KR100987390B1 - 티에프티-엘씨디의 게이트 절연막 구조 및 그 제조방법 - Google Patents
티에프티-엘씨디의 게이트 절연막 구조 및 그 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100987390B1 KR100987390B1 KR1020100019938A KR20100019938A KR100987390B1 KR 100987390 B1 KR100987390 B1 KR 100987390B1 KR 1020100019938 A KR1020100019938 A KR 1020100019938A KR 20100019938 A KR20100019938 A KR 20100019938A KR 100987390 B1 KR100987390 B1 KR 100987390B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- weight
- insulating layer
- tft
- organic
- lcd
- Prior art date
Links
- 238000009413 insulation Methods 0.000 title abstract description 17
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 3
- 229910003471 inorganic composite material Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 claims abstract description 16
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 claims abstract description 8
- POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 2-butoxyethanol Chemical compound CCCCOCCO POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 7
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 claims description 6
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims description 6
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 6
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 6
- 125000000732 arylene group Chemical group 0.000 claims description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims description 6
- 229940070721 polyacrylate Drugs 0.000 claims description 6
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 229910034327 TiC Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 37
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 34
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 7
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 6
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N isobutanol Chemical compound CC(C)CO ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005055 methyl trichlorosilane Substances 0.000 description 2
- JLUFWMXJHAVVNN-UHFFFAOYSA-N methyltrichlorosilane Chemical compound C[Si](Cl)(Cl)Cl JLUFWMXJHAVVNN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920000734 polysilsesquioxane polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- PTTPXKJBFFKCEK-UHFFFAOYSA-N 2-Methyl-4-heptanone Chemical compound CC(C)CC(=O)CC(C)C PTTPXKJBFFKCEK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- BNDKRVWWPCJEIZ-UHFFFAOYSA-N C(CCC)OC(C)O.C(CCC)OC(C)O Chemical compound C(CCC)OC(C)O.C(CCC)OC(C)O BNDKRVWWPCJEIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- LIKFHECYJZWXFJ-UHFFFAOYSA-N dimethyldichlorosilane Chemical compound C[Si](C)(Cl)Cl LIKFHECYJZWXFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000001226 reprecipitation Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- -1 silane compound Chemical class 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
- H01L21/02208—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si
- H01L21/02214—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound comprising silicon and oxygen
- H01L21/02216—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound comprising silicon and oxygen the compound being a molecule comprising at least one silicon-oxygen bond and the compound having hydrogen or an organic group attached to the silicon or oxygen, e.g. a siloxane
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/49—Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
- H01L29/4908—Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET for thin film semiconductor, e.g. gate of TFT
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
본 발명은 TFT-LCD의 게이트 절연막 구조 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 TFT-LCD의 게이트 절연막 구조에 있어서, 상기 게이트 절연막은 하기 화학식으로 표시되는 유무기 복합소재로 된 0.1 내지 4마이크론 두께의 1차 절연층 및 상기 1차 절연층 상에 형성되는 0.1 내지 0.3 마이크론 두께의 SiNx 무기 2차 절연층을 포함한 것을 특징으로 하는 TFT-LCD의 게이트 절연막 구조 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 TFT-LCD 게이트 절연막은 전극 부분의 평탄도가 우수하면서도 전하이동, 절연성 및 투과도가 우수하다.
Description
본 발명은 TFT-LCD의 게이트 절연막 구조 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 TFT-LCD의 게이트 절연막 구조에 있어서,
상기 게이트 절연막은 하기 화학식으로 표시되는 유무기 복합소재로 된 1차 절연층
(상기 화학식 중 R은 수소(hydrogen), 알킬(alkyl), 알케닐(alkenyl), 아릴(aryl), 아릴렌(arylene), 알콕시(alkoxy), 아크릴 폴리머(poly acrylate)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상이고, M은 Al, Zr 및 Ti로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속이고, Me는 메틸기(Methyl Group)이며, n,m,n' 및 m'은 각각 독립적으로 1 내지 10,000 범위) 및 상기 1차 절연층 상에 형성되는 SiNx 무기 2차 절연층을 포함한 것을 특징으로 하는 TFT-LCD의 게이트 절연막 구조 및 그 제조방법에 관한 것이다.
평판표시소자로서 최근 각광받고 있는 액정표시소자(LCD)는 콘트라스트(contrast) 비가 크고 전력소비가 작다는 장점 때문에 활발한 연구가 이루어지고 있다. 특히, 얇은 두께로 제작될 수 있을 뿐만 아니라, 무게가 가볍고, 전력소비도 CRT 브라운관에 비해 상당히 적어 표시장치로서 각광을 받고 있다. 이와 같은 액정표시소자는 일반적으로 게이트 배선 및 데이터 배선에 의해 정의된 각 화소 영역에 박막트랜지스터, 화소전극, 스토리지 커패시터가 형성된 TFT 어레이 기판과, 컬러필터층과 공통전극이 형성된 컬러필터층 어레이 기판과, 상기 두 기판 사이에 개재된 액정층으로 구성되어, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하여 화상을 표시한다. 도 1은 종래 기술에 의한 TFT 어레이 기판의 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일렬로 배치된 게이트 배선(12)과 상기 게이트 배선(12)에 수직으로 교차 배치되는 데이터 배선(15)에 의해 단위 화소가 정의되며, 상기 게이트 배선(12) 및 데이터 배선(15)의 교차 지점에서 게이트 전극(12a), 게이트 절연막(13), 반도체층(14), 오믹콘택층(14a) 및 소스/드레인 전극(15a,15b)으로 적층되어 전압의 턴-온 또는 턴-오프를 제어하는 박막트랜지스터(TFT)와, 빛을 투과시키는 영역으로 액정층에 신호전압을 걸어주는 화소전극(17)과, 레밸-쉬프트(Levelshift)전압을 작게 하고 비선택 기간 동안에 화소정보를 유지해 주는 스토리지 커패시터가 구비되어 있다. 상기 게이트 절연막(13) 및 보호막(16)은 유전율이 7.5 정도의 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등의 무기재료를 통상, 플라즈마 강화형 화학 증기 증착(PECVD: plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법으로 증착하여 형성한다. 그러나, 게이트 절연막 및 보호막을 상기와 같은 무기재료를 증착하여 형성하는 경우, 1회의 증착공정만으로, 이물성이 배제된 균일한 두께의 게이트 절연막을 형성할 수 없는바, 약 2000Å 두께로 2회로 나누어 증착공정을 수행하여야 하므로 공정이 번거로워진다는 단점이 있었다. 그리고, 증착 장비의 경우 고가의 장비이므로 장비 관리비용 및 투자비용이 많이 소모된다는 문제점이 있었다.
이에 따라서, 공정이 용이하고 다소 저가의 장비를 사용하여 형성할 수 있는 유기물질 또는 유무기 복합물질로 게이트 절연막을 형성하는 기술이 제안되었다. 대한민국 등록특허 제396370호의 특허공보에는 아크릴 수지 베이스의 유무기 복합물질을 게이트 절연막을 형성하는 방법이 개시되어 있다. 유기 게이트 절연막은 무기 게이트 절연막과 달리, PECVD 방법이 아닌 스핀 코팅, 슬릿 코팅 등의 코팅방법에 의해 형성되므로 제조공정이 보다 용이해지며 장비 비용면에서도 이익이 된다. 그리고, 게이트 배선 및 게이트 전극의 단차를 제거하여 표면을 평탄화할 수 있다. 그러나, 이러한 유기 게이트 절연막은 무기 게이트 절연막에 비해 동일 두께 대비 유전율 수치가 작은데, 유전율이 낮으면 게이트 배선층과 데이터 배선층 사이에 형성되는 기생 커패시턴스 값이 작아지게 되어, 전하이동의 특성 결함 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전극 부분의 평탄도가 우수하면서도 전하이동, 절연성 및 투과도가 우수한 TFT-LCD의 게이트 절연막 구조 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 TFT-LCD의 게이트 절연막 구조에 있어서,
상기 게이트 절연막은 하기 화학식으로 표시되는 유무기 복합소재로 된 1차 절연층 및
(상기 화학식 중 R은 수소(hydrogen), 알킬(alkyl), 알케닐(alkenyl), 아릴(aryl), 아릴렌(arylene), 알콕시(alkoxy), 아크릴 폴리머(poly acrylate)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상이고, M은 Al, Zr 및 Ti로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속이고, Me는 메틸기(Methyl Group)이며, n,m,n' 및 m'은 각각 독립적으로 1 내지 10,000 범위)
상기 1차 절연층 상에 형성되는 SiNx 무기 2차 절연층을 포함한 것을 특징으로 하는 TFT-LCD의 게이트 절연막 구조를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 유무기 복합소재는 폴리실세스퀴옥산(Poly-Silsesquioxane) 15 내지 20중량%, 아크릴 폴리머 5내지 10중량%, 부톡시에탄올(butoxy ethanol) 혼합 용매 50 내지 75 중량% 및 Al2O3 , ZrO2 , Al2O3 ,-TiC, BaTiO3 및 TiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속산화물 5 내지 10중량%를 포함하는 조성비로 이루어진 것을 특징으로 하는 TFT-LCD의 게이트 절연막 구조를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 1차 절연층의 두께가 0.1 내지 4마이크론 범위이고, 상기 2차 절연층의 두께는 0.1 내지 0.4미크론 범위로 형성된 것을 특징으로 하는 TFT-LCD의 게이트 절연막 구조를 제공한다.
또한, 본 발명은 TFT-LCD의 게이트 절연막 구조를 형성하는 방법에 있어서,
ⅰ)폴리실세스퀴옥산(Poly-Silsesquioxane) 15 내지 20중량%, 아크릴 폴리머 5내지 10중량%, butoxy 에탄올 혼합 용매 50 내지 75 중량%, Al2O3 , ZrO2 , Al2O3 ,-TiC, BaTiO3 및 TiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속산화물 5내지 10중량%을 포함하는 조성물을 중합하여 하기 화학식으로 표시되는 유무기 복합소재를 제조하는 단계;
(상기 화학식 중 R은 수소(hydrogen), 알킬(alkyl), 알케닐(alkenyl), 아릴(aryl), 아릴렌(arylene), 알콕시(alkoxy), 아크릴 폴리머(poly acrylate)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상이고, M은 Al, Zr 및 Ti로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속이고, Me는 메틸기(Methyl Group)이며, n,m,n' 및 m'은 각각 독립적으로 1 내지 10,000 범위의 정수), ⅱ)상기 유무기 복합소재를 전극상에 0.1 내지 4마이크론 두께로 도포하여 1차 절연층을 형성하는 단계 및 ⅲ)상기 1차 절연층 상에 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)로 0.1 내지 0.4 마이크론 두께의 SiNx 무기 2차 절연층을 형성하는 단계를 포함하는 TFT-LCD의 게이트 절연막 구조 제조방법을 제공한다.
본 발명의 TFT-LCD의 게이트 절연막 구조는 종래 PECVD방법으로 형성되는 a-Si(비정질 SiNx) 제이트 절연막 구조와 대비시 전극 부분의 평탄도가 우수하면서도 전하이동, 절연성 및 투과도가 우수하다.
도 1은 종래 기술에 의한 TFT 어레이 기판의 단면도
도 2는 본 발명에 따른 TFT-LCD의 절연막 구조를 설명하기 위한 기판의 단면도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20 1차 절연층 30 2차 절연층
100 TFT-LCD 기판
도 2는 본 발명에 따른 TFT-LCD의 절연막 구조를 설명하기 위한 기판의 단면도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20 1차 절연층 30 2차 절연층
100 TFT-LCD 기판
이하에서 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 TFT-LCD의 게이트 절연막 구조를 포함한 어레이 기판의 단면도이다. 도 2에서 볼 수 있는 것과 같이, 본 발명의 TFT-LCD의 게이트 절연막 구조는 하기 화학식으로 표시되는 유무기 복합재료로 된 1차 절연층 및 상기 1차 절연층 상에 형성되는 SiNx 무기 2차 절연층을 포함한 것을 특징으로 한다
(상기 화학식 중 R은 수소(hydrogen), 알킬(alkyl), 알케닐(alkenyl), 아릴(aryl), 아릴렌(arylene), 알콕시(alkoxy), 아크릴 폴리머(poly acrylate)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상이고, M은 Al, Zr 및 Ti로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속이고, Me는 메틸기(Methyl Group)이며, n,m,n' 및 m'은 각각 독립적으로 1 내지 10,000 범위).
본 발명의 TFT-LCD의 게이트 절연막 구조에 있어서, 상기 1차절연층은 폴리실세스퀴옥산(Poly-Silsesquioxane) 15 내지 20중량%, 아크릴 폴리머 5내지 10중량%, 부톡시에탄올(butoxy ethanol) 혼합 용매 50 내지 75 중량% 및 Al2O3 , ZrO2 , Al2O3,-TiC, BaTiO3 및 TiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속산화물 5 내지 10중량%를 포함하는 조성을 중합하여 제조한 유무기 복합소재를 적절한 용매에 분산시킨 후 기판(전극) 상에 스핀 코팅(spin coating) 또는 슬릿 코팅(slit coating) 등 공지의 코팅법 등을 이용하여 도포하여 형성한다. 상기 1차 절연층은 0.1 내지 4마이크론 두께로 형성되는 것이 바람직한데, 1차 절연층의 두께가 0.1 미크론 미만인 경우에는 평탄도가 좋지 않고, 반면 4미크론을 초과하는 경우에는 평탄도는 우수하지만, 두께증가에 따른 정전하 크기 과다로 게이트 전압손실과 RC(Resistance Capacitance) Delay 현상초래를 가져올 수 있고, 도포 두께의 증가에 따른 우수 물성의 증가가 이루어지지 않아 재료과다 사용의 문제가 있을 수 있기 때문이다. 상기 유무기 복합소재는 폴리실세스퀴옥산(Poly-Silsesquioxane) 15 내지 20중량%, 아크릴 폴리머 5내지 10중량%, 부톡시에탄올(butoxy ethanol) 혼합 용매 50 내지 75 중량% 및 Al2O3 , ZrO2 , Al2O3 ,-TiC, BaTiO3 및 TiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속산화물 5 내지 10중량%를 포함하는 조성비로 이루어질 수 있다. 상기 유무기 복합소재는 상기 조성 중 우선 실란화합물을 가수분해 및 축합하여 졸-겔 방법으로 실란 공중합체를 제조한 후, 상기 용매에 분산시킨 후 금속산화물과 아크릴 폴리머를 첨가하고 중합하여 제조될 수 있다.
상기 유무기 복합소재의 조성 중 아크릴 폴리머의 역할은 유연성을 제공하는 것으로, 그 함량은 전체 유무기 복합소재의 총중량을 기준으로 5내지 10중량% 범위인 것이 바람직하다. 함량이 5중량% 미만이면 유연성이 부족하고, 10중량%를 초과하면 막 갈라짐 현상이 나타나기 때문이다.
또한, 상기 유무기 복합소재의 조성 중 폴리실세스퀴옥산(Poly-Silsesquioxane)계 역할은 투과성을 제공하고 네트워트 구조의 뼈대를 구성하는 것으로, 그 함량은 전체 유무기 복합소재의 총중량을 기준으로 15 내지 20중량% 범위인 것이 바람직하다. 함량이 15 중량% 미만이면 내열성이 부족하고, 반면 20 중량%를 초과하면 탁해지기 때문이다.
또한, 상기 유무기 복합소재의 조성 중 금속산화물의 역할은 경도를 제공하는 것으로, 그 함량은 전체 유무기 복합소재의 총중량을 기준으로 5내지 10중량% 범위인 것이 바람직하다. 금속산화물의 함량이 5중량% 미만이면 경도가 부족하고, 반면 10중량 %를 초과하면 평탄성이 떨어지기 때문이다. 금속산화물의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니나 Al2O3 , ZrO2 , Al2O3 ,-TiC, BaTiO3 및 TiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것이 바람직하다. 상기 금속산화물 중의 금속성분은 실리콘 원자 또는 산소와 결합하게 되어 네트워크 구조를 형성한다.
상기 화학식 중 n,m,n' 및 m'은 고분자의 특성상 특별히 제한될 필요는 없으나, 제조 후 물성을 고려하면 각각 독립적으로 1 내지 10,000 범위의 정수인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 상기 n,m,n' 및 m'이 각각 독립적으로 1 내지 100 범위인 것이 바람직하다.
또한, 상기 유무기 복합소재는 필요에 따라 각종 첨가제, 예를 들면 노광반응성을 제공하는 광반응 물질 등을 전체 유무기 복합소재의 총중량을 기준으로 1 내지 5중량% 범위로 더 포함할 수 있다.
본 발명의 TFT-LCD의 게이트 절연막 구조는 상기 1차 절연층 상에 형성되는 0.1 내지 0.4 미크론 두께의 SiNx 무기 2차 절연층을 포함한다. 상기 2차 절연층은 PECVD 등 화학기상증착법에 의해 형성될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 모두 알 수 있는 것이므로 본 명세서에서 이에 대한 상세한 설명은 하지 않기로 한다.
이하에서 실시예를 통해 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명한다.
실시예
1(유무기 복합소재 제조)
출발원료로서 MTCS(Methyltrichlorosilane)과 DMDCS(Dimethyl dichlorosilane)를 몰비로 1: 15의 비율로 혼합한 후 가수 분해 및 축합 반응을 수행하였다. 이때 용매로는 전체 반응물 중량의 20배의 THF(Tetrahydrofuran)를 이용하였으며, 반응첨가물로 Na2CO3 3mol%를 넣는다. 가수분해 및 축합반응은 , 졸-겔 방법으로 수행되었다. 원료 물질은 THF와 Toluene의 혼합용매로 각각을 용해시켜 3HR 반응시킨 용액을 이용 하였다. 그리고 이 용액에 증류수(H2O) 및 Toluene (1:20)를 혼합 하여 추가하고 4시간동안 반응시킨다. 생성된 침전물은 제거하고 Na2CO3 포화용액으로 세척하여 염을 완전히 제거하였다. 이 용액을 감암증류하여 THF를 제거하였으며, MgSO4를 가하여 수분을 제거하였다. 이 용액에 MgSO4를 소량 가하고 72시간동안 교반하여 축합시켜 백색타르 형태의 Methyl silsesquioxane (MSSQ) Polymer 공중합체를 얻었다.
이렇게 제조한 MSSQ와 폴리아크릴산(polyacrylate)를 각각 1 :2 , 1:4, 1:6 1:8 .1:10의 Mol 비로 MIBK(Metyl isobutyl ketone)에 완전히 용해, 준비하고, 분산 매체를 각각 소량 가해서, 이들을 일정량 1:1:1:1 로 하여 반응조에 투입 하였다. 이어서 전체 반응물의 몰수를 기준으로 Al2O3 ,-TiC 10 mol%를 투입한 다음 68℃에서 72 시간 반응시켜 유무기 복합소재를 제조하였고, 이를 M- PSSQ-A로 명명하였다. 제조한 후 재침전법으로 정제 및 건조하여 백색의 모르타르 상의 결과물을 수득하였다.
실시예
2(게이트 절연막 제조)
상기 실시예 1에서 제조한 유무기 복합소재 8중량부와 ISO - BUTANOL 92중량부를 혼합하여 페이스트를 제조한 후 상기 페이스트를 슬릿코팅법을 이용하여 TFT-LCD 기판의 전극 상에 2미크론 두께로 도포하여 1차 절연층을 형성하였다. 230℃에서 90 분 동안 건조 후, 화학기상증착장치(제조원:한국 (주)주성엔지니아링 사) 챔버에 장착하여 0.2미크론 두께로 2차 절연층인 비정질 SiNx 막을 증착하였다.
비교예
1(
PECVD
공법으로 게이트 절연막 제조)
종래의 게이트 절연막 제조방법인 PECVD공법을 이용하여 1차 0.2미크론 및 2차 0.2미크론 두께로 성막한 비정질 SiNx 절연막을 제조하였다.
상기 실시예 2 및 비교예 1에서 제조한 절연막의 투과도, 평탄도, 내열도 및 모빌리티(mobility) 등의 물성을 측정하여 그 결과를 표 1에 정리하였다
상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방법으로 제조한 TFT-LCD의 게이트 절연막 구조는 평탄도가 우수하면서도 전하이동, 절연성 및 투과도가 우수하다.
앞에서 설명된 본 발명의 일실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
Claims (4)
- TFT-LCD의 게이트 절연막에 있어서,
상기 게이트 절연막은 하기 화학식으로 표시되는 유무기 복합소재로 된 1차 절연층
(상기 화학식 중 R은 수소(hydrogen), 알킬(alkyl), 알케닐(alkenyl), 아릴(aryl), 아릴렌(arylene), 알콕시(alkoxy), 아크릴 폴리머로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상이고, M은 Al, Zr 및 Ti로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속이고, Me는 메틸기(methyl Group)이며, n,m,n' 및 m'은 각각 독립적으로 1 내지 10,000 범위) 및
상기 1차 절연층 상에 형성되는 SiNx 무기 2차 절연층을 포함한 것을 특징으로 하는 TFT-LCD의 게이트 절연막. - 제1항에 있어서,
상기 유무기 복합소재는 폴리실세스퀴옥산(Poly-Silsesquioxane) 15 내지 20중량%, 아크릴 폴리머 5내지 10중량%, 부톡시에탄올(butoxy ethanol) 혼합 용매 50 내지 75 중량% 및 Al2O3, ZrO2, Al2O3,-TiC, BaTiO3 및 TiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속산화물 5 내지 10중량%를 포함하는 조성비로 이루어진 것을 특징으로 하는 TFT-LCD의 게이트 절연막. - 제1항에 있어서,
상기 1차 절연층의 두께는 0.1 내지 4마이크론 범위이고, 상기 2차 절연층의 두께는 0.1 내지 0.4미크론 범위로 형성된 것을 특징으로 하는 TFT-LCD의 게이트 절연막. - TFT-LCD의 게이트 절연막을 제조하는 방법에 있어서,
ⅰ)폴리실세스퀴옥산(Poly-Silsesquioxane) 15 내지 20중량%, 아크릴 폴리머 5내지 10중량%, butoxy 에탄올 혼합 용매 50 내지 75 중량%, Al2O3, ZrO2, Al2O3,-TiC, BaTiO3 및 TiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속산화물 5내지 10중량%을 포함하는 조성물을 중합하여 하기 화학식으로 표시되는 유무기 복합소재를 제조하는 단계;
(상기 화학식 중 R은 수소(hydrogen), 알킬(alkyl), 알케닐(alkenyl), 아릴(aryl), 아릴렌(arylene), 알콕시(alkoxy), 아크릴 폴리머(poly acrylate)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상이고, M은 Al, Zr 및 Ti로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속이고, Me는 메틸기(Methyl Group)이며, n,m,n' 및 m'은 각각 독립적으로 1 내지 10,000 범위)
ⅱ)상기 유무기 복합소재를 전극상에 0.1 내지 4마이크론 두께로 도포하여 1차 절연층을 형성하는 단계 및
ⅲ)상기 1차 절연층 상에 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)로 0.1 내지 0.4 마이크론 두께의 SiNx 무기 2차 절연층을 형성하는 단계를 포함하는 TFT-LCD의 게이트 절연막 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100019938A KR100987390B1 (ko) | 2010-03-05 | 2010-03-05 | 티에프티-엘씨디의 게이트 절연막 구조 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100019938A KR100987390B1 (ko) | 2010-03-05 | 2010-03-05 | 티에프티-엘씨디의 게이트 절연막 구조 및 그 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR100987390B1 true KR100987390B1 (ko) | 2010-10-13 |
Family
ID=43135390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100019938A KR100987390B1 (ko) | 2010-03-05 | 2010-03-05 | 티에프티-엘씨디의 게이트 절연막 구조 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100987390B1 (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4988514A (en) * | 1984-11-01 | 1991-01-29 | Fujitsu Limited | Preparation of lower alkyl polysilsesquioxane and formation of insulating layer of silylated polymer on electronic circuit board |
| KR100396370B1 (ko) | 2001-04-30 | 2003-09-02 | 주식회사 엘지화학 | Ｔｆｔ-ｌｃｄ의 게이트 절연막용 유무기 복합재료, 이를포함하는 게이트 절연막 및, 그의 제조방법 |
| US20060202288A1 (en) | 2005-03-11 | 2006-09-14 | Seiko Epson Corporation | Insulator composition, organic semiconductor device, electronic device, and electronic apparatus |
-
2010
- 2010-03-05 KR KR1020100019938A patent/KR100987390B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4988514A (en) * | 1984-11-01 | 1991-01-29 | Fujitsu Limited | Preparation of lower alkyl polysilsesquioxane and formation of insulating layer of silylated polymer on electronic circuit board |
| KR100396370B1 (ko) | 2001-04-30 | 2003-09-02 | 주식회사 엘지화학 | Ｔｆｔ-ｌｃｄ의 게이트 절연막용 유무기 복합재료, 이를포함하는 게이트 절연막 및, 그의 제조방법 |
| US20060202288A1 (en) | 2005-03-11 | 2006-09-14 | Seiko Epson Corporation | Insulator composition, organic semiconductor device, electronic device, and electronic apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101419962B1 (ko) | 규소계 액정 배향제 및 액정 배향막 | |
| TWI726871B (zh) | 混成有機-無機材料的組成物及其製造方法與使用方法 | |
| JP3757514B2 (ja) | 液晶垂直配向膜の形成方法 | |
| US5700391A (en) | Liquid coating composition forming a liquid crystal display element insulating film | |
| KR101883521B1 (ko) | 규소계 액정 배향제, 액정 배향막 및 액정 표시 소자 | |
| KR100549715B1 (ko) | 다공성실리카피막형성용도포액,도포된기재및단섬유실리카 | |
| US9657178B2 (en) | Anti-reflective coating composition comprising siloxane compound, and anti-reflective film using same | |
| KR20110084493A (ko) | 포지티브형 감광성 조성물 및 영구 레지스트 | |
| US20190382617A1 (en) | Polysilsesquioxane resin composition and light-shielding black resist composition containing same | |
| EP0312280A2 (en) | A composition for forming a coat for protecting transparent electrodes for liquid crystal display elements | |
| TWI299746B (ko) | ||
| TW201425481A (zh) | 改質氫化聚矽氧氮烷、含有其的用於形成以氧化矽爲主的絕緣層之組合物、用於形成以氧化矽爲主的絕緣層之組合物的製備方法、以氧化矽爲主的絕緣層、及以氧化矽爲主的絕緣層的製造方法 | |
| WO2014073815A1 (ko) | 실록산 화합물을 포함하는 초친수성 반사방지 코팅 조성물, 이를 이용한 초친수성 반사방지 필름 및 이의 제조방법 | |
| KR102082525B1 (ko) | 규소계 액정 배향제, 액정 배향막 및 액정 표시 소자 | |
| KR100256918B1 (ko) | 액정 표시 소자 절연 피막 형성용 도포액 | |
| KR100956675B1 (ko) | 액정 배향제, 이를 포함하는 액정 배향막, 및 이를포함하는 액정 표시 장치 | |
| CN101765561A (zh) | 多孔质二氧化硅前体组合物及其制备方法、多孔质二氧化硅膜及其形成方法、半导体元件、图像显示装置及液晶显示装置 | |
| KR100987390B1 (ko) | 티에프티-엘씨디의 게이트 절연막 구조 및 그 제조방법 | |
| JPH1150007A (ja) | 低誘電率シリカ系被膜形成用塗布液および被膜付基材 | |
| CN103757706A (zh) | 一种非线性光学晶体表面增透保护膜的制备方法 | |
| JP3724004B2 (ja) | 熱硬化性組成物、その製造方法およびカラーフィルタ | |
| JP3914011B2 (ja) | 液晶表示セルおよび該液晶表示セル用塗布液 | |
| US6984594B2 (en) | Deposition method of insulating layers having low dielectric constant of semiconductor devices | |
| JPH05170912A (ja) | 新規な高分子化合物及びそれを用いた強誘電性液晶組成物 | |
| CN112831076A (zh) | 一种高阻水透明聚酰亚胺薄膜的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| A302 | Request for accelerated examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130930 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |