KR100620845B1 - 멀티도메인 액정표시소자 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 개구율을 향상시킴과 아울러, 공정을 단순화하는 멀티도메인 액정표시소자 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 멀티도메인 액정표시소자 제조방법은 하판에 소정의 두께로 돌기재를 도포한후, 배면노광하여 전극 버스라인과 중첩됨과 아울러, 화소전극을 포획하도록 돌기를 형성한다.
이에따라, 본 발명에 따른 멀티도메인 액정표시소자 제조방법은 개구율을 향상시킴과 아울러, 제조공정을 단순화하게 된다.

Description

멀티도메인 액정표시소자 제조방법{Method of Multidomain Liquid Crystal Display}
도 1은 종래의 멀티도메인 액정표시소자를 도시한 단면도.
도 2는 도 1의 A-A'선을 따라 절단하여 도시한 단면도.
삭제
도 3은 도 2의 제조방법을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 4는 멀티도메인 액정표시소자를 도시한 단면도.
도 5는 도 4의 제조방법을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 멀티도메인 액정표시소자의 제조방법을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티도메인 액정표시소자의 제조방법을 설명하기 위해 도시한 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
2, 42 : 하부기판 4, 44 : 게이트 절연막
6, 46 : 소스버스라인 8 : 소스전극
10, 50 : 보호막 12, 52 : 화소전극
14, 54 : 돌기 16 : 게이트버스라인
18 : 드레인전극 20 : 게이트전극
22, 48 : 돌기재 24, 44 : 마스크
32, 62 : 상부기판 34, 64 : 블랙매트릭스
36, 66 : 칼라필터 38, 68 : 투명전극
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 개구율을 향상시킴과 아울러, 공정을 단순화하는 멀티도메인 액정표시소자 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로, 액정 표시장치(Liquid Crystal Display ; 이하 "LCD"라 함)는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이러한 추세에 따라, LCD는 사무자동화 기기, 오디오/비디오 기기등에 이용되고 있는 실정이다. 한편, LCD는 매트릭스 형태로 배열되어진 다수의 제어용 스위치들에 인가되는 영상신호에 따라 광빔의 투과량이 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다. 그러나, LCD는 액정이 갖는 광시야각이 좁을뿐 아니라 측면에서 볼 경우 표시품질이 현격하게 저하되는 단점을 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 넓은 광시야각을 확보하기 위한 다방면에 걸친 연구가 계속 진행중에 있다. 이 결과, 광시야각을 넓히기 위한 방법의 하나로 멀티도메인 방법(Multidomain Method)이 제안되고 있다. 멀티도메인 방법은 한 화소 내에서 둘 이상으로 나누어진 서브영역들(Sub-pixels, 도메인) 각각에서 액정들의 배열방향을 다른 방향으로 조절하기 위한 방향제어전극을 사용하는 방법이다. 이때, 방향제어전극으로는 전기적인 신호가 들어가는 부수전극과, 전기적인 신호가 들어가지 않는 절연체를 사용하여 전기장의 왜곡을 유발하는 돌기 형태로 나눌수 있다. 이 경우, 방향제어전극은 화소전극 주변을 포획하는 형태로 설치되어 액정에 인가되는 전계를 조절하여 액정의 배향방향을 한 화소내에서 다수개 방향으로 조절하게 된다. 이러한 돌기는 설계자의 의도에 따라 액정표시소자의 상판 또는 하판에 형성될 수 있게 된다. 이하, 도 1 내지 도 5를 결부하여 돌기가 형성된 액정표시소자의 상판 또는 하판에 대하여 살펴보기로 한다.
도 1을 참조하면, 멀티도메인 액정표시소자의 하판구조가 도시되어 있다. 게이트버스라인(6)에서 전송되는 게이트신호는 게이트전극(20)에 인가되어 소스버스라인(6)을 경유하여 소스전극(8)에 인가되는 데이터신호가 드레인전극(18)으로 전송되는 것을 절환하게 된다. 또한, 도 1의 구조를 갖는 멀티도메인 액정표시소자에는 멀티도메인을 구현하기 위한 돌기(14)가 화소전극(12)의 주변에 마련되어 있다. 도 2를 결부하여 이에 대하여 상세하게 살펴보기로 한다. 액정표시소자의 하판은 도 2에 도시된 바와 같이 하부기판(2)의 상부에 게이트절연막(4), 소스버스라인(6), 보호막(10)이 순차적으로 형성되어 있으며, 보호막(10)의 상부에는 화소전극(12)이, 화소전극(12)의 주변에는 돌기(14)가 마련되어 있다. 한편, 도 3을 결부하여 도 1의 액정표시소자의 제조방법에 대하여 살펴보기로 한다.
도 3을 참조하면, 도 1의 액정표시소자의 제조방법을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다. 하부기판(2)의 상부에 소정의 두께로 게이트절연막(4)을 형성한다. (제1 단계) 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition Method; 이하 "CVD"라 한다)을 이용하여 SiNx를 소정의두께(예를들면, 2000 - 4000Å)로 증착함에 의해 도 3의 (a)에 도시된 바와 같은 게이트절연막(Gate Insulation Layer;4)을 형성하게 된다. 게이트절연막(4)의 상부에 소스버스라인(6)을 형성한다. (제2 단계) 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 스퍼터링법(Sputtering Method)을 이용하여 금속(예를들면, Cr, Mo)을 소정의 두께(예를들면, 1500Å)로 증착한후, 사진식각법(Photoetching)을 이용하여 설계자의 의도에 따른 소스버스라인(6)을 형성하게 된다. 게이트절연막(4) 및 소스버스라인(6)의 상부에 소정의 두께를 갖는 보호막(Passivation Layer;10)을 형성한다. (제3 단계) CVD방법을 이용하여 SiNx를 소정의 두께(예를들면, 0.5 - 1㎛)로 증착함에 의해 도 3의 (c)와 같은 보호막(10)을 형성하게 된다. 보호막(10)의 상부에 화소전극(Pixel Electrode;12)을 형성한다. (제4 단계) 스퍼터링법을 이용하여 소정의 두께(예를들면, 1000Å)를 갖는 화소전극(12)을 도 3의 (d)에 도시된 바와 같이 형성하게 된다. 이때, 화소전극(12)은 실제로 광빔이 투과되는 영역이므로 투명한 전도성 물질인 아이티오(Indium Thin Oxide; 이하 "ITO"라 한다)를 사용하게 된다. 보호막(10) 및 화소전극(12)의 상부에 소정의 두께를 갖는 돌기재(22)를 도포한다. (제5 단계) 스핀코팅법(Spin Coating Method)에 의해 소정의 두께로 도포된 돌기재(22)가 도 3의 (e)에 도시되어 있다. 이때, 돌기재(22)는 유전율이 액정보다 낮은 유기물을 사용하는 것이 바람직하다. 사진식각법을 이용하여 돌기(14)를 형성한다. (제6 단계) 도 3의 (e)에 도시된 바와 같이 돌기재(22)의 상부에 마스크(24)를 위치시킨후 노광한다. 이어서, 돌기재(22)에 패턴을 형성하고 식각하여 불필요한 부분을 제거한다. 이에따라, 도 3의 (f)와 같이 돌기(14)를 형성하게 된다. 이때, 돌기(14)는 액정에 인가되는 전계(Electric Field)를 조절하여 액정의 배향방향을 조절하게 된다. 이러한 과정에 의해 형성된 액정표시장치는 화소전극의 주변에 돌기가 형성되어 멀티도메인을 구현하게 되므로 광시야각을 넓히게 된다. 한편, 도 1 및 도 3에서 화소전극(12)은 광이 투과되는 영역으로써 각각의 화소에서 화소전극(12)이 차지하는 영역이 클수록 개구율이 증가하게 된다. 그러나, 각 화소에는 화소전극(12)의 주변에 돌기(14)가 형성되어 이 공간에 대응하여 광투과 영역이 줄어들게 된다. 이에따라, 각화소의 개구율이 감소하게 되는 문제점이 도출되고 있다.
도 4를 참조하면, 멀티도메인 액정표시소자의 상판구조가 도시되어 있다. 상부기판(32)의 상부에는 블랙매트릭스(Black Matrix;34 이하 "BM"라 한다)가 형성되어 임의의 필터를 투과하게 될 광이 인접한 필터 쪽으로 누설되는 것을 방지하게 된다. 블랙매트릭스(34)의 상부에는 R,G,B 칼라필터(36)가 형성되어 광빔을 각각의 칼라로 필터링하게 된다. 칼라필터(36)의 상부에는 투명전극(38)이 형성되어 있으며, 투명전극(38)의 상부에는 액정에 인가되는 전계를 조절하기 위한 돌기(14)가 형성되어 있다. 이 경우, 돌기(14)들은 각각의 칼라필터(36)의 내부영역에 마련되게 된다.
도 5를 참조하면, 도 4의 제조방법을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다. 상부기판(32)의 상부에 블랙매트릭스(Black Matrix;34 이하 "BM"이라 한다)를 형성한다. (제11 단계) 불투명수지 또는 불투명한 금속(예를들면, Cr)을 소정의 두께로 도포하고 패터닝함에 의해 도 5의 (a)에 도시된 바와 같은 블랙매트릭스(Black Matrix;34)를 형성하게 된다. 이때, 블랙매트릭스(34)는 임의의 필터를 투과하게 될 광이 인접한 필터 쪽으로 누설되는 것을 방지하게 된다. 상부기판(32) 및 블랙매트릭스(34)의 상부에 칼라필터(Color Filter;36 이하 "CF"라 한다)를 형성한다. (제12 단계) R필터, G필터 및 B필터를 순차적으로 형성함에 의해 도 5의 (b)에 도시된 바와 같은 칼라필터(36)를 형성하게 된다. 이때, 칼라필터(36)는 광원에서 발생되는 광빔으로 부터 각각의 칼라(예를들면, R,G,B)에 해당하는 광빔만을 필터링하여 투과시키게 된다. 칼라필터(36)의 상부에 소정의 두께를 갖는 투명전극(38)을 형성한다. (제13 단계) 스퍼터링법을 이용하여 소정의 두께(예를 들면, 1000Å)를 갖는 투명전극(38)을 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 형성하게 된다. 이때, 투명전극(38)은 광빔이 투과되어야 하므로 투명한 전도성 물질인 ITO를 사용하게 된다. 투명전극(38)의 상부에 소정의 두께를 갖는 돌기재(22)를 도포한다. (제14 단계) 스핀코팅법(Spin Coating Method)에 의해 소정의 두께로 도포된 돌기재(22)가 도 5의 (d)에 도시되어 있다. 이때, 돌기재(22)는 유전율이 액정보다 낮은 유기물을 사용하는 것이 바람직하다. 사진식각법을 이용하여 돌기(14)를 형성한다. (제15 단계) 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이 돌기재(22)의 상부에 마스크(24)를 위치시킨후 노광한다. 이어서, 돌기재(22)에 패턴을 형성하고 불필요한 부분을 식각하여 제거한다. 이에따라, 도 5의 (e)와 같이 돌기(14)를 형성하게 된다. 이때, 돌기(14)는 액정에 인가되는 전계(Electric Field)를 조절하여 액정의 배향방향을 조절하게 된다. 이에따라, 멀티도메인을 구현하게 되어 넓은 시야각을 얻게 된다. 한편, 도 4 및 도 5에서 칼라필터(36)는 광이 투과되는 영역으로써 각각의 화소에서 칼라필터(36)가 차지하는 영역이 클수록 개구율이 증가하게 된다. 그러나, 각 화소에는 칼라필터(36)의 내부에 멀티도메인을 구현하도록 돌기(14)가 형성되어 광이 투과되는 영역이 줄어들게 된다. 이에따라, 각화소의 개구율이 감소하게 되는 문제점이 도출되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 개구율을 향상시킴과 아울러, 공정을 단순화하는 멀티도메인 액정표시소자 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티도메인 액정표시소자 제조방법은 하판에 소정의 두께로 돌기재를 도포한후, 배면노광하여 전극 버스라인과 중첩됨과 아울러, 화소전극을 포획하도록 돌기를 형성한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티도메인 액정표시소자 제조방법은 상판에 소정의 두께로 돌기재를 도포한 후, 배면노광하여 블랙매트릭스와 중첩되도록 돌기를 형성한다.
상기 목적외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
도 6 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티도메인 액정표시소자 제조방법을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
하부기판(42)의 상부에 게이트절연막(44)을 형성한다. (제21 단계) CVD법을 이용하여 SiNx를 소정의 두께(예를들면, 2000 - 4000Å)로 증착함에 의해 도 6의 (a)에 도시된 바와 같은 게이트절연막(44)을 형성하게 된다. 게이트절연막(44)의 상부에 소스버스라인(46)을 형성한다. (제22 단계) 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 스퍼터링법(Sputtering Method)을 이용하여 금속(예를들면, Cr, Mo)을 소정의 두께(예를들면, 1500Å)로 증착한후, 사진식각법(Photoetching)을 이용하여 소스버스라인(46)을 형성하게 된다. 소스버스라인(46) 및 게이트절연막(44)의 상부에 보호막(50)을 형성한다. (제23 단계) CVD법을 이용하여 SiNx를 소정의 두께(예를들면, 0.5 - 1㎛)로 증착함에 의해 도 6의 (c)와 같은 보호막을 형성하게 된다. 보호막(50)의 상부에 화소전극(52)을 형성한다. (제24 단계) 스퍼터링법을 이용하여 소정의 두께(예를들면, 1000Å)를 갖는 화소전극(52)을 도 3의 (d)에 도시된 바와 같이 형성하게 된다. 이때, 화소전극(52)에는 실제로 광빔이 투과되는 영역이므로 투명한 전도성 물질인 ITO를 사용하게 된다. 보호막(50) 및 화소전극(52)의 상부에 돌기재(48)를 도포한다. (제25 단계) 스핀코팅법(Spin Coating Method)에 의해 소정의 두께로 도포된 돌기재(48)가 도 6의 (e)에 도시되어 있다. 이때, 돌기재(48)는 유전율이 액정보다 낮은 유기물을 사용하는 것이 바람직하다. 배면노광을 이용하여 돌기를 형성한다. (제26 단계) 도 6의 (e)에 도시된 바와 같이 배면노광함에 의해 소스버스라인에 대응하도록 돌기재(48)를 패터닝하게 된다. 이어서, 불필요한 부분을 식각하여 제거함에 의해 돌기(54)를 형성하게 된다. 이에따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티도메인 액정표시소자의 하판에 형성된 돌기(54)는 소스버스라인과 중첩되도록 배치되어 기존의 화소전극상에 형성된 돌기에 비해 개구율을 증가시키게 된다. 또한, 제조방법에 있어서 배면노광을 이용하므로 공정을 단순화 할 수 있게 된다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티도메인 액정표시소자 제조방법을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
상부기판(62)의 상부에 블랙매트릭스(64)를 형성한다. (제31 단계) 불투명수지 또는 불투명한 금속(예를들면, Cr)을 소정의 두께로 도포하고 패터닝함에 의해 도 7의 (a)에 도시된 바와 같은 블랙매트릭스(Black Matrix;34)를 형성하게 된다. 상부기판(62)의 상부에 칼라필터(66)를 형성한다. (제32 단계) R필터, G필터 및 B필터를 순차적으로 형성함에 의해 도 7의 (b)에 도시된 바와 같은 칼라필터(66)를 형성하게 된다. 칼라필터(66)의 상부에 투명전극(68)을 형성한다. (제33 단계) 스퍼터링법을 이용하여 소정의 두께(예를들면, 1000Å)를 갖는 투명전극(68)을 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 형성하게 된다. 이때, 투명전극(68)은 광빔이 투과되어야 하므로 투명한 전도성 물질인 ITO를 사용하게 된다. 투명전극(68)의 상부에 돌기재(48)를 소정의 두께로 도포한다. (제34 단계) 스핀코팅법(Spin Coating Method)에 의해 소정의 두께로 도포된 돌기재(48)가 도 7의 (d)에 도시되어 있다. 이때, 돌기재(48)는 유전율이 액정보다 낮은 유기물을 사용하는 것이 바람직하다. 배면노광에 의해 돌기(54)를 형성한다. (제35 단계) 도 7의 (d)에 도시된 바와 같이 돌기재(48)의 상부에 마스크(44)를 위치시킨 후 노광한다. 이어서, 돌기재(48)에 패턴을 형성하고 불필요한 부분을 식각하여 제거한다. 이에따라, 도 7의 (e)와 같이 돌기(54)를 형성하게 된다. 이에따라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티도메인 액정표시소자의 상판에 형성된 돌기(54)는 블랙매트릭스와 중첩되도록 배치되어 기존의 칼라필터상에 형성된 돌기에 비해 개구율을 증가시키게 된다. 또한, 제조방법에 있어서 배면노광을 이용하므로 공정을 단순화할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 액정표시소자의 하판에 형성된 돌기를 소스버스라인과 중첩되도록 배치하여 기존의 화소전극상에 형성된 돌기에 비해 개구율을 증가시키고, 또한 액정표시소자의 상판에 형성된 돌기를 블랙매트릭스와 중첩되도록 배치하여 기존의 칼라필터상에 형성된 돌기에 비해 개구율을 증가시킬 수 있다. 그리고, 본 발명은 돌기 형성을 위해 배면노광을 이용하므로 공정을 단순화할 수 있다.

Claims (4)

  1. 기판의 상부에 게이트절연막, 소스버스라인, 보호막, 화소전극이 순차적으로 형성된 하판을 구비하는 멀티도메인 액정표시소자 제조방법에 있어서,
    상기 하판에 소정의 두께로 돌기재를 도포한 후 배면노광에 의해 상기 화소전극을 포획하도록 돌기를 형성하되,
    상기 돌기는 상기 소스버스라인과 중첩되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배면노광에 의해 상기 소스버스라인에 대응하도록 상기 돌기재를 패터닝하는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자 제조방법.
  3. 기판의 상부에 블랙매트릭스, 칼라필터, 투명전극이 순차적으로 형성된 상판을 구비하는 멀티도메인 액정표시소자 제조방법에 있어서,
    상기 상판에 소정의 두께로 돌기재를 도포한 후 배면노광에 의해 상기 칼라필터를 포획하도록 돌기를 형성하되,
    상기 돌기는 상기 블랙매트릭스와 중첩되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시소자 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 블랙매트릭스를 이용하여 상기 돌기재를 패터닝하는 것을 특징으로 하 는 멀티도메인 액정표시소자 제조방법.
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