KR101022493B1 - Ｃｎｔ 박막트랜지스터 및 이를 적용하는 디스플레이 - Google Patents

Ｃｎｔ 박막트랜지스터 및 이를 적용하는 디스플레이 Download PDF

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Abstract

가요성 CNT 박막트랜지스터(Flexable and transparent Carbon Nano Tube Thin film Transistor) 및 이를 적용하는 디스플레이에 관해 기술된다.
CNT가 응용된 가요성 펄프 기판 위에 투명 유기물질에 반도체성 CNT가 분산되어 있는 CNT 채널가 마련된다. 상기 채널의 양측에는 유기물질에 도전성 CNT가 분사되어 있는 소스와 드레인 전극이 접촉된다. 상기 채널의 위 또는 아래에는 유기물질에 도전성 CNT가 분산되어 있는 게이트가 위치하고, 상기 채널과 게이트 사이에는 유기 물질에 의한 게이트 절연층이 개재된다.

Description

ＣＮＴ 박막트랜지스터 및 이를 적용하는 디스플레이{Carbon Nano Tube Thin film Transistor and display adopting the same}
개시 내용은 CNT를 이용하는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)로서 친환경적이며 유연한 박막 트랜지스터(flexable and transparent TFT) 및 이를 적용하는 디스플레이에 관련된다.
도전성 박막 및 복합체는 디스플레이, 대전방지, 정전기 분산 등의 분야에서 빠질 수 없는 중요한 요소기술이며, 탄소나노튜브 박막 및 복합체의 경우 높은 전기전도도 뿐 아니라 높은 열전도도를 갖기 때문에 발열체, 방열체 분야에서도 크게 부각되고 있는 실정이다.
탄소나노튜브(Carbon Nano Tube)는 전하전달특성이 좋고 종횡비(Aspect Ratio)커서 다수의 전하전달통로를 확보하여 높은 전하 이동도와 높은 투명도를 동시에 취함은 물론, 탄성이 좋아 큰 구부러짐에 대해 전기적 및 기계적으로 안정한 특성 때문에 도전성 박막 및 복합체의 구성요소로서 부각되고 있다.
또한 현재 도전성 박막 및 복합체는 주로 고분자 및 고분자 박막을 이용하여 제조되고 있으나, 기계적 내구성 및 플렉서블 특성에 대한 많은 연구가 필요하며, 고분자의 경우 폐기시 분해가 불가하여 환경오염 문제가 야기되고 있다. 이에 따라 사용시 편리성만을 비약적으로 향상시킨 기존의 고분자를 대체할 수 있고, 사용 후 자연의 순환 싸이클로 흡수됨으로써 환경오염의 문제를 배제할 수 있는 친환경 소재에 대한 요구가 급속히 높아가고 있다.
박막트랜지스터는 디스플레이 분야에서 빠질 수 없는 중요한 반도체 소자로서 최근 각광받고 있는 플렉서블 일렉트로닉스 분야의 핵심 소자로서도 이에 관한 연구가 진행되고 있다.
한편 플렉서블 일렉트로닉스 분야는 종이 디스플레이(Paper display), 접을 수 있는 디스플레이(Foldable display) 등이 포함되는데 이는 디스플레이 자체가 자유롭게 접거나 둥그렇게 말을 수 있어야 하기 때문에 이에 적용되는 모든 소자는 유연한 성질을 가져야 한다. 이러한 유연한 소자의 중요하고 대표적인 소자는 박막 트랜지스터이며 주로 유기 재료로 제조된다. 유기 박막 트랜지스터는 제조비용이 낮고 유연한 특성을 가지나, 다결정 실리콘 박막트랜지스터에 비해 전하 이동도와 스위칭 속도가 크게 떨어져 높은 전하 이동도와 고속 스위칭 속도를 필요로 하는 소자에는 적용이 힘들다.
따라서, 친환경적이고, 유연하면서도 안정된 전기적인 특성을 가지는 트랜지스터 및 이를 적용하는 디스플레이의 연구가 필요하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 친환경적 재료를 이용하는 박막 트랜지스터 및 이를 적용하는 디스플레이가 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 유연하면서도 전기/전자적으로는 신뢰성이 높은 박막 트랜지스터 및 이를 적용하는 디스플레이가 제공된다.
본 발명에 따른 CNT 박막트랜지스터는;
천연 펄프를 주재료로 하는 기판;
상기 기판 위에 형성되는 채널 층;
상기 채널 층에 전기적으로 연결되는 소스/드레인 전극;
상기 채널 층에 대응하는 게이트 층; 그리고
상기 채널 층과 게이트 층의 사이에 마련되는 게이트 절연층;을 구비한다.
한 실시예에 따르면, 상기 채널 층은 상호 연계된 전기적 경로를 형성하는 반도체성 CNT(Carbon Nano Tube)를 함유한다.
다른 실시예에 따르면, 상기 채널 층은 유기물질을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 소스/드레인 전극은 도전성 CNT를 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 소스/드레인 전극은 절연성 또는 도전성 유기물질을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 게이트 층은 도전성 CNT를 함유한다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 게이트 층은 유기물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 상기 CNT는 SWCNT(Single-Walled Carbon Nano Tube)를 적용할 수 있다. 그리고, 상기 소스 전극과 드레인 전극과 게이트 층의 중의 적어도 어느 하나의 CNT는 SWCNT(Single-Walled Carbon Nano Tube), DWCNT(Double-Walled Carbon Nano tube) 그리고 MWCNT(Munti-Walled Carbon Nano Tube) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 소스 전극, 드레인 전극 및 게이트 층 중 적어도 어느 하나의 유기 물질은 투명 또는 불투명성을 가지는 도전성 또는 절연성 유기 물질이 적용될 수 있다.
본 발명의 구체적인 실시예에 따르면, 상기 절연성 유기 물질은
PI(Polyimide), 파릴렌(Parylene), PMMA(Polymethly Methacrylate), PVA(Polyvinylalcohol), PVP(polyvinylphenol) 중의 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 도전성 유기 물질은 PEDOT(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), PANI(Polyaniline), Polypyrrole 중의 어느 하나의 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 기판은 PI, PEEK(Polyether etherketone), PES(polyethersulphone), PEI(polyetherimide), PEN(polyethylenenaphthalate), PET(polyethyleneterephthalate) 중 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 채널 층에 I, O, Br 중의 적어도 어느 하나, 또는 K, Cs, N 중에 적어도 어느 하나가 함유될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 채널층은 p형 유기물질과 n 형 유기물질 중의 어느 하나를 포함할 수 있으며,
상기 p 형 유기 물질은
펜타센(Pentacene), 폴리사이오펜(Poly-thiophene), P3AT(Poly(3-alkylThiophene), 폴리아세틸렌(Polyacetylene), PTV(Poly(thienylene-vinylene), P3HT(Poly(3-hexylthiophene), BPT2 중에서 선택된 적어도 어느 하나이며,
n 형 유기 물질은
TCNQ(tetracyanoquinodimethane), C60 (Fullerene) 중의 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 구체적인 실시예에 따르면, 상기 채널 층이 함유하는 유기 물질은 p 형 유기물질이며, 상기 채널 층은 I, O, Br 중의 적어도 어느 하나를 더 함유할 수 있다. 또한, 본 발명의 구체적인 다른 실시예에 따르면, 상기 채널 층이 함유하는 유기 물질은 n 형 유기물질이며, 상기 채널 층에 K, Cs, N 중에 적어도 어느 하나를 함유할 수 있다.
본 발명의 구체적인 또 다른 실시예에 따르면, 상기 채널층은 유기물질과 반도체성 CNT를 포함하는 제1층과, p형과 n형 중의 어느 하나의 불순물을 포함하는 제2층을 구비할 수 있다.
본 발명의 구체적인 또 다른 실시예에 다르면, 상기 제1층의 CNT는 SWCNT를 포함하며, 채널 층의 유기 물질은 절연성 유기물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 구체적인 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제1층의 유기물질은 p 형 유기물질과 n 형 유기 물질 중의 어느 하나를 포함하며,
상기 p 형 유기 물질은
펜타센(Pentacene), 폴리사이오펜(Poly-thiophene), P3AT(Poly(3-alkylThiophene), 폴리아세틸렌 (Polyacetylene), PTV(Poly(thienylene-vinylene), P3HT(Poly(3-hexylthiophene), BPT2 중에서 선택된 적어도 어느 하나이며,
n 형 유기 물질은
TCNQ(tetracyanoquinodimethane), C60 (Fullerene) 중의 선택된 적어도 어느 하나이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 채널 층의 유기물질은 PI, 파릴렌(Parylene), PMMA, PVA, PVP 중에서 선택된 어느 하나의 유기 절연물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 채널 층의 하부에 상기 게이트 층이 마련된다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 채널 층 위에 게이트 층이 마련될 수 있다..
본 발명의 다른 유형에 따르면, 전술한 바와 같은 박막 트랜지스터를 적용하는 디스플레이를 제공한다.
본 발명에 따른 박막 트랜지스터 및 디스플레이는 친환경적 기판을 이용한다. 그리고 모든 도전성 재료와 반도체 재료가 CNT를 포함할 수 있으므로 유연한 구조를 가질 수 있다. 또한, 도전성 재료 및 반도체 재료가 모두 CNT를 이용하기 때문에 전기/전자적으로는 신뢰성이 높은 박막 트랜지스터를 얻을 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 가요성 CNT 박막 트랜지스터 및 그 제조방법의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 탑 게이트 방식의 박막 트랜지스터의 개략적 단면도이다.
펄프를 주재료로 하는 가요성 기판(10) 위에 소스(21)와 드레인(22)이 형성되고 그 위에 상기 소스(21)와 드레인(22)에 그 양단이 걸쳐지는 가요성의 폴리머 채널(30)이 형성된다. 그리고, 채널(30) 위에는 폴리머 등의 가요성의 게이트 절연층(40)이 형성되고, 게이트 절연층(40) 위에는 폴리머등의 가요성의 게이트 층(50)이 형성된다. 상기 적층 들 위에는 하부의 소자를 보호하는 패시베이션층(60)이 형성되어 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 가요성 기판(10)은 천연 펄프를 주재료로 하는 것으로 그 조직에 CNT가 함유된 고열전도성 천연 펄프 기판 또는 그 표면에 CNT가 코팅된 펄프 기판이다. 기판은 도 4와 도 5에 도시된 바와 같은 구조를 가질 수 있다. 도 4에 도시된 기판(10)은 CNT를 함유하는 단일 기판이며, 도 5에 도시된 기판(10)은 펄프 기판(10a)의 표면에 CNT를 함유하는 절연성 코팅층(10b)이 형성된 구조를 가진다. 이러한 기판(10)의 제조에 대해서 후에 설명한다.
한편, 상기 소스(21)와 드레인(22), 그리고 게이트 층(50)은 PEDOT, PANI(Polyaniline), Polypyrrole, PI, 파릴렌(Parylene), PMMA(Polymethly Methacrylate), PVA(Polyvinylalcohol), PVP(polyvinylphenol) 등의 도전성 또는 절연성 폴리머에 전도성 CNT가 분산되어 있는 재료로 형성된다. 절연성 폴리머는 절연물질로서 상기 CNT를 결합시키는 결합제(binder)로서의 기능을 가지며, 도전성 폴리머는 결합제로서 뿐 아니라 도전 경로를 제공한다. 도전성 CNT로는 SWCNT(Single-Walled Carbon Nano Tube), DWCNT(Double-Walled Carbon Nano Tube) 또는 MWCNT(Multi-Walled Carbon Nano Tube) 중의 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다.
상기 게이트 절연 층(40)과 패시베니션층(60)은 PI, 파릴렌(Parylene), PMMA, PVA, PVP 등의 절연성 유기물질로로 형성될 수 있다.
한편, 채널 층(30)은 SWCNT(Single walled carbon nano tube)가 분산된 유기 고분자물질로 형성된다. 유기 고분자 물질로는 절연성 또는 유기반도체 물질이 사용될 수 있다. 절연성 물질로는 상기 소스(21), 드레인(22) 전극에 사용된 결합제가 사용될 수 있다. 그리고, 반도체성 물질로 아래의 물질이 사용될 수 있다.
p 형 : 펜타센(Pentacene), 폴리사이오펜(Poly-thiophene), P3AT (Poly(3-alkylThiophene ), 폴리아세틸렌 (Polyacetylene), PTV(Poly(thienylene-vinylene), P3HT(Poly(3-hexylthiophene), BPT2
n 형: TCNQ(tetracyanoquinodimethane), C60 (Fullerene)
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 채널 층(50)에는 p형 불순물로서 I, O, Br 중의 적어도 어느 하나, 그리고 n 형 물질로서 K, Cs, N 중 적어도 어느 하나가 포함될 수 있다.
상기와 같은 채널층(30)의 불순물은 SWCNT에 접촉되었을때 SWCNT로부터 전자를 뺏거나 CNT에 전자를 제공하는 억셉터 또는 도너로서 작용할 수 있어 채널의 전류크기를 키울 수 있다.
상기와 같은 구조와 물질로된 적층을 포함하는 본 발명에 따른 박막 트랜지스터는 일반적인 공정에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 유전영동(Dielectrophoresis), 스프레이(Spray), 전자스프레이(electrospray), 스핀코팅(spincoating), 나노임프린팅(nanoimprint), 스핀캐스팅(spincasting)을 포함하는 성막/패터닝 공정이 적용될 수 있다.
상기와 같은 구조의 본 발명에 따른 박막 트랜지스터를 제조하는 과정을 개략적으로 살펴본다.
먼저, 기판(10) 위에 소스 전극(21)과 드레인 전극(22)을 형성한다. 상기 소스 전극(21) 및 드레인 전극(22)은 쉐도우 마스크 또는 전자빔 리소그래피 또는 포토 리소그래피 등에 의해 형성될 수 있다. 이 때, 상기 소스 전극(21)과 드레인 전극은 SWCNT, DWCNT 또는 MWCNT 등의 도전성 CNT와 전술한 도전성 고분자 물질 또는 절연성 고분자 물질이 혼합된 재료로 형성된다. 절연성 물질에 SWCNT, DWCNT 또는 MWCNT가 혼합된 경우 이들 CNT들은 상호 넥킹(necking)되어 고분자물질 내에서 도전성경로를 허용해야 한다.
SWCNT를 제조함에 있어서, 촉매의 크기 조절을 통해 직경 및 카이럴리티(Chirallity) 조절을 하기 위해 촉매를 개질된 졸-겔(modified Sol-Gel) 방법으로 제조한 후, 하소(Calcination) 공정을 거쳐 크기가 수 nm 이하의 작고 균 일한 나노 입자를 지지체의 나노 기공에 형성한다. 그리고 해당 촉매에 반응가스 (C2H4, C2H2, CH4)의 종류와 유량, 그리고 반응 온도를 조절해 높은 비율의 반도체성 SWCNT를 합성한다. 합성된 SWCNT는 전술한 바와 같이 반도체성 고분자 물질이 절연성 물질과 혼합된 후 채널 형성에 사용된다. 절연층 물질에 SWCNT가 혼합된 경우 SWCNT는 상호 넥킹(necking)되어 반도체성 전기경로를 허용해야 한다.
소스 전극과 드레인 전극(21, 22) 위에 도전성 SWCNT와 도전성 또는 절연성 고분자 물질을 이용하여 게이트 절연막이 형성된다. 게이트 절연막은 소스 전극, 드레인 전극, 채널 층의 형성에 사용된 PI, 파릴렌(Parylene), PMMA, PVA, PVP 등의 절연성 유기물질이 사용될 수 있다.
도 1에는 탑 게이트 방식의 박막 트랜지스터가 설명되었다. 그러나 본 발명의 실시예에 따르면 도 2에 도시된 바와 같이 바텀 게이트 방식의 박막 트랜지스터가 제공될 수 있다.
도 2를 참조하면, 천연 펄프를 주재료로 하는 가요성 기판(10) 위에 게이트 층(50a)이 형성된다. 게이트 층(50a) 위에는 게이트 절연 층(40a)이 전면적으로 형성된다. 게이트 절연 층(40a) 위에는 상기 게이트 층(50a)에 대응하는 채널 층(30a)이 형성되고 채널 층(30a)의 양측에는 소스 전극(21a)과 드레인 전극(22a)가 형성된다. 그리고 최상층에는 소자 전체를 보호하는 패시베이션층(60a)이 형성된다. 도 2에 도시된 형태의 바텀 게이트 방식의 박막 트랜지스터의 각 적층의 물질은 전술한 도 1에 도시된 박막 트랜지스터의 그것과 동일한 물질로 형성된다.
한편, 전술한 실시예들에 있어서, 채널 층(30, 30a)에는 p형 불순물로서 I, O, Br 중의 적어도 어느 하나, 그리고 n 형 물질로서 K, Cs, N 중 적어도 어느 하나가 포함될 수 있다. 이들 불순물은 채널 층(30, 30a)에서 SWCNT와 같이 혼합될 수 도 있으며, 본 발명의 다른 실시예에 따라 별개의 적층으로 형성될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터에 있어서, 채널 층은 단일층 또는 복층을 구조를 가질 수 있으며, 복층 구조의 채널 층은 SWCNT가 존재하는 제1층과 상기 불순물이 존재하는 제2층을 구비할 수 있다. 제1층에는 유기 반도체 물질 또는 유기 절연물질로 된 결합제에 SWCNT가 포함되어 있다. 제2층에는 전술한 바와 같이 절연성 유기 물질로 된 결합재에 p 형물질로서 I, O, Br 중의 적어도 어느 하나, 또는 n 형 물질로서 K, Cs, N 중 적어도 어느 하나가 포함되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 상기 채널 층(30, 30a)의 제1층(31, 31a)과 제2층(32, 32a)는 상호 접촉된 상태를 유지하며, 따라서 제1층의 SWCNT에 제2층의 I, O, Br 중의 적어도 어느 하나, 그리고 n 형 물질로서 K, Cs, N 중 적어도 어느 하나가 포함될 수 있다. 도 3에서는 제1층이 제2층의 밑에 존재하는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 그 반대가 될 수 있다.
상기와 같은 채널층(50)의 불순물은 SWCNT접촉되었을 때 SWCNT로부터 전자를 뺏거나 CNT에 전자를 제공하는 억셉터 또는 도너로서 작용할 수 있어 채널의 전류크기를 키울 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터에 사용되는 기판의 제조에 대해 살펴본다.
전술한 도 4에 도시된 가요성 펄프 기판은 도 6의 과정을 통해서 제조될 수 있다.
61 단계:
먼저, 주원료를 준비한다. 주원료는 펄프로서, 닥나무, 삼지닥나무, 산닥나무, 마닐라삼 뉴질랜드삼, 사이잘삼, 조릿대, 뽕나무, 황마, 아마, 양마, 대마, 모시풀, 어저귀, 부용 중에서 선택한 어느 하나 또는 두 개 이상의 재료로부터 얻어진 인피섬유를 포함한다.
62 단계:
기존의 한지 제조방법에서와 같이 상기 주원료를 삶은 후 건조한다. 한 예로서, ph 농도 10-12 정도의 잿물에서 약 4~5시간을 삶은 후 이를 건져 내어 건조한다. 삶은 후, 주재료를 표백분과 함께 흐르는 물에 펼쳐 놓는다.
63 단계:
상기 주재료를 고해한다. 이때에는 닥방망이 등으로 두드림으로써 주재의 섬유 부피를 키운다.
64 단계:
고해된 주재료를 물에 골고루 섞어 해리한다.
65 단계:
상기 주재료가 해리된 물에 CNT를 혼합한다.
이러한 CNT는 기존의 전기방전법, 화학 기상 촉매 합성법, 플라즈마 화학기상 증착법, 레이저 증착법 등의 방법등에 의해 합성된 단일벽, 이중벽, 다중벽의 형태로 합성된다. 합성된 CNT는 SDS(sodium dodecyl sulfate), SC(soduim cholate), SDBS(sodium dodecylbenzenesulfonate), DOC(sodium deoxy cholate), Triton-X, CTAB(Cetyl trimethylammonium bromide), CPC(Cetylpyridinium chloride), POEA(Polyethoxylated tallow amine), BAC(Benzalkonium chloride), BZT(Benzethonium chloride), Dodecy betaine 등의 계면활성제 및 DMF(Dimethylformamide), DCB(Dichlorobenzene), DCE(Dichloroethane), Chloroform, NMP(N-Methylpyrrolidone), THF(Tetrahydrofuran), Propanol, Ethanol, Methanol 등의 유기용매에서 초음파 처리된 후 원심분리기를 통해 분리된 후 건조될 수 있다.
66 단계:
일반적인 한지 제조 방법에서와 같이 종기 뜨기를 한다. 이때에 닥풀, PAM, PEO(초지점제)와 함께 떠내어 점도를 높인다. 여기에서, 상기 CNT 용액을 함유시킬 수 있고, 따라서 이 경우 상기 65 단계는 생략될 수 있다.
67 단계:
시이트 상으로 종이 뜨기된 기판 재료를 압착 탈수을 포함하는 과정을 통해 기판 재료를 건조 후 다듬기를 한다. 다듬기에서, 완성된 시이트에 쌀풀등을 발라가며 두드려 줌으로써, 시이트 표면의 평활성과 시이트 조직의 치밀도를 높여준다. 이러한 과정을 통해 도 4에 도시된 바와 같은 구조의 기판(10)을 얻는다.
전술한 도 5에 도시된 가요성 펄프 기판은 도 7의 과정을 통해서 제조될 수 있다.
71 단계:
먼저, 주원료를 준비한다. 주원료는 펄프로서, 닥나무, 삼지닥나무, 산닥나무, 마닐라삼 뉴질랜드삼, 사이잘삼, 조릿대, 뽕나무, 황마, 아마, 양마, 대마, 모시풀, 어저귀, 부용 중에서 선택한 어느 하나 또는 두 개 이상의 재료로부터 얻어진 인피섬유를 포함한다.
72 단계:
기존의 한지 제조방법에서와 같이 상기 주원료를 삶은 후 건조한다. 한 예로서, ph 농도 10-12 정도의 잿물에서 약 4~5시간을 삶은 후 이를 건져 내어 건조한다. 삶은 후, 주재료를 표백분과 함께 흐르는 물에 펼쳐 놓는다.
73 단계:
상기 주재료를 고해한다. 이때에는 닥방망이 등으로 두드림으로써 주재의 섬유 부피를 키운다.
74 단계:
고해된 주재료를 물에 골고루 섞어 해리한다.
75 단계:
일반적인 한지 제조 방법에서와 같이 종기 뜨기를 한다. 이때에 닥풀, PAM, PEO(초지점제)와 함께 떠내어 점도를 높인다.
76 단계:
시이트 상으로 종이 뜨기된 기판 재료를 압착 탈수을 포함하는 과정을 통해 기판 재료를 건조 후 다듬기를 한다. 다듬기에서, 완성된 시이트에 쌀풀등을 발라 가며 두드려 줌으로써, 시이트 표면의 평활성과 시이트 조직의 치밀도를 높여준다.
77 단계:
상기 시이트의 표면에 CNT 용액을 코팅 후 건조시켜 도 5에 도시된 바와 같은 구조의 기판(10)을 얻는다. 이러한 77 단계는 완성된 한지 또는 시이트에 쌀풀등을 발라가며 두드려 주는 다듬기 과정에 포함될 수 있다. 이 경우 다듬기 과정에서 시이트에 발려지는 쌀풀 등에 CNT를 함유시킬 수 있고, 다른 실시예에서는 다듬기가 완료된 후 별도로 코팅될 수 있다.
별도로 코팅하는 실시예에서, 상기 코팅층은 생분해성, 생붕괴성, 광분해성 고분자 중의 적어도 어느 하나를 적용할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, PVP(polyvinylpyrrolidone), PVA(polyvinyl alcohol), PEG(polyethylene glycol), PU(polyurethane), polyacrylate, polymetacrylate, polypropylene, PEDOT(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), PP(Polypyrol), PA(polyaniline) 등의 고분자 또는 전분, 에스테르, 셀룰로오스, PHA(poly-hydroxyalkanoate), PHB(poly-hydrolybutyrate), PBAT(Poly Butylene Adipate Telephtalate), PLA(Poly Lactic Acid), PBS(poly butylene succinate), PCL(polycaprolactone), PVA(polyvinyl alcohol), PGA(polyglyclic acid)와 같은 분해성 고분자 물질이 사용될 수 있다. 이러한 고분자 물질을 CNT와 혼합한 후 시이트의 표면에 코팅될 수 있다. 여기서, 코팅층은 비록 CNT를 함유하나 전체적으로는 절연성을 유지하며, 이는 단일층 또는 복층의 구조를 가질 수 있으며, 복층의 경우 최상부의 층에는 CNT가 함유되지 않을 수 있다.
상기와 같은 펄프 기판을 이용하는 본 발명의 실시예들에 따른 박막 트랜지스터는 디스플레이 장치의 화소 구동용 소자로 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들에 따르면, 친환경적이며 유연한 박막 트랜지스터 및 디스플레이를 얻을 수 있게 된다.
지금까지, 본원 발명의 이해를 돕기 위하여 모범적인 실시 예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나, 이러한 실시 예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 설명에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이는 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 가요성 CNT 박막 트랜지스터의 개략적 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가요성 CNT 박막 트랜지스터의 개략적 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 실시예에 따른 가요성 CNT 박막 트랜지스터에 적용되는 채널 층의 발췌 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시에에 따른 기판의 단면도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 제조공정도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 제조공정도이다.

Claims (31)

  1. 유기물질과 유기물질 내에서 상호 연계된 전기적 경로를 형성하는 반도체성 SWCNT(Single-Walled Carbon Nano Tube)에 의한 채널 층;
    상기 채널층의 양측에 전기적으로 접촉되는 것으로 유기물질과 유기물질 내에서 상호 연계된 전기적 경로를 형성하는 것으로 SWCNT, DWCNT(Double-Walled Carbon Nano tube) 또는 MWCNT(Munti-Walled Carbon Nano Tube) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 소스/드레인 전극;
    상기 채널층에 대응하는 것으로, 유기물질과 유기물질 내에서 상호 연계된 전기적 경로를 형성하는 것으로 SWCNT, DWCNT(Double-Walled Carbon Nano tube) 또는 MWCNT(Munti-Walled Carbon Nano Tube) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 게이트 층;
    상기 채널층과 게이트 층 사이에 마련되는 것으로 절연성 유기물질에 의한 게이트 절연 층;
    상기 층들과 전극을 지지하는 가요성 펄프 기판; 그리고
    상기 기판의 상면에 형성되는 것으로 CNT와 생분해성, 생붕괴성, 광분해성 고분자 중의 적어도 어느 하나의 유기물로 된 분해성 고분자를 함유하는 코팅층;을 구비하는 박막 트랜지스터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 CNT 를 함유하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
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  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 소스 전극, 드레인 전극 및 게이트 층 중 적어도 어느 하나의 유기 물질은 PI(Polyimide), 파릴렌(Parylene), PMMA(Polymethly Methacrylate), PVA(Polyvinylalcohol) 중의 어느 하나의 절연성 유기 물질인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
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  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 소스 전극, 드레인 전극 및 게이트 층 중 적어도 어느 하나의 유기 물질은 PEDOT(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), PANI(Polyaniline), Polypyrrole 중의 어느 하나의 도전성 유기 물질인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 채널 층에 I, O, Br 중의 적어도 어느 하나가 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 채널 층에 K, Cs, N 중에 적어도 어느 하나가 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 채널층은 p형 유기물질과 n 형 유기물질 중의 어느 하나를 포함하며,
    상기 p 형 유기 물질은 펜타센(Pentacene), 폴리사이오펜(Poly-thiophene), P3AT(Poly(3-alkylThiophene), 폴리아세틸렌(Polyacetylene), PTV(Poly (thienylene-vinylene), P3HT(Poly(3-hexylthiophene), BPT2 중에서 선택된 적어도 어느 하나이며,
    n 형 유기 물질은 TCNQ(tetracyanoquinodimethane), C60 (Fullerene) 중의 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 채널 층이 함유하는 유기 물질은 p 형 유기물질이며,
    상기 채널 층은 I, O, Br 중의 적어도 어느 하나를 더 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 채널 층이 함유하는 유기 물질은 n 형 유기물질이며,
    상기 채널 층에 K, Cs, N 중에 적어도 어느 하나가 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
  18. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 채널층은 유기물질과 반도체성 CNT를 포함하는 제1층과, p형과 n형 중의 어느 하나의 불순물을 포함하는 제2층을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
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  24. 제 1 항, 제 2 항, 제 10 항, 제 12항 중의 어느 한 항에 기재된 박막 트랜지스터를 포함하는 디스플레이.
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