KR20070072275A - 수직배향모드 액정표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents

수직배향모드 액정표시소자 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20070072275A
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신동수
함용성
양준영
이정일
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

본 발명의 마스크 공정수를 줄일 수 있는 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 액정표시소자는 제1영역과 제2영역으로 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 구성되며, 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 구성된다.
수직배향, 전계, 돌기, 감광성 유기보호층, 회절마스크

Description

수직배향모드 액정표시소자 및 그 제조방법{VERTICAL ALIGNMENT MODE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD OF FABRICATING THEREOF}
도 1은 종래 수직배향모드 액정표시소자의 평면도.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도로서 박막트랜지스터의 구조를 나타내는 도면.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도로서 화소의 구조를 나타내는 도면.
도 4a∼도 4d는 종래기술에 따른 수직배향모드 액정표시소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도.
도 5a∼도 5h는 본 발명에 따른 수직배향모드 액정표시소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도.
도 6은 본 발명에 따른 VA모드 액정표시소자의 다른 구조를 나타내는 도면으로서, 수직배향모드 액정표시소자의 전계 형성방향을 도시한 개략도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
101 : 절연기판 103 : 게이트전극
105 : 게이트절연막 107 : 반도체층
109 : 도전층 109a : 소스전극
109b : 드레인전극 111 : 감광막
111a, 111b : 감광막패턴 113 : 유기막
115 : 돌기 117 : 화소전극
121 : 컬러필터기판 123 : 블랙매트릭스층
125 : 컬러필터층 127 : 공통전극
131 : 액정층
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.
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.
이러한 액정표시소자는 박막트랜지스터 어레이기판과 칼라필터기판이 대향하여 합착되며, 상기 박막트랜지스터 어레이기판과 칼라필터기판 사이에 액정층이 형 성됨으로써 제작된다.
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.
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.
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.
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.
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.
이후, 제2도메인의 포토레지스트를 제거하고 제1도메인에 포토레지스트를 형성한 후 제2도메인을 러빙하여 설정 방향의 배향규제력을 제공하는 것이다. 제2도메인의 러빙 후, 제1도메인의 포토레지스트는 현상공정에 의해 제거된다.
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.
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.
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.
도 1은 종래 VA모드 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면이다. 실질적으로 액정표시소자는 복수의 화소로 이루어지지만, 도면에서는 설명의 편의를 위해 하나의 화소만을 도시하여 설명한다.
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.
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.
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.
상기와 같이 구성된 VA모드 액정표시소자를 도 2 및 도 3을 참조하여 개략적으로 상세하면 다음과 같다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도로서 박막트랜지스터의 구조를 나타내는 도면이고 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도로서 화소의 구조를 나타내는 도면이다.
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.
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.
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.
따라서, 상기 전계를 따라 배열되는 액정분자도 상기 슬릿을 따라 대칭으로 배열되어, 결국 제1영역(A)과 제2영역(B)은 서로 배향방향이 다른 2개의 도메인으로 형성된다.
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.
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.
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.
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.
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.
그다음, 상기 투명도전물질층을 선택적으로 패터닝하여 상기 드레인전극(19b)과 전기적으로 연결되는화소전극(23)을 형성한다.
한편, 도 4d에 도시된 바와 같이, 제2기판(31)에는 블랙매트릭스(33)와 컬러필터층(35)을 형성한다.
이어서, 상기 컬러필터층(35) 위에 공통전극(37)을 형성한 후 화소영역(즉, 2도메인의 경계영역)에 감광성 수지등을 적층한 후 에칭하여 돌기(39)를 형성한다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시소자 제조방법은 제1기판 및 제2기판을 제공하는 단계; 상기 제1기판에 구동소자를 형성하는 단계;
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.
이하, 본 발명에 따른 수직배향모드 액정표시소자 및 그 제조방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5a∼도 5h는 본 발명에 따른 수직배향모드 액정표시소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.
도 6은 본 발명에 수직배향모드 액정표시소자의 전계 형성방향을 도시한 개략도이다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
따라서, 상기 전계를 따라 배열되는 액정분자도 상기 돌기(115)를 따라 대칭으로 배열되어, 결국 돌기(115)를 중심으로 액정분자의 배향방향이 다른 2개의 도메인이 형성된다.
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.
한편, 도 6은 본 발명에 따른 VA모드 액정표시소자의 다른 구조를 나타내는 도면이다.
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.
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.
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.
따라서, 이 구조의 VA모드 액정표시소자에서는 슬릿형성용 마스크가 하나 더 필요하게 되므로, 5-마스크 또는 4-마스크 공정이 된다.
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.
상기에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 VA모드 액정표시소자에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
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.
따라서, 기존의 5마스크 또는 6마스크공정에 비해 마스크공정수를 줄일 수 있어 제조공정을 단순화시키고 제조비용을 크게 줄일 수 있다.
더우기, 액정층에 인가되는 전계를 왜곡하여 시야각특성을 향상시키는 돌기도 제1기판상에 유기보호층 형성시에 형성할 수 있어 제조공정을 더욱 단순화시킬 수 있다.

Claims (28)

  1. 제1영역과 제2영역으로 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 액정층으로 구성된 액정표시소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1전극과 제2전극사이에 제2보호층을 중심으로 대칭인 전계가 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1보호층은 유기보호층인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1보호층은,
    무기보호층; 및
    상기 무기보호층에 형성된 유기보호층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 유기보호층은 BCB(Benzo Cyclo Butene) 또는 포토아크릴과 같은 감광성을 띈 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1보호층과 제2보호층은 동일한 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  7. 제1항에 있어서, 상기 구동소자는 박막트랜지스터인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  8. 제7항에 있어서, 상기 박막트랜지스터는,
    제1기판에 형성된 게이트전극;
    상기 게이트전극 위에 형성된 제1게이트절연층;
    상기 게이트절연층 위에 형성된 반도체층; 및
    상기 반도체층 위에 형성된 소스전극 및 드레인전극으로 구성된 박막트랜지스터인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2보호층 하부에 형성된 제2게이트절연층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1게이트절연층/제2보호층은 화소전극으로부터 1∼4㎛의 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1게이트절연층은 제2영역으로 연장된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  12. 제11항에 있어서, 상기 화소전극 일부는 상기 제1게이트절연층 위에 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  13. 제12항에 있어서, 제2보호층은 화소전극으로부터 1∼4㎛의 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  14. 제8항에 있어서, 상기 드레인전극은 그 일부가 제1보호층으로부터 노출되어, 그위에 화소전극이 배치되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제2기판에 형성된 블랙매트릭스; 및
    상기 제2기판에 형성된 컬러필터층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  16. 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 특징으로하는 액정표시소자 제조방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 감광성 유기보호층으로는 BCB(Benzo Cyclo Butene) 또는 포토아크릴과 같은 감광성을 띈 물질로 이용하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 구동소자를 형성하는 단계는 박막트랜지스터를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 박막트랜지스터를 형성하는 단계는,
    제1기판 위에 게이트전극을 형성하는 단계;
    상기 제1기판 위에 게이트절연층을 형성하는 단계;
    상기 게이트절연층 위에 반도체층을 형성하는 단계; 및
    상기 반도체층 위에 소스전극 및 드레인전극을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 박막트랜지스터를 형성하는 단계는,
    제1기판 위에 게이트전극을 형성하는 단계;
    상기 제1기판 위에 게이트절연층을 형성하는 단계;
    상기 게이트절연층 위에 반도체 및 금속층을 적층하는 단계;
    상기 금속층 위에 감광막을 적층한 후 회절마스크를 이용하여 감광막패턴을 형성하는 단계;
    상기 감광막패턴을 이용하여 상기 반도체와 금속층을 에칭하는 단계;
    상기 감광막패턴을 에이싱하여 일부 영역의 감광막패턴을 제거하는 단계; 및
    에이싱된 감광막패턴을 이용하여 금속층을 에칭하여 반도체층, 소스전극 및 드레인전극을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 반도체층, 소스전극 및 드레인전극을 형성하는 단계이후에 기판전체에 감광성 유기보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 감광성 유기보호층 패터닝한후 노출되는 드레인전극의 일부를 제거하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
  23. 제20항에 있어서, 상기 투명도전층은 제1유기보호층패턴과 제2보호층패턴 및 제1기판에 적층된 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
  24. 제20항에 있어서,
    제2기판을 제공하는 단계;
    상기 제2기판에 블랙매트릭스 및 컬러필터층을 형성하는 단계;
    상기 컬러필터층 위에 공통전극을 형성하는 단계;
    상기 제1기판 및 제2기판을 합착하는 단계; 및
    상기 제1기판 및 제2기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
  25. 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 돌기 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로하는 액정표시소자.
  26. 제25항에 있어서, 상기 화소전극과 공통전극 사이에 돌기를 중심으로 대칭인 전계가 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  27. 제1기판 및 제2기판을 제공하는 단계;
    상기 제1기판에 구동소자를 형성하는 단계;
    제1기판 전체에 걸쳐 감광성 유기보호층을 형성하는 단계;
    상기 감광성 유기보호층을 패터닝하여 유기보호층패턴과 전계를 대칭으로 형성하는 돌기를 형성하는 단계;
    상기 제1기판 위에 화소전극을 형성하는 단계; 및
    상기 제2기판에 공통전극을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로하는 액정표시소자 제조방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 공통전극에 적어도 하나의 슬릿을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
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