KR101297357B1 - Vertical alignment mode liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제 1 기판과; 상기 제 1 기판 상부에 서로 교차하여 화소영역을 정의하며 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 화소영역 내에 형성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터를 덮으며 상기 화소영역 내에서 다수의 홀을 가지며 형성된 보호층과; 상기 보호층 상부로 상기 화소영역 내에 상기 다수의 홀의 내측으로 요부를 가지며 형성되며, 상기 화소영역을 다수의 부분 화소영역으로 나누며 상기 부분 화소영역별로 각각 하나씩 형성된 다수의 부분 화소전극을 포함하는 화소전극과; 상기 제 1 기판과 마주하는 제 2 기판과; 상기 제 2 기판 내측면에 형성된 블랙매트릭스와; 상기 블랙매트릭스 외부로 노출된 상기 내측면에 형성된 컬러필터층과; 상기 컬러필터층 하부로 전면에 형성된 공통전극과; 상기 화소전극 및 공통전극 사이에 개재된 액정층을 포함하는 수직정렬모드 액정표시장치를 제공한다. The present invention comprises a first substrate; A gate line and a data line formed on the first substrate and intersecting with each other to define a pixel region; A thin film transistor formed in the pixel region; A protective layer covering the thin film transistor and having a plurality of holes in the pixel region; A pixel electrode formed on the protective layer and having recesses in the plurality of holes in the pixel area, and dividing the pixel area into a plurality of partial pixel areas, and including a plurality of partial pixel electrodes formed one for each of the partial pixel areas; and; A second substrate facing the first substrate; A black matrix formed on the inner surface of the second substrate; A color filter layer formed on the inner surface exposed to the outside of the black matrix; A common electrode formed on an entire surface under the color filter layer; Provided is a vertical alignment mode liquid crystal display including a liquid crystal layer interposed between the pixel electrode and the common electrode.
수직정렬모드, 리벳프리, 공정단순화, 멀티도메인 Vertical alignment mode, rivet free, process simplicity, multi domain
Description
도 1은 종래의 수직정렬모드 액정표시장치의 일부를 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing a portion of a conventional vertical alignment mode liquid crystal display device.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치의 하나의 화소영역에 대한 평면도.2 is a plan view of one pixel area of a vertical alignment mode liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention;
도 3은 도 2를 절단선 Ⅲ-Ⅲ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도.Fig. 3 is a cross-sectional view of a portion cut along the cutting line III-III of Fig. 2; Fig.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치용 어레이 기판의 하나의 화소영역에 대한 제조 단계별 공정 단면도로써, 도 2를 절단선 Ⅲ-Ⅲ를 따라 절단한 부분에 대한 제조 공정 단면도.4A through 4E are cross-sectional views illustrating manufacturing processes of one pixel area of an array substrate for a vertical alignment mode liquid crystal display according to a first exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is cut along the cutting line III-III. Manufacturing process cross section for.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치의 하나의 화소영역에 대한 평면도.5 is a plan view of one pixel area of a vertical alignment mode liquid crystal display according to a second embodiment of the present invention;
도 6은 도 5를 절단선 Ⅵ-Ⅵ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도.FIG. 6 is a cross-sectional view of a portion cut along the cutting line VI-VI in FIG. 5; FIG.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치용 어레이 기판의 하나의 화소영역에 대한 제조 단계별 공정 단면도로써, 도 5를 절단선 Ⅵ-Ⅵ을 따라 절단한 부분에 대한 제조 공정 단면도.7A to 7C are cross-sectional views illustrating manufacturing processes of one pixel area of an array substrate for a vertical alignment mode liquid crystal display according to a second exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 5 is cut along the cutting line VI-VI. Manufacturing process cross section for.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100 : 수직정렬모드 액정표시장치 100: vertical alignment mode liquid crystal display device
103 : 어레이 기판 108 : 게이트 전극103: array substrate 108: gate electrode
113 : 제 1 스토리지 전극 117 : 게이트 절연막113: first storage electrode 117: gate insulating film
120 : 반도체층 120a : 액티브층 120:
120b : 오믹콘택층 122a : (순수 비정질 실리콘의)제 1 패턴120b:
122b : (불순물 비정질 실리콘의)제 2 패턴 122b: second pattern (of impurity amorphous silicon)
125 : 데이터 배선 127 : 소스 전극125: data wiring 127: source electrode
129 : 드레인 전극 132 : 제 2 스토리지 전극129: drain electrode 132: second storage electrode
140 : 보호층 142, 146 : 제 1, 2 홀140:
151, 153, 155 : 제 1, 2, 3 부분 화소전극151, 153, and 155: first, second and third partial pixel electrodes
158 : 화소전극 171 : 컬러필터 기판158: pixel electrode 171: color filter substrate
174 : 블랙매트릭스 177 : 컬러필터층 174: black matrix 177: color filter layer
177a, 177b, 177c : 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴177a, 177b, 177c: Red, Green, Blue Color Filter Pattern
180 : 오버코트층 183 : 공통전극180: overcoat layer 183: common electrode
190 : 액정층190: liquid crystal layer
h1, h3 : 제 1, 3 홀의 깊이 P : 화소영역 h1, h3: Depth of the first and third holes P: Pixel area
P1, P2, P3 : 제 1, 2, 3 부분 화소영역P1, P2, and P3: first, second and third partial pixel areas
StgA : 스토리지 영역 StgC : 스토리지 커패시터StgA: Storage Area StgC: Storage Capacitor
Tr : 박막트랜지스터 TrA : 스위칭 영역Tr: Thin Film Transistor TrA: Switching Area
본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display)에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 빠른 응답속도와 우수한 투과율 및 시야각을 갖는 면 구동 액정표시장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display, and more particularly, to a surface driving liquid crystal display having fast response speed, excellent transmittance and viewing angle.
최근 정보화 사회로 시대가 급진전함에 따라, 대량의 정보를 처리하고 이를 표시하는 디스플레이(display)분야가 발전하고 있다.Recently, as the age of information society is rapidly progressing, a display field for processing and displaying a large amount of information has been developed.
특히, 최근 들어 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 시대상에 부응하기 위해 평판 표시 장치(plate panel display)의 필요성이 대두되었고, 이에 따라 색 재현성이 우수하고 박형인 박막트랜지스터 액정표시장치(Thin film transistor liquid crystal display )가 개발되었다.In particular, in recent years, in order to respond to the era of thinning, light weight, and low power consumption, a need has arisen for a plate panel display, and accordingly, a thin film transistor liquid crystal display crystal display) has been developed.
이러한 액정표시장치의 디스플레이 방법은 액정분자의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하는데, 이는 상기 액정분자의 구조가 가늘고 길며, 그 배열에 있어서 방향성을 갖는 선 경사각(pre-tilt angle)을 갖고 있기 때문에, 인위적으로 액정에 전압을 인가하면 액정분자가 갖는 선 경사각을 변화시켜 상기 액정 분자의 배열 방향을 제어할 수 있으므로, 적절한 전압을 액정층에 인가함으로써 상기 액정분자의 배열 방향을 임의로 조절하여 액정의 분자배열을 변화시키고, 이러한 액정이 가지고 있는 광학적 이방성에 의하여 편광된 빛을 임의로 변조함으로써 원하는 화상정 보를 표현한다.The display method of such a liquid crystal display device uses optical anisotropy and polarization of liquid crystal molecules, because the structure of the liquid crystal molecules is thin and long and has a pre-tilt angle having directionality in the arrangement thereof. By artificially applying a voltage to the liquid crystal, the direction of alignment of the liquid crystal molecules can be controlled by changing the inclination angle of the liquid crystal molecules. Therefore, by applying an appropriate voltage to the liquid crystal layer, the alignment direction of the liquid crystal molecules can be arbitrarily adjusted to control the molecules of the liquid crystal. The desired image information is expressed by changing the arrangement and arbitrarily modulating the light polarized by the optical anisotropy of the liquid crystal.
현재에는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬 방식으로 배열된 능동형 액정표시장치(Active Matrix LCD)가 해상도 및 화상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다. Currently, an active matrix LCD in which a thin film transistor and pixel electrodes connected to the thin film transistor are arranged in a matrix manner has been attracting the most attention because of its excellent resolution and image realization ability.
일반적인 액정표시장치를 이루는 기본적인 소자인 액정 패널은 상부의 컬러필터기판과 하부의 어레이 기판이 서로 대향하여 소정의 간격을 두고 이격되어 있고, 이러한 두 개의 기판 사이에 액정분자를 포함하는 액정이 충진되어 있는 구조이며, 더욱 정확히는 상기 충진된 액정의 초기 배열을 및 전압에 따른 움직임을 조절하기 위한 고분자 배향막이 상기 각각의 기판 내부의 전극을 덮으며 더욱 형성되어 있다.In the liquid crystal panel, which is a basic element of a general liquid crystal display device, an upper color filter substrate and a lower array substrate face each other and are spaced apart at a predetermined interval, and a liquid crystal including liquid crystal molecules is filled between the two substrates. More specifically, a polymer alignment layer for controlling the initial arrangement of the filled liquid crystal and the movement according to the voltage is further formed covering the electrodes inside the respective substrates.
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 수직적 전기장이 그 사이에 위치하는 액정 분자의 방향을 제어하는 방식을 사용한다.In this case, the electrodes for applying voltage to the liquid crystal become the common electrodes located on the color filter substrate and the pixel electrodes located on the array substrate. When a voltage is applied to these two electrodes, A vertical electric field is used to control the direction of the liquid crystal molecules located therebetween.
그러나, 전술한 바와 같은 구조를 갖는 액정표시장치는 공통전극과 화소전극이 수평적으로 형성되고, 여기에 발생하는 상하의 수직적 전기장에 의해 액정을 구동하는 방식이므로 투과율과 개구율 등의 특성이 우수한 장점은 있으나, 시야각 특성이 우수하지 못한 단점을 가지고 있다. However, since the common electrode and the pixel electrode are horizontally formed in the liquid crystal display device having the above-described structure and the liquid crystal is driven by the vertical electric field generated in the vertical direction, the advantage of the excellent characteristics such as the transmittance and the aperture ratio However, it has a disadvantage that the viewing angle characteristic is not excellent.
따라서, 시야각 특성을 향상시키고자 수직정렬(vertical alignment : VA)모드 액정표시장치가 제안되었다. Therefore, a vertical alignment (VA) mode liquid crystal display device has been proposed to improve the viewing angle characteristics.
종래의 수직정렬모드 액정표시장치(1)는 도 1에 도시한 바와 같이, 게이트 전극(42), 게이트 절연막(43), 반도체층(45), 소스 및 드레인 전극(47, 49)을 포함하는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 구성되고, 상기 박막트랜지스터(Tr) 위로 보호층(52) 및 그 상부로 화소전극(55)이 구비된 제 1 기판(40)과, 블랙매트릭스(61)와 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴을 포함하는 컬러필터층(63) 및 공통전극(67)과 리벳(rivet)(78) 및 컬럼 스페이서(81)를 포함하는 제 2 기판(60)과, 상기 두 기판(40, 60) 사이에 개재된 음의 유전 이방성을 갖는 액정층(90)으로 구성되고 있다. The conventional vertical alignment mode liquid crystal display device 1 includes a
한편, 전술한 수직정렬모드 액정표시장치(1)에 있어서, 광시야각을 갖도록 하기 위해서는 하나의 화소영역(P)에 멀티도메인을 구성하는 기술이 필요하고, 이러한 멀티도메인을 형성하기 위해 상기 제 1 기판(40) 상에 구비된 화소전극(55)을 화소영역(P) 내에 서로 전기적으로 연결되며 부분적으로 형성하고, 상부의 제 2 기판(60)의 공통전극(67) 하부에는 상기 각 화소영역(P) 내에 부분적으로 형성된 각 화소전극(55a, 55b, 55c)의 중앙부에 대응하여 볼록한 돌기 형태의 다수의 리벳(rivet)(78)을 형성함으로써 상기 리벳(rivet)(78)에 의해 상기 화소전극(55a, 55b, 55c)과 공통전극(67)간의 수직전계의 왜곡을 유도함으로써 멀티도메인을 형성하여 시야각을 넓히고 있다.On the other hand, in the above-described vertical alignment mode liquid crystal display device 1, in order to have a wide viewing angle, a technique for constructing a multi-domain in one pixel region P is required. In order to form such a multi-domain, the
이러한 구조를 갖는 수직정렬모드 액정표시장치(1)를 제조하는데 있어서, 특히 리벳(78)을 구비한 수직정렬모드 액정표시장치용 컬러필터 기판(60)을 제조하는 데에는 총 6개의 노광 마스크를 필요로 하며, 상기 6개의 노광 마스크를 이용한 6 마스크 공정 즉, 블랙매트릭스(61)(#1), 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴을 포함하는 컬러필터층(63)(#2~#4)), 리벳(78)(#5) 및 컬럼 스페이서(81)(#6)를 각각 패터닝하는 6마스크 공정에 의해 제조됨으로써 통상 5개의 마스크 공정을 통해 제조되는 일반적인 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 대비 1회의 마스크 공정을 추가로 필요로 하는 바, 공정수 증가에 의한 생산성 저하 및 생산 비용의 증가의 문제가 있다.In manufacturing the vertical alignment mode liquid crystal display device 1 having such a structure, a total of six exposure masks are required for manufacturing the
또한, 상기 리벳(78)은 하부의 어레이 기판(40)의 각 화소영역(P) 내에 부분적으로 형성된 각 화소전극(55a, 55b, 55c)의 중앙부에 위치하도록 해야 하며 이 경우 컬러필터 기판(60)과 어레이 기판(40)의 더욱 큰 합착마진이 요구되는 바, 개구율 저하의 문제가 발생하고 있다.In addition, the
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로 그 제조에 있어서 마스크 공정수를 줄여 생산성을 향상시키는 것을 제 1 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a first object of the present invention is to reduce the number of mask steps in its manufacture and to improve productivity.
또한, 컬러필터 기판 상에 형성되어 전계의 왜곡을 유도함으로써 멀티도메인을 구성하기 위해 형성되는 리벳을 생략하면서도 상하의 수직 전계의 왜곡을 유도할 수 있는 수직정렬모드 액정표시장치를 제공하는 것을 제 2 목적으로 하며, 나아가 상기 리벳을 생략함으로써 합착 마진을 줄임으로써 고개구율을 구현하는 것을 제 3 목적으로 한다. In addition, a second object of the present invention is to provide a vertical alignment mode liquid crystal display device which can induce distortion of vertical electric fields while omitting rivets formed on a color filter substrate to induce distortion of an electric field to form a multi-domain. Further, a third object of the present invention is to realize a high opening rate by reducing the bonding margin by omitting the rivet.
상기의 목적을 이루기 위해, 본 발명의 제 1 특징에 따른 수직정렬모드 액정표시장치는, 제 1 기판과; 상기 제 1 기판 상부에 서로 교차하여 화소영역을 정의하며 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 화소영역 내에 형성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터를 덮으며 상기 화소영역 내에서 다수의 홀을 가지며 형성된 보호층과; 상기 보호층 상부로 상기 화소영역 내에 상기 다수의 홀의 내측으로 요부를 가지며 형성되며, 상기 화소영역을 다수의 부분 화소영역으로 나누며 상기 부분 화소영역별로 각각 하나씩 형성된 다수의 부분 화소전극을 포함하는 화소전극과; 상기 제 1 기판과 마주하는 제 2 기판과; 상기 제 2 기판 내측면에 형성된 블랙매트릭스와; 상기 블랙매트릭스 외부로 노출된 상기 내측면에 형성된 컬러필터층과; 상기 컬러필터층 하부로 전면에 형성된 공통전극과; 상기 화소전극 및 공통전극 사이에 개재된 액정층을 포함한다.In order to achieve the above object, the vertical alignment mode liquid crystal display device according to the first aspect of the present invention comprises: a first substrate; A gate line and a data line formed on the first substrate and intersecting with each other to define a pixel region; A thin film transistor formed in the pixel region; A protective layer covering the thin film transistor and having a plurality of holes in the pixel region; A pixel electrode formed on the protective layer and having recesses in the plurality of holes in the pixel area, and dividing the pixel area into a plurality of partial pixel areas, and including a plurality of partial pixel electrodes formed one for each of the partial pixel areas; and; A second substrate facing the first substrate; A black matrix formed on the inner surface of the second substrate; A color filter layer formed on the inner surface exposed to the outside of the black matrix; A common electrode formed on an entire surface under the color filter layer; It includes a liquid crystal layer interposed between the pixel electrode and the common electrode.
이때, 상기 다수의 홀 및 다수의 부분 화소전극은 각각 제 1 내지 제 3 홀 및 제 1 내지 제 3 부분 화소전극으로 구성되며, 상기 제 1 내지 제 3 홀은 각각 제 1 내지 제 3 부분 화소전극에 대응하여 형성되며, 상기 제 1 홀은 상기 박막트랜지스터의 일 전극을 노출시키는 것을 특징으로 하며, 상기 제 1 내지 제 3 홀은 각각 상기 제 1 내지 제 3 부분 화소전극의 중앙부에 위치하는 것이 특징이다. In this case, each of the plurality of holes and the plurality of partial pixel electrodes includes first to third holes and first to third partial pixel electrodes, and the first to third holes each include first to third partial pixel electrodes. The first hole exposes one electrode of the thin film transistor, and the first to third holes are positioned at the center of the first to third partial pixel electrodes, respectively. to be.
본 발명의 제 2 특징에 따른 수직정렬모드 액정표시장치는, 제 1 기판과; 상기 제 1 기판 상부에 서로 교차하여 화소영역을 정의하며 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 화소영역 내에 형성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스 터 위로 전면에 상기 박막트랜지스터의 일전극 일부를 노출시키는 드레인 콘택홀과 상기 화소영역 내에서 다수의 철부를 가지며 형성된 보호층과; 상기 보호층 상부로 상기 화소영역을 다수의 부분 화소영역으로 나누며, 상기 다수의 철부를 덮으며 형성됨으로써 상기 부분 화소영역별로 그 일부가 볼록한 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 다수의 부분 화소전극을 포함하는 화소전극과; 상기 제 1 기판과 마주하는 제 2 기판과; 상기 제 2 기판 내측면에 형성된 블랙매트릭스와; 상기 블랙매트릭스 외부로 노출된 상기 내측면에 형성된 컬러필터층과; 상기 컬러필터층 하부로 전면에 형성된 공통전극과; 상기 화소전극 및 공통전극 사이에 개재된 액정층을 포함한다. A vertical alignment mode liquid crystal display device according to a second aspect of the present invention, comprising: a first substrate; A gate line and a data line formed on the first substrate and intersecting with each other to define a pixel region; A thin film transistor formed in the pixel region; A protective layer having a drain contact hole exposing a part of one electrode of the thin film transistor on the front surface of the thin film transistor and a plurality of convex portions in the pixel region; The pixel area is divided into a plurality of partial pixel areas over the passivation layer, and the plurality of partial pixel electrodes are formed to cover the plurality of convex parts so that a part of the pixel areas is convex. A pixel electrode; A second substrate facing the first substrate; A black matrix formed on the inner surface of the second substrate; A color filter layer formed on the inner surface exposed to the outside of the black matrix; A common electrode formed on an entire surface under the color filter layer; It includes a liquid crystal layer interposed between the pixel electrode and the common electrode.
이때, 상기 다수의 부분 화소전극은 제 1 내지 제 3 부분 화소전극으로 구성되며, 상기 제 1 내지 제 3 철부는 각각 제 1 내지 제 3 부분 화소전극에 대응하여 형성된 것이 특징이며, 상기 제 1 내지 제 3 철부는 각각 상기 제 1 내지 제 3 부분 화소전극의 중앙부에 위치하는 것이 특징이다. In this case, the plurality of partial pixel electrodes may include first to third partial pixel electrodes, and the first to third convex portions may be formed to correspond to the first to third partial pixel electrodes, respectively. The third convex portions are located at the centers of the first to third partial pixel electrodes, respectively.
또한, 제 1, 2 특징에 따른 수직정렬모드 액정표시장치에 있어서, 상기 보호층은 유기절연물질로써 그 표면이 평탄하게 형성되며, 상기 제 2 기판의 공통전극 하부에 상기 게이트 배선 또는 데이터 배선의 일부에 대응하여 일정간격을 가지며 형성된 다수의 컬럼 스페이서를 더욱 포함한다. 또한, 상기 컬러필터층과 공통전극 사이에 형성된 평탄한 표면을 갖는 오버코트층과, 상기 액정층과 접촉하는 제 1, 2 기판 각각의 내측면에 형성된 배향막을 더욱 포함한다. In addition, in the vertical alignment mode liquid crystal display device according to the first and second features, the protective layer is formed of an organic insulating material, the surface of which is flat, and the gate wiring or the data wiring of the second substrate It further includes a plurality of column spacers formed at regular intervals corresponding to some. The apparatus may further include an overcoat layer having a flat surface formed between the color filter layer and the common electrode, and an alignment layer formed on inner surfaces of each of the first and second substrates in contact with the liquid crystal layer.
또한 제 1, 2 특징에 따른 수직정렬모드 액정표시장치에 있어서, 상기 게이트 배선과 나란하게 형성되는 스토리지 배선과, 상기 스토리지 배선에서 분기하여 상기 화소영역 내측을 둘러싸는 형태의 제 1 스토리지 전극을 더욱 포함하며, 이때, 상기 박막트랜지스터의 일전극은 상기 제 1 스토리지 전극과 중첩하며 형성됨으로써 그 중첩되는 부분이 제 2 스토리지 전극을 형성하는 것이 특징이다. Further, in the vertical alignment mode liquid crystal display device according to the first and second features, the storage line is formed to be parallel to the gate line, and the first storage electrode is formed to branch from the storage line to surround the pixel area. In this case, one electrode of the thin film transistor is formed overlapping with the first storage electrode is characterized in that the overlapping portion forms a second storage electrode.
또한, 상기 제 1 내지 제 3 부분 화소전극은 모두 동일한 면적을 가지며 형성되며 이와 동일한 물질로 이루어진 제 1 및 제 2 연결패턴에 의해 전기적으로 연결되는 것이 특징이다. In addition, the first to third partial pixel electrodes have the same area and are electrically connected to each other by first and second connection patterns made of the same material.
본 발명의 제 1 특징에 따른 수직정렬모드 액정표시장치의 제조 방법은, 화소영역을 갖는 제 1 기판 상에 일방향으로 연장하는 게이트 배선과 상기 화소영역 내에 상기 게이트 배선과 연결된 게이트 전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선 및 게이트 전극 위로 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막 위로 반도체층 및 상기 반도체층 위로 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극과, 상기 소스 전극과 연결되며 상기 게이트 배선과 교차하여 상기 화소영역을 정의하는 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극 위로 유기절연물질을 도포하여 그 표면이 평탄한 보호층을 형성하는 단계와; 상기 보호층을 패터닝함으로써 상기 화소영역 내에 다수의 홀 또는 철부를 형성하는 단계와; 상기 다수의 홀 또는 철부를 갖는 보호층 위로 각 화소영역 내에서 서로 전기적으로 연결된 다수의 부분 화소전극으로 구성된 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다. A method of manufacturing a vertical alignment mode liquid crystal display device according to a first aspect of the present invention includes forming a gate wiring extending in one direction on a first substrate having a pixel region and a gate electrode connected to the gate wiring in the pixel region. Wow; Forming a gate insulating film over the gate wiring and the gate electrode; Forming a semiconductor layer and a source and drain electrode spaced apart from each other over the gate insulating layer, and a data line connected to the source electrode and crossing the gate line to define the pixel region; Applying an organic insulating material over the data line and the source and drain electrodes to form a protective layer having a flat surface; Forming a plurality of holes or convex portions in the pixel region by patterning the protective layer; And forming a pixel electrode including a plurality of partial pixel electrodes electrically connected to each other in each pixel area over the passivation layer having the plurality of holes or convex portions.
이때, 상기 보호층을 패터닝함으로써 상기 화소영역 내에 다수의 홀을 형성하는 단계는, 상기 보호층 상부로 투과영역과 차단영역 그리고 반투과영역을 갖는 노광 마스크를 위치시키고 상기 노광 마스크를 통한 노광을 실시하는 단계와; 상기 노광된 보호층을 현상하는 단계를 진행함으로써 제 1 깊이를 가지며 상기 드레인 전극을 노출시키는 제 1 홀과, 상기 제 1 깊이보다 낮으며 서로 동일한 깊이를 갖는 제 2 및 제 3 홀을 형성하는 단계를 더욱 포함하며, 상기 다수의 부분 화소전극을 갖는 화소전극을 형성하는 단계는, 투명 도전성 물질을 상기 보호층 위로 전면에 증착하여 투명 도전성 물질층을 형성하는 단계와; 상기 투명 도전성 물질층을 패터닝하여 상기 제 1 홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하는 제 1 부분 화소전극과, 상기 제 1 부분 화소전극과 각각 이격하여 상기 제 2 및 제 3 홀에 대응하여 각각 요부를 갖는 제 2 및 제 3 부분 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 이때, 상기 제 1 내지 제 3 화소전극은 상기 제 1 내지 제 3 홀이 그 중앙부에 각각 위치하도록 형성하는 것이 특징이다. In the forming of the plurality of holes in the pixel area by patterning the protective layer, an exposure mask having a transmissive area, a blocking area, and a transflective area is disposed on the protective layer and exposed through the exposure mask. Making a step; Developing the exposed protective layer to form a first hole having a first depth and exposing the drain electrode, and second and third holes having a depth lower than the first depth and having the same depth as each other; The method may further include forming a pixel electrode having the plurality of partial pixel electrodes, and depositing a transparent conductive material on the entire surface of the protective layer to form a transparent conductive material layer; Patterning the transparent conductive material layer to contact the drain electrode through the first hole and the first partial pixel electrode and the spaced apart from the first partial pixel electrode, respectively, recesses corresponding to the second and third holes, respectively And forming second and third partial pixel electrodes having the same. In this case, the first to third pixel electrodes may be formed such that the first to third holes are positioned at the central portion thereof.
또한, 상기 보호층을 패터닝함으로써 상기 화소영역 내에 다수의 철부를 형성하는 단계는, 상기 보호층 상부로 투과영역과 차단영역 그리고 반투과영역을 갖는 노광 마스크를 위치시키고 상기 노광 마스크를 통한 노광을 실시하는 단계와; 상기 노광된 보호층을 현상하는 단계를 진행함으로써 상기 드레인 전극을 노출시키는 상기 드레인 콘택홀과, 제 1 두께를 갖는 제 1 내지 제 3 철부와, 상기 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께를 갖는 부분을 포함하는 보호층을 형성하는 단계를 포함하며, 이때, 상기 다수의 부분 화소전극을 갖는 화소전극을 형성하는 단계는, 투명 도전성 물질을 상기 보호층 위로 전면에 증착하여 투명 도전성 물질층을 형성하는 단계와; 상기 투명 도전성 물질층을 패터닝하여 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하며 상기 제 1 철부에 대응하여 볼록한 형태를 갖는 제 1 부분 화소전극과, 상기 제 1 부분 화소전극과 각각 이격하여 제 2 및 3 철부에 대응하여 각각 볼록한 형태를 갖는 제 2 및 제 3 부분 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다. In the forming of the plurality of convex portions in the pixel region by patterning the protective layer, an exposure mask having a transmissive region, a blocking region, and a semi-transmissive region is positioned above the protective layer and exposed through the exposure mask. Making a step; The drain contact hole exposing the drain electrode, the first to third convex portions having a first thickness, and a portion having a second thickness thinner than the first thickness are formed by performing the step of developing the exposed protective layer. Forming a pixel electrode having a plurality of partial pixel electrodes; depositing a transparent conductive material on the entire surface of the protective layer to form a transparent conductive material layer; Wow; Patterning the transparent conductive material layer to contact the drain electrode through the drain contact hole and having a convex shape corresponding to the first convex portion; and a second spaced apart from the first partial pixel electrode, respectively. And forming second and third partial pixel electrodes each having a convex shape corresponding to the three convex portions.
이때, 상기 제 1 내지 제 3 부분 화소전극을 형성하는 단계는, 상기 제 1 및 제 2 부분 화소전극을 전기적으로 연결시키는 제 1 연결패턴과, 상기 제 2 및 제 3 부분 화소전극을 전기적으로 연결시키는 제 2 연결패턴을 형성하는 단계를 더욱 포함한다. In this case, the forming of the first to third partial pixel electrodes may include: a first connection pattern electrically connecting the first and second partial pixel electrodes; and electrically connecting the second and third partial pixel electrodes. The method may further include forming a second connection pattern.
또한, 상기 게이트 전극 및 게이트 배선을 형성하는 단계는, 상기 게이트 배선과 나란하게 이격하는 스토리지 배선과, 상기 스토리지 배선에서 분기하여 상기 화소영역 내측을 둘러싸는 형태의 제 1 스토리지 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계는, 상기 드레인 전극을 상기 제 1 스토리지 전극과 중첩하도록 연장 형성함으로써 상기 제 1 스토리지 전극과 중첩하는 부분이 제 2 스토리지 전극을 이루도록 하는 것이 특징이다. The forming of the gate electrode and the gate wiring may include forming a storage wiring spaced apart from the gate wiring and a first storage electrode formed to branch from the storage wiring to surround an inside of the pixel region. The forming of the source and drain electrodes may include extending the drain electrode to overlap the first storage electrode so that a portion overlapping the first storage electrode forms a second storage electrode.
또한, 상기 제 1 기판과 대응하는 제 2 기판에 공통전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1, 2 기판 중 어느 하나의 기판의 테두리에 씰패턴을 형성하는 단계와; 상기 제 1 기판의 화소전극과 상기 제 2 기판의 공통전극이 서로 마주하도록 위치시키고 이들 두 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계와; 상기 액정층을 사이에 두고 상기 제 1, 2 기판을 합착하는 단계를 더욱 포함하며, 상기 제 2 기판에 공통전극을 형성하는 단계 이전에는, 상기 제 2 기판상에 이와 대응하는 제 1 기판의 게이트 및 데이터 배선에 대응하여 블랙매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 블랙매트릭 스와 일부 중첩하며 상기 화소영역에 대응하여 순차 반복하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴을 갖는 컬러필터층을 형성하는 단계를 더욱 포함하며, 상기 컬러필터층과 상기 공통전극 사이에는 그 표면이 평탄한 오버코트층을 형성하는 단계를 더욱 포함한다. The method may further include forming a common electrode on a second substrate corresponding to the first substrate; Forming a seal pattern on an edge of one of the first and second substrates; Positioning the pixel electrode of the first substrate and the common electrode of the second substrate to face each other and forming a liquid crystal layer between the two substrates; And bonding the first and second substrates together with the liquid crystal layer interposed therebetween, and prior to forming the common electrode on the second substrate, the gate of the first substrate corresponding to the second substrate. And forming a black matrix corresponding to the data line; And forming a color filter layer partially overlapping the black matrix and having a red, green, and blue color filter pattern sequentially repeated corresponding to the pixel region, wherein the surface is flat between the color filter layer and the common electrode. And forming an overcoat layer.
이하 본 발명을 바람직한 실시예를 통해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through preferred embodiments.
<제 1 실시예>≪ Embodiment 1 >
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치의 하나의 화소영역에 대한 평면도이며, 도 3은 도 2를 절단선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절단한 부분에 대한 단면도이다. 이때, 상기 도 2에 있어서는 어레이 기판만을 도시하였으며, 이와 마주하는 컬러필터 기판은 생략하였다. FIG. 2 is a plan view of one pixel area of a vertical alignment mode liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of a portion taken along the cutting line III-III of FIG. In this case, only the array substrate is illustrated in FIG. 2, and the color filter substrate facing the array substrate is omitted.
우선, 도 2를 참조하면, 도시한 바와 같이, 일방향으로 다수의 게이트 배선(105)이 형성되어 있으며, 또한 상기 게이트 배선(105)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하며 다수의 데이터 배선(125)이 형성되어 있다.First, referring to FIG. 2, as illustrated, a plurality of
또한, 상기 게이트 배선(105)과 나란하게 동일한 층에 다수의 스토리지 배선(110)이 형성되어 있으며, 이때 상기 스토리지 배선(110)에서 분기하여 상기 화소영역(P) 내부를 둘러싸는 형태로 제 1 스토리지 전극(113)이 형성되어 있다.In addition, a plurality of
또한, 상기 게이트 배선(105)과 데이터 배선(125)의 교차 부근에는 각 화소영역(P)별로 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다. 이때 상기 박막 트랜지스터(Tr)는 상기 게이트 배선(105)에서 분기하여 형성된 게이트 전극(108) 과, 그 상부로 게이트 절연막(미도시)과, 상기 게이트 절연막(미도시) 위로 액티브층(미도시)과 오믹콘택층(미도시)으로 이루어진 반도체층(120)과, 상기 반도체층(120) 위로 서로 이격하여 형성된 소스 및 드레인 전극(127, 129)으로 구성되고 있다. 이때 상기 소스 전극(127)은 상기 데이터 배선(125)과 연결되어 있으며, 상기 드레인 전극(129)은 상기 제 1 스토리지 전극(113)이 형성된 스토리지 영역까지 연장 형성됨으로써 상기 제 1 스토리지 전극(113)과 중첩된 부분이 제 2 스토리지 전극(132)을 이루고 있다.In addition, a thin film transistor Tr, which is a switching element, is formed for each pixel region P near the intersection of the
또한, 상기 화소영역(P)은 제 1 내지 제 3 영역(P1, P2, P3)으로 나뉘어지고 있으며, 상기 제 1, 2 및 3 영역(P1, P2, P3)에는 투명 도전성 물질로써 사각형 형태의 제 1 내지 제 3 부분 화소전극(151, 153, 155)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 1 내지 제 3 부분 화소전극(151, 153, 155)은 각각의 이격영역에 대해 이들 부분 화소전극(151, 153, 155)을 이루는 동일한 물질로 이루어지며, 상기 부분 화소전극(151, 153, 155)의 폭보다는 작은 폭을 갖는 제 1, 2 연결패턴(161, 163)에 의해 전기적으로 연결되고 있다. 또한, 상기 제 1 부분 화소전극(151)은 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(129)과 접촉하며 형성되고 있다.In addition, the pixel region P is divided into first to third regions P1, P2, and P3, and the first, second and third regions P1, P2, and P3 have a rectangular conductive shape as a transparent conductive material. First to third
이때, 화소영역(P) 내의 제 1 내지 제 3 부분 화소전극(151, 153, 155) 각각은 그 각각의 중앙부에 대해 그 하부에 위치한 보호층(미도시) 내에 제 1 내지 제 3홀(142, 144, 146)이 구비됨으로써 그 중앙부가 움푹 패인 오목한 요부를 갖도록 형성된 구성이 되고 있으며, 이때, 상기 제 1 영역(P1)에 형성된 상기 제 1 홀(142)은 상기 드레인 전극(129)을 노출시키도록 형성되고, 상기 제 1 홀(142)을 통해 상기 제 1 부분 화소전극(151)은 상기 드레인 전극(129)과 더욱 정확히는 상기 드레인 전극(129)이 연장되어 형성된 제 2 스토리지 전극(132)과 접촉하며 형성되고 있는 것이 특징이다.In this case, each of the first to third
한편, 이러한 구성을 갖는 수직정렬모드 액정표시장치의 단면구조를 도 3을 참조하여 설명한다. 이때 설명의 편의를 위해 화소영역(P) 내에 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 형성되는 영역을 스위칭 영역(TrA) 그리고 스토리지 커패시터(StgC)가 형성되는 영역을 스토리지 영역(StgA)이라 정의한다.On the other hand, the cross-sectional structure of the vertical alignment mode liquid crystal display device having such a configuration will be described with reference to FIG. At this time, for convenience of description, an area in which the thin film transistor as a switching element is formed in the pixel area P is defined as a storage area StgA and a region in which the switching area TrA and the storage capacitor StgC are formed.
우선, 하부기판인 어레이 기판(103)에 있어서는, 투명한 기판(103) 상에 제 1 금속물질로써 게이트 배선(미도시)과 이와 나란하게 스토리지 배선(미도시)이 형성되어 있으며, 화소영역(P) 내부로 상기 스위칭 영역(TrA)에는 상기 게이트 배선(미도시)과 연결되며 게이트 전극(108)이 형성되어 있으며, 상기 스토리지 영역(StgA)에는 상기 스토리지 배선(미도시)과 연결되며 제 1 스토리지 전극(113)이 형성되어 있다.First, in the
다음, 상기 게이트 전극(108)과 게이트 배선(미도시) 및 스토리지 배선(미도시)과 제 1 스토리지 전극(113) 위로 전면에 게이트 절연막(117)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막(117) 위로 상기 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 액티브층(120a)과 그 상부로 서로 그 일끝단이 마주하며 이격하는 형태로 오믹콘택층(120b)으로 구성된 반도체층(120)이 형성되어 있으며, 상기 오믹콘택층(120b) 위로 서로 이격하며 소스 및 드레인 전극(127, 129)이 형성되어 있다. 또한, 상기 게이트 절연막(117) 상부에는 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하여 상기 화소영 역(P)을 정의하는 데이터 배선(125) 또한 형성되어 있으며, 상기 데이터 배선(125)과 상기 소스 전극(127)은 서로 접촉하여 전기적으로 연결되며 형성되고 있다. 이때, 상기 게이트 전극(108)과 게이트 절연막(117)과 액티브층(120a)과 오믹콘택층(120b)과 소스 및 드레인 전극(127, 129)은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다. Next, a
또한, 스토리지 영역(StgA)에 있어서는, 상기 게이트 절연막(117) 위로 제 2 스토리지 전극(132)이 형성되어 있으며, 이때 상기 제 2 스토리지 전극(132)과 상기 드레인 전극(129)은 서로 전기적으로 연결되어 형성된 것이 특징이다. 즉, 상기 드레인 전극(129)이 스토리지 영역(StgA)까지 연장 형성됨으로써 상기 제 1 스토리지 전극(113)과 중첩되는 부분이 제 2 스토리지 전극(132)을 형성하고 있는 것이 특징이다.In the storage region StgA, a
다음, 상기 박막트랜지스터(Tr) 및 제 2 스토리지 전극(132) 위로는 유기절연물질 예를들면 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토 아크릴(photo acryl)이 도포되어 1.5㎛ 내지 3.5㎛ 정도의 비교적 두꺼운 두께를 가짐으로써 그 표면이 하부의 단차를 반영하지 않고 평탄한 것을 특징으로 하는 보호층(140)이 형성되어 있다.Next, an organic insulating material such as benzocyclobutene (BCB) or photo acryl is coated on the thin film transistor Tr and the
이때, 상기 유기절연물질로 이루어진 보호층(140)은 상기 화소영역(P)을 상기 데이터 배선(125)의 길이 방향으로 3등분함으로써 각각 정의되는 제 1, 2 및 3 영역(P1, P2, P3) 각각에 대응하여 상기 제 1, 2 및 3 영역(P1, P2, P3)의 중앙부에 제 1, 2, 3 홀(142, 미도시, 146)이 형성되고 있으며, 이중 특히 스위칭 영역(TrA)을 포함하는 제 1 영역(P1)에 형성된 제 1 홀(142)은 다른 두 홀(미도시, 146)보다 더욱 큰 깊이를 가지며 하부에 위치한 드레인 전극(129) 더욱 정확히는 이와 연결된 제 2 스토리지 전극(132)을 노출시키며 형성되고 있는 것이 특징이다. 이때, 도면(도 3)에서는 상기 제 1 홀(142)의 깊이(h1)가 상기 제 2 및 제 3 홀(미도시, 146)의 깊이(미도시, h3)보다 더욱 깊게 형성(h1 > 미도시, h3)되고 있음을 보이고 있으나, 이와는 반대로 상기 제 1 홀(142)이 상기 제 2 및 제 3 홀(미도시, 146)보다 더 작은 깊이(h1 < 미도시, h3)를 가지며 형성될 수도 있으며 또는 모두 동일한 깊이(h1 = 미도시, h3)를 가지며 형성될 수도 있다.In this case, the
다음, 상기 제 1, 2, 3 홀(142, 미도시, 146)을 포함하는 보호층(140) 위로 상기 제 1, 2, 3 영역(P1, P2, P3)별로 각각 제 1, 2, 3 부분 화소전극(151, 153, 155)이 형성되고 있다. 이때, 상기 제 1, 2, 3 부분 화소전극(151, 153, 155)은 서로 이웃한 부분 화소전극을 각각 연결시키는 제 1, 2 연결패턴(미도시)에 의해 전기적으로 연결되도록 형성되고 있는 것이 특징이며, 상기 각 부분 화소전극(151, 153, 155)은 그 중앙부가 그 하부에 위치한 보호층(140)에 형성된 제 1, 2, 3 홀(142, 미도시, 146)에 의해 상기 홀 내측면까지 연장 형성되고 있는 것이 또 다른 특징이다. 이때, 상기 제 1 홀(141)은 상기 드레인 전극(129)과 연결된 제 2 스토리지 전극(132)을 노출시키며 형성되고 있는 바, 상기 제 1 부분 화소전극(151)은 상기 제 1 홀(142)을 통해 상기 제 2 스토리지 전극(132)과 접촉하며 형성되고 있는 것이 또 다른 특징적인 면이 되고 있다.Next, each of the first, second, and third regions P1, P2, and P3 over the
한편, 이러한 구조를 갖는 어레이 기판(103)과 마주하며 위치한 컬러필터 기판(171)에 있어서는 하부의 어레이 기판(103)상의 게이트 및 데이터 배선(미도시, 125)에 대응하여 블랙매트릭스(174)가 형성되어 있으며, 또한 상기 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)에 대응해서도 블랙매트릭스(174)가 형성되어 있다. On the other hand, in the
또한, 상기 블랙매트릭스(174)와 일부 중첩하며 상기 화소영역(P)에 대응하여 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(177a, 177b, 177c)이 순차 반복하는 형태의 컬러필터층(177)이 형성되어 있으며, 상기 컬러필터층(177) 전면에 걸쳐 투명 도전성 물질로 이루어진 공통전극(183)이 형성되어 있다. 이때, 상기 컬러필터층(177)과 상기 공통전극(183) 사이에는 상기 컬러필터층(177)의 단차를 보상하며 이의 보호를 위해 오버코트층(180)이 더욱 형성될 수도 있다.In addition, the
또한, 상기 공통전극(183) 하부에는 상기 게이트 배선(미도시) 또는 데이터 배선(125) 일부에 대응하여 상기 어레이 기판(103)과 컬러필터 기판(171)간의 이격간격을 전면에 걸쳐 동일하게 유지시키기 위한 컬럼 스페이서(185)가 형성되어 있다.In addition, a spaced interval between the
한편, 이들 두 기판(103, 171) 사이에는 음의 이방성 유전율값을 갖는 액정층(190)이 형성되어 있으며, 도면에 나타나지 않았지만, 상기 액정층(190)이 새는 것을 방지하며, 이들 두 기판(103, 171)이 하나의 패널 상태를 유지하기 위해 테두리를 따라 씰패턴(미도시)이 더욱 형성됨으로써 수직정렬모드 액정표시장치(100)를 이루고 있다.Meanwhile, a
이때, 도면에 나타나지 않았지만 상기 액정층(190)과 만나는 어레이 기판(103) 및 컬러필터 기판(171) 표면에는 즉, 상기 액정층(190)과 화소전극(158) 사이 및 상기 액정층(190)과 공통전극(183) 사이에는 각각 제 1, 2 배향막(미도시) 이 더욱 형성되어 있다.In this case, although not shown in the drawings, the surface of the
전술한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치(100)는 종래의 수직정렬모드 액정표시장치의 컬러필터 기판에 구비되는 리벳을 제거하고 이를 대신하여 수직전계의 왜곡을 유발시키는 요소로써 어레이 기판(103) 상에 보호층(140)에 대해 제 1 내지 3 홀(142, 미도시, 146)을 형성함으로써 상기 제 1 내지 제 3 홀(142, 미도시, 146) 내부까지 각각 형성되어 그 중앙부에 있어 요부를 갖는 제 1 내지 제 3 부분 화소전극(151, 153, 155)에 의해 전계 왜곡을 유발시키게 되는 구조를 갖는 특징이 있다.The vertical alignment mode
따라서, 컬러필터 기판(171) 내에 리벳을 삭제함으로써 컬러필터 기판(171)제조 공정 단순화를 실현시키는 동시에 상기 리벳 형성시의 컬러필터 기판(171)과 어레이 기판(103)간의 합착 마진 대비 작은 합착 마진을 갖게 되는 바, 개구율을 향상시키는 효과를 갖게 된다. Therefore, by eliminating the rivets in the
이후에는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치의 제조 방법에 대해 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing the vertical alignment mode liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention will be described.
우선, 본 발명의 특징적인 부분이 있는 어레이 기판의 제조 방법에 대해 설명한다.First, the manufacturing method of the array substrate which has the characteristic part of this invention is demonstrated.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치용 어레이 기판의 하나의 화소영역(P)에 대한 제조 단계별 공정 단면도로써 도 2를 절단선 Ⅲ-Ⅲ를 따라 절단한 부분에 대한 공정 단면도이다. 설명의 편의를 위해 화소영역(P) 내에 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 형성되는 영역을 스위칭 영 역(TrA), 스토리지 커패시터가 형성되는 영역을 스토리지 영역(StgA)이라 정의하며, 상기 화소영역(P)을 데이터 배선의 길이방향에 대해 3등분한 부분 화소영역(P)을 각각 제 1, 2 및 3 영역(P1, P2, P3)이라 정의 한다. 4A through 4E are cross-sectional views illustrating manufacturing processes of one pixel area P of an array substrate for a vertical alignment mode liquid crystal display according to a first exemplary embodiment of the present invention, taken along a cutting line III-III. The process cross section for one part. For convenience of description, an area where a thin film transistor as a switching element is formed in the pixel area P is defined as a switching area TrA and an area where a storage capacitor is formed as a storage area StgA, and the pixel area P The partial pixel region P divided into three equal parts in the longitudinal direction of the data line is defined as first, second and third regions P1, P2 and P3, respectively.
우선, 도 4a에 도시한 바와 같이, 투명한 기판(103) 상에 금속물질을 증착하고 패터닝함으로써 게이트 배선(미도시)과 상기 게이트 배선(미도시)에서 각 화소영역(P)별로 분기한 게이트 전극(108)을 형성하고, 동시에 상기 게이트 배선(미도시)과 나란하게 연장하는 스토리지 배선(미도시) 및 상기 스토리지 배선(미도시)에서 상기 각 화소영역(P) 내측을 테두리하는 형태로써 제 1 스토리지 전극(113)을 형성한다.First, as shown in FIG. 4A, a gate electrode branched into each pixel region P in a gate wiring (not shown) and the gate wiring (not shown) by depositing and patterning a metal material on the
다음, 도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 배선(미도시) 및 게이트 전극(108)과 스토리지 배선(미도시) 및 제 1 스토리지 전극(113) 위로 전면에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착함으로써 게이트 절연막(217)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 4B, an inorganic insulating material such as silicon oxide (eg, silicon oxide) is disposed on the gate wiring (not shown) and the
이후, 상기 게이트 절연막(217) 위로 전면에 순수 비정질실리콘과 불순물 비정질 실리콘 및 제 2 금속물질을 연속 증착하고, 이를 패터닝함으로써 상기 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 순수 비정질 실리콘의 액티브층(120a)과, 상기 액티브층(120a) 상부로 서로 이격하는 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(120b)과, 상기 서로 이격하는 오믹콘택층(120b) 위로 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(127, 129)을 형성하고, 동시에 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하여 상기 화소영역(P) 을 정의하는 데이터 배선(125)을 형성한다. 이 경우, 상기 데이터 배선(125) 하부에도 상기 오믹콘택층(120b)을 이루는 불순물 비정질 실리콘의 제 1 패턴(122b)과 그 하부로 상기 액티브층(120a)을 이루는 순수 비정질 실리콘의 제 2 패턴(122a)이 더욱 형성되게 된다. 이때, 상기 데이터 배선(125)과 상기 소스 전극(127)은 서로 연결되도록 형성함으로써 전기적으로 도통되도록 형성한다. Subsequently, pure amorphous silicon, impurity amorphous silicon, and a second metal material are continuously deposited on the entire surface of the
이렇게 액티브층(120a)과 오믹콘택층(120b)으로 이루어진 반도체층(120)과 소스 및 드레인 전극(127, 129)을 하나의 마스크 공정을 통해 형성하는 구체적은 제조 방법은, 상기 제 2 금속물질을 증착 후, 그 위로 반투과 영역을 포함하는 노광 마스크를 이용하여 회절노광 또는 하프톤 노광을 실시함으로써 서로 두께가 다른 포토레지스트 패턴을 형성하고, 이러한 서로 다른 두께를 갖는 포토레지스트 패턴을 이용하여 그 외부로 노출된 제 2 금속물질층과 불순물 및 순수 비정질 실리콘이 증착되어 형성된 불순물 및 순수 비정질 실리콘층을 1차 식각하고, 얇은 두께의 포토레지스트 패턴을 제거한 후, 다시 남아있는 두꺼운 두께의 포토레지스트 패턴 외부로 노출된 상기 얇은 포토레지스트 패턴이 제거되면서 새롭게 노출된 제 2 금속물질층을 2차 식각을 실시하는 것이며, 이러한 제조 방법에 의해 전술한 바와같이 반도체층(120)과 소스 및 드레인 전극(127, 129)을 동일한 마스크 공정에서 동시에 형성할 수 있게 된다.Thus, the
이때, 상기 스위칭 영역(TrA)에 형성된 상기 게이트 전극(108)과 게이트 절연막(117)과 액티브층(120a)과 오믹콘택층(120b)과 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(127, 129)은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)를 이루게 된다. In this case, the
본 발명의 실시예에 있어서는 상기 액티브층(120a) 및 오믹콘택층(120b)의 반도체층(120)과, 소스 및 드레인 전극(127, 129)을 하나의 마스크 공정을 통해 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 제조 공정을 보이고 있으나, 변형예로서 상기 반도체층과 소스 및 드레인 전극은 각각 서로 다른 마스크 공정을 통해 각각 형성할 수도 있다. 이 경우 상기 데이터 배선(125) 하부에 형성되는 제 1, 2 패턴(122a, 122b)은 형성되지 않는다.In the exemplary embodiment of the present invention, the
한편, 상기 드레인 전극(129)은 패터닝시 스토리지 영역(StgA)까지 연장되도록 형성함으로써 상기 스토리지 영역(StgA)에서 상기 제 1 스토리지 전극(113)과 중첩되도록 함으로써 상기 제 1 스토리지 전극(1)과 중첩되는 부분이 제 2 스토리지 전극(132)을 이루도록 한다. 이때 상기 서로 중첩하는 제 1, 2 스토리지 전극(113, 132)과 그 사이에 위치하는 게이트 절연막(117)은 스토리지 커패시터(StgC)를 이루게 된다.Meanwhile, the
다음, 도 4c에 도시한 바와같이, 상기 박막트랜지스터(Tr)와 제 2 스토리지 전극(132) 위로 감광성의 유기절연물질 예를들면 감광성의 벤조사이클로부텐 또는 포토아크릴을 1.5㎛ 내지 3.5㎛정도의 두께를 갖도록 도포함으로써 그 표면이 상기 스위칭 소자 또는 다른 구성요소 간의 단차를 충분히 극복하여 평탄한 상태를 갖는 보호층(140)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 4C, a photosensitive organic insulating material, for example, photosensitive benzocyclobutene or photoacryl, has a thickness of about 1.5 μm to 3.5 μm over the thin film transistor Tr and the
이후, 상기 감광성 유기절연물질로 이루어진 보호층(140) 위로 빛의 투과영역(TA)과 차단영역(BA) 그리고 반투과영역(HTA)을 포함하는 노광 마스크(195)를 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(230) 일부에 해당하는 부분 즉, 제 1 홀을 형성해야할 부분에 대해서는 상기 투과영역(TA)이, 제 2 홀 및 제 3 홀을 형성해야 할 부분에 대해서는 반투과영역(HTA)이, 그리고 그 외의 영역에 대해서는 차단영역(BA)이 대응되도록 위치시킨 후, 상기 노광 마스크(195)를 통해 상기 보호층(140)에 대해 노광을 실시한다. 이때, 본 발명의 실시예에서는 상기 보호층(140)은 포지티브 타입(positive type)의 감광성 유기절연물질로서 형성된 것을 보이고 있으며, 만약 상기 보호층(140)을 네가티브 타입의 감광성 유기절연물질로 형성한 경우, 상기 노광 마스크(195)에 있어서 투과영역(TA)과 차단영역(BA)을 변경한 후 노광을 실시하게 되면 동일한 결과를 이룰 수 있다.Subsequently, an
다음, 도 4d에 도시한 바와 같이, 상기 반투과영역(도 4c의 HTA)을 포함하는 노광 마스크(도 4c의 195)를 통해 노광된 보호층(140)을 현상함으로써 상기 노광 마스크(도 4c의 195)의 투과영역(도 4c의 TA)에 대응된 보호층(140) 영역에 있어서는 완전히 제거되어 하부에 위치한 상기 드레인 전극(129) 더욱 정확히는 상기 드레인 전극(129)과 연결된 제 2 스토리지 전극(132)을 노출시키는 제 1 홀(142)을 형성하고, 상기 노광 마스크(도 4c의 195)의 반투과영역(도 4c의 HTA)에 대응된 부분에 있어서는 상기 보호층(140)의 일부만이 제거된 상태로써 제 2 및 제 3 홀(미도시, 146)을 형성하고, 그 외의 상기 노광 마스크(도 4c의 195)의 차단영역(도 4c의 BA)에 대응된 부분에 있어서는 처음 형성된 그대로의 두께를 갖는 보호층(140)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 4D, the exposure layer (FIG. 4C of FIG. 4C) is developed by developing the
이 경우, 도면에서는 제 1 홀(142)의 깊이(h1)가 제 2 및 제 3 홀(미도시, 146 )의 깊이(미도시, h3)보다 더 깊게 형성(h1 > 미도시, h3)되고 있으나, 변형예 로써 노광 마스크를 이용한 노광 단계에서 투과영역과 반투과영역의 위치를 바꾸어 즉, 상기 제 2 스토리지 전극(132)을 노출시키도록 형성되어야 하는 제 1 홀을 형성해야 할 부분에 대응해서는 반투과영역이, 제 2 및 제 3 홀이 형성되어야 할 부분에는 투과영역이 대응되도록 상기 노광 마스크를 위치시킨 후 노광하고 현상하게 되면 도면에 나타낸 것과는 달리 제 1 홀의 깊이가 제 2 및 제 3 홀의 깊이보다 작게 형성(h1 < 미도시, h2)할 수도 있다.In this case, in the drawing, the depth h1 of the
한편, 또 다른 변형예로써 상기 보호층(140)을 감광성 특성을 갖지 않는 유기절연물질로 형성할 경우는, 상기 보호층 위로 포토레지스트층(포지티브 타입이라 가정함)을 더욱 형성하고, 투과영역과 차단영역을 갖는 노광 마스크를 이용하여 제 1 내지 제 3 홀이 형성될 부분에 대응해서는 투과영역이 그리고 그 외의 영역에 대응해서는 차단영역이 위치하도록 한 후 노광 및 현상 공정을 진행함으로써 제 1 내지 제 3 홀이 형성되어야 할 영역을 제외한 보호층 영역에 대응하여 포토레지스트 패턴을 형성한다. 이후, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 식각을 실시하면 상기 제 1 내지 제 3 홀이 형성될 부분의 보호층이 식각됨으로서 상기 제 1 내지 제 3 홀을 형성하게 된다. 이때, 식각 속도 및 식각 시간을 조절함으로써 제 1 홀에 대응하여 드레인 전극이 노출되는 시점에서 식각을 멈출 경우, 상기 제 1 내지 제 3 홀은 모두 동일한 깊이를 가지며 형성되며, 오버식각을 하게 될 경우 상기 제 1 홀은 하부의 드레인 전극이 식각 스토퍼로서 작용하여 그 깊이는 깊어지지 않게되지만 제 2 및 제 3 홀은 식각이 계속 진행되게 됨으로써 상기 제 1 홀의 깊이보다는 더욱 큰 깊이를 갖게 된다. 이러한 식각 진행 후 스트립 또는 애 싱(ashing)을 진행하여 상기 제 1 내지 제 3 홀을 갖는 보호층 상부의 포토레지스트 패턴을 제거함으로써 제 1 내지 제 3 홀을 갖는 보호층을 형성할 수도 있다. On the other hand, in another modification, when the
다음, 도 4e에 도시한 바와 같이, 각 화소영역(P) 내에서 제 1 내지 제 3 홀(142, 미도시, 146)을 가지며 형성된 보호층(140) 위로 투명도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 전면에 증착하고 새로운 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 화소영역(P) 내의 제 1 내지 제 3 영역(P1, P2, P3)에 각각 동일 공정에 의해 동일 물질로 형성되는 제 1 및 제 2 연결패턴(미도시)에 의해 전기적으로 연결된 상태의 제 1 내지 제 3 부분 화소전극(151, 153, 155)을 형성함으로써 본 발명에 따른 수직정렬모드 액정표시장치용 어레이 기판(103)을 완성한다. 이때 상기 제 1 부분 화소전극(151)은 상기 제 1 홀(142)을 통해 상기 드레인 전극(129)과 연결된 제 2 스토리지 전극(132)과 접촉하게 된다.Next, as shown in FIG. 4E, a transparent conductive material such as indium-tin over the
이때, 상기 제 1 내지 제 3 부분 화소전극(151, 153, 155)은 그 중앙부에 대해 각각 그 하부에 위치한 보호층(140 )내에 제 1 내지 제 3 홀(142, 미도시, 146)이 구성되고 있는 바, 상기 제 1 내지 제 3 홀(142, 미도시, 146)의 내측면을 포함하여 투명 도전성 물질이 증착되어 형성됨으로써 상기 제 1 내지 제 3 홀(142, 미도시, 146)이 형성된 이외의 영역에 대해서는 평탄한 표면을 가지며 형성되어지며, 상기 제 1 내지 제 3 홀(142, 미도시, 146)에 대해서는 오목하게 패인 요부를 가진 형태로써 형성되게 된다.In this case, the first to third
본 발명에 따른 수직정렬모드 액정표시장치는 이렇게 제 1 내지 제 3 부분 화소전극(151, 153, 155) 각각의 중앙부가 요부를 이루도록 구성됨으로써 종래의 수직정렬모드 액정표시장치의 컬러필터 기판 내에 형성되는 리벳과 동일한 역할 즉 전계를 왜곡시키는 역할을 하게 되는 것이 특징이다.The vertical alignment mode liquid crystal display according to the present invention is formed in the color filter substrate of the conventional vertical alignment mode liquid crystal display by configuring the central portion of each of the first to third
한편, 본 발명에 따른 수직정렬모드 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 방법에 대해 간단히 설명한다.On the other hand, the manufacturing method of the color filter substrate for a vertical alignment mode liquid crystal display device which concerns on this invention is demonstrated briefly.
본 발명에 따른 수직정렬모드 액정표시장치용 컬러필터 기판은 전계왜곡을 위한 리벳을 형성하지 않는 구조가 되는 바, 컬럼 스페이서를 포함하는 일반적인 TN모드 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 방법과 동일하게 되므로 도 3에 도시된 컬러필터 기판의 단면 형태를 참조하여 그 제조 방법에 대해 간단히 설명한다.The color filter substrate for a vertical alignment mode liquid crystal display device according to the present invention has a structure that does not form a rivet for electric field distortion, and is the same as the manufacturing method of a color filter substrate for a general TN mode liquid crystal display device including a column spacer. Therefore, the manufacturing method will be briefly described with reference to the cross-sectional shape of the color filter substrate shown in FIG. 3.
우선, 투명한 기판(171) 상에 크롬(Cr) 또는 크롬산화물(CrOx) 등의 금속물질을 전면에 증착하거나 또는 블랙레진(black resin)을 전면에 도포하여 블랙매트릭스층(미도시)을 형성하고 이를 제 1 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 이와 마주하여 패널상태를 이루는 어레이 기판 상에 형성된 게이트 및 데이터 배선과 박막트랜지스터가 형성된 부분에 대응하여 블랙매트릭스(173)를 형성한다. First, a black matrix layer (not shown) is formed by depositing a metal material such as chromium (Cr) or chromium oxide (CrOx) on the
다음, 상기 블랙매트릭스(173) 및 이의 외부로 노출된 기판(171) 상에 적색 레지스트층을 형성하고, 제 2 마스크 공정을 진행하여 이를 패터닝함으로써 적색 컬러필터 패턴(177a)을 형성하고, 연속하여 상기 적색 컬러필터 패턴(177a)을 형성한 방법과 동일한 방법으로 제 3 및 제 4 마스크 공정을 진행하여 녹색 및 청색 컬러필터 패턴(177b, 177c)을 형성함으로써 각 화소영역(P) 별로 순차 반복하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(177a, 177b, 177c)을 갖는 컬러필터층(177)을 형성한다. Next, a red resist layer is formed on the black matrix 173 and the
다음, 상기 컬러필터층(177) 위로 전면에 무색 투명한 유기절연물질 예를들면 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토아크릴(photo acryl)을 도포하여 그 표면이 평탄한 오버코트층(180)을 형성한다. 이 경우 상기 오버코트층(180)은 기판(171) 전면에 형성되도록 하는 바 별도의 마스크 공정을 진행하지 않는다. 또한, 상기 오버코트층(180)은 생략할 수도 있다. Next, a colorless transparent organic insulating material such as benzocyclobutene (BCB) or photo acryl is coated on the entire surface of the
다음, 상기 평탄한 표면을 갖는 오버코트층(180) 위로 전면에 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 증착하여 공통전극(183)을 형성한다. 이때, 상기 공통전극(183) 또한 기판(171) 전면에 형성되는 바, 상기 오버코트층(180)과 마찬가지로 별도의 마스크 공정은 진행할 필요가 없다.Next, a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO) is deposited on the
다음, 상기 공통전극(183) 위로 유기절연물질을 도포하고 이를 제 5 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 이와 마주하는 어레이 기판 상의 게이트 및 데이터 배선 일부에 대응하여 일정 간격을 갖는 다수의 컬럼 스페이서(185)를 형성함으로써 본 발명에 따른 수직정렬모드 액정표시장치용 컬러필터 기판(171)을 완성한다.Next, a plurality of
다음, 전술한 바와같은 제조 방법에 의해 각각 완성된 어레이 기판과 컬러필터 기판에 있어서, 이들 두 기판의 서로 마주대하는 면 즉 추후 공정에 의해 액정층과 접촉하는 면에 대해 배향막을 형성한 후, 이들 두 기판 중 어느 하나의 기판 테두리를 따라 씰패턴을 형성하고, 상기 씰패턴 내측으로 액정을 주입하고 합착함으로써 본 발명에 따른 수직정렬모드 액정표시장치를 완성할 수 있다. Next, in the array substrate and the color filter substrate respectively completed by the manufacturing method as described above, after forming the alignment films on the surfaces of the two substrates facing each other, that is, the surfaces in contact with the liquid crystal layer by a later process, these The alignment pattern liquid crystal display device according to the present invention may be completed by forming a seal pattern along one of the two substrates and injecting and bonding the liquid crystal into the seal pattern.
<제 2 실시예>≪ Embodiment 2 >
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치의 하나의 화소영역에 대한 평면도이며, 도 6은 도 5를 절단선 Ⅵ-Ⅵ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도이다. 이때, 상기 도 5에 있어서는 어레이 기판만을 도시하였으며, 이와 마주하는 컬러필터 기판은 생략하였으며, 도면부호에 있어서는 제 1 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 100을 더하여 부여하였다.FIG. 5 is a plan view of one pixel area of a vertical alignment mode liquid crystal display according to a second exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view of a portion taken along the cutting line VI-VI of FIG. 5. In this case, only the array substrate is shown in FIG. 5, and the color filter substrate facing the same is omitted. In the reference numerals, 100 is added to the same components as those in the first embodiment.
우선, 도 5를 참조하면, 도시한 바와 같이, 일방향으로 다수의 게이트 배선(205)이 형성되어 있으며, 또한 상기 게이트 배선(205)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하며 다수의 데이터 배선(225)이 형성되어 있다.First, referring to FIG. 5, as illustrated, a plurality of
또한, 상기 게이트 배선(205)과 나란하게 동일한 층에 다수의 스토리지 배선(210)이 형성되어 있으며, 이때 상기 스토리지 배선(210)에서 분기하여 상기 화소영역(P) 내부를 둘러싸는 형태로 제 1 스토리지 전극(213)이 형성되어 있다.In addition, a plurality of
또한, 상기 게이트 배선(205)과 데이터 배선(225)의 교차 부근에는 각 화소영역(P)별로 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다. 이때 상기 박막 트랜지스터(Tr)는 상기 게이트 배선(205)에서 분기하여 형성된 게이트 전극(208)과, 그 상부로 게이트 절연막(미도시)과, 상기 게이트 절연막(미도시) 위로 액티브층(미도시)과 오믹콘택층(미도시)으로 이루어진 반도체층(220)과, 상기 반도체층(220) 위로 서로 이격하여 형성된 소스 및 드레인 전극(227, 229)으로 구성되고 있다. Also, a thin film transistor Tr, which is a switching element, is formed for each pixel region P near the intersection of the
이때 상기 소스 전극(227)은 상기 데이터 배선(225)과 연결되어 있으며, 상기 드레인 전극(229)은 상기 제 1 스토리지 전극(213)이 형성된 스토리지 영역까지 연장 형성됨으로써 상기 제 1 스토리지 전극(213)과 중첩된 부분이 제 2 스토리지 전극(232)을 이루고 있다.In this case, the
또한, 상기 화소영역(P)은 제 1 내지 제 3 영역(P1, P2, P3)으로 나뉘어지고 있으며, 상기 제 1, 2 및 3 영역(P1, P2, P3)에는 투명 도전성 물질로써 사각형 형태의 제 1 내지 제 3 부분 화소전극(251, 253, 255)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 1 내지 제 3 부분 화소전극(251, 253, 255)은 각각의 이격영역에 대해 이들 부분 화소전극(251, 253, 255)을 이루는 동일한 물질로 이루어지며, 상기 부분 화소전극(251, 253, 255)의 폭보다는 작은 폭을 갖는 제 1, 2 연결패턴(261, 263)에 의해 전기적으로 연결되고 있다. 또한, 상기 제 1 부분 화소전극(251)은 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(229)과 드레인 콘택홀(242)을 통해 접촉하며 형성되고 있다.In addition, the pixel region P is divided into first to third regions P1, P2, and P3, and the first, second and third regions P1, P2, and P3 have a rectangular conductive shape as a transparent conductive material. First to third
한편, 상기 화소영역(P) 내의 제 1 내지 제 3 부분 화소전극(251, 253, 255) 각각은 그 각각의 중앙부에 대해 그 하부에 위치한 보호층(미도시) 내에 볼록한 형태의 제 1 내지 제 3 철부(243, 245, 247)가 구비됨으로써 그 중앙부는 볼록하며 그 이외의 영역은 평탄한 구조를 갖도록 형성되고 있다. On the other hand, each of the first to third
다음, 이러한 구성을 갖는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치의 단면구조를 도 6을 참조하여 설명한다. 이때, 설명의 편의를 위해 화소영역(P) 내에 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 형성되는 영역을 스위칭 영역(TrA) 그리고 스토리지 커패시터(StgC)가 형성되는 영역을 스토리지 영역(StgA)이라 정의한다.Next, a cross-sectional structure of a vertical alignment mode liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention having such a configuration will be described with reference to FIG. In this case, for convenience of description, an area in which the thin film transistor as the switching element is formed in the pixel area P is defined as a storage area StgA and a region in which the switching area TrA and the storage capacitor StgC are formed.
우선, 어레이 기판(203)에 있어서는, 투명한 기판(203) 상에 제 1 금속물질로써 게이트 배선(미도시)과 이와 나란하게 스토리지 배선(미도시)이 형성되어 있으며, 화소영역(P) 내부로 상기 스위칭 영역(TrA)에는 상기 게이트 배선(미도시)과 연결되며 게이트 전극(208)이 형성되어 있으며, 상기 스토리지 영역(StgA)에는 상기 스토리지 배선(미도시)과 연결되며 제 1 스토리지 전극(213)이 형성되어 있다.First, in the
다음, 상기 게이트 전극(208)과 게이트 배선(미도시) 및 스토리지 배선(미도시)과 제 1 스토리지 전극(213) 위로 전면에 게이트 절연막(217)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막(217) 위로 상기 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 액티브층(220a)과 그 상부로 서로 그 일끝단이 마주하며 이격하는 형태로 오믹콘택층(220b)으로 구성된 반도체층(220)이 형성되어 있으며, 상기 오믹콘택층(220b) 위로 서로 이격하며 소스 및 드레인 전극(227, 229)이 형성되어 있다. 또한, 상기 게이트 절연막(217) 상부에는 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하여 상기 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(225) 또한 형성되어 있으며, 상기 데이터 배선(225)과 상기 소스 전극(227)은 서로 접촉하여 전기적으로 연결되며 형성되고 있다. 이때, 상기 게이트 전극(208)과 게이트 절연막(217)과 액티브층(220a)과 오믹콘택층(220b)과 소스 및 드레인 전극(227, 229)은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다. Next, a
또한, 스토리지 영역(StgA)에 있어서는, 상기 게이트 절연막(217) 위로 제 2 스토리지 전극(232)이 형성되어 있으며, 이때 상기 제 2 스토리지 전극(232)과 상기 드레인 전극(229)은 서로 전기적으로 연결되어 형성된 것이 특징이다. 즉, 상기 드레인 전극(229)이 스토리지 영역(StgA)까지 연장 형성됨으로써 상기 제 1 스토리지 전극(213)과 중첩되는 부분이 제 2 스토리지 전극(232)을 형성하고 있는 것이 특징이다.In the storage region StgA, a
다음, 상기 박막트랜지스터(Tr) 및 제 2 스토리지 전극(232) 위로는 유기절연물질 예를들면 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토 아크릴(photo acryl)이 도포되어 1.5㎛ 내지 3.5㎛ 정도의 비교적 두꺼운 두께를 가짐으로써 그 표면이 하부의 단차를 반영하지 않고 평탄한 것을 특징으로 하는 보호층(240)이 형성되어 있다.Next, an organic insulating material such as benzocyclobutene (BCB) or photo acryl is coated on the thin film transistor Tr and the
이때, 상기 유기절연물질로 이루어진 상기 보호층(240)은 상기 화소영역(P)을 상기 데이터 배선(225)의 길이 방향으로 3등분함으로써 각각 정의되는 제 1, 2 및 3 영역(P1, P2, P3) 각각에 대응하여 상기 제 1, 2 및 3 영역(P1, P2, P3)의 중앙부에 볼록한 제 1, 2, 3 철부(243, 미도시, 247)가 형성되고 있으며, 스위칭 영역에 있어서는 상기 드레인 전극 일부를 노출시키는 드레인 콘택홀(242)이 형성되어 있다. In this case, the
다음, 상기 제 1, 2, 3 철부(243, 미도시, 247) 및 드레인 콘택홀(242)을 포함하는 보호층(240) 위로 상기 제 1, 2, 3 영역(P1, P2, P3)별로 각각 제 1, 2, 3 부분 화소전극(251, 253, 255)이 형성되고 있다. 이때, 상기 제 1, 2, 3 부분 화소전극(251, 253, 255)은 서로 이웃한 부분 화소전극을 각각 연결시키는 제 1, 2 연결패턴(미도시)에 의해 전기적으로 연결되도록 형성되고 있는 것이 특징이며, 상기 각 부분 화소전극(251, 253, 255)은 그 중앙부가 그 하부에 위치한 보호층(240)에 형성된 제 1, 2, 3 철부(243, 미도시, 247)에 의해 이에 대응하는 부분이 볼록하게 형성되고 있는 특징이다. Next, each of the first, second, and third regions P1, P2, and P3 on the
한편, 이러한 구조를 갖는 어레이 기판(203)과 마주하며 위치한 컬러필터 기판(271)에 있어서는 하부의 어레이 기판(203)상의 게이트 및 데이터 배선(미도시, 225)에 대응하여 블랙매트릭스(274)가 형성되어 있으며, 또한 상기 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)에 대응해서도 블랙매트릭스(274)가 형성되어 있다. Meanwhile, in the
또한, 상기 블랙매트릭스(274)와 일부 중첩하며 상기 화소영역(P)에 대응하여 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(277a, 277b, 277c)이 순차 반복하는 형태의 컬러필터층(277)이 형성되어 있으며, 상기 컬러필터층(277) 전면에 걸쳐 투명 도전성 물질로 이루어진 공통전극(283)이 형성되어 있다. 이때, 상기 컬러필터층(277)과 상기 공통전극(283) 사이에는 상기 컬러필터층(277)의 단차를 보상하며 이의 보호를 위해 오버코트층(280)이 더욱 형성될 수도 있다.In addition, a
또한, 상기 공통전극(283) 하부에는 상기 게이트 배선(미도시) 또는 데이터 배선(225) 일부에 대응하여 상기 어레이 기판(203)과 컬러필터 기판(271)간의 이격간격을 전면에 걸쳐 동일하게 유지시키기 위한 컬럼 스페이서(285)가 형성되어 있다.In addition, a spaced interval between the
한편, 이들 어레이 기판 및 컬러필터 기판(203, 271) 사이에는 음의 이방성 유전율값을 갖는 액정층(290)이 형성되어 있으며, 도면에 나타나지 않았지만, 상기 액정층(290)이 새는 것을 방지하며, 이들 두 기판(203, 271)이 하나의 패널 상태를 유지하기 위해 테두리를 따라 씰패턴(미도시)이 더욱 형성됨으로써 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치(200)를 이루고 있다.Meanwhile, a
이때, 도면에 나타나지 않았지만 상기 액정층(290)과 만나는 어레이 기판(203) 및 컬러필터 기판(271) 표면에는 즉, 상기 액정층(290)과 화소전극(258) 사이 및 상기 액정층(290)과 공통전극(283) 사이에는 각각 제 1, 2 배향막(미도시)이 더욱 형성되어 있다.In this case, although not shown in the drawings, the surface of the
전술한 구성을 갖는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치(200)는 종래의 수직정렬모드 액정표시장치의 컬러필터 기판에 구비되는 리벳을 제거하고 이를 대신하여 수직전계의 왜곡을 유발시키는 요소로써 어레이 기판(203) 상에 보호층(240)에 대해 제 1, 2 및 3 철부(243, 미도시, 247)를 형성함으로써 상기 제 1, 2, 3 철부(243, 미도시, 247) 상에 형성되는 부분이 타 부분보다 볼록하게 튀어나오도록 형성된 제 1, 2 및 3 부분 화소전극(251, 253, 255)에 의해 전계 왜곡을 유발시키게 되는 구조를 갖는 특징이 있다.The vertical alignment mode
다음, 이러한 구성을 갖는 제 2 실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치의 제조 방법에 대해 설명한다. 이때, 컬러필터 기판 및 패널 상태로 형성하는 과정을 전술한 제 1 실시예와 동일하므로 이에 대해서는 그 설명을 생략하고, 차별점이 있는 어레이 기판의 제조 방법에 대해서만 설명한다. Next, a method of manufacturing the vertical alignment mode liquid crystal display device according to the second embodiment having such a configuration will be described. In this case, since the process of forming the color filter substrate and the panel state is the same as in the above-described first embodiment, the description thereof will be omitted, and only the manufacturing method of the array substrate having different points will be described.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치용 어레이 기판의 하나의 화소영역(P)에 대한 제조 단계별 공정 단면도로써 도 5를 절단선 Ⅵ-Ⅵ를 따라 절단한 부분에 대한 공정 단면도이다. 설명의 편의를 위해 화소영역(P) 내에 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 형성되는 영역을 스위칭 영역(TrA), 스토리지 커패시터가 형성되는 영역을 스토리지 영역(StgA)이라 정의하며, 상기 화소영역(P)을 데이터 배선의 길이방향에 대해 3등분한 부분 화소영역(P)을 각각 제 1, 2 및 3 영역(P1, P2, P3)이라 정의 한다. 이때, 투명한 기판 상에 게이트 및 데이터 배선과 박막트랜지스터를 형성하는 단계까지는 제 1 실시예와 동일하므로 박막트랜지스터를 형성한 이후의 단계부터 설명하기로 한다. 7A to 7C are cross-sectional views illustrating manufacturing processes of one pixel area P of an array substrate for a vertical alignment mode liquid crystal display according to a second exemplary embodiment of the present invention, taken along a cutting line VI-VI. The process cross section for one part. For convenience of explanation, a region in which a thin film transistor as a switching element is formed in the pixel region P is defined as a switching region TrA and a region in which a storage capacitor is formed as a storage region StgA, and the pixel region P is defined as The partial pixel regions P which are divided into three in the longitudinal direction of the data line are defined as first, second and third regions P1, P2 and P3, respectively. In this case, the steps up to forming the gate, the data line and the thin film transistor on the transparent substrate are the same as those of the first embodiment, and thus the steps after forming the thin film transistor will be described.
우선, 도 7a에 도시한 바와 같이, 스위칭 영역(TrA)에 게이트 전극(208)과, 그 상부로 게이트 절연막(217)과, 액티브층(220a)과 오믹콘택층(220b)을 포함하는 반도체층(220)과, 소스 및 드레인 전극(227, 229)을 구성되는 박막트랜지스터(Tr)와 데이터 배선(225) 및 제 2 스토리지 전극(232) 위로 감광성의 유기절연물질 예를들면 감광성의 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토아크릴(photo acryl)을 1.5㎛ 내지 3.5㎛정도의 제 1 두께(t1)를 갖도록 도포함으로써 그 표면이 상기 박막트랜지스터(Tr) 또는 다른 구성요소 간의 단차를 충분히 극복하여 평탄한 상태를 갖는 보호층(240)을 형성한다.First, as shown in FIG. 7A, a semiconductor layer including a
이후, 상기 감광성 유기절연물질로 이루어진 보호층(240) 위로 빛의 투과영역(TA)과 차단영역(BA) 그리고 반투과영역(HTA)을 포함하는 노광 마스크(295)를 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(229) 일부에 해당하는 부분 즉 드레인 콘택홀을 형성할 부분에 대응해서는 투과영역(TA)이, 제 1, 2, 3 영역(P1, P2, P3)의 각 중앙부 일부에 대응해서는 차단영역(BA)이, 그리고 그 외의 영역에 대응해서는 반투과영역(HTA)이 대응되도록 위치시킨 후, 상기 노광 마스크(295)를 통해 상기 보호층(240)에 대해 노광을 실시한다. Subsequently, an
이때, 본 발명의 제 2 실시예에서는 상기 보호층(240)은 포지티브 타입(positive type)의 감광성 유기절연물질을 이용한 것을 일례로서 보이고 있는 것이며, 전술한 제 1 실시예에서와 같이, 만약 상기 보호층(240)을 네가티브 타입(negative type)의 감광성 유기절연물질로 형성한 경우, 상기 노광 마스크(295)에 있어서 투과영역(TA)과 차단영역(BA)을 변경한 후 노광을 실시하게 되면 동일한 결과를 얻을 수 있다.At this time, in the second embodiment of the present invention, the
다음, 도 7b에 도시한 바와 같이, 상기 반투과영역(도 7a의 HTA)을 포함하는 노광 마스크(도 7a의 295)를 통해 노광된 보호층(240)을 현상함으로써 상기 노광 마스크(도 7a의 295)의 투과영역(도 7a의 TA)에 대응된 보호층(240) 영역에 있어서는 완전히 제거되어 하부에 위치한 상기 드레인 전극(229) 일부를 노출시키는 드레인 콘택홀(242)을 형성하고, 상기 노광 마스크(도 7a의 295)의 반투과영역(도 7a의 HTA)에 대응된 부분에 있어서는 상기 보호층(240)의 일부만이 제거된 상태로써 최초의 상기 보호층(240)이 갖는 제 1 두께(t1)보다는 얇아진 제 2 두께(t2)를 갖는 보호층(240)을 형성하고, 그 외의 상기 노광 마스크(도 7a의 295)의 차단영역(도 7a의 BA)에 대응된 부분에 있어서는 처음 형성된 그대로의 제 1 두께(t1)를 갖는 보호층(240)를 형성한다.Next, as shown in FIG. 7B, the exposure mask (of FIG. 7A) is developed by developing the
따라서, 이러한 현상 단계를 실시한 후의 보호층(240)은 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 상기 드레인 전극(229)을 노출시키는 드레인 콘택홀(242)을 갖고, 각 화소영역(P) 내의 제 1, 2 및 3 영역(P1, P2, P3) 중앙부에 있어서는 상기 보호 층(240)이 최초 도포되어 형성된 두께인 제 1 두께(t1)의 높이를 갖는 제 1, 2, 3 철부(243, 미도시, 247)가 형성되며, 그 외의 대부분의 영역에 대해서는 상기 제 1 두께(t1)보다 얇은 제 2 두께(t2)를 가지며 평탄한 표면 상태를 갖게 된다. Therefore, the
한편, 변형예로써 상기 보호층(240)을 감광성 특성을 갖지 않는 유기절연물질로 형성할 경우는, 상기 감광성 특성을 갖지 않는 유기절연물질로 보호층을 형성한 후, 그 위로 포토레지스트층(포지티브 타입이라 가정함)을 더욱 형성하고, 상기 감광성의 유기절연물질로 형성된 보호층에 대해 노광시 위치한 그대로 노광 마스크를 위치시킨 후, 노광을 실시하고 상기 포토레지스트층을 현상함으로써 드레인 콘택홀이 형성되어야 할 부분에 대응해서는 상기 보호층을 노출시키고, 제 1 내지 제 3 철부가 형성되어야 할 부분에 대응해서는 제 3 두께를 갖는 제 1 포토레지스트 패턴을, 그리고 그 외의 부분에 대응해서는 상기 제 3 두께보다 얇은 제 4 두께를 갖는 제 2 포토레지스트 패턴을 형성한다. 이후 상기 제 1, 2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 이들 패턴 외부로 노출된 보호층을 1차 식각함으로써 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 형성하고, 이후 애싱(adhing)을 실시함으로써 상기 제 4 두께를 갖는 제 2 포토레지스트 패턴을 제거한다. 이후, 상기 제 4 두께를 갖는 제 2 포토레지스트 패턴이 제거되며 새롭게 상기 제 1 포토레지스트 패턴 외부로 노출된 보호층을 2차 식각을 진행하여 완전히 제거되지 않고 적당한 두께가 되도록 형성한다. 이때 상기 제 1 포토레지스트 패턴에 의해 여전히 가려진 보호층 부분은 최초 보호층의 두께를 그대로 유지하게 됨으로써 제 1, 2 및 3 철부를 이루게 된다. 이후 상기 제 1, 2 및 3 철부에 남아있는 제 1 포토레지스트 패턴을 애 싱(ashing) 또는 스트립(strip)을 진행하여 제거함으로써 도면에 도시된 동일한 형태를 갖는 보호층을 형성할 수도 있다. On the other hand, in the modification, when the
이후, 상기 각 화소영역(P) 내에 형성된 제 1, 2 및 3 철부(243, 미도시, 247)를 갖는 보호층(240)에 대해 열처리를 실시함으로써 상기 제 1, 2 및 3 철부(243, 미도시, 247)를 그 표면의 모서리 부분에 있어 각이진 형태에서 곡면 형태를 갖도록 할 수 있으며, 이러한 열처리 공정은 생략해도 무방하다.Thereafter, the first, second and third
다음, 도 7c에 도시한 바와 같이, 각 화소영역(P) 내에 드레인 콘택홀(242) 및 제 1, 2, 3 철부(243, 미도시, 247)를 갖는 보호층(240) 위로 투명도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 전면에 증착하고, 이를 새로운 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 화소영역(P) 내의 제 1 내지 제 3 영역(P1, P2, P3)에 각각 동일 공정에 의해 동일 물질로 형성되는 제 1 및 제 2 연결패턴(미도시)에 의해 전기적으로 연결된 상태의 제 1 내지 제 3 부분 화소전극(251, 253, 255)을 형성함으로써 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치용 어레이 기판(203)을 완성한다. Next, as shown in FIG. 7C, the transparent conductive material is disposed on the
이때 상기 제 1 부분 화소전극(251)은 상기 드레인 콘택홀(242)을 통해 상기 드레인 전극(229)과 접촉하게 되며, 상기 제 1, 2 및 3 부분 화소전극(251, 253, 255) 각각은 그 중앙부에 대해 각각 그 하부에 위치한 보호층(240)내에 형성된 제 1, 2, 3 철부(243, 미도시, 247)로 인해 각 영역의 중앙부가 볼록한 상태를 가지며 그 외의 영역에 대해서는 평탄한 표면을 가지며 형성되게 된다. In this case, the first
이러한 구성을 갖는 어레이 기판(203)과 제 1 실시예에서 기재된 방법에 의 해 제조된 컬러필터 기판(미도시)을 액정을 개재한 후 합착하게 됨으로써 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치를 완성할 수 있다.The
이렇게 제조된 제 2 실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치의 경우, 상기 제 1, 2 및 3 철부(243, 미도시, 247)에 의해 제 1, 2 및 3 부분 화소전극(251, 253, 255)이 그 중앙부가 볼록하게 형성됨으로써 이들 부분 화소전극(251, 253, 255)이 상기 컬러필터 기판(미도시)에 형성된 공통전극(미도시)과 이루게 되는 전계가 왜곡됨으로써 멀티도메인을 구현할 수 있게 된다. In the vertical alignment mode liquid crystal display device according to the second embodiment manufactured as described above, the first, second and third
본 발명에 따른 수직정렬모드 액정표시장치는 하나의 마스크 공정을 통해 컬러필터 기판 상에 형성되던 리벳을 생략함으로써 1회의 마스크 공정을 생략할 수 있게 되는 바 공정 단축 및 이를 통한 생산성을 향상시키는 효과가 있다.In the vertical alignment mode liquid crystal display according to the present invention, one mask process can be omitted by omitting the rivets formed on the color filter substrate through one mask process, thereby reducing the process and improving productivity through the mask process. have.
또한 리벳 없이도 어레이 기판상의 각 화소영역내에 형성된 제 1 내지 제 3 홀 또는 제 1 내지 제 3 철부를 통해 전계 왜곡을 유발시킬 수 있는 구조가 되는 바, 멀티도메인을 구현하는 효과가 있다.In addition, a structure capable of inducing electric field distortion through the first to third holes or the first to third convex portions formed in each pixel area on the array substrate without rivets has an effect of implementing a multi-domain.
또한, 상기 컬러필터 기판상에 형성되는 리벳을 생략함으로써 리벳 형성 시 필요로 하는 합착 마진보다 더 작은 합착마진을 갖게 되는 바, 개구율을 향상시키는 효과가 있다. In addition, by omitting the rivet formed on the color filter substrate has a bonding margin smaller than the bonding margin required when forming the rivet bar, there is an effect of improving the opening ratio.
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