KR20130064262A - Thin film transistor substrate and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 소비전력 감소 및 패널 대형화가 가능한 박막트랜지스터 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film transistor substrate and a method of manufacturing the same, which can reduce power consumption and increase panel size.
일반적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 액정을 이용하여 영상을 표시하는 평판표시장치의 하나로써, 다른 디스플레이 장치에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 구동전압 및 낮은 소비전력을 갖는 장점이 있어, 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다.In general, the liquid crystal display (Liquid Crystal Display) is a flat panel display device that displays an image using a liquid crystal, it is thinner and lighter than other display devices, and has the advantages of low driving voltage and low power consumption, It is widely used throughout.
이와 같은 액정 표시 장치는 액정을 사이에 두고 서로 대향하는 박막트랜지스터 기판 및 컬러 필터 기판을 가지는 액정 표시 패널을 구비한다.Such a liquid crystal display device includes a liquid crystal display panel having a thin film transistor substrate and a color filter substrate facing each other with a liquid crystal therebetween.
컬러 필터 기판은 상부 기판에 빛샘 방지를 위해 형성된 블랙매트릭스와, 컬러 구현을 위한 컬러 필터와, 그들 위에 액정 배향을 위해 형성된 상부 배향막으로 이루어진다.The color filter substrate comprises a black matrix formed on the upper substrate for preventing light leakage, a color filter for color implementation, and an upper alignment film formed thereon for liquid crystal alignment.
박막트랜지스터 기판은 하부 기판에 형성된 게이트 라인 및 데이터 라인들과, 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차부마다 스위치 소자로 형성된 박막트랜지스터와, 액정셀 단위로 형성되어 박막트랜지스터와 접속된 화소 전극과, 화소 전극과 전계를 이루는 공통 전극과, 그들 위에 도포된 배향막으로 이루어진다. 여기서, 박막트랜지스터는 게이트 라인에 공급되는 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인에 공급되는 비디오 신호를 화소 전극에 공급한다.The thin film transistor substrate includes a gate line and data lines formed on a lower substrate, a thin film transistor formed of a switch element at each intersection of the gate lines and the data lines, a pixel electrode formed of liquid crystal cells and connected to the thin film transistor, and a pixel. It consists of the common electrode which forms an electric field with an electrode, and the orientation film apply | coated on them. Here, the thin film transistor supplies the pixel electrode with a video signal supplied to the data line in response to the scan signal supplied to the gate line.
종래 액정 표시 패널의 데이터 라인은 화소 전극과 인접하게 형성된다. 이 경우, 데이터 라인과 화소 전극 사이에 존재하는 기생커패시턴스의 커플링 작용에 의해 데이터 라인에 공급된 비디오 신호에 따라 화소 전극에 공급된 화소 전압이 스윙하는 리플 현상이 발생하여 크로스토크가 발생되는 문제점이 있다.The data line of the conventional liquid crystal display panel is formed adjacent to the pixel electrode. In this case, due to the coupling action of parasitic capacitance existing between the data line and the pixel electrode, a ripple phenomenon occurs in which the pixel voltage supplied to the pixel electrode swings according to the video signal supplied to the data line, thereby causing crosstalk. There is this.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 소비전력 감소 및 패널 대형화가 가능한 박막트랜지스터 기판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.In order to solve the above problems, the present invention is to provide a thin film transistor substrate and a manufacturing method capable of reducing power consumption and panel size.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 박막트랜지스터 기판은 기판 상에 형성되는 게이트 라인과; 상기 게이트 라인과 교차하여 화소 영역을 마련하는 데이터 라인과; 상기 게이트 라인 및 데이터 라인과 접속되는 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터와 접속되며 상기 화소 영역에 형성되는 화소 전극과; 상기 화소 전극과 프린지 전계를 형성하도록 상기 화소 영역에 형성되는 공통 전극과; 상기 데이트 라인보다 작은 선폭으로 상기 데이터 라인과 중첩되게 형성되거나 상기 데이터 라인의 양측에 형성되는 공통 라인을 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, a thin film transistor substrate according to the present invention includes a gate line formed on the substrate; A data line crossing the gate line to provide a pixel area; A thin film transistor connected to the gate line and the data line; A pixel electrode connected to the thin film transistor and formed in the pixel region; A common electrode formed in the pixel region to form a fringe electric field with the pixel electrode; And a common line formed to overlap the data line with a line width smaller than that of the data line or formed on both sides of the data line.
상기 데이터 라인보다 작은 선폭으로 상기 데이터 라인과 중첩되게 형성되는 상기 공통 라인은 약 2~5㎛의 선폭을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.The common line formed to overlap the data line with a line width smaller than the data line may be formed to have a line width of about 2 to 5 μm.
상기 데이터 라인의 양측에 형성되는 공통 라인은 상기 데이터 라인과 약 0~3㎛로 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.The common line formed on both sides of the data line is formed to be spaced apart from the data line by about 0 to 3㎛.
상기 데이터 라인의 양측에 형성되는 공통 라인은 상기 화소 영역의 가장자리에 위치하는 상기 화소 전극과 동일 평면 상에 인접되게 형성되어 수평 전계를 형성하며, 상기 화소 전극은 상기 게이트 라인과 동일 평면 상에 형성되는 상기 공통 전극과 프린지 전계를 형성하는 것을 특징으로 한다.Common lines formed on both sides of the data line are formed adjacent to the same plane as the pixel electrode positioned at the edge of the pixel area to form a horizontal electric field, and the pixel electrode is formed on the same plane as the gate line. It is characterized in that to form a fringe electric field with the common electrode.
상기 화소 전극 및 공통 전극 중 어느 하나는 상기 게이트 라인 및 데이터 라인 중 어느 하나와 나란한 다수개의 슬릿을 가지며, 상기 슬릿은 상기 게이트 라인과 나란한 각 서브 화소의 중심라인을 기준으로 대칭되면서 경사진 사선 방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.One of the pixel electrode and the common electrode has a plurality of slits parallel to any one of the gate line and the data line, and the slits are inclined diagonally while being symmetric with respect to the center line of each sub-pixel parallel to the gate line. Characterized in that formed.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 박막트랜지스터 기판의 제조 방법은 게이트 라인과, 상기 게이트 라인과 접속되는 게이트 전극과, 화소 전극 및 공통 전극 중 어느 하나의 구동 전극을 기판 상에 형성하는 단계와; 상기 게이트 라인, 게이트 전극과, 상기 구동 전극이 형성된 기판 상에 반도체 패턴, 상기 게이트 라인과 교차하여 화소 영역을 마련하는 데이터 라인, 상기 데이터 라인과 접속되는 소스 전극, 상기 화소 전극과 접속되는 드레인 전극을 형성하는 단계와; 상기 화소 영역에 상기 화소 전극 및 공통 전극 중 나머지 하나의 구동 전극을 형성함과 동시에 상기 데이트 라인보다 작은 선폭으로 상기 데이터 라인과 중첩되거나 상기 데이터 라인의 양측에 위치하는 공통 라인을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to the present invention is to form a gate line, a gate electrode connected to the gate line, any one of a pixel electrode and a common electrode on the substrate Steps; A semiconductor pattern on the gate line, the gate electrode, a substrate on which the driving electrode is formed, a data line intersecting the gate line to form a pixel region, a source electrode connected to the data line, and a drain electrode connected to the pixel electrode Forming a; Forming a common line in the pixel area and overlapping the data line with a line width smaller than the data line and forming common lines positioned at both sides of the data line at the same time as forming a driving electrode of the other one of the pixel electrode and the common electrode; Characterized in that.
본 발명은 데이트 라인보다 작은 선폭으로 상기 데이터 라인과 중첩되게 형성되거나 상기 데이터 라인의 양측에 형성되는 공통 라인을 구비한다. 이에 따라, 본 발명은 공통 라인과 데이터 라인 사이의 기생커패시터의 용량을 줄일 수 있어 보호막 두께 감소를 통한 소비 전력 감소 및 패널의 대형화가 가능해진다.The present invention has a common line formed on both sides of the data line or overlapping the data line with a line width smaller than that of the data line. Accordingly, the present invention can reduce the capacitance of the parasitic capacitor between the common line and the data line, thereby reducing power consumption and increasing the size of the panel by reducing the thickness of the protective film.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 박막트랜지스터 기판을 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1에서 선"Ⅰ-Ⅰ'"를 따라 절취한 박막트랜지스터 기판을 나타내는 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1 및 도 2에 도시된 공통 라인의 선폭에 따른 개구율을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 4a 내지 도 4d는 도 2에 도시된 박막트랜지스터 기판의 제조 방법을 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 박막트랜지스터 기판을 나타내는 평면도이다.
도 6은 도 5에서 선"Ⅱ-Ⅱ'"를 따라 절취한 박막트랜지스터 기판을 나타내는 단면도이다.
도 7a 내지 도 7d는 도 6에 도시된 박막트랜지스터 기판의 제조 방법을 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 박막트랜지스터 기판을 나타내는 평면도이다.
도 9는 도 8에서 선"Ⅲ-Ⅲ'"를 따라 절취한 박막트랜지스터 기판을 나타내는 단면도이다.1 is a plan view illustrating a thin film transistor substrate according to a first embodiment of the present invention.
2 is a sectional view showing a thin film transistor substrate taken along the line "I-I" in Fig.
3A and 3B are cross-sectional views illustrating aperture ratios according to line widths of the common line illustrated in FIGS. 1 and 2.
4A through 4D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 2.
5 is a plan view illustrating a thin film transistor substrate according to a second exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the thin film transistor substrate cut along the line “II-II ′” in FIG. 5.
7A to 7D are cross-sectional views illustrating in detail a method of manufacturing the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 6.
8 is a plan view illustrating a thin film transistor substrate according to a third exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating the thin film transistor substrate taken along the line “III-III ′” in FIG. 8.
이하, 첨부된 도면 및 실시 예를 통해 본 발명의 실시 예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and embodiments.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판을 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 박막트랜지스터 기판을 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단하여 도시한 단면도이다.1 is a plan view illustrating a thin film transistor substrate according to a first exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 1 taken along line II ′.
도 1 및 도 2에 도시된 박막 트랜지스터 기판은 하부 기판(101) 위에 게이트 절연막(112)을 사이에 두고 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(102) 및 데이터 라인(104), 게이트 라인(102) 및 데이터 라인(104)의 교차부와 접속된 박막 트랜지스터(TFT), 박막 트랜지스터(TFT)와 접속되어 화소 영역에 형성된 화소 전극(122), 화소 영역에서 화소 전극(122)과 프린지 필드를 형성하도록 형성된 공통 전극(136), 공통 전극(136)과 접속된 공통 라인(132)을 구비한다. The thin film transistor substrate illustrated in FIGS. 1 and 2 includes a
게이트 라인(102)은 게이트 드라이버(미도시)로부터의 스캔 신호를, 데이터 라인(104)은 데이터 드라이버(미도시)로부터의 비디오 신호를 공급한다. 이러한 게이트 라인(102) 및 데이터 라인(104)은 게이트 절연막(112)을 사이에 두고 교차하여 각 화소 영역을 정의한다.
박막 트랜지스터는 게이트 라인(102)의 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인(104) 상의 비디오 신호가 화소 전극(122)에 충전되어 유지되게 한다. 이를 위하여, 박막 트랜지스터는 게이트 라인(102)과 접속된 게이트 전극(106), 데이터 라인(104)과 접속된 소스 전극(108), 소스 전극(108)과 마주하며 화소 전극(122)과 접속된 드레인 전극(110), 게이트 절연막(112)을 사이에 두고 게이트 라인(102)과 중첩되어 소스 전극(108)과 드레인 전극(110) 사이에 채널을 형성하는 활성층(114), 소스 전극(108) 및 드레인 전극(110)과의 오믹 접촉을 위하여 채널부를 제외한 활성층(114) 위에 형성된 오믹접촉층(116)을 구비한다. 그리고, 활성층(114) 및 오믹 접촉층(116)을 포함하는 반도체 패턴은 데이터 라인(104)과도 중첩되도록 형성된다.The thin film transistor causes the video signal on the
여기서, 게이트 전극(106) 및 게이트 라인(102)은 기판(101) 위에 투명 도전층을 포함한 적어도 이중 이상의 복층 구조로 형성된다. 예를 들면, 게이트 전극(106) 및 게이트 라인(102)은 도 2에 도시된 바와 같이 투명 도전층을 이용한 제1 도전층(106a)과, 불투명한 금속을 이용한 제2 도전층(106b)이 적층된 이중 구조로 형성된다. 이 경우, 제1 도전층(106a)으로는 ITO, TO, IZO, ITZO 등이, 제2 도전층(106b)로는 Cu, Mo, Al, Cu합금, Mo 합금, Al 합금 등이 이용된다. Here, the
화소 전극(122)은 기판(101) 상에 판 형태로 형성되며, 투명 도전층으로 형성된다. 이 화소 전극(122)은 게이트 절연막(112) 및 보호막(118)을 관통하는 화소 컨택홀(120)을 통해 노출되며, 화소 컨택홀(120)을 통해 노출된 화소 전극(122)은 박막 트랜지스터의 드레인 전극(110)과 화소 연결부(124)를 통해 접속된다. 그리고, 화소 전극(122)은 각 화소 영역에서 게이트 절연막(112) 및 보호막(118)을 사이에 두고 공통 전극(136)과 중첩되어 프린지 필드를 형성한다. 즉, 화소 전극(122)은 박막 트랜지스터를 통해 비디오 신호가 공급되면, 공통 전압이 공급된 공통 전극(136)과 프린지 필드를 형성하여 박막 트랜지스터 기판과 칼라 필터 기판 사이에서 수평 방향으로 배열된 액정 분자들이 유전 이방성에 의해 회전하게 된다. 그리고, 액정 분자들의 회전 정도에 따라 화소 영역을 투과하는 광 투과율이 달라지게 됨으로써 계조를 구현하게 된다.The
공통 전극(136)은 각 화소 영역에 형성되며 공통 라인(132)과 접속된다. 특히, 공통 전극(136)은 공통 라인(132)을 통해 데이터 라인(104)을 사이에 두고 인접한 화소 영역의 공통 전극(136)과 접속된다. 이러한 공통 전극(136)의 슬릿(138)은 게이트 라인(102)과 나란한 각 화소영역의 중심라인을 기준으로 대칭되면서 경사진 사선 방향으로 형성된다. 이에 따라, 공통 전극(136)과 화소 전극(122) 사이에 형성된 프린지 전계에 의해 액정 분자들이 슬릿을 기준으로 대칭적으로 배열됨으로써 멀티-도메인을 형성할 수 있어 시야각을 향상시킬 수 있다. The
공통 라인(132)은 액정 구동을 위한 기준 전압, 즉 공통 전압을 각 공통 전극(136)에 공급한다. 공통 라인(132)은 데이터 라인(104)과 중첩되게 보호막(118) 상에 형성되며, 데이터 라인(104)과 나란하게 형성된다. 이러한 공통 라인(132)은 데이터 라인(104)에 공급되는 비디오 신호가 데이터 라인(104)과 화소 전극(122) 사이에 형성된 기생커패시턴스를 통해 공통 전극(136)으로 커플링되는 것을 차단한다. 이에 따라, 데이터 라인(104)의 비디오 신호에 따라 화소 전극(122)에 공급되는 비디오 신호의 왜곡을 최소화함으로써 크로스토크를 방지할 수 있다.The
한편, 공통 라인(132)의 선폭(WC1)이 도 3a에 도시된 바와 같이 데이터 라인(104)의 선폭(WD)보다 크게 형성되면, 공통 라인(132)과 데이터 라인(104) 사이의 중첩 면적이 넓어진다. 이에 따라, 공통 라인(132)과 데이터 라인(104) 사이의 기생 커패시터의 용량이 커져 데이터 라인(104)을 통해 공급되는 비디오 신호가 지연되는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명의 공통 라인(132)의 선폭(WC2)은 도 3b에 도시된 바와 같이 데이터 라인(104)의 선폭(WD)보다 작게 형성한다. 예를 들어, 공통 라인(132)은 약 2~5㎛의 선폭을 가지도록 형성된다. 이에 따라, 본 발명은 공통 라인(132)과 데이터 라인(104) 사이의 중첩 면적이 작아져 표 1에 도시된 바와 같이 공통 라인(132)과 데이터 라인(104) 사이의 기생커패시터의 용량이 줄어든다. 즉, 본 발명은 표 1에 도시된 바와 같이 공통 라인(132)과 데이터 라인(104) 사이의 기생 커패시터의 용량을 종래에 비해 약 40%이상 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 데이터 라인(104)을 통해 공급되는 비디오 신호의 지연을 방지할 수 있다. On the other hand, if the line width WC1 of the
또한, 공통라인(132)의 선폭(WC1)이 도 3a에 도시된 바와 같이 데이터 라인의 선폭(WD)보다 크게 형성되면, 공통 라인(132)과 공통 전극(136)의 교차 영역이 데이터 라인(104)과 화소 전극(122) 사이에 위치하게 된다. 즉, 디스크리네이션이 주로 발생되는 공통 라인(132)과 공통 전극(136)의 교차 영역이 데이터 라인(104)과 화소 전극(122) 사이에 위치하게 된다. 이에 따라, 디스크리네이션에 의한 빛샘을 차단하기 위해 상부 기판(103) 상에 형성된 블랙매트릭스(105)의 선폭(WB1)이 넓어져야 하므로 개구율이 감소하는 문제점이 있다. In addition, when the line width WC1 of the
반면에, 본 발명의 공통 라인(132)의 선폭(WC2)이 도 3b에 도시된 바와 같이 데이터 라인(104)의 선폭(WD)보다 작게 형성되면, 액정이 비정상적으로 동작하여 빛샘 현상이 발생하는 디스크리네이션이 주로 발생되는 공통 라인(132)과 공통 전극(136)의 교차 영역이 데이터 라인(104) 상에 위치하게 된다. 이에 따라, 본 발명은 디스크리네이션에 의한 빛샘이 데이터 라인(104)에 의해 차단됨으로써 블랙매트릭스(105)의 선폭(WB2)을 줄일 수 있어 도 3a에 도시된 박막트랜지스터 기판에 비해 개구율이 향상된다.On the other hand, when the line width WC2 of the
이러한 구성을 갖는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판은 다음과 같이 4마스크 공정으로 형성된다.The thin film transistor substrate according to the first embodiment of the present invention having such a configuration is formed in a four mask process as follows.
도 4a를 참조하면, 제1 마스크 공정으로 하부 기판(101) 상에 게이트 라인(102), 게이트 전극(106) 및 화소 전극(122)을 포함하는 제1 도전 패턴이 형성된다. 구체적으로, 하부 기판(101) 상에 스퍼터링 방법 등의 증착 방법을 통해 제1 및 제2 도전층(106a,106b)이 적층된다. 제1 도전층(106a)으로는 ITO, TO, IZO, ITZO 등과 같은 투명 도전 물질이, 제2 도전층(106b)으로는 Mo, Ti, Cu, AlNd, Al,Cr 또는 이들의 합금 등과 같이 금속 물질이 단일층으로 이용되거나, 이들을 이용한 다층 구조로 이용된다. 그런 다음, 하프톤 마스크 또는 슬릿 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 통해 형성된 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 제1 및 제2 도전층(106a,106b)을 패터닝함으로써 이중 구조의 게이트 라인(102)과, 제1 도전층(106a)으로만 이루어진 화소 전극(122)이 형성된다.Referring to FIG. 4A, a first conductive pattern including a
도 4b를 참조하면, 제1 도전 패턴이 형성된 하부 기판(101) 상에 게이트 절연막(112)이 형성되고, 제2 마스크 공정으로 게이트 절연막(112) 위에 적층된 활성층(114) 및 오믹 접촉층(116)을 포함하는 반도체 패턴과, 데이터 라인(104), 소스 전극(108), 드레인 전극(110)을 포함하는 제2 도전 패턴이 형성된다. Referring to FIG. 4B, the
구체적으로, 제1 도전 패턴이 형성된 하부 기판(101) 상에 PECVD 등의 증착 방법으로 게이트 절연막(112), 비정질 실리콘층, 불순물(n+ 또는 p+)이 도핑된 비정질 실리콘층이 순차적으로 형성되고, 그 위에 스퍼터링 등의 증착 방법으로 소스/드레인 금속층이 형성된다. 게이트 절연막(112)으로는 SiOx, SiNx 등과 같은 무기 절연 물질이 이용된다. 소스/드레인 금속층로는 Mo, Ti, Cu, AlNd, Al, Cr 또는 이들의 합금과 같이 금속 물질이 단일층으로 이용되거나, 또는 이들을 이용하여 다층 구조로 이용된다. 그런 다음, 하프톤 마스크 또는 슬릿 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 통해 형성된 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 비정질 실리콘층, 불순물(n+ 또는 p+)이 도핑된 비정질 실리콘층과 소스/드레인 금속층 패터닝함으로써 게이트 절연막(112) 상에 활성층(114), 오믹 접촉층(116), 데이터 라인(104), 소스 전극(108) 및 드레인 전극(110)이 형성된다.Specifically, an amorphous silicon layer doped with a
도 4c를 참조하면, 제3 마스크 공정으로 제2 도전 패턴이 형성된 게이트 절연막(112) 상에 화소 컨택홀(120)을 갖는 보호막(118)이 형성된다.Referring to FIG. 4C, the
구체적으로, 제2 도전 패턴이 형성된 게이트 절연막(112) 상에 PECVD, 스핀 코팅(Spin Coating), 스핀리스 코팅(Spinless Coating) 등의 방법으로 보호막(118)이 형성된다. 보호막(118)으로는 게이트 절연막(112)과 같은 무기 절연 물질이 이용되거나, 유기 절연 물질이 이용된다. 그리고, 보호막(118) 위에 제3 포토 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 보호막(118) 및 게이트 절연막(112)이 패터닝됨으로써 화소 컨택홀(120)이 형성된다. 여기서, 화소 컨택홀(120)은 게이트 절연막(112) 및 보호막(118)을 관통하여 드레인 전극(110)과 화소 전극(122)을 노출시킨다.In detail, the
도 4d를 참조하면, 제4 마스크 공정으로 보호막(118) 상에 화소 연결부(124), 공통 전극(136) 및 공통 라인(132)을 포함하는 제3 도전 패턴이 형성된다.Referring to FIG. 4D, a third conductive pattern including the
구체적으로, 보호막(118) 상에 투명 도전층이 스퍼터링 등과 같은 증착 방법으로 형성된다. 투명 도전층으로는 상기 제1 도전 패턴의 제1 도전층(106a)과 같은 ITO, TO, IZO, ITZO 등이 이용된다. 그 다음, 제4 포토 마스크를 이용한 포토리소 그래피 공정 및 식각 공정으로 투명 도전층이 패터닝됨으로써 화소 연결부(124), 공통 전극(136) 및 공통 라인(132)을 포함하는 제3 도전 패턴이 형성된다. 화소 연결부(124)는 화소 컨택홀(108)을 통해 노출된 드레인 전극(110) 및 화소 전극(122)과 접속된다. 따라서, 화소 전극(122)은 화소 연결부(124)를 통해 드레인 전극(110)과 접속된다.Specifically, a transparent conductive layer is formed on the
한편, 제3 도전 패턴이 형성된 후, 공통 전극(136)의 슬릿(138)이 게이트 라인(102)과 나란하게 형성됨으로써 게이트 라인(102)과 나란한 수평 러빙 공정을 통해 배향막(미도시)이 형성된다. Meanwhile, after the third conductive pattern is formed, the
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 박막트랜지스터 기판을 나타내는 평면도이며, 도 6은 도 5에 선"Ⅱ-Ⅱ'"를 따라 절취한 박막트랜지스터 기판을 나타내는 단면도이다.FIG. 5 is a plan view illustrating a thin film transistor substrate according to a second exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor substrate cut along a line “II-II ′” in FIG. 5.
도 5 및 도 6에 도시된 박막트랜지스터 기판은 도 1 및 도 2에 도시된 박막트랜지스터 기판과 대비하여 공통 라인이 데이터 라인과 비중첩되도록 데이터 라인의 양측에 위치하는 것을 제외하고는 동일한 구성요소를 구비한다. 이에 따라, 동일한 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The thin film transistor substrate shown in FIGS. 5 and 6 has the same components except that the common line is located on both sides of the data line so that the common line is not overlapped with the data line as compared to the thin film transistor substrates shown in FIGS. 1 and 2. Equipped. Accordingly, detailed description of the same constituent elements will be omitted.
화소 전극(122)은 보호막(118) 상에 화소 컨택홀(120)을 통해 노출된 박막 트랜지스터의 드레인 전극(110)과 접속된다. 그리고, 화소 전극(122)은 각 화소 영역에서 게이트 절연막(152) 및 보호막(154)을 사이에 두고 공통 전극(136)과 중첩되어 프린지 필드를 형성한다. 즉, 화소 전극(122)은 박막 트랜지스터를 통해 비디오 신호가 공급되면, 공통 전압이 공급된 공통 전극(136)과 프린지 필드를 형성하여 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판 사이에서 수평 방향으로 배열된 액정 분자들이 유전 이방성에 의해 회전하게 된다. 그리고, 액정 분자들의 회전 정도에 따라 화소 영역을 투과하는 광 투과율이 달라지게 됨으로써 계조를 구현하게 된다.The
또한, 화소 전극(122)의 슬릿(128)은 게이트 라인(102)과 나란한 각 화소 영역의 중심라인을 기준으로 대칭되면서 경사진 사선 방향으로 형성된다. 이에 따라, 공통 전극(136)과 화소 전극(122) 사이에 형성된 프린지 전계에 의해 액정 분자들이 슬릿(128)을 기준으로 대칭적으로 배열됨으로써 멀티-도메인을 형성할 수 있어 시야각을 향상시킬 수 있다. In addition, the
공통 전극(136)은 기판(101) 상에 판 형태로 형성되며, 투명 도전층으로 형성된다. 이 공통 전극(136)은 데이터 라인(104) 및 공통 라인(132)을 가로지르도록 형성된 제1 공통 연결부(134)를 통해 데이터 라인(104)을 사이에 두고 인접한 화소영역의 공통 전극(136)과 접속된다. 그리고, 공통 전극(136)은 게이트 라인(102)을 가로지르도록 형성된 제2 공통 연결부(144)를 통해 게이트 라인(102)을 사이에 두고 인접한 화소 영역의 공통 전극(136)과 접속된다. The
공통 라인(132)은 액정 구동을 위한 기준 전압, 즉 공통 전압을 공통 연결부(134)를 통해 각 공통 전극(136)에 공급한다. 여기서, 공통 라인(132)은 게이트 절연막(112) 및 보호막(118)을 관통하는 공통 컨택홀(130)을 통해 노출되는 공통 연결부(134)와 접속된다. The
공통 라인(132)은 데이터 라인(104)의 양측에 데이터 라인(104)과 나란하게 보호막(118) 상에 형성된다. 이때, 공통 라인(132)은 데이터 라인(104)과 중첩되지 않도록 0~3㎛거리(D1)로 이격되게 형성된다.The
이러한 공통 라인(132)은 데이터 라인(104)에 공급되는 비디오 신호가 데이터 라인(104)과 화소 전극(122) 사이에 형성된 기생커패시턴스를 통해 공통 전극(136)으로 커플링되는 것을 차단한다. 이에 따라, 데이터 라인(104)의 비디오 신호에 따라 화소 전극(122)에 공급되는 비디오 신호의 왜곡을 최소화함으로써 크로스토크를 방지할 수 있다.The
또한, 공통 라인(132)은 데이터 라인(104)과 중첩되지 않게 데이터 라인(104)의 양측에 위치하므로 보호막(118)의 두께를 줄일 수 있다. 즉, 종래에는 공통 라인과 데이터 라인 간의 기생 커패시턴스를 작게 하기 위해 보호막의 두께를 두껍게 형성하였으나, 본 발명은 공통 라인(132)은 데이터 라인(104)과 중첩되지 않으므로 공통 라인(132)과 데이터 라인(104) 사이의 기생커패시턴스가 작아져 보호막(118)의 두께를 종래보다 줄일 수 있다. 예를 들어, 종래 보호막은 약 6000~7000Å의 두께로 형성되는 반면에 본 발명의 보호막은 2000~4000Å의 두께로 형성된다. 이에 따라, 본 발명은 게이트 절연막(112)과 보호막(118)을 사이에 두고 중첩되는 화소 전극(122)과 공통 전극(136) 사이의 거리도 종래보다 가까워져 소비전력을 감소시킬 수 있으며 패널 대형화가 가능해진다.In addition, since the
뿐만 아니라, 데이터 라인(104)의 양측에 위치하는 공통 라인(132)은 각 서브 화소의 가장 자리에 위치하는 화소 전극(122)과 수평 전계를 형성함으로써 데이터 라인(104) 주변부의 투과율을 향상시킬 수 있다. 이 때, 공통 라인(132)은 각 서브 화소의 가장 자리에 위치하는 화소 전극(122)과 약 7~16㎛의 거리(D2)로 이격되게 형성되고, 각 서브 화소의 가장 자리에 위치하는 화소 전극(122)은 슬릿(128)을 사이에 두고 인접한 화소 전극(122)과 약 2~5㎛의 거리(D3)로 이격되게 형성되며, 화소 전극(122)은 약 2~5㎛의 선폭을 가지도록 형성된다.In addition, the
이러한 구성을 갖는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판은 다음과 같이 4마스크 공정으로 형성된다.The thin film transistor substrate according to the second embodiment of the present invention having such a configuration is formed by a four mask process as follows.
도 7a를 참조하면, 제1 마스크 공정으로 하부 기판(101) 상에 게이트 라인(102), 게이트 전극(106), 제1 및 제2 공통 연결부(134,138) 및 공통 전극(136)을 포함하는 제1 도전 패턴이 형성된다. 구체적으로, 하부 기판(101) 상에 스퍼터링 방법 등의 증착 방법을 통해 제1 및 제2 도전층(106a,106b)이 적층된다. 제1 도전층(106a)으로는 ITO, TO, IZO, ITZO 등과 같은 투명 도전 물질이, 제2 도전층(106b)으로는 Mo, Ti, Cu, AlNd, Al,Cr 또는 이들의 합금 등과 같이 금속 물질이 단일층으로 이용되거나, 이들을 이용한 다층 구조로 이용된다. 그런 다음, 하프톤 마스크 또는 슬릿 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 통해 형성된 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 제1 및 제2 도전층(106a,106b)을 패터닝함으로써 이중 구조의 게이트 라인(102)과, 제1 도전층(106a)으로만 이루어진 공통 전극(136)과, 제1 및 제2 공통 연결부(134,138)이 형성된다. 제1 및 제2 공통 연결부(134,138)는 이중 구조로 형성되거나 제1 도전층(106)으로만 형성될 수도 있다.Referring to FIG. 7A, a first mask process includes a
도 7b를 참조하면, 제1 도전 패턴이 형성된 하부 기판(101) 상에 게이트 절연막(112)이 형성되고, 제2 마스크 공정으로 게이트 절연막(112) 위에 적층된 활성층(114) 및 오믹 접촉층(116)을 포함하는 반도체 패턴과, 데이터 라인(104), 소스 전극(108), 드레인 전극(110)을 포함하는 제2 도전 패턴이 형성된다. Referring to FIG. 7B, the
구체적으로, 제1 도전 패턴이 형성된 하부 기판(101) 상에 PECVD 등의 증착 방법으로 게이트 절연막(112), 비정질 실리콘층, 불순물(n+ 또는 p+)이 도핑된 비정질 실리콘층이 순차적으로 형성되고, 그 위에 스퍼터링 등의 증착 방법으로 소스/드레인 금속층이 형성된다. 게이트 절연막(112)으로는 SiOx, SiNx 등과 같은 무기 절연 물질이 이용된다. 소스/드레인 금속층로는 Mo, Ti, Cu, AlNd, Al, Cr 또는 이들의 합금과 같이 금속 물질이 단일층으로 이용되거나, 또는 이들을 이용하여 다층 구조로 이용된다. 그런 다음, 하프톤 마스크 또는 슬릿 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 통해 형성된 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 비정질 실리콘층, 불순물(n+ 또는 p+)이 도핑된 비정질 실리콘층과 소스/드레인 금속층 패터닝함으로써 게이트 절연막(112) 상에 활성층(114), 오믹 접촉층(116), 데이터 라인(104), 소스 전극(108) 및 드레인 전극(110)이 형성된다.Specifically, an amorphous silicon layer doped with a
도 7c를 참조하면, 제3 마스크 공정으로 제2 도전 패턴이 형성된 게이트 절연막(112) 상에 화소 컨택홀(120) 및 공통 컨택홀(130)을 갖는 보호막(118)이 형성된다.Referring to FIG. 7C, the
구체적으로, 제2 도전 패턴이 형성된 게이트 절연막(112) 상에 PECVD, 스핀 코팅(Spin Coating), 스핀리스 코팅(Spinless Coating) 등의 방법으로 보호막(118)이 형성된다. 그리고, 보호막(118) 위에 제3 포토 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 보호막(118) 및 게이트 절연막(112)이 패터닝됨으로써 화소 컨택홀(120)및 공통 컨택홀(130)이 형성된다. 여기서, 화소 컨택홀(120)은 보호막(118)을 관통하여 드레인 전극(110)을 노출시키며, 공통 컨택홀(130)은 게이트 절연막(112) 및 보호막(118)을 관통하여 공통 연결부(134)를 노출시킨다.In detail, the
도 7d를 참조하면, 제4 마스크 공정으로 보호막(118) 상에 화소 전극(122) 및 공통 라인(132)을 포함하는 제3 도전 패턴이 형성된다.Referring to FIG. 7D, a third conductive pattern including the
구체적으로, 보호막(118) 상에 투명 도전층이 스퍼터링 등과 같은 증착 방법으로 형성된다. 투명 도전층으로는 상기 제1 도전 패턴의 제1 도전층(106a)과 같은 ITO, TO, IZO, ITZO 등이 이용된다. 그 다음, 제4 포토 마스크를 이용한 포토리소 그래피 공정 및 식각 공정으로 투명 도전층이 패터닝됨으로써 화소 전극(122) 및 공통 라인(132)을 포함하는 제3 도전 패턴이 형성된다. 화소 전극(122)은 화소 컨택홀(120)을 통해 노출된 드레인 전극(110)과 접속되며, 공통 라인(132)은 공통 컨택홀(130)을 통해 노출된 공통 연결부(134)와 접속된다.Specifically, a transparent conductive layer is formed on the
한편, 제3 도전 패턴이 형성된 후, 화소 전극(122)의 슬릿(128)이 게이트 라인(102)과 나란하게 형성됨으로써 게이트 라인(102)과 나란한 수평 러빙 공정을 통해 배향막(미도시)이 형성된다.Meanwhile, after the third conductive pattern is formed, the
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 박막트랜지스터 기판을 나타내는 평면도이며, 도 9는 도 8에서 선"Ⅲ-Ⅲ'"를 따라 절취한 박막트랜지스터 기판을 나타내는 단면도이다.FIG. 8 is a plan view illustrating a thin film transistor substrate according to a third exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor substrate cut along the line “III-III ′” in FIG. 8.
도 8 및 도 9에 도시된 박막트랜지스터 기판은 도 5 및 도 6에 도시된 박막트랜지스터 기판과 대비하여 화소 전극의 슬릿이 데이터 라인과 나란하게 형성되는 것을 제외하고는 동일한 구성요소를 구비한다. 이에 따라, 동일한 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.8 and 9 have the same components except that the slits of the pixel electrodes are formed in parallel with the data lines as compared to the thin film transistor substrates shown in FIGS. 5 and 6. Accordingly, detailed description of the same constituent elements will be omitted.
화소 전극(122)은 기판(101) 상에 형성된 공통 전극(136)과 프린지 전계를 형성하도록 보호막(118) 상에 형성된다. 이러한 화소전극(122)은 데이터 라인(104)과 나란한 다수개의 슬릿(128)을 가지도록 형성된다. 이 화소 전극(122)의 슬릿(128)은 게이트 라인(102)과 나란한 각 서브 화소의 중심라인을 기준으로 대칭되면서 경사진 사선 방향으로 형성된다. 이에 따라, 공통 전극(136)과 화소 전극(122) 사이에 형성된 프린지 전계에 의해 액정 분자들이 슬릿(128)을 기준으로 대칭적으로 배열됨으로써 멀티-도메인을 형성할 수 있어 시야각을 향상시킬 수 있다. 한편, 본 발명은 화소 전극(122)의 슬릿(128)이 데이터 라인(104)과 나란하게 형성됨으로써 데이터 라인(104)과 나란한 수직 러빙 공정을 통해 배향막(미도시)을 형성한다.The
공통 전극(136)은 기판(101) 상에 판 형태로 형성되며, 투명 도전층으로 형성된다. 이 공통 전극(136)은 인접한 서브 화소의 공통 전극(136)과, 게이트 라인(102)을 가로지르도록 형성되는 공통 연결부(134)를 통해 접속된다. The
공통 라인(132)은 데이터 라인(104)의 양측에 데이터 라인(104)과 나란하게 보호막(118) 상에 형성된다. 이때, 공통 라인(132)은 데이터 라인(104)과 중첩되지 않도록 0~3㎛거리(D1)로 이격되게 형성된다. 이러한 공통 라인(132)은 데이터 라인(104)에 공급되는 비디오 신호가 데이터 라인(104)과 화소 전극(122) 사이에 형성된 기생커패시턴스를 통해 공통 전극(136)으로 커플링되는 것을 차단한다. 이에 따라, 데이터 라인(104)의 비디오 신호에 따라 화소 전극(122)에 공급되는 비디오 신호의 왜곡을 최소화함으로써 크로스토크를 방지할 수 있다.The
또한, 공통 라인(132)은 데이터 라인(104)과 중첩되지 않게 데이터 라인(104)의 양측에 위치하므로 보호막(118)의 두께를 줄일 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 게이트 절연막(112)과 보호막(118)을 사이에 두고 중첩되는 화소 전극(122)과 공통 전극(136) 사이의 거리도 종래보다 가까워져 소비전력을 감소시킬 수 있으며 패널 대형화가 가능해진다.In addition, since the
뿐만 아니라, 데이터 라인(104)의 양측에 위치하는 공통 라인(132)은 각 서브 화소의 가장 자리에 위치하는 화소 전극(122)과 수평 전계를 형성함으로써 데이터 라인(104) 주변부의 투과율을 향상시킬 수 있다. In addition, the
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Will be clear to those who have knowledge of.
102 : 게이트 라인 104 : 데이터 라인
106 : 게이트 전극 108 : 소스 전극
110 : 드레인 전극 112 : 게이트 절연막
114 : 활성층 116 : 오믹 접촉층
118 : 보호막 120 : 화소 컨택홀
122 : 화소 전극 128, 138 : 슬릿
130 : 공통 컨택홀 132 : 공통 라인
136 : 공통 전극102: gate line 104: data line
106: gate electrode 108: source electrode
110
114: active layer 116: ohmic contact layer
118: protective film 120: pixel contact hole
122:
130: common contact hole 132: common line
136: common electrode
Claims (10)
상기 게이트 라인과 교차하여 화소 영역을 마련하는 데이터 라인과;
상기 게이트 라인 및 데이터 라인과 접속되는 박막트랜지스터와;
상기 박막트랜지스터와 접속되며 상기 화소 영역에 형성되는 화소 전극과;
상기 화소 전극과 프린지 전계를 형성하도록 상기 화소 영역에 형성되는 공통 전극과;
상기 데이트 라인보다 작은 선폭으로 상기 데이터 라인과 중첩되게 형성되거나 상기 데이터 라인의 양측에 형성되는 공통 라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판.A gate line formed on the substrate;
A data line crossing the gate line to provide a pixel area;
A thin film transistor connected to the gate line and the data line;
A pixel electrode connected to the thin film transistor and formed in the pixel region;
A common electrode formed in the pixel region to form a fringe electric field with the pixel electrode;
And a common line formed to overlap the data line with a line width smaller than that of the data line or formed on both sides of the data line.
상기 데이터 라인보다 작은 선폭으로 상기 데이터 라인과 중첩되게 형성되는 상기 공통 라인은 약 2~5㎛의 선폭을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판.The method of claim 1,
And the common line formed to overlap the data line with a line width smaller than that of the data line, wherein the common line is formed to have a line width of about 2 to 5 μm.
상기 데이터 라인의 양측에 형성되는 공통 라인은 상기 데이터 라인과 약 0~3㎛로 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판.The method of claim 1,
The common line formed on both sides of the data line is thin film transistor substrate, characterized in that formed to be spaced apart from the data line by about 0 ~ 3㎛.
상기 데이터 라인의 양측에 형성되는 공통 라인은 상기 화소 영역의 가장자리에 위치하는 상기 화소 전극과 동일 평면 상에 인접되게 형성되어 수평 전계를 형성하며, 상기 화소 전극은 상기 게이트 라인과 동일 평면 상에 형성되는 상기 공통 전극과 프린지 전계를 형성하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판.The method of claim 3, wherein
Common lines formed on both sides of the data line are formed adjacent to the same plane as the pixel electrode positioned at the edge of the pixel area to form a horizontal electric field, and the pixel electrode is formed on the same plane as the gate line. A thin film transistor substrate comprising: forming a fringe electric field with the common electrode.
상기 화소 전극 및 공통 전극 중 어느 하나는 상기 게이트 라인 및 데이터 라인 중 어느 하나와 나란한 다수개의 슬릿을 가지며,
상기 슬릿은 상기 게이트 라인과 나란한 각 서브 화소의 중심라인을 기준으로 대칭되면서 경사진 사선 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판.The method of claim 1,
Any one of the pixel electrode and the common electrode has a plurality of slits parallel to any one of the gate line and the data line,
The slit is a thin film transistor substrate, characterized in that formed in the inclined oblique direction symmetrical with respect to the center line of each sub-pixel parallel to the gate line.
상기 게이트 라인, 게이트 전극과, 상기 구동 전극이 형성된 기판 상에 반도체 패턴, 상기 게이트 라인과 교차하여 화소 영역을 마련하는 데이터 라인, 상기 데이터 라인과 접속되는 소스 전극, 상기 화소 전극과 접속되는 드레인 전극을 형성하는 단계와;
상기 화소 영역에 상기 화소 전극 및 공통 전극 중 나머지 하나의 구동 전극을 형성함과 동시에 상기 데이트 라인보다 작은 선폭으로 상기 데이터 라인과 중첩되거나 상기 데이터 라인의 양측에 위치하는 공통 라인을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판의 제조 방법.Forming a gate line, a gate electrode connected to the gate line, and a driving electrode of any one of a pixel electrode and a common electrode on the substrate;
A semiconductor pattern on the gate line, the gate electrode, a substrate on which the driving electrode is formed, a data line intersecting the gate line to form a pixel region, a source electrode connected to the data line, and a drain electrode connected to the pixel electrode Forming a;
Forming a common line in the pixel area and overlapping the data line with a line width smaller than the data line and forming common lines positioned at both sides of the data line at the same time as forming a driving electrode of the other one of the pixel electrode and the common electrode; Method of manufacturing a thin film transistor substrate, characterized in that.
상기 데이터 라인보다 작은 선폭으로 상기 데이터 라인과 중첩되게 형성되는 상기 공통 라인은 약 2~5㎛의 선폭을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판의 제조 방법.The method according to claim 6,
The common line formed to overlap the data line with a line width smaller than the data line is formed to have a line width of about 2 ~ 5㎛.
상기 데이터 라인의 양측에 형성되는 공통 라인은 상기 데이터 라인과 약 0~3㎛로 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판의 제조 방법.The method according to claim 6,
The common line formed on both sides of the data line is formed so as to be spaced apart from the data line by about 0 ~ 3㎛.
상기 데이터 라인의 양측에 형성되는 공통 라인은 상기 화소 영역의 가장자리에 위치하는 상기 화소 전극과 동일 평면 상에 인접되게 형성되어 수평 전계를 형성하며, 상기 화소 전극은 상기 게이트 라인과 동일 평면 상에 형성되는 상기 공통 전극과 프린지 전계를 형성하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판의 제조 방법.The method of claim 8,
Common lines formed on both sides of the data line are formed adjacent to the same plane as the pixel electrode positioned at the edge of the pixel area to form a horizontal electric field, and the pixel electrode is formed on the same plane as the gate line. And forming a fringe electric field with the common electrode.
상기 화소 전극 및 공통 전극 중 어느 하나는 상기 게이트 라인 및 데이터 라인 중 어느 하나와 나란한 다수개의 슬릿을 가지며,
상기 슬릿은 상기 게이트 라인과 나란한 각 서브 화소의 중심라인을 기준으로 대칭되면서 경사진 사선 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판의 제조 방법.The method according to claim 6,
Any one of the pixel electrode and the common electrode has a plurality of slits parallel to any one of the gate line and the data line,
And wherein the slit is formed in an oblique oblique direction with respect to the center line of each sub-pixel parallel to the gate line.
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