KR20140094154A

KR20140094154A - 메모리 다이나믹 듀얼모드 액정표시장치와 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20140094154A
Application number: KR1020130006497A
Authority: KR
Inventors: 우종훈
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-01-21
Filing date: 2013-01-21
Publication date: 2014-07-30

Abstract

본 발명은, 상기한 목적을 달성하기 위하여, 제 1 전극과, 상기 제 2 내지 제 4 전극 각각에 전압을 인가하는 제 1 내지 3 보조 배선이 형성된 어레이 기판을 제조하는 단계와; 프로세스 및 셀 키와, 블랙 마스크와, 컬러필터 층이 형성된 컬러필터 기판에 제 4 전극을 형성하는 단계와; 상기 제 4 전극 상에 보호층을 형성하는 단계와; 상기 보호층에 콘택홀을 형성하는 단계와; 상기 보호층 상부에 도전성 물질을 상기 도전성 물질로부터 서로 이격된 제 2 전극 및 제 3 전극을 형성하는 단계와; 상기 어레이 기판과 상기 컬러필터 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하는 메모리 다이나믹 듀얼모드 액정패널의 제조방법을 제공한다.

Description

메모리 다이나믹 듀얼모드 액정표시장치와 그 제조 방법 {Memory dynamic dual mode liquid crystal display device And Manufacturing Method Of The Same}

본 발명은 메모리 다이나믹 듀얼모드 액정표시장치와 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메모리 모드 및 다이나믹 모드를 갖는 액정표시장치와 이를 양품화 하기 위한 제조방법에 관한 것이다.

최근 급속도로 다양화되는 소비자의 욕구를 충족시키기 위해 다양한 형태의 표시장치를 선보이고 있는 상황이다. 특히, 정보 이용 환경의 고도화 및 휴대화에 힘입어 경량, 박형, 에너지 고효율을 위해 다양한 제품이 선보이고 있다. 이러한 제품은 동영상 시청과 전자책의 기능 등 다양한 기능이 포함되도록 하고 있다.

이러한 추세에 맞추어 동영상 시청용의 다이나믹 모드와 소비전력을 최소화하며 전자 책(e-book)이나 전자 종이(e-paper)의 역할을 하는 메모리 모드를 모두 이용할 수 있도록 하는 액정패널을 필요로 한다.

이에 부응하기 위한 것으로 메모리 다이나믹 듀얼모드 액정패널이 제안되었다. 이를 구체적으로 설명하기 위하여 상기 메모리 다이나믹 듀얼모드의 한 종류인 BCSN(bistable chiral splay nematic) 듀얼모드 액정패널을 예를 들어 설명한다.

도 1a 및 도 1b은 BCSN 액정의 다이나믹 모드 구동을 나타낸 도면이다.

상기 BCSN 듀얼모드가 구현하는 메모리 모드는 스플레이 상과 π-트위스트 상의 쌍안정성을 이용하고, 다이나믹(dynamic) 모드의 경우 로우밴드(low bend) 상과 하이밴드(high bend) 상 사이의 스위칭을 이용하고 있다.

도 1a에 도시한 바와 같이, 다이나믹 모드로 구동되기 위해서는 하부 전극인 제 1 전극(21)과 상부 전극인 제 4 전극(24)을 필요로 한다. 이때, 배향된 BCSN 액정(30)은 액정 분자의 장축 방향이 배향막 평면과 수평, 또는 일정한 각을 이루며 액정셀의 두께에 따라서 액정 분자의 장축이 연속적으로 돌아가는 배열 상태를 갖게 된다. 또한, 상기한 상태의 액정 배열의 경우 블랙 상태를 나타내는 것을 기본으로 한다.

도 1b에 도시된 바와 같이, 제 1 전극(21) 및 제 4 전극(24)이 형성된 상기 BCSN 액정(30)에 문턱치 이상의 전압을 인가한 경우, 상기 제 1 전극(21) 및 제 4 전극(24) 사이에 수직 전계가 형성된다. 상기 BCSN 액정(30)은 수직 전계에 따라 그 배열이 변경되고, 한 기판에 대하여 배열된 액정의 각도가 수직에 가까울수록 화이트 상태에 가깝게 된다.

도 2a 내지 도 2b는 BCSN 액정의 메모리 모드 구동을 나타낸 도면이다.

도 2a에 도시한 바와 같이, 상기 BCSN 액정은 메모리 모드 구동을 위하여 서로 수평 상태의 제 2 전극(22)과 제 3 전극(23)을 필요로 한다. 이들은 액정 분자의 장축 방향이 배향막 평면과 수평, 또는 일정한 각을 이루며 액정셀의 두께에 따라서 액정 분자의 장축이 연속적으로 돌아가는 배열을 갖도록 배향되어, 다이나믹 모드의 초기상태 배열과 동일하게 배향되어있다. 또한, 상기한 상태의 액정 배열의 경우 블랙 상태를 나타내는 것을 기본으로 한다.

도 2b에 도시한 바와 같이, 제 2 전극(22) 및 제 3 전극(23)에 문턱치 이상의 전압을 인가하여 수평 전계장을 형성할 경우, 상기 BCSN 액정(30)은 B 트위스트 상태를 갖게 된다. 가령, A 트위스트 상태가 80도 트위스트 된 상태에서 블랙 상태가 될 경우, B 트위스트 상태에서는 -100도 트위스트 된 상태가 되어 화이트 상태를 나타낸다. 상기 BCSN 액정(30)이 B 트위스트 상태가 된 이후에 제 2 전극(22) 및 제 3 전극(23)에 전압이 인가되지 않을 경우, BCSN 액정(30)은 B 트위스트 상태를 유지한다. 이는 상기 BCSN 액정(30)이 상기 A 트위스트 상태와 B 트위스트 상태에서 매우 안정적이기 때문이다. 또한, 회전이 발생한 BCSN 액정(30)은 안정적인 상태의 위치에서 고정되어 이를 유지할 수 있기 때문에 영구적인 메모리 특성을 가질 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 메모리 모드 구동에 의해 B 트위스트 상태로 배열된 BCSN 액정의 배열을 초기화하는 것을 나타낸 도면이다.

상기 BCSN 액정(30)이 B 트위스트 상태로 배향되어 화이트 상태를 나타낼 경우, 이를 초기화하기 위하여 상기 배향된 BCSN 액정(30)에 수직 전기장을 형성한 후 제거해야 한다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 및 제 4 전극(21, 24)에 전압을 인가하여 수직 전기장을 형성할 경우, 상기 BCSN 액정(30)은 B 트위스트 상태에서 기판에 수직인 형태로 배향이 변경된다. 이와 같이 변경된 경우, 이들의 형태는 상기 다이나믹 모드에서 화이트 상태를 나타내는 BCSN 액정(30)의 배열과 다른 형태를 나타낸다.

이후, 수직 전기장을 제거한 BCSN 액정(30)을 나타낸 도 3b에 도시된 바와 같이, 기판에 수직인 형태로 배향된 BCSN 액정(30)은 수직 전기장이 제거됨에 따라 안정성을 유지하기 위하여 초기 상태로 돌아가게 되고, 이로 인하여 BCSN 액정(30)은 블랙 상태가 된다.

전술한 바와 같이, 상기 BCSN 액정을 사용한 메모리 다이나믹 듀얼모드의 한 예에서는 상기한 바와 같이 3가지 구동 형태가 나뉘어 있다.

하지만, 이를 구현하기 위해서는 제 1 및 제 4 전극(21, 24)과 제 2 및 제 3 전극(22, 23) 서로가 각각 마주보는 상태에서 수직 전기장과 수평 전계장을 형성할 수 있는 4개의 전극을 필요로 하기 때문에 종래의 액정패널에 비해 그 공정의 복잡도가 증가하게 된다.

본 발명은 전술한 문제인 메모리 다이나믹 듀얼모드 액정패널 제조 공정의 복잡도를 감소시키는 메모리 다이나믹 듀얼모드 액정표시장치와 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 상기 어레이 기판은 다수의 화소영역을 갖는 표시영역과 이의 외측으로 비표시영역이 정의된 기판 상의 상기 표시영역에 서로 교차하여 상기 화소영역을 정의하는 게이트 및 데이터 배선과, 상기 화소영역에 상기 게이트 및 데이터 배선과 연결된 박막트랜지스터를 형성하는 단계와, 상기 박막트랜지스터 위로 상기 표시영역에 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 제 1 콘택홀을 가지며 유기절연물질로서 그 표면이 평탄한 상태를 갖는 제 1 보호층을 형성하는 단계와, 상기 제 1 보호층 위로 상기 각 화소영역에 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하는 판 형태의 제 1 전극을 형성하는 것을 더욱 포함한다.

그리고, 상기 제 4 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)와 같은 투명 도전성 물질로 형성되는 것을 포함한다.

그리고, 상기 보호층은 절연 물질로 상기 제 4 전극과 상기 제 2 및 제 3 전극을 이격시키는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제 2 및 제 3 전극은 서로 평행한 면을 갖도록 이격되며, 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)와 같은 투명 도전성 물질로 형성되는 것을 포함한다.

그리고, 상기 제 2 내지 제 4 전극과 상기 제 1 내지 3 보조 배선은 전도성 연결체를 통하여 서로 연결되는 것을 더욱 포함한다.

한편, 본 발명은, 서로 마주보며 이격되는 어레이 기판 및 컬러필터 기판과; 상기 어레이 기판 상부에 형성되는 제 1 전극과; 상기 컬러필터 기판 하부에 형성되는 제 4 전극과; 상기 제 4 전극 하부에 형성되는 보호층과; 상기 보호층에 제 4 전극이 노출되도록 형성되는 콘택홀과; 상기 컬러필터 기판과 상기 어레이 기판 사이에 형성되는 쌍안정 비대칭 네마틱 액정을 포함하는 메모리 다이나믹 듀얼모드 액정패널을 제공한다.

또한, 상기 컬러필터 기판은 화소를 형성하는 서브픽셀마다 빛샘을 방지하는 블랙 매트릭스와, 상기 블랙 매트릭스에 증착되는 컬러필터층을 더욱 포함한다.

또한, 상기 컬러필터 기판은 상기 보호막에 형성된 상기 콘택홀에 의해 노출되며 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)와 같은 투명 도전성 물질로 형성되는 상기 제 4 전극과, 전도성 연결체를 통해 상기 제 1 내지 제 3 보조 배선과 연결되는 제 2 및 제 3 전극을 포함한다.

본 발명에 따른 메모리 다이나믹 듀얼모드 액정표시장치와 그 제조 공정에서, 어레이 기판에 형성되던 제 2 및 제 3 전극을 제 2 기판에 형성함으로써 제조에 사용되는 마스크 레이어의 수를 줄여 제조 비용을 절감하는 효과가 있다.

도 1a 및 도 1b은 BCSN 액정의 다이나믹 모드 구동을 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는 BCSN 액정의 메모리 모드 구동을 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 메모리 모드 구동에 의해 B 트위스트 상태로 배열된 BCSN 액정의 배열을 초기화하는 것을 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4f와 도 5a 내지 도 5h는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 BCSN 듀얼모드 액정패널용 어레이 기판의 제조 단계별 공정에 따른 화소 영역을 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 BCSN 듀얼모드 액정패널의 하나의 화소영역과 게이트 및 데이터 패드부에 대한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 BCSN 듀얼모드 액정패널의 제 2 및 제 3 전극과 어레이 기판의 회로도를 간략화하여 나타낸 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 메모리 다이나믹 듀얼모드 액정패널의 한 종류인 BCSN 듀얼모드를 예로 들어 상세히 설명한다.

도 4a 내지 도 4f와 도 5a 내지 도 5h는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 BCSN 듀얼모드 액정패널용 어레이 기판의 제조 단계별 공정에 따른 화소 영역을 나타낸 도면이다.

이때, 설명의 편의를 위해 각 화소영역(P) 내에 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되는 영역을 스위칭 영역(TrA), 스토리지 커패시터(StgC)가 형성되는 영역을 스토리지 영역(StgA)이라 정의한다.

우선, 도 4a와 도 5a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(101) 상에 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금(MoTi) 및 크롬(Cr) 중 하나 또는 둘 이상의 물질을 전면에 증착하여 제 1 금속층(미도시)을 형성한다.

이후, 상기 제 1 금속층(미도시)을 포토레지스트의 도포, 포토 마스크를 이용한 노광, 노광된 포토레지스트의 현상, 상기 제 1 금속층(미도시)의 식각 및 포토레지스트의 스트립(strip) 등의 일련의 단위 공정을 포함하는 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 단일층 또는 다중층 구조를 가지며 제 1 방향으로 연장하는 게이트 배선(103)을 형성하고, 동시에 상기 스위칭 영역(TrA)에 상기 게이트 배선(103)과 연결된 게이트 전극(108)을 형성한다.

또한, 상기 게이트 배선(103)과 나란하게 연장하는 공통배선(106)을 형성한다. 이때 상기 공통배선(106)은 스토리지 영역(StgA)을 관통하도록 하며, 스토리지 영역(StgA)에 대응하는 부분은 그 폭을 타영역 대비 크게 형성함으로써 제 1 스토리지 전극(109)을 이루도록 한다.

또한, 상기 게이트 패드부(GPA)에는 상기 게이트 배선(103)과 연결되며 단일층 또는 다중층 구조를 갖는 게이트 패드전극(110)을 형성한다.

다음, 도 4b 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 배선(103), 게이트 전극(108), 공통배선(106) 및 제 1 스토리지 전극(109)과 게이트 패드전극(109) 위로 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착하여 상기 기판(101) 전면에 게이트 절연막(115)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(115)을 형성한 후 연속하여 상기 게이트 절연막(115) 상부로 순수 비정질 실리콘층(미도시)과 불순물 비정질 실리콘층(미도시)을 형성하고, 상기 불순물 비정질 실리콘층(미도시) 위로 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금(MoTi) 및 크롬(Cr) 중 하나 또는 둘 이상의 물질을 전면에 증착하여 제 2 금속층(미도시)을 형성한다.

이후, 상기 제 2 금속층(미도시) 위로 포토레지스트층(미도시)을 형성하고 이를 하프톤 노광 또는 회절노광을 실시하고 현상함으로써 제 1 두께를 갖는 제 1 포토레지스트 패턴(미도시)과 상기 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께를 갖는 제 2 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성한다.

이때, 상기 제 1 포토레지스트 패턴(미도시)은 추후 소스 및 드레인 전극(도 5h의 133, 136)과 데이터 배선(도 4f의 130)과 제 2 스토리지 전극(도 5f의 137) 및 데이터 패드전극(도 5h의 131)이 형성될 부분에 대응하여 형성하고, 상기 제 2 포토레지스트 패턴(미도시)은 상기 소스 및 드레인 전극(도 5f의 133, 136) 사이의 이격영역에 대응하여 형성한다.

이후, 상기 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴(미도시) 외부로 노출된 상기 제 2 금속층(미도시)과 그 하부의 불순물 및 순수 비정질 실리콘층(미도시)을 식각하여 제거함으로써 상기 게이트 절연막(115) 상에 상기 게이트 배선(103)과 교차하며 제 2 방향으로 연장하여 다수의 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(130)을 형성한다.

동시에 상기 스위칭 영역(TrA) 및 스토리지 영역(StgA)에 있어서 상기 데이터 배선(130)과 연결된 소스 드레인 패턴(미도시)과 그 하부로 순차적으로 적층된 불순물 비정질 실리콘 패턴(미도시)과 순수 비정질 실리콘의 액티브층(120a)을 형성한다. 또한, 상기 데이터 패드부(GPA)에는 상기 데이터 배선(130)과 연결된 데이터 패드전극(131)을 형성한다.

이때, 데이터 배선(130)과 데이터 패드전극(131) 하부에는 제조 공정 진행 특성 상 상기 게이트 절연막(115)을 기준으로 그 상부에 순수 비정질 실리콘의 제 1 패턴(121a)과 상기 불순물 비정질 실리콘의 제 2 패턴(121b)으로 이루어진 더미패턴(121)이 형성된다.

다음, 애싱(ashing)을 진행하여 상기 제 2 두께를 갖는 상기 제 2 포토레지스트 패턴(미도시)을 제거한다.

이후, 상기 제 2 포토레지스트 패턴(미도시)이 제거됨으로써 새롭게 노출되는 상기 소스 드레인 패턴(미도시)의 중앙부를 식각하여 제거함으로써 상기 스위칭 영역(TrA)에 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)을 형성하고, 동시에 상기 스토리지 영역(StgA)에 상기 드레인 전극(136)과 연결된 제 2 스토리지 전극(137)을 형성한다.

다음, 연속하여 상기 소스 및 드레인 전극(133, 136) 사이로 노출된 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴(미도시)을 건식식각을 진행하여 제거함으로써 상기 소스 및 드레인 전극(133, 136) 하부로 서로 이격하며 상기 액티브층(120a)을 노출시키는 오믹콘택층(120b)을 형성한다. 이때, 상기 액티브층(120a)과 오믹콘택층(120b)은 반도체층(120)을 이룬다.

이러한 공정에 의해 상기 스위칭 영역(TrA)에 순차 적층된 게이트 전극(108), 게이트 절연막(115), 반도체층(120), 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다.

또한, 상기 스토리지 영역(StgA)에는 상기 드레인 전극(136)이 연장 형성됨으로써 제 2 스토리지 전극(137)을 이루며, 서로 중첩하는 상기 제 1 스토리지 전극(109)과 게이트 절연막(115)과 제 2 스토리지 전극(137)은 스토리지 커패시터를 이룬다.

이후, 스트립(strip)을 진행하여 상기 소스 및 드레인 전극(133, 136)과 제 2 스토리지 전극(137)과 데이터 배선(130) 및 데이터 패드전극(131) 상부에 남아있는 제 1 포토레지스트 패턴(미도시)을 제거한다.

다음, 도 4b와 도 5c에 도시한 바와같이, 상기 박막트랜지스터(Tr)와 데이터 배선(130)과 스토리지 커패시터(StgC) 및 데이터 패드전극(131) 위로 전면에 무기절연물질 예를들면, 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착함으로써 기판 전면에 제 1 보호층(140)을 형성한다.

다음, 도 4c와 도 5d에 도시한 바와같이, 상기 제 1 보호층(140) 위로 유기절연물질 예를들면 벤조사이크롤부텐(BCB) 또는 포토아크릴(photo acryl)를 도포하고 이를 패터닝함으로써 상기 게이트 패드부(GPA) 및 데이터 패드부(DPA)를 포함하는 비표시영역에서는 제거되며 표시영역에 대응해서 그 표면이 평탄한 형태를 갖는 제 2 보호층(145)을 형성한다.

이때, 상기 제 2 보호층(145)의 패터닝시 상기 각 화소영역내의 상기 드레인 전극과 연결된 제 2 스토리지 전극(131)의 중앙부에 대응해서는 제거되어 무기절연물질로 이루어진 상기 제 1 보호층(140)을 노출시키는 제 1콘택홀(146)이 형성되도록 한다.

다음, 도 4d와 도 5e에 도시한 바와같이, 상기 제 2 보호층(145) 위로 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착함으로써 기판(101) 전면에 제 3 보호층(148)을 형성하고, 상기 제 1 콘택홀(146)에 대응하여 이와 그 하부에 위치하는 제 1 보호층(140)을 패터닝함으로써 상기 각 화소영역(P)에 상기 제 2 스토리지 전극(137)을 노출시키는 드레인 콘택홀(149)을 형성한다.

이때, 상기 드레인 콘택홀(149)을 상기 제 2 보호층(145)에 구비된 제 1 보호층(140)을 노출시키는 제 1 콘택홀(146)을 관통하는 형태를 이루어지는 것이 특징이다.

상기 제 1 보호층(140)과 상기 제 3 보호층(148)은 무기절연물질로 이루어짐으로서 건식식각을 통해 연속적으로 제거 가능하므로 상기 제 1 보호층(140)은 별도로 상기 제 2 스토리지 전극(131)을 노출시키는 콘택홀을 형성하지 않은 것이다.

다음, 도 4e와 도 5f에 도시한 바와 같이, 상기 제 3 보호층(148) 위로 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(AlNd)과 같이 반사율이 우수한 물질을 증착함으로써 제 3 금속층(미도시)을 형성하고, 이를 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 각 화소영역(P)에 상기 드레인 콘택홀(149)을 통해 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(136)과 연결된 상기 제 2 스토리지 전극(137)과 접촉하는 판 형태의 제 1 전극(155)을 형성한다.

이때, 상기 제 1 전극(155)은 반사율이 우수한 금속으로서 표시영역 전면에 각 화소영역(P)에 대응하여 그 가장자리가 상기 게이트 및 데이터 배선(103, 130)과 중첩하도록 형성함으로써 반사판의 역할을 하는 동시에 전극으로서의 역할을 하는 것이 특징이다.

한편, 본 발명의 실시예에 있어서는 제 1, 2, 3 보호층(140, 145, 148)이 형성되고 있음을 일례로 보이고 있지만, 변형예로서 무기절연물질로 이루어진 상기 제 1 및 제 3 보호층(140, 148)은 생략될 수도 있다. 이 경우 패터닝이 요구되는 상기 제 3 보호층(148)이 생략됨으로써 본 설명에 따른 공정 대비 1회의 마스크 공정을 저감시킬 수 있다.

무기절연물질로 이루어진 상기 제 1 보호층(140)은 상기 액티브층(120a)과 접촉하게 되므로 유기절연물질이 상기 액티브층(120a)과 접촉함으로서 발생할 수 있는 채널 오염 및 박막트랜지스터(Tr)의 특성 저하를 방지하기 위해 형성한 것이며, 무기절연물질로 이루어진 상기 제 3 보호층(148)은 유기절연물질과 금속물질간의 접합력 약화의 문제를 해결하기 위해 금속물질로 이루어진 제 1 전극(155)과 유기절연물질로 이루어진 상기 제 2 보호층(145) 사이에 형성한 것이다.

다음, 도 4f와 도 5g에 도시한 바와 같이, 반사판의 역할을 하는 상기 제 1 전극(155) 위로 전면에 무기절연물질, 예를 들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착함으로써 상기 기판(101) 전면에 제 4 보호층(160)을 형성한다.

이후, 상기 제 4 보호층(160)과 그 하부에 위치하는 제 3 및 제 1 보호층(148, 140)과 게이트 절연막(115)을 패터닝함으로써 상기 게이트 패드부(GPA)에 있어서는 상기 게이트 패드전극(110)을 노출시키는 게이트 패드 콘택홀(162)을 형성하고, 동시에 데이터 패드부(DPA)에 있어서는 상기 데이터 패드전극(131)을 노출시키는 데이터 패드 콘택홀(164)을 형성한다.

한편, 변형예의 경우, 상기 제 1 및 제 3 보호층(140, 148)이 생략되었으므로 상기 제 4 보호층(160)과 게이트 절연막(115)만을 패터닝함으로써 게이트 패드부(GPA)에 있어 상기 게이트 패드전극(110)을 노출시키는 게이트 패드 콘택홀(162)을 형성하고, 동시에 데이터 패드부(DPA)에 있어서는 상기 데이터 패드전극(131)을 노출시키는 데이터 패드 콘택홀(164)을 형성할 수 있다.

다음, 도 4f와 도 5h에 도시한 바와같이, 상기 제 4 보호층(160) 위로 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 기판 전면에 증착하여 투명 도전성 물질층(미도시)을 형성한다.

이후, 상기 투명 도전성 물질층(미도시)을 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 표시영역에 상기 게이트 배선(103)과 나란히 각 화소영역(P)을 관통하는 배선형태를 갖는 제 2 및 제 3 전극(165, 168)을 형성한다.

또한, 동시에 게이트 패드부(GPA)에 있어서는 상기 게이트 패드 콘택홀(162)을 통해 상기 게이트 패드전극(110)과 접촉하는 보조 게이트 패드전극(172)을 형성하고, 상기 데이터 패드부(DPA)에 있어서는 상기 데이터패드 콘택홀(164)을 통해 상기 데이터 패드전극(131)과 접촉하는 보조 데이터 패드전극(174)을 형성한다.

한편, 도면에 나타나지 않았지만 비표시영역에는 상기 제 2 전극(165)의 끝단을 연결시키는 제 1 보조배선(미도시)을 형성하고, 동시에 상기 제 3 전극(168)의 끝단을 연결시키는 제 2 보조배선(미도시)을 형성함으로써 BCSN(bistable chiral splay nematic) 듀얼모드 액정표시장치용 어레이 기판을 완성한다.

이때, 상기 화소영역(P)을 관통하는 형태로 형성되는 상기 제 2 및 제 3 전극(165, 168)은 각 화소영역(P)에 1쌍이 형성됨을 일례로 보이고 있지만, 각 화소영역(P)에는 제 2 및 제 3 전극(165, 168)은 일정간격 이격하는 형태로 2쌍, 3쌍 등 다수 쌍으로 형성할 수도 있다.

전술한 바와 같이 제 1 실시예에 따른 BCSN(bistable chiral splay nematic) 듀얼모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)을 제조하는 경우, 게이트 배선(103) 및 전극(108)/데이터 배선(130)과 소스 및 드레인 전극(133, 136)/유기절연물질로 표시영역에 대응하여 형성된 제 2 보호층(145)/드레인 콘택홀(149)을 갖는 제 3 보호층(148)/반사판의 역할을 하는 제 1 전극(155)/패드 콘택홀(162, 164)을 갖는 제 4 보호층(160)/제 2, 3 전극(165, 168)을 형성하기 위해 총 7 회의 마스크 공정을 진행함으로써 마스크 공정을 저감시키는 효과가 있으며, 제 1 및 제 3 보호층(140, 148)을 생략하는 변형예의 경우 총 6회의 마스크 공정을 진행함으로써 마스크 공정을 1회 더욱 저감시키는 효과가 있다.

본 발명에 따른 제 2 실시예는 제 1 실시예에서 7회의 마스크 공정을 통해 제조되던 어레이 기판(도 5f의 101)을 개선한 것으로, 더욱 자세히는 반사판의 기능을 수행하는 제 1 전극(155)의 요철에 의해 차후 제 2 및 제 3 전극(165, 168) 형성에 문제가 발생할 수 있는 제 1 실시예에 대한 개선안을 나타내는 것이다.

도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 BCSN 듀얼모드 액정패널의 하나의 화소영역과 게이트 및 데이터 패드부에 대한 도면이다.

도 6a에 도시한 바와 같이, 컬러필터 기판(112)에는 블랙 마스크(BM)와 컬러필터 층(161)이 형성되어 있다. 이때, 도면에 도시되지는 않았으나, 컬러필터 기판(112)상에는 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금(MoTi) 및 크롬(Cr) 중 하나 또는 둘 이상으로 형성된 금속 물질층이 위치한다. 상기 금속 물질층은 프로세스 및 셀 Key를 형성하기 위한 것으로, 포토 레지스터를 입히고, 이를 마스크를 사용하여 노광, 현상함으로써 기판의 모서리에 +, 또는 -와 같은 형태로 형상으로 위치한다.

이후, 도 6b에 도시된 바와 같이, 컬러필터 층(161)이 형성된 컬러필터 기판(112)은 판 형태의 제 4 전극(124)을 추가로 적층한다. 상기 제 4 전극(124)은 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)와 같은 투명 도전성 물질로 형성되는 것으로서, 상기 어레이 기판(101)의 제 3 보조 배선(미도시)을 통하여 전원을 인가받아 제 1 전극(155)과 더불어 수직 전기장을 형성한다.

본 발명에 따른 제 2 실시예에서, 형성하지 않은 제 2 및 제 3 전극(도 6d의 165, 168)을 컬러필터 기판(112)에 형성하기 위해 도 6c에 도시된 바와 같이, 제 4 전극(124) 상에 제 5 보호층(186)을 형성한다. 이때, 상기 제 5 보호층(186)은 제 3 보조 배선(미도시)에서 인가되는 전압을 상기 제 4 전극(124)에 전달하지 못하도록 가리게 되고, 제 4 전극(124)은 공급받는 전압이 없어 제 1 전극(155)과 수직 전기장을 형성하지 못하게 된다. 이를 막기 위하여, 상기 어레이 기판(101)에 위치한 제 3 보조 배선(미도시)과 마주보는 위치에 전도성 연결체를 통하여 제 4 전극(124)과 제 3 보조 배선(미도시)이 연결되도록 마스크를 이용하여 제 5 보호층(186)에 콘택홀을 형성한다.

이후, 도 6d에 도시된 바와 같이, 제 4 전극(124)이 노출되는 면을 갖는 제 5 보호층(186) 상에 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)와 같은 투명 도전성 물질을 도포한 후, 이를 식각하여 제 2 및 제 3 전극(165, 168)을 형성한다. 이때, 상기 제 2 및 제 3 전극(165, 168)은 표시영역 내에서 데이터 전극과 평행하게 형성된 각각의 배선에서 연장된 다수의 전극들은 수평 전기장을 형성하기 위해 게이트 배선과 평행한 축에서 전극 간에 서로 평행하도록 이격된 쌍이 반복적으로 존재하도록 형성되며, 전도성 연결체(263)를 통하여 각각 제 1 및 제 3 보조 배선(미도시)과 연결된다.

이후, 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 제 2 및 제 3 전극(165, 168)이 형성된 이후에는 상기 어레이 기판(101)과 컬러필터 기판(112) 사이에 액정층(199)이 위치하도록 합착시 상기 각 기판의 간격을 유지하기 위한 패턴드, 또는 컬럼 스페이서의 위치 형성을 위해서 마스크 공정을 진행한다.

전술한 바와 같이 제 2 및 제 3 전극(165, 168)을 어레이 기판(101)이 아닌 컬러필터 기판(112)에 형성할 경우, 메모리 다이나믹 듀얼모드 액정패널에 진행되는 마스크 공정은 총 9회로, 어레이 기판(101) 제조 공정에서 5회 진행되고, 컬러필터 기판(112) 제조 공정에서 4회 진행된다. 이는 제 1 실시예에서 컬러필터 기판(112) 제조 공정을 합하여 총 10회의 마스크공정을 진행하던 것에 비해 마스크 공정의 횟수를 줄여 생산성을 더욱 높일 수 있다. 또한, 제 1 실시예에서 예로 든 변형 예를 상기 제 2 실시예의 어레이 기판(101)에 적용시킬 경우 마스크 공정의 횟수가 더욱 줄어들기 때문에 생산성이 더욱 높아진다.

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 BCSN 듀얼모드 액정패널의 제 2 및 제 3 전극과 어레이 기판의 회로도를 간략화하여 나타낸 것이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 어레이 기판(101)은 제 1 전압선(360)과, 게이트 배선(103), 데이터 배선(103), 전도성 연결체(263) 및 제 2 전압선(361)으로 이뤄져 있다. 여기서, 제 2 및 제 3 전극(165, 168)의 형태는 제 1 및 제 2 보조배선(미도시)과 전도성 연결체(263)로 연결되어 컬러필터 기판(도 6의 112)에 위치한 것으로, 데이터 배선(230)과 수직형태로 뻗어나와 연장되고, 각각의 제 n 게이트 배선(203)과 평행하게 제 2 및 제 3 전극(165, 168) 교차로 뻗어나와 수평 전기장을 형성한다. 이러한 구조를 갖는 제 2 및 제 3 전극(165, 168)은 제 1 전극(도 5h의 155)이 가지고 있는 요철의 영향을 받지 않기 때문에 제 1 실시예에서 형성되는 제 2 및 제 3 전극(도 5h의 165, 168)이 받는 단차의 영향으로 인한 불량률이 매우 낮게 된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

101 : (메모리 다이나믹 듀얼모드 액정표시장치용 어레이) 기판
108 : 게이트 전극 109 : 제 1 스토리지 전극
110 : 게이트 패드전극 115 : 게이트 절연막
120 : 반도체층 120a : 액티브층
120b : 오믹콘택층 121 : 더미패턴
121a, 121b : 제 1 및 제 2 패턴 130 : 데이터 배선
131 : 데이터 패드전극 133 : 소스 전극
136 : 드레인 전극 137 : 제 2 스토리지 전극
140 : 제 1 보호층 145 : 제 2 보호층
146 : 제 1 콘택홀 148 : 제 3 보호층
149 : 드레인 콘택홀 155 : 제 1 전극
160 : 제 4 보호층 162 : 게이트 패드 콘택홀
164 : 데이터 패드 콘택홀 165 : 제 2 전극
168 : 제 3 전극 172 : 보조 게이트 패드전극
174 : 보조 데이터 패드전극 DPA : 데이터 패드부
GPA : 데이터 패드부 P : 화소영역
StgA : 스토리지 영역 StgC : 스토리지 커패시터
Tr : 박막트랜지스터 TrA : 스위칭 영역

Claims

제 1 전극과, 상기 제 2 내지 제 4 전극 각각에 전압을 인가하는 제 1 내지 3 보조 배선이 형성된 어레이 기판을 제조하는 단계와;
프로세스 및 셀 키와, 블랙 마스크와, 컬러필터 층이 형성된 컬러필터 기판에 제 4 전극을 형성하는 단계와;
상기 제 4 전극 상에 보호층을 형성하는 단계와;
상기 보호층에 콘택홀을 형성하는 단계와;
상기 보호층 상부에 도전성 물질을 도포하는 단계와;
상기 도전성 물질로부터 서로 이격된 상기 제 2 전극 및 상기 제 3 전극을 형성하는 단계와;
상기 어레이 기판과 상기 컬러필터 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계
를 포함하는 메모리 다이나믹 듀얼모드 액정패널의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 어레이 기판은 다수의 화소영역을 갖는 표시영역과 이의 외측으로 비표시영역이 정의된 기판 상의 상기 표시영역에 서로 교차하여 상기 화소영역을 정의하는 게이트 및 데이터 배선과, 상기 화소영역에 상기 게이트 및 데이터 배선과 연결된 박막트랜지스터를 형성하는 단계와, 상기 박막트랜지스터 위로 상기 표시영역에 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 제 1 콘택홀을 가지며 유기절연물질로서 그 표면이 평탄한 상태를 갖는 제 1 보호층을 형성하는 단계와, 상기 제 1 보호층 위로 상기 각 화소영역에 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하는 판 형태의 제 1 전극을 형성하는 것을 더욱 포함하는 메모리 다이나믹 듀얼모드 액정패널의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 4 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)와 같은 투명 도전성 물질로 형성되는 것을 포함하는 메모리 다이나믹 듀얼모드 액정패널의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 보호층은 절연 물질로 상기 제 4 전극과 상기 제 2 및 제 3 전극을 이격시키는 것을 특징으로 하는 메모리 다이나믹 듀얼모드 액정패널의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 및 제 3 전극은 서로 평행한 면을 갖도록 이격되며, 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)와 같은 투명 도전성 물질로 형성되는 것을 포함하는 메모리 다이나믹 듀얼모드 액정패널의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 내지 제 4 전극과 상기 제 1 내지 3 보조 배선은 전도성 연결체를 통하여 서로 연결되는 것을 더욱 포함하는 메모리 다이나믹 듀얼모드 액정패널의 제조 방법.
서로 마주보며 이격되는 어레이 기판 및 컬러필터 기판과;
상기 어레이 기판 상부에 형성되는 제 1 전극과;
상기 컬러필터 기판에 형성되며 제 1 보조 배선과 연결되는 제 2 전극과;
상기 컬러필터 기판에 형성되며 제 2 보조 배선과 연결되는 제 3 전극과;
상기 컬러필터 기판에 형성되며 제 3 보조 배선과 연결되는 제 4 전극과;
상기 제 4 전극 하부에 형성되는 보호층과;
상기 보호층에 제 4 전극이 노출되도록 형성되는 콘택홀과;
상기 컬러필터 기판과 상기 어레이 기판 사이에 형성되는 쌍안정 비대칭 스플레이 네마틱 액정
을 포함하는 메모리 다이나믹 듀얼모드 액정패널.
제 7항에 있어서,
상기 컬러필터 기판은 화소를 형성하는 서브픽셀마다 빛샘을 방지하는 블랙 매트릭스와, 상기 블랙 매트릭스에 증착되는 컬러필터층을 더욱 포함하는 메모리 다이나믹 듀얼모드 액정패널.
제 7항에 있어서,
상기 컬러필터 기판은 상기 보호막에 형성된 상기 콘택홀에 의해 노출되며 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)와 같은 투명 도전성 물질로 형성되는 상기 제 4 전극과, 전도성 연결체를 통해 상기 제 1 내지 제 3 보조 배선과 연결되는 제 2 및 제 3 전극을 포함하는 메모리 다이나믹 듀얼모드 액정패널.