KR20120107653A - 감광성 수지 조성물 및 이를 이용한 패턴의 형성 방법 - Google Patents

감광성 수지 조성물 및 이를 이용한 패턴의 형성 방법 Download PDF

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Abstract

패턴 형성 방법은 기판 위에 감광성 수지 조성물을 도포하여 감광막을 형성하는 단계, 투광 영역과 비투광 영역을 포함하는 마스크를 이용하여 상기 감광막을 노광하는 단계, 상기 감광막에 현상액을 도포하는 단계, 그리고 상기 감광막을 경화하여 감광막 패턴을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 감광성 수지 조성물은 알칼리 가용성 기본 수지, 광산생성제, 그리고 광활성화합물을 포함할 수 있다.

Description

감광성 수지 조성물 및 이를 이용한 패턴의 형성 방법{PHOTORESIST RESIN COMPOSITION AND METHOD OF FORMING PATTERNS BY USING THE SAME}
감광성 수지 조성물 및 이를 이용한 패턴의 형성 방법이 제공된다.
액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting device) 등의 표시 장치는 복수의 도전층, 반도체층, 그리고 이들을 절연하기 위한 절연막 등의 복수의 박막을 포함한다.
박막 트랜지스터 표시판에는 게이트 도전층, 반도체층, 데이터 도전층, 화소 전극 층을 포함하는 복수의 박막이 형성될 수 있으며, 이들 복수의 박막은 마스크를 사용하여 사진 식각으로 패터닝될 수 있다. 사진 식각은 박막 위에 도포되어 있는 감광막을 노광 및 현상하여 소정 모양의 패턴을 형성한 후, 형성된 패턴을 사용하여 박막을 식각하는 방법이다. 여기서 감광막은 감광성 수지 조성물을 포함할 수 있다.
한편, 표시 장치의 품질을 개선하기 위해 박막을 미세하게 패터닝하는 방법이 연구되고 있다. 박막을 미세하게 패터닝하기 위해서 감광막이 미세하게 패터닝될 수 있으며, 감광성 수지 조성물의 조성에 따라 감광막의 미세 패터닝 여부가 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 한 실시예는 박막을 미세하게 패터닝하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 한 실시예는 화소 전극을 미세하게 패터닝함으로써 표시 장치의 투과도를 개선하기 위한 것이다.
상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 본 발명에 따른 실시예가 사용될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 감광성 수지 조성물은 알칼리 가용성 기본 수지(alkali soluble base resin), 광산생성제(photoacid generator), 광활성화합물(photoactive compound), 그리고 소수성기를 포함하는 페놀계 화합물을 포함할 수 있다.
상기 페놀계 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서, R1-R3는 치환 또는 비치환된 C1-C10의 알킬기이며, n1-n3은 1 내지 5의 정수이다.
상기 알칼리 가용성 기본 수지는 텐덤형(tandem type) 수지일 수 있다.
상기 텐덤형 수지는 고분자량 수지와 저분자량 수지를 포함하고, 중분자량 수지는 상기 고분자량 수지와 상기 저분자량 수지보다 적게 포함할 수 있다.
상기 고분자량 수지는 분자량이 5000 이상이고, 상기 저분자량 수지는 분자량이 500 이하이고, 그리고 상기 중분자량 수지는 분자량이 500-5000일 수 있다.
상기 기본 수지는 100 중량부, 상기 광산생성제는 0.01-20 중량부, 상기 광활성화합물는 0.1-30 중량부, 그리고 상기 페놀계 화합물은 0.01-20 중량부일 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 패턴 형성 방법은 기판 위에 감광성 수지 조성물을 도포하여 감광막을 형성하는 단계, 투광 영역과 비투광 영역을 포함하는 마스크를 이용하여 상기 감광막을 노광하는 단계, 상기 감광막에 현상액을 도포하는 단계, 그리고 상기 감광막을 경화하여 감광막 패턴을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 감광성 수지 조성물은 알칼리 가용성 기본 수지, 광산생성제, 그리고 광활성화합물을 포함할 수 있다.
상기 감광막 패턴은 직사각형 모양의 단면을 가질 수 있다.
상기 패턴 형성 방법은 상기 기판과 상기 감광막 사이에 박막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 박막은 액정 표시 장치의 화소 전극이며, 상기 화소 전극은 미세 가지 전극을 포함할 수 있다.
상기 미세 가지 전극의 폭은 2μm 이하일 수 있다.
상기 감광성 수지 조성물은 소수성기를 포함하는 페놀계 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 한 실시예는 박막을 미세하게 패터닝할 수 있으며, 화소 전극을 미세하게 패터닝함으로써 표시 장치의 투과도를 개선할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 한 실시예에 따른 감광막 패턴을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 1b는 종래 기술에 따른 감광막 패턴을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2a는 본 발명의 한 실시예에 따른 감광성 수지 조성물의 현상액에 대한 용해도를 패턴 형성 공정의 단계 별로 나타낸 그래프이며, 도 2b는 종래 기술에 따른 감광성 수지 조성물의 현상액에 대한 용해도를 패턴 형성 공정의 단계 별로 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 기본 수지의 겔침투크로마토그래피(gel permeation chromatography, GPC) 그래프이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기본 수지의 겔침투크로마토그래피 그래프이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 등가 회로도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 7은 도 6의 액정 표시 장치를 VII-VII선을 따라 자른 단면도이다.
도 8은 도 6의 액정 표시 장치를 VIII-VIII선을 따라 자른 단면도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 한편, 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 한편, 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한 "치환"은 할로겐, C1-C20의 할로알킬기, C1-C20의 알킬기, C1-C20의 알콕시기, C6-C30의 아릴기, 또는 C6-C30의 아릴옥시기로 치환된 것을 의미한다.
도 1a는 본 발명의 한 실시예에 따른 감광막 패턴을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 1b는 종래 기술에 따른 감광막 패턴을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2a는 본 발명의 한 실시예에 따른 감광성 수지 조성물의 현상액에 대한 용해도를 패턴 형성 공정의 단계 별로 나타낸 그래프이며, 도 2b는 종래 기술에 따른 감광성 수지 조성물의 현상액에 대한 용해도를 패턴 형성 공정의 단계 별로 나타낸 그래프이다.
도 1a를 참고하면, 기판(10) 위에 감광막 패턴(20)이 위치한다. 기판(10)은 플라스틱, 유리 등을 포함할 수 있다. 감광성 수지 조성물이 기판(10) 위에 도포됨으로써 감광막이 형성되고, 다음 노광 및 현상 공정을 통해 감광막 패턴(20)이 형성될 수 있다. 도 1a에서, 감광막이 노광될 때 마스크(mask)가 사용되며, 마스크는 투광 영역과 비투광 영역을 포함한다. 투광 영역은 빛을 모두 투과시키는 영역이며, 비투광 영역은 빛이 투과되지 않는 영역이다. 감광막 패턴(20)이 위치한 영역은 마스크의 비투광 영역에 대응할 수 있으며, 감광막 패턴(20)이 위치하지 않은 영역은 마스크의 투광 영역에 대응할 수 있다.
도 1a를 참고하면, 감광막 패턴(20)이 대략 직사각형 모양의 단면을 가지며, 감광막 패턴(20)의 폭이 작아져도 감광막 패턴(20)의 형상이 유지되는 것을 알 수 있다. 이에 따라 미세한 감광막 패턴(20)을 이용하여 미세한 패턴을 갖는 박막이 형성될 수 있다. 여기서 박막은 예를 들어 금속층, 반도체층일 수 있다. 예를 들어, 대략 2 μm이하의 폭을 갖는 박막 패턴이 형성될 수 있다.
감광막 패턴(20)이 대략 직사각형 모양의 단면을 갖는 이유는 도 2a를참고하면, 감광막의 비노광부에서 감광성 수지 조성물의 현상액에 대한 현상 속도와 감광막의 노광부에서 감광성 수지 조성물의 현상액에 대한 현상 속도가 크게 다르기 때문이다. 여기서 현상액에 대한 현상 속도는 현상액에 대한 용해도에 비례한다. 즉, 감광막에서 비노광부(non-exposure portion)는 마스크의 비투광 영역에 대응되는데, 도 2a에 도시된 것처럼 감광막의 비노광부는 현상액에 대한 용해도가 낮기 때문에, 감광막의 비노광부에 현상액이 도포될 때 감광막의 비노광부의 상부는 천천히 현상될 수 있다. 결국, 감광막의 비노광부의 상부에서 현상에 의해 소실되는 양이 적기 때문에, 감광막의 비노광부는 대략 직사각형의 단면을 가질 수 있으며, 도 1a에 도시된 것처럼, 대략 직사각형 모양의 단면을 갖는 감광막 패턴(20)이 형성될 수 있다. 또한, 감광막에서 노광부(exposure portion)는 마스크의 투광 영역에 대응되는데, 도 2a에 도시된 것처럼 감광막의 노광부는 현상액에 대한 용해도가 크기 때문에, 감광막의 노광부에 현상액이 도포될 때 감광막의 노광부는 빠르게 현상될 수 있다. 결국, 감광막의 노광부에서 현상에 의해 소실되는 양이 많기 때문에, 감광막의 노광부는 대략 직사각형의 단면을 갖는 그루브(groove) 형태로 소실될 수 있다.
반면, 도 1b를 참고하면, 종래 기술에 따른 감광막 패턴(20)은 대략 사다리꼴 모양의 단면을 가지며, 감광막의 비노광부의 상부에서 현상에 의해 소실되는 양이 많기 때문에, 감광막 패턴(20)의 폭이 작아지는 경우 감광막 패턴(20)의 형상이 유지되지 않는 것을 알 수 있다. 이에 따라 미세한 패턴을 갖는 박막을 형성하는 것은 어렵다. 예를 들어 대략 2 μm이하의 폭을 갖는 박막 패턴을 형성하는 것은 어렵다. 도 2b를 참고하면, 종래 기술에 따른 감광막 패턴(20)이 대략 사다리꼴 모양의 단면을 갖는 이유는 감광막의 비노광부에서 감광성 수지 조성물의 현상액에 대한 현상 속도와 감광막의 노광부에서 감광성 수지 조성물의 현상액에 대한 현상 속도의 차이가 도 2a의 경우보다 작기 때문이다.
도 2a를 참고하면, 알칼리 가용성(alkali soluble)인 기본 수지(base resin)에 광산생성제(photoacid generator, PAG)와 광활성화합물(photoactive compound, PAC)이 첨가되면, 광산생성제와 광활성화합물은 알칼리 비가용성(alkali non-soluble)이기 때문에, 현상액에 대한 감광성 수지 조성물의 용해도가 낮아진다. 결국, 대략 직사각형의 단면 모양을 갖는 감광막 패턴(20)이 형성될 수 있고, 미세한 박막이 형성될 수 있다. 여기서 감광성 수지 조성물은 기본 수지, 광산생성제, 광활성화합물, 그리고 용매를 포함할 수 있다.
나아가, 광산생성제와 광활성화합물과 함께 소수성기를 포함하는 페놀계 화합물이 추가적으로 더 첨가된다면, 현상액에 대한 감광성 수지 조성물의 용해도가 더욱 낮아질 수 있으며, 더욱 미세한 박막이 형성될 수 있다. 예를 들어, 소수성기를 포함하는 페놀계 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00002
상기 화학식 1에서, R1-R3는 치환 또는 비치환된 C1-C10의 알킬기이며, n1-n3은 1 내지 5의 정수이다.
또한, 고분자량(high molecular weight) 기본 수지와 저분자량(low molecular weight) 기본 수지가 혼합되어 있는 텐덤형(tandem type) 기본 수지가 이용된다면, 현상액에 대한 감광성 수지 조성물의 용해도가 더욱 낮아질 수 있으며, 더욱 미세한 박막이 형성될 수 있다. 예를 들어, 고분자량은 대략 5000 이상일 수 있으며, 저분자량은 대략 500 이하일 수 있으며, 중분자량(medium molecular weight)는 대략 500-5000일 수 있다. 도 3은 일반적인 기본 수지의 분자량 분포를 예시적으로 나타낸 도면이며, 도 4는 텐덤형 기본 수지의 분자량 분포를 예시적으로 나타낸 도면이다.
나아가, 텐덤형 기본 수지에 광산생성제, 광활성화합물, 소수성 페놀계 화합물이 모두 첨가된다면, 현상액에 대한 감광성 수지 조성물의 용해도가 더욱 낮아질 수 있으며, 더욱 미세한 박막이 형성될 수 있다.
다시, 도 2a를 참고하면, 감광막의 비노광부에서의 현상액에 대한 감광성 수지 조성물의 용해도는 감소하지만, 감광막의 노광부에서의 현상액에 대한 감광성 수지 조성물의 용해도는 증가한다. 감광막의 노광부에서, 노광 공정에 의해, 광활성화합물은 분해되고 광산생성제로부터는 수소 이온이 발생한다. 즉, 광활성화합물이 분해됨으로써 감광막의 노광부에서의 현상액에 대한 감광성 수지 조성물의 용해도는 증가할 수 있다. 여기서 광활성화합물과 광산생성제가 포함된 감광성 수지 조성물의 용해도는 광활성화합물이 없이 광산생성제가 포함된 감광성 수지 조성물의 용해도보다 클 수 있다.
다음, 감광막의 노광부는 경화(baking) 공정에 의해 현상액에 대한 용해도가 급격히 증가되며, 이는 광산생성제의 소수성기가 분리되기 때문이다. 이러한 경화 공정은 노광 후 경화(post exposure baking, PEB) 공정이라고도 한다.
감광막의 비노광부의 현상액에 대한 용해도와 노광 후 경화 공정에서 감광막의 노광부의 현상액에 대한 용해도의 차이가 커질수록, 감광막 패턴(20)은 직사각형 모양에 더욱 가까운 단면 모양을 가질 수 있으며, 박막이 더욱 미세하게 패터닝될 수 있다.
그러면, 감광성 수지 조성물에 대해 상세하게 설명한다.
감광성 수지 조성물은 기본 수지, 광산생성제, 광활성 화합물, 그리고용매를 포함한다.
기본 수지는 알칼리 가용성 수지이다. 예를 들어 노볼락계 수지일 수 있다. 또한, 기본 수지는 고분자량의 기본 수지와 저분자량의 기본 수지가 혼합되어 있는 텐덤형 기본 수지일 수 있으며, 텐덤형 기본 수지에 의해 현상액에 대한 감광막의 비노광부의 용해도가 감소될 수 있다. 텐덤형 기본 수지는 감광성 수지 조성물의 감도, 밀착성, 내열성 등의 요구 특성에 따라 다양한 분자량 분포를 가질 수 있다. 예를 들어, 고분자량 기본 수지는 약 50-100 중량부, 중분자량 기본 수지는 약 0-50 중량부, 저분자량 기본 수지는 약 0-30 중량부일 수 있다.
광산생성제는 빛에 의해 산을 발생하는 화합물이다. 예를 들어, 광산생성제는 오늄염, 방향족 디아조늄염, 술포늄염, 트이아릴술포늄염, 디아릴술포늄염, 모노아릴술포늄염, 요오드염, 디아릴요오드염, 니트로벤질 에스테르, 디술폰, 디아조-디술폰, 술포네이트, 트리클로로메틸 트리아진, N-히드록시숙신이미드 트리플레이트, 프탈이미도트리플루오로메탄술포네이트, 디니트로벤질토실레이트, n-데실디술폰, 나프틸이미도트리플루오로메탄술포네이트, 디페닐요도염 헥사플루오로포스페이트, 디페닐요도염 헥사플로로플루오로 아르세네이트, 디페닐요도염 헥사플루오로 안티모네이트, 디페닐파라메톡시페닐 트리플레이트, 디페닐파라톨루에닐 트리플레이트, 트리페닐술포늄 트리플레이트 또는 디부틸나프틸술포늄 트리플레이트가 있으며, 1 종 이상의 광산생성제가 혼합되어 사용될 수 있다.
광활성 화합물은 빛에 의해 분해되는 화합물이다. 예를 들어, 광활성 화합물은 2,3,4,4'- 테트라하이드록시 벤조페논-1,2-나프토퀴논디아지드-5-설포네이트, 2,3,4-트리하이드록시 벤조페논-1,2-나프토퀴논디아지드-5-설포네이트가 있으며, 1 종 이상의 광활성 화합물이 혼합되어 사용될 수 있다.
감광성 수지 조성물은 소수성기를 갖는 페놀계 화합물을 더 포함할 수 있으며, 소수성기를 갖는 페놀계 화합물에 의해 현상액에 대한 감광막의 비노광부의 용해도가 감소될 수 있다. 예를 들어 소수성기를 갖는 페놀계 화합물은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.
용매는 통상적인 유기 용매가 1 종 이상 사용될 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다.
감광성 수지 조성물은 기본 수지 100 중량부, 광산생성제 약 0.01-20 중량부, 광활성화합물 약 0.1-30 중량부, 용매 약 10-1000 중량부, 그리고 소수성기를 포함하는 페놀계 화합물 약 0.01-20 중량부를 포함할 수 있다.
광산생성제가 약 0.01-20 중량부의 범위에서 사용되고, 광활성화합물이약 0.1-30 중량부의 범위에서 사용될 때, 감광성 수지 조성물의 현상액에 대한 용해도는 감소될 수 있다. 나아가, 소수성기를 포함하는 페놀계 화합물이 약 0.01-20 중량부의 범위에서 사용될 때, 감광성 수지 조성물의 현상액에 대한 용해도는 더욱 감소될 수 있다.
그러면, 감광성 수지 조성물을 이용한 패턴의 형성 방법에 대해 상세하게 설명한다.
도 1a를 참고하면, 패턴의 형성 방법은 기판(10) 위에 감광성 수지 조성물을 도포하여 감광막을 형성하는 단계를 포함한다.
다음, 패턴의 형성 방법은 투광 영역과 비투광 영역을 포함하는 마스크를 이용하여 감광막을 노광하는(exposing) 단계를 포함한다. 예를 들어, 자외선이 조사될 수 있다. 이때, 노광 영역에 대응하는 감광막의 노광부에서 노광에 의해 광산생성제가 분해되면서 광활성화합물로부터의 산이 발생된다.
다음, 패턴의 형성 방법은 현상액을 감광막에 도포하는 단계를 포함한다. 이때, 감광막의 노광부는 현상액에 의해 용해되어 소실될 수 있다.
다음 패턴의 형성 방법은 감광막을 경화하는 단계를 포함한다. 이때, 감광막의 노광부는 거의 소실되고, 감광막의 비노광부는 거의 소실되지 않음으로써, 감광막 패턴(20)이 형성될 수 있다.
박막을 패터닝하기 위해서, 패턴의 형성 방법은 기판(10) 위에 박막을 형성하는 단계와 박막 위에 감광막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
그러면, 패턴 형성 방법을 이용하여 형성되는 미세 화소 전극을 포함하는 액정 표시 장치를 도 5 내지 도 8을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 등가 회로도이며, 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이며, 도 7은 도 6의 액정 표시 장치를 VII-VII선을 따라 자른 단면도이며, 도 8은 도 6의 액정 표시 장치를 VIII-VIII선을 따라 자른 단면도이다.
도 5를 참고하면, 액정 표시 장치는 서로 마주하는 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 및 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다. 제1 표시판(100)은 복수의 게이트선(GL), 복수 쌍의 데이터선(DLa, DLb) 및 복수의 유지 전극선(SL)을 포함하는 신호선과 이에 연결된 복수의 화소(PX)를 포함한다.
각 화소(PX)는 한 쌍의 부화소(PXa, PXb)를 포함하며, 부화소(PXa, PXb)는 스위칭 소자(Qa, Qb)와 액정 축전기(Clca, Clcb) 및 유지 축전기(storage capacitor)(Csta, Cstb)를 포함한다.
스위칭 소자(Qa, Qb)는 제1 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터로서, 제어 단자는 게이트선(GL)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(DLa, DLb)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(Clca, Clcb) 및 유지 축전기(Csta, Cstb)와 연결되어 있다.
액정 축전기(Clca, Clcb)는 부화소 전극(191a, 191b)과 공통 전극(270)을 두 단자로 하고, 두 단자 사이의 액정층(3) 부분을 유전체로 하여 형성된다.
액정 축전기(Clca, Clcb)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(Csta, Cstb)는 제1 표시판(100)에 구비된 유지 전극선(SL)과 부화소 전극(191a, 191b)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 유지 전극선(SL)에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다.
도 6 내지 도 7을 참고하면, 유리, 플라스틱 등으로 만들어진 절연성 기판(110) 위에 복수의 게이트선(121) 및 복수의 유지 전극선(131, 135)이 형성되어 있다. 각 게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며, 대략 행 방향으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 위로 돌출한 복수의 제1 및 제2 게이트 전극(124a, 124b)을 포함한다.
유지 전극선(131, 135)은 게이트선(121)과 실질적으로 나란하게 뻗은 줄기선(131)과 이로부터 뻗어 나온 복수의 유지 전극(135)을 포함한다. 이때, 유지 전극선(131)과 유지 전극(137)의 모양과 배치는 다양하게 변형될 수 있다. 그러나, 유지 전극선(131)과 유지 전극(137)은 생략될 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131, 135) 위에는 게이트 절연막 (140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140)은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx) 등을 포함할 수 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소(polysilicon) 등을 포함하는 복수의 반도체(154a, 154b)가 형성되어 있다.
반도체(154a, 154b) 위에는 각각 복수 쌍의 저항성 접촉 부재(161a, 161b, 163b, 163b, 165a, 165b)가 형성되어 있으며, 저항성 접촉 부재(161a, 161b, 163a, 163b, 165a, 165b)는 금속 실리사이드 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질을 포함할 수 있다.
저항성 접촉 부재(161a, 161b, 163b, 163b, 165a, 165b) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수 쌍의 데이터 선(171a, 171b)과 복수 쌍의 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)이 형성되어 있다. 또한, 주변 영역에는 데이터선(171a, 171b)과 동일한 층에 유지 전압 공급선(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 유지 전압 공급선은 대략 열 방향으로 형성되어 있으며, 복수의 유지 전극선(131)을 전기적으로 연결한다.
데이터선(171a, 171b)은 열 방향으로 뻗어 게이트선(121) 및 유지 전극선의 줄기선(131)과 교차한다. 데이터선(171a, 171b)은 제1, 제2 게이트 전극(124a, 124b)을 향하여 뻗어 U자형으로 굽은 제1 및 제2 소스 전극(173a, 173b)을 포함하며, 제1 및 제2 소스 전극(173a, 173b)은 제1, 제2 게이트 전극(124a, 124b)을 중심으로 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)과 마주한다.
제1 및 제2 게이트 전극(124a, 124b), 제1 및 제2 소스 전극(173a, 173b) 및 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)은 제1 및 제2 반도체(154a, 154b)와 함께 제1 및 제2 박막 트랜지스터(Qa, Qb)를 이룬다. 박막 트랜지스터(Qa, Qb)의 채널(channel)은 제1 및 제2 소스 전극(173a, 173b)과 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b) 사이의 제1 및 제2 반도체(154a, 154b)에 형성되어 있다. 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)은 각각 액정 표시 장치의 화소 전극(191a, 191b)과 연결되어 구동 전압을 인가할 수 있다.
저항성 접촉 부재(161a, 161b, 163a, 163b, 165a, 165b)는 그 아래의 반도체(154a, 154b)와 그 위의 데이터선(171a, 171b) 및 드레인 전극(175a, 175b) 사이에 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다.
제1 및 제2 반도체(154a, 154b)에 존재하는 채널 부분을 제외하고는 제1 및 제2 반도체(154a, 154b), 저항성 접촉 부재(161a, 161b, 163a, 163b, 165a, 165b), 및 제1 및 제2 소스 전극(173a, 173b)을 포함하는 데이터선(171a, 171b)과 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b) 3 개 층의 평면 모양은 실질적으로 동일하다. 이 경우 이들 3 개의 층은 1 매의 마스크를 이용하여 형성된 것이다. 그러나, 제1 및 제2 반도체(154a, 154b), 저항성 접촉 부재(161a, 161b, 163a, 163b, 165a, 165b)는 섬형(island type)일 수도 있다. 이외에도 이들 3 개 층의 모양은 다양하게 변형될 수 있다.
데이터선(171a, 171b), 드레인 전극(175a, 175b) 및 노출된 반도체(154a, 154b) 부분 위에는 질화 규소, 산화 규소 등을 포함하는 하부막(180p)이 형성되어 있다.
하부막(180p) 위에 청색 색필터(230B), 녹색 색필터(230G) 및 적색 색필터(230R)가 형성되어 있다. 각 색필터(230B, 230G, 230R)는 띠 모양의 형태를 가질 수 있다. 또한, 각 색필터(230B, 230G, 230R)는 잉크젯 공정에 의하여 인쇄되기 때문에 공정성이 우수하다.
각 색필터(230B, 230G, 230R) 위에 상부막(180q)이 있다. 상부막(180q)은 산화 규소, 질화 규소, 감광성 유기 물질 등을 포함할 수 있다. 상부막(180q)은 박막 트랜지스터 표시판의 평탄화 역할을 한다.
하부막(180p)과 상부막(180q) 사이에는 차광 부재(220a, 220b)가 형성되어 있다. 차광 부재(220a, 220b)는 데이터선(171a, 171b)과 나란하게 대략 열 방향으로 뻗어 있으며, 제1 및 제2 박막 트랜지스터(Qa, Qb)를 덮는 돌출부(220b)를 포함하고 있다. 차광 부재(220)는 각 색필터(230B, 230G, 230R) 사이를 덮음으로써, 빛샘을 방지할 수 있다.
하부막(180p)과 상부막(180q) 사이에는 차광 부재(220)와 동일한 층에 간격재(320)가 형성되어 있다. 그러나 간격재(320)는 차광 부재(220)와 다른 층에 형성될 수도 있다. 간격재(320)는 액정층(3)의 갭을 유지하는 역할을 하며, 기둥형 간격재(columnar spacer)(320)일 수 있다. 기둥형 간격재(320)는 제1 및 제2 박막 트랜지스터(Qa, Qb)의 사이에 위치할 수 있다.
차광 부재(220)와 기둥형 간격재(320)는 동일한 재료를 포함할 수 있으며, 하프톤 마스크 등을 사용하여 서로 다른 두께로 형성될 수 있다. 이외에도, 기둥형 간격재(320)의 배치와 모양은 다양하게 변형될 수 있다.
상부막(180q) 위에는 복수의 화소 전극(191)과 연결 부재(82)가 형성되어 있다. 복수의 화소 전극(191)과 연결 부재(82)는 ITO, IZO 등의 동일한 재료를 포함할 수 있으며, 동일한 공정에서 형성될 수 있다.
각 화소 전극(191)은 간극(91)을 사이에 두고 서로 분리되어 있는 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)을 포함한다.
제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)의 전체적인 모양은 사각형이다. 화소 전극(191) 전체에서 제2 부화소 전극(191b)이 차지하는 면적이 제1 부화소 전극(191a)이 차지하는 면적보다 클 수 있다. 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b) 각각은 주 가지와 부 가지를 포함한다. 주 가지는 게이트선(121) 또는 데이터선(171)과 대략 평행하다. 부 가지는 빗살 모양의 미세 가지이다.
감광성 수지 조성물에 의해 패터닝되는 부 가지의 폭은 대략 2 μm이하일 수 있으며, 부 가지 사이의 간격은 대략 2 μm이하일 수 있다. 부 가지의 폭이 대략 2 μm이하일 경우, 표시 장치의 투과도가 더욱 개선될 수 있다. 예를 들어, 액정층의 두께가 대략 2.9 μm인 경우, 부 가지의 폭이 대략 3 μm에서 표시 장치의 투과도가 88 %일 수 있으며, 부 가지의 폭이 대략 2 m에서 표시 장치의 투과도가 95 %일 수 있다.
제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)은 접촉 구멍(185a, 185b)을 통하여 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있으며, 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.
복수의 화소 전극(191)과 연결 부재(82) 위에는 하부 배향막(11)이 형성되어 있다. 하부 배향막(11)은 전술한 배향막일 수 있다.
제2 표시판(200)은 패터닝되지 않은 공통 전극(270)을 포함한다.
제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 사이에는 전술한 반응성 메조겐과 액정 분자를 포함하는 액정층(3)이 위치한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
3: 액정층
10: 기판 20: 감광막 패턴
100: 제1 표시판 191, 191a, 191b: 화소 전극
200: 제2 표시판 270: 공통 전극

Claims (17)

  1. 알칼리 가용성 기본 수지(alkali soluble base resin),
    광산생성제(photoacid generator),
    광활성화합물(photoactive compound), 그리고
    소수성기를 포함하는 페놀계 화합물
    을 포함하는 감광성 수지 조성물.
  2. 제1항에서,
    상기 페놀계 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 감광성 수지 조성물:
    [화학식 1]
    Figure pat00003

    상기 화학식 1에서, R1-R3는 치환 또는 비치환된 C1-C10의 알킬기이며, n1-n3은 1 내지 5의 정수이다.
  3. 제1항에서,
    상기 알칼리 가용성 기본 수지는 텐덤형(tandem type) 수지인 감광성 수지 조성물.
  4. 제3항에서,
    상기 텐덤형 수지는 고분자량 수지와 저분자량 수지를 포함하고, 중분자량 수지는 상기 고분자량 수지와 상기 저분자량 수지보다 적게 포함하는 감광성 수지 조성물.
  5. 제4항에서,
    상기 고분자량 수지는 분자량이 5000 이상이고, 상기 저분자량 수지는 분자량이 500 이하이고, 그리고 상기 중분자량 수지는 분자량이 500-5000인 감광성 수지 조성물.
  6. 제1항에서,
    상기 기본 수지는 100 중량부, 상기 광산생성제는 0.01-20 중량부, 상기 광활성화합물는 0.1-30 중량부, 그리고 상기 페놀계 화합물은 0.01-20 중량부인 감광성 수지 조성물.
  7. 기판 위에 감광성 수지 조성물을 도포하여 감광막을 형성하는 단계,
    투광 영역과 비투광 영역을 포함하는 마스크를 이용하여 상기 감광막을 노광하는 단계,
    상기 감광막에 현상액을 도포하는 단계, 그리고
    상기 감광막을 경화하여 감광막 패턴을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 감광성 수지 조성물은 알칼리 가용성 기본 수지, 광산생성제, 그리고 광활성화합물을 포함하는 패턴 형성 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 감광막 패턴은 직사각형 모양의 단면을 갖는 패턴 형성 방법.
  9. 제7항에서,
    상기 기판과 상기 감광막 사이에 박막을 형성하는 단계를 더 포함하는 패턴 형성 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 박막은 액정 표시 장치의 화소 전극이며, 상기 화소 전극은 미세 가지 전극을 포함하는 패턴 형성 방법.
  11. 제10항에서,
    상기 미세 가지 전극의 폭은 2μm 이하인 패턴 형성 방법.
  12. 제7항에서,
    상기 감광성 수지 조성물은 소수성기를 포함하는 페놀계 화합물을 포함하는 패턴 형성 방법.
  13. 제12항에서,
    상기 페놀계 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 패턴 형성 방법:
    [화학식 1]
    Figure pat00004

    상기 화학식 1에서, R1-R3는 치환 또는 비치환된 C1-C10의 알킬기이며, n1-n3은 1 내지 5의 정수이다.
  14. 제7항에서,
    상기 알칼리 가용성 기본 수지는 텐덤형(tandem type) 수지인 패턴 형성 방법.
  15. 제14항에서,
    상기 텐덤형 수지는 고분자량 수지와 저분자량 수지를 포함하고, 중분자량 수지는 상기 고분자량 수지와 상기 저분자량 수지보다 적게 포함하는 패턴 형성 방법.
  16. 제15항에서,
    상기 고분자량 수지는 분자량이 5000 이상이고, 상기 저분자량 수지는 분자량이 500 이하이고, 그리고 상기 중분자량 수지는 분자량이 500-5000인 패턴 형성 방법.
  17. 제7항에서,
    상기 기본 수지는 100 중량부, 상기 광산생성제는 0.01-20 중량부, 상기 광활성화합물는 0.1-30 중량부, 그리고 상기 페놀계 화합물은 0.01-20 중량부인 패턴 형성 방법.
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