KR20070072275A - Vertical alignment mode liquid crystal display device and method of fabricating thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 수직배향모드 액정표시소자의 평면도.1 is a plan view of a conventional vertical alignment mode liquid crystal display device.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도로서 박막트랜지스터의 구조를 나타내는 도면.FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II of FIG. 1, showing the structure of the thin film transistor.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도로서 화소의 구조를 나타내는 도면.3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 1 showing the structure of the pixel;
도 4a∼도 4d는 종래기술에 따른 수직배향모드 액정표시소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도.4A to 4D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a vertical alignment mode liquid crystal display device according to the prior art;
도 5a∼도 5h는 본 발명에 따른 수직배향모드 액정표시소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도.5A through 5H are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the vertical alignment mode liquid crystal display device according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 VA모드 액정표시소자의 다른 구조를 나타내는 도면으로서, 수직배향모드 액정표시소자의 전계 형성방향을 도시한 개략도.6 is a view showing another structure of the VA mode liquid crystal display device according to the present invention, showing a schematic diagram showing the electric field formation direction of the vertical alignment mode liquid crystal display device.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on main parts of drawing
101 : 절연기판 103 : 게이트전극101: insulating substrate 103: gate electrode
105 : 게이트절연막 107 : 반도체층105: gate insulating film 107: semiconductor layer
109 : 도전층 109a : 소스전극109:
109b : 드레인전극 111 : 감광막109b: drain electrode 111: photosensitive film
111a, 111b : 감광막패턴 113 : 유기막111a and 111b
115 : 돌기 117 : 화소전극115: projection 117: pixel electrode
121 : 컬러필터기판 123 : 블랙매트릭스층121: color filter substrate 123: black matrix layer
125 : 컬러필터층 127 : 공통전극125: color filter layer 127: common electrode
131 : 액정층131: liquid crystal layer
본 발명은 수직배향모드 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 박막트랜지스터기판에 보호층으로 이루어진 돌기를 형성하여 제조비용이 절감되고 제조공정이 단순화된 수직배향모드 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vertical alignment mode liquid crystal display device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to form a projection formed of a protective layer on a thin film transistor substrate to reduce the manufacturing cost and simplify the manufacturing process of the vertical alignment mode liquid crystal display device and It relates to a manufacturing method.
근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 각광을 받고 있다.Recently, with the development of various portable electronic devices such as mobile phones, PDAs, and notebook computers, there is a growing demand for flat panel display devices for light and thin applications. Such flat panel displays are being actively researched, such as LCD (Liquid Crystal Display), PDP (Plasma Display Panel), FED (Field Emission Display), VFD (Vacuum Fluorescent Display), but mass production technology, ease of driving means, Liquid crystal display devices (LCDs) are in the spotlight for reasons of implementation.
이러한 액정표시소자는 박막트랜지스터 어레이기판과 칼라필터기판이 대향하여 합착되며, 상기 박막트랜지스터 어레이기판과 칼라필터기판 사이에 액정층이 형 성됨으로써 제작된다.The liquid crystal display device is manufactured by bonding a thin film transistor array substrate and a color filter substrate to each other and forming a liquid crystal layer between the thin film transistor array substrate and the color filter substrate.
박막트랜지스터 어레이기판은 화소들이 매트릭스형태로 배열되며, 그 단위화소에는 박막트랜지스터, 화소전극 및 커패시터가 형성되고, 상기 칼라필터기판은 상기 화소전극과 함께 액정층에 전계를 인가하는 공통전극과 실제 칼라를 구현하는 RGB 칼라필터 및 블랙매트릭스가 형성되어 있다.In the thin film transistor array substrate, pixels are arranged in a matrix form, and a thin film transistor, a pixel electrode, and a capacitor are formed in the unit pixel, and the color filter substrate is a common electrode and an actual color for applying an electric field to the liquid crystal layer together with the pixel electrode. An RGB color filter and a black matrix are implemented to implement the.
한편, 상기 박막트랜지스터 어레이기판과 칼라필터기판의 대향면에는 배향규제력이 형성된 배향막이 형성되어 액정층의 액정분자가 일정한 방향으로 배향되도록 한다. 상기와 같이 배향된 액정분자는 박막트랜지스터 어레이기판의 단위 화소별로 형성된 화소전극과 칼라필터기판의 전면에 형성된 공통전극 사이에 전계가 형성되는 경우에 유전 이방성에 의해 회전함으로써, 단위화소별로 빛을 통과사키거나 차단시켜 문자나 화상을 표시하게 된다. 이와 같은 액정분자의 구동에 의해 화상을 표시하는 방식을 TN모드(Twisted Nematic mode)라 한다. On the other hand, an alignment layer having an alignment control force is formed on the opposite surface of the thin film transistor array substrate and the color filter substrate so that the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer are aligned in a predetermined direction. The liquid crystal molecules oriented as described above are rotated by dielectric anisotropy when the electric field is formed between the pixel electrode formed for each unit pixel of the thin film transistor array substrate and the common electrode formed on the front surface of the color filter substrate, thereby passing light for each unit pixel. They can be turned on or off to display text or images. Such a method of displaying an image by driving liquid crystal molecules is called TN mode (Twisted Nematic mode).
그러나, 이와 같은 TN모드 액정표시소자는 시야각이 좁아진다는 단점이 있다. 이 시야각문제는 액정분자의 굴절율 이방성(refractive anisotropy)에 기인하는 것으로, TN 모드의 경우 좌우방향의 시야각에 대해서는 광투과도가 대칭적으로 분포하지만, 상하방향에 대해서는 광투과도가 비대칭적으로 분포하기 때문에 상하방향의 시야각에서는 이미지가 반전되는 범위가 발생되어 시야각이 좁아지는 것이다.However, such a TN mode liquid crystal display device has a disadvantage that the viewing angle is narrowed. This viewing angle problem is caused by the refractive anisotropy of the liquid crystal molecules. In the TN mode, the light transmittance is symmetrically distributed in the left and right viewing angles, but the light transmittance is asymmetrically distributed in the vertical direction. At the viewing angle in the vertical direction, a range in which the image is reversed is generated and the viewing angle is narrowed.
이러한 시야각 문제를 해결하기 위하여 TDTN(Two Domain TN)이나 DDTN(Domain Divided TN)과 같이 화소를 적어도 두개 이상의 도메인으로 분할하여 각각의 도메인의 주시야각 방향을 달리함으로써 시야각을 보상하는 멀티도메인(multi-domain) 액정표시소자가 제안되고 있다.In order to solve the viewing angle problem, a multi-domain that compensates the viewing angle by dividing the pixel into at least two domains such as two domain TN (TDTN) or domain divided TN (DDTN) and changing the field of view angle of each domain domain) Liquid crystal display devices have been proposed.
그러나, 상기 멀티도메인 액정표시소자의 경우 각 도메인에서의 액정분자의 배향을 달리해야만 하기 때문에, 각 도메인에 러빙공정을 진행해야만 한다. 예를 들어, 2-도메인인 경우 배향막의 제2도메인에 포토레지스트(photoresist)를 적층하여 제2도메인을 블로킹한 상태에서 배향막의 제1도메인에 설정 방향으로 러빙을 진행하여 제1방향의 배향규제력을 형성한다. However, in the case of the multi-domain liquid crystal display device, since the alignment of liquid crystal molecules in each domain must be different, a rubbing process must be performed in each domain. For example, in the case of 2-domain, photoresist is laminated on the second domain of the alignment layer to rub the second domain in the set direction in a state in which the second domain is blocked, thereby rubbing in the setting direction in the first direction. To form.
이후, 제2도메인의 포토레지스트를 제거하고 제1도메인에 포토레지스트를 형성한 후 제2도메인을 러빙하여 설정 방향의 배향규제력을 제공하는 것이다. 제2도메인의 러빙 후, 제1도메인의 포토레지스트는 현상공정에 의해 제거된다.Thereafter, the photoresist of the second domain is removed, the photoresist is formed in the first domain, and then the second domain is rubbed to provide the alignment control force in the set direction. After rubbing of the second domain, the photoresist of the first domain is removed by a developing process.
상기와 같이, 멀티도메인에서는 하나의 화소(즉, 하나의 기판)을 러빙하기 위해 포토레지스트를 이용한 2번의 포토공정이 필요하므로 제조공정이 복잡해지고 제조비용이 증가한다. 또한, 포토레지스트 현상과 같은 포토공정은 배향막에 영향을 주므로, 제작된 액정표시소자의 품질이 저하되는 문제도 있었다.As described above, in the multi-domain, two photo processes using a photoresist are required to rub one pixel (ie, one substrate), thereby increasing the manufacturing process and increasing the manufacturing cost. In addition, since a photo process such as a photoresist phenomenon affects the alignment film, there is a problem in that the quality of the manufactured liquid crystal display device is degraded.
상기와 같은 멀티도메인의 문제를 해결하기 위해 제안된 광시야각 구조의 액정표시소자가 수직배향모드(Vertical Aligment mode) 액정표시소자이다. 상기 VA모드에서는 전압이 인가되지 않은 상태에서는 액정분자의 장축이 배향막에 대하여 수직하게 배열되고, 전압이 인가되면 네거티브형 유전율 이방성을 갖는 액정분자가 전계에 대해 비스듬하게 배향하는 성질에 의해 액정분자의 장축이 수직 배향막에 대하여 수직한 방향에서 수평한 방향으로 움직이게 하여 빛을 투과시킨다.A liquid crystal display device having a wide viewing angle structure proposed to solve the problem of the multi-domain as described above is a vertical alignment mode liquid crystal display device. In the VA mode, when the voltage is not applied, the long axes of the liquid crystal molecules are arranged perpendicular to the alignment layer, and when voltage is applied, the liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy are oriented obliquely with respect to the electric field. The long axis moves in a horizontal direction from a direction perpendicular to the vertical alignment layer to transmit light.
상기 VA모드 액정표시소자는 TN모드 액정표시소자에 비해 콘트라스트비, 응답속도 등의 다양한 면에서 우수하며, 액정 분자의 배향방향을 다수의 방향으로 분할하고, 보상 필름을 사용하는 경우에 매우 효과적으로 광시야각을 구현할 수 있는 장점을 갖는다.The VA mode liquid crystal display device is superior to the TN mode liquid crystal display device in terms of contrast ratio, response speed, and the like, and divides the alignment direction of the liquid crystal molecules into a plurality of directions, and is highly effective when using a compensation film. It has the advantage of realizing the viewing angle.
도 1은 종래 VA모드 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면이다. 실질적으로 액정표시소자는 복수의 화소로 이루어지지만, 도면에서는 설명의 편의를 위해 하나의 화소만을 도시하여 설명한다.1 is a view showing the structure of a conventional VA mode liquid crystal display device. Although the liquid crystal display is substantially composed of a plurality of pixels, only one pixel is illustrated in the drawings for convenience of description.
도 1을 참조하면, 게이트라인(13)과 데이터라인(19)에 의해 정의되는 화소는 2개의 영역(A,B)으로 구분되어 있다. 상기 영역(A,B)은 액정분자가 서로 다른 방향으로 배향되는 도메인영역으로, 각 도메인영역에서의 주시야각이 서로 보상되어 시야각특성이 향상되는 것이다.Referring to FIG. 1, pixels defined by the
한편, 화소내에는 외부의 구동회로로부터 주사신호(scan signal)가 인가되는 게이트라인(13)과 화상신호가 인가되는 데이터라인(19)의 교차영역에 형성된 박막트랜지스터(10)를 포함하고 있다. 상기 박막트랜지스터(10)는 상기 게이트라인(13)과 연결되어 주사신호가 인가되는 게이트전극(13a)과, 상기 게이트전극(13a) 위에 형성되어 게이트전극(13a)에 주사신호가 인가됨에 따라 활성화되는 반도체층(17)과, 상기 반도체층(17) 위에 형성된 소스전극(19a) 및 드레인전극(19b)으로 구성된다.On the other hand, the pixel includes a
상기 화소에는 상기 드레인전극(19b)과 연결되어 반도체층(17)이 활성화됨에 따라 화상신호가 인가되어 액정(도면표시하지 않음)을 동작시키는 화소전극(25)이 형성되어 있다. 이때, 도면에 도시된 도면부호 33은 블랙매트릭스(black matrix)로서, 박막트랜지스터(10), 게이트라인(13) 및 데이터라인(19) 영역에 형성되어 상기 영역으로 광이 투과하는 것을 방지한다.The
상기와 같이 구성된 VA모드 액정표시소자를 도 2 및 도 3을 참조하여 개략적으로 상세하면 다음과 같다.The VA mode liquid crystal display device configured as described above will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3 as follows.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도로서 박막트랜지스터의 구조를 나타내는 도면이고 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도로서 화소의 구조를 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1 to show the structure of the thin film transistor, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 1 to show the structure of the pixel.
도 2를 참조하면, 박막트랜지스터(10)는 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 제1기판(11)상에 형성된 게이트전극(13a)과, 상기 제1기판(11) 전체에 걸쳐서 형성된 게이트절연층(15)과, 상기 게이트절연층(15) 위에 형성된 반도체층(17)과, 상기 반도체층(17) 위에 형성된 소스전극(19a) 및 드레인전극(19b)으로 이루어지며, 박막트랜지스터(10)가 형성된 제1기판(11) 전체에 걸쳐서 보호층(passivation layer; 24)이 형성된다. 상기 보호층(21) 위에는 화소전극(23)이 형성되어 있으며, 상기 보호층(21)에는 컨택홀(contact hole)이 형성되어 상기 화소전극(23)이 컨택홀을 통해 박막트랜지스터(10)의 드레인전극(19b)에 전기적으로 접속된다.Referring to FIG. 2, the
한편, 제2기판(31)에는 박막트랜지스터(10)가 형성된 화상비표시영역으로 광이 투과하는 것을 방지하기 위한 블랙매트릭스(33)와, 상기 화소에 형성되어 컬러를 구현하는 R(Red), G(Green), B(Blue)의 컬러필터층(35)과, 상기 컬러필터층(35) 위에 화상신호 인가시 화소전극(23)과 전계를 형성하는 공통전극(37)으로 구성된 다. 또한, 상기 제1기판(11) 및 제2기판(31) 사이에는 액정층(41)이 형성되어 있다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 화소전극(23)과 공통전극(37) 위에는 액정분자를 배향하기 위한 배향막이 형성되어 있다.On the other hand, the
한편, 도 3을 참조하면, 상기 공통전극(37) 위의 제1영역(A) 및 제2영역(B)의 경계에는 절연물질로 이루어진 돌기(39)가 형성되어 있다. 이와 같이, 상기 제1영역(A) 및 제2영역(B) 경계의 공통전극(37)상에 돌기(39)을 형성하는 이유는 화소전극(23)과 공통전극(37)사이의 전계(E)를 왜곡하기 위해서이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 돌기(39)에 의해 화소전극(23)과 공통전극(37) 사이의 전계가 돌기(39)를 중심으로 대칭으로 형성된다. Meanwhile, referring to FIG. 3, a
따라서, 상기 전계를 따라 배열되는 액정분자도 상기 슬릿을 따라 대칭으로 배열되어, 결국 제1영역(A)과 제2영역(B)은 서로 배향방향이 다른 2개의 도메인으로 형성된다.Accordingly, the liquid crystal molecules arranged along the electric field are also symmetrically arranged along the slit, so that the first region A and the second region B are formed of two domains having different alignment directions from each other.
그런데, 전에 언급한 멀티도메인 액정표시소자에서는 러빙공정이 2번(또는 그 이상) 필요한데 반해, VA모드 액정표시소자에서는 러빙공정이 필요없고 별도의 포토공정이 필요없게 된다. 따라서, 제조공정이 간단해지고 포토공정에 의한 배향막의 파손을 방지할 수 있게 된다.However, in the aforementioned multi-domain liquid crystal display device, a rubbing process is required twice (or more), whereas in the VA mode liquid crystal display device, a rubbing process is not necessary and a separate photo process is not necessary. Therefore, the manufacturing process can be simplified and the breakage of the alignment film caused by the photo process can be prevented.
상기와 같은 구조의 종래기술에 따른 액정표시소자의 제조방법을 도 4a∼도 4d를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 이때, 상기 도면에는 설명의 편의를 위해 박막트랜지스터와 화소영역을 동시에 도시하였다.Hereinafter, a method of manufacturing a liquid crystal display device according to the related art having the above structure will be described with reference to FIGS. 4A to 4D. In this case, the thin film transistor and the pixel region are simultaneously shown for convenience of description.
도 4a에 도시된 바와 같이, 제1기판(11)상에 금속물질을 적층한 후 이를 에 칭하여 게이트전극(13a)을 형성하고 이어 상기 제1기판(11) 전체에 걸쳐 게이트절연층(15)을 형성한다.As shown in FIG. 4A, a metal material is stacked on the
그다음, 도 4b에 도시된 바와같이, 게이트절연층(15)상에 반도체물질을 적층하고 이를 선택적으로 에칭하여 상기 게이트전극(13a) 위에 반도체층(15)을 형성한 후 다시 금속을 적층하고 이를 에칭하여 상기 반도체층(15)위에 소스전극(19a) 및 드레인전극(19b)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 4B, the semiconductor material is stacked on the
이어서, 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 제1기판(11) 전체에 걸쳐서 보호층(21)을 형성한 후 이를 선택적으로 식각하여 드레인전극을 노출시키는 콘택홀을 형성한후 이 콘택홀을 포함한 보호층(21)위에 화소전극을 형성하기 위한 투명도전물질을 증착한다.Subsequently, as shown in FIG. 4C, the
그다음, 상기 투명도전물질층을 선택적으로 패터닝하여 상기 드레인전극(19b)과 전기적으로 연결되는화소전극(23)을 형성한다.Next, the transparent conductive material layer is selectively patterned to form a
한편, 도 4d에 도시된 바와 같이, 제2기판(31)에는 블랙매트릭스(33)와 컬러필터층(35)을 형성한다.Meanwhile, as shown in FIG. 4D, the
이어서, 상기 컬러필터층(35) 위에 공통전극(37)을 형성한 후 화소영역(즉, 2도메인의 경계영역)에 감광성 수지등을 적층한 후 에칭하여 돌기(39)를 형성한다.Subsequently, after the
이후, 상기 제1기판(11)과 제2기판(31)을 실링재(sealent)에 의해 합착한 후 상기 제1기판(11)과 제2기판(31) 사이에 액정을 주입하여 액정층(41)을 형성한다.Thereafter, the
이때, 상기 제1기판(11)에 형성되는 박막트랜지스터나 화소전극은 포토레지스트와 마스크를 이용한 포토공정(photolithography process)에 의해 형성된다. 일 반적으로, 액정표시소자나 박막트랜지스터의 제조공정이 복잡도는 포토공정의 횟수, 즉 사용되는 마스크의 횟수에 의해 결정된다.In this case, the thin film transistor or pixel electrode formed on the
일반적으로 TN모드의 액정표시소자에서는 마스크를 이용한 포토공정은 제1기판에 박막트랜지스터와 화소전극을 형성하고 제2기판에 블랙매트릭스를 형성하는데 주로 이용되지만, VA모드 액정표시소자에서는 돌기(39)를 형성하기 위해 마스크가 더 필요하게 된다.In general, in a TN mode liquid crystal display device, a photo process using a mask is mainly used to form a thin film transistor and a pixel electrode on a first substrate and a black matrix on a second substrate. More masks are needed to form
따라서, 상기한 종래 VA모드 액정표시소자 제조방법에서는 게이트전극용 마스크, 반도체층용 마스크, 소스전극 및 드레인전극용 마스크, 보호층의 컨택홀용 마스크, 화소전극용 마스크, 블랙매트릭스용 마스크, RGB컬러층용 마스크, 돌기형성용 마스크 등 총 10개의 마스크를 사용하는 10-마스크공정이다(잘알려진 5-마스크 박막트랜지스터 어레이공정 및 4-마스크 컬러필터공정 + 1-마스크 돌기공정). 그런데, VA모드 액정표시소자의 제조방법을 단순화하기 위해, 현재 마스크의 갯수가 5개 미만으로 감소된 저마스크 방법이 연구되고 있지만(4-마스크 컬러필터공정을 제외한), 실질적으로 5개 미만의 마스크를 사용하는 공정이 실현되지 못하고 있는 실정이다.Accordingly, in the above-described method for manufacturing a VA mode liquid crystal display device, a mask for a gate electrode, a mask for a semiconductor layer, a mask for a source electrode and a drain electrode, a mask for a contact hole of a protective layer, a mask for a pixel electrode, a mask for a black matrix, and an RGB color layer It is a 10-mask process that uses a total of 10 masks such as a mask and a protrusion forming mask (a well-known 5-mask thin film transistor array process and a 4-mask color filter process + 1-mask protrusion process). By the way, in order to simplify the manufacturing method of the VA mode liquid crystal display, a low mask method is currently being studied in which the number of masks is reduced to less than five (except a four-mask color filter process), but substantially less than five. The process of using the mask is not realized.
이에 본 발명은 상기 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 마스크 공정수를 줄여 제조공정을 단순화시키고 제조비용을 대폭 절감할 수 있는 수직배향 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems of the prior art, to provide a vertically aligned liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, which can simplify the manufacturing process and significantly reduce the manufacturing cost by reducing the number of mask processes. There is this.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시소자는 제1영역과 제2영 역으로 구분된 제1기판 및 제2기판; 상기 제1기판의 제1영역에 형성된 구동소자; 상기 구동소자상부에 형성된 제1보호층; 상기 제2영역내에 형성되어 전계를 왜곡하는 적어도 하나의 제2보호층; 상기 제2영역내에 형성된 제1전극; 상기 제2기판에 형성되어 제1전극과의 사이에 전계를 형성하는 제2전극; 및 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로한다.According to an exemplary embodiment of the present invention, a liquid crystal display device includes: a first substrate and a second substrate divided into a first region and a second region; A driving element formed in the first region of the first substrate; A first protective layer formed on the driving element; At least one second protective layer formed in the second region and distorting an electric field; A first electrode formed in the second region; A second electrode formed on the second substrate to form an electric field between the first electrode and the first electrode; And a liquid crystal layer formed between the first substrate and the second substrate.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시소자 제조방법은 제1영역 및 제2영역으로 이루어진 제1기판을 제공하는 단계; 상기 제1영역에 구동소자를 형성하는 단계; 상기 제1기판 전체에 걸쳐 감광성 유기보호층을 형성하는 단계; 상기 유기보호층을 적층하고 이를 노광 및 현상하여 제1영역과 제2영역에 각각 제1유기보호층패턴 및 제2유기보호층패턴을 형성하는 단계; 및 상기 제1기판 전체에 걸쳐 투명도전물질을 적층하여 상기 제2영역에 화소전극을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로한다.In addition, the liquid crystal display device manufacturing method according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of providing a first substrate consisting of a first region and a second region; Forming a driving element in the first region; Forming a photosensitive organic protective layer over the entire first substrate; Stacking the organic protective layer and exposing and developing the organic protective layer to form a first organic protective layer pattern and a second organic protective layer pattern in a first region and a second region, respectively; And forming a pixel electrode in the second region by laminating a transparent conductive material over the entire first substrate.
그리고, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시소자는 제1기판 및 제2기판; 상기 제1기판에 형성된 구동소자; 상기 구동소자 위에 형성된 감광성 유기보호층; 상기 제1기판 위에 형성된 화소전극; 상기 제2기판에 형성된 공통전극; 및 상기 제1기판에 형성되고 화소전극과 공통전극 사이의 전계를 왜곡하는 돌기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로한다.In addition, the liquid crystal display device according to the present invention for achieving the above object is a first substrate and a second substrate; A driving element formed on the first substrate; A photosensitive organic protective layer formed on the driving device; A pixel electrode formed on the first substrate; A common electrode formed on the second substrate; And a protrusion formed on the first substrate and distorting an electric field between the pixel electrode and the common electrode.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시소자 제조방법은 제1기판 및 제2기판을 제공하는 단계; 상기 제1기판에 구동소자를 형성하는 단계;In addition, the liquid crystal display device manufacturing method according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of providing a first substrate and a second substrate; Forming a driving element on the first substrate;
제1기판 전체에 걸쳐 감광성 유기보호층을 형성하는 단계; 상기 감광성 유기 보호층을 패터닝하여 유기보호층패턴과 전계를 대칭으로 형성하는 돌기를 형성하는 단계; 상기 제1기판 위에 화소전극을 형성하는 단계; 및 상기 제2기판에 공통전극을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로한다.Forming a photosensitive organic protective layer over the entire first substrate; Patterning the photosensitive organic protective layer to form protrusions symmetrically forming an organic protective layer pattern and an electric field; Forming a pixel electrode on the first substrate; And forming a common electrode on the second substrate.
이하, 본 발명에 따른 수직배향모드 액정표시소자 및 그 제조방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a vertical alignment mode liquid crystal display device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5a∼도 5h는 본 발명에 따른 수직배향모드 액정표시소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.5A to 5H are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the vertical alignment mode liquid crystal display device according to the present invention.
도 6은 본 발명에 수직배향모드 액정표시소자의 전계 형성방향을 도시한 개략도이다.6 is a schematic diagram showing an electric field formation direction of a vertical alignment mode liquid crystal display device according to the present invention.
도 5a에 도시된 바와 같이, TFT영역과 화소영역을 포함하는 제1기판(101)상에 Al이나 Al합금, Cu, Cr 등의 단일층 또는 복수의 층으로 이루어진 게이트전극(103)을 형성한 후 상기 제1기판(101) 전체에 걸쳐 게이트절연층(105), 반도체(107) 및 금속층(109)을 연속 적층한후 이어 상기 금속층(109)상에 감광막(111)을 도포한다.As shown in FIG. 5A, a
이어서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 회절노광용 마스크를 통해 상기 감광막(111)에 자외선을 조사한 후 현상하여 감광막패턴(111a)을 형성한다. 이때, 상기 화소영역에서는 포토레지스트가 제거되고, TFT영역에서만 감광막패턴(111a)이 형성된다. 또한, TFT영역에 조사되는 광은 회절마스크에 형성된 슬릿에 의해 그 세기가 달라지기 때문에, 게이트전극(103) 상부의 감광막패턴은 그 일부가 제거되는 반면 에 게이트전극(103)의 양측면 상부의 감광막패턴 부분은 그대로 남아 있게 되어, 두께가 다른 감광막패턴(111a)이 형성된다.Subsequently, as illustrated in FIG. 5B, ultraviolet rays are irradiated onto the
그다음, 도 5c에 도시된 바와같이, 상기 감광막패턴(111a)으로 금속층(109)을 블로킹한 상태에서, 상기 금속층(109) 및 반도체(107)를 연속 에칭하면, TFT영역에는 반도체층(107)과 금속층(109)이 형성된다. 이때, 데이터라인(109)도 함께 형성되는데, 상기 데이터라인(109)의 하부에는 반도체층(107)가 남아 있게 된다. 이어서, 상기 감광막패턴(111a)을 에싱(ashing)하면, 상기 게이트전극(103) 상부의 얇은 두께의 감광막 부분은 제거되는 반면에 그 양측의 감광막부분(111a)은 그 일부만이 제거된다.Next, as shown in FIG. 5C, when the
그다음, 도 5d에 도시된 바와 같이, 일부가 제거된 감광막패턴(111a)을 마스크로 하여 상기 금속층패턴(109)을 식각한후 상기 감광막패턴(111a)을 제거하여, 반도체층(107)위에 소스전극(109a) 및 드레인전극(109b)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 5D, the
이어서, 5e에 도시된 바와같이, 상기 제1기판(101) 전체에 걸쳐 BCB나 포토아크릴과 같은 감광성 유기물질을 두껍게 적층하여 감광성 유기보호층(113)을 형성한다. 이때, 상기 감광성 유기보호층으로 사용하는 감광성 유기물질은 자체가 감광성을 띄고 있기 때문에 별도의 포토레지스트를 사용하지 않아도 된다. 그리고, 상기 보호층으로 사용하는 감광성 유기물질은 약 1μm 이상 두께로 증착하고, 바람직하게는 1μm ∼ 4μm 두께로 형성한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 5E, the photosensitive organic
그다음, 도 5f에 도시된 바와같이, 노광마스크에 의한 포토리소그라피 공정기술을 이용하여 상기 유기보호층(113)을 노광 및 현상한후 상기 유기보호층(113) 을 선택적으로 식각하여 상기 화소영역부분을 노출시키는 유기보호층패턴(113a)과 돌기 형성부분(113b)를 형성한다. 이때, 상기 TFT영영과 화소영역의 돌기영역 및 데이터라인부분상에만 유기보호층패턴이 잔류하게 된다.Subsequently, as shown in FIG. 5F, the organic
이어서, 도 5g에 도시된 바와 같이, 상기 유기보호층패턴(113a) 및 돌기형성부분(113b)를 마스크로 상기 노출된 상기 게이트절연층(105)부분을 식각하여 화소영역의 제1기판(101)과 TFT영역의 드레인전극(109b) 일부를 노출시키므로써 게이트절연층(105) 일부분과 돌기형성부분(113b)으로 구성되는 돌기(115)를 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 5G, the exposed portion of the
그다음, 스퍼터링방법이나 증착방법에 의해 ITO나 IZO와 같은 투명한 도전물질을 적층하여 도전층을 증착한다. 이때, 상기 도전층은 상기 TFT영역상에 있는 유기보호층(113a)부분과 노출된 화소영역의 제1기판(101)부분 및 돌기 형성부분(113b) 그리고 데이터라인(109)상에 있는 유기보호층(113a)에만 형성된다. 이때, 상기 유기보호층은 두껍게 증착되기 때문에, 상기 유기보호층(113a) 및 돌기(115)의 측벽에는 도전층이 증착되지 않는다.Then, a conductive layer is deposited by laminating a transparent conductive material such as ITO or IZO by sputtering or vapor deposition. In this case, the conductive layer includes an
이렇게 하여 상기 TFT영역의 상부, 제1기판(101)의 화소영역 및 외부로 노출된 드레인전극(109b)의 상부에 화소전극(117)을 형성한다. 이때, 상기 포토아크릴재질로 구성된 유기보호층(113a)상부에 있는 투명전극부분은 Vcom 전극으로 사용할 수도 있고, 이 Vcom 전극의 연결은 Ag 도트(dotting)방법을 통해 연결시킬 수 있다. In this way, the
한편, 도 5h에 도시된 바와 같이, 제2기판(121)에는 블랙매트릭스(123)와 R,G,B의 컬러필터층(125)을 형성한다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 컬 러필터층(125)상에는 평탄화를 위한 오버코트층(overcoat layer) 또는 보호층을 형성할 수도 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 5H, the
이어서, 상기 컬러필터층(125) 위에 ITO나 IZO와 같은 투명도전물질을 적층하여 공통전극(127)을 형성한 후, 상기 제1기판(101)과 제2기판(121)을 실링재에 의해 합착하고 상기 제1기판(101)과 제2기판(121) 사이에 액정층(131)을 형성하여 수직배향모드의 액정표시소자를 완성한다.Subsequently, after the transparent conductive material such as ITO or IZO is stacked on the
상기한 바와같이, 본 발명의 VA모드 액정표시소자 제조방법에서는 게이트전극용 마스크, 반도체층, 소스전극 및 드레인전극용 마스크, 보호층 에칭용 마스크 등 총 3개의 마스크가 필요하게 된다. 따라서, 5개 또는 6개의 마스크가 필요하던 종래의 제조방법에 비해 사용되는 마스크가 2개 절감되며, 그 결과 제조공정을 대폭 단순화시킬 수 있게 되고 제조비용을 대폭 절감할 수 있게 된다.As described above, the VA mode liquid crystal display device manufacturing method of the present invention requires three masks in total: a mask for a gate electrode, a semiconductor layer, a mask for a source electrode and a drain electrode, and a mask for etching a protective layer. Therefore, two masks are used compared to the conventional manufacturing method that required five or six masks, and as a result, the manufacturing process can be greatly simplified and the manufacturing cost can be greatly reduced.
또한, 본 발명에 따른 VA모드 액정표시소자에서는 돌기(115)가 보호층(113)과 동일한 물질로 제1기판(101)의 화소영역에 형성되는데, 이 돌기(115)는 화소전극(117)과 공통전극(127)사이에 형성되는 전계(E)를 왜곡하여, 돌기(139)를 중심으로 전계(E)가 대칭되도록 한다. Further, in the VA mode liquid crystal display device according to the present invention, the
따라서, 상기 전계를 따라 배열되는 액정분자도 상기 돌기(115)를 따라 대칭으로 배열되어, 결국 돌기(115)를 중심으로 액정분자의 배향방향이 다른 2개의 도메인이 형성된다.Accordingly, the liquid crystal molecules arranged along the electric field are also symmetrically arranged along the
또한, 도면에서는 비록 하나의 돌기(115)가 형성되어 2개의 도메인이 형성되지만, 제1기판(101)에는 복수개의 돌기(115)가 형성되어 3개 이상의 도메인이 형성 될 수도 있다.In the drawing, although one
한편, 도 6은 본 발명에 따른 VA모드 액정표시소자의 다른 구조를 나타내는 도면이다. 6 is a view showing another structure of the VA mode liquid crystal display device according to the present invention.
전술한 본 발명에 따른 도시된 VA모드 액정표시소자에서는, 도 5h에서와 같이 , 제1기판(101)에 감광성 유기보호층 또는 게이트절연층/감광성 유기보호층으로 이루어진 돌기(115)가 형성되어 액정층(131)에 인가되는 전계(E)를 왜곡한다. In the above-described VA mode liquid crystal display device according to the present invention, as shown in FIG. 5H, a
반면에, 도 6에 도시된 구조의 VA모드 액정표시소자에서는 제1기판(101)에 감광성 유기보호층(113b), 또는 게이트절연층과 감광성 유기보호층(105, 113b)으로 이루어진 돌기(110)가 형성되어 있을 뿐만 아니라 제2기판(121)에는 공통전극(127)의 일부가 제거된 슬릿(141a,141b)이 형성되어 있다.On the other hand, in the VA mode liquid crystal display device having the structure shown in FIG. 6, the projection 110 including the photosensitive organic
상기 슬릿(141a,141b)은 돌기(110)와 마찬가지로 화소영역내의 전계를 왜곡하여 시야각특성을 향상시키기 위한 것으로, 공통전극(127)을 형성한 후 포토공정에 의해 에칭함으로써 형성된다. Like the projections 110, the slits 141a and 141b are used to distort the electric field in the pixel region to improve viewing angle characteristics. The slits 141a and 141b are formed by etching the photoelectrode after forming the
따라서, 이 구조의 VA모드 액정표시소자에서는 슬릿형성용 마스크가 하나 더 필요하게 되므로, 5-마스크 또는 4-마스크 공정이 된다.Therefore, in the VA mode liquid crystal display device having this structure, one more slit forming mask is required, which results in a 5-mask or 4-mask process.
또한, 돌기(110)와 슬릿(141a,141b)은 각각 화소영역을 복수의 도메인으로 구분하는 것으로, 서로 대향하는 위치에 형성되지 않는다. 도 6에서는 하나의 돌기(110)와 두개의 슬릿(141a,141b)에 의해 4개의 도메인이 형성됨을 알 수 있다. 이러한 돌기(110)와 슬릿(141a,141b)는 그 갯수가 한정되는 것이 아니라 각각 화소영역에 적어도 하나 이상 형성되어 화소내에 필요한 갯수의 도메인을 형성할 수 있 게 된다.In addition, the protrusions 110 and the slits 141a and 141b respectively divide the pixel regions into a plurality of domains, and are not formed at positions facing each other. In FIG. 6, it can be seen that four domains are formed by one protrusion 110 and two slits 141a and 141b. The number of the protrusions 110 and the slits 141a and 141b is not limited, but may be formed in at least one pixel area in each pixel area to form the required number of domains in the pixel.
상기에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 VA모드 액정표시소자에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the VA mode liquid crystal display device according to the present invention has the following effects.
본 발명의 수직배향모드의 액정표시소장에 의하면, 보호층대신에 포토아크릴과 같은 감광성 유기물질층을 사용하므로써 별도의 감광막없이 기존의 보호층 및 화소전극 형성용 마스크를 대신할 수 있어 3 마스크를 이용한 수직배향모드의 액정표시소자 제조가 가능하다.According to the liquid crystal display device of the vertical alignment mode of the present invention, by using a photosensitive organic material layer such as photoacryl instead of the protective layer, it is possible to replace the existing protective layer and the pixel electrode forming mask without a separate photosensitive film. It is possible to manufacture the liquid crystal display device of the vertical alignment mode used.
따라서, 기존의 5마스크 또는 6마스크공정에 비해 마스크공정수를 줄일 수 있어 제조공정을 단순화시키고 제조비용을 크게 줄일 수 있다.Therefore, the number of mask processes can be reduced compared to the existing 5 mask or 6 mask process, simplifying the manufacturing process and greatly reducing the manufacturing cost.
더우기, 액정층에 인가되는 전계를 왜곡하여 시야각특성을 향상시키는 돌기도 제1기판상에 유기보호층 형성시에 형성할 수 있어 제조공정을 더욱 단순화시킬 수 있다.In addition, a projection for improving the viewing angle characteristic by distorting an electric field applied to the liquid crystal layer may also be formed at the time of forming the organic protective layer on the first substrate, thereby further simplifying the manufacturing process.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Withdrawal due to no request for examination |