KR20080014386A - Thin film transistor array panel and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 1 is a layout view of a thin film transistor array panel according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 박막 트랜지스터 표시판을 II-II 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,FIG. 2 is a cross-sectional view of the thin film transistor array panel of FIG. 1 taken along the line II-II.
도 3, 도 5, 도 7, 도 9, 도 11 및 도 13은 도 1 및 도 2의 박막 트랜지스터 표시판을 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법을 차례로 도시한 배치도이고, 3, 5, 7, 9, 11, and 13 are layout views sequentially illustrating a method of manufacturing the thin film transistor array panel of FIGS. 1 and 2 according to an embodiment of the present invention;
도 4는 도 3의 박막 트랜지스터 표시판을 IV-IV 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 4 is a cross-sectional view of the thin film transistor array panel of FIG. 3 taken along the line IV-IV.
도 6은 도 5의 박막 트랜지스터 표시판을 VI-VI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, FIG. 6 is a cross-sectional view of the thin film transistor array panel of FIG. 5 taken along the line VI-VI.
도 8은 도 7의 박막 트랜지스터 표시판을 VIII-VIII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, FIG. 8 is a cross-sectional view of the thin film transistor array panel of FIG. 7 taken along the line VIII-VIII.
도 10은 도 9의 박막 트랜지스터 표시판을 X-X 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, FIG. 10 is a cross-sectional view of the thin film transistor array panel of FIG. 9 taken along the line X-X.
도 12는 도 11의 박막 트랜지스터 표시판을 XII-XII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, FIG. 12 is a cross-sectional view of the thin film transistor array panel of FIG. 11 taken along the line XII-XII.
도 14는 도 13의 박막 트랜지스터 표시판을 XIV-XIV 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.14 is a cross-sectional view of the thin film transistor array panel of FIG. 13 taken along the line XIV-XIV.
<도면 부호의 설명> <Description of Drawing>
110: 절연 기판 121: 게이트선110: insulating substrate 121: gate line
124: 게이트 전극 129: 게이트선의 끝 부분124: gate electrode 129: end of gate line
133: 소스 전극 135: 드레인 전극133: source electrode 135: drain electrode
136: 전극부 137: 용량부136: electrode portion 137: capacitive portion
145, 162, 163, 185: 접촉 구멍145, 162, 163, 185: contact hole
144: 게이트 절연체 146: 개구부144: gate insulator 146: opening
154: 유기 반도체 140, 160: 층간 절연막154:
171: 데이터선 172: 유지 전극선171: data line 172: sustain electrode line
173: 데이터선의 돌출부 174: 광 차단막173:
177: 유지 전극 179: 데이터선의 끝 부분 177: sustain electrode 179: end of data line
81, 82: 접촉 보조 부재 191: 화소 전극 81, 82: contact auxiliary member 191: pixel electrode
본 발명은 박막 트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film transistor array panel and a method of manufacturing the same.
일반적으로 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED display), 전기 영동 표시 장 치(electrophoretic display) 등의 평판 표시 장치는 복수 쌍의 전기장 생성 전극과 그 사이에 들어 있는 전기 광학(electro-optical) 활성층을 포함한다. 액정 표시 장치의 경우 전기 광학 활성층으로 액정층을 포함하고, 유기 발광 표시 장치의 경우 전기 광학 활성층으로 유기 발광층을 포함한다.In general, flat panel displays such as a liquid crystal display (LCD), an organic light emitting diode display (OLED display), an electrophoretic display, and the like are provided with a plurality of pairs of electric field generating electrodes. And an electro-optical active layer interposed therebetween. The liquid crystal display device includes a liquid crystal layer as the electro-optical active layer, and the organic light emitting display device includes an organic light emitting layer as the electro-optical active layer.
한 쌍을 이루는 전기장 생성 전극 중 하나는 통상 스위칭 소자에 연결되어 전기 신호를 인가받고, 전기 광학 활성층은 이 전기 신호를 광학 신호로 변환함으로써 영상을 표시한다.One of the pair of field generating electrodes is typically connected to a switching element to receive an electrical signal, and the electro-optical active layer converts the electrical signal into an optical signal to display an image.
평판 표시 장치에서는 스위칭 소자로서 삼단자 소자인 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 사용하며, 이 박막 트랜지스터를 제어하기 위한 주사 신호를 전달하는 게이트선(gate line)과 화소 전극에 인가될 신호를 전달하는 데이터선(data line)이 평판 표시 장치에 구비된다.In the flat panel display device, a thin film transistor (TFT), which is a three-terminal element, is used as a switching element. A data line to be transmitted is provided in the flat panel display.
이러한 박막 트랜지스터 중에서, 규소(Si)와 같은 무기 반도체 대신 유기 반도체를 포함하는 유기 박막 트랜지스터(organic thin film transistor, OTFT)에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.Among these thin film transistors, studies on organic thin film transistors (OTFTs) including organic semiconductors instead of inorganic semiconductors such as silicon (Si) have been actively conducted.
유기 박막 트랜지스터는 유기 물질의 특성상 섬유(fiber) 또는 필름(film)과 같은 형태로 만들 수 있어서 가요성 표시 장치(flexible display device)의 핵심 소자로 주목받고 있다.The organic thin film transistor is attracting attention as a core element of a flexible display device because the organic thin film transistor may be formed in a fiber or film form due to the nature of the organic material.
또한 유기 박막 트랜지스터는 잉크젯 인쇄(ink-jet printing) 방법과 같은 용액 공정(solution process)으로 제작할 수 있어서 증착 공정 만으로 한계가 있는 대면적 평판 표시 장치에도 쉽게 적용할 수 있다. In addition, the organic thin film transistor may be manufactured by a solution process such as an ink-jet printing method, and thus may be easily applied to a large area flat panel display device having only a limited deposition process.
잉크젯 인쇄 방법은 노즐이 구비된 잉크젯용 헤드를 이동시키며 격벽(partition)에 의해 정의되어 있는 소정 영역에 유기 용액을 분사하는 방법으로, 유기 반도체 또는 절연체와 같은 유기 박막을 용이하게 형성할 수 있다. The inkjet printing method is a method of injecting an organic solution into a predetermined region defined by a partition while moving an inkjet head provided with a nozzle, and can easily form an organic thin film such as an organic semiconductor or an insulator.
이 때 격벽은 유기 용액과 다른 표면 성질을 가지는 경우 용액이 격벽 위로 흐르는 것을 방지하고 원하는 위치에만 유기 박막을 형성할 수 있다. 예컨대 유기 용액이 친수성을 가지는 경우 격벽 표면은 소수성을 가지도록 표면 처리할 수 있으며, 유기 용액이 소수성을 가지는 경우 격벽 표면은 친수성을 가지도록 표면 처리할 수 있다. In this case, when the barrier rib has a surface property different from that of the organic solution, the barrier layer may prevent the solution from flowing over the barrier rib and form the organic thin film only at a desired position. For example, when the organic solution has hydrophilicity, the partition surface may be surface treated to have hydrophobicity, and when the organic solution has hydrophobicity, the partition surface may be surface treated to have hydrophilicity.
이와 같은 표면 처리는 플라스마를 이용한 별도의 공정이 필요하다. Such surface treatment requires a separate process using plasma.
그러나 플라스마를 이용한 표면 처리는 그 효과가 장시간 지속되지 못하며, 격벽 표면뿐만 아니라 유기 박막이 형성될 위치까지 플라스마 처리가 되어 유기 용액이 불균일한 두께로 형성될 수 있다.However, the surface treatment using plasma does not last long, and the organic solution may be formed to have a non-uniform thickness because the plasma treatment is performed not only on the partition surface but also at the position where the organic thin film is to be formed.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이를 해결하기 위한 것으로서 별도의 플라스마 공정 없이 격벽의 표면을 개질하는 것이다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to solve this problem is to modify the surface of the partition wall without a separate plasma process.
본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판은 기판, 상기 기판 위에 형성되어 있는 데이터선, 상기 데이터선과 교차하며 게이트 전극을 포함하는 게이트선, 상기 데이터선과 연결되어 있는 소스 전극, 상기 소스 전극과 마주하는 드레인 전극, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극과 접촉하는 유기 반도체, 그리고 상기 유기 반도체를 정의하며 불소 함유 화합물을 포함하는 아크릴계 감광성수지를 포함하는 격벽을 포함한다.A thin film transistor array panel according to an exemplary embodiment of the present invention includes a substrate, a data line formed on the substrate, a gate line crossing the data line and including a gate electrode, a source electrode connected to the data line, and facing the source electrode. A drain electrode, an organic semiconductor in contact with the source electrode and the drain electrode, and a partition including an acrylic photosensitive resin defining the organic semiconductor and containing a fluorine-containing compound.
상기 감광성 수지는 열 가교성을 가질 수 있다.The photosensitive resin may have thermal crosslinkability.
상기 불소 함유 화합물은 불소계 계면활성제, 불소계 나노파티클, 불소계 고분자 나노비드 중에 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.The fluorine-containing compound may include at least one selected from fluorine-based surfactants, fluorine-based nanoparticles, and fluorine-based polymer nanobeads.
상기 불소 함유 화합물은 상기 층간 절연막에 대하여 1 내지 40중량% 포함될 수 있다.The fluorine-containing compound may be included in an amount of 1 to 40 wt% based on the interlayer insulating film.
상기 유기 반도체는 친수성을 가질 수 있다.The organic semiconductor may have hydrophilicity.
상기 유기 반도체와 상기 게이트 전극 사이에 위치하는 게이트 절연체를 더 포함하며, 상기 유기 반도체와 상기 게이트 절연체 중 적어도 하나는 용해성 물질을 포함할 수 있다.A gate insulator may be further disposed between the organic semiconductor and the gate electrode, and at least one of the organic semiconductor and the gate insulator may include a soluble material.
상기 데이터선과 상기 소스 전극은 다른 물질을 포함하며, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 ITO 또는 IZO를 포함할 수 있다.The data line and the source electrode may include different materials, and the source electrode and the drain electrode may include ITO or IZO.
상기 유기 반도체 하부에 위치하는 광 차단막을 더 포함할 수 있다.The light blocking layer may further include a light blocking layer under the organic semiconductor.
본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법은 기판 위에 데이터선을 형성하는 단계, 상기 데이터선과 교차하는 게이트선을 형성하는 단계, 상기 데이터선과 연결되어 있는 소스 전극 및 상기 소스 전극과 마주하는 드레인 전극을 형성하는 단계, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극과 접촉하는 유기 반도체를 형성하는 단계, 그리고 상기 유기 반도체를 정의하는 격벽을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 격벽을 형성하는 단계는 불소 함유 화합물을 포함하는 아크릴 계 감광성 수지 막을 형성하는 단계, 그리고 상기 감광성 수지 막을 패터닝하여 개구부를 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a thin film transistor array panel according to an exemplary embodiment of the present invention includes forming a data line on a substrate, forming a gate line intersecting the data line, a source electrode connected to the data line, and facing the source electrode. Forming a drain electrode, forming an organic semiconductor in contact with the source electrode and the drain electrode, and forming a partition defining the organic semiconductor, wherein forming the partition includes fluorine-containing. Forming an acrylic photosensitive resin film comprising a compound, and patterning the photosensitive resin film to form an opening.
상기 감광성 수지 막을 형성하는 단계는 감광성 수지를 도포하는 단계, 상기 감광성 수지를 노광 및 현상하는 단계, 그리고 상기 감광성 수지를 130 내지 250℃에서 열 가교하는 단계를 포함한다.Forming the photosensitive resin film includes applying a photosensitive resin, exposing and developing the photosensitive resin, and thermally crosslinking the photosensitive resin at 130 to 250 ° C.
상기 유기 반도체를 형성하는 단계는 잉크젯 인쇄 방법으로 수행할 수 있다.The forming of the organic semiconductor may be performed by an inkjet printing method.
본 발명의 다른 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판은 기판 위에 데이터선을 형성하는 단계, 상기 데이터선 위에 제1 층간 절연막을 형성하는 단계, 상기 제1 층간 절연막 위에 상기 데이터선과 연결되는 소스 전극 및 상기 소스 전극과 마주하는 드레인 전극을 형성하는 단계, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 위에 불소 함유 화합물을 포함하는 아크릴계 감광성 수지 막을 형성하는 단계, 상기 감광성 수지 막을 패터닝하여 개구부를 가지는 제2 층간 절연막을 형성하는 단계, 상기 개구부에 유기 반도체를 형성하는 단계, 상기 유기 반도체 위에 게이트 절연체를 형성하는 단계, 상기 게이트 절연체 및 상기 제2 층간 절연막 위에 게이트선을 형성하는 단계를 포함한다.According to another exemplary embodiment of the present invention, a thin film transistor array panel may include forming a data line on a substrate, forming a first interlayer insulating layer on the data line, a source electrode connected to the data line on the first interlayer insulating layer, and Forming a drain electrode facing the source electrode, forming an acrylic photosensitive resin film containing a fluorine-containing compound on the source electrode and the drain electrode, and patterning the photosensitive resin film to form a second interlayer insulating film having an opening Forming an organic semiconductor in the opening; forming a gate insulator over the organic semiconductor; and forming a gate line over the gate insulator and the second interlayer insulating layer.
상기 감광성 수지 막을 형성하는 단계는 감광성 수지를 도포하는 단계, 상기 감광성 수지를 노광 및 현상하는 단계, 그리고 상기 감광성 수지를 130 내지 250℃에서 열 가교하는 단계를 포함할 수 있다.Forming the photosensitive resin film may include applying a photosensitive resin, exposing and developing the photosensitive resin, and thermally crosslinking the photosensitive resin at 130 to 250 ° C.
상기 유기 반도체를 형성하는 단계 및 상기 게이트 절연체를 형성하는 단계는 잉크젯 인쇄 방법으로 형성할 수 있다.The forming of the organic semiconductor and the forming of the gate insulator may be formed by an inkjet printing method.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a portion of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on top" of another part, this includes not only when the other part is "right over" but also when there is another part in the middle. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle.
그러면 도 1 및 도 2를 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판에 대하여 상세하게 설명한다. Next, a thin film transistor array panel according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 2는 도 1의 박막 트랜지스터 표시판을 II-II 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.1 is a layout view of a thin film transistor array panel according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the thin film transistor array panel of FIG. 1 taken along line II-II.
투명한 유리, 실리콘(silicone) 또는 플라스틱(plastic) 따위로 만들어진 절연 기판(substrate)(110) 위에 복수의 데이터선(data line)(171), 복수의 유지 전극선(storage electrode line)(172) 및 광 차단막(174)이 형성되어 있다.A plurality of
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 있다. 각 데이터선(171)은 옆으로 돌출한 복수의 돌출부(projection)(173)와 다른 층 또 는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(179)을 포함한다. 데이터 신호를 생성하는 데이터 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 데이터 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우, 데이터선(171)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.The
유지 전극선(172)은 소정의 전압을 인가 받으며 데이터선(171)과 거의 나란하게 뻗는다. 각 유지 전극선(172)은 두 데이터선(171) 사이에 위치하며 두 데이터선(171) 중 오른쪽에 가깝다. 유지 전극선(172)은 옆으로 갈라져서 원형을 이루는 유지 전극(storage electrode)(177)을 포함한다. 그러나 유지 전극선(172)의 모양 및 배치는 여러 가지로 변형될 수 있다.The
광 차단막(174)은 데이터선(171) 및 유지 전극선(172)과 분리되어 있다. The
데이터선(171), 유지 전극선(172) 및 광 차단막(174)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 금(Ag)이나 금 합금 등 금 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어질 수 있다. 그러나 이들은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다. 그러나 데이터선(171) 및 유지 전극선(172)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.The
데이터선(171), 유지 전극선(172) 및 광 차단막(174)은 그 측면이 기판(110) 면에 대하여 약 30 내지 80도 정도의 경사각으로 기울어진 것이 바람직하다.The side surfaces of the
데이터선(171), 유지 전극선(172) 및 광 차단막(174) 위에는 하부 층간 절연막(160)이 형성되어 있다. 하부 층간 절연막(160)은 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiO2) 따위의 무기 절연물로 만들어질 수 있으며, 그 두께는 약 2,000 내지 5,000Å일 수 있다.A lower
하부 층간 절연막(160)은 데이터선(171)의 돌출부(173) 및 끝 부분(179)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(163, 162)을 가진다.The lower
하부 층간 절연막(160) 위에는 복수의 소스 전극(source electrode)(133), 복수의 드레인 전극(drain electrode)(135) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(82)가 형성되어 있다. A plurality of
소스 전극(133)은 섬(island)형일 수 있으며, 접촉 구멍(163)을 통하여 데이터선(171)과 연결되어 있다.The
드레인 전극(135)은 광 차단막(174) 위에서 소스 전극(133)과 마주하는 부분(이하 '전극부'라고 함)(136) 및 유지 전극선(172)과 적어도 일부 중첩하는 부분(이하 '용량부'라고 함)(137)을 포함한다. 전극부(136)는 소스 전극(133)과 마주하여 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)의 일부를 이루며, 용량부(137)는 유지 전극선(172)과 중첩하여 전압 유지 능력을 강화하기 위한 유지 축전기(storage capacitor)를 형성한다.The
접촉 보조 부재(82)는 접촉 구멍(162)을 통하여 데이터선(171)의 끝 부 분(179)과 연결되어 있으며, 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.The contact
소스 전극(133) 및 드레인 전극(135)은 유기 반도체와 직접 접촉하기 때문에 유기 반도체의 에너지 준위와 차이가 크지 않은 일 함수(work function)를 가지는 도전 물질로 만들어지며, 이에 따라 유기 반도체와 전극 사이에 쇼트키 장벽(schottky barrier)을 낮추어 캐리어 주입 및 이동을 용이하게 할 수 있다. 이러한 물질로는 ITO 또는 IZO와 같은 도전성 산화물을 들 수 있다. 이들의 두께는 약 300 내지 1,000Å일 수 있다.Since the
소스 전극(133), 드레인 전극(135) 및 하부 층간 절연막(160)을 포함한 기판 전면에는 상부 층간 절연막(140)이 형성되어 있다. An upper
상부 층간 절연막(140)은 복수의 개구부(146) 및 복수의 접촉 구멍(145)을 가진다. 개구부(146)는 소스 전극(133) 및 드레인 전극(135)과 이들 사이의 하부 층간 절연막(160)을 노출하며, 접촉 구멍(145)은 드레인 전극(135)을 노출한다.The upper
상부 층간 절연막(140)은 불소 함유 화합물을 포함하며 열가교성을 가지는 아크릴계 감광성 유기 물질로 만들어질 수 있다. 불소 함유 화합물은 불소계 계면활성제(fluoro-surfactant), 불소계 나노파티클(fluoro-nanoparticle), 불소계 고분자 나노비드(fluoropolymer nanobead) 따위일 수 있다. 이러한 예로는 Zonyl™(Dupont 社 제조), Novec™(3M 社 제조), Fluowet™(Clariant 社 제조), Lodyne™(Ciba Specialty Chemicals 社 제조), Megaface™(DAINIPPON INK AND CHEMICALS 社 제조) 등일 수 있다.The upper
불소 함유 화합물은 감광성 유기 물질의 총 함량에 대하여 약 1 내지 40중량%으로 함유되는 것이 바람직하다. 1중량% 미만으로 함유되는 경우 표면 특성이 잘 나타나지 않고, 40중량%를 초과하여 함유되는 경우 상부 층간 절연막(140)의 표면 장력이 너무 작아져서 그 위에 적층되는 막이 불균일하게 형성될 수 있다.The fluorine-containing compound is preferably contained at about 1 to 40% by weight based on the total content of the photosensitive organic material. If the content is less than 1% by weight, the surface properties are hardly exhibited. If the content is more than 40% by weight, the surface tension of the upper
이와 같이 불소 함유 화합물을 포함하는 감광성 유기 물질로 상부 층간 절연막(140)을 형성함으로써 별도의 표면 개질 공정 없이도 상부 층간 절연막(140)의 표면이 소수성(hydrophobicity)을 가질 수 있다. 반면, 상부 층간 절연막(140)이 제거되어 있는 개구부(146) 및 접촉 구멍(145)에는 불소 함유 화합물이 없기 때문에 상대적으로 친수성(hydrophilicity)을 가질 수 있다.As such, by forming the upper
상부 층간 절연막(140)의 개구부(146)에는 복수의 섬형 유기 반도체(organic semiconductor island)(154)가 형성되어 있다. 유기 반도체(154)는 상부 층간 절연막(140)에 의해 둘러싸여 있으며, 유기 반도체(154)를 둘러싸는 상부 층간 절연막(140)은 유기 반도체(154)의 영역을 정의하는 격벽(partition)이다.A plurality of island type
유기 반도체(154)는 소스 전극(133) 및 드레인 전극(135)과 접하며, 그 높이가 상부 층간 절연막(140)보다 낮아서 상부 층간 절연막(140)으로 완전히 갇혀 있다. 이와 같이 유기 반도체(154)가 상부 층간 절연막(140)에 의해 완전히 갇혀 측면이 노출되지 않으므로 후속 공정에서 유기 반도체(154)의 측면으로 화학액 따위가 침투하는 것을 방지할 수 있다. The
유기 반도체(154)는 상부 층간 절연막(140)과 다른 표면 특성을 가질 수 있다. 예컨대 상부 층간 절연막(140)의 표면이 상술한 바와 같이 소수성을 가지는 경우 유기 반도체(154)는 상대적으로 친수성을 가지는 물질로 형성한다. 이 경우 유기 반도체(154)는 상부 층간 절연막(140) 위로 흐르지 않고 동일한 표면 특성을 가지는 개구부(146)에만 모이게 되어 원하는 부분에만 유기 반도체를 형성할 수 있다.The
유기 반도체(154)는 광 차단막(174) 상부에 형성되어 있다. 광 차단막(174)은 백라이트(backlight)로부터 공급되는 광이 유기 반도체(154)로 직접 유입되는 것을 차단하여 유기 반도체(154)에서 광 누설 전류(photoleakage current)가 급격히 증가하는 것을 방지한다.The
유기 반도체(154)는 수용액이나 유기 용매에 용해되는 고분자 화합물이나 저분자 화합물을 포함할 수 있다.The
유기 반도체(154)는 펜타센(pentacene)과 그 전구체, 테트라벤조포피린(tetrabenzoporphyrin)과 그 유도체, 폴리페닐렌비닐렌(polyphenylenevinylene)과 그 유도체, 폴리플러렌(polyfluorene)과 그 유도체, 폴리티닐렌비닐렌(polythienylenevinylene)과 그 유도체, 폴리-3-헥실티오펜(poly 3-hexylthiophene), 폴리티오펜(polythiophene)과 그 유도체, 폴리티에노티오펜(polythienothiophene)과 그 유도체, 폴리아릴아민(polyarylamine)과 그 유도체, 프탈로시아닌(phthalocyanine)과 그 유도체, 금속화 프탈로시아닌(metallized phthalocyanine) 또는 그의 할로겐화 유도체, 페릴렌테트라카르복실산 이무수물(perylenetetracarboxylic dianhydride, PTCDA), 나프탈렌테트라카르복실산 이무수물(naphthalenetetracarboxylic dianhydride, NTCDA) 또는 이들의 이미드 유도 체, 페릴렌(perylene) 또는 코로넨(coronene)과 그들의 치환기를 포함하는 유도체 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
유기 반도체(154)의 두께는 약 300 내지 3,000Å일 수 있다.The thickness of the
유기 반도체(154) 위에는 게이트 절연체(144)가 형성되어 있다. 게이트 절연체(144)는 상부 층간 절연막(140)의 개구부(146)에 형성되어 있으며 유기 반도체(154)와 게이트 절연체(144)의 두께 합은 상부 층간 절연막(140)의 두께보다 얇다.The
게이트 절연체(144)는 폴리아크릴(polyacryl)과 그 유도체, 폴리스티렌(polystyrene)과 그 유도체, 벤조시클로부탄(benzocyclobutane, BCB), 폴리이미드(polyimide)와 그 유도체, 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol)과 그 유도체, 파릴렌(parylene)과 그 유도체, 퍼플루오로시클로부탄(perfluorocyclobutane)과 그 유도체, 퍼플루오로비닐에테르(perfluorovinylether)와 그 유도체 따위로 만들어질 수 있다.The
게이트 절연체(144) 및 상부 층간 절연막(140) 위에는 복수의 게이트선(gate line)(121)이 형성되어 있다.A plurality of
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 데이터선(171) 및 유지 전극선(172)과 교차한다. 각 게이트선(121)은 위로 돌출한 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(129)을 포함한다. 게이트 신호를 생성하는 게이트 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 게이트 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우 게이트선(121)이 연장되어 게이트 구동 회로와 직접 연결될 수 있다.The
게이트 전극(124)은 게이트 절연체(144)를 사이에 두고 유기 반도체(154)와 중첩되어 있으며, 유기 반도체(154) 및 게이트 절연체(144)를 완전히 덮는 크기, 즉 개구부(146)보다 크게 형성되어 있다.The
게이트선(121)은 데이터선(171) 및 유지 전극선(172)과 동일한 재료로 만들어질 수 있다.The
게이트선(121)의 측면 또한 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30 내지 약 80도인 것이 바람직하다.The side surface of the
게이트선(121) 위에는 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 게이트선(121)의 끝 부분(129) 위에도 형성되어 있어서 게이트선(121)의 끝 부분(129)이 인접한 게이트선의 끝 부분과 단락되는 것을 방지할 수 있다.The
보호막(180)은 접촉 구멍(185, 181)을 가진다.The
접촉 구멍(185)은 상부 층간 절연막(140)에 형성되어 있는 접촉 구멍(145) 상부에 위치하여 드레인 전극(137)을 드러내고, 접촉 구멍(181)은 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러낸다. The
보호막(180)은 유기 박막 트랜지스터 및 게이트선(121)을 보호하기 위한 것으로, 기판의 일부분 또는 전면에 형성될 수 있으며 경우에 따라 생략할 수도 있다.The
보호막(180) 위에는 화소 전극(191) 및 접촉 보조 부재(81)가 형성되어 있다.The
화소 전극(191)은 접촉 구멍(185, 145)을 통하여 드레인 전극(135)과 연결되어 있다.The
화소 전극(191)은 게이트선(121) 및/또는 데이터선(171)과 중첩하여 개구율(aperture ratio)을 높일 수 있다.The
화소 전극(191)은 박막 트랜지스터에서 데이터 전압을 인가 받아 공통 전압(common voltage)을 인가 받는 다른 표시판(도시하지 않음)의 공통 전극(common electrode)(도시하지 않음)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극 사이의 액정층(도시하지 않음)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 화소 전극(191)과 공통 전극은 축전기[이하 “액정 축전기(liquid crystal capacitor)”라 함]를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.The
접촉 보조 부재(81)는 접촉 구멍(181)을 통하여 게이트선(121)의 끝 부분(129)과 연결되어 있으며, 게이트선(121)의 끝 부분(129)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.The contact
하나의 게이트 전극(124), 하나의 소스 전극(133) 및 하나의 드레인 전극(135)은 유기 반도체(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(133)과 드레인 전극(135) 사이의 유기 반도체(154)에 형성된다.One
그러면 도 1 및 도 2에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 방법에 대하여 도 3 내지 도 14를 참고하여 상세히 설명한다.Next, a method of manufacturing the thin film transistor array panel illustrated in FIGS. 1 and 2 will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 14.
도 3, 도 5, 도 7, 도 9, 도 11 및 도 13은 도 1 및 도 2의 유기 박막 트랜지스터 표시판을 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법의 중간 단계에서의 배치도이고, 도 4는 도 3의 유기 박막 트랜지스터 표시판을 IV-IV 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 6은 도 5의 유기 박막 트랜지스터 표시판을 VI-VI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 8은 도 7의 유기 박막 트랜지스터 표시판을 VIII-VIII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 10은 도 9의 유기 박막 트랜지스터 표시판을 X-X 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 12는 도 11의 유기 박막 트랜지스터 표시판을 XII-XII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 14는 도 13의 유기 박막 트랜지스터 표시판을 XIV-XIV 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.3, 5, 7, 9, 11, and 13 are layout views at an intermediate stage of a method of manufacturing the organic thin film transistor array panel of FIGS. 1 and 2 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4. 3 is a cross-sectional view of the organic thin film transistor array panel of FIG. 3 taken along line IV-IV, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the organic thin film transistor array panel of FIG. 5 taken along line VI-VI, and FIG. 10 is a cross-sectional view of the organic thin film transistor array panel cut along the line VIII-VIII, FIG. 10 is a cross-sectional view of the organic thin film transistor array panel shown in FIG. 9 along the line XX, and FIG. 12 is a XII view of the organic thin film transistor array panel of FIG. FIG. 14 is a cross-sectional view of the organic thin film transistor array panel of FIG. 13 taken along the line XIV-XIV.
먼저, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 기판(110) 위에 스퍼터링(sputtering) 따위의 방법으로 금속층을 적층하고 이를 사진 식각하여 돌출부(173) 및 끝 부분(179)을 포함하는 데이터선(171), 유지 전극(177)을 포함하는 유지 전극선(172) 및 광 차단막(174)을 형성한다.First, as illustrated in FIGS. 3 and 4, a metal layer is stacked on the
다음, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 질화규소를 화학 기상 증착(chemical vapor deposition, CVD)하여 하부 층간 절연막(160)을 형성하고, 그 위에 감광막을 도포하고 사진 식각하여 접촉 구멍(162, 163)을 형성한다.Next, as shown in FIGS. 5 and 6, silicon nitride is chemical vapor deposited (CVD) to form a lower
다음, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, ITO 또는 IZO를 스퍼터링한 후 사진 식각하여 소스 전극(133), 드레인 전극(135) 및 접촉 보조 부재(82)를 형성한다.Next, as shown in FIGS. 7 and 8, after sputtering ITO or IZO, photo etching is performed to form a
다음, 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 기판 전면에 감광성 수지를 형성한다. 감광성 수지는 아크릴계 감광성 용액을 도포하고 현상한 후, 이를 약 130 내지 250℃에서 열 가교하여 형성한다.Next, as shown in FIGS. 9 and 10, a photosensitive resin is formed on the entire substrate. The photosensitive resin is formed by applying and developing an acrylic photosensitive solution and thermally crosslinking it at about 130 to 250 ° C.
이어서, 감광성 수지를 패터닝하여 복수의 개구부(146) 및 복수의 접촉 구멍(145)을 가지는 상부 층간 절연막(140)을 형성한다.Subsequently, the photosensitive resin is patterned to form an upper
이 때 아크릴계 감광성 용액은 불소 함유 화합물을 포함한다. 불소 함유 화합물은 불소계 계면활성제, 불소계 나노파티클 및 불소계 고분자 나노비드 따위일 수 있다. 이러한 예로는 Zonyl™(Dupont 社 제조), Novec™(3M 社 제조), Fluowet™(Clariant 社 제조), Lodyne™(Ciba Specialty Chemicals 社 제조), Megaface™(DAINIPPON INK AND CHEMICALS 社 제조) 등일 수 있다. 불소 함유 화합물은 아크릴계 감광성 용액의 총 함량에 대하여 약 1 내지 40중량%으로 함유되는 것이 바람직하다.At this time, the acrylic photosensitive solution contains a fluorine-containing compound. The fluorine-containing compound may be a fluorine-based surfactant, fluorine-based nanoparticles, and fluorine-based polymer nanobeads. Examples may include Zonyl ™ (manufactured by Dupont), Novec ™ (manufactured by 3M), Fluowet ™ (manufactured by Clariant), Lodyne ™ (manufactured by Ciba Specialty Chemicals), Megaface ™ (manufactured by DAINIPPON INK AND CHEMICALS), and the like. . The fluorine-containing compound is preferably contained at about 1 to 40% by weight based on the total content of the acrylic photosensitive solution.
이와 같이 불소 함유 화합물을 포함하는 감광성 용액으로 상부 층간 절연막(140)을 형성함으로써 상부 층간 절연막(140)의 표면이 소수성을 가질 수 있다. As such, by forming the upper
이어서 개구부(146)에 유기 반도체(154)를 형성한다. Next, the
유기 반도체(154)는 잉크젯 인쇄(ink-jet printing) 방법에 따라 개구부(146)에 유기 반도체 용액을 분사한다. 이 때 유기 반도체 용액은 상술한 상부 층간 절연막(140)과 표면 특성이 다른 물질을 포함한다. 이에 따라 유기 반도체 용액이 상부 층간 절연막(140) 위로 흐르지 않고 상부 층간 절연막이 제거되어 있는 개구부(146)에만 모일 수 있다. 따라서 플라스마를 사용한 표면 개질(surface modification) 공정 없이도 유기 반도체 용액을 개구부(146)에 모이게 할 수 있다.The
이 후 유기 반도체 용액 중 용매를 건조시킨다.Thereafter, the solvent is dried in the organic semiconductor solution.
이어서 개구부(146) 내에 게이트 절연 부재(146)를 형성한다. 게이트 절연 부재(146) 또한 잉크젯 인쇄 방법에 따라 개구부(146) 내의 유기 반도체(154) 위에 유기 절연 용액을 분사한다. 이 경우 전술한 바와 같이 개구부(146)의 유기 반도체(154) 위에 용액이 모이게 된다. 이 후 유기 절연 용액 중 용매를 건조시킨다.Subsequently, a
다음, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 스퍼터링 따위의 방법으로 금속층을 적층하고 이를 사진 식각하여 게이트 전극(124) 및 끝 부분(129)을 포함하는 게이트선(121)을 형성한다. 이 때 게이트 전극(124)은 개구부(146)를 완전히 덮을 수 있는 크기로 형성한다. Next, as shown in FIGS. 11 and 12, the metal layer is stacked and photo-etched by a method such as sputtering to form a
다음, 도 13 및 도 14에 도시한 바와 같이, 기판 전면에 보호막(180)을 형성하고 사진 식각하여 접촉 구멍(181, 185)을 형성한다.Next, as shown in FIGS. 13 and 14, the
마지막으로, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 접촉 구멍(145, 185)을 통하여 드레인 전극(135)과 연결되는 화소 전극(191) 및 접촉 보조 부재(81)를 형성한다.Finally, as illustrated in FIGS. 1 and 2, the
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of the invention.
플라스마를 사용한 별도의 표면 개질 공정 없이도 소수성 및 친수성 영역을 정의할 수 있으므로 공정을 줄일 수 있고, 유기 반도체 등이 층간 절연막 위로 흐르는 것을 방지하고 원하는 부분에만 정확하게 형성할 수 있다. Hydrophobic and hydrophilic regions can be defined without a separate surface modification process using plasma, which reduces the process, prevents organic semiconductors, etc. from flowing over the interlayer insulating film and can be formed accurately only in desired portions.
Claims (14)
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