KR100659096B1 - Organic tft, flat panel display therewith, and manufacturing method of the organic tft - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터를 개략적으로 도시하는 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing an organic thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터를 개략적으로 도시하는 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view of an organic thin film transistor according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터가 구비된 평판 디스플레이 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.3 is a cross-sectional view schematically illustrating a flat panel display device having an organic thin film transistor according to another exemplary embodiment of the present invention.
본 발명은 유기 박막 트랜지스터 및 이를 구비한 평판 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라스틱 기판과 금속층 사이의 접합을 향상시키는 유기 박막 트랜지스터, 이를 구비한 평판표시장치, 상기 유기 박막 트랜지스터의 제조방법 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an organic thin film transistor and a flat panel display device having the same, and more particularly, to an organic thin film transistor for improving bonding between a plastic substrate and a metal layer, a flat panel display device having the same, and a method of manufacturing the organic thin film transistor.
액정 디스플레이 소자나 유기 전계 방광 디스플레이 소자 또는 무기 전계 발 광 디스플레이 소자 등 평판 디스플레이 장치에 사용되는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: 이하, TFT라 함)는 각 픽셀의 동작을 제어하는 스위칭 소자 및 픽셀을 구동시키는 구동 소자로 사용된다.Thin Film Transistors (hereinafter referred to as TFTs) used in flat panel display devices, such as liquid crystal display devices, organic electroluminescent display devices, or inorganic electroluminescent display devices, drive pixels and switching elements that control the operation of each pixel. It is used as a drive element.
이와 같은 통상적인 TFT는 고농도의 불순물로 도핑된 소스/드레인 영역과, 이 소스/드레인 영역 사이에 형성된 채널 영역을 갖는 반도체층과, 이 반도체층과 절연되어 상기 채널 영역에 대응되는 영역에 위치하는 게이트 전극과, 상기 소스/드레인 영역에 각각 접촉되는 소스/드레인 전극을 갖는다.Such a conventional TFT has a source / drain region doped with a high concentration of impurities, a semiconductor layer having a channel region formed between the source / drain region, and a region insulated from the semiconductor layer and corresponding to the channel region. And a gate electrode and a source / drain electrode in contact with the source / drain regions, respectively.
한편, TFT에 대한 수요는 디스플레이 장치뿐만 아니라 다양한 분야에서 요구되고 있다. 예를 들어, 근래에는 스마트 카드(Smart card), 전자종이(E-paper), 롤-업 디스플레이(Roll-up display) 등 다양한 분야에서 사용되고 있는데, 이들에 구비되는 박형의 전자 소자들에 요구되는 공통적인 특징은 가요성(Flexibility)이라는 점에서, 박막 트랜지스터를 형성하는 기판은 플라스틱 기판과 같이 가요성을 구비하는 기판일 것이 요구되고 있다.On the other hand, the demand for TFT is required not only in display devices but also in various fields. For example, recently, it is used in various fields such as a smart card, an E-paper, a roll-up display, and the like, which is required for thin electronic devices provided therein. Since the common feature is flexibility, the substrate forming the thin film transistor is required to be a substrate having flexibility such as a plastic substrate.
그러나 박막 트랜지스터의 기판으로 플라스틱 기판을 사용하는 경우, 플라스틱 기판과 소스/드레인 전극이 형성되는 금속층 사이의 접착력이 열악하여, 채널 형성을 위해 금속층 상부의 유기 반도체 층을 패터닝 할 경우, 유기 반도체 층만 패터닝 되는 것이 아니라 금속층도 동시에 제거되는 문제가 발생한다.However, when the plastic substrate is used as the substrate of the thin film transistor, the adhesion between the plastic substrate and the metal layer on which the source / drain electrodes are formed is poor, so when the organic semiconductor layer on the metal layer is patterned to form a channel, only the organic semiconductor layer is patterned. The problem arises that the metal layer is also removed at the same time.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 플라스틱 기판과 금속층 사이의 접합을 향상시키는 구조의 유기 박막 트랜지스터, 이를 구비한 평판표시장치 및 상 기 유기 박막 트랜지스터의 제조방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide an organic thin film transistor having a structure for improving bonding between a plastic substrate and a metal layer, a flat panel display device having the same, and a method of manufacturing the organic thin film transistor.
본 발명이 이루고자 하는 상기 기술적인 과제를 해결하기 위한 유기 박막 트랜지스터는 기판; 상기 기판의 상부에 형성된 소스/드레인 전극; 상기 기판과 상기 소스/드레인 전극 사이에 개재된 접착층; 상기 소스/드레인 전극과 접하는 유기 반도체층; 및 상기 유기 반도체 층과 절연되는 게이트 전극을 포함하는 것이 바람직하다.The organic thin film transistor for solving the technical problem to be achieved by the present invention is a substrate; A source / drain electrode formed on the substrate; An adhesive layer interposed between the substrate and the source / drain electrodes; An organic semiconductor layer in contact with the source / drain electrode; And a gate electrode insulated from the organic semiconductor layer.
본 발명이 이루고자 하는 상기 기술적인 과제를 해결하기 위한 평판 디스플레이 장치는 기판; 상기 기판 상에 형성된 금속 배선; 및 상기 기판과 금속 배선 사이에 개재된 접착층을 포함하는 것이 바람직하다.A flat panel display device for solving the above technical problem to be achieved by the present invention is a substrate; A metal wiring formed on the substrate; And an adhesive layer interposed between the substrate and the metal wiring.
본 발명이 이루고자 하는 상기 기술적인 과제를 해결하기 위한 유기 박막 트랜지스터 제조 방법은 기판의 상부에 접착층을 형성하는 단계; 상기 접착층 상부에 소스/드레인 전극을 형성하는 단계; 상기 소스/드레인 전극과 접하도록 유기 반도체층을 형성하는 단계; 상기 유기 반도체 층에 레이저 빔을 조사하여, 상기 유기 반도체층의 일부를 식각하는 단계; 상기 유기 반도체층 상부에 절연층을 형성하는 단계; 및 상기 절연층 상부에 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.The organic thin film transistor manufacturing method for solving the technical problem to be achieved by the present invention comprises the steps of forming an adhesive layer on the upper portion of the substrate; Forming a source / drain electrode on the adhesive layer; Forming an organic semiconductor layer in contact with the source / drain electrodes; Irradiating a portion of the organic semiconductor layer by irradiating a laser beam on the organic semiconductor layer; Forming an insulating layer on the organic semiconductor layer; And forming a gate electrode on the insulating layer.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터를 개략적으로 도시하는 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing an organic thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 상기 유기 박막 트랜지스터는 기판(110) 상에 구비된다. 기판(110)은 예를 들어 폴리에틸렌 테리프탈레이트(polyethylene terephthalate: PET), 폴리에틸렌 타프탈레이트(polyethylene naphthalate: PEN), 폴리에테르 술폰(polyether sulfone: PES), 폴리에테르 이미드(polyether imide), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propinonate: CAP) 등과 같은 플라스틱 재일 수 있다. Referring to FIG. 1, the organic thin film transistor is provided on the
상기 기판(110)의 상부에는 접착층(120)이 구비된다. 접착(120)은 무기물질 즉, 실리콘 나이트라이드(SiNx), 실리콘 옥사이드(SiO2) 등의 물질로 형성될 수 있다. 접착층(120)은 플라스틱 기판(110)과 소스/드레인 전극(130a,b)을 형성하는 금속층의 접착력을 강화하기 위해 구비된다. An
플라스틱 기판(110)과 소스/드레인 전극(130a,b)을 형성하는 금속층의 접착력을 강화하기 위한 방법으로 접착층(120)을 구비하지 않고, 플라스틱 기판(110)의 표면을 아르곤(Ar) 및 산소(O2)가 혼합된 플라즈마를 형성하여 거칠게 형성하거나, 플라스틱 기판(110)의 표면을 미세하게 스크래치하여 거칠게 형성함으로써 접착력을 강화시킬 수 있다.Argon (Ar) and oxygen are formed on the surface of the
이후, 접착층(120) 상부에는 소스/드레인 전극(130a,b)이 형성된다. 소스/드레인 전극(130a,b)은 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등과 같은 투명 도전성 물질로 이루어진 투명 전극일 수도 있고, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이 들의 화합물을 포함하는 반사 전극과, 그 위에 형성되는 투명 전극으로 구성될 수도 있다.Thereafter, source /
접착층(120) 상부에 소스/드레인 전극(130a,b)이 형성된 후, 소스/드레인 전극(130a,b)의 상부에는 유기 반도체 층(140)이 전면 형성된다. 유기 반도체 층(140)은 고분자로서, 폴리티오펜 및 그 유도체, 폴리파라페닐렌비닐렌 및 그 유도체, 폴리파라페닐렌 및 그 유도체, 폴리플로렌 및 그 유도체, 폴리티오펜비닐렌 및 그 유도체, 폴리티오펜-헤테로고리방향족 공중합체 및 그 유도체를 포함할 수 있고, 저분자로서, 펜타센, 테트라센, 나프탈렌의 올리고아센 및 이들의 유도체, 알파-6-티오펜, 알파-5-티오펜의 올리고티오펜 및 이들의 유도체, 금속을 함유하거나 함유하지 않은 프탈로시아닌 및 이들의 유도체, 파이로멜리틱 디안하이드라이드 또는 파이로멜리틱 디이미드 및 이들의 유도체, 퍼릴렌테트라카르복시산 디안하이드라이드 또는 퍼릴렌테트라카르복실릭 디이미드 및 이들의 유도체를 포함할 수 있다.After the source /
유기 반도체 층(140)이 형성된 후, 유기 반도체 층(140)에 레이저 식각법(Laser Ablation Technic)을 이용하여 채널을 형성한다. 레이저 식각법은 레이저 빔을 조사하여, 유기물, 및 무기물 등으로 이루어진 막을 식각하는 것으로, 최근에는 각종 전자장치의 패터닝 공정 등에 널리 사용되고 있다. 유기 반도체 층(140)이 형성된 후에, 이 층(140)의 소정 부위에 소정 강도의 레이저를 조사해 해당 부위의 반도체 물질만을 패터닝한다. 채널 형성 방법은 반드시 레이저 패터닝 방법에 한정되는 것은 아니며, 그 외에도 다양한 방법으로 채널을 형성할 수 있다.After the
도 1에 도시된 바와 같이 플라스틱 기판(110)과 소스/드레인 전극(130a,b) 사이에 이들의 접합력 강화를 위해 무기물질로 구성된 접착층(120)을 형성함으로써, 소스/드레인 전극(130a,b) 상부에 형성되는 유기 반도체 층(140)을 LAT를 통해 패터닝할 경우 소스/드레인 전극(130a,b)이 함께 제거되는 것을 방지할 수 있게 된다.As shown in FIG. 1, an
채널이 형성된 유기 반도체 층(140)이 형성된 후에는, 그 일면 상에 차후 형성될 게이트 전극(160)과의 절연을 위한 게이트 절연층(150)이 형성된다. 게이트 절연층(150)은, 예를 들어 화학 기상 증착이나 스퍼터링 과정에 의한 SiO2, SiNx, Al2O3, Ta2O5, BST, PZT 등과 같은 무기 절연층으로 구성될 수도 있고, 일반 범용 고분자로서의 PMMA(poly methylmethacrylate), PS(polystyrene), 페놀계 고분자, 아크릴계 고분자, 폴리이미드(polyimide)와 같은 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계 고분자, p-자일리렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자, 파릴렌(parylene), 및 이들의 하나 이상을 포함하는 화합물 등과 같은 고분자 재료에 의한 유기 절연층으로 구성될 수도 있으며, 경우에 따라서는 복수의 층으로 형성될 수도 있는 등 다양한 구성이 가능한데, 절연 특성과 함께 유전율이 우수하고 기판과 열팽창률이 같거나 비슷한 재료로 선택되는 것이 바람직하다. After the channel formed
게이트 절연층(150)이 형성된 후에는, 그 상부에 게이트 전극(160)이 형성된다. 게이트 전극(160으로는 MoW, Al, Cr, Al/Cr 등과 같은 도전성 금속이나, 도전성 폴리아닐린(polyaniline), 도전성 폴리 피롤(poly pirrole), 도전성 폴리티오펜(polythiopjene), 폴리에틸렌 디옥시티오펜(polyethylene dioxythiophene:PEDOT) 과 폴리스티렌 술폰산(PSS) 등 다양한 도전성 폴리머가 사용될 수도 있는데, 기판(110)과의 밀착성, 게이트 전극(160) 상부에 형성되는 박막들의 평탄성, 패턴화를 위한 가공성, 및 후속 공정시 사용되는 화학 물질에 대한 내성 등을 고려하여 적절한 물질이 선택되어야 한다.After the
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터를 개략적으로 도시하는 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view of an organic thin film transistor according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 상기 유기 박막 트랜지스터는 상기에 재시된 재료의 기판(110) 상에 구비된다. Referring to FIG. 2, the organic thin film transistor is provided on the
상기 기판(110)의 상부에는 접착층(120)이 구비된다. 접착(120)은 무기물질 즉, 실리콘 나이트라이드(SiNx), 실리콘 옥사이드(SiO2) 등의 물질로 형성될 수 있다. 접착층(120)은 플라스틱 기판(110)과 소스/드레인 전극(130a,b) 및 금속배선(130c)을 형성하는 금속층의 접착력을 강화하기 위해 구비된다. An
플라스틱 기판(110)과 소스/드레인 전극(130a,b)을 형성하는 금속층의 접착력을 강화하기 위한 방법으로 접착층(120)을 구비하지 않고, 플라스틱 기판(110)의 표면을 아르곤(Ar) 및 산소(O2)가 혼합된 플라즈마를 형성하여 거칠게 형성하거나, 플라스틱 기판(110)의 표면을 미세하게 스크래치하여 거칠게 형성함으로써 접착력을 강화시킬 수 있다.Argon (Ar) and oxygen are formed on the surface of the
이후, 접착층(120) 상부에는 소스/드레인 전극(130a,b) 및 금속배선(130c)이 형성된다. Thereafter, the source /
접착층(120) 상부에 소스/드레인 전극(130a,b) 및 금속배선(130c)이 형성된 후, 소스/드레인 전극(130a,b) 및 금속배선(130c) 상부에는 유기 반도체 층(140)이 전면 형성된다. 이후, 금속배선(130c) 상부에 형성된 유기 반도체 층(140)은 여러가지 방법으로 식각될 수 있다.After the source /
유기 반도체 층(140)이 형성된 후에는, 그 일면 상에 차후 형성될 게이트 전극(160)과의 절연을 위한 게이트 절연층(150)이 형성된다. After the
게이트 절연층(150)이 형성된 후에는, 그 상부에 게이트 전극(160)이 형성된다. After the
도 3은 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터가 구비된 평판 디스플레이 장치에 구비되는 화소부의 일예로서, 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 도시하는 단면도로서, 유기 박막 트랜지스터부(100) 및 화소부(200)를 포함한다.3 is a cross-sectional view schematically illustrating an organic electroluminescent device as an example of a pixel unit included in a flat panel display device having a thin film transistor according to another exemplary embodiment of the present invention. The
유기 박막 트랜지스터부(100)는 기판(110), 접착층(120), 소스/드레인 전극(130a,b), 유기 반도체 층(140), 게이트 절연층(150), 게이트 전극(160) 및 보호층(170)을 포함한다.The organic thin
화소부(200)는 제1 전극층(210), 화소 정의층(220), 유기 전계 발광부(230) 및 제2 전극층(240)을 포함한다.The
기판(110)∼게이트 전극(160)은 도 1의 설명과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.Since the
게이트 전극(160)이 형성된 후에, 그 상부에 유기 박막 트랜지스터부(100)를 절연 및/또는 평탄화시키기 위한 페시베이션 층 및/또는 평탄화 층과 같은 보호층 (170)이 형성된다. After the
보호층(170)의 상부에는 제1 전극층(210)이 형성되는데, 제1 전극층(210)은 보호층(170)에 형성되는 비어홀(211)을 통하여 유기 박막 트랜지스터부(100)와 전기적으로 소통을 이룬다The
제1 전극층(210)은 다양한 구성이 가능한데, 예를 들어, 제1 전극층(210)은 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등과 같은 투명 도전성 물질로 이루어진 투명 전극일 수도 있고, 전면 발광형인 경우에는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이들의 화합물을 포함하는 반사 전극과, 그 위에 형성되는 투명 전극으로 구성될 수도 있으며, 제1 전극층(210)은 단일층, 이중층에 한정되지 않고, 다중 층으로 구성될 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다. The
제1 전극층(210)이 형성된 후, 상부에는 화소 개구부를 정의하기 위한 화소 정의층(220)이 형성된다. 화소 정의층(220)이 형성된 후, 적어도 화소 개구부를 포함한 영역에 유기 전계 발광부(230)가 구비된다. 유기 전계 발광부(230)로는 저분자 또는 고분자 유기막이 사용될 수 있는 데, 저분자 유기막을 사용할 경우 홀 주입층(HIL: Hole Injection Layer), 홀 수송층(HTL: Hole Transport Layer), 발광층(EML: Emission Layer), 전자 수송층(ETL: Electron Transport Layer), 전자 주입층(EIL: Electron Injection Layer) 등이 단일 혹은 복합의 구조로 적층되어 형성될 수 있으며, 사용 가능한 유기 재료도 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘 (N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine: NPB) , 트리스-8-하이드록시퀴놀 린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등을 비롯해 다양하게 적용 가능하다. 이들 저분자 유기막은 진공증착의 방법으로 형성된다.After the
고분자 유기막의 경우에는 대개 홀 수송층(HTL) 및 발광층(EML)으로 구비된 구조를 가질 수 있으며, 이때, 상기 홀 수송층으로 PEDOT를 사용하고, 발광층으로 PPV(Poly-Phenylenevinylene)계 및 폴리플루오렌(Polyfluorene)계 등 고분자 유기물질을 사용하며, 이를 스크린 인쇄나 잉크젯 인쇄방법 등으로 형성할 수 있다. 상기와 같은 유기 전계 발광부를 구성하는 유기막들은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 실시예들이 적용될 수 있음은 물론이다.In the case of the polymer organic film, the structure may include a hole transporting layer (HTL) and a light emitting layer (EML). In this case, PEDOT is used as the hole transporting layer, and PPV (Poly-Phenylenevinylene) and polyfluorene Polymer organic materials such as polyfluorene) may be used and may be formed by screen printing or inkjet printing. The organic layers constituting the organic electroluminescent unit are not necessarily limited thereto, and various embodiments may be applied.
제2 전극층(240)도, 제1 전극층(210)의 경우에 마찬가지로 전극층의 극성 및 발광 유형에 따라 다양한 구성이 가능하다. 즉, 제2 전극층(240)이 캐소드 전극으로 작동하고 발광 유형이 배면 발광형인 경우, 제2 전극층(240)은 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg, 및 이들의 화합물과 같이 일함수가 작은 재료로 하나 이상의 층으로 구성될 수도 있고, 전면 발광형인 경우, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg, 및 이들의 화합물로 유기 전계 발광부(230)의 일면 상에 일함수를 맞추기 위한 전극을 형성한 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO, In2O3 등의 투명 전극을 형성할 수도 있으며, 제2 전극층(240)은 전면 형성될 수도 있으나, 이에 국한되지 않고 다양한 구성을 취할 수도 있다. 한편, 상기 실시예에서는 제1 전극층(210)이 애노드 전극으로, 그리고 제2 전극층(240)이 캐소드 전극으로 작동하는 경우에 대하여 기술되었으나, 서로 반대의 극성을 구비할 수도 있는 등 다양한 구성이 가능하다. Similarly, in the case of the
상기한 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 일예들로서, 본 발명이 이에 한정되지는 않고, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터는 유기 전계 발광 디스플레이 장치이외에도 액정 디스플레이 장치에도 적용 가능하며, 평판 디스플레이 장치 이외에도 화상이 구현되지 않는 드라이버 회로에도 장착 가능한 등, 다양한 변형예를 고려할 수도 있다.The above embodiments are examples for describing the present invention, and the present invention is not limited thereto. The thin film transistor according to the present invention may be applied to a liquid crystal display device as well as an organic electroluminescent display device, and an image may be displayed in addition to a flat panel display device. Various modifications may be considered, such as mounting to a driver circuit not implemented.
상술한 바와 같이 본 발명에 플라스틱 기판과 금속층 사이에 이들의 접합력 강화를 위해 무기물질로 구성된 접착층을 형성하여, 금속층 상부에 형성되는 유기 반도체을 LAT를 통해 패터닝할 경우 금속층이 함께 제거되는 것을 방지할 수 있다. As described above, in the present invention, an adhesive layer made of an inorganic material is formed between the plastic substrate and the metal layer to strengthen the bonding strength thereof, and thus, when the organic semiconductor formed on the metal layer is patterned through the LAT, the metal layer may be prevented from being removed together. have.
Claims (9)
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KR1020050091189A KR100659096B1 (en) | 2005-09-29 | 2005-09-29 | Organic tft, flat panel display therewith, and manufacturing method of the organic tft |
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---|---|---|---|---|
KR101096740B1 (en) | 2010-02-16 | 2011-12-21 | 재단법인 구미전자정보기술원 | IZTO transparent thin film transistor and method for manufacturing the same |
KR101366025B1 (en) | 2006-12-18 | 2014-02-24 | 엘지디스플레이 주식회사 | Array substrate and method for fabricating the same |
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