(57)【要約】【課題】１つの画素領域内で液晶分子の配列方向を分割するための構造を有する垂直配向液晶表示装置を提供する。【解決手段】多数の画素領域を有する第１基板と、各画素領域に形成されている少なくとも一つの突起対と、各画素領域に形成されており、突起対をなす第１突起を露出させる開口パターンが形成されており、突起対をなす残りの第２突起を覆っている画素電極と、第１基板と対向するように対応する第２基板と、第２基板に形成されている共通電極とを含む。【選択図】図４
2010271739.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板に形成されている突起と、
前記突起を覆っており、前記突起と平行な開口部を有している画素電極と、
前記第１基板と対向するように配置される第２基板と、
前記第２基板に形成されている共通電極と、
を含む液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１基板と前記第２基板との間に注入されており、負の誘電率異方性を有する液晶物質をさらに含む請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記共通電極及び前記画素電極面にそれぞれ塗布されている垂直配向膜をさらに含む請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記突起は四角形（rectangle）形態である請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
第１基板と、
前記第１基板の上に形成されているゲート線及び前記ゲート線の一部であるゲート電極を含むゲート配線と、
前記ゲート配線を覆っているゲート絶縁膜パターンと、
前記ゲート電極の上部の前記ゲート絶縁膜パターン上に形成されている半導体パターンと、
前記半導体パターンの端部とそれぞれ重畳するソース電極及びドレーン電極、前記ゲート線と交差するように形成されていて前記ソース電極と連結されているデータ線を含むデータ配線と、
前記ドレーン電極の一部を除外した前記データ配線及び前記半導体パターンを覆っており、前記データ線と前記ゲート線とによって囲まれた画素の内部では除去されている保護膜パターンと、
前記第１基板面に形成されており、前記画素内に位置する少なくとも２つの突起パターンと、
前記ドレーン電極と接触しており、前記画素内に前記突起パターンを覆う形態に形成されており、前記突起パターンと交互に位置する開口パターンを有する画素電極と、
前記第１基板と対向するように対応している第２基板と、
前記第２基板面に形成されている共通電極と、
を含む液晶表示装置。
【請求項６】
前記突起パターンは四角形形態である請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記突起パターンは、前記ゲート絶縁膜パターンと同一の物質からなる下部層及び前記保護膜パターンと同一の物質からなる上部層にパターニングされている請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記ドレーン電極の下部を除外した部分における前記ゲート絶縁膜パターンは前記保護膜パターンと同一のパターンを有する請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記第２基板の前記共通電極の下部に形成されており、前記第１基板の前記画素ごとにそれぞれ形成されている多数のカラーフィルターと、
隣接した前記カラーフィルターの間に形成されている遮光膜と、
をさらに含む請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記第１基板と前記第２基板との間に注入されており、負の誘電率異方性を有する液晶物質をさらに含む請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記画素電極の上部及び前記共通電極の上部にそれぞれ形成されており、前記液晶物質の分子軸を垂直に配向する配向膜をさらに含む請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記共通電極はＩＴＯまたはＩＺＯで形成されている請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記画素電極はＩＴＯまたはＩＺＯで形成されている請求項１２に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記半導体パターンと前記ソース電極及び前記ドレーン電極との間に形成されている抵抗性接触層をさらに含む請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
第１基板の上にゲート線及びゲート電極を含むゲート配線を形成する段階と、
前記ゲート配線及び前記第１基板の上にゲート絶縁膜を蒸着する段階と、
前記ゲート絶縁膜上に前記ゲート電極と重畳する半導体パターンを形成する段階と、
前記半導体パターンの端部とそれぞれ重畳するソース電極及びドレーン電極、前記ソース電極と連結されて前記ゲート線と交差して画素を定義するデータ線を含むデータ配線を形成する段階と、
前記データ配線及び前記半導体パターンと前記ゲート絶縁膜の上に保護膜を蒸着する段階と、
前記保護膜と前記ゲート絶縁膜をエッチングすることで、前記ドレーン電極の一部を除外した前記データ配線及び前記半導体パターン及び前記ゲート配線の上部に第１保護膜パターン及び第１ゲート絶縁膜パターンを形成すると共に、前記画素内に第２保護膜パターン層及び第２ゲート絶縁膜パターン層からなる突起パターンを形成する段階と、
第１透明導電膜を蒸着する段階と、
前記第１透明導電膜をエッチングすることで、前記ドレーン電極と連結されて前記突起パターンを覆う画素電極を形成すると共に、前記画素電極内に開口パターンを形成する段階と、
を含む液晶表示装置の製造方法。
【請求項１６】
第２基板にカラーフィルターを形成する段階と、
前記カラーフィルターの上に第２透明導電膜を蒸着して共通電極を形成する段階と、
前記画素電極と前記共通電極とが互いに対向するように前記第１基板と前記第２基板とを対応させる段階とをさらに含む請求項１５に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１７】
前記画素電極上に第１垂直配向膜を塗布する段階と、
前記共通電極の上部に第２垂直配向膜を塗布する段階と、
前記第１基板と前記第２基板との間に液晶物質を注入する段階と、
をさらに含む請求項１６に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１８】
前記液晶物質は負の誘電率異方性を有する請求項１７に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１９】
前記第２透明導電膜はＩＴＯ膜またはＩＺＯ膜である請求項１６に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２０】
前記第１透明導電膜はＩＴＯ膜またはＩＺＯ膜である請求項１９に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２１】
多数の画素電極を有する第１基板と、
前記第１基板と対向している第２基板と、
前記第１基板または前記第２基板のうちのいずれか一つの基板上に形成されており、互いに異なる種類からなる少なくとも一対のドメイン規制手段と、
を含み、前記一対のドメイン規制手段のうちの第１手段は電気場を生成することができない領域であり、第２手段はその表面で電気場を生成することができる突起である液晶表示装置。
【請求項２２】
前記突起は四角形形態である請求項２１に記載の液晶表示装置。
【請求項２３】
前記突起は前記画素電極によって覆われている請求項２２に記載の液晶表示装置。
【請求項２４】
前記第１手段は、前記画素電極に形成されている開口部と、この開口部に形成されている突起とからなる請求項２１に記載の液晶表示装置。
【請求項２５】
前記突起はチャンネル部を形成する膜のうちの少なくとも一つ以上の膜から形成される請求項２４に記載の液晶表示装置。
【請求項２６】
前記チャンネル部を形成する膜はゲート金属、ゲート絶縁膜、半導体層及び保護膜である請求項２５に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置に係り、特に、１つの画素領域内で液晶分子の配列方向を分割するための構造を有する垂直配向液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶表示装置は２枚の基板の間に液晶を注入し、ここに加える電気場の強さを調節して光透過量を調節する構造に形成されている。
【０００３】
最も広く使用されている捩じれネマチック（twisted-nematic；ＴＮ）方式液晶表示装置は、２枚の基板の間に注入された液晶分子が基板に平行であり、一定のピッチ（pitch）で螺旋状に捩じれていて液晶分子の長軸が連続して変化するように配向されており、液晶分子の長軸と短軸との配列によって視覚特性が決定される。しかし、このようなＴＮ方式の液晶表示装置は、ノーマリーブラックモード（normally black mode）のオフ（off）状態で光が完全に遮断されないためコントラスト比が良好でないだけでなく、コントラスト比が角度に応じて変化し、角度が変化することによって中間調の輝度が反転するなど、安定した画像を得ることが難しい。また、画質が正面に対して対称にならないなどの視野角の問題を有する。
【０００４】
一方、電圧が印加されない状態で液晶分子が基板面に対して垂直に配列されていて、電圧が印加されると液晶分子がいろいろな方向に倒れる垂直配向（vertically aligned）液晶表示装置は、捩じれネマチック方式に比べてコントラスト比、応答速度などの色々な面で優れている。また、液晶分子が倒れる方向を決められた多数の方向に分割して補償フィルムを使用する場合、効果的に広視野角を具現することができるという長所がある。
【０００５】
最近、液晶分子の配向を分割する方法として基板面に三角突起などの配向を制御する構造物を形成する方法、透明電極に開口パターンを形成する方法または一側基板には突起を形成してその対向基板には開口パターンを形成する方法などが提示されており、この時、突起や開口パターンは光の利用効率が最大になる４分割配向を形成することができる形態に主に設計されている。
【０００６】
添付図面に基づいて従来の技術による垂直配向液晶表示装置についてより詳しく説明する。
【０００７】
図１及び図２は従来の技術による垂直配向液晶表示装置における視野角を補償するために提案された構造を示した断面図であって、それぞれ電圧が印加されない状態及び電圧が印加された状態での液晶分子の配列を示している。
【０００８】
図１及び図２に示されているように、下部基板１０面には透明な画素電極１１が形成されており、画素電極１１にはその一部が除去された第１開口部１が形成されている。下部基板１０と対向するように上部基板２０が配置されており、上部基板２０面には透明な共通電極２１が形成されており、共通電極２１にはその一部が除去された第２開口部２が形成されている。ここで、上部基板２０及び下部基板１０はそれぞれの第１開口部１と第２開口部２とが互いに対向しない位置となるように配置される。上部基板２０と下部基板１０との間には負の誘電率異方性を有する液晶分子３０が注入されている。
【０００９】
図１に示されているように、画素電極１１と共通電極２１との間に電圧が印加されていない状態では液晶分子３０が２つの基板１０、２０面に対して垂直に配列されている。
【００１０】
図２に示されているように、画素電極１１及び共通電極２１に電圧が印加された状態では大部分の領域で基板１０、２０に垂直な電気場が形成されるが、画素電極１１及び共通電極２１が除去された開口部１、２の付近の電気場は２つの基板１０、２０に対して完全に垂直に形成されずに開口部１、２の端部からそれぞれ曲がって出て一定の地点で集まる形態のフリンジフィールド（fringe field）を形成する。負の誘電率異方性を有する液晶分子３０は電気場の方向に対して垂直な方向に配列しようとする傾向があるので、開口部１、２の付近の液晶分子３０の長軸は２つの基板１０、２０の表面に対して傾いたままで捩じれるようになる。このようになると、開口部１、２の中心線を基準にして両側で液晶分子３０の傾く方向が反対になる２つの領域が生じるようになり、２つの領域の光学的特性が互いに補償されて視野角が広くなる。
【００１１】
図３及び図４は従来の技術による垂直配向液晶表示装置における視野角を補償するために提案された構造の断面図であって、それぞれ電圧が印加されていない状態及び電圧が印加された状態での液晶分子の配列を示す。
【００１２】
図３及び図４に示されているように、下部基板１０にＩＴＯなどのような透明な導電物質で画素電極１２が形成されており、その上にピラミッド形態（pyramid-shaped）の第１突起１３が形成されており、その上には垂直配向膜（図示していない）が形成されている。また、上部基板２０面に透明な導電物質で共通電極２２が形成されており、その上に第２突起２３が形成されており、その上に垂直配向膜（図示していない）が形成されている。垂直配向膜の間に負の誘電率異方性を有する液晶分子３０が注入されている。
【００１３】
電圧が印加されていない状態で、液晶分子３０は垂直配向膜の配向力によって垂直配向膜表面に対して垂直に配列されて、図３に示されているように、突起１３、２３の付近では液晶分子３０が傾くようになり、残りの部分では基板１０、２０に垂直に液晶分子３０が配列される。
【００１４】
図４に示されているように、電圧が２つの基板１０、２０の間に印加されると、液晶分子３０は電界の方向に対して垂直に配列されようとするので、基板１０、２０に対して平行に配列される方向に液晶分子３０が捩じれる。初期状態で突起１３の両側の液晶分子３０は互いに反対方向に一定の角度だけ傾いているため、初期に傾いた方向に沿って横になる。この場合、突起１３の両側に位置する液晶分子３０がそれぞれ横になる方向が反対になるように捩じれて動く。従って、突起１３の中心線を基準にして両側に液晶分子３０の傾く方向が反対になる２つの領域が生じるようになるので、２つの領域の光学的特性が互いに補償されて視野角が広くなる。さらに、液晶分子３０の配列方向が無秩序に現れるディスクリネーション（disclination）領域が突起１３、２３の中心線付近に集中するので、ディスクリネーション領域を覆うブラックマトリックス（black matrix）を固定した位置に形成することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、図１及び図２と図３及び図４に示した液晶表示装置の場合、突起１３、１４または開口部１、２などを形成する工程が増加する短所がある。即ち、図１及び図２に示した構造の場合、カラーフィルター（図示していない）が形成されている上部基板２０のＩＴＯ共通電極２１に開口部２を形成する湿式エッチング工程が追加される。また、ＩＴＯエッチング液がカラーフィルターに染み込んでカラーフィルターを汚染したり損傷を加えるのを防止するために、ＩＴＯ工程以前に有機物質または無機物質の保護膜（図示していない）を追加でかぶせなければならない。また、図３及び図４に示した構造の場合、突起１３、２３は下部及び上部基板１０、２０の画素電極１２及び共通電極２２の上に別途の有機膜を塗布してパターニングして形成する。
【００１６】
本発明の課題は画素分割パターン構造を有する新たな垂直配向液晶表示装置を提示することである。
【００１７】
本発明の他の課題は単純化された工程で製造できる画素分割パターン構造を有する垂直配向液晶表示装置を提示することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
第１基板と、
前記第１基板に形成されている突起と、
前記突起を覆っており、前記突起と平行な開口部を有している画素電極と、
前記第１基板と対向するように配置される第２基板と、
前記第２基板に形成されている共通電極と、
を含む液晶表示装置を提供する。
【００１９】
ここで、前記第１基板と前記第２基板との間に注入されており、負の誘電率異方性を有する液晶物質をさらに含む。
【００２０】
第１基板と、
前記第１基板の上に形成されているゲート線及び前記ゲート線の一部であるゲート電極を含むゲート配線と、
前記ゲート配線を覆っているゲート絶縁膜パターンと、
前記ゲート電極の上部の前記ゲート絶縁膜パターン上に形成されている半導体パターンと、
前記半導体パターンの端部とそれぞれ重畳するソース電極及びドレーン電極、前記ゲート線と交差するように形成されていて前記ソース電極と連結されているデータ線を含むデータ配線と、
前記ドレーン電極の一部を除外した前記データ配線及び前記半導体パターンを覆っており、前記データ線と前記ゲート線とによって囲まれた画素の内部では除去されている保護膜パターンと、
前記第１基板面に形成されており、前記画素内に位置する少なくとも２つの突起パターンと、
前記ドレーン電極と接触しており、前記画素内に前記突起パターンを覆う形態に形成されており、前記突起パターンと交互に位置する開口パターンを有する画素電極と、
前記第１基板と対向するように対応している第２基板と、
前記第２基板面に形成されている共通電極と、
を含む液晶表示装置を提供する。
【００２１】
第１基板の上にゲート線及びゲート電極を含むゲート配線を形成する段階と、
前記ゲート配線及び前記第１基板の上にゲート絶縁膜を蒸着する段階と、
前記ゲート絶縁膜上に前記ゲート電極と重畳する半導体パターンを形成する段階と、
前記半導体パターンの端部とそれぞれ重畳するソース電極及びドレーン電極、前記ソース電極と連結されて前記ゲート線と交差して画素を定義するデータ線を含むデータ配線を形成する段階と、
前記データ配線及び前記半導体パターンと前記ゲート絶縁膜の上に保護膜を蒸着する段階と、
前記保護膜と前記ゲート絶縁膜をエッチングすることで、前記ドレーン電極の一部を除外した前記データ配線及び前記半導体パターン及び前記ゲート配線の上部に第１保護膜パターン及び第１ゲート絶縁膜パターンを形成すると共に、前記画素内に第２保護膜パターン層及び第２ゲート絶縁膜パターン層からなる突起パターンを形成する段階と、
第１透明導電膜を蒸着する段階と、
前記第１透明導電膜をエッチングすることで、前記ドレーン電極と連結されて前記突起パターンを覆う画素電極を形成すると共に、前記画素電極内に開口パターンを形成する段階と、
を含む液晶表示装置の製造方法を提供する。
【００２２】
多数の画素電極を有する第１基板と、
前記第１基板と対向している第２基板と、
前記第１基板または前記第２基板のうちのいずれか一つの基板上に形成されており、互いに異なる種類からなる少なくとも一対のドメイン規制手段と、
を含み、前記一対のドメイン規制手段のうちの第１手段は電気場を生成することができない領域であり、第２手段はその表面で電気場を生成することができる突起である液晶表示装置を提供する。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によると、画素を効果的に分割配向する新たなパターン構造を１つの基板に全て形成することによって、垂直配向液晶表示装置を簡単な工程で具現することができ、上部基板と下部基板との誤整列によって分割領域が不均一になる恐れがない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来の技術による垂直配向液晶表示装置の断面図であって、電圧が印加されていない状態での液晶分子の配列を示す断面図である。
【図２】従来の技術による垂直配向液晶表示装置の断面図であって、電圧が印加された状態での液晶分子の配列を示す断面図である。
【図３】従来の技術による他の垂直配向液晶表示装置の分割配向のための構造の断面図であって、電圧が印加されていない状態での液晶分子の配列を各々示す断面図である。
【図４】従来の技術による他の垂直配向液晶表示装置の分割配向のための構造の断面図であって、電圧が印加された状態での液晶分子の配列を各々示す断面図である。
【図５】本発明による垂直配向液晶表示装置における分割配向のための構造を示す断面図である。
【図６】図５の垂直配向液晶表示装置に電場が印加された状態での電気場及び液晶分子の配列を示す断面図である。
【図７】本発明による垂直配向液晶表示装置において分割配向を形成するための電気場の形態を示す断面図である。
【図８】図７の電気場による液晶分子の配列を示す断面図である。
【図９】本発明の実施例による垂直配向液晶表示装置の配置図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ’線の断面図である。
【図１１】図１０のカラーフィルター基板を製造する方法を工程順序に従って示した断面図である。
【図１２】図１０のカラーフィルター基板を製造する方法を工程順序に従って示した断面図である。
【図１３】図１０のカラーフィルター基板を製造する方法を工程順序に従って示した断面図である。
【図１４】図１０の薄膜トランジスタ基板を製造する方法を工程順序に従って示した断面図である。
【図１５】図１０の薄膜トランジスタ基板を製造する方法を工程順序に従って示した断面図である。
【図１６】図１０の薄膜トランジスタ基板を製造する方法を工程順序に従って示した断面図である。
【図１７】図１０の薄膜トランジスタ基板を製造する方法を工程順序に従って示した断面図である。
【図１８】図１０の薄膜トランジスタ基板を製造する方法を工程順序に従って示した断面図である。
【図１９】図１０の薄膜トランジスタ基板を製造する方法を工程順序に従って示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施例による垂直配向液晶表示装置について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。
【００２６】
図５は本発明の第１実施例による垂直配向液晶表示装置における分割配向のためのパターン構造を示した断面図である。
【００２７】
ゲート電極（図示していない）、ゲート電極の上部のゲート絶縁膜（図示していない）、ゲート電極の上部のゲート絶縁膜上に形成されている半導体パターン（図示していない）、半導体パターンの両側端部と各々重畳するソース及びドレーン電極（図示していない）を含む薄膜トランジスタ（図示していない）などが形成されている下部基板１０上の１つの画素内に、図５に示されているように、少なくとも１つの対からなる突起１１、１２が形成されている。この突起１１、１２は薄膜トランジスタの半導体パターン及びゲート絶縁膜、または薄膜トランジスタの上部を覆う保護膜（図示していない）などと同一の物質で形成されている。
【００２８】
突起１１、１２が形成されている層の上部に画素電極１３が形成されており、この画素電極１３は突起対のうちの１つの突起１１を露出させる開口パターン５を有するとともに、突起対のうちの残りの突起１２を覆っている。画素電極１３及び露出した突起１１の上には液晶分子３１、３２を垂直に配向するための垂直配向膜１４が塗布されている。
【００２９】
このような下部基板１０と対向するように上部基板２０が対応しており、対向する上部基板２０面には透明な共通電極２１が形成されており、その上に垂直配向膜２２が塗布されている。
【００３０】
下部基板１０と上部基板２０との間には負の誘電率異方性を有する液晶分子３１、３２が注入されている。垂直配向膜１４、２２の垂直配向力によって大部分の液晶分子３１は基板１０、２０の間に垂直に配列されており、突起１１、１２の付近では液晶分子３２が傾いている。
【００３１】
このような液晶表示装置に電圧が印加されると、液晶が図６に示されているように配列される。
【００３２】
図６は図５の垂直配向液晶表示装置に電場が印加された状態での電気場及び液晶分子の配列を示す断面図である。
【００３３】
図６に示されているように、下部基板１０の画素電極１３及び上部基板２０の共通電極２１に電圧が印加されると、突起１１、１２及び開口パターン５の付近を除外した残り部分で２つの基板１０、２０面に対して垂直な電場が形成される。一方、突起１１が露出している画素電極１３の開口パターン５の付近では開口パターン５の端部から始まって上部基板２０の共通電極２１の１つの地点に集まる形態の電場Ｅ１が形成され、画素電極１３に覆われた突起１２の付近では突起１２から上部基板２０の共通電極２１の方に広がる形態の電気場Ｅ２が形成される。
【００３４】
このように、開口パターン５及び突起１２を中心にして両側に対称に均一に形成される電気場Ｅ１、Ｅ２によって、液晶分子３３が突起１２及び開口パターン５を中心にして両側に位置した２つの領域で互いに異なる方向に傾いて、２つの領域の光学的特性が補償されて視野角が広くなる。
【００３５】
ここで、液晶分子３３が互いに異なる方向に傾いて画素領域が分割される境界付近では液晶分子３４が無秩序に配列される領域であるディスクリネーション領域Ｄ１、Ｄ２が現れる。一般に、突起１２によって領域分割が行われる部分より開口パターン５によって領域分割が行われる部分で相対的にディスクリネーション領域が広く現れるが、開口パターン５内に突起１１が形成されている本発明の実施例による構造では開口パターン５の付近のディスクリネーション領域Ｄ１の幅が顕著に減少する。これは電圧が印加される前の開口パターン５の付近での液晶分子（図５の３２）の配列方向と電圧が印加された後に開口パターン５の付近で形成される電気場Ｅ１の方向とが互いに平行でなく、比較的大きな角度を有するようになるためである。即ち、電圧が印加される前に液晶分子（図５の３２）が基板１０に対して一定の角度で配列されているので、電圧が印加された後に電気場Ｅ１に垂直に配列するのに必要なエネルギーが相対的に小さく、比較的容易に大部分の液晶分子３３が強く方向性を有する。従って、開口パターン５内に突起１１が形成されていない場合に開口パターン５が存在する部分に比較的広く分布するようになるディスクリネーション領域を狭めて突起１１のてっぺんに安定的に固定させることが可能である。
【００３６】
図７及び図８に基づいて本発明の第２実施例による垂直配向液晶表示装置のパターン構造及び分割配向原理を概略的に説明する。
【００３７】
図７は本発明の第２実施例による垂直配向液晶表示装置において分割配向を形成するための電気場の形態を示す断面図である。
【００３８】
図７に示されているように、下部基板１０の上にゲート絶縁膜及び／または保護膜からなる四角形突起パターン１５が形成されており、この突起パターン１５を覆う画素電極１６がＩＴＯ（indium-tin-oxide）またはＩＺＯ（indium-zinc-oxide）などの透明導電膜で形成されている。また、画素電極１６内には突起パターン１５と交互に位置するように開口パターン３が形成されており、突起パターン１５と開口パターン３とが対をなしている。突起パターン１５及び開口パターン３は１つの画素内に少なくとも一つの対が形成されている。
【００３９】
このような下部基板１０と対向するように上部基板２０が配置されており、上部基板２０にはカラーフィルター（図示していない）及びこれを覆う透明共通電極２５が形成されている。
【００４０】
このような液晶表示装置の共通電極２５及び画素電極１６に電圧が印加されると、下部及び上部基板１０、２０の間に、図７に示されているような電場Ｅ及びこれに伴う等電位線Ｅｅｑが形成される。即ち、画素電極１６の開口パターン３の付近では開口パターン３の端部から始まって上部基板２０の共通電極２５の１つの地点に集まる形態の電気場Ｅが形成され、突起パターン１５の付近では突起パターン１５から上部基板２０の共通電極２５の方に広がる形態に電場Ｅが形成される。従って、突起パターン１５または開口パターン３を中心にして電気場Ｅ及び等電位線Ｅｅｑが対称に均一に現れる。
【００４１】
図８は図７の電気場Ｅによる液晶分子の配列を示す断面図である。
【００４２】
図８に示されているように、２つの基板１０、２０の間に注入されている負の誘電率異方性を有する液晶分子３０は、その長軸が電気場Ｅに垂直な方向または等電位線Ｅｅｑに平行な方向に配列しようとするので、液晶分子３０が突起パターン１５または開口パターン３を中心に両側に位置した２つの領域で互いに異なる方向に傾く。従って、２つの領域の光学的特性が補償されて視野角が広くなる。
【００４３】
このようなパターン構造及び分割配向原理を有する垂直配向液晶表示装置の実施例を図９及び図１０に基づいて説明する。
【００４４】
図７は本発明の実施例による垂直配向液晶表示装置の配置図であり、図１０は図７のＸ−Ｘ’線の断面図である。
【００４５】
図９及び図１０に示されているように、下部基板１０の上に、横方向のゲート線１０１、これから延びたゲート電極１０２などを含むゲート配線が形成されており、ゲート配線の上部には第１ゲート絶縁膜パターン２０１がゲート配線を覆うように形成されている。ゲート電極１０２の上部の第１ゲート絶縁膜パターン２０１の上には非晶質ケイ素膜などの半導体パターン３０１が形成されており、半導体パターン３０１の上にはドーピングされた非晶質ケイ素膜などの抵抗性接触層パターン４０２がゲート電極１０２を中心にして両側に分割されて形成されている。また、第１ゲート絶縁膜パターン２０１の上には縦方向に形成されてゲート線１０１と交差するデータ線５０１が形成されており、データ線５０１からソース電極５０２が延びて一側の接触層パターン４０２と接触し、ソース電極５０２の反対側に残りの接触層パターン４０２と接触するようにドレーン電極５０３がソース電極５０２と分離されて形成されている。ゲート線１０１及びゲート電極１０２の上の第１ゲート絶縁膜パターン２０１、半導体パターン３０１、そしてデータ線５０１、ソース及びドレーン電極５０２、５０３を覆うように第１保護膜パターン６０１が形成されている。ここで、第１保護膜パターン６０１はドレーン電極５０３の上部で除去されていること以外は第１ゲート絶縁膜パターン２０１と殆ど同一の形態を有する。このような第１保護膜パターン６０１及び第１ゲート絶縁膜パターン２０１はゲート線１０１とデータ線５０１とが交差して定義される画素の内部で除去されている。
【００４６】
一方、突起パターン１５が画素内に形成されており、第１ゲート絶縁膜パターン２０１と同一の物質の第２ゲート絶縁膜パターン２０２及び第１保護膜パターン６０１と同一の物質の第２保護膜パターン６０２の二重膜からなっている。この時、突起パターン１５は３〜８μｍに幅で形成されている。
【００４７】
このような突起パターン１５は画素の長辺の中間部分を中心にして上側領域と下側領域とが対称に形成されており、横中心線に対して上下に各々約４５度の角度を有するように長くのびており、突起パターン１５の長くのびている部分は上側領域及び下側領域について各々少なくとも２つが形成されており、これらは互いに平行に形成されている。また、突起パターン１５の長くのびている部分の端部から画素の横中心線及び画素の端部に沿って延長部１５１、１５２が延びており、この延長部１５１、１５２は突起パターン１５の１つの長くのびている部分の端部から他の長くのびている部分の端部の方に向かう方向に延びている。
【００４８】
また、画素内の基板１０面にはＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電膜で画素電極１６が形成されている。この画素電極１６はドレーン電極５０３の露出した部分と連結しており、画素内の突起パターン１５を覆っている。また、画素電極１６の一部が除去された開口パターン３が形成されており、この開口パターン３は画素の横中心線を基準にして上側領域と下側領域とで対称になるように形成されており、４５度の角度でのびており、突起パターン１５の長くのびた部分と互いに交互に配置されている。また、開口パターン３の一部は画素の横中心線に沿って画素電極１６の端部から突起パターン１５の方に延びるように形成されている。
【００４９】
図示してはいないが、画素電極１６上には垂直配向膜が塗布されている。
【００５０】
このような薄膜トランジスタ基板用下部基板１０はカラーフィルター基板用上部基板２０と対向するように対応している。下部基板１０と対向する上部基板２０面には下部基板１０のゲート電極１０２、半導体パターン３０１、ソース及びドレーン電極５０２、５０３などからなる薄膜トランジスタが形成されている部分と下部基板１０のゲート線１０１及びデータ線５０１などが形成されている画素の外側の部分とに対応する位置に遮光膜７００が形成されている。また、各画素に対応する部分にカラーフィルター８０１、８０２が形成されており、カラーフィルター８０１、８０２の上部にはＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明導電膜で共通電極２５が形成されており、共通電極２５面には垂直配向膜（図示していない）が塗布されている。
【００５１】
このような突起パターン１５及び開口パターン３を有する液晶表示装置の場合、図５及び図６に基づいて前述したような原理によって突起パターン１５または開口パターン３を中心にして両側の液晶分子の配列方向が異なるようになるので、互いに平行な突起パターン１５または開口パターン３を中心にして画素が２分割される。また、画素の横中心線を中心にして上側領域と下側領域とが互いに対称であるので、上側領域及び下側領域の液晶分子の配列方向が互いに反対になる。結果的に、画素全体として配向の異なる４つの領域が存在するようになるので視野角を広げることができる。
【００５２】
突起パターン１５及び開口パターン３は本発明の実施例の形態に限定されず、画素を４つの領域に分割する多様なパターン形態及び配列を適用することができる。
【００５３】
以上のように、薄膜トランジスタ基板に突起パターン１５及び開口パターン３の両方が形成されている本発明による液晶表示装置では、突起パターン１５の周辺では電気場が広がる形態に、開口パターン３の周辺では電気場が集まる形態に電場が歪曲するので、画素内で液晶分子の配向が効果的に分割されて視野角が向上される。また、カラーフィルター基板に何らのパターンも形成されていないので、共通電極２５の抵抗が減少されず工程面でも有利である。
【００５４】
以下、図１１ないし１３、図１４ないし図１９、そして図９に基づいて本発明の液晶表示装置の製造方法について具体的に説明する。
【００５５】
図１１ないし図１３は本発明の実施例による液晶表示装置のカラーフィルター基板を製造する方法を工程順序に従って示した断面図であり、図１４ないし１９は液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板を製造する方法を工程順序に従って示した断面図である。
【００５６】
まず、カラーフィルター基板の製造方法を説明する。
【００５７】
図１１ないし１３に示されているように、カラーフィルター基板用基板２０に画素の端部を覆うための網形態の遮光膜７００を形成した後、遮光膜７００が形成されていない画素部分にＲ、Ｇ、Ｂなどのカラーフィルター８０１、８０２を形成する。その後、ＩＴＯまたはＩＺＯ膜などを蒸着して共通電極２５を形成する。図示してはいないが、共通電極２５の上部に垂直配向膜を塗布してカラーフィルター基板を完成する。
【００５８】
以下、薄膜トランジスタ基板を製造する方法を説明する。
【００５９】
図９及び図１４に示されているように、基板１０の上にゲート線１０１及びゲート電極１０２を含むゲート配線を形成し、その上にゲート絶縁膜２００を形成する。
【００６０】
その後、図９及び図１５に示されているように、非晶質ケイ素膜などの半導体層とドーピングされた非晶質ケイ素膜などの抵抗性接触層とを連続して形成し、２つの層を同時にエッチングして接触層パターン４０１及び半導体パターン３０１を形成する。
【００６１】
その後、図９及び図１６に示されているように、データ線５０１、ソース及びドレーン電極５０２、５０３を形成し、ソース及びドレーン電極５０２、５０３をマスクとして露出した接触層パターン４０１を除去して薄膜トランジスタを完成する。
【００６２】
その後、図１７に示されているように、保護膜６００を蒸着する。
【００６３】
その後、保護膜６００及びその下部のゲート絶縁膜２００をパターニングして、図９及び図１８に示されているように、薄膜トランジスタ、ゲート線１０１及びデータ線５０１の上部、即ち、画素の外側の領域に第１保護膜パターン６０１及び第１ゲート絶縁膜パターン２０１を形成し、画素内部には第２保護膜パターン６０２と第２ゲート絶縁膜パターン２０２とからなる突起パターン１５を形成する。また、この段階でドレーン電極５０３の上部の保護膜６００を除去してドレーン電極５０３の一部を露出させる。ドレーン電極５０３の露出した部分は後続工程で形成される画素電極と接触する部分である。
【００６４】
ここでは突起パターン１５の上部膜は保護膜６００からなり、下部膜はゲート絶縁膜２００からなる場合についてだけ言及したが、膜の積層順序や工程の順序に応じて突起パターン１５の層状構造及び形成方法を異にすることができる。例えば、４枚マスク工程を適用して薄膜トランジスタ基板を製造する場合、ゲート絶縁膜、接触層、半導体層及びデータ配線用金属を同時にパターニングしてデータ配線、半導体パターン及び接触層パターンを形成する段階で、データ配線用金属、半導体層及び接触層の三重膜からなる突起パターンを形成することができる。
【００６５】
その後、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明導電膜を蒸着してパターニングして、図９及び図１９に示されているように、ドレーン電極５０３の露出した部分と連結する画素電極１６及び画素電極１６内の開口パターン３を形成する。
【００６６】
図示してはいないが、開口パターン３を有する画素電極１６面に垂直配向膜を塗布して薄膜トランジスタ基板を完成する。
【００６７】
図１１ないし１３の段階を経て形成されたカラーフィルター基板の共通電極２５と図１４ないし図１９の段階を経て形成された薄膜トランジスタ基板の画素電極１６とが互いに対向するように２枚の基板を整列させた後、シール材（sealant）を塗布して２枚の基板を組立て、各基板の外側に偏光板をつけて液晶表示装置を完成する。
【００６８】
このように、本発明による垂直配向液晶表示装置の製造方法では、薄膜トランジスタ基板に突起パターン１５及び開口パターン３の両方を形成するので、上部カラーフィルター基板及び下部薄膜トランジスタ基板に各々パターンが形成されている場合に発生しやすい２枚の基板の間の誤整列に対する心配がない。
【００６９】
また、このような薄膜トランジスタ基板の突起パターン１５及び開口パターン３は保護膜６００及びゲート絶縁膜２００をエッチングしてドレーン電極５０３を露出させる接触部を形成する段階及び画素電極１６をパターニングする段階で各々形成するので、突起パターン１５や開口パターン３を形成するために工程を追加する必要がない。
【００７０】
その他にも、カラーフィルター基板の共通電極２５に開口パターンを形成しないので、開口パターンを形成するための写真エッチング工程や、カラーフィルターの上部にカラーフィルターをエッチング液から保護するためのバッファー層であるオーバーコート層を形成する段階が不要であるため、工程が単純になるだけでなく、パターンがある場合に共通電極２５の抵抗が増加するという短所を完全に解決することができ、開口パターンが過度にエッチングされたりアンダーカット（undercut）されて発生する不良を除去することができる。
【００７１】
以下ではこのような液晶表示装置のモード（mode）をＥＶ（enhanced Vertical aligned）モードと呼ぶ。
【００７２】
このように、本発明によるＥＶモードを適用した垂直配向液晶表示装置では、薄膜トランジスタ基板の１つの画素領域に少なくとも２つの突起、そして開口パターンを有する画素電極が形成されており、隣接した任意の２つの突起のうちの１つは画素電極に覆われており、残りの突起は画素電極に形成されている開口パターンを通じて露出しているので、突起と開口パターンとを利用して効果的に１つの画素の配向を分割することができるだけでなく、突起のてっぺんに安定的にディスクリネーション領域が集中する効果がある。また、突起は保護膜、ゲート絶縁膜、半導体膜などのように薄膜トランジスタ工程時に使用する膜を利用して形成することができ、開口パターンは画素電極を形成する段階で形成することができるので、別途の工程が不要な構造である。
【符号の説明】
【００７３】
３、５  開口パターン
１０  下部基板
１１、１２  突起
１３、１６  画素電極
１４、２２  垂直配向膜
１５  突起パターン
２０  上部基板
２１、２５  共通電極
３１、３２、３３、３４  液晶分子
Ｅ、Ｅ１、Ｅ２  電気場
１０１  ゲート線
１０２  ゲート電極
１５１、１５２  延長部
２００  ゲート絶縁膜
２０１  第１ゲート絶縁膜パターン
２０２  第２ゲート絶縁膜パターン
３０１  半導体パターン
４０２  接触層パターン
５０１  データ線
５０２  ソース電極
５０３ ドレーン電極
６００  保護膜
６０１  第１保護膜パターン
６０２  第２保護膜パターン
７００  遮光膜
８０１、８０２  カラーフィルター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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