KR100929676B1 - Liquid crystal display device, thin film transistor array panel and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 박막 트랜지스터 표시판은 절연 기판, 절연 기판 위에 일방향으로 길게 형성되어 있는 게이트선 및 게이트 전극, 게이트선 및 게이트 전극을 덮도록 형성되어 있는 게이트 절연막, 게이트 절연막의 소정 영역에 형성되어 있는 반도체층, 반도체층 위에 형성되어 있는 저항성 접촉층, 저항성 접촉층과 일부분이 중첩하여 형성되어 있는 소스 전극, 드레인 전극 및 게이트선과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터선, 드레인 전극을 노출하는 접촉구를 포함하는 보호막, 보호막 위에 형성되어 있으며 접촉구를 통해 드레인 전극과 연결되어 있는 화소 전극, 화소 전극 위에 형성되며 상부에 산과 골이 형성되어 있는 지지막, 지지막 위에 형성되면 산과 골을 따라 형성되어 있는 배향막을 포함한다. The thin film transistor array panel according to the present invention includes an insulating substrate, a gate line and a gate electrode formed long in one direction on the insulating substrate, a gate insulating film formed to cover the gate line and the gate electrode, and a semiconductor formed in a predetermined region of the gate insulating film. A layer, an ohmic contact layer formed on the semiconductor layer, a source electrode, a drain electrode, and a gate line formed to overlap a portion of the ohmic contact layer, a data line defining a pixel region, and a contact hole exposing the drain electrode. Formed on the passivation layer, the passivation layer, the pixel electrode connected to the drain electrode through the contact hole, a support layer formed on the pixel electrode and having an acid and valley formed thereon, and an alignment layer formed along the acid and valley when formed on the support layer. It includes.
Description
도 1은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 단면도이다. 1 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display according to the present invention.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 2 to 5 are diagrams for describing an operation of the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention.
도 6a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 색필터 표시판의 배치도이다.6A is a layout view of a color filter display panel according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도 6b는 도 6a의 VIb-VIb'선에 대한 단면도이다. FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line VIb-VIb ′ of FIG. 6A.
도 7a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이다. 7A is a layout view of a thin film transistor array panel according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도 7b는 도 7a의 VIIb-VIIb'선에 대한 단면도이다.FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line VIIb-VIIb ′ of FIG. 7A.
도 8a 내지 도 12b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법을 공정 순서대로 도시한 배치도 및 단면도이다. 8A to 12B are layout and cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor array panel according to a first exemplary embodiment of the present invention in the order of process.
도 13a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 단면도이다. 13A is a cross-sectional view of a thin film transistor array panel according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 13b 및 도 13c는 각각 도 13a의 XIIIb-XIIIb', XIIIc-XIIIc'선에 대한 단면도이다. 13B and 13C are cross-sectional views taken along lines XIIIb-XIIIb 'and XIIIc-XIIIc' of FIG. 13A, respectively.
도 14 및 도 15는 각각 본 발명의 제3 및 제4 실시예에 따른 박막 트랜지스 터 표시판의 단면도이다. 14 and 15 are cross-sectional views of a thin film transistor array panel according to third and fourth embodiments of the present invention, respectively.
※도면의 주요부분에 대한 부호 설명※※ Explanation of symbols on main parts of drawing ※
11, 21 : 배향막 101 : 지지막11, 21: alignment film 101: support film
110, 210 : 절연 기판 140 : 게이트 절연층110, 210: insulating substrate 140: gate insulating layer
121 : 게이트선 123 : 게이트 전극121: gate line 123: gate electrode
125 : 게이트 패드 131 : 유지 전극선125: gate pad 131: sustain electrode line
133 : 유지 전극 171 : 데이터선133: sustain electrode 171: data line
173 : 소스 전극 175 : 드레인 전극173
177 : 유지 용량용 전극 179 : 데이트 패드177: electrode for holding capacitance 179: date pad
180 : 보호층 190 : 화소 전극180: protective layer 190: pixel electrode
220 : 블랙 매트릭스 270 : 공통 전극220: black matrix 270: common electrode
본 발명은 박막 트랜지스터 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a thin film transistor substrate and a method of manufacturing the same.
박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT) 표시판은 액정 표시 장치나 유기 EL(Electro Luminescence) 표시 장치 등에서 각 화소를 독립적으로 구동하기 위한 회로 기판으로써 사용되는 것으로 박막 트랜지스터에 주사 신호를 공급하는 게이트선과 화상 신호를 공급하는 데이터선 등의 배선이 형성되어 있다. 그리고 색필터 표시판은 색을 형성하기 위한 색필터와 블랙 매트릭스, 공통 전극 등이 형성 되어 있다. A thin film transistor (TFT) display panel is used as a circuit board for driving each pixel independently in a liquid crystal display device or an organic electroluminescence (EL) display device, and includes a gate line and an image signal for supplying a scan signal to the thin film transistor. Wiring such as a data line for supplying the circuit is formed. In addition, the color filter display panel includes a color filter, a black matrix, a common electrode, and the like for forming color.
이러한 액정 표시 장치는 충진되어 있는 액정의 배향 특성에 따라 TN mode, VA mode, IPS mode 등과 같이 구분 될 수 있다. The liquid crystal display may be classified into a TN mode, a VA mode, and an IPS mode according to the alignment characteristics of the filled liquid crystal.
TN mode는 일반적으로 꼬여진 네마틱(Twisted Nematic : 이하 TN 이라 함) 액정이 사용된다. TN 액정 분자들은 가늘고 긴 막대모양을 가지며 일정한 길이(pitch)를 가지고 나선상으로 꼬여있어 액정 분자의 장축의 배열 방위가 연속적으로 변화되는 뒤틀린 구조를 갖는다. TN mode is generally used twisted nematic (hereinafter referred to as TN) liquid crystal. TN liquid crystal molecules have a long, thin rod shape, have a constant pitch, twist in a spiral shape, and have a twisted structure in which the long-axis alignment direction of the liquid crystal molecules is continuously changed.
TN 액정을 이용한 액정 표시 장치에서는 입사한 편광이 분자의 장축과 단축의 배열에 따라 각기 다른 광시야각적 특성을 나타낸다. 액정 표시 장치의 시야각은 나선구조의 액정 분자들의 장축을 따라 형성되므로, 보는 각도에 따라 분자의 장축이 변하게 된다. 이러한 액정 표시 장치에서는 수평 방향에 대해서 대칭적인 시야각을 가지며 수직 방향에 대해서는 비대칭적인 시야각을 가지며, 특히 셀의 중심에서의 액정 경사 방위와 시야각이 일치하는 방향에서는 계조반전(grey level)현상이 나타난다. 따라서 수평 방향의 시야각에 대해서는 광투과율이 비교적 대칭적으로 분포하지만 상하방향에 대해서는 광투과율이 비대칭적으로 분포하기 때문에 상하방향의 시야각에서는 이미지가 반전되는 범위가 발생하여 시야각이 좁아지는 단점이 있다.In a liquid crystal display device using a TN liquid crystal, the incident polarized light exhibits different optical viewing angle characteristics according to the arrangement of the long axis and the short axis of the molecule. Since the viewing angle of the liquid crystal display device is formed along the long axis of the liquid crystal molecules of the spiral structure, the long axis of the molecule changes according to the viewing angle. Such a liquid crystal display has a symmetrical viewing angle with respect to the horizontal direction and an asymmetrical viewing angle with respect to the vertical direction. In particular, a gray level phenomenon occurs in a direction in which the liquid crystal tilt direction and the viewing angle at the center of the cell coincide with each other. Therefore, the light transmittance is distributed relatively symmetrically with respect to the viewing angle in the horizontal direction, but the light transmittance is distributed asymmetrically with respect to the up and down directions.
이를 개선한 광시야각 특성을 갖는 액정 모드는 평면 구동(in-plane-switching : 이하 IPS라 칭함) 모드와 수직 배향(Vertically aligned mode : 이하 VA라 칭함) 모드 등이 있다. The liquid crystal mode having the wide viewing angle characteristic improved therefrom includes an in-plane-switching (hereinafter referred to as IPS) mode and a vertically aligned mode (hereinafter referred to as VA) mode.
IPS 모드는 동일한 기판에 공통 전극과 화소 전극이 소정 간격 이격하여 형성된 구조이며, 화소 전극과 기준 전극 사이에 분포하는 횡전계에 의해 보는 방향에 따라 액정 분자의 굴절율의 변화가 작으므로 시야각이 개선된다. 그러나 횡전계 방식 모드는 단일 화소 상에 기준 전극과 화소 전극이 동시에 형성되므로 액정 패널의 개구율이 감소하고, 휘도 특성이 좋지 않으며 응답 속도가 느린 단점이 있다. The IPS mode is a structure in which the common electrode and the pixel electrode are spaced apart from each other on the same substrate by a predetermined interval, and the change of the refractive index of the liquid crystal molecules is small depending on the direction viewed by the transverse electric field distributed between the pixel electrode and the reference electrode, thereby improving the viewing angle. . However, in the transverse electric field mode, since the reference electrode and the pixel electrode are simultaneously formed on a single pixel, the aperture ratio of the liquid crystal panel is reduced, the luminance characteristic is poor, and the response speed is slow.
VA 모드는 액정의 대칭적인 배열이 용이하며 빠른 응답 특성을 가진다. 이와 같은 수직 배향 모드를 사용하여 PVA(patterned vertical alignment)와 같은 멀티 도메인을 형성하여 시야각 특성을 개선할 수 있으나 도메인을 형성하기 위한 공정이 복잡하며 화소의 구조도 복잡하다. 또한, 네가티브(negative) 액정을 사용함에 따라 고전압 구동이 필요하고, 개구율이 낮으며 응답 속도에서도 액정 자체의 복원력을 이용하므로 응답 속도 향상에 한계가 있는 단점이 있다.The VA mode facilitates symmetrical arrangement of liquid crystals and has fast response characteristics. The vertical alignment mode may be used to form a multi-domain such as patterned vertical alignment (PVA) to improve viewing angle characteristics, but the process for forming the domain is complicated and the structure of the pixel is complicated. In addition, since the use of negative liquid crystals requires high voltage driving, the aperture ratio is low, and the resiliency of the liquid crystal itself is used even at the response speed.
이상 설명한 바와 같이 각각의 모드들은 특성별로 장, 단점을 가지고 있기 때문에 각각의 단점을 극복하기 위한 연구가 필요하다. As described above, each mode has advantages and disadvantages for each characteristic, and thus, research for overcoming each disadvantage is required.
따라서 본 발명에 따른 목적은 상기한 박막 트랜지스터 표시판의 단점을 최소화하기 위한 박막 트랜지스터 표시판 및 그의 제조방법을 제공하기 위한 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a thin film transistor array panel and a method of manufacturing the same for minimizing the disadvantages of the thin film transistor array panel.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 표시판은 절연 기판, 절연 기판 위에 일방향으로 길게 형성되어 있는 게이트선 및 게이트 전극, 게이트선 및 게이트 전극을 덮도록 형성되어 있는 게이트 절연막, 게이트 절연 막의 소정 영역에 형성되어 있는 반도체층, 반도체층 위에 형성되어 있는 저항성 접촉층, 저항성 접촉층과 일부분이 중첩하여 형성되어 있는 소스 전극, 드레인 전극 및 게이트선과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터선, 드레인 전극을 노출하는 접촉구를 포함하는 보호막, 보호막 위에 형성되어 있으며 접촉구를 통해 드레인 전극과 연결되어 있는 화소 전극, 화소 전극 위에 형성되며 상부에 산과 골이 형성되어 있는 지지막, 지지막 위에 형성되면 산과 골을 따라 형성되어 있는 배향막을 포함한다. The thin film transistor array panel according to the present invention for achieving the above object is an insulating substrate, the gate line and the gate electrode formed long in one direction on the insulating substrate, the gate insulating film formed to cover the gate line and the gate electrode, the gate insulating film A semiconductor layer formed in a predetermined region, an ohmic contact layer formed on the semiconductor layer, a data line and a drain electrode defining a pixel region by crossing a source electrode, a drain electrode, and a gate line formed by overlapping a portion of the ohmic contact layer. A protective film including a contact hole for exposing the light source, a pixel electrode formed on the protective film and connected to the drain electrode through the contact hole, a support film formed on the pixel electrode and having an acid and valley formed thereon, It includes an alignment film formed along the bone.
여기서 데이터선, 소스 전극 및 드레인 전극은 저항성 접촉층과 동일한 패턴으로 형성되어 있고, 저항성 접촉층은 소스 전극 및 드레인 전극 사이의 소정 영역을 제외하고는 반도체층과 동일한 패턴으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. The data line, the source electrode, and the drain electrode are preferably formed in the same pattern as the ohmic contact layer, and the ohmic contact layer is preferably formed in the same pattern as the semiconductor layer except for a predetermined region between the source electrode and the drain electrode. .
또한, 산과 골은 화소 영역을 이등분하는 선을 기준으로 대칭되는 사선으로 형성되어 있는 것이 바람직하고, 지지막은 감광막으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. In addition, the peaks and valleys are preferably formed by diagonal lines symmetrical with respect to the line dividing the pixel region into two, and the support film is preferably formed by a photosensitive film.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다른 박막 트랜지스터 표시판은 절연 기판, 절연 기판 위에 일방향으로 길게 형성되어 있는 게이트선 및 게이트 전극, 게이트선 및 게이트 전극을 덮도록 형성되어 있는 게이트 절연막, 게이트 절연막의 소정 영역에 형성되어 있는 반도체층, 반도체층 위에 형성되어 있는 저항성 접촉층, 저항성 접촉층과 일부분이 중첩하여 형성되어 있는 소스 전극, 드레인 전극 및 게이트선과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터선, 데이터선, 소스 전극 및 드레인 전극 위에 형성되며 드레인 전극을 노출하는 접촉구를 포함하고, 상부에 산과 골을 가지는 보호막, 보호막 상부의 산과 골을 따라 형성되어 있으며 접촉구를 통해 드레인 전극과 연결되어 있는 화소 전극, 화소 전극 위에 형성되어 있는 배향막을 포함하고, 배향막은 산과 골을 가지는 형태로 형성되어 있다. Another thin film transistor array panel according to the present invention for achieving the above object is an insulating substrate, a gate insulating film formed to cover the gate line and the gate electrode formed in one direction on the insulating substrate, the gate insulating film, the gate insulating film A semiconductor layer formed in a predetermined region of the semiconductor layer, an ohmic contact layer formed on the semiconductor layer, a data line defining a pixel region intersecting with a source electrode, a drain electrode, and a gate line formed partially overlapping the ohmic contact layer; A pixel formed on the line, the source electrode, and the drain electrode and including a contact hole exposing the drain electrode, the protective film having an acid and valley on the upper side, and a pixel formed along the acid and valley on the upper portion of the protective layer and connected to the drain electrode through the contact hole An electrode, an alignment film formed on the pixel electrode, The alignment film is formed in the form of a hill and a valley.
여기서 데이터선, 소스 전극 및 드레인 전극은 저항성 접촉층과 동일한 패턴으로 형성되어 있고, 저항성 접촉층은 소스 전극 및 드레인 전극 사이의 소정 영역을 제외하고는 반도체층과 동일한 패턴으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.The data line, the source electrode, and the drain electrode are preferably formed in the same pattern as the ohmic contact layer, and the ohmic contact layer is preferably formed in the same pattern as the semiconductor layer except for a predetermined region between the source electrode and the drain electrode. .
또한, 산과 골은 화소 영역을 이등분하는 선을 기준으로 대칭되는 사선으로 형성되어 있는 것이 바람직하고, 지지막은 감광막으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. In addition, the peaks and valleys are preferably formed by diagonal lines symmetrical with respect to the line dividing the pixel region into two, and the support film is preferably formed by a photosensitive film.
상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법은 절연 기판 위에 일방향으로 길게 게이트선 및 게이트 전극을 형성하는 단계, 게이트선 및 게이트 전극 위에 게이트 절연막을 형성하는 단계, 게이트 절연막 위에 반도체층을 형성하는 단계, 반도체층 위에 저항성 접촉층을 형성하는 단계, 저항성 접촉층과 일부분이 중첩하며 게이트선과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터선, 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계, 데이터선, 소스 전극 및 드레인 전극 위에 드레인 전극을 노출하는 접촉구를 가지는 보호막을 형성하는 단계, 보호막 위에 접촉구를 통해 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계, 화소 전극 위에 산과 골을 가지는 지지막을 형성하는 단계, 지지막 위에 배향막을 형성하는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a thin film transistor array panel, the method comprising: forming a gate line and a gate electrode in one direction on an insulating substrate, forming a gate insulating layer on the gate line and the gate electrode, and a gate insulating layer Forming a semiconductor layer over the semiconductor layer, forming a resistive contact layer over the semiconductor layer, forming a data line, a source electrode, and a drain electrode overlapping a portion of the resistive contact layer and crossing the gate line to define a pixel region; Forming a passivation film having a contact hole exposing the drain electrode on the line, the source electrode and the drain electrode, forming a pixel electrode connected to the drain electrode through the contact hole on the passivation layer, and forming a support layer having an acid and a valley on the pixel electrode Forming, forming an alignment layer on the support layer It includes.
여기서 지지막은 화소 전극 위에 감광막을 형성하는 단계, 감광막을 광마스 크를 통해 노광한 후 현상하는 단계를 포함하고, 광마스크는 슬릿 패턴 또는 반투명막을 포함하는 것이 바람직하다. The support layer may include forming a photoresist film on the pixel electrode, and exposing and developing the photoresist film through a photomask, and the photomask may include a slit pattern or a translucent film.
상기한 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 다른 색필터 표시판은 제1 절연 기판, 제1 절연 기판 위에 형성되어 있는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와연결되어 있는 화소 전극을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판, 박막 트랜지스터 표시판과 대향하는 제2 절연 기판 및 제2 절연 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극을 포함하는 색필터 표시판, 박막 트랜지스터 표시판과 색필터 표시판 사이에 충진되어 있는 액정, 액정과 접촉하는 박막 트랜지스터 표시판의 일면에 형성되어 있으며 골과 언덕을 가지는 제1 배향막, 액정과 접촉하는 색필터 표시판의 일면에 형성되어 있으며 소정 방향으로 러빙되어 있는 제2 배향막을 포함하고, 액정은 제1 배향막 표면에서는 제1 배향막에 대하여 수직으로 배향되어 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a color filter display panel including a first insulating substrate, a thin film transistor formed on the first insulating substrate, and a thin film transistor array panel including a pixel electrode connected to the thin film transistor. A color filter display panel including a second insulating substrate facing the display panel and a common electrode formed on the second insulating substrate, a liquid crystal filled between the thin film transistor array panel and the color filter display panel, and a thin film transistor display panel in contact with the liquid crystal A first alignment layer having a valley and a hill, and a second alignment layer formed on one surface of the color filter display panel in contact with the liquid crystal and rubbing in a predetermined direction, wherein the liquid crystal is formed on the surface of the first alignment layer with respect to the first alignment layer. It is oriented vertically.
여기서 액정은 음의 유전율 이반성을 가지는 것이 바람직하고, 골과 언덕은 소정 방향과 다른 방향으로 뻗어 있는 것이 바람직하다. It is preferable that the liquid crystal has a negative dielectric constant here, and the valley and the hill preferably extend in a direction different from a predetermined direction.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 위에 있다고 할 때, 이는 다른 부 분 바로 위에 있는 경우 뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 바로 위에 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a part of a layer, film, area, plate, etc. is over another part, this includes not only the part directly above the other part but also another part in the middle. On the contrary, when a part is just above another part, it means that there is no other part in the middle.
이제 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다. Now, a thin film transistor array panel according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[제1 실시예][First Embodiment]
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 단면도이다. 1 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도시한 바와 같이, 박막 트랜지스터 표시판(1)과 색필터 표시판(2)이 대향되어 있고, 두 표시판(1, 2) 사이에 액정(3)이 충진되어 있다. 색필터 표시판(2)에 인접한 액정(3)은 색필터 표시판(2)에 대해서 수평한 형태로 배향되고 있고, 박막 트랜지스터 표시판(1)과 인접한 액정(3)일수록 수직하게 배향되어 있다. 여기서 액정(3)은 음의 유전율 이방성을 가진다. As shown in the figure, the thin film
액정(3)은 박막 트랜지스터 표시판(1) 및 색필터 표시판(1)에 배향막이 형성되어 있으므로 액정이 배향막의 러빙 방향 또는 표면 형태에 따라 일정한 형태로 배향된다. 본 발명에서는 색필터 표시판(1)에 형성되어 있는 배향막(도시하지 않음)은 게이트선(121)과 평행한 방향으로 러빙되어 있으므로 색필터 표시판(1)과 인접한 액정(3)은 색필터 표시판(2)에 대해 수평하게 배향된다. 그리고 박막 트랜지스터 표시판(2)에 형성되어 있는 배향막(도시하지 않음)은 산과 골을 가지도록 형성되어 있으므로 산과 골을 따라서 액정(3)이 선경사각을 가지도록 배향되어 있다.
Since the alignment layer is formed on the thin film
또한, 색필터 표시판(2)과 박막 트랜지스터 표시판(1) 사이의 간격을 유지하기 위한 스페이서(도시하지 않음)와 액정을 밀봉하기 위한 밀봉재(도시하지 않음)가 더 형성되어 있다. In addition, a spacer (not shown) for maintaining a gap between the color
이러한 액정 표시 장치의 동작을 첨부한 도 2내지 도 5를 참조하여 설명한다. 도 2 내지 도 4는 각각 전압이 0일 경우, 전압이 V1일 경우, 전압이 V2일 경우에 대해서 액정의 배향을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 화소 영역을 개략적으로 도시한 도면이다. The operation of the liquid crystal display will be described with reference to FIGS. 2 to 5. 2 to 4 schematically show the alignment of liquid crystals when the voltage is 0, when the voltage is V1, and when the voltage is V2. FIG. 5 is a pixel area of the liquid crystal display according to the present invention. Figure is a schematic diagram.
먼저 도 2에 도시한 바와 같이 전압이 인가되지 않은 초기 배향 상태에서 액정(3)은 색필터 표시판(2)과 인접한 위치에서는 표시판(1, 2)에 대하여 평행하게 배향되어 있으나 박막 트랜지스터 표시판(1)에 가까워질수록 표시판(1, 2)과 이루는 각도가 점점 커져 박막 트랜지스터 표시판(1) 표면에서는 거의 수직을 이루도록 배향되어 있다. 색필터 표시판(2)의 배향막(21)은 러빙되어 있기 때문에 색필터 표시판(2)과 인접한 액정은 배향막(21)의 러빙 방향과 평행하게 배향된다. 그리고, 박막 트랜지스터 표시판(1)의 배향막(11)은 러빙되지 않으며, 배향막(11)이 산과 골을 가진다. 따라서 액정(3)은 산과 골의 형태에 따라서 선경사각을 가지도록 배향되어 있다. First, as shown in FIG. 2, in the initial alignment state where no voltage is applied, the
그리고 도 3에 도시한 바와 같이, 액정 표시 장치에 V1 전압이 인가되면 음의 유전율 이방성을 가지는 액정(3)은 초기 배향될 때 액정(3)이 가진 선경사각보다는 각도()가 작아진다. 여기서 도메인 1과 도메인 2에서의 액정(3)의 선경사 방향이 서로 반대이기 대문에 두 개의 도메인을 형성한다. 이때 액정은 초기 배향 상 태에서 액정의 방향자(director)가 배열한 평면상에서만 움직이다. As shown in FIG. 3, when the voltage V1 is applied to the liquid crystal display, the
이후 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 인가되는 전압을 V2 (>V1)까지 올리면 액정의 선경사각은 거의 0에 가까워 진다. 이때 액정은 비틀림(Azimuthal twisting torque)을 받기 시작한다. 이러한 토크가 발생하는 것은 x-y평면 상에 존재하는 액정이 표면과 더 많은 면적을 접촉하여 표면 에너지를 낮추려 하기 때문이다(micro-groove 이론).4 and 5, when the applied voltage is increased to V2 (> V1), the pretilt angle of the liquid crystal becomes almost zero. At this time, the liquid crystal begins to undergo azimuthal twisting torque. This torque occurs because the liquid crystal present on the x-y plane tries to lower the surface energy by contacting a larger area with the surface (micro-groove theory).
이후에 토크가 [수학식 1]에 의해 얻어지는 bulk twist threshold energy(기판과 평행한 상태를 유지하게 하는 최소 에너지)보다 높게 되면 액정은 꼬이기 시작한다(twist). After that, when the torque is higher than the bulk twist threshold energy obtained by Equation 1 (minimum energy for maintaining the state parallel to the substrate), the liquid crystal is twisted.
[수학식 1][Equation 1]
이처럼 액정이 꼬이기 시작하면 A 영역(A)과 B 영역(B)에서의 꼬이는 방향이 반대이기 때문에 두개의 도메인을 형성한다. 따라서 이때 형성되는 2개의 도메인과 초기 배향시에 형성되는 2개의 도메인에 의해 4도메인을 형성할 수 있다. When the liquid crystal starts to twist as described above, two domains are formed because the twist directions in the A region A and the B region B are opposite. Therefore, the four domains can be formed by the two domains formed at this time and the two domains formed at the initial orientation.
도 6a 및 도 6b를 참조하여 색필터 표시판을 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 도 6a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 색필터 표시판의 배치도이고, 도 6b는 도 6a의 VIb-VIb'선에 대한 단면도이다.The color filter display panel will be described in more detail with reference to FIGS. 6A and 6B as follows. 6A is a layout view of a color filter panel according to a first exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line VIb-VIb ′ of FIG. 6A.
본 발명에 따른 색필터 표시판(2)은 투명한 제1 절연 기판(210) 위에 매트릭스 형태로 화소 영역을 정의하는 블랙 매트릭스(220)가 형성되어 있다. 그리고 화소 영역 위에는 적, 녹, 청색 색필터(230R, 230G, 230B)가 형성되어 있고, 색필터(230R, 230G, 230B)을 덮도록 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270) 위에는 배향막(21)이 형성되어 있다. 배향막(21)은 게이트선(121)과 동일한 방향으로 러빙되어 있다. In the color
다음으로 도 7a 및 도 7b를 참조하여 박막 트랜지스터 표시판을 좀더 구체적으로 설명한다. 도 7a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 배치도이고, 도 7b는 도 7a의 VIIb-VIIb'선에 대한 단면도이다.Next, the thin film transistor array panel will be described in more detail with reference to FIGS. 7A and 7B. FIG. 7A is a layout view of a thin film transistor according to a first exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line VIIb-VIIb ′ of FIG. 7A.
박막 트랜지스터 표시판(1)은 투명한 제2 절연 기판(110) 위에 일 방향으로 긴 게이트선(121)이 형성되어 있다. 그리고 게이트선(121)의 일부분 또는 분지형으로 게이트 전극(123)이 형성되어 있다. 게이트선(121)의 한쪽 끝부분(125)은 게이트 구동 회로(도시하지 않음)로부터 전달되는 신호를 전달받기 위해서 게이트선(121)의 폭보다 넓게 형성할 수 있다. 이때, 화소 영역의 유지 용량을 증가시키기 위해서 게이트선(121)의 일부분을 확대 형성하여 다른 층에 형성되며 화소 전극(190)과 연결되어 있는 유지 축전기용 도전체 패턴(177)과 중첩한다. 유지 용량이 충분할 경우 형성하지 않을 수 있으며, 유지 용량이 충분하지 않을 경우 게이트선(121)과 평행하게 형성되어 있는 유지 전극선(도시하지 않음)을 추가할 수 있다.
In the thin film
게이트선(121) 및 게이트 전극(123) 위에는 이들을 덮도록 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 게이트 전극(123)과 대응하는 게이트 절연막(140) 바로 위에는 다결정 규소로 이루어진 반도체층(154)이 형성되어 있다. 그리고 반도체층(154)의 상부에는 소스부 저항성 접촉(ohmic contact layer) 영역(163) 및 드레인부 저항성 접촉 영역(165)이 형성되어 있다. 소스부 및 드레인부 저항성 접촉 영역(163, 165)은 반도체층(154)의 소정 영역을 두고 일정거리 떨어져 형성되어 있다. 소정 영역은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 채널을 형성하는 채널 영역이다. The gate insulating layer 140 is formed on the
게이트 절연막(140) 위에는 게이트선(121)과 교차하는 데이터선(171)이 형성되어 있다. 데이터선(171)의 분지로 형성되며 소스부 저항성 접촉 영역(163)과 일부분이 중첩하는 소스 전극(173)이 형성되어 있다. 그리고 소스 전극(173)과 일정거리 떨어져 대향되며 드레인부 저항성 접촉 영역(165)과 일부분이 중첩하는 드레인 전극(175)이 형성되어 있다. 또한, 게이트선(121)의 일부분과 중첩하여 유지 용량을 증가시키는 유지 축전기용 도전체 패턴(177)이 형성되어 있다. 데이터선(171)의 한쪽 끝부분(179)은 외부 신호를 전달받기 위해서 데이터선(171)보다 확대 형성할 수 있다. The
이들 데이터선(171), 소스 전극(173), 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체 패턴(177)을 포함하는 기판 전면에 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)에는 드레인 전극(175)을 노출하는 제1 접촉구(181), 유지 축전기용 도전체 패턴(177)을 노출하는 제2 접촉구(182)가 형성되어 있다. 그리고 보호막(180) 위에는 제1 접촉구(181) 및 제2 접촉구(182)를 통해 드레인 전극(175)과 연결되는 화소 전극(190)이 형성되어 있다. The passivation layer 180 is formed on the entire surface of the substrate including the
그리고 외부 회로 장치와의 접착성을 보완하고 외부 신호를 인가받는 게이트선(121) 및 데이터선(171)의 한쪽 끝부분을 보호하기 위한 보조 접촉 부재(95, 97)가 더 형성될 수 있으며, 이들의 적용 여부는 선택적이다. 보조 접촉 부재(95, 97)는 게이트선(121) 및 데이터선(171)의 한쪽 끝부분(125, 179)을 노출하는 제3 및 제4 접촉구(183, 184)를 통해 이들(125, 179)과 연결되어 있다. In addition,
화소 전극(190), 보조 접촉 부재(95, 97)을 덮도록 지지막(101)이 형성되어 있다. 지지막(101)의 상부에는 골과 산이 형성되어 있다. 골과 산은 화소 영역을 상하(A 및 B 영역)의 두 부분으로 나누었을 때 A영역(A)에 형성된 골과 산은 오른쪽 위에서 왼쪽 아래로 내려오는 사선 방향으로, B 영역(B)에 형성된 골과 산은 왼쪽 위에서 오른쪽 아래로 내려오는 사선 방향으로 형성되어 있다.골과 산이 기울어진 각도는 액정(3)이 기울어져야하는 방향을 미리정할 정도로만 기울어지면 된다. The
그리고 지지막(101) 위에는 러빙되지 않은 배향막(11)이 지지막(101)의 표면에 형성된 골과 산을 따라 형성되어 있다. 따라서 배향막(11)도 골과 산을 가지도록 형성되어 있다. The
이상 설명한 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법에 대하여 도 7a 내지 10b를 참조하여 상세히 설명한다. 도 7a 내지 도 10b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법을 공정 순서대로 도시한 배치도와 단면도이다. A method of manufacturing the thin film transistor array panel according to the first embodiment of the present invention described above will be described in detail with reference to FIGS. 7A to 10B. 7A to 10B are layout and cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor array panel according to a first exemplary embodiment of the present invention in a process order.
먼저, 도 8a 내지 8b에 도시한 바와 같이, 투명한 절연 기판(110) 위에 도전층을 형성한 후 사진 식각 공정으로 패터닝하여 게이트선(121) 및 게이트 전극(123)을 형성한다. 화소 영역의 유지 용량을 증가시키기 위해서는 게이트선(121)의 한쪽 끝부분(125)을 게이트선(121) 폭보다 확대 형성한다. First, as shown in FIGS. 8A to 8B, the conductive layer is formed on the transparent insulating
도 9a 및 9b에 도시한 바와 같이, 게이트 배선(121, 123, 125) 위에 게이트 절연층(140), 불순물이 도핑되지 않은 비정질 규소층(150), 불순물이 도핑된 비정질 규소층(160)을 적층한다. 이후 불순물이 도핑된 비정질 규소층(160), 불순물이 도핑되지 않은 비정질 규소층(150)을 사진 식각 공정으로 패터닝하여 채널 영역이 분리되지 않은 저항성 접촉층 패턴(160A), 반도체층(151, 154)을 형성한다. As shown in FIGS. 9A and 9B, the gate insulating layer 140, the amorphous silicon layer 150 which is not doped with impurities, and the amorphous silicon layer 160 which is doped with impurities are disposed on the
도 10a 및 도 10b에 도시한 바와 같이, 저항성 접촉층 패턴(160A) 위에 도전층을 형성한 후 도전층을 패터닝하여 데이터선(171), 소스 전극(173), 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체 패턴(177)을 형성한다. 연속해서 이들(171, 173, 175)을 마스크로 저항성 접촉층 패턴(160A)의 소정 영역을 식각으로 제거하여 저항성 접촉층(161, 163, 165)을 완성한다. As shown in FIGS. 10A and 10B, after forming a conductive layer on the ohmic
도 11a 및 도 11b에 도시한 바와 같이, 데이터선(171), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)을 덮도록 보호막(180)을 형성한다. 그리고 사진 식각 공정으로 드레인 전극(175)을 노출하는 제1 접촉구, 게이트선(121)의 한쪽 끝부분(125)을 노출하는 제2 접촉구(182), 데이터선(121)의 한쪽 끝부분(179)을 노출하는 제3 접촉구(183),유지 축전기용 도전체 패턴(177)을 노출하는 제4 접촉구(184)를 형성한다. As shown in FIGS. 11A and 11B, the passivation layer 180 is formed to cover the
이후 보호막(180) 위에 IZO(indium zinc oxide), ITO(indium tin oxide) 등 과 같은 투명한 도전층을 형성한 후 패터닝하여 제1 및 제4 접촉구(181, 184)를 통해 각각 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체 패턴(177)과 연결하는 화소 전극(190), 제2 및 제3 접촉구를 통해 각각 게이트선(121)과 데이터선(171)의 한쪽 끝부분과 연결되는 보조 접촉 부재(95, 97)을 형성한다. Thereafter, a transparent conductive layer such as indium zinc oxide (IZO), indium tin oxide (ITO), or the like is formed on the passivation layer 180 and then patterned to form a
도 12a 및 도 12b에 도시한 바와 같이, 화소 전극(190) 및 보조 접촉 부재(95, 97) 위에 산과 골을 가지는 지지막(101)을 형성한다. 지지막(101)은 화소 전극(190) 위에 감광막을 형성한 후 슬릿 패턴을 가지는 광마스크 패턴으로 노광한 후 현상하여 형성한다. 슬릿 패턴 외에 격자 형태의 패턴 또는 반투명막을 포함하는 광마스크 패턴을 사용하여 형성할 수도 있다. 또는 감광막의 일부분을 흘러 내리게 하는 리플로우 방법 등으로 형성할 수 있다. 12A and 12B, a
이후 지지막(101) 위에 폴리 이미드로 배향막(11)을 형성한다(도 1a 및 도 1b 참조). 배향막(11)은 지지막(101)의 산과 골을 따라 형성되어 있다. After that, the
[제2 실시예]Second Embodiment
도 13a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 배치도 이고, 도 13b는 도 13a의 XIIIb-XIIIb', XIIIc-XIIIc'선에 대한 단면도이다. FIG. 13A is a layout view of a thin film transistor substrate according to a second exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 13B is a cross-sectional view taken along lines XIIIb-XIIIb 'and XIIIc-XIIIc' of FIG. 13A.
도시한 바와 같이, 제2 실시예의 데이터선(171), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)과 저항성 접촉층(161, 163, 165)은 동일한 패턴으로 형성되어 있다. 그리고 저항성 접촉층(161, 163, 165)은 반도체층(151, 154)의 소정 영역을 제외하고는 동일한 패턴으로 형성되어 있다. 소정 영역은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이에 채널을 형성하는 채널 영역이다. 이상 설명한 부분을 제외하고는 제1 실시예와 동일한 구조로 형성되어 있다. As shown, the
이러한 구조는 반도체층(151, 154), 저항성 접촉층(161, 163, 165) 및 데이터 배선(171, 173, 175)을 투명 영역, 반투명 영역 및 불투명 영역을 가지는 하나의 광마스크를 사용한 한번의 사진 공정을 통하여 형성하기 때문에 나타난다. Such a structure uses the
[제3, 4 실시예][Examples 3 and 4]
도 14 및 도 15는 각각 본 발명의 제3 및 제4 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 단면도이다. 14 and 15 are cross-sectional views of thin film transistor array panels according to third and fourth embodiments of the present invention, respectively.
도시한 바와 같이, 제3 및 제4 실시예는 제1 및 제2 실시예와 달리 지지막(101)을 형성하지 않고 보호막(180)에 산과 골을 형성한다. 즉, 보호막(180)에 형성된 산과 골을 따라 화소 전극(190) 및 배향막(11)이 형성된다. 이때 보호막(180)에 형성되어 있는 산과 골은 제1 및 제2 실시예의 지지막(101)에 형성되어 있는 산과 골보다 큰 단차를 가지도록 형성하는 것이 바람직하다. 이는 보호막(180) 위에 형성된 화소 전극(190)으로 인해서 보호막(180)에 형성된 산과 골의 단차가 작아지기 때문이다. As shown, unlike the first and second embodiments, the third and fourth embodiments form valleys and valleys in the passivation layer 180 without forming the
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따라 박막 트랜지스터 표시판에 형성되는 배향막이 산과 골을 가지도록 형성하면 용이하게 4개의 도메인을 형성할 수 있기 때문에 광시야각을 얻을 수 있다. 그리고 4개의 도메인으로 인해 실제 응답 속도에 영향을 주는 디스클리네이션(disclination)이 많을 거 같으나 본 발명에서는 A 영역(A)의 액정은 시계 반대 방향으로 꼬여있고, B영역(B)의 액정은 시계방향으로 꼬여있기 때문에 A영역(A)과 B영역(B)의 경계 부분인 한곳에서만 디스클리네이션이 존재한다. 또한, 액정이 선각을 가지도록 초기 배향되므로 액정 표시 장치에 전압이 인가될 때 액정이 어느 방향으로 기울어져야 할지 이미 지정되어 있으므로 액정의 반응 시간이 빠르다. As described above, when the alignment layer formed on the TFT panel has acid and valleys, four domains can be easily formed, and thus a wide viewing angle can be obtained. In addition, in the present invention, the liquid crystal in the A region (A) is twisted counterclockwise, and the liquid crystal in the B region (B) is clockwise. Since it is twisted in the direction, the disclination exists only at one boundary portion between the regions A and B. In addition, since the liquid crystal is initially aligned to have a linear angle, the direction in which the liquid crystal should be tilted when the voltage is applied to the liquid crystal display is already specified, so that the response time of the liquid crystal is fast.
박막 트랜지스터 표시판과 인접한 액정은 수직한 방향으로 배향되어 있기 때문에 리타데이션(retardation)이 발생하지 않는다. 그리고, 색필터 표시판과 인접한 액정은 수평한 방향으로 배향되어 있지만 액정의 장축을 제1 편광판의 편광축과 평행하게 배열하면 리타데이션이 발생하지 않는다. 이때 장축과 평행한 제1 편광판과 대향하는 제2 편광판의 편광축은 제1 편광판의 편광축과 수직으로 교차하도록 형성되어 있다. Since the liquid crystal adjacent to the thin film transistor array panel is oriented in the vertical direction, retardation does not occur. And although the liquid crystal adjacent to the color filter display panel is aligned in the horizontal direction, retardation does not occur when the long axis of the liquid crystal is arranged in parallel with the polarization axis of the first polarizing plate. At this time, the polarization axis of the second polarizing plate facing the first polarizing plate parallel to the long axis is formed to intersect the polarization axis of the first polarizing plate perpendicularly.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
이상과 같이 배향막이 산과 골을 가지도록 형성하면 액정이 산과 골을 따라 배향되므로 용이하게 두개의 도메인을 형성할 수 있다. 또한, 화소 영역을 크게 두 부분으로 나눈 후 산과 골이 형성되는 방향을 대칭되는 사선 방향으로 형성하면 산과 골에 의한 2개의 도메인 외에 다른 2개의 도메인을 더 얻을 수 있다. As described above, when the alignment layer is formed to have an acid and a valley, the liquid crystal is aligned along the acid and the valley, thereby easily forming two domains. Further, by dividing the pixel area into two parts and forming the hill and valleys in a symmetrical diagonal direction, two other domains can be obtained in addition to the two domains of the hills and valleys.
따라서 본 발명에 따라 4개의 도메인을 형성하면 용이하게 광시야각을 얻을 수 있어 고품질의 액정 표시 장치를 제공할 수 있다. Therefore, when the four domains are formed according to the present invention, a wide viewing angle can be easily obtained, thereby providing a high-quality liquid crystal display device.
Claims (13)
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- 2003-03-28 KR KR1020030019571A patent/KR100929676B1/en not_active IP Right Cessation
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KR20030018851A (en) * | 2001-08-31 | 2003-03-06 | 삼성전자주식회사 | Liquid crystal device |
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