aspects, such as rain and response speed. In addition, when the direction in which the liquid crystal molecules fall down is divided into a plurality of predetermined directions, and the compensation film is used, there is an advantage that the wide viewing angle can be effectively implemented.
최근, 액정 분자의 배향을 분할하는 방법으로서 기판 면에 삼각 돌기 등의 배향을 제어하는 구조물을 형성하거나, 투명 전극에 개구 패턴을 형성하는 등의 방법이 제시되었으며, 이때 돌기나 개구 패턴들은 빛의 이용 효율이 최대가 되는 4분할 배향을 형성할 수 있는 형태로 주로 설계되고 있다.Recently, as a method of dividing the orientation of liquid crystal molecules, a method of forming a structure for controlling the alignment of a triangular protrusion or the like on the substrate surface or forming an opening pattern in a transparent electrode has been proposed, wherein the protrusions or the opening patterns are formed of light. It is mainly designed in the form which can form the 4 division orientation in which utilization efficiency is the largest.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 종래의 기술에 따른 수직 배향 액정 표시 장치에 대하여 좀 더 설명한다.Next, a vertical alignment liquid crystal display according to the related art will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1a 및 도 1b는 종래의 기술에 따른 수직 배향 액정 표시 장치에서 시야각을 보상하기 위해 제안된 구조를 도시한 단면도로서, 각각 전압이 인가되지 않은 상태와 전압이 인가된 상태에서의 액정 분자의 배열을 보여준다.1A and 1B are cross-sectional views illustrating a structure proposed for compensating a viewing angle in a vertically aligned liquid crystal display device according to the related art, in which an arrangement of liquid crystal molecules in a state where a voltage is not applied and a state where a voltage is applied, respectively. Shows.
도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이, 하부 기판(10) 면에는 투명한 화소 전극(11)이 형성되어 있고, 화소 전극(11)에는 그 일부가 제거된 제1 개구부(1)가 형성되어 있다. 하부 기판(10)과 마주 보도록 상부 기판(20)이 대응되어 있고, 상부 기판(20) 면에는 투명 공통 전극(21)이 형성되어 있으며, 공통 전극(21)에는 그 일부가 제거된 제2 개구부(2)가 형성되어 있다. 여기에서, 상부 기판(20)과 하부 기판(10)은 각각의 제1 개구부(1)와 제2 개구부(2)가 서로 비껴 위치하도록 대응되어 있다. 상부 기판(20)과 하부 기판(10) 사이에는 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 분자(30)가 주입되어 있다.As shown in FIGS. 1A and 1B, a transparent pixel electrode 11 is formed on a surface of a lower substrate 10, and a first opening 1 having a portion thereof removed is formed in the pixel electrode 11. . The upper substrate 20 corresponds to face the lower substrate 10, the transparent common electrode 21 is formed on a surface of the upper substrate 20, and a second opening portion of which is partially removed from the common electrode 21. (2) is formed. Here, the upper substrate 20 and the lower substrate 10 correspond to each of the first opening 1 and the second opening 2 so as to be offset from each other. Liquid crystal molecules 30 having negative dielectric anisotropy are injected between the upper substrate 20 and the lower substrate 10.
도 1a에서와 같이, 화소 전극(11)과 공통 전극(21) 사이에 전압이 인가되지않은 상태에서는 액정 분자(30)가 두 기판(10, 20) 면에 대해 수직하게 배열되어 있다.As shown in FIG. 1A, when no voltage is applied between the pixel electrode 11 and the common electrode 21, the liquid crystal molecules 30 are vertically arranged with respect to the surfaces of the two substrates 10 and 20.
도 1b에서와 같이, 화소 전극(11)과 공통 전극(21)에 전압이 인가된 상태에서는 대부분의 영역에서 기판(10, 20)에 수직인 전기장이 형성되지만 화소 전극(11)이 제거된 개구부(1, 2) 근처에서의 전기장은 두 기판(10, 20)에 대하여 완전히 수직으로 형성되지 않고 개구부(1, 2)의 가장자리에서 각각 휘어져 나와 일정 지점에서 모이는 형태의 프린지 필드(fringe field)를 형성한다. 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 분자(30) 들은 전기장의 방향에 수직한 방향으로 배열하려는 경향이 있으므로, 개구부(1, 2) 부근의 액정 분자(3)의 장축은 두 기판(10, 20) 표면에 대하여 기울어진 채로 비틀리게 된다. 이렇게 되면, 개구부(1, 2)의 중심선을 기준으로 양쪽에서 액정 분자(30)의 기울어지는 방향이 반대로 되는 두 영역이 생기게 되고 두 영역의 광학적 특성이 서로 보상되어 시야각이 넓어지게 된다.As shown in FIG. 1B, in a state where voltage is applied to the pixel electrode 11 and the common electrode 21, an electric field perpendicular to the substrates 10 and 20 is formed in most regions, but the pixel electrode 11 is removed. The electric field near (1, 2) is not formed completely perpendicular to the two substrates (10, 20), but bends at the edges of the openings (1, 2), respectively, to form a fringe field that gathers at a certain point. Form. Since the liquid crystal molecules 30 having negative dielectric anisotropy tend to align in a direction perpendicular to the direction of the electric field, the major axis of the liquid crystal molecules 3 near the openings 1 and 2 is the surface of the two substrates 10 and 20. Twisting with respect to In this case, two regions in which the inclination directions of the liquid crystal molecules 30 are reversed on both sides of the center lines of the openings 1 and 2 are generated, and the optical characteristics of the two regions are compensated for each other, thereby widening the viewing angle.
다음으로, 도 2a 및 도 2b는 종래의 기술에 따른 수직 배향 액정 표시 장치에서 시야각을 보상하기 위해 제안된 구조의 단면도로서, 각각 전압이 인가되지 않은 상태와 전압이 인가된 상태에서의 액정 분자의 배열을 보여준다.Next, FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views of structures proposed for compensating a viewing angle in a vertically aligned liquid crystal display device according to the related art, respectively. Show an array
도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 하부 기판(10)에 ITO 등과 같은 투명한 도전 물질로 화소 전극(12)이 형성되어 있고 그 위에 삼각 기둥 모양의 제1 돌기(13)가 형성되어 있으며, 그 위에는 수직 배향막(14)이 형성되어 있다. 또한, 상부 기판(20) 면에 투명한 도전 물질로 공통 전극(22)이 형성되어 있고, 그 위에 삼각 기둥 모양의 제2 돌기(23)가 형성되어 있으며, 그 위에 수직 배향막(24)이 형성되어 있다. 수직 배향막(14, 24) 사이에 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 분자(30)가 주입되어 있다.As shown in FIGS. 2A and 2B, the pixel electrode 12 is formed of a transparent conductive material such as ITO on the lower substrate 10, and a triangular columnar first protrusion 13 is formed thereon. The vertical alignment film 14 is formed thereon. In addition, the common electrode 22 is formed of a transparent conductive material on the upper substrate 20 surface, a triangular pillar-shaped second protrusion 23 is formed thereon, and a vertical alignment layer 24 is formed thereon. have. Liquid crystal molecules 30 having negative dielectric anisotropy are injected between the vertical alignment layers 14 and 24.
전압이 인가되지 않은 상태에서, 액정 분자(30)는 수직 배향막(14, 24)의 배향력에 의해 수직 배향막(14, 24) 표면에 대해 수직으로 배열하여, 도 2a에서와 같이, 돌기(13, 23) 근처에서는 돌기(13, 23)의 경사진 표면에 수직인 방향으로 액정 분자(30)가 기울어지게 되고, 나머지 부분에서는 기판(10, 20)에 수직하게 액정 분자(30)가 배열된다.In the state in which no voltage is applied, the liquid crystal molecules 30 are arranged perpendicularly to the surface of the vertical alignment layers 14 and 24 by the alignment force of the vertical alignment layers 14 and 24, and the protrusions 13 as shown in FIG. 2A. , 23, the liquid crystal molecules 30 are inclined in a direction perpendicular to the inclined surfaces of the protrusions 13 and 23, and in the remaining portions, the liquid crystal molecules 30 are arranged perpendicular to the substrates 10 and 20. .
도 2b에 도시한 바와 같이, 전계가 두 기판(10, 20) 사이에 인가되면, 액정 분자(30)는 전계의 방향에 대해 수직으로 배열되려고 하므로 기판(10, 20)에 대해 평행하게 배열되는 방향으로 액정 분자(30)가 비틀린다. 초기 상태에서 돌기(13) 양쪽의 액정 분자(30)는 서로 반대 방향으로 일정 각도만큼 기울어져 있기 때문에 초기에 기울어진 방향을 따라 눕게 되고, 이렇게 되면 돌기(13)의 양쪽에서 액정 분자(30)가 눕는 방향이 반대가 되도록 비틀려 움직인다. 따라서, 돌기(13)의 중심선을 기준으로 양쪽에서 액정 분자(30)의 기울어지는 방향이 반대로 되는 두 영역이 생기게 되므로 두 영역의 광학적 특성이 서로 보상되어 시야각이 넓어지게 된다.As shown in FIG. 2B, when an electric field is applied between the two substrates 10 and 20, the liquid crystal molecules 30 are arranged parallel to the substrates 10 and 20 because the liquid crystal molecules 30 are arranged to be perpendicular to the direction of the electric field. The liquid crystal molecules 30 are twisted in the direction. In the initial state, since the liquid crystal molecules 30 on both sides of the protrusion 13 are inclined by a predetermined angle in opposite directions, the liquid crystal molecules 30 lie along the initial inclined direction. Twist so that the lying direction is reversed. Accordingly, since two regions in which the inclination directions of the liquid crystal molecules 30 are opposite to each other based on the center line of the protrusion 13 are formed, the optical characteristics of the two regions are compensated for each other, thereby widening the viewing angle.
그러나, 이와 같은 구조를 가지는 액정 표시 장치의 경우, 돌기(13) 또는 개구부(1, 2) 등을 형성하는 공정이 증가하는 단점이 있다. 즉, 도 1a 및 도 1b에 도시한 구조의 경우, 컬러 필터(도시하지 않음)가 형성되어 있는 상부 기판(20)의 ITO 공통 전극(21)에 개구부(2)를 형성하기 위해서는 ITO 식각액을 이용한 습식 식각을 실시하여야 하므로, 식각 공정 중 식각액이 컬러 필터에 스며들 수 있다. 컬러 필터 내로 스며든 식각액은 컬러 필터를 오염시키거나 손상을 가하므로, 이를 막기 위해 ITO 공정 이전에 유기 물질 또는 무기 물질의 보호막(도시하지 않음)을 추가로 입혀 주어야 한다. 따라서, 공정이 증가한다. 한편, 도 2a 및 도 2b에 도시한 구조의 경우, 화소 전극(12) 및 공통 전극(22)을 하부 및 상부 기판(10, 20)에 각각 형성한 후, 그 위에 돌기(13, 23)를 형성하는 공정이 별도로 추가되어야 한다.However, in the case of the liquid crystal display having such a structure, there is a disadvantage in that the process of forming the protrusions 13 or the openings 1 and 2 is increased. That is, in the structure shown in FIGS. 1A and 1B, an ITO etchant is used to form the opening 2 in the ITO common electrode 21 of the upper substrate 20 where the color filter (not shown) is formed. Since the wet etching needs to be performed, the etchant may penetrate the color filter during the etching process. Etch liquids that penetrate into the color filter will contaminate or damage the color filter, so to prevent it, an additional protective film (not shown) of organic or inorganic material must be applied before the ITO process. Thus, the process is increased. Meanwhile, in the structure shown in FIGS. 2A and 2B, the pixel electrode 12 and the common electrode 22 are formed on the lower and upper substrates 10 and 20, respectively, and then the projections 13 and 23 are formed thereon. The forming process must be added separately.
이외에도, 하부 기판(10)과 상부 기판(20)의 돌기(13, 23) 또는 개구부(1, 2)를 서로 정렬시킬 때에 오정렬(misalignment)이 발생할 수 있다.In addition, misalignment may occur when the protrusions 13 and 23 or the openings 1 and 2 of the lower substrate 10 and the upper substrate 20 are aligned with each other.
본 발명의 과제는 화소 영역을 분할하는 패턴 구조를 가지는 새로운 수직 배향 액정 표시 장치를 제시하는 것이다.An object of the present invention is to propose a new vertically aligned liquid crystal display device having a pattern structure that divides a pixel region.
본 발명의 다른 과제는 분할 패턴 구조를 가지는 수직 배향 액정 표시 장치를 제조하는 공정을 단순화하는 것이다.Another object of the present invention is to simplify the process of manufacturing a vertically aligned liquid crystal display device having a split pattern structure.
본 발명의 다른 과제는 수직 배향 액정 표시 장치의 상부 및 하부 기판 사이의 오정렬에 의한 불량을 제거하는 것이다.Another object of the present invention is to eliminate a defect due to misalignment between the upper and lower substrates of the vertically aligned liquid crystal display.
도 1a 및 도 1b는 종래의 기술에 따른 수직 배향 액정 표시 장치의 단면도로서, 각각 전압이 인가되지 않은 상태와 전압이 인가된 상태에서의 액정 분자의 배열을 보여주는 단면도이고,1A and 1B are cross-sectional views of a vertically aligned liquid crystal display device according to the related art, which is a cross-sectional view showing an arrangement of liquid crystal molecules in a state where no voltage is applied and a state where a voltage is applied, respectively.
도 2a 및 도 2b는 종래의 기술에 따른 다른 수직 배향 액정 표시 장치의 분할 배향을 위한 구조의 단면도로서, 각각 전압이 인가되지 않은 상태와 전압이 인가된 상태에서의 액정 분자의 배열을 각각 보여주는 단면도이고,2A and 2B are cross-sectional views of a structure for splitting alignment of another vertically aligned liquid crystal display according to the related art, and show cross-sectional views showing arrangements of liquid crystal molecules in a state where no voltage is applied and a state where a voltage is applied, respectively. ego,
도 3은 본 발명에 따른 수직 배향 액정 표시 장치에서 분할 배향을 형성하기 위한 전기장의 형태를 보여주는 단면도이고,3 is a cross-sectional view showing the shape of an electric field for forming a split alignment in the vertically aligned liquid crystal display according to the present invention;
도 4는 도 3의 전기장에 의한 액정 분자의 배열을 보여주는 단면도이고,4 is a cross-sectional view illustrating the arrangement of liquid crystal molecules by the electric field of FIG. 3;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수직 배향 액정 표시 장치의 배치도이고,5 is a layout view of a vertically aligned liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6은 도 5의 VI-VI' 선에 대한 단면도이고,6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI 'of FIG. 5,
도 7a 내지 도 7c는 도 6에서의 컬러 필터 기판을 제조하는 방법을 공정 순서에 따라 도시한 단면도이고,7A to 7C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the color filter substrate in FIG. 6 according to a process sequence;
도 8a 내지 도 8f는 도 6에서의 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법을 공정 순서에 따라 도시한 단면도이다.8A to 8F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the thin film transistor substrate of FIG. 6 according to a process sequence.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는 박막 트랜지스터 기판용 하부 기판에 돌기 패턴과 함께 개구 패턴을 모두 형성하며, 돌기 패턴은 게이트 절연막 및 보호막을 패터닝하는 단계에서 형성하고, 개구 패턴을화소 전극을 형성하는 단계에서 형성한다.In order to solve this problem, the liquid crystal display according to the present invention forms both the opening pattern and the protrusion pattern on the lower substrate for the thin film transistor substrate, and the protrusion pattern is formed in the patterning of the gate insulating film and the protective film, and the opening pattern is formed. It is formed in the step of forming a pixel electrode.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 의하면, 박막 트랜지스터용 기판 위에 돌기가 형성되어 있고, 이 돌기를 덮는 형태로 화소 전극이 형성되어 있으며, 화소 전극 내에는 돌기와 나란한 개구부가 형성되어 있다. 이러한 박막 트랜지스터용 기판에는 공통 전극이 형성되어 있는 컬러 필터 기판이 마주보도록 대응되어 있다.According to the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention, protrusions are formed on the substrate for a thin film transistor, and pixel electrodes are formed to cover the protrusions, and openings parallel to the protrusions are formed in the pixel electrodes. The substrate for thin film transistors corresponds to the color filter substrate on which the common electrode is formed.
두 기판 사이에는 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 물질이 주입되어 있을 수 있으며, 이때, 공통 전극과 상기 화소 전극 면에 각각 수직 배향막이 도포되어 있는 것이 바람직하다.A liquid crystal material having negative dielectric anisotropy may be injected between the two substrates. In this case, it is preferable that a vertical alignment layer is coated on the common electrode and the pixel electrode surface, respectively.
또한, 돌기의 형태는 사각 기둥 모양일 수 있다.In addition, the shape of the projection may be a square pillar shape.
본 발명의 실시예에 따른 다른 액정 표시 장치에 의하면, 하나의 기판 위에 게이트선 및 게이트 전극 등의 게이트 배선이 형성되어 있고, 이 게이트 배선을 게이트 절연막 패턴이 덮고 있으며, 게이트 전극 상부의 게이트 절연막 패턴 위에는 반도체 패턴이 형성되어 있다. 반도체 패턴의 가장자리와 각각 중첩하는 소스 전극 및 드레인 전극, 소스 전극과 연결되며 게이트선과 교차하는 데이터선 등의 데이터 배선이 형성되어 있고, 드레인 전극의 일부를 제외한 데이터 배선 및 반도체 패턴 위에는 보호막 패턴이 형성되어 있다. 이 보호막 패턴은 데이터선과 게이트선에 의해 둘러싸인 화소 내부에서는 제거되어 있다. 또한, 화소 내의 기판 면에는 적어도 두 개의 돌기 패턴이 형성되어 있고, 이 돌기 패턴을 덮는 형태로 화소 전극이 형성되어 있다. 이 화소 전극은 드레인 전극과 접촉되어 있으며, 그 내부에 돌기 패턴과 번갈아 위치하는 개구 패턴이 형성되어 있다. 이러한 구조의 박막 트랜지스터 기판에는 대향 기판이 대응되어 있는데, 이 기판에는 공통 전극이 형성되어 있다.According to another liquid crystal display according to the embodiment of the present invention, a gate wiring such as a gate line and a gate electrode is formed on one substrate, and the gate insulating film pattern covers the gate wiring and the gate insulating film pattern on the gate electrode. The semiconductor pattern is formed on it. Data wires such as a source electrode and a drain electrode overlapping the edge of the semiconductor pattern, and a data line connected to the source electrode and intersecting the gate line are formed. A protective film pattern is formed on the data line and the semiconductor pattern except for a part of the drain electrode. It is. This protective film pattern is removed inside the pixel surrounded by the data line and the gate line. Further, at least two projection patterns are formed on the substrate surface in the pixel, and the pixel electrodes are formed in such a manner as to cover the projection patterns. The pixel electrode is in contact with the drain electrode, and an opening pattern alternately positioned with the protrusion pattern is formed therein. The opposite substrate corresponds to the thin film transistor substrate having this structure, and the common electrode is formed on the substrate.
여기에서, 돌기 패턴은 게이트 절연막 패턴과 동일한 물질로 이루어진 하부층과 보호막 패턴과 동일한 물질로 이루어진 상부층으로 패터닝되어 있다.Here, the protrusion pattern is patterned into a lower layer made of the same material as the gate insulating film pattern and an upper layer made of the same material as the protective film pattern.
또한, 게이트 절연막 패턴은 드레인 전극 하부를 제외한 부분에서 보호막 패턴과 동일한 패턴을 가질 수 있다.In addition, the gate insulating layer pattern may have the same pattern as the passivation layer pattern at portions except the lower portion of the drain electrode.
대향 기판의 공통 전극 하부에는 각 화소에 대응대는 부분에 컬러 필터가 형성되어 있고, 인접한 컬러 필터 사이에는 차광막이 형성되어 있는 컬러 필터 기판 일 수 있다.A color filter may be formed below the common electrode of the opposing substrate, and a color filter may be formed at a portion corresponding to each pixel, and a light blocking film may be formed between adjacent color filters.
박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판 사이에는 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 물질이 주입되어 있는 것이 바람직하며, 액정 물질의 분자축이 수직으로 배향하는 배향막이 화소 전극과 공통 전극 상부에 형성되어 있을 수 있다.It is preferable that a liquid crystal material having negative dielectric anisotropy is injected between the thin film transistor substrate and the color filter substrate, and an alignment layer in which the molecular axes of the liquid crystal material are vertically aligned may be formed on the pixel electrode and the common electrode.
또한, 공통 전극와 화소 전극은 ITO 또는 IZO로 형성되어 있을 수 있다.In addition, the common electrode and the pixel electrode may be formed of ITO or IZO.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에서는, 먼저 제1 기판 위에 게이트선 및 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선을 형성하고, 게이트 배선 및 제1 기판 위에 게이트 절연막을 증착한 다음, 게이트 절연막 위에 게이트 전극과 중첩하는 반도체 패턴을 형성한다. 이어, 반도체 패턴의 가장자리와 각각 중첩하는 소스 전극 및 드레인 전극, 그리고 소스 전극과 연결되며 게이트선과 교차하여 화소를 정의하는 데이터선을 포함하는 데이터 배선을 형성하고, 데이터배선 및 반도체 패턴과 게이트 절연막 위에 보호막을 증착한다. 다음, 보호막과 게이트 절연막을 식각하여, 드레인 전극의 일부를 제외한 데이터 배선 및 반도체 패턴 및 게이트 배선 상부에 제1 보호막 패턴 및 제1 게이트 절연막 패턴을 형성함과 동시에, 화소 내에 제2 보호막 패턴층 및 제2 게이트 절연막 패턴층으로 이루어진 돌기 패턴을 형성한다. 그 위에 제1 투명 도전막을 증착하고 식각하여, 드레인 전극과 연결되며 돌기 패턴을 덮는 화소 전극을 형성함과 동시에, 화소 전극 내에 개구 패턴을 형성한다.Meanwhile, in the method of manufacturing the liquid crystal display according to the embodiment of the present invention, first, a gate wiring including a gate line and a gate electrode is formed on a first substrate, and a gate insulating film is deposited on the gate wiring and the first substrate. A semiconductor pattern overlapping the gate electrode is formed on the gate insulating film. Subsequently, a data line including a source electrode and a drain electrode overlapping the edge of the semiconductor pattern, and a data line connected to the source electrode and intersecting the gate line to define a pixel is formed, and is formed on the data line and the semiconductor pattern and the gate insulating film. A protective film is deposited. Next, the protective film and the gate insulating film are etched to form a first protective film pattern and a first gate insulating film pattern on the data wiring and the semiconductor pattern except the drain electrode and the gate wiring, and at the same time, the second protective film pattern layer and A projection pattern made of the second gate insulating film pattern layer is formed. The first transparent conductive film is deposited and etched thereon to form a pixel electrode connected to the drain electrode and covering the protrusion pattern, and an opening pattern is formed in the pixel electrode.
제2 기판에 컬러 필터를 형성하고, 컬러 필터 위에 제2 투명 도전막을 증착하여 공통 전극을 형성한 다음, 화소 전극과 공통 전극이 서로 마주보도록 제1 기판과 제2 기판을 대응시키는 것이 가능하며, 이 경우 화소 전극과 공통 전극 상부에 각각 수직 배향막을 도포하고, 두 기판 사이에는 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 물질을 주입하는 것이 바람직하다.It is possible to form a color filter on the second substrate, to form a common electrode by depositing a second transparent conductive film on the color filter, and then to correspond the first substrate and the second substrate so that the pixel electrode and the common electrode face each other, In this case, it is preferable to apply a vertical alignment layer on the pixel electrode and the common electrode, respectively, and inject a liquid crystal material having negative dielectric anisotropy between the two substrates.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 수직 배향 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명한다.Next, a vertical alignment liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. .
먼저, 도 3 및 도 4를 참고로 하여 본 발명에 따른 수직 배향 액정 표시 장치의 패턴 구조 및 분할 배향 원리를 개략적으로 설명한다.First, referring to FIGS. 3 and 4, the pattern structure and the divided alignment principle of the vertically aligned liquid crystal display according to the present invention will be described.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수직 배향 액정 표시 장치에서 분할 배향을 형성하기 위한 전기장의 형태를 보여주는 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a shape of an electric field for forming a split alignment in a vertical alignment liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3에 도시한 바와 같이, 하부 기판(10) 위에 게이트 절연막 및/또는 보호막으로 이루어진 사각형 돌기 패턴(15)이 형성되어 있고, 이 돌기 패턴(15)를 덮는 화소 전극(10)이 ITO (indium-tin-oxide) 또는 IZO (induin-zinc-oxide) 등의 투명 도전막으로 형성되어 있다. 또한, 화소 전극(16)의 내에는 돌기 패턴(15)과 번갈아 위치하도록 개구 패턴(3)이 뚫려 있어, 돌기 패턴(15)과 개구 패턴(30)이 쌍을 이루고 있다. 돌기 패턴(15)과 개구 패턴(30)은 하나의 화소 내에 적어도 한 쌍이 형성되어 있다.As shown in FIG. 3, a rectangular protrusion pattern 15 including a gate insulating film and / or a protective film is formed on the lower substrate 10, and the pixel electrode 10 covering the protrusion pattern 15 is formed of ITO (indium). It is formed of a transparent conductive film such as -tin-oxide) or IZO (induin-zinc-oxide). In addition, the opening pattern 3 is drilled in the pixel electrode 16 so as to alternate with the protrusion pattern 15 so that the protrusion pattern 15 and the opening pattern 30 are paired. At least one pair of the projection pattern 15 and the opening pattern 30 is formed in one pixel.
이러한 하부 기판(10)과 마주보도록 상부 기판(20)이 대응되어 있고, 상부 기판(20)에는 컬러 필터(도시하지 않음) 및 이를 덮는 투명 공통 전극(25)이 형성되어 있다.The upper substrate 20 corresponds to face the lower substrate 10, and a color filter (not shown) and a transparent common electrode 25 covering the upper substrate 20 are formed on the upper substrate 20.
이러한 액정 표시 장치의 공통 전극(25)과 화소 전극(16)에 전압이 인가되면, 하부 및 상부 기판(10, 20) 사이에 도 3에 도시한 바와 같은 전기장(E) 및 이에 따른 등전위선(Eeq)이 형성된다. 즉, 화소 전극(16)의 개구 패턴(3) 부근에서는 개구 패턴(3) 가장자리로부터 시작되어 상부 기판(20)의 공통 전극(25)의 한 지점으로 모이는 형태의 전기장(E)이 형성되며, 돌기 패턴(15) 부근에서는 돌기 패턴(15)으로부터 상부 기판(20)의 공통 전극(25) 쪽으로 퍼지는 형태로 전기장(E)이 형성된다. 따라서, 돌기 패턴(15) 또는 개구 패턴(3)을 중심으로 전기장(E) 및 등전위선(Eeq)이 대칭적으로 균일하게 나타난다.When a voltage is applied to the common electrode 25 and the pixel electrode 16 of the liquid crystal display, the electric field E as shown in FIG. 3 between the lower and upper substrates 10 and 20 and the corresponding equipotential line ( E eq ) is formed. That is, in the vicinity of the opening pattern 3 of the pixel electrode 16, an electric field E is formed starting from the edge of the opening pattern 3 and gathering to a point of the common electrode 25 of the upper substrate 20. In the vicinity of the projection pattern 15, an electric field E is formed in a form of spreading from the projection pattern 15 toward the common electrode 25 of the upper substrate 20. Therefore, the electric field E and the equipotential line E eq appear symmetrically and uniformly about the projection pattern 15 or the opening pattern 3.
도 4는 도 3의 전기장(E)에 의한 액정 분자의 배열을 보여주는 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating an arrangement of liquid crystal molecules by the electric field E of FIG. 3.
도 4에 도시한 바와 같이, 두 기판(10, 20) 사이에 주입되어 있는 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 분자(30)는 그 장축이 전기장(E)에 수직한 방향 또는 등전위선(Eeq)에 나란한 방향으로 배열하려 하므로, 액정 분자(30)가 돌기 패턴(15) 또는 개구 패턴(3)을 중심으로 양쪽에 위치한 두 영역에서 서로 다른 방향으로 기울어 진다. 따라서, 두 영역의 광학적 특성이 보상되어 시야각이 넓어진다.As shown in FIG. 4, the liquid crystal molecules 30 having negative dielectric anisotropy injected between the two substrates 10 and 20 have a long axis perpendicular to the electric field E or an equipotential line E eq . Since the liquid crystal molecules 30 are inclined in different directions in two regions located on both sides of the projection pattern 15 or the opening pattern 3, the liquid crystal molecules 30 are arranged in parallel to each other. Thus, the optical properties of the two regions are compensated for, thereby widening the viewing angle.
이러한 패턴 구조 및 분할 배향 원리를 가지는 수직 배향 액정 표시 장치에 대한 실시예를 도 5 및 도 6을 참고로 하여 설명한다.An embodiment of a vertically aligned liquid crystal display device having such a pattern structure and a divided alignment principle will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수직 배향 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 6은 도 5의 VI-VI' 선에 대한 단면도이다.5 is a layout view of a vertically aligned liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI 'of FIG. 5.
도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 하부 기판(10) 위에 가로 방향의 게이트선(101), 이로부터 연장된 게이트 전극(102) 등을 포함하는 게이트 배선이 형성되어 있고, 게이트 배선(101, 102) 상부에는 제1 게이트 절연막 패턴(201)이 게이트 배선(101, 102)을 덮고 있다. 게이트 전극(102) 상부의 제1 게이트 절연막 패턴(201) 위에는 비정질 규소막 등의 반도체 패턴(301)이 형성되어 있고, 반도체 패턴(301) 위에는 도핑된 비정질 규소막 등의 저항성 접촉층 패턴(402)이 게이트 전극(102)을 중심으로 양쪽으로 나뉘어 형성되어 있다. 또한, 제1 게이트 절연막 패턴(201) 위에는 세로 방향으로 형성되어 게이트선(101)과 교차하는 데이터선(501)이 형성되어 있고, 데이터선(501)으로부터 소스 전극(502)이 연장되어 한쪽 접촉층 패턴(402)과 접촉하며, 소스 전극(502)의 반대쪽에서 나머지 접촉층 패턴(402)과 접촉하도록 드레인 전극(503)이 소스 전극(502)과 분리되어 형성되어 있다. 게이트선(101) 및 게이트 전극(102) 위의 제1 게이트 절연막 패턴(201), 반도체층(301), 그리고 데이터선(501), 소스 및 드레인 전극(502, 503)을 덮도록 제1 보호막 패턴(601)이 형성되어 있다. 여기에서, 제1 보호막 패턴(601)은 드레인 전극(503) 상부에서 제거되어 있는 것을 제외하면, 제1 게이트 절연막 패턴(201)과 거의 동일한 형태를 가진다. 이러한 제1 보호막 패턴(601)과 제1 게이트 절연막 패턴(201)은 게이트선(101)과 데이터선(501)이 교차하여 정의되는 화소 내부에서 제거되어 있다.As shown in FIGS. 5 and 6, a gate wiring including a gate line 101 in the horizontal direction, a gate electrode 102 extending therefrom, and the like are formed on the lower substrate 10, and the gate wiring 101 is formed. The first gate insulating layer pattern 201 covers the gate wirings 101 and 102. A semiconductor pattern 301 such as an amorphous silicon film is formed on the first gate insulating layer pattern 201 on the gate electrode 102, and an ohmic contact layer pattern 402 such as a doped amorphous silicon film is formed on the semiconductor pattern 301. ) Is formed in both sides with respect to the gate electrode 102. In addition, a data line 501 is formed on the first gate insulating layer pattern 201 and intersects with the gate line 101. The source electrode 502 extends from the data line 501 so as to contact one side. The drain electrode 503 is formed to be in contact with the layer pattern 402 and separated from the source electrode 502 so as to contact the remaining contact layer pattern 402 on the opposite side of the source electrode 502. The first passivation layer to cover the first gate insulating layer pattern 201, the semiconductor layer 301, and the data line 501, the source and drain electrodes 502 and 503 on the gate line 101 and the gate electrode 102. The pattern 601 is formed. Here, except that the first passivation layer pattern 601 is removed from the upper portion of the drain electrode 503, the first passivation layer pattern 601 may have substantially the same shape as the first gate insulation layer pattern 201. The first passivation layer pattern 601 and the first gate insulation layer pattern 201 are removed in the pixel defined by the intersection of the gate line 101 and the data line 501.
한편, 돌기 패턴(15)이 화소 내에 형성되어 있는데, 제1 게이트 절연막 패턴(201)과 동일한 물질의 제2 게이트 절연막 패턴(202) 및 제1 보호막 패턴(601)과 동일한 물질의 제2 보호막 패턴(602)의 이중막으로 이루어져 있다. 이때, 돌기 패턴(15)은 3∼8μm의 폭으로 형성되어 있다.Meanwhile, although the protrusion pattern 15 is formed in the pixel, the second gate insulating layer pattern 202 of the same material as the first gate insulating layer pattern 201 and the second protective layer pattern of the same material as the first protective layer pattern 601 are formed. It consists of 602 double membranes. At this time, the protrusion pattern 15 is formed in the width | variety of 3-8 micrometers.
이러한 돌기 패턴(15)은 화소의 긴 변의 가운데 부분을 중심으로 위쪽 영역과 아래쪽 영역이 대칭적으로 형성되어 있는데, 가로 중심선에 대해 상하로 각각 약 45도의 각도를 가지도록 길게 뻗어 있으며, 돌기 패턴(15)의 길게 뻗은 부분은 위쪽 영역과 아래쪽 영역에 대해 각각 적어도 두 개가 형성되어 있으며, 이들은 서로 나란하게 놓여 있다. 또한, 돌기 패턴(15)의 길게 뻗은 부분의 끝단으로부터 화소의 가로 중심선 및 화소의 가장자리를 따라 연장부(151, 152)가 연장되어 있는데, 이 연장부(151, 152)는 돌기 패턴(15)의 하나의 길게 뻗은 부분의 끝단으로부터 다른 길게 뻗은 부분의 끝단 쪽을 향하는 방향으로 연장되어 있다.The protrusion pattern 15 is symmetrically formed with an upper region and a lower region around the center of the long side of the pixel. The protrusion pattern 15 extends long at an angle of about 45 degrees up and down with respect to the horizontal center line. At least two elongated portions of 15) are formed for the upper region and the lower region, and they are placed next to each other. In addition, the extension portions 151 and 152 extend from the end of the elongated portion of the projection pattern 15 along the horizontal center line of the pixel and the edge of the pixel, and the extension portions 151 and 152 are the projection pattern 15. Extends from the end of one elongate portion toward the end of the other elongated portion.
또한, 화소 내 기판(10) 면에는 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전막으로 화소전극(16)이 형성되어 있다. 이 화소 전극(16)은 드레인 전극(503)의 드러난 부분과 연결되어 있으며, 화소 내의 돌기 패턴(15)을 덮고 있다. 또한, 화소 전극(16)의 일부가 제거된 개구 패턴(3)이 형성되어 있는데, 이 개구 패턴(3)은 화소의 가로 중심선을 기준으로 위쪽 영역과 아래쪽 영역에서 대칭이 되도록 형성되어 있고, 45도의 각도로 뻗어 있으며, 돌기 패턴(15)의 길게 뻗은 부분과 서로 번갈아 배치되어 있다. 또한, 개구 패턴(3)의 일부는 화소의 가로 중심선을 따라 화소 전극(16)의 가장자리로부터 돌기 패턴(15) 쪽으로 연장되도록 형성되어 있다.Further, the pixel electrode 16 is formed on the surface of the in-pixel substrate 10 with a transparent conductive film such as ITO or IZO. The pixel electrode 16 is connected to the exposed portion of the drain electrode 503 and covers the protrusion pattern 15 in the pixel. In addition, an opening pattern 3 in which a part of the pixel electrode 16 is removed is formed. The opening pattern 3 is formed to be symmetrical in the upper region and the lower region with respect to the horizontal center line of the pixel. It extends at the angle of FIG., And is alternately arrange | positioned with the extended part of the protrusion pattern 15. FIG. A part of the opening pattern 3 is formed to extend from the edge of the pixel electrode 16 toward the protrusion pattern 15 along the horizontal center line of the pixel.
도시하지는 않았지만, 화소 전극(16) 위에는 수직 배향막이 도포되어 있다.Although not shown, a vertical alignment layer is coated on the pixel electrode 16.
이러한 박막 트랜지스터 기판용 하부 기판(10)은 컬러 필터 기판용 상부 기판(20)과 마주보도록 대응되어 있다. 하부 기판(10)과 마주보는 상부 기판(20) 면에는 하부 기판(10)의 게이트 전극(102), 반도체층(301), 소스 및 드레인 전극(502, 503) 등으로 이루어진 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 부분과 하부 기판(10)의 게이트선(101) 및 데이터선(501) 등이 형성되어 있는 화소 바깥 부분에 대응하는 위치에 차광막(700)이 형성되어 있다. 또한, 각 화소에 대응되는 부분에 컬러 필터(801, 802)가 형성되어 있고, 컬러 필터(801, 802) 상부에는 ITO 또는 IZO 등의 투명 도전막으로 공통 전극(25)이 형성되어 있으며, 공통 전극(25) 면에는 수직 배향막(도시하지 않음)이 도포되어 있다.The lower substrate 10 for the thin film transistor substrate corresponds to face the upper substrate 20 for the color filter substrate. On the surface of the upper substrate 20 facing the lower substrate 10, a thin film transistor including a gate electrode 102, a semiconductor layer 301, source and drain electrodes 502 and 503 of the lower substrate 10 is formed. The light shielding film 700 is formed at a position corresponding to the portion of the lower substrate 10 and the outer portion of the pixel where the gate line 101, the data line 501, and the like are formed. In addition, color filters 801 and 802 are formed in portions corresponding to the respective pixels, and common electrodes 25 are formed on the color filters 801 and 802 with transparent conductive films such as ITO or IZO. A vertical alignment film (not shown) is applied to the surface of the electrode 25.
이러한 돌기 패턴(15) 및 개구 패턴(3)을 가지는 액정 표시 장치의 경우, 앞서 도 3 및 도 4를 참고로 설명한 바와 같은 원리에 따라 돌기 패턴(15) 또는 개구 패턴(3)을 중심으로 양쪽에서 액정 분자의 배열 방향이 다르게 나타나므로, 서로평행한 돌기 패턴(15) 또는 개구 패턴(3)을 중심으로 화소가 이분할 된다. 또한, 화소의 가로 중심선을 중심으로 위쪽 영역과 아래쪽 영역이 서로 대칭이므로, 위쪽 영역과 아래쪽 영역의 액정 분자의 배열 방향이 서로 반대가 된다. 결과적으로, 화소 전체로 보아 배향이 다른 네 영역이 존재하게 되어 시야각을 넓힐 수 있다.In the case of the liquid crystal display device having the protrusion pattern 15 and the opening pattern 3, both of the protrusion patterns 15 and the opening pattern 3 may be formed in accordance with the principle described above with reference to FIGS. 3 and 4. Since the alignment directions of the liquid crystal molecules are different from each other, the pixels are divided into two, centering on the parallel projection patterns 15 or the opening patterns 3. In addition, since the upper region and the lower region are symmetrical with respect to the horizontal center line of the pixel, the alignment directions of the liquid crystal molecules in the upper region and the lower region are opposite to each other. As a result, there are four regions with different orientations as a whole and the viewing angle can be widened.
돌기 패턴(15)과 개구 패턴(3)은 본 발명의 실시예에서의 형태에만 국한되지는 않으며, 화소를 네 영역으로 분할하는 다양한 패턴 형태 및 배열에 적용될 수 있다.The projection pattern 15 and the opening pattern 3 are not limited to the form in the embodiment of the present invention, but can be applied to various pattern forms and arrangements for dividing the pixel into four regions.
이상에서와 같이, 박막 트랜지스터 기판에 돌기 패턴(15)과 개구 패턴(3)이 모두 형성되어 있는 본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는, 돌기 패턴(15) 주변에서는 전기장이 퍼지는 형태로, 개구 패턴(3) 주변에서는 전기장이 모이는 형태로 전기장이 왜곡되므로, 화소 내에서 액정 분자의 배향이 효과적으로 분할되어 시야각이 향상된다. 또한, 컬러 필터 기판에 아무런 패턴도 형성되어 있지 않아, 공통 전극(25)의 저항이 감소되지 않으며 공정적인 면에서도 유리하다.As described above, in the liquid crystal display device according to the present invention in which both the projection pattern 15 and the opening pattern 3 are formed on the thin film transistor substrate, the opening pattern is formed in a form in which an electric field is spread around the projection pattern 15. 3) Since the electric field is distorted in the form of electric field gathering in the periphery, the orientation of the liquid crystal molecules in the pixel is effectively divided, thereby improving the viewing angle. In addition, since no pattern is formed on the color filter substrate, the resistance of the common electrode 25 is not reduced and is advantageous in terms of process.
그러면, 도 7a 내지 도 7c, 도 8a 내지 도 8f, 그리고 도 5를 참고로 하여 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.Next, a method of manufacturing the liquid crystal display of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 7A to 7C, 8A to 8F, and FIG. 5.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 컬러 필터 기판을 제조하는 방법을 공정 순서에 따라 나타낸 단면도이고, 도 8a 내지 도 8f는 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법을 공정 순서에 따라 나타낸 단면도이다.7A to 7C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a color filter substrate of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 8A to 8F are methods of manufacturing a thin film transistor substrate of a liquid crystal display. It is sectional drawing which showed according to the process sequence.
먼저 컬러 필터 기판의 제조 방법을 설명한다.First, the manufacturing method of a color filter substrate is demonstrated.
도 7a 내지 도 7c에 도시한 바와 같이, 컬러 필터 기판용 기판(20)에 화소의 가장자리를 가리기 위한 그물 형태의 차광막(700)을 형성한 다음, 차광막(700)이 형성되어 있지 않은 화소 부분에 R, G, B 등의 컬러 필터(801, 802)를 형성한다. 이어, ITO 또는 IZO막 등을 증착하여 공통 전극(25)을 형성한다. 도시하지는 않았지만, 공통 전극(25)의 상부에 수직 배향막을 도포하여 컬러 필터 기판을 완성한다.As shown in FIGS. 7A to 7C, a net light shielding film 700 is formed on the color filter substrate substrate 20 to cover the edges of the pixels, and then the pixel portion where the light shielding film 700 is not formed. Color filters 801 and 802 such as R, G, and B are formed. Next, an ITO or IZO film or the like is deposited to form a common electrode 25. Although not shown, a vertical alignment film is coated on the common electrode 25 to complete the color filter substrate.
다음, 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법은 다음과 같다.Next, a method of manufacturing a thin film transistor substrate is as follows.
도 5 및 도 8a에 도시한 바와 같이, 기판(10) 위에 게이트선(101) 및 게이트 전극(102)을 포함하는 게이트 배선을 형성하고, 그 위에 게이트 절연막(200)을 형성한다.5 and 8A, a gate wiring including a gate line 101 and a gate electrode 102 is formed on a substrate 10, and a gate insulating film 200 is formed thereon.
다음, 도 5 및 도 8b에 도시한 바와 같이, 비정질 규소막 등의 반도체층과 도핑된 비정질 규소막 등의 저항성 접촉층을 연속하여 형성하고, 두 층을 동시에 식각하여 접촉층 패턴(401)과 반도체 패턴(301)을 형성한다.Next, as shown in FIGS. 5 and 8B, a semiconductor layer such as an amorphous silicon film and an ohmic contact layer such as a doped amorphous silicon film are successively formed, and both layers are simultaneously etched to form a contact layer pattern 401. The semiconductor pattern 301 is formed.
다음, 도 5 및 도 8c에 도시한 바와 같이, 데이터선(501), 소스 및 드레인 전극(502, 503)을 형성하고, 소스 및 드레인 전극(502, 503)을 마스크로 하여 드러난 접촉층 패턴(401)을 제거하여 박막 트랜지스터를 완성한다.Next, as shown in FIG. 5 and FIG. 8C, the contact line pattern exposed by forming the data line 501, the source and drain electrodes 502 and 503, and using the source and drain electrodes 502 and 503 as a mask ( 401) is removed to complete the thin film transistor.
이어, 도 8d에 도시한 바와 같이, 보호막(600)을 증착한다.Subsequently, as shown in FIG. 8D, the protective film 600 is deposited.
다음, 보호막(600) 및 그 하부의 게이터 절연막(200)을 패터닝하여, 도 5 및 도 8e에 도시한 바와 같이, 박막 트랜지스터, 게이트선(101) 및 데이터선(601) 상부, 즉 화소 바깥 영역에 제1 보호막 패턴(601) 및 제1 게이트 절연막 패턴(201)을형성하고, 화소 내부에는 제2 보호막 패턴(602)과 제2 게이트 절연막 패턴(202)으로 이루어진 돌기 패턴(15)을 형성한다. 또한, 이 단계에서 드레인 전극(503) 상부의 보호막(600)을 제거하여 드레인 전극(503) 일부를 드러낸다. 드레인 전극(503)의 드러난 부분은 후속 공정에서 형성될 화소 전극과 접촉할 부분이다.Next, the passivation layer 600 and the gator insulating layer 200 thereunder are patterned, and as shown in FIGS. 5 and 8E, the thin film transistor, the gate line 101, and the data line 601, that is, the pixel outer region. The first passivation layer pattern 601 and the first gate insulation layer pattern 201 are formed in the pixel, and the protrusion pattern 15 including the second passivation layer pattern 602 and the second gate insulation layer pattern 202 is formed in the pixel. . In this step, a portion of the drain electrode 503 is exposed by removing the passivation layer 600 on the drain electrode 503. The exposed portion of the drain electrode 503 is the portion to be in contact with the pixel electrode to be formed in a subsequent process.
여기에서는 돌기 패턴(15)의 상부막은 보호막(600)으로 이루어지고, 하부막은 게이트 절연막(200)으로 이루어지는 경우에 대해서만 언급하였지만, 막의 적층 순서나 공정의 순서에 따라서 돌기 패턴(15)의 층상 구조 및 형성 방법을 달리할 수 있다. 예를 들어, 4매 마스크 공정을 적용하여 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 경우, 게이트 절연막, 접촉층, 반도체층 및 데이터 배선용 금속을 동시에 패터닝하여 데이터 배선, 반도체 패턴 및 접촉층 패턴을 형성하는 단계에서, 데이터 배선용 금속, 반도체층 및 접촉층의 삼중막으로 이루어진 돌기 패턴을 형성할 수 있다.Herein, only the case where the upper layer of the protruding pattern 15 is made of the passivation layer 600 and the lower layer is made of the gate insulating layer 200 is described. And the formation method may be different. For example, when manufacturing a thin film transistor substrate by applying a four-sheet mask process, in the step of forming a data wiring, a semiconductor pattern and a contact layer pattern by simultaneously patterning a gate insulating film, a contact layer, a semiconductor layer and a data wiring metal, The projection pattern which consists of a triple film of a metal for data wiring, a semiconductor layer, and a contact layer can be formed.
다음, ITO 또는 IZO 등의 투명 도전막을 증착하고 패터닝하여, 도 5 및 도 8f에 도시한 바와 같이, 드레인 전극(503)의 드러난 부분과 연결되는 화소 전극(16) 및 화소 전극(16) 내에 개구 패턴(3)을 형성한다.Next, a transparent conductive film such as ITO or IZO is deposited and patterned, and the openings in the pixel electrode 16 and the pixel electrode 16 connected to the exposed portions of the drain electrode 503, as shown in FIGS. 5 and 8F. The pattern 3 is formed.
도시하지는 않았지만, 개구 패턴(3)을 가지는 화소 전극(16) 면에 수직 배향막을 도포하여 박막 트랜지스터 기판을 완성한다.Although not shown, a thin film transistor substrate is completed by applying a vertical alignment film to the surface of the pixel electrode 16 having the opening pattern 3.
도 7a 내지 도 7c의 단계를 거쳐 만들어진 컬러 필터 기판의 공통 전극(25)과 도 8a 내지 도 8f의 단계를 거쳐 만들어진 박막 트랜지스터 기판의 화소 전극(16)이 서로 마주보도록 두 기판을 정렬시킨 후, 실재(sealant)를 도포하여 두기판을 조립하고, 각 기판의 바깥쪽에 편광판을 붙여 액정 표시 장치를 완성한다.After aligning the two substrates such that the common electrode 25 of the color filter substrate made through the steps of FIGS. 7A to 7C and the pixel electrode 16 of the thin film transistor substrate made through the steps of FIGS. 8A to 8F face each other, A sealant is applied to assemble the two substrates, and a polarizer is attached to the outside of each substrate to complete the liquid crystal display device.
이처럼, 본 발명에 따른 수직 배향 액정 표시 장치의 제조 방법에서는, 박막 트랜지스터 기판에 돌기 패턴(15)과 개구 패턴(3)을 모두 형성하므로, 상부 컬러 필터 기판과 하부 박막 트랜지스터 기판에 각각 패턴이 형성되어 있는 경우에서 발생하기 쉬운 두 기판 사이의 오정렬에 대한 우려가 없다.As described above, in the method of manufacturing the vertically aligned liquid crystal display device according to the present invention, since both the projection pattern 15 and the opening pattern 3 are formed on the thin film transistor substrate, the patterns are formed on the upper color filter substrate and the lower thin film transistor substrate, respectively. There is no concern about misalignment between the two substrates, which is likely to occur in the case of the present case.
또한, 이러한 박막 트랜지스터 기판의 돌기 패턴(15)과 개구 패턴(3)은 보호막(600)과 게이트 절연막(200)을 식각하여 드레인 전극(503)을 드러내는 접촉부를 형성하는 단계 및 화소 전극(16)을 패터닝하는 단계에서 각각 형성하므로, 돌기 패턴(15)이나 개구 패턴(3)을 형성하기 위해 공정을 추가할 필요가 없다.In addition, the protrusion pattern 15 and the opening pattern 3 of the thin film transistor substrate may include forming a contact portion exposing the drain electrode 503 by etching the passivation layer 600 and the gate insulating layer 200 and the pixel electrode 16. Since it is formed in the step of patterning, respectively, it is not necessary to add a process to form the projection pattern 15 or the opening pattern (3).
이외에도, 컬러 필터 기판의 공통 전극(25)에 개구 패턴을 형성하지 않으므로, 개구 패턴을 형성하기 위한 사진 식각 공정이나, 컬러 필터 상부에 컬러 필터를 식각액으로부터 보호하기 위한 버퍼층인 오버 코트층을 형성하는 단계가 필요치 않아 공정이 단순해 질 뿐만 아니라, 패턴이 있는 경우에 공통 전극(25)의 저항이 증가되는 단점을 완전히 해결할 수 있으며, 개구 패턴이 과식각 되거나 언더 컷(undercut)되어 발생하는 불량을 제거할 수 있다.In addition, since the opening pattern is not formed in the common electrode 25 of the color filter substrate, a photolithography process for forming the opening pattern or an overcoat layer, which is a buffer layer for protecting the color filter from the etching solution, is formed on the color filter. Not only does the step need to be simplified, but also the process can be simplified, and the drawback that the resistance of the common electrode 25 is increased when there is a pattern can be completely solved, and defects caused by overetching or undercut of the opening pattern can be completely eliminated. Can be removed.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 수직 배향 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에서는 공정을 추가하지 않고 액정 분자의 배열 방향을 분할할 수 있을 뿐만 아니라, 상부 기판과 하부 기판의 오정렬이 발생할 우려가 없다.As described above, in the vertically aligned liquid crystal display device and the method of manufacturing the same, the alignment direction of the liquid crystal molecules can be divided without adding a step, and there is no fear of misalignment between the upper substrate and the lower substrate.
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