KR20080079826A - Array substrate for liquid crystal display device using liquid type organic semiconductor material and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 액정표시장치의 분해사시도.1 is an exploded perspective view of a general liquid crystal display device.
도 2a 내지 2h는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기 반도체층을 갖는 유기 박막트랜지스터를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판을 제조하는 방법을 도시한 제조 공정별 도면. 2A to 2H are manufacturing process diagrams illustrating a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device including an organic thin film transistor having an organic semiconductor layer according to a first embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기 반도체층을 갖는 유기 박막트랜지스터를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판에 있어 러빙된 배향막 상에 형성된 유기 반도체 물질층을 내부 분자 구조를 간략히 도시한 도면.FIG. 3 is a view schematically illustrating an internal molecular structure of an organic semiconductor material layer formed on a rubbed alignment layer in an array substrate for a liquid crystal display including an organic thin film transistor having an organic semiconductor layer according to a first embodiment of the present invention. .
도 4a 내지 4f는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기 반도체층을 갖는 유기 박막트랜지스터를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판을 제조하는 방법을 도시한 제조 공정별 도면. 4A to 4F are manufacturing process drawings illustrating a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device including an organic thin film transistor having an organic semiconductor layer according to a second embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예의 변형예(제 3 변형예)에 따른 유기 반도체층을 갖는 유기 박막트랜지스터를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 하나의 화소영역에 대한 단면도.5 is a cross-sectional view of one pixel area of an array substrate for a liquid crystal display device including an organic thin film transistor having an organic semiconductor layer according to a modification (third modification) of the second embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
101 : 기판 108 : 데이터 배선101: substrate 108: data wiring
110 : 소스 전극 113 : 드레인 전극 110
117 : 화소전극 190 : 러빙롤117: pixel electrode 190: rubbing roll
193 : 러빙포 193: Loving Can
ax : 소스 및 드레인 전극을 연결한 가상의 축ax: virtual axis connecting source and drain electrodes
rd : 러빙 방향rd: rubbing direction
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 유기 반도체 물질을 이용한 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to an array substrate for a liquid crystal display device using an organic semiconductor material and a method of manufacturing the same.
근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 최근에는 특히 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)형 액정표시장치(TFT-LCD)가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 대체하고 있다.In recent years, as the society enters the information age, the display field that processes and displays a large amount of information has been rapidly developed, and recently, the thin film transistor (Thin) having excellent performance of thinning, light weight, and low power consumption has recently been developed. Film Transistor (TFT) type liquid crystal display (TFT-LCD) has been developed to replace the existing cathode ray tube (CRT).
액정표시장치의 화상구현원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하 는 것으로, 주지된 바와 같이 액정은 분자구조가 가늘고 길며 배열에 방향성을 갖는 광학적 이방성과 전기장 내에 놓일 경우에 그 크기에 따라 분자배열 방향이 변화되는 분극성질을 띤다. 이에 액정표시장치는 액정층을 사이에 두고 서로 마주보는 면으로 각각 화소전극과 공통전극이 형성된 어레이 기판(array substrate)과 컬러필터 기판(color filter substrate)을 합착시켜 구성된 액정패널을 필수적인 구성요소로 하며, 이들 전극 사이의 전기장 변화를 통해서 액정분자의 배열방향을 인위적으로 조절하고 이때 변화되는 빛의 투과율을 이용하여 여러 가지 화상을 표시하는 비발광 소자이다.The image realization principle of the liquid crystal display device uses the optical anisotropy and polarization property of the liquid crystal. As is well known, the liquid crystal has a thin and long molecular structure and has an optical anisotropy having an orientation in the array and a molecular arrangement depending on its size when placed in an electric field. It is polar in nature with its changing direction. The liquid crystal display is an essential component of a liquid crystal panel formed by bonding an array substrate and a color filter substrate formed with pixel electrodes and common electrodes facing each other with the liquid crystal layer interposed therebetween. In addition, it is a non-light emitting device which artificially adjusts the arrangement direction of liquid crystal molecules through the electric field change between these electrodes and displays various images by using the light transmittance which is changed at this time.
최근에는 특히 화상표현의 기본단위인 화소(pixel)를 행렬 방식으로 배열하고 스위칭 소자를 각 화소에 배치시켜 독립적으로 제어하는 능동행렬방식(active matrix type)이 해상도 및 동영상 구현능력에서 뛰어나 주목받고 있는데, 이 같은 스위칭 소자로 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)를 사용한 것이 잘 알려진 TFT-LCD(Thin Firm Transistor Liquid Crystal Display device)이다.Recently, the active matrix type, in which pixels, which are the basic units of image expression, are arranged in a matrix manner, and switching elements are arranged in each pixel, is controlled to have excellent attention in terms of resolution and video performance. In addition, thin film transistors (TFTs) are well known as TFT-LCDs (Thin Firm Transistor Liquid Crystal Display Devices).
좀 더 자세히, 일반적인 액정표시장치의 분해사시도인 도 1에 나타낸 바와 같이 액정층(30)을 사이에 두고 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(20)이 대면 합착된 구성을 갖는데, 이중 하부의 어레이 기판(10)은 제 1 투명기판(12) 및 이의 상면으로 종횡 교차 배열되어 다수의 화소영역(P)을 정의하는 복수개의 게이트 배선(14)과 데이터 배선(16)을 포함하며, 이들 두 배선(14, 16)의 교차지점에는 박막 트랜지스터(T)가 구비되어 각 화소영역(P)에 마련된 화소전극(18)과 일대일 대응 접속되어 있다.In more detail, as shown in FIG. 1, which is an exploded perspective view of a general liquid crystal display device, the
또한 이와 마주보는 상부의 컬러필터 기판(20)은 제 2 투명기판(22) 및 이의 배면으로 상기 게이트 배선(14)과 데이터 배선(16) 그리고 박막 트랜지스터(T) 등의 비표시영역을 가리도록 각 화소영역(P)을 테두리하는 격자 형상의 블랙매트릭스(25)가 형성되어 있으며, 이들 격자 내부에서 각 화소영역(P)에 대응되게 순차적으로 반복 배열된 적, 녹, 청색 컬러필터층(26)이 형성되어 있으며, 상기 블랙매트릭스(25)와 적, 녹 ,청색 컬러필터층(26)의 전면에 걸쳐 투명한 공통전극(28)이 마련되어 있다.In addition, the upper
그리고 도면상에 명확하게 도시되지는 않았지만, 이들 두 기판(10, 20)은 그 사이로 개재된 액정층(30)의 누설을 방지하기 위하여 가장자리 따라 실링제 등으로 봉함(封函)된 상태에서 각 기판(10, 20)과 액정층(30)의 경계부분에는 액정의 분자배열 방향에 신뢰성을 부여하는 상, 하부 배향막이 개재되며, 각 기판(10, 20)의 적어도 하나의 외측면에는 편광판이 부착된다. Although not clearly shown in the drawings, these two
더불어 액정패널 배면으로는 백라이트(back-light)가 구비되어 빛을 공급하는 바, 게이트배선(14)으로 박막트랜지스터(T)의 온(on)/오프(off) 신호가 순차적으로 스캔 인가되어 선택된 화소영역(P)의 화소전극(18)에 데이터배선(16)의 화상신호가 전달되면 이들 사이의 수직전계에 의해 그 사이의 액정분자가 구동되고, 이에 따른 빛의 투과율 변화로 여러 가지 화상을 표시할 수 있다.In addition, a backlight is provided on the back of the liquid crystal panel to supply light. The on / off signal of the thin film transistor T is sequentially scanned and applied to the
한편, 이 같은 액정표시장치에 있어 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(20)의 모체가 되는 제 1 및 제 2 절연기판(12, 22)은 전통적으로 유리 기판이 사용되었지만, 최근 들어 노트북이나 PDA(personal digital assistant)와 같은 소형의 휴대용 단말기가 널리 보급됨에 따라 이들에 적용 가능하도록 유리보다 가볍고 경량임과 동시에 유연한 특성을 지니고 있어 파손위험이 적은 플라스틱 기판을 이용한 액정패널이 소개된 바 있다.Meanwhile, in the liquid crystal display device, glass substrates have been traditionally used for the first and second
하지만, 플라스틱 기판을 이용한 액정패널은 액정표시장치의 제조 특성상 특히 스위칭 소자인 박막 트랜지스터가 형성되는 어레이 기판의 제조에는 200℃ 이상의 고온을 필요로 하는 고온 공정이 많아 내열성 및 내화학성이 유리기판 보다 떨어지는 플라스틱 기판으로 상기 어레이 기판을 제조하는 데에는 어려움이 있어, 상부기판을 이루는 컬러필터 기판만을 플라스틱 기판으로 제조하고 하부기판인 어레이 기판은 통상적인 유리 기판을 이용하여 액정표시장치를 제조하고 있는 실정이다. However, a liquid crystal panel using a plastic substrate has a high temperature process requiring a high temperature of 200 ° C. or higher, especially in the manufacture of an array substrate on which a thin film transistor, which is a switching element, is formed. Therefore, heat resistance and chemical resistance are inferior to that of a glass substrate. There is a difficulty in manufacturing the array substrate from a plastic substrate, so that only the color filter substrate constituting the upper substrate is manufactured from the plastic substrate, and the array substrate, the lower substrate, is used to manufacture a liquid crystal display device using a conventional glass substrate.
이러한 문제를 해결하고자 최근에는 유기 반도체 물질 등을 이용하여 200℃ 이하의 저온 공정을 진행하여 박막트랜지스터를 형성하는 것을 특징으로 하는 어레이 기판을 제조 하는 기술이 제안되었다. 이러한 저온 공정에 의한 어레이 기판의 제조는 값비싼 진공 증착 장비를 이용하여 제조하는 것보다 코팅 장치를 이용하게 됨으로써 초기 설비비용이 매우 저렴하여 결과적으로 제조비용의 절감을 달성할 수 있는 바, 플라스틱 기판을 이용한 제조에만 한정되는 것이 아니라 유기 기판을 이용하여 제작할 수 있음은 당연하다. In order to solve this problem, a technique for manufacturing an array substrate, which is characterized by forming a thin film transistor by performing a low temperature process below 200 ° C. using an organic semiconductor material, has recently been proposed. The manufacturing of the array substrate by such a low temperature process uses a coating apparatus rather than manufacturing using expensive vacuum deposition equipment, and thus the initial equipment cost is very low, and as a result, a reduction in manufacturing cost can be achieved. Naturally, the present invention is not limited to the production using the organic substrate, but may be manufactured using the organic substrate.
이후에는 200℃이하의 저온 공정을 진행되는 유기 반도체 물질을 이용한 어레이 기판의 제조 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing an array substrate using an organic semiconductor material undergoing a low temperature process of 200 ° C. or less will be described.
200℃ 이하의 저온 공정으로 박막트랜지스터를 포함하는 화소를 형성함에 있 어서, 전극과 배선을 이루는 금속물질과 절연막과 보호층등의 형성은 저온 증착 또는 코팅의 방법 등을 통해 형성하여도 박막트랜지스터의 특성에 별 영향을 주지 않는다. 하지만, 채널을 이루는 반도체층을 일반적으로 이용되는 반도체 물질인 비정질 실리콘을 사용하여 저온 공정에서 증착 형성하게 되면, 상기 반도체층 내부 구조가 치밀하지 못하여 이동도 등의 중요 특성이 스위칭 소자로소의 역할을 할 수 없을 정도로 저하되는 문제가 발생한다. In forming a pixel including a thin film transistor at a low temperature process of 200 ° C. or less, the formation of a metal material, an insulating film, a protective layer, etc. forming an electrode and wiring may be performed by a low temperature deposition or coating method. It does not affect the characteristics very much. However, when a semiconductor layer forming a channel is deposited by using a low temperature process using amorphous silicon, which is a commonly used semiconductor material, the internal structure of the semiconductor layer is not dense and important characteristics such as mobility play a role as a switching device. There is a problem that can not be reduced.
따라서, 이를 극복하고자 비정질 실리콘 등의 종래의 비정질 실리콘 등의 반도체 물질 대신 반도체 특성을 갖는 유기 물질을 이용하여 유기 반도체층을 형성하는 것이 제안되고 있으며, 특히, 최근에는 액상 타입의 유기 반도체물질이 개발됨으로써 이를 코팅 등의 방법에 의해 기판 상에 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 박막트랜지스터를 포함하는 액정표시장치가 제안되고 있다. Therefore, in order to overcome this, it is proposed to form an organic semiconductor layer using an organic material having semiconductor characteristics instead of a conventional semiconductor material such as amorphous silicon, and the like, and in particular, recently, a liquid type organic semiconductor material has been developed. Thereby, a liquid crystal display device including an organic thin film transistor, which is formed on a substrate by a method such as coating, has been proposed.
하지만, 이러한 액상의 유기 반도체 물질을 이용한 유기 박막트랜지스터를 포함하는 액정표시장치의 제조에 있어, 200℃이하의 저온의 분위기에서 상기 액상의 유기반도체물질을 코팅하여 기판 상에 형성할 경우, 상기 유기 반도체 물질의 결정성이 좋지 않아 이를 반도체층으로 하는 박막트랜지스터의 이동도 특성이 비록 액정표시장치의 스위칭 소자로서 역할을 수행할 수 있을 정도(0.1 ㎠/V·s 내지 0.5 ㎠/V·s)는 되지만, 제조 공정상의 제조 오차에 의해 스위칭 소자로서 역할을 할 수 없을 정도 즉 그 이동도가 0.1㎠/V·s 미만의 수치를 갖는 박막트랜지스터가 형성되어 액정표시장치로서의 양품 처리가 불가한 제품이 제조됨으로써 수율 및 생산성이 저하되는 문제가 발생하고 있다.However, in the manufacture of a liquid crystal display device including an organic thin film transistor using such a liquid organic semiconductor material, when the liquid organic semiconductor material is coated and formed on a substrate in a low temperature atmosphere of 200 ℃ or less, Although the crystallinity of the semiconductor material is not good, the mobility characteristics of the thin film transistor having the semiconductor layer can serve as a switching element of the liquid crystal display device (0.1 cm 2 / V · s to 0.5 cm 2 / V · s). However, due to manufacturing errors in the manufacturing process, a thin film transistor having a value of less than 0.1 cm 2 / V · s having a mobility less than 0.1 cm 2 / V · s is formed, and thus the product cannot be processed as a liquid crystal display device. By this manufacture, the problem that a yield and productivity fall is occurring.
따라서, 본 발명은 액상의 유기 반도체 물질을 이용한 유기 박막트랜지스터를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조에 있어, 특히 유기 반도체층을 형성 시 상기 반도체층 내부의 결정성을 향상시킴으로써 제조 공정상의 오차가 발생하더라도 유기 박막트랜지스터의 스위칭 소자로서의 역할을 충분히 수행할 수 있을 정도의 이동도 특성을 갖는 유기 박막트랜지스터를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 하며, 나아가 제품 수율 향상을 통한 생산성을 향상시키는 것을 또 다른 목적으로 한다. Accordingly, the present invention provides an array substrate for a liquid crystal display device including an organic thin film transistor using a liquid organic semiconductor material. In particular, an error in manufacturing process is improved by improving crystallinity inside the semiconductor layer when forming an organic semiconductor layer. To provide a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device comprising an organic thin film transistor having a mobility characteristic enough to perform a role as a switching element of the organic thin film transistor even if the Another object is to improve productivity through improved yields.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 따른 유기 반도체층을 갖는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법은,Method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device having an organic semiconductor layer of the present invention for achieving the above object,
==>출원 시 청구항 내용 첨부함.==> Attach the claim at the time of filing.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
<제 1 실시예><First Embodiment>
도 2a 내지 2h는 본 발명의 실시예에 따른 액상의 유기 반도체 물질을 이용 한 유기 반도체층을 갖는 유기 박막트랜지스터를 구비한 액정표시장치용 어레이 기판의 스위칭 소자를 포함하는 하나의 화소영역에 대한 제조 단계별 공정도면이다. 이때 설명의 편의를 위하 상기 유기 박막트랜지스터가 형성되는 영역을 스위칭 영역이라 정의한다.2A to 2H illustrate manufacturing of one pixel region including a switching element of an array substrate for a liquid crystal display device having an organic thin film transistor having an organic semiconductor layer using a liquid organic semiconductor material according to an embodiment of the present invention. Step by step process drawing. In this case, for convenience of description, an area in which the organic thin film transistor is formed is defined as a switching area.
우선, 도 2a에 도시한 바와 같이, 투명한 유리 또는 플라스틱으로 이루어진 기판(101) 위로 전면에 고분자 물질 예를들면 폴리이미드(polyimide) 계열의 배향성 고분자 물질, 측쇄의 탄소수가 3개 이상인 배향성 고분자 물질, 자기정렬단분자물질(self assembled monolayer: SAM) 중 하나를 전면에 코팅함으로써 배향막(103)을 형성한다. First, as shown in FIG. 2A, a polymer material such as a polyimide-based oriented polymer material, an oriented polymer material having 3 or more carbon atoms in a side chain, on a front surface of a
이때, 상기 측쇄의 탄소수가 3개 이상인 배향성 고분자 물질은 예를들면 poly propyl ethylene 또는 poly butenyl ethylene이며, 상기 자기정렬단분자물질(self assembled monolayer: SAM)은 예를들면 알킬 사슬의 탄소수가 20 내지 30개인 실란(silane) 또는 사이올(thiol) 계열의 물질이다.In this case, the alignment polymer having 3 or more carbon atoms in the side chain is, for example, poly propyl ethylene or poly butenyl ethylene, and the self-assembled monolayer (SAM) is, for example, 20 to 20 carbon atoms in the alkyl chain. It is a thirty silane or thiol based material.
다음, 상기 배향막(103) 위로 금속물질 예를들면 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 구리합금, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금 중 선택되는 금속물질을 증착함으로서 금속층(미도시)을 형성하고, 상기 금속층(미도시)을, 포토레지스트의 도포, 마스크를 이용한 노광, 포토레지스트의 현상, 상기 금속층(미도시)의 식각 및 포토레지스트의 스트립(strip) 등 소정의 단위공정을 포함하는 마스크 공정을 실시하여 패터닝함으로써 일방향으로 연장하는 데이터 배선(미도시)과, 화소영역(상기 데이터 배선과, 추후 형성되는 게이트 배선과 교차하여 이들 배선에 의해 둘러싸인 부분이라 정의되는 영역)마다 상기 데이터 배선(미도시)과 연결된 소스 전극(110)과, 상기 소스 전극(110)에서 소정간격 이격하여 서로 마주하는 형태의 드레인 전극(113)을 형성한다.Next, a metal layer (not shown) is deposited on the
다음, 도 2b에 도시한 바와 같이, 상기 소스 및 드레인 전극(110, 113)이 형성된 기판(101)에 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 전면에 증착하고 이를 전술한 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 각 화소영역(P) 별로 상기 드레인 전극(113)과 접촉하는 화소전극(117)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2B, a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO) is formed on the
이때, 상기 화소전극(117)은 각 화소영역(P) 내에서 유기 박막트랜지스터가 형성되는 스위칭 영역(TrA)에는 형성되지 않는 바, 상기 소스 및 드레인 전극(110, 113) 사이로는 일부 배향막(103)이 노출되게 된다. In this case, the
다음, 도 2c에 도시한 바와 같이, 상기 화소전극(117)이 형성된 기판(101)을 러빙 장치(미도시)로 이동 시킨 후, 상기 소스 및 드레인 전극(110, 113) 사이로 노출된 배향막(103)에 대해 러빙(rubbing) 공정을 실시한다. 이 경우, 상기 소스 및 드레인 전극(110, 113)과 데이터 배선(108)과 화소전극(117)에 의해 가려진 부분(이를 제 1 배향막(도 2d의 103a)이라 칭함)은 이전 상태 그대로를 유지하게 되며, 상기 소스 및 드레인 전극(110, 113)과 화소전극(117)과 데이터 배선(108) 외부로 노출된 부분에 대응해서는 그 표면의 고분자 사슬이 일 방향(러빙방향)으로 정렬된 상태를 이루는 러빙된 제 2 배향막(도 2d의 103b)을 형성하게 된다. Next, as shown in FIG. 2C, after moving the
이때, 상기 러빙(rubbing) 공정이란 그 표면에 포털을 포함하는 특수한 천 (이를 러빙포(193)라 칭함)이 부착된 기둥 형태의 러빙 롤(190)을 상기 기판(101)의 표면과 접촉시킨 후 일방향으로의 회전 및 직선 운동시킴으로써 상기 러빙포(193)와 상기 기판(101) 상의 상기 소스 및 드레인 전극(110, 113)과 화소전극(117)과 데이터 배선(108) 외부로 노출된 제 2 배향막(도 2d의 103b)이 마찰되도록 하여 상기 제 2 배향막(도 2d의 10b3) 표면에 형성된 고분자 사슬(104)이 일방향으로 정렬되도록 하는 공정이다. In this case, the rubbing process is performed by contacting the surface of the
한편, 상기 기판(101) 상에서 상기 러빙롤(190)이 직선 형태로 이동하는 방향이라 정의되는 러빙방향(rd)은 상기 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(110, 113)을 연결하는 가상의 축(ax)에 대해 수직한 방향인 것이 본 발명의 중요한 특징적인 면이 된다. Meanwhile, a rubbing direction rd defined as a direction in which the rubbing
이는 이러한 러빙 방향(rd) 즉, 소스 및 드레인 전극(110, 113)을 연결한 축(ax)에 대해 수직한 방향으로 러빙 처리된 제 2 배향막(도 2d의 103b) 위로 액상의 유기 반도체 물질을 이용하여 코팅할 경우, 상기 유기 반도체 물질을 구성하는 분자 및 사슬이, 상기 제 2 배향막(도 2d의 103b) 표면의 고분자 사슬(104)과 반응하여 장축(d2)과 단축(d1)을 갖는 격자형태로 일정한 방향성을 가지며 배열되도록 하기 위함이다. 즉, 상기 러빙 방향(rd)과 직교하는 방향(ax연장 방향)으로 유기 반도체 물질 분자의 단축이 연결되어 배열되도록 그리고 러빙 방향(rb)으로 상기 유기 반도체 물질 분자의 장축이 연결되어 배열되는 구조로 상기 유기 반도체 물질층(도 2d의 124)이 형성되도록 하기 위함이다. The liquid organic semiconductor material is formed on the second alignment layer (103b of FIG. 2D) that is subjected to the rubbing direction rd, that is, the direction perpendicular to the axis (ax) connecting the source and drain
이러한 구조를 갖는 유기 반도체(물질)층(도 2d의 124)의 경우, 반도체 분자 의 단축 방향으로의 전기 전도도가 장축 방향으로의 전기 전도도 대비 우수한 특성을 가지며, 따라서, 상기 소스 전극(110)을 통해 상기 드레인 전극(113)으로 전류가 흐르게 되는 박막트랜지스터의 특성을 감안하여 유기 반도체층 내에서의 전류 흐름 방향이 전도도 특성이 우수한 반도체 분자간 단축 배열방향이 되도록 함으로써 유기 박막트랜지스터의 이동도 특성을 향상시키게 되는 것이다. In the case of the organic semiconductor (material) layer (124 of FIG. 2D) having such a structure, the electrical conductivity in the short axis direction of the semiconductor molecules has a superior characteristic compared to the electrical conductivity in the long axis direction, and thus, the
다음, 도 2d에 도시한 바와 같이, 상기 소스 및 드레인 전극(110, 113) 사이로 노출되어 그 표면이 러빙 처리된 제 2 배향막(103b)과, 상기 소스 및 드레인 전극(110, 113)과 상기 화소전극(117) 위로 전면에 액상의 유기 반도체 물질 예를들면 액상의 펜타신(pentacene), 폴리사이오펜(polythiophene) 계열의 고분자 반도체 물질, 폴리페닐렌비닐린(polyphenylenevinylene) 계열의 고분자 반도체 물질 중 하나를 잉크젯 장치, 노즐(nozzle) 코팅 장치, 바(bar) 코팅 장치, 슬릿(slit) 코팅장치, 스핀(spin) 코팅장치 또는 프린팅(printing) 장치 등을 이용하여 전면에 코팅함으로써 유기 반도체 물질층(124)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2D, the
이때, 상기 폴리사이오펜(polythiophene) 계열의 고분자 반도체 물질은, 예를들면 poly (3-hexylthiophene), poly (2,5)-bis3-alkylthiophen-2-yl thieno [3,2-b] thiophene, poly (p-phenylenevinylene), poly (phenylene), poly (fluorene), poly (2-methoxy) -5- (2'-ethylhexyloxy)-1,4 phenylenevinylene이다. In this case, the polythiophene-based polymer semiconductor material is, for example, poly (3-hexylthiophene), poly (2,5) -bis3-alkylthiophen-2-yl thieno [3,2-b] thiophene, poly (p-phenylenevinylene), poly (phenylene), poly (fluorene), poly (2-methoxy) -5- (2'-ethylhexyloxy) -1,4 phenylenevinylene.
유기 반도체 물질의 경우 주로 액상 상태로 박막 형성공정이 진행되는데 이때 박막의 결정성에 가장 큰 영향을 미치는 것이 용매의 증발속도가 되며, 상기 용 매의 증발속도가 느릴수록 유기 반도체 분자간 상호작용에 의해 분자간 질서도를 향상시키게 되며, 이때 러빙된 상기 제 2 배향막(103b) 표면의 일방향으로 정렬된 고분자 사슬(104)의 물리 화학적인 방향성에 영향을 받아 캐리어 전도도에 있어 보다 효율적인 방향으로 결정의 성장이 가능하게 된다.In the case of the organic semiconductor material, the thin film formation process is mainly performed in the liquid state, and the evaporation rate of the solvent is the one which has the greatest influence on the crystallinity of the thin film. The slower the evaporation rate of the solvent, the more intermolecular In order to improve the degree of ordering, crystal growth is possible in a more efficient direction in the carrier conductivity due to the physicochemical orientation of the
즉, 상기 제 2 배향막(103b)과 그 상부에 위치하는 유기 반도체 물질층(124)의 구조를 확대 도시한 도 3을 참조하면, 상기 유기 반도체 물질층(124)은 특히 러빙 처리된 제 2 배향막(103b) 상부에 대해서는 그 표면에 일방향으로 잘 정렬된 고분자 사슬(104)에 의해 상기 유기 반도체 물질의 분자 및 사슬이 영향을 받게 됨으로써 자기 정열 효과(self-ordering effect) 향상에 의해 유기 반도체 물질 내의 분자간 단축(d1)은 단축(d1)끼리, 장축(d2)은 장축(d2)끼리 연결되며 형성됨으로써 최소한 러빙된 상기 제 2 배향막(103b) 상부에 대응하는 부분에 대해서는 결정성이 향상된 유기 반도체 물질층(124)을 이루게 된다. That is, referring to FIG. 3, which shows an enlarged view of the structure of the
이때, 본 발명에 있어서는 러빙 방향(rd)은 상기 소스 및 드레인 전극을 연결하는 가상의 축(ax)을 기준으로 이에 수직하는 방향이 됨으로써 상기 러빙된 제 2 배향막(103b)에 대응해서는 상기 소스 및 드레인 전극을 연결하는 가상의 축(ax)과 나란한 방향으로 반도체 물질 분자의 단축(d1)이 연결되는 내부 구조를 갖는 유기 반도체 물질층(124)이 형성된다.At this time, in the present invention, the rubbing direction rd is a direction perpendicular to the virtual axis ax connecting the source and drain electrodes to correspond to the rubbed
따라서, 상기 제 2 배향막(103b)에 대응해서는 상기 소스 및 드레인 전극을 연결하는 가상의 축(ax)과 나란하게 반도체 물질 분자의 단축(d1)이 배열된 것을 특징으로 하는 유기 반도체 물질층(124)이, 종래의 유기 반도체층을 포함하는 어레 이 기판과 같이 그 하부에 러빙된 제 2 배향막을 구성하지 않음으로써 반도체 물질 분자의 장축이 상기 소스 및 드레인 전극을 연결하는 가상의 축과 나란하게 배열된 유기 반도체 물질층 또는 유기 반도체 물질의 분자가 단축 및 장축이 무질서하게 혼재되어 형성된 유기 반도체 물질층 대비 더욱 큰 이동도 특성(0.13 ㎠/V·s 내지 0.6 ㎠/V·s)을 갖게 되는 바, 유기 반도체층 내에서의 캐리어의 전기적 이동도 특성을 향상시키게 되는 것이다. Accordingly, the organic
다음, 도 2e에 도시한 바와 같이, 그 표면이 러빙 처리된 상기 제 2 배향막(103b)에 대응하여 그 분자가 질서있는 결정성을 가지며 형성된 상기 유기 반도체 물질층(124) 위로 연속하여 유기 절연물질 예를들면 포토아크릴(photo acryl) 또는 PVA(poly vinyl alcohol)를 도포함으로써 전면에 게이트 절연물질층(129)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 2E, the organic insulating material is continuously formed on the organic
이후, 상기 게이트 절연물질층(129) 위로 건식식각이 용이한 금속물질 예를들면 몰리브덴(Mo) 또는 크롬(Cr)을 증착함으로써 제 2 금속층(134)을 형성한다. Thereafter, the
다음, 도 2f에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 금속층(도 2e의 134) 위로 포토레지스트를 도포하고 노광, 현상함으로써 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴(미도시)을 식각 마스크로하여 건식식각을 진행함으로써 상기 포토레지스트 패턴(미도시) 외부로 노출된 상기 제 2 금속층(도 2e의 134)과 그 하부의 상기 게이트 절연물질층(도 2e의 129)과 상기 유기 반도체 물질층(도 2e의 124)을 동시에 제거하여 최상부로부터 하부로 순차적으로 동일한 패턴 형태를 갖는 게이트 전극(135)과 게이트 절연막(130)과 유기 반도체층(125)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2F, a photoresist pattern (not shown) is formed by applying photoresist onto the second metal layer (134 of FIG. 2E), exposing and developing the photoresist pattern (not shown). The
이때, 상기 유기 반도체층(125)은 상기 소스 및 드레인 전극(110, 113)의 이격영역으로 노출된 러빙된 제 2 배향막(103b)과 서로 마주하는 상기 소스 및 드레인 전극(110, 113)의 끝단을 덮으며 형성되도록 한다.In this case, the
이렇게 상기 기판(101)상에 순차적으로 적층 구성된 상기 소스 및 드레인 전극(110, 113)과, 유기 반도체층(125)과, 게이트 절연막(130)과, 게이트 전극(135)은 유기 박막트랜지스터(Tr)를 이루게 된다.The source and drain
다음, 도 2g에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 전극(135) 위로 전면에 유기 절연물질을 도포하고 이를 패터닝함으로써 상기 게이트 전극(135)을 노출시키는 게이트 콘택홀(143)과 상기 화소영역(P) 내의 화소전극(117) 대부분을 노출시키는 오픈부(op)를 갖는 보호층(140)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 2G, the
다음, 도 2h에 도시한 바와같이, 상기 게이트 콘택홀(143)과 오픈부(op)를 갖는 보호층(140) 위로 저저항 특성을 갖는 금속물질 예를들면 금(Au), 구리(Cu), 구리합금, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금을 증착하여 제 3 금속층(미도시)을 형성하고, 이를 패터닝함으로써 상기 게이트 콘택홀(143)을 통해 상기 게이트 전극(135)과 접촉하며, 상기 데이터 배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 게이트 배선(150)을 형성함으로써 본 발명에 따른 유기 박막트랜지스터(Tr)를 갖는 액정표시장치용 어레이 기판(101)을 완성한다. Next, as shown in FIG. 2H, a metal material having low resistance characteristics, such as gold (Au) and copper (Cu), may be formed on the
이때, 상기 게이트 배선(150)은 상기 화소전극(117)과 그 일부가 중첩하도록 형성함으로써 상기 중첩된 게이트 배선(150)과 화소전극(117) 및 이들 사이에 형성된 상기 보호층(140)을 포함하여 스토리지 커패시터(StgC)를 이루도록 한다.In this case, the
한편, 전술한 본 발명의 제 1 실시예에 있어서는 게이트 전극이 소스 및 드레인 전극보다 상부에 위치한 것을 특징으로 하는 탑 게이트 구조의 유기 박막트랜지스터를 구비한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 대해 제시하였지만, 이후 제 2 실시예를 통해 게이트 전극이 가장 하부에 위치한 보텀 게이트 구조의 유기 박막트랜지스터를 구비한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 대해 설명한다.Meanwhile, in the first exemplary embodiment of the present invention, a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device having an organic thin film transistor having a top gate structure, wherein the gate electrode is positioned above the source and drain electrodes, is presented. However, a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device having an organic thin film transistor having a bottom gate structure at which a gate electrode is disposed at the bottom thereof will be described in the second embodiment.
<제 2 실시예>Second Embodiment
도 4a 내지 4f는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기 반도체물질을 이용하여 액정표시장치용 어레이 기판을 제조하는 방법을 도시한 것으로 유기 박막트랜지스터를 포함하는 하나의 화소영역에 대한 제조 공정별 단면도이다.4A to 4F illustrate a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device using an organic semiconductor material according to a second exemplary embodiment of the present invention, and a cross-sectional view of each pixel region including an organic thin film transistor according to a manufacturing process to be.
도 4a에 도시한 바와 같이, 투명한 플라스틱 또는 유리재질로 이루어진 절연 기판(201) 상에 제 1 금속물질을 200℃이하의 저온 공정에서 스퍼터링(sputtering)을 진행하여 전면에 증착하여 제 1 금속층(미도시)을 형성하고, 상기 제 1 금속층(미도시)을 패터닝함으로써 일방향으로 연장하는 게이트 배선(203)과, 상기 게이트 배선(203)에서 분기한 게이트 전극(205)을 형성한다. As shown in FIG. 4A, the first metal material is sputtered on a insulating
다음, 상기 게이트 배선(203)과 게이트 전극(205)이 형성된 기판(201) 상에 고분자 물질 예를들면, 폴리이미드(polyimide) 계열의 배향성 고분자 물질, 측쇄의 탄소수가 3개 이상인 배향성 고분자 물질, 자기정렬단분자물질(self assembled monolayer: SAM) 중 하나를 전면에 코팅함으로써 게이트 절연막으로서의 역할을 하는 배향막(210)을 형성한다. 이 경우, 상기 게이트 절연막으로서의 역할을 하는 배향막(210)을 상기 게이트 배선(203) 및 게이트 전극(205)의 두께보다 두껍게 예를들면 0.5㎛ 내지 2㎛정도의 두께를 갖도록 형성함으로써 상기 게이트 배선 및 전극(203, 205)이 상기 기판(201)과 이루는 단차를 극복하여 그 표면이 평탄한 상태를 이루도록 한다. Next, a polymer material such as a polyimide-based oriented polymer material, an oriented polymer material having 3 or more carbon atoms in the side chain, on the
이때, 게이트 절연막으로서의 역할을 하는 상기 배향막(210)을 이루는 고분자 물질 중 상기 측쇄의 탄소수가 3개 이상인 배향성 고분자 물질은 예를들면 poly propyl ethylene 또는 poly butenyl ethylene이며, 상기 자기정렬단분자물질(self assembled monolayer: SAM)은 예를들면 알킬 사슬의 탄소수가 20 내지 30개인 실란(silane) 또는 사이올(thiol) 계열의 물질이다.In this case, among the polymer materials constituting the
한편, 도면으로 나타내지 않았지만, 상기 제 2 실시예에 따른 제 1 변형예로써, 게이트 절연막으로서의 역할을 하는 상기 배향막과 상기 게이트 배선 및 전극 사이에 유기절연물질 예를들면 PVP(poly vinyl pyrrolidone), 플루오루폴리머(fluoropolymer), PVA(poly vinyl alcohol) 중에 선택되는 하나의 물질을 전면에 코팅 하여 게이트 절연막을 더욱 형성할 수도 있다. 이때, 상기 게이트 절연막은 유기 절연물질로서 형성되는 바, 코팅 특성상 그 두께를 하부의 게이트 전극의 두께보다 두껍게 형성할 경우, 상기 게이트 배선과 게이트 전극의 단차에 영향을 받지 않고 그 표면이 평탄하게 형성되게 되게 된다. 따라서, 이러한 구성을 갖는 제 2 실시예의 변형예의 경우, 상기 배향막은 평탄한 표면을 갖는 상기 게이트 절연막 상부에 형성되는 바, 제 2 실시예에서와 같이 단차를 극복하기 위해 비교적 두꺼운 두께(0.5㎛ 내지 2㎛)를 갖도록 두껍게 형성할 필요는 없으며, 1000Å 내지 3000Å정도의 두께를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. On the other hand, although not shown in the drawings, as a first modification according to the second embodiment, an organic insulating material, for example, polyvinyl pyrrolidone (PVP), fluorine, is formed between the alignment layer serving as a gate insulating film, the gate wiring, and an electrode. The gate insulating film may be further formed by coating a material selected from a fluoropolymer and a polyvinyl alcohol (PVA) on the entire surface. In this case, the gate insulating film is formed as an organic insulating material. When the thickness of the gate insulating film is formed thicker than the thickness of the lower gate electrode, the surface of the gate insulating film is flat without being affected by the step difference between the gate wiring and the gate electrode. Will be. Therefore, in the modification of the second embodiment having such a configuration, the alignment layer is formed on the gate insulating film having a flat surface, so that the thickness is relatively thick (0.5 μm to 2 to overcome the step as in the second embodiment). It is not necessary to form thick so as to have a micrometer), and it is preferable to form so that it may have thickness of about 1000 micrometers-3000 micrometers.
다음, 도 4b에 도시한 바와같이, 게이트 절연막의 역할을 하는 상기 배향막(210) 위로 제 2 금속물질 예를들면 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 구리합금, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금 중 하나를 증착하여 제 2 금속층을 형성하고 이를 패터닝함으로써 상기 게이트 배선(203)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(미도시)과, 상기 화소영역(P) 내에 상기 데이터 배선(미도시)과 연결된 소스 전극(220)과, 상기 소스 전극(220)과 이격하여 마주하는 드레인 전극(223)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 4B, a second metal material such as gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), a copper alloy, and aluminum (Al) is disposed on the
다음, 도 4c에 도시한 바와같이, 상기 소스 및 드레인 전극(220, 223) 위로 투명 도전성 물질 예를들면, 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 증착하고, 이를 패터닝함으로써 상기 화소영역(P) 내에 상기 드레인 전극(223)의 일끝단과 접촉하는 화소전극(230)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 4C, a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO) is deposited on the source and drain
다음, 도 4d에 도시한 바와 같이, 상기 화소전극(230)과 소스 및 드레인 전극(220, 223) 사이로 노출된 일부 배향막(도 4c의 210)에 대하여 러빙을 실시함으로써 소스 및 드레인 전극(220, 223)과 화소전극(230)과 데이터 배선(118) 등에 의해 가려져 러빙되지 않는 제 1 배향막(도 4e의 210a)과 상기 소스 및 드레인 전극(220, 223)과 화소전극(230)과 데이터 배선(118) 외부로 노출됨으로써 그 표면이 러빙 처리되어 그 표면의 측쇄들이 상기 러빙 방향으로 정렬된 상태의 제 2 배향 막(도 4e의 210b)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 4D, the source and drain
이때, 상기 러빙 방향(rd)은 전술한 제 1 실시예와 같이, 상기 소스 및 드레인 전극(220, 223)을 연결하는 가상의 축(ax)에 대응하여 수직한 방향인 것이 특징이다. 이러한 러빙방향(rd)을 갖도록 러빙을 실시하는 이유에 대해서는 제 1 실시예를 통해 이미 언급한 바 설명은 생략한다. At this time, the rubbing direction rd is a direction perpendicular to the virtual axis ax connecting the source and drain
다음, 도 4e에 도시한 바와같이, 러빙된 제 2 배향막(210b)과 소스 및 드레인 전극(220, 223)과 화소전극(230) 위로 전면에 액상의 유기 반도체 물질 예를들면 액상의 펜타신(pentacene) 또는 폴리사이오펜(polythiophene) 계열의 고분자 반도체 물질 예를들면 poly (3-hexylthiophene), poly (2,5)-bis3-alkylthiophen-2-yl thieno [3,2-b] thiophene, poly (p-phenylenevinylene), poly (phenylene), poly (fluorene), poly (2-methoxy) -5- (2'-ethylhexyloxy)-1,4 phenylenevinylene 또는 폴리페닐렌비닐린(polyphenylenevinylene) 계열의 고분자 반도체 물질을 잉크젯 장치, 노즐(nozzle) 코팅 장치, 바(bar) 코팅 장치, 슬릿(slit) 코팅장치, 스핀(spin) 코팅장치 또는 프린팅 장치 등을 이용하여 전면에 코팅함으로써 유기 반도체 물질층(235)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 4E, a liquid organic semiconductor material, for example, a liquid pentacine, is formed on the entire surface of the rubbed
이후, 상기 유기 반도체 물질층(235) 위로 감광성 특성을 가지며 그 현상액이 상기 유기 반도체 물질층(235)을 이루는 유기 반도체 물질에 영향을 끼치지 않는 것을 특징으로 하는 유기 물질 예를들면 PVA(현상액 순수) 또는 포토아크릴(현상액 KOH)을 전면에 코팅한 후, 노광 및 현상 단계를 포함하는 마스크 공정을 실시하여 패터닝함으로써 각 화소영역(P) 내에 유기 반도체층이 형성되어야 할 부분에 대응해서 보호패턴(241)을 형성한다. 이때 상기 유기 반도체 물질층(235)은 상기 보호패턴(241)의 형성 시 그 현상액으로 사용하는 순수 또는 KOH에 노출되지만 이들에 의해 별 영향을 받지 않으며, 더욱이 상기 현상액에 노출된 부분은 추후 공정에 의해 제거되는 바 문제되지 않는다.Thereafter, the organic material, for example PVA (development pure water), has a photosensitive characteristic on the organic semiconductor material layer 235 and the developer does not affect the organic semiconductor material of the organic semiconductor material layer 235. ) Or photoacrylic (developing solution KOH) on the entire surface, and then patterned by performing a mask process including exposure and development steps, corresponding to a portion where an organic semiconductor layer should be formed in each pixel region P. 241). In this case, the organic semiconductor material layer 235 is exposed to pure water or KOH used as the developer when the
다음, 도 4f에 도시한 바와같이, 상기 보호패턴(241) 외부로 노출된 유기 반도체 물질층(도 4e의 235)을 드라이 에칭을 실시하여 제거함으로써 상기 보호패턴(241) 하부로 상기 서로 마주하는 소스 및 드레인 전극(220, 223) 사이의 노출된 러빙된 제 2 배향막(210b) 위로 유기 반도체층(236)을 형성함으로써 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기 반도체층(236)을 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판(201)을 완성한다.Next, as shown in FIG. 4F, the organic semiconductor material layer 235 of FIG. 4E exposed to the outside of the
이때, 상기 유기 반도체층(236)은 상기 소스 및 드레인 전극(220, 223) 사이로 노출된 러빙된 제 2 배향막(210b)을 포함하여 서로 마주하는 상기 소스 및 드레인 전극(220, 223)의 끝단 일부와 접촉하며 형성되도록 한다.In this case, the
또한, 상기 전술한 제 2 실시예에 따른 제 2 변형예로써 전술한 바와같은 상태(도 4f 참조)에서 상기 보호패턴(241) 위로 유기절연물질 예를들면 PVA 또는 포토아크릴(photo acryl)을 더욱 코팅하고 상기 화소전극(230)이 형성된 부분에 대응하여 패터닝하여 제거함으로써 오픈부(미도시)를 갖는 보호층(미도시)을 더욱 형성할 수 있다. 이는 노출된 데이트 배선(미도시) 등을 가림으로써 이들 배선이 공기중에 장기간 노출됨으로써 부식되는 것을 방지하기 위함이다. Further, as a second modification according to the above-described second embodiment, an organic insulating material, for example, PVA or photo acryl, is further formed on the
이러한 상기 제 2 실시예에 따른 제 2 변형예는 상기 제 2 실시예에 따른 제 1 변형예에도 적용할 수 있다. The second modification according to the second embodiment may also be applied to the first modification according to the second embodiment.
한편, 전술한 제 2 실시예의 경우, 상기 소스 및 드레인 전극 상부에 유기 반도체층이 형성된 것을 특징으로 하는 보텀 게이트 구조의 유기 박막트랜지스터를 구비한 액정표시장치용 어레이 기판의 구조 및 제조 방법을 제안하고 있지만, 상기 제 2 실시예에 따른 제 3 변형예로서 도 5에 도시한 바와같이, 유기 반도체층이 상기 소스 및 드레인 전극보다 먼저 형성되고 상기 유기 반도체층의 양 끝단과 접촉하며 소스 및 드레인 전극이 구성된 구조의 보텀 게이트 구조 유기 박막트랜지스터를 구성할 수도 있다.Meanwhile, in the above-described second embodiment, a structure and a manufacturing method of an array substrate for a liquid crystal display device having an organic thin film transistor having a bottom gate structure, characterized in that an organic semiconductor layer is formed on the source and drain electrodes. However, as shown in FIG. 5 as a third modification according to the second embodiment, an organic semiconductor layer is formed before the source and drain electrodes, and contacts both ends of the organic semiconductor layer, and the source and drain electrodes are A bottom gate structure organic thin film transistor having a structured structure may be configured.
이 경우, 그 제조 방법에 대해 설명하면, 제 2 실시예에서와 같이 게이트 전극(305)과 게이트 배선(303) 및 그 표면이 평탄한 상태의 배향막(310)을 형성한 후, 상기 배향막(310) 위로 투명도전성 물질을 증착하고 패터닝하여 화소영역(P) 내에 화소전극(330)을 형성한다. 이때, 상기 화소전극(330)의 일부는 상기 게이트 배선(305)과 중첩하도록 형성함으로써 상기 중첩하는 화소전극(330)과 게이트 배선(303)과 그 사이의 배향막(310)이 스토리지 커패시터(StgC)를 이루도록 한다. In this case, the manufacturing method will be described. After the
이후, 상기 화소전극(330) 사이로 노출된 배향막(310)에 대하여 러빙을 실시함으로써 상기 화소전극(330)에 의해 가려져 러빙되지 않는 제 1 배향막(310a)과 상기 화소전극(330) 외부로 노출됨으로써 그 표면이 러빙 처리되어 그 표면의 측쇄들이 상기 러빙 방향으로 정렬된 상태의 제 2 배향막(310b)을 형성한다.Thereafter, rubbing is performed on the
다음, 상기 화소전극(330)과 제 2 배향막(310b) 위로 유기 반도체 물질을 코팅함으로써 특히 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 상기 제 2 배향막(310b)에 의해 결 정성이 향상된 유기 반도체 물질층(미도시)을 전면에 형성한다. 이후, 상기 유기 반도체 물질층(미도시) 위로 상기 제 2 실시예에서와 같이 상기 유기 반도체 물질층(미도시)을 이루는 유기 반도체 물질에 영향을 끼치지 않는 것을 특징으로 하는 유기 물질 예를들면 PVA(현상액 순수) 또는 포토아크릴(현상액 KOH)을 전면에 코팅한 후, 노광 및 현상 단계를 포함하는 마스크 공정을 실시하여 패터닝함으로써 각 화소영역(P) 내에 유기 반도체층이 형성되어야 할 부분에 대응해서 보호패턴(341)을 형성한다. 이때 상기 보호패턴(341)은 상기 화소전극(330)과는 중첩되지 않도록 스위칭 영역(TrA)에만 형성되도록 한다. Next, an organic semiconductor material layer (not shown) having improved crystallinity by the
다음, 상기 보호패턴(341) 외부로 노출된 상기 유기 반도체 물질층(미도시)을 드라이 에칭을 실시하여 제거함으로써 상기 스위칭 영역(TrA)에 상기 보호패턴(341) 하부로 상기 보호패턴(341)과 동일한 형태의 유기 반도체층(336)을 형성한다. 이때 상기 보호패턴(341)과 유기 반도체층(336)은 그 측면이 노출된 상태가 된다.Next, the organic semiconductor material layer (not shown) exposed to the outside of the
이러한 그 측면이 노출된 상태의 유기 반도체층(336)이 형성된 기판(301)의 전면에 금속물질을 증착하여 금속층(미도시)을 형성한다. 이때 상기 금속층(미도시)은 상기 노출된 보호패턴(341) 및 유기 반도체층(336)의 측면 및 상기 화소전극(330)과 접촉하게 된다. The metal material is deposited on the entire surface of the
다음, 상기 금속층(미도시) 위로 감광성 유기 물질을 도포하고 이를 마스크 공정을 진행하여 식각 방지패턴(미도시)을 형성하고, 이러한 식각 방지패턴(미도시)을 이용하여 드라이 에칭을 실시함으로써 상기 식각 방지패턴(미도시) 외부로 노출된 상기 금속층(미도시)을 제거함으로써 도시한 바와같이 스위칭 영역(TrA)에 있어 상기 유기 반도체층의 측면과 각각 접촉하며 상기 보호패턴(341) 상부에서 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(320, 323)을 형성하고, 동시에 상기 스위칭 영역(TrA)을 제외한 상기 화소전극(330) 간의 이격영역에 대응하는 상기 제 2 배향막(310b) 상부에는 상기 게이트 배선(303)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(미도시)을 형성한다. 이때 상기 소스 전극(320)은 상기 데이터 배선(미도시)과 연결되도록 하며, 또한, 상기 드레인 전극(323)은 상기 화소전극(330)과 그 일부가 접촉하도록 형성함으로써 본 발명의 제 2 실시예의 제 3 변형예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판(301)을 완성한다. Next, a photosensitive organic material is coated on the metal layer (not shown) and a mask process is performed to form an etch stop pattern (not shown), and the etching is performed by dry etching using the etch stop pattern (not shown). By removing the metal layer (not shown) exposed to the outside of the prevention pattern (not shown) as shown in the switching region (TrA), respectively contact with the side of the organic semiconductor layer and spaced apart from each other on the
한편, 이러한 제 3 변형예의 경우도 상기 제 1 변형예와 같이 상기 게이트 전극 및 게이트 배선과 상기 배향막 사이에 게이트 절연막을 더욱 형성할 수 있다. In the third modified example, a gate insulating film may be further formed between the gate electrode and the gate wiring and the alignment layer as in the first modified example.
본 발명에 의한 액상의 유기 반도체 물질을 이용한 코팅을 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판을 제조하는데 있어, 그 표면이 러빙 처리된 배향막을 더욱 형성한 후 그 위로 액상의 유기 반도체 물질을 코팅하여 유기 반도체층을 형성함으로써 상기 유기 반도체층 내부의 결정성을 향상시켜 최종적으로 이를 구성요소로 하는 유기 박막트랜지스터의 이동도 특성을 향상시키는 효과가 있다.In manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device comprising a coating using a liquid organic semiconductor material according to the present invention, the surface of the organic semiconductor material is further formed by coating a liquid organic semiconductor material thereon after further forming a rubbing treated alignment film By forming the layer, there is an effect of improving the crystallinity in the organic semiconductor layer and finally improving the mobility characteristics of the organic thin film transistor having the component.
또한, 제조 공정 진행 중의 공정 오차에 의해 유기 박막트랜지스터의 이동도 특성이 소정량 저하되더라도 상기 공정 오차에 의해 저하되는 이동도 특성값보다 더욱 큰 마진을 갖도록 함으로써 액정표시장치의 제조 수율 및 생산성을 향상시키는 효과가 있다.In addition, even if the mobility characteristic of the organic thin film transistor decreases by a predetermined amount due to the process error during the manufacturing process, the manufacturing yield and productivity of the liquid crystal display device are improved by having a margin larger than the mobility characteristic value deteriorated by the process error. It is effective to let.
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