KR20070060174A - Pixel electrode, thin film transistor substrate having the same, method of fabricating thin film transistor substrate - Google Patents

Pixel electrode, thin film transistor substrate having the same, method of fabricating thin film transistor substrate Download PDF

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KR20070060174A KR1020050119155A KR20050119155A KR20070060174A KR 20070060174 A KR20070060174 A KR 20070060174A KR 1020050119155 A KR1020050119155 A KR 1020050119155A KR 20050119155 A KR20050119155 A KR 20050119155A KR 20070060174 A KR20070060174 A KR 20070060174A
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정종현
김봉균
이병진
신원석
홍선영
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Abstract

A pixel electrode, a thin film transistor substrate including the same, and a method for manufacturing a semiconductor substrate are provided to prevent light leakage by forming a pixel electrode having conductivity and transparency depending on a voltage being applied. A thin film transistor is formed on a substrate(101). A pixel electrode is connected to the thin film transistor and is formed of a polymer having transparency and conductivity, wherein at least one of transparency and conductivity is changed in accordance with a voltage applied through the thin film transistor. The pixel electrode is formed of one of PEDOT, PProDOT-(CH3)2, and PSS. A dopant is added to the pixel electrode, and is formed of metal such as Au, Pt, Ag, and Cu or a negative ion such as Cl-, ClO4-, and NO3-.

Description

화소전극, 그를 가지는 박막트랜지스터 기판 및 그 박막트랜지스터 기판의 제조 방법{PIXEL ELECTRODE, THIN FILM TRANSISTOR SUBSTRATE HAVING THE SAME, METHOD OF FABRICATING THIN FILM TRANSISTOR SUBSTRATE}A pixel electrode, a thin film transistor substrate having the same, and a method of manufacturing the thin film transistor substrate thereon {PIXEL ELECTRODE, THIN FILM TRANSISTOR SUBSTRATE HAVING THE SAME, METHOD OF FABRICATING THIN FILM TRANSISTOR SUBSTRATE}

도 1은 본 발명에 따른 박막트랜지스터 기판을 나타내는 평면도이다.1 is a plan view showing a thin film transistor substrate according to the present invention.

도 2는 도 1에서 선"Ⅰ-Ⅰ'"를 따라 절취한 박막트랜지스터 기판을 나타내는 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor substrate cut along the line "I-I '" in FIG. 1.

도 3a 및 도 3b는 반도전성 고분자의 증착 공정시 온도 및 시간에 따른 본 발명의 화소 전극의 투과율을 나타내는 도면이다.3A and 3B are diagrams illustrating transmittances of pixel electrodes of the present invention according to temperature and time during a deposition process of a semiconductive polymer.

도 4는 본 발명에 따른 화소전극에 인가되는 전압에 따른 화소 전극의 투과율을 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating transmittance of a pixel electrode according to a voltage applied to the pixel electrode according to the present invention.

도 5a 및 도 5b는 도 2에 도시된 박막트랜지스터 기판의 화소전극에 인가되는 전압 유무에 따른 화소전극의 도전성을 설명하기 위한 도면들이다.5A and 5B are diagrams for describing conductivity of a pixel electrode depending on whether a voltage is applied to the pixel electrode of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 2.

도 6a 및 도 6b는 액정없이 구현 가능한 본 발명에 따른 액정 표시 패널을 나타내는 단면도이다.6A and 6B are cross-sectional views illustrating a liquid crystal display panel according to the present invention that can be implemented without liquid crystal.

도 7a 및 도 7b는 도 2에 도시된 화소전극의 제조방법의 제1 실시 예를 설명하기 위한 단면도들이다.7A and 7B are cross-sectional views illustrating a first embodiment of a method of manufacturing the pixel electrode shown in FIG. 2.

도 8a 및 도 8b는 도 2에 도시된 화소전극의 제조방법의 제2 실시 예를 설명하기 위한 단면도들이다.8A and 8B are cross-sectional views illustrating a second exemplary embodiment of a method of manufacturing the pixel electrode illustrated in FIG. 2.

도 9a 및 도 9b는 도 2에 도시된 화소전극의 제조방법의 제3 실시 예를 설명하기 위한 단면도들이다.9A and 9B are cross-sectional views illustrating a third exemplary embodiment of a method of manufacturing the pixel electrode illustrated in FIG. 2.

< 도면의 주요부분에 대한 설명><Description of Main Parts of Drawing>

101 : 기판 102 : 게이트 라인101: substrate 102: gate line

104 : 데이터 라인 106 : 게이트 전극104: data line 106: gate electrode

108 : 소스 전극 110 : 드레인 전극108: source electrode 110: drain electrode

112 : 게이트 절연막 114 : 액티브층 112 gate insulating film 114 active layer

116 : 버퍼층 118 : 보호막116: buffer layer 118: protective film

122 : 화소 전극 120,124S,124D : 콘택홀122: pixel electrode 120,124S, 124D: contact hole

126 : 층간 절연막 140 : 반도전성 고분자126: interlayer insulating film 140: semiconductive polymer

142 : 포토레지스트 패턴 144 : 마스크 몰드142 photoresist pattern 144 mask mold

146,150 : 편광판 148 : 공통전극146,150 polarizer 148 common electrode

160 : 백라이트 유닛 170 : 액정층160: backlight unit 170: liquid crystal layer

본 발명은 화소전극, 그를 가지는 박막트랜지스터 기판 및 그 박막트랜지스터 기판의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 블랙 휘도를 낮춰 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 화소전극, 그를 가지는 박막트랜지스터 기판 및 그 박막트랜지스터 기판의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pixel electrode, a thin film transistor substrate having the same, and a method of manufacturing the thin film transistor substrate. In particular, a pixel electrode capable of improving contrast by lowering black brightness, a thin film transistor substrate having the same, and a method of manufacturing the thin film transistor substrate It is about.

통상, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 액정 패널에 매트릭스 형태로 배열된 액정셀들 각각이 비디오 신호에 따라 광투과율을 조절하게 함으로써 화상을 표시하게 된다. In general, a liquid crystal display (LCD) displays an image by allowing each of the liquid crystal cells arranged in a matrix form on a liquid crystal panel to adjust light transmittance according to a video signal.

이러한 액정 표시 장치는 액정을 사이에 두고 서로 대향하는 박막 트랜지스터 기판 및 칼러 필터 기판을 구비한다.The liquid crystal display includes a thin film transistor substrate and a color filter substrate facing each other with a liquid crystal interposed therebetween.

칼라 필터 기판은 빛샘 방지를 위한 블랙 매트릭스와, 칼러 구현을 위한 칼러 필터, 화소전극과 수직전계를 이루는 공통전극과, 그들 위에 액정 배향을 위해 도포된 상부 배향막을 포함한다.The color filter substrate includes a black matrix for preventing light leakage, a color filter for color implementation, a common electrode forming a vertical electric field with the pixel electrode, and an upper alignment layer coated thereon for liquid crystal alignment.

박막 트랜지스터 기판은 서로 교차되게 형성된 게이트라인 및 데이터라인과, 그들의 교차부에 형성된 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)와, 박막트랜지스터와 접속된 화소전극과, 그들 위에 액정 배향을 위해 도포된 하부 배향막을 포함한다.The thin film transistor substrate includes a gate line and a data line formed to cross each other, a thin film transistor (TFT) formed at an intersection thereof, a pixel electrode connected to the thin film transistor, and a lower alignment layer coated thereon for liquid crystal alignment. It includes.

이러한 액정 표시 장치는 화소전극에 공급된 화소 전압 신호와 공통전극에 공급된 공통 전압 신호의 전위차에 따라 액정이 회전하여 액정층을 경유하는 광의 투과율을 조절한다. 이 때, 노멀리 블랙 모드의 액정 표시 장치는 전위차가 발생되지 않으면 블랙을 구현하고, 전위차가 발생되면 액정이 회전하여 화이트를 구현 한다. 그리고, 노멀리 화이트 모드의 액정 표시 장치는 전위차가 발생되지 않으면 화이트를 구현하고, 전위차가 발생되면 액정이 회전하여 블랙을 구현한다. 이와 같이, 종래 액정 표시 장치의 휘도는 액정에 의해서만 결정된다. 이 경우 액정이 제대로 배향되지 않은 경우 발생되는 빛샘현상을 방지할 수 없다. 따라서, 최근에는 액정 이외에 액정 표시 장치의 휘도를 결정할 수 있는 구성요소들의 개발이 요구되고 있다.In the liquid crystal display, the liquid crystal rotates according to a potential difference between the pixel voltage signal supplied to the pixel electrode and the common voltage signal supplied to the common electrode to adjust the transmittance of light passing through the liquid crystal layer. In this case, the normally black mode liquid crystal display implements black when the potential difference does not occur, and when the potential difference occurs, the liquid crystal rotates to realize white. The liquid crystal display of the normally white mode implements white when a potential difference does not occur, and when the potential difference occurs, the liquid crystal rotates to realize black. As such, the luminance of the conventional liquid crystal display device is determined only by the liquid crystal. In this case, the light leakage phenomenon generated when the liquid crystal is not aligned properly cannot be prevented. Therefore, in recent years, the development of components that can determine the luminance of the liquid crystal display device in addition to the liquid crystal is required.

따라서, 본 발명의 목적은 블랙 휘도를 낮춰 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 화소전극, 그를 가지는 박막트랜지스터 기판 및 그 박막트랜지스터 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a pixel electrode, a thin film transistor substrate having the same, and a method of manufacturing the thin film transistor substrate, which can improve contrast by lowering black luminance.

이를 위하여, 본 발명에 따른 화소전극은 전압 인가 유무에 따라 투명도 및 도전성 중 적어도 어느 하나가 변하는 고분자로 형성되며, 본 발명에 따른 박막트랜지스터 기판은 상기 화소전극과, 그 화소전극과 접속된 박막트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 한다.To this end, the pixel electrode according to the present invention is formed of a polymer in which at least one of transparency and conductivity changes depending on whether a voltage is applied, and the thin film transistor substrate according to the present invention includes the pixel electrode and a thin film transistor connected to the pixel electrode. Characterized in having a.

여기서, 상기 화소전극은 PEDOT, PProDOT-(CH3)2, PSS 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 한다.The pixel electrode may be formed of any one of PEDOT, PProDOT- (CH 3 ) 2 , and PSS.

또한, 상기 화소전극에는 Au, Pt, Ag, Cu 등의 금속 또는 Cl-, ClO4 -, NO3 - 등의 음이온으로 이루어진 도펀트가 첨가되는 것을 특징으로 한다.Further, the pixel electrode, Au, Pt, Ag, Cl, or a metal such as Cu - characterized in that the dopant is added consisting of a negative ion, such as -, ClO 4 -, NO 3 .

본 발명에 따른 박막트랜지스터 기판의 제조방법은 기판 상에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터와 접속되며 상기 박막트랜지스터를 통해 인가되는 전압에 따라 투명도 및 도전성 중 적어도 어느 하나가 변하는 고분자로 이루어진 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing a thin film transistor substrate according to the present invention includes the steps of forming a thin film transistor on the substrate; And forming a pixel electrode connected to the thin film transistor and made of a polymer having at least one of transparency and conductivity depending on a voltage applied through the thin film transistor.

상기 화소전극을 형성하는 단계의 제1 실시 예는 상기 박막트랜지스터가 형성된 기판 상에 고분자를 도포하는 단계와; 상기 고분자를 포토리소그래피공정과 식각공정으로 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A first embodiment of forming the pixel electrode may include applying a polymer on a substrate on which the thin film transistor is formed; And patterning the polymer in a photolithography process and an etching process.

상기 화소전극을 형성하는 단계의 제2 실시 예는 상기 박막트랜지스터가 형성된 기판 상에 고분자막을 도포하는 단계와; 상기 고분자막을 홈과 돌출부를 가지는 마스크 몰드로 가압하여 상기 홈과 반전 전사된 패턴 형태의 상기 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A second embodiment of forming the pixel electrode may include applying a polymer film on a substrate on which the thin film transistor is formed; And pressing the polymer film with a mask mold having grooves and protrusions to form the pixel electrode in a pattern form inverted and transferred to the grooves.

상기 화소전극을 형성하는 단계의 제3 실시 예는 상기 박막트랜지스터가 형성된 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트 패턴을 덮도록 고분자막을 도포하는 단계와; 상기 포토레지스트 패턴과, 그 위의 고분자막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A third embodiment of forming the pixel electrode may include forming a photoresist pattern on a substrate on which the thin film transistor is formed; Applying a polymer film to cover the photoresist pattern; And removing the photoresist pattern and the polymer film thereon.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부한 도면들을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other objects and advantages of the present invention in addition to the above object will become apparent from the description of the preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 1 내지 도 9b를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 9B.

도 1은 본 발명에 따른 박막트랜지스터 기판을 나타내는 평면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 박막트랜지스터 기판을 나타내는 단면도이다.1 is a plan view showing a thin film transistor substrate according to the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view showing a thin film transistor substrate shown in FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 박막트랜지스터 기판은 게이트 라인(102) 및 데이터 라인(104)과 접속된 TFT(130)와, TFT(130)와 접속된 화소 전극(122)을 구비한다. 여기서, TFT(130)는 N형 또는 P형으로 형성되지만, 이하에서는 N형으로 형성된 경우만을 설명하기로 한다.1 and 2, a thin film transistor substrate according to the present invention includes a TFT 130 connected to a gate line 102 and a data line 104, and a pixel electrode 122 connected to a TFT 130. Equipped. Here, the TFT 130 is formed of an N type or a P type, but only the case where the TFT 130 is formed of an N type will be described below.

TFT(130)는 화소 전극(122)에 비디오 신호를 충전한다. 이를 위하여, TFT(130)는 게이트 라인(102)과 접속된 게이트 전극(106), 데이터 라인(104)에 포함된 소스 전극(108), 보호막(118)을 관통하는 화소 콘택홀(120)을 통해 화소 전극(122)과 접속된 드레인 전극(110), 게이트 전극(106)에 의해 소스 전극(108) 및 드레인 전극(110) 사이에 채널을 형성하는 액티브층(114)를 구비한다. The TFT 130 charges the pixel electrode 122 with the video signal. To this end, the TFT 130 may include a gate electrode 106 connected to the gate line 102, a source electrode 108 included in the data line 104, and a pixel contact hole 120 passing through the passivation layer 118. An active layer 114 is formed to form a channel between the source electrode 108 and the drain electrode 110 by the drain electrode 110 and the gate electrode 106 connected to the pixel electrode 122.

액티브층(114)은 버퍼막(116)을 사이에 두고 하부 기판(101) 위에 형성된다. 게이트 라인(102)과 접속된 게이트 전극(106)은 액티브층(114)의 채널 영역(114C)과 게이트 절연막(112)을 사이에 두고 중첩되게 형성된다. 소스 전극(108) 및 드레인 전극(110)은 게이트 전극(106)과 층간 절연막(126)을 사이에 두고 절연되게 형성된다. 그리고, 데이터 라인(104)에 포함된 소스 전극(108)과, 드레인 전극(110)은 층간 절연막(126) 및 게이트 절연막(112)을 관통하는 소스 콘택홀(124S) 및 드레인 콘택홀(124D) 각각을 통해 n+ 불순물이 주입된 액티브층(114)의 소스 영 역(114S) 및 드레인 영역(114D) 각각과 접속된다. 또한, 액티브층(114)은 오프 전류를 감소시키기 위하여 채널 영역(114C)과 소스 및 드레인 영역(114S, 114D) 사이에 n- 불순물이 주입된 엘디디(Lightly Doped Drain ; LDD) 영역(미도시)을 더 구비하기도 한다.The active layer 114 is formed on the lower substrate 101 with the buffer layer 116 interposed therebetween. The gate electrode 106 connected to the gate line 102 is formed to overlap the channel region 114C of the active layer 114 and the gate insulating layer 112 therebetween. The source electrode 108 and the drain electrode 110 are formed to be insulated from each other with the gate electrode 106 and the interlayer insulating layer 126 therebetween. The source electrode 108 and the drain electrode 110 included in the data line 104 may have a source contact hole 124S and a drain contact hole 124D passing through the interlayer insulating layer 126 and the gate insulating layer 112. Each of the n + impurities is connected to the source region 114S and the drain region 114D of the active layer 114. In addition, the active layer 114 may include a lightly doped drain (LDD) region (not shown) in which n− impurities are implanted between the channel region 114C and the source and drain regions 114S and 114D to reduce the off current. ) May be further provided.

화소전극(122)은 드레인 전극(110)과 보호막(118)을 관통하는 화소 콘택홀(120)을 통해 접속된다. 이 화소전극(122)은 폴리에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxythiophene): PEDOT), PProDOT-(CH3)2, 또는 폴리 스티렌설포네이트(polystyrenesulfonate : PSS)등의 반도전성 고분자로 형성된다. 구체적으로, 노멀리 블랙 모드(Normal Black Mode)의 액정 표시 패널의 화소 전극(122)은 PEDOT를 이용하며, 노멀리 화이트 모드(Normal White Mode)의 액정 표시 패널의 화소 전극(122)은 PProDOT-(CH3)2를 이용한다.The pixel electrode 122 is connected through the pixel contact hole 120 penetrating the drain electrode 110 and the passivation layer 118. The pixel electrode 122 is formed of a semiconducting polymer such as polyethylene (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT), PProDOT- (CH 3 ) 2 , or polystyrenesulfonate (PSS). . Specifically, the pixel electrode 122 of the liquid crystal display panel of the Normal Black Mode uses PEDOT, and the pixel electrode 122 of the liquid crystal display panel of the Normal White Mode is PProDOT−. (CH 3 ) 2 is used.

이러한 화소 전극(122)은 그 화소 전극(122)의 두께에 따라 약 200Ω/sq 내지 106Ω/sq의 표면저항을 가지게 된다. 예를 들어 화소 전극(122)은 그 두께가 약 20nm인 경우 104~106Ω/sq의 표면저항을 가지며, 그 두께가 600nm인 경우 200Ω/sq의 표면저항을 가지게 된다. 또한, 화소 전극(122)은 그 두께가 40nm미만인 경우 95%이하의 투과율을 가지게 된다. 뿐만 아니라, 화소 전극(122)은 60℃이상의 증착 공정에서 형성되는 경우 결정화도가 가장 좋다. The pixel electrode 122 has a surface resistance of about 200 Ω / sq to 10 6 Ω / sq depending on the thickness of the pixel electrode 122. For example, the pixel electrode 122 has a surface resistance of 10 4 to 10 6 Ω / sq when the thickness is about 20 nm, and a surface resistance of 200 Ω / sq when the thickness is 600 nm. In addition, the pixel electrode 122 has a transmittance of 95% or less when the thickness thereof is less than 40 nm. In addition, the pixel electrode 122 has the best crystallinity when formed in a deposition process of 60 ° C. or more.

한편, 화소전극(122)은 그 화소전극(122)을 이루는 반도전성 고분자의 증착 공정시 온도 및 시간 등이 감소함에 따라 두께가 얇아지고 이에 따라 투과도도 증가하게 된다. On the other hand, the pixel electrode 122 becomes thinner as the temperature and time of the semiconducting polymer forming the pixel electrode 122 decrease, and accordingly, the transmittance also increases.

구체적으로, 도 3a에 도시된 바와 같이 반도전성 고분자의 증착 공정 시간이 약 15초인 경우 약 90~100%의 투과율이 높게 나타난다. 예를 들어, 약 15초의 증착 공정으로 약 30nm 이하로 형성된 화소전극(122)은 약 95%까지의 투과율을 나타내며, 약 15초의 증착 공정으로 약 15nm로 형성된 화소전극(122)은 100%의 투과율을 나타낸다. 이 때, 증착 공정의 온도가 낮을수록 화소 전극(122)의 두께는 얇아져 화소 전극(122)의 투과율은 높아진다.Specifically, as shown in FIG. 3A, when the deposition process time of the semiconductive polymer is about 15 seconds, a transmittance of about 90 to 100% is high. For example, the pixel electrode 122 formed at about 30 nm or less in a deposition process of about 15 seconds exhibits transmittance of about 95%, and the pixel electrode 122 formed at about 15 nm of a deposition process of about 15 seconds has a transmittance of 100%. Indicates. At this time, the lower the temperature of the deposition process, the thinner the thickness of the pixel electrode 122 is, the higher the transmittance of the pixel electrode 122 is.

반면에 도 3b에 도시된 바와 같이 반도전성 고분자의 증착 공정 시간이 30분으로 증가할 경우 증착 공정 시간이 약 15초인 경우에 비해 화소 전극(122)의 두께가 두꺼워진다. 두꺼워진 화소 전극(122)은 얇은 화소 전극(122)에 비해 광의 흡수력이 높아져 투과율은 약 80%이하로 낮아지게 된다. On the other hand, as shown in FIG. 3B, when the deposition process time of the semiconductive polymer is increased to 30 minutes, the thickness of the pixel electrode 122 becomes thicker than when the deposition process time is about 15 seconds. The thickened pixel electrode 122 has higher absorption of light than the thin pixel electrode 122, so that the transmittance is lowered to about 80% or less.

또한, 화소전극(122)은 도 4에 도시된 바와 같이 그 화소전극(122)에 인가되는 전압에 따라 투과율이 변하게 된다. 화소전극(122)이 PEDOT와 또 다른 전도성 고분자인 PB의 공중합체로 형성된 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.In addition, as shown in FIG. 4, the transmittance of the pixel electrode 122 is changed according to the voltage applied to the pixel electrode 122. An example in which the pixel electrode 122 is formed of a copolymer of PEDOT and PB, which is another conductive polymer, will be described.

화소 전극(122)에 소정 전압 이하의 화소 전압 신호가 인가되면 화소 전극(122)은 상대적으로 낮은 투과율을 나타낸다. 예를 들어, 화소 전극(122)에 약 -2.1V의 화소전압 신호가 인가되면 가역적 화학반응이 유도되어 화소 전극(122)은 환원상태로 바뀌어 광학특성이 달라지기 때문이다. 즉, 환원 상태의 화소 전극(122)은 불투명해져 백라이트 유닛(160)으로부터의 광을 차단시킨다.When a pixel voltage signal below a predetermined voltage is applied to the pixel electrode 122, the pixel electrode 122 exhibits a relatively low transmittance. For example, when a pixel voltage signal of about -2.1 V is applied to the pixel electrode 122, a reversible chemical reaction is induced to change the optical characteristics of the pixel electrode 122 by changing to a reduced state. That is, the pixel electrode 122 in the reduced state is opaque to block light from the backlight unit 160.

그리고, 화소 전극(122)에 소정 전압 이상의 화소 전압 신호가 인가되면 화소 전극(122)은 상대적으로 높은 투과율을 나타낸다. 예를 들어, 화소 전극(122)에 약 0.6V의 화소 전압 신호가 인가되면 가역적 화학반응이 유도되어 화소전극(122)은 산화상태로 바뀌어 광학특성이 달라진다. 즉, 산화 상태의 화소전극(122)은 투명해져 백라이트 유닛(160)으로부터의 광을 투과시킨다. When a pixel voltage signal having a predetermined voltage or more is applied to the pixel electrode 122, the pixel electrode 122 exhibits a relatively high transmittance. For example, when a pixel voltage signal of about 0.6 V is applied to the pixel electrode 122, a reversible chemical reaction is induced to change the optical characteristics of the pixel electrode 122 by changing to an oxidation state. That is, the pixel electrode 122 in the oxidized state becomes transparent to transmit the light from the backlight unit 160.

이와 같은 화소전극(122)은 그 화소 전극(122)에 인가되는 전압에 따라 투명해지거나 색이 변하게 됨과 동시에 도체의 성질을 가지게 된다. 이에 대하여 도 5a 및 도 5b에 도시된 노멀리 블랙 모드의 액정 표시 패널에 적용하여 구체적으로 설명하기로 한다.Such a pixel electrode 122 becomes transparent or changes color depending on the voltage applied to the pixel electrode 122, and has a property of a conductor. This will be described in detail with reference to the liquid crystal display panel of the normally black mode illustrated in FIGS. 5A and 5B.

도 5a에 도시된 바와 같이 화소 전극(122)에 소정 전압 이상의 화소 전압 신호가 인가되면 화소 전극(122)은 전기적으로 도체의 성질을 가지게 된다. 이 경우, 화소전극(122)은 박막 트랜지스터를 통해 공급된 화소 전압 신호에 의해 상부기판 (111)상에 형성된 공통 전극(142)과 전위차를 발생시킨다. 이 전위차에 의해 유전 이방성을 갖는 액정이 회전하게 된다. 이에 따라, 백라이트 유닛(160)에서 생성된 광은 하부 편광판(146), 하부 기판(101), 화소 전극(122), 액정층(170), 공통 전극(148), 상부기판(111) 및 상부 편광판(150)을 투과하게 된다. 이와 같이, 반도전성 고분자막으로 형성된 화소전극(122)을 가지는 액정 표시 패널은 화소 전극(122) 및 액정층(170)을 이용하여 광의 투과율을 조절하게 된다.As shown in FIG. 5A, when a pixel voltage signal having a predetermined voltage or more is applied to the pixel electrode 122, the pixel electrode 122 has an electrically conductive property. In this case, the pixel electrode 122 generates a potential difference with the common electrode 142 formed on the upper substrate 111 by the pixel voltage signal supplied through the thin film transistor. This potential difference causes the liquid crystal having dielectric anisotropy to rotate. Accordingly, the light generated by the backlight unit 160 is transferred to the lower polarizer 146, the lower substrate 101, the pixel electrode 122, the liquid crystal layer 170, the common electrode 148, the upper substrate 111, and the upper portion. The polarizing plate 150 is transmitted through. As described above, the liquid crystal display panel having the pixel electrode 122 formed of the semiconductive polymer film controls the light transmittance using the pixel electrode 122 and the liquid crystal layer 170.

도 5b에 도시된 바와 같이 화소 전극(122)에 소정 전압 이하의 화소 전압 신호가 인가되거나 화소 전압 신호가 인가되지 않으면 화소 전극(122)은 전기적으로 부도체의 성질을 가진다. 이 경우, 화소전극(122)은 공통 전극(142)과 전위차를 발생시키지 못한다. 이에 따라, 백라이트 유닛(160)에서 생성된 광은 하부 편광판(146), 하부 기판(101)을 투과하는 반면에 불투명해진 화소 전극(122)에 의해 차단된다. As illustrated in FIG. 5B, when a pixel voltage signal having a predetermined voltage or less is applied to the pixel electrode 122 or the pixel voltage signal is not applied, the pixel electrode 122 has an electrically conductive property. In this case, the pixel electrode 122 does not generate a potential difference with the common electrode 142. Accordingly, the light generated by the backlight unit 160 passes through the lower polarizer 146 and the lower substrate 101 while being blocked by the opaque pixel electrode 122.

한편, 화소전극(122) 내에 도펀트를 첨가하는 경우 전압이 인가되지 않은 상태에서도 화소전극(122)의 투명도를 더욱 낮출 수 있다. 여기서, 도펀트는 Au, Pt, Ag, Cu 등의 금속 또는 Cl-, ClO4 -, NO3 - 등의 음이온을 이용한다.On the other hand, when the dopant is added to the pixel electrode 122, the transparency of the pixel electrode 122 may be further lowered even when no voltage is applied. Here, the dopant uses a metal such as Au, Pt, Ag, Cu, or anion such as Cl − , ClO 4 − , or NO 3 − .

이와 같이, 본 발명에 따른 박막트랜지스터 기판은 인가되는 전압에 따라 도체의 성질을 가지게 됨과 동시에 투명해지거나 색이 변하게 될 수 있는 화소전극(122)을 구비한다. 이 화소전극(122)에 의해 백라이트 유닛(160)으로부터의 광의 투과 및 차단이 가능해진다. 이에 따라, 액정 배향이 제대로 되지 않은 경우 발생되는 빛샘 현상을 화소 전극(122)을 이용하여 방지할 수 있다. 이러한 화소전극(122)은 액정층(170)과 함께 본 발명에 따른 액정 표시 패널의 휘도를 결정하게 된다.As described above, the thin film transistor substrate according to the present invention includes a pixel electrode 122 which may have a property of a conductor according to an applied voltage and become transparent or change color. The pixel electrode 122 allows transmission and blocking of light from the backlight unit 160. Accordingly, the light leakage phenomenon generated when the liquid crystal alignment is not properly formed can be prevented by using the pixel electrode 122. The pixel electrode 122 together with the liquid crystal layer 170 determines the luminance of the liquid crystal display panel according to the present invention.

한편, 본 발명에 따른 액정 표시 패널은 인가되는 전압에 따라 투과율이 달라지는 화소전극을 이용하여 백라이트 유닛으로부터의 광을 투과 및 차단함으로써 도 6a 또는 도 6b에 도시된 바와 같이 액정없이 구현 가능하다. 도 6a에 도시된 액정 표시 패널은 상부 기판(111) 상에 형성된 공통 전극(148)과 하부 기판(101) 상에 반도전성 고분자막으로 형성된 화소 전극(122)이 서로 접촉되거나 이격된 상 태로 마주보도록 형성된다. 도 6b에 도시된 액정 표시 패널은 하부 기판(101) 상에 반도전성 고분자막으로 형성된 화소 전극(122)이 상부 기판(111)과 서로 접촉되거나 이격된 상태로 마주보도록 형성된다. 이러한 본 발명에 따른 액정 표시 패널은 배향막에 의한 러빙, 액정에 의한 셀갭 및 배향막에 의한 단차 등을 고려하지 않아도 된다.Meanwhile, the liquid crystal display panel according to the present invention can be implemented without liquid crystal as shown in FIG. 6A or 6B by transmitting and blocking light from the backlight unit using a pixel electrode whose transmittance varies according to the applied voltage. In the liquid crystal display panel illustrated in FIG. 6A, the common electrode 148 formed on the upper substrate 111 and the pixel electrode 122 formed of the semiconductive polymer film on the lower substrate 101 are in contact with or spaced apart from each other. Is formed. The liquid crystal display panel illustrated in FIG. 6B is formed such that the pixel electrode 122 formed of the semiconductive polymer film on the lower substrate 101 faces the upper substrate 111 in contact with or spaced apart from each other. Such a liquid crystal display panel according to the present invention does not need to consider rubbing by an alignment film, a cell gap by a liquid crystal, a step by an alignment film, and the like.

도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 화소전극의 제조방법의 제1 실시예를 설명하기 위한 단면도이다.7A and 7B are cross-sectional views illustrating a first embodiment of a method of manufacturing a pixel electrode according to the present invention.

도 7a에 도시된 바와 같이 박막트랜지스터를 덮는 보호막이 형성된 하부기판(101) 상에 반도전성 고분자막(140)이 전면 도포된다. 이 반도전성 고분자막(140) 상에 포토레지스트를 도포한 후 그 포토레지스트를 노광 및 현상함으로써 포토레지스트 패턴(142)을 형성한다. 이 포토레지스트 패턴(142)을 마스크로 이용한 식각공정에 의해 반도전성 고분자막(140)이 패터닝됨으로써 도 7b에 도시된 바와 같이 화소전극(122)이 형성된다.As shown in FIG. 7A, the semiconductive polymer layer 140 is entirely coated on the lower substrate 101 on which the protective layer covering the thin film transistor is formed. The photoresist pattern 142 is formed by applying a photoresist on the semiconductive polymer film 140 and then exposing and developing the photoresist. The semiconductive polymer film 140 is patterned by an etching process using the photoresist pattern 142 as a mask, thereby forming the pixel electrode 122 as shown in FIG. 7B.

도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 화소전극의 제조방법의 제2 실시예를 설명하기 위한 단면도이다.8A and 8B are cross-sectional views illustrating a second embodiment of a method of manufacturing a pixel electrode according to the present invention.

도 8a에 도시된 바와 같이 박막트랜지스터를 덮는 보호막이 형성된 하부기판(101) 상에 포토레지스트 패턴(142)을 형성한다. 이 포토레지스트 패턴(142)은 보호막이 형성된 하부기판(101) 상에 포토레지스트를 도포한 후 그 포토레지스트를 노광 및 현상함으로써 형성된다. 이러한 포토레지스트 패턴(142)을 덮도록 반도전성 고분자막(140)이 전면 도포된다. 그런 다음, 스트립액을 이용한 리프트 오프 공정으로 포토레지스트 패턴(142)과, 그 위의 반도전성 고분자막(140)이 함께 제거됨으로써 도 8b에 도시된 바와 같이 화소전극(122)이 형성된다.As shown in FIG. 8A, a photoresist pattern 142 is formed on the lower substrate 101 on which the protective layer covering the thin film transistor is formed. The photoresist pattern 142 is formed by applying a photoresist on a lower substrate 101 on which a protective film is formed, and then exposing and developing the photoresist. The semiconductive polymer film 140 is entirely coated to cover the photoresist pattern 142. Then, the photoresist pattern 142 and the semiconductive polymer film 140 thereon are removed together by a lift-off process using stripping liquid, thereby forming the pixel electrode 122 as shown in FIG. 8B.

도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 화소전극의 제조방법의 제3 실시예를 설명하기 위한 단면도이다.9A and 9B are cross-sectional views illustrating a third embodiment of a method of manufacturing a pixel electrode according to the present invention.

도 9a에 도시된 바와 같이 박막트랜지스터를 덮는 보호막이 형성된 하부기판(101) 상에 반도전성 고분자막(140)이 전면 도포된다. 이 반도전성 고분자막(140) 상에 홈(144a)과 돌출부(144b)를 가지는 마스크 몰드(144)가 정렬된다. 마스크 몰드(144)의 홈(144a)은 화소전극(122)이 형성될 영역과 대응된다. 이러한 마스크 몰드(144)는 자중 정도의 무게로 마스크 몰드(144)의 돌출부(144b) 표면과 화소전극의 하부막, 즉 보호막이 접촉되도록 반도전성 고분자막(140)을 가압한다. 이 가압공정에 의해 반도전성 고분자막(140)의 일부가 마스크 몰드(144)의 홈(144a) 내로 이동한다. 이에 따라, 도 9b에 도시된 바와 같이 마스크 몰드(144)의 홈(144a)과 반전 전사된 패턴 형태의 화소전극(122)이 형성된다.As shown in FIG. 9A, the semiconductive polymer layer 140 is entirely coated on the lower substrate 101 on which the protective layer covering the thin film transistor is formed. The mask mold 144 having the grooves 144a and the protrusions 144b is aligned on the semiconductive polymer film 140. The groove 144a of the mask mold 144 corresponds to the region where the pixel electrode 122 is to be formed. The mask mold 144 presses the semiconductive polymer layer 140 such that the surface of the protrusion 144b of the mask mold 144 and the lower layer of the pixel electrode, that is, the protective layer, are in contact with each other by the weight of the mask weight. A part of the semiconductive polymer film 140 is moved into the groove 144a of the mask mold 144 by this pressing process. Accordingly, as illustrated in FIG. 9B, the groove 144a of the mask mold 144 and the pixel electrode 122 having a pattern shape inverted and transferred are formed.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 박막트랜지스터 기판은 인가되는 전압에 의해 도전성 및 투명도가 달라지는 화소전극을 구비한다. 이 화소전극에 의해 백라이트 유닛으로부터의 광의 투과 및 차단이 가능해진다. 이에 따라, 액정 배향이 제대로 되지 않은 경우 발생되는 빛샘 현상을 화소전극을 이용하여 방지할 수 있다. 이러한 화소전극은 액정과 함께 본 발명에 따른 액정 표시 패널의 휘도를 결 정하게 된다.As described above, the thin film transistor substrate according to the present invention includes a pixel electrode whose conductivity and transparency vary depending on the applied voltage. This pixel electrode allows transmission and blocking of light from the backlight unit. Accordingly, the light leakage phenomenon generated when the liquid crystal alignment is not properly formed can be prevented by using the pixel electrode. The pixel electrode determines the luminance of the liquid crystal display panel according to the present invention together with the liquid crystal.

나아가, 본 발명에 따른 액정 표시 패널은 액정없이 백라이트 유닛으로부터의 광을 투과 및 차단하는 화소전극을 이용하여 액정 표시 패널의 휘도를 결정할 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 액정 표시 패널은 공통전극 및 배향막이 불필요함과 아울러 러빙, 셀갭 및 단차 등을 고려하지 않아도 된다.Furthermore, the liquid crystal display panel according to the present invention may determine the luminance of the liquid crystal display panel using pixel electrodes that transmit and block light from the backlight unit without liquid crystal. In this case, the liquid crystal display panel according to the present invention does not need the common electrode and the alignment layer, and does not need to consider rubbing, cell gap, and step.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.

Claims (13)

기판 상에 형성되는 박막트랜지스터와;A thin film transistor formed on the substrate; 상기 박막트랜지스터와 접속되며 상기 박막트랜지스터를 통해 인가되는 전압에 따라 투명도 및 도전성 중 적어도 어느 하나가 변하는 고분자로 형성된 화소전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판.And a pixel electrode connected to the thin film transistor and formed of a polymer having at least one of transparency and conductivity depending on a voltage applied through the thin film transistor. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 화소전극은 PEDOT, PProDOT-(CH3)2, PSS 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 화소전극.The pixel electrode is formed of any one of PEDOT, PProDOT- (CH 3 ) 2 , PSS. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 화소전극에는 Au, Pt, Ag, Cu 등의 금속 또는 Cl-, ClO4 -, NO3 - 등의 음이온으로 이루어진 도펀트가 첨가되는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판.The pixel electrode is Au, Pt, Ag, Cl, or metal such as Cu -, ClO 4 -, NO 3 - a thin film transistor substrate, characterized in that the anion dopant is added consisting of such. 전압 인가 유무에 따라 투명도 및 도전성 중 적어도 어느 하나가 변하는 고분자로 형성된 화소전극.A pixel electrode formed of a polymer in which at least one of transparency and conductivity changes depending on whether voltage is applied. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 화소전극은 PEDOT, PProDOT-(CH3)2, PSS 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 화소전극.The pixel electrode is formed of any one of PEDOT, PProDOT- (CH 3 ) 2 , PSS. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 화소전극에 첨가되는 도펀트를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 화소전극.And a dopant added to the pixel electrode. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 도펀트는 Au, Pt, Ag, Cu 등의 금속 또는 Cl-, ClO4 -, NO3 - 등의 음이온으로 형성되는 것을 특징으로 하는 화소전극.The dopant is formed of a metal such as Au, Pt, Ag, Cu, or an anion such as Cl − , ClO 4 − , NO 3 −, or the like. 기판 상에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;Forming a thin film transistor on the substrate; 상기 박막트랜지스터와 접속되며 상기 박막트랜지스터를 통해 인가되는 전압에 따라 투명도 및 도전성 중 적어도 어느 하나가 변하는 고분자로 이루어진 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판의 제조방법.And forming a pixel electrode connected to the thin film transistor and made of a polymer having at least one of transparency and conductivity depending on a voltage applied through the thin film transistor. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 화소전극을 형성하는 단계는Forming the pixel electrode 상기 박막트랜지스터가 형성된 기판 상에 고분자를 도포하는 단계와;Coating a polymer on a substrate on which the thin film transistor is formed; 상기 고분자를 포토리소그래피공정과 식각공정으로 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판의 제조방법.The method of manufacturing a thin film transistor substrate comprising the step of patterning the polymer in a photolithography process and an etching process. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 화소전극을 형성하는 단계는Forming the pixel electrode 상기 박막트랜지스터가 형성된 기판 상에 고분자막을 도포하는 단계와;Coating a polymer film on the substrate on which the thin film transistor is formed; 상기 고분자막을 홈과 돌출부를 가지는 마스크 몰드로 가압하여 상기 홈과 반전 전사된 패턴 형태의 상기 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판의 제조방법.And pressing the polymer film with a mask mold having grooves and protrusions to form the pixel electrode in a pattern form inverted and transferred to the grooves. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 화소전극을 형성하는 단계는Forming the pixel electrode 상기 박막트랜지스터가 형성된 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와;Forming a photoresist pattern on the substrate on which the thin film transistor is formed; 상기 포토레지스트 패턴을 덮도록 고분자막을 도포하는 단계와;Applying a polymer film to cover the photoresist pattern; 상기 포토레지스트 패턴과, 그 위의 고분자막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판의 제조방법.And removing the photoresist pattern and the polymer film thereon. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 화소전극은 PEDOT, PProDOT-(CH3)2, PSS 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판의 제조방법.The pixel electrode may be formed of any one of PEDOT, PProDOT- (CH 3 ) 2 , and PSS. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 화소전극에는 Au, Pt, Ag, Cu 등의 금속 또는 Cl-, ClO4 -, NO3 - 등의 음이온으로 이루어진 도펀트가 첨가되는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판의 제조방법.The pixel electrode is Au, Pt, Ag, Cl, or metal such as Cu -, ClO 4 -, NO 3 - Method of manufacturing a thin film transistor substrate which is characterized in that a dopant consisting of a negative ion, such as addition.
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