KR101806019B1 - 박막트랜지스터 소자 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 박막트랜지스터 소자는, 베이스 기판에 형성된 데이터 라인 및 게이트 라인; 상기 게이트 라인 및 데이터 라인과 접속된 박막트랜지스터; 및 상기 베이스 기판 상에서 상기 데이터 라인 및 상기 게이트 라인으로부터 이격 배치되는 자기장 안테나;를 포함하고, 상기 자기장 안테나는 상기 박막트랜지스터에 연결되어, 상기 박막트랜지스터에 대하여 신호를 송수신하거나 상기 박막트랜지스터의 구동을 제어할 수 있다.

Description

박막트랜지스터 소자{THIN FILM TRANSISTOR DEVICE}
본 발명은 박막트랜지스터 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 박막트랜지스터에 자기장 안테나가 연결되어 자기장 안테나 및 박막트랜지스터 사이에서 신호가 송수신되거나 자기장 안테나에 의해 박막트랜지스터의 동작이 제어될 수 있는 박막트랜지스터 소자에 관한 것이다.
박막트랜지스터(thin film transistor: TFT)는 평판표시장치 등 다양한 전자 디바이스에 사용되고 있다.
예를 들어, 박막트랜지스터는 액정표시장치(liquid crystal display: LCD), 유기 발광 표시장치(organic light emitting diode display: OLED display), 전기 영동 표시장치(electrophoretic display) 등의 평판 표시장치에서 스위칭 소자 또는 구동 소자로서 이용되고 있다. 또는 박막트랜지스터는 기타 디바이스의 로직 회로로도 이용되고 있다.
상기 박막트랜지스터는 주사 신호를 전달하는 게이트 라인에 연결되는 게이트 전극, 화소에 인가될 신호를 전달하는 데이터라인에 연결된 소스 전극과, 소스 전극과 마주보는 드레인 전극, 그리고 소스 및 드레인 전극에 전기적으로 연결되어 있는 반도체층을 포함한다.
최근에 액정표시장치가 대표적인 CRT방식의 디스플레이 장치에 비하여, 경량, 소형이면서, 고해상도, 저전력 및 친환경적인 이점을 가지며 풀컬러화가 가능하여 차세대 디스플레이 장치로 부각되면서, 박막트랜지스터에 대한 관심 또한 급증하고 있으며 다양하게 개발되고 있다.
예를 들어, 2006년 2월 10일에 출원된 KR2006-0013032에는 '박막트랜지스터 기판'에 대하여 개시되어 있다.
일 실시예에 따른 목적은 박막트랜지스터에 자기장 안테나가 연결되어, 무선으로 박막트랜지스터의 구동이 제어될 수 있으며, 자기장 안테나 및 박막트랜지스터 사이에서 무선으로 신호가 송수신될 수 있는 박막트랜지스터 소자를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 초소형 자기장 안테나를 이용하여, 박막트랜지스터의 사이즈 효과를 유지하면서 연결 배선의 단락에 의한 박막트랜지스터의 비작동이 예방될 수 있는 박막트랜지스터 소자를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 복수 개의 박막트랜지스터가 존재하는 경우 자기장 안테나의 구조 변화를 통하여 복수 개의 박막트랜지스터 간의 간섭을 최소화할 수 있고, 안테나의 주파수를 변경시켜 복수 개의 박막트랜지스터 중 일부만 구동될 수 있는 박막트랜지스터 소자를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 디스플레이(예를 들어 flexible display)뿐만 아니라 인체 삽입형 소자, 초소형 무선 센서(IoT 센서) 등과 같은 다양한 전자 디바이스에 적용될 수 있고, 예를 들어 디스플레이를 구성하는 화소(pixel) 자체를 개별적으로 무선 제어할 수 있는 박막트랜지스터 소자를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 박막트랜지스터 소자는, 베이스 기판에 형성된 데이터 라인 및 게이트 라인; 상기 게이트 라인 및 데이터 라인과 접속된 박막트랜지스터; 및 상기 베이스 기판 상에서 상기 데이터 라인 및 상기 게이트 라인으로부터 이격 배치되는 자기장 안테나;를 포함하고, 상기 자기장 안테나는 상기 박막트랜지스터에 연결되어, 상기 박막트랜지스터에 대하여 신호를 송수신하거나 상기 박막트랜지스터의 구동을 제어할 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 박막트랜지스터는, 상기 데이터 라인과 연결되는 소스 전극 및 드레인 전극; 및 상기 게이트 라인과 연결되는 게이트 전극;을 더 포함하고, 상기 자기장 안테나는 상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 게이트 전극 중 적어도 하나에 연결될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 자기장 안테나의 일단은 상기 자기장 안테나의 일단은 상기 소스 전극에 연결되고 상기 자기장 안테나의 타단은 상기 게이트 전극 또는 상기 드레인 전극에 연결될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 베이스 기판 상에서 상기 자기장 안테나로부터 이격 배치된 추가적인 자기장 안테나를 더 포함하고, 상기 추가적인 자기장 안테나는 상기 자기장 안테나보다 큰 직경을 구비하여, 상기 데이터 라인 또는 상기 게이트 라인에 연결될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 코어 부재는 상기 자기장 안테나의 중심부에서 상기 베이스 기판 상에 배치되고, 상기 자기장 안테나 및 상기 코어 부재 사이에는 절연 부재가 배치되거나 상기 코어 부재가 절연 물질로 코팅될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 자기장 안테나 및 상기 박막트랜지스터 사이에는 다이오드 및 캐패시터가 구비되어, 상기 다이오드 및 캐패시터에 의해 상기 박막트랜지스터에 대하여 송수신되는 교류 신호가 직류 신호로 변환될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 박막트랜지스터 소자는, 베이스 기판; 상기 베이스 기판에 접속되는 제1 박막트랜지스터; 상기 제1 박막트랜지스터에 연결되어 상기 제1 박막트랜지스터의 동작을 제어하는 제1 자기장 안테나; 상기 베이스 기판에 접속되는 제2 박막트랜지스터; 및 상기 제2 박막트랜지스터에 연결되어 상기 제2 박막트랜지스터의 동작을 제어하는 제2 자기장 안테나;를 포함하고, 상기 제1 자기장 안테나 및 상기 제2 자기장 안테나에 의해 제1 박막트랜지스터 및 상기 제2 박막트랜지스터가 개별적으로 제어될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 제1 자기장 안테나 또는 상기 제2 자기장 안테나는 평면 코일 형태로 마련되어 코일의 턴 수, 코일의 폭, 코일의 두께 또는 코일의 간격을 조절함으로써 상기 제1 자기장 안테나 또는 상기 제2 자기장 안테나의 공명 주파수가 변경될 수 있다.
일 실시예에 따른 박막트랜지스터 소자에 의하면, 박막트랜지스터에 자기장 안테나가 연결되어, 무선으로 박막트랜지스터의 구동이 제어될 수 있으며, 자기장 안테나 및 박막트랜지스터 사이에서 무선으로 신호가 송수신될 수 있다.
일 실시예에 따른 박막트랜지스터 소자에 의하면, 초소형 자기장 안테나를 이용하여, 박막트랜지스터의 사이즈 효과를 유지하면서 연결 배선의 단락에 의한 박막트랜지스터의 비작동이 예방될 수 있다.
일 실시예에 따른 박막트랜지스터 소자에 의하면, 복수 개의 박막트랜지스터가 존재하는 경우 자기장 안테나의 구조 변화를 통하여 복수 개의 박막트랜지스터 간의 간섭을 최소화할 수 있고, 안테나의 주파수를 변경시켜 복수 개의 박막트랜지스터 중 일부만 구동될 수 있다.
일 실시예에 따른 박막트랜지스터 소자에 의하면, 디스플레이(예를 들어 flexible display)뿐만 아니라 인체 삽입형 소자, 초소형 무선 센서 등과 같은 다양한 전자 디바이스에 적용될 수 있고, 예를 들어 디스플레이를 구성하는 화소(pixel) 자체를 개별적으로 무선 제어할 수 있다.
도 1a 내지 1c는 일 실시예에 따른 박막트랜지스터 소자를 도시한다.
도 2(a) 내지 (e)는 자기장 안테나에 구비된 코어 부재를 도시한다.
도 3은 다이오드 및 캐패시터에 의한 출력 전압 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4a 및 4b는 다른 실시예에 따른 박막트랜지스터 소자를 도시한다.
도 5는 도 4a의 박막트랜지스터 소자에 추가적인 자기장 안테나가 포함된 모습을 도시한다.
도 6은 복수 개의 박막트랜지스터에 서로 다른 구조의 자기장 안테나가 배치된 모습을 도시한다.
이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1a 내지 1c는 일 실시예에 따른 박막트랜지스터 소자를 도시하고, 도 2(a) 내지 (e)는 자기장 안테나에 구비된 코어 부재를 도시하고, 도 3은 다이오드 및 캐패시터에 의한 출력 전압 변화를 나타내는 그래프이다.
도 1a 내지 1c를 참조하여, 일 실시예에 따른 박막트랜지스터 소자(10)는 베이스 기판(100), 박막트랜지스터(110) 및 자기장 안테나(120)를 포함할 수 있다.
상기 베이스 기판(100)은 유리 기판뿐만 아니라 유연성(flexibility)을 가지는 플라스틱(plastic) 기판이 적용될 수 있다.
상기 플라스틱 기판은 절연성 유기물로 이루어질 수 있는데, 예를 들어 폴리에테르술폰(polyethersulphone:PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate:PAR), 폴리에테르 이미드(polyetherimide:PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethyelenennapthalate:PEB), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethyeleneterepthalate:PET), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide:PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC),셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propinonate:CAP)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 유기물로 이루어질 수 있다.
구체적으로 도시되지는 않았으나, 베이스 기판(100) 상에 산화물 반도체층 또는 버퍼층 등이 배치될 수 있음은 당연하다.
또한, 베이스 기판(100)은 복수 개의 층으로 이루어질 수 있으며, 각각의 층에는 서로 다른 또는 동일한 패턴이 형성될 수 있다.
한편, 베이스 기판(100)에는 데이터 라인(미도시) 및 게이트 라인(미도시)이 형성될 수 있다.
예를 들어, 베이스 기판(100)의 일 측에는 제1 방향으로 연장되게 데이터 라인이 형성될 수 있으며, 상기 데이터 라인과 수직하게 교차하는 제2 방향으로 연장되게 게이트 라인이 패터닝될 수 있다.
이때, 데이터 라인의 일단에는 소스(source) 영역이 형성되고 데이터 라인의 타단에는 드레인(drain) 영역이 형성될 수 있다.
상기 데이터 라인 및 게이트 라인에는 박막트랜지스터(110)가 접속될 수 있다.
또한, 박막트랜지스터(110)의 게이트 라인에 게이트 구동 신호를 공급하는 채널의 구성 물질은 다양한 반도체 물질로 마련될 수 있으며, 자기장 안테나(120)의 구동 주파수를 고려하여 고속 동작이 가능할수록 바람직할 수 있다.
상기 박막트랜지스터(110)에는 소스 전극(112), 드레인 전극(114) 및 게이트 전극(116)이 구비될 수 있다.
상기 소스 전극(112)은 데이터 라인의 소스 영역에 배치될 수 있으며, 상기 드레인 전극(114)은 데이터 라인의 드레인 영역에 배치될 수 있다. 그리고 상기 게이트 전극(116)은 게이트 라인 상에 배치될 수 있다.
구체적으로, 박막트랜지스터(110)의 소스 전극(112) 및 드레인 전극(114)은 데이터 라인을 따라 서로 마주보도록 배치될 수 있으며, 게이트 전극(116)은 소스 전극(112) 및 드레인 전극(114)의 중앙에서 게이트 라인을 따라 배치될 수 있다.
특히, 박막트랜지스터(110)의 게이트 전극(116)은 박막트랜지스터(110)로부터 자기장 안테나(120)를 향하는 측에 배치될 수 있다. 이에 의해 베이스 기판(100) 상에서 게이트 라인을 따라 박막트랜지스터(110) 및 자기장 안테나(120)가 이격 배치될 수 있다.
전술된 박막트랜지스터(110)에는 자기장 안테나(120)가 연결될 수 있다.
상기 자기장 안테나(120)는 다양한 형태를 가질 수 있으며, 이하에서는 자기장 안테나(120)가 평면 코일 형상으로 마련된 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
또한, 자기장 안테나(120)의 크기 또한 다양하게 마련될 수 있으나, 박막트랜지스터(110)의 크기 특성을 고려하여 예를 들어 1mm 이하의 초소형 자기장 안테나(120)로 마련되는 것이 적합할 수 있다.
구체적으로, 자기장 안테나(120)는 베이스 기판(100) 상에서 데이터 라인 및 게이트 라인으로부터 이격 배치될 수 있으며, 전술된 박막트랜지스터(110)의 소스 전극(112), 드레인 전극(114) 및 게이트 전극(116) 중 적어도 하나에 연결될 수 있다.
이때, 자기장 안테나(120)에는 두 개의 전극이 구비될 수 있으며, 예를 들어 자기장 안테나(120)의 일단이 (+)극이라면 자기장 안테나(120)의 타단은 (-)극이 될 수 있다. 이에 의해 자기장 안테나(120)에 구비된 전극이 박막트랜지스터(110)의 소스 전극(112), 드레인 전극(114) 및 게이트 전극(116) 중 적어도 하나에 연결될 수 있다.
특히, 도 1a에 도시된 바와 같이, 자기장 안테나(120)의 일단 또는 제1 전극은 박막트랜지스터(110)의 소스 전극(112)에 연결되고, 자기장 안테나(120)의 타단 또는 제2 전극은 박막트랜지스터(110)의 게이트 전극(116)에 연결될 수 있다. 이를 무선 게이트 시스템(wireless gate system)이라 할 수 있다.
이러한 경우 자기장 안테나(120)에 의해 박막트랜지스터(110)의 구동이 제어될 수 있다. 다시 말해서, 자기장 안테나(120)에 의해 박막트랜지스터(110)가 ON(온)/OFF(오프)될 수 있다.
이와 관련하여 하기와 같이 자기장 안테나(120)에 의해 박막트랜지스터(110)의 구동이 제어될 수 있다.
구체적으로 도시되지는 않았으나, 송신 안테나(미도시)로부터 자기장 안테나(120)에 박막트랜지스터(110)를 구동시키기 위한 구동 주파수를 가진 교류 전압이 인가될 수 있으며, 이때 다른 주파수에서 전압을 인가해주는 것보다 높은 전압이 자기장 안테나(120)에 전달될 수 있다.
이와 같이 자기장 안테나(120)에 전달된 전압이 박막트랜지스터(110)의 임계 전압(threshold voltage)을 초과하면 박막트랜지스터(110)가 ON 동작으로 되고, 박막트랜지스터(110)의 임계 전압(threshold voltage)을 초과하지 못하면 박막트랜지스터(110)가 OFF 동작으로 될 수 있다.
또한, 자기장 안테나(120)에 전달된 전압이 구동 주파수 대역에서 적절한 전압이면 박막트랜지스터(110)가 ON 동작으로 되고, 구동 주파수 대역을 벗어난 전압 이면 박막트랜지스터(110)가 OFF 동작으로 될 수 있다.
이때, 자기장 안테나(120)의 구조에 따라서 무선전력전송을 통해 송신 안테나(미도시)로부터 전송된 전압의 구동 주파수가 변경될 수 있다. 또는, 송신 안테나 및 자기장 안테나(120) 사이에 공진 회로(미도시)를 추가적으로 배치시킴으로써 전압의 구동 주파수가 변경될 수 있다.
한편, 도 1b에 도시된 바와 같이, 자기장 안테나(120)의 일단 또는 제1 전극은 박막트랜지스터(110)의 소스 전극(112)에 연결되고, 자기장 안테나(120)의 타단 또는 제2 전극은 박막트랜지스터(110)의 드레인 전극(114)에 연결될 수 있다. 이를 무선 소스/드레인 시스템(wireless source/drain system)이라 할 수 있다.
이러한 경우 자기장 안테나(120)는 박막트랜지스터(110)로부터 신호를 수신하거나 박막트랜지스터(110)에서 처리된 신호를 외부로 전송할 수 있다. 그리고 자기장 안테나(120)로부터 박막트랜지스터(110)에 신호가 송신될 수 있으며, 자기장 안테나(120)로부터의 신호에 의해 박막트랜지스터(110)가 제어될 수 있다.
그러나 박막트랜지스터(110) 및 자기장 안테나(120)의 연결 구조는 이에 국한되지 아니하며, 다양한 방식으로 될 수 있다.
예를 들어, 박막트랜지스터(110)의 사용에 따라서 도 1a에 도시된 경우에 박막트랜지스터(110) 및 자기장 안테나(120) 사이에 신호가 송수신될 수 있고, 도 1b에 도시된 경우에 자기장 안테나(120)에서 인가된 전압에 의해 박막트랜지스터(110)의 구동이 제어될 수 있다. 또는 자기장 안테나(120)에 박막트랜지스터(110)의 소스 전극(112) 및 드레인 전극(114) 중 하나에만 연결되거나, 자기장 안테나(120)에 박막트랜지스터(110)의 게이트 전극(116)만 연결될 수 있다.
게다가, 도 1c에 도시된 바와 같이 박막트랜지스터(110)의 소스 전극(112) 및 게이트 전극(116)에 하나의 자기장 안테나(120)가 연결되고 드레인 전극(116)에 다른 하나의 자기장 안테나(120a)가 연결되어, 소스 전극(112) 및 게이트 전극(116)이 드레인 전극(114)과 신호를 송수신하거나 구동이 제어될 수 있다.
이와 마찬가지로, 박막트랜지스터(110)의 소스 전극(112) 및 드레인 전극(114)에 하나의 자기장 안테나(120)가 연결되고 게이트 전극(116)에 다른 하나의 자기장 안테나(120a)가 연결되어, 소스 전극(112) 및 드레인 전극(114)이 게이트 전극(116)과 별개로 신호를 송수신하거나 구동이 제어될 수 있음은 당연하다.
추가적으로, 베이스 기판(100) 상에 무선 게이트 시스템 및 무선 소스/드레인 시스템이 모두 구성된 경우, 무선 소스/드레인 시스템을 동작시키고 무선 게이트 시스템을 동작시키지 않으면 박판트랜지스터(110)가 OFF 동작으로 되고, 무선 게이트 시스템을 동작시킨 상태에서 무선 소스/드레인 시스템을 동작시키지 않으면 박판트랜지스터(110)가 OFF 동작으로 될 수 있다.
따라서 무선 게이트 시스템을 동작시킨 상태에서 무선 소스/드레인 시스템을 제어함으로써 신호를 제어할 수 있고, 역으로 무선 소스/드레인 시스템을 동작시킨 상태에서 무선 게이트 시스템을 제어함으로써 신호를 제어할 수 있다.
또한, 도 2(a) 내지 (e)를 참조하여, 자기장 안테나(120)의 중심부에는 코어 부재(130)가 배치될 수 있다.
도 2(a)는 자기장 안테나(120)의 중심부에 코어 부재(130)가 배치되지 않은 경우를 도시한 것이다.
도 2(b)는 자기장 안테나(120)의 중심부에 자성체로 마련된 코어 부재(130)가 배치된 경우로서, 코어 부재(130)가 자기장 안테나(120)의 중심부 형상에 대응되도록 원형 플레이트로 형성될 수 있으며, 코어 부재(130)의 상면이 자기장 안테나(120)의 상면보다 배치될 수 있다.
도 2(c)는 자기장 안테나(120)의 중심부에 자성체로 마련된 코어 부재(130)가 배치된 경우로서, 코어 부재(130)가 자기장 안테나(120)의 중심부 형상에 대응되도록 원형 플레이트로 형성될 수 있으며, 코어 부재(130)가 자기장 안테나(120)의 중심부에서 베이스 기판(100) 상에 배치될 수 있다.
이때 자기장 안테나(120) 및 코어 부재(130) 사이에 절연체(140)가 배치되거나 코어 부재(130)가 절연물질로 코팅될 수 있다.
일반적으로 전도성을 가지는 코어 부재(130)는 절연체(140)보다 주파수에 따른 투자율이 높은데, 주파수가 더 높아지게 되면 오히려 코어 부재(130)의 투자율이 급격하게 낮아지게 되며, 코어 부재(130) 표면에 와류 전류가 발생될 수 있다. 이러한 와류 전류는 결과적으로 무선전력전송의 효율을 감소시킬 수 있다.
이때, 자기장 안테나(120) 및 코어 부재(130) 사이에 절연체(140)를 배치시킴으로써 와류 전류의 생성을 억제할 수 있으며, 무선전력전송의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 2(d)는 코어 부재(130)가 나노 와이어 형태로 마련된 경우이며, 나노 와이어에 자성 물질 박막이 형성될 수 있다. 이때, 나노 와이어 구조는 다양한 금속형 와이어, ZnO와 같은 반도체 와이어, SiO2와 같은 절연 물질 와이어 또는 CNT로 마련될 수 있다.
이와 같이 코어 부재(130)가 나노 와이어 형태로 마련됨으로써, 코어 부재(130)의 표면적이 증가되어 자기장 안테나(110)의 자속 세기(flux intensity)가 증가되므로 무선 신호의 송수신 효율을 향상시킬 수 있다.
도 2(e)는 코어 부재(130)가 나노 와이어 형태로 마련된 경우이며, 나노 와이어에 자성 물질 박막이 형성될 수 있고, 코어 부재(130)가 자기장 안테나(120)의 중심부에서 하부에 이격 배치될 수 있다.
이때 자기장 안테나(120) 및 코어 부재(130) 사이에 절연체(140)가 배치되거나 코어 부재(130)가 절연물질로 코팅될 수 있다.
또한, 박막트랜지스터(110) 및 자기장 안테나(120) 사이에는 다이오드(150) 및 캐패시터(160)가 연결될 수 있다.
상기 다이오드(150) 및 캐패시터(160)는 박막트랜지스터(110)에 송수신되는 교류 신호를 직류 신호를 변환시키기 위한 것으로서, 예를 들어, 다이오드(150)는 자기장 안테나(120)의 일단 및 박막트랜지스터(110)의 소스 드레인(112) 사이에 연결될 수 있고, 캐패시터(130)는 자기장 안테나(120)의 타단에 연결될 수 있다.
특히, 도 3을 참조하여, 박막트랜지스터(110) 및 자기장 안테나(120) 사이에 다이오드(150) 및 캐패시터(160)가 연결됨으로써 자기장 안테나(120)에 무선전력전송을 통해 전송된 교류 신호가 직류 신호로 변환됨을 확인할 수 있다.
그러나 자기장 안테나(120)에 무선전력전송을 통해 전송된 교류 신호가 직류 신호로 변환하기 위한 구성은 이에 국한되지 아니하며, 브릿지(bridge) 정류 회로 등이 연결될 수 있음은 당연하다.
이상 일 실시예에 따른 박막트랜지스터 소자에 대하여 설명되었으며, 이하에서는 전술된 다른 실시예에 따른 박막트랜지스터 소자에 대하여 설명된다.
도 4a 및 4b는 다른 실시예에 따른 박막트랜지스터 소자를 도시하고, 도 5는 도 4a의 박막트랜지스터 소자에 추가적인 자기장 안테나가 포함된 모습을 도시하고, 도 6은 복수 개의 박막트랜지스터에 서로 다른 구조의 자기장 안테나가 배치된 모습을 도시한다.
도 4a 및 4b를 참조하여, 다른 실시예에 따른 박막트랜지스터 소자(20)는 베이스 기판(200), 복수 개의 박막트랜지스터(210) 및 복수 개의 자기장 안테나(220)를 포함할 수 있다.
이하에서는 복수 개의 박막트랜지스터(210)가 제1 박막트랜지스터(210a), 제2 박막트랜지스터(210b), 및 제3 박막트랜지스터(210c)를 포함하고, 복수 개의 자기장 안테나(220)가 제1 자기장 안테나(220a), 제2 자기장 안테나(220b) 및 제3 자기장 안테나(220c)를 포함하는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
그러나, 복수 개의 박막트랜지스터(210) 및 복수 개의 자기장 안테나(220)의 개수는 이에 국한되지 아니하며, 박막트랜지스터 소자(20)가 적용되는 전자 디바이스의 크기에 따라서 다양하게 구비될 수 있다.
또한, 도 4a 및 4b에는 하나의 베이스 기판(200) 상에 복수 개의 박막트랜지스터(210) 및 복수 개의 자기장 안테나(220)가 서로 등간격으로 이격 배치된 것으로 도시되었으나, 복수 개의 박막트랜지스터(210) 및 복수 개의 자기장 안테나(220)가 개별적인 베이스 기판(200) 상에 배치될 수 있으며, 복수 개의 박막트랜지스터(210) 및 복수 개의 자기장 안테나(220)의 배치는 박막트랜지스터 소자(20)가 적용되는 전자 디바이스의 형상에 따라서 다양하게 될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 박막트랜지스터 소자(20)가 디스플레이에 적용되는 경우, 상기 베이스 기판(200)에는 복수 개의 화소, 예를 들어 제1 화소(미도시), 제2 화소(미도시) 및 제3 화소(미도시)가 구비될 수 있다.
상기 제1 화소는 제1 박막트랜지스터(210a)과 관련된 제1 게이트 라인(미도시) 및 제1 데이터 라인(미도시)의 교차점에 형성될 수 있으며, 제2 화소는 제2 박막트랜지스터(210b)과 관련된 제2 게이트 라인(미도시) 및 제2 데이터 라인(미도시)의 교차점에 형성될 수 있으며, 제3 화소는 제3 박막트랜지스터(210c)과 관련된 제3 게이트 라인(미도시) 및 제3 데이터 라인(미도시)의 교차점에 형성될 수 있다.
또한, 제1 화소, 제2 화소 및 제3 화소에는 각각 제1 박막트랜지스터(210a), 제2 박막트랜지스터(210b) 및 제3 박막트랜지스터(210c)가 접속될 수 있다. 그리고 제1 박막트랜지스터(210a), 제2 박막트랜지스터(210b) 및 제3 박막트랜지스터(210c)에는 각각 제1 자기장 안테나(220a), 제2 자기장 안테나(220b) 및 제3 자기장 안테나(220c)가 연결될 수 있다.
이때, 제1 박막트랜지스터(210a), 제2 박막트랜지스터(210b) 및 제3 박막트랜지스터(210c)와 제1 자기장 안테나(220a), 제2 자기장 안테나(220b) 및 제3 자기장 안테나(220c)의 연결은 도 1에 도시된 바와 같이, 무선 게이트 시스템 또는 무선 소스/드레인 시스템으로 될 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 전술된 바와 같다.
이에 의해, 제1 박막트랜지스터(210a)의 동작은 제1 자기장 안테나(220a)에 의해 제어될 수 있으며, 제2 박막트랜지스터(210b)의 동작은 제2 자기장 안테나(220b)에 의해 제어될 수 있으며, 제3 박막트랜지스터(210c)이 동작은 제3 자기장 안테나(220c)에 의해 제어될 수 있다.
예를 들어, 제1 자기장 안테나(220a)에 의해 제1 박막트랜지스터(210a)의 동작이 OFF로 되는 경우, 제1 화소가 OFF 동작이 될 수 있으며, 제2 자기장 안테나(220b)에 의해 제2 박막트랜지스터(210b)의 동작이 ON으로 되는 경우, 제2 화소가 ON 동작으로 될 수 있다.
또는, 제1 자기장 안테나(220a)에 의해 제1 박막트랜지스터(210a)에 전송된 신호에 의해, 제1 화소의 밝기가 어둡게 되고, 제2 자기장 안테나(220b)에 의해 제2 박막트랜지스터(210b)에 전송된 신호에 의해, 제2 화소의 밝기가 밝게 될 수 있다.
이와 같이 제1 자기장 안테나(220a), 제2 자기장 안테나(220b) 및 제3 자기장 안테나(220c)에 의해 제1 박막트랜지스터(210a), 제2 박막트랜지스터(210b) 및 제3 박막트랜지스터(210c)가 개별적으로 제어될 수 있으며, 결국 다른 실시예에 따른 박막트랜지스터 소자(20)가 디스플레이에 적용되는 경우, 제1 화소, 제2 화소 및 제3 화소가 개별적으로 제어될 수 있으며, 제1 화소, 제2 화소 및 제3 화소에 서로 다른 또는 서로 동일한 신호가 전송될 수 있다.
특히, 도 4b에 도시된 바와 같이, 제1 자기장 안테나(220a), 제2 자기장 안테나(220b) 및 제3 자기장 안테나(220c)는 동일한 안테나 구조 및 동일한 구동 주파수를 구비하여, 제1 박막트랜지스터(210a), 제2 박막트랜지스터(210b) 및 제3 박막트랜지스터(210c)의 소스 전극 및 게이트 전극에 서로 동일한 신호를 전달할 수 있다. 이때, 제1 박막트랜지스터(210a), 제2 박막트랜지스터(210b) 및 제3 박막트랜지스터(210c)의 드레인 전극에 연결된 다른 자기장 안테나들(220a', 220b', 220c')의 안테나 구조 및 구동 주파수가 서로 상이하게 함으로써, 화소의 ON/OFF 동작 및 신호가 조절될 수 있다.
또한, 제1 자기장 안테나(220a), 제2 자기장 안테나(220b) 및 제3 자기장 안테나(220c)는 동일한 안테나 구조 및 동일한 구동 주파수를 구비하여, 제1 박막트랜지스터(210a), 제2 박막트랜지스터(210b) 및 제3 박막트랜지스터(210c)의 소스 전극 및 드레인 전극에 서로 동일한 신호를 전달할 수 있고, 제1 박막트랜지스터(210a), 제2 박막트랜지스터(210b) 및 제3 박막트랜지스터(210c)의 게이트 전극에 연결된 다른 자기장 안테나들(220a', 220b', 220c')의 안테나 구조 및 구동 주파수가 서로 상이하게 함으로써, 화소의 ON/OFF 동작 및 신호가 조절될 수 있음은 당연하다.
특히, 도 5를 참조하여, 베이스 기판(200)의 일 측에는 추가적인 자기장 안테나(230)가 배치될 수 있다.
상기 추가적인 자기장 안테나(230)는 제1 자기장 안테나(220a), 제2 자기장 안테나(220b) 및 제3 자기장 안테나(220c)와 마찬가지로 평면 코일 형상으로 마련될 수 있으며, 제1 자기장 안테나(220a), 제2 자기장 안테나(220b) 및 제3 자기장 안테나(220c)보다 큰 직경을 구비할 수 있다.
또한, 추가적인 자기장 안테나(230)는 제1 박막트랜지스터(210a), 제2 박막트랜지스터(210b) 및 제3 박막트랜지스터(210c)와 각각 연결될 수 있다.
구체적으로, 제1 자기장 안테나(220a), 제2 자기장 안테나(220b) 및 제3 자기장 안테나(220c)는 제1 박막트랜지스터(210a), 제2 박막트랜지스터(210b) 및 제3 박막트랜지스터(210c)와 각각 연결되어 신호를 송수신하는 역할을 할 수 있으며, 추가적인 자기장 안테나(230)는 제1 박막트랜지스터(210a), 제2 박막트랜지스터(210b) 및 제3 박막트랜지스터(210c)와 각각 연결되어 구동 전원(power)을 얻는 역할을 할 수 있다. 이때, 추가적인 자기장 안테나(230)는 직경 또는 턴 수가 크게 형성되어 대용량의 구동 전원을 공급할 수 있다.
또한, 도 5에는 다른 실시예에 따른 박막트랜지스터 소자(20)에 추가적인 자기장 안테나(230)가 구비된 것으로 도시되었으나, 이에 국한되지 아니하며, 도 1에 도시된 바와 같이 일 실시예에 따른 박막트랜지스터 소자(10)에 구비된 자기장 안테나(120)에 추가적인 자기장 안테나(230)가 연결될 수 있음은 당연하다.
특히, 도 6을 참조하여, 제1 자기장 안테나(220a), 제2 자기장 안테나(220b) 및 제3 자기장 안테나(220c)의 구조가 서로 다르게 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1 자기장 안테나(220a), 제2 자기장 안테나(220b) 및 제3 자기장 안테나(220c)는 서로 다른 턴 수를 구비할 수 있으며, 제2 자기장 안테나(220b)의 턴 수가 가장 많고 제3 자기장 안테나(220c)의 턴 수가 가장 적을 수 있다. 이에 의해 제1 자기장 안테나(220a), 제2 자기장 안테나(220b) 및 제3 자기장 안테나(220c)에서 공명 주파수가 서로 다르게 변경될 수 있다.
따라서 제1 자기장 안테나(220a), 제2 자기장 안테나(220b) 및 제3 자기장 안테나(220c)의 공명 주파수를 변경시켜, 인접하게 배치된 박막트랜지스터(210)에 간섭 없이 선택된 박막트랜지스터(210)만을 구동시킬 수 있다.
그러나 제1 자기장 안테나(220a), 제2 자기장 안테나(220b) 및 제3 자기장 안테나(220c)의 공명주파수 변경 방법은 이에 국한되지 아니하며, 다양한 방법에 의해 실현될 수 있다.
예를 들어, 제1 자기장 안테나(220a), 제2 자기장 안테나(220b) 및 제3 자기장 안테나(220c)는 코일의 폭(width), 코일의 두께(thickness) 또는 코일의 간격(spacing)을 변화시킴으로써, 제1 자기장 안테나(220a), 제2 자기장 안테나(220b) 및 제3 자기장 안테나(220c)의 공명주파수를 변경시킬 수 있다.
아울러, 베이스 기판(100) 또는 자기장 안테나(220)를 공기 매질보다 높은 유전율 또는 투자율을 갖는 매질로 덮음으로써 공명 주파수를 변경시킬 수 있다. 이때, 베이스 기판(100), 제1 자기장 안테나(220a), 제2 자기장 안테나(220b) 및 제3 자기장 안테나(220c)가 서로 다른 유전율 또는 투자율을 갖는 매질로 덮일 수 있음은 당연하다.
이와 같이 복수 개의 박막트랜지스터(210)에 복수 개의 자기장 안테나(220)가 각각 연결됨으로써, 복수 개의 박막트랜지스터(210)의 구동을 보다 용이하게 제어할 수 있으며, 특히 복수 개의 자기장 안테나(220)가 서로 다른 구조를 구비함으로써 복수 개의 박막트랜지스터(210)의 보다 다양하게 제어할 수 있다.
아울러 전술된 박막트랜지스터 소자는 무선으로 구동이 제어되거나 신호가 송수신되어 연결 배선의 단락에 의한 박막트랜지스터의 비작동이 예방될 수 있으며, 디스플레이(예를 들어 flexible display)뿐만 아니라 인체 삽입형 소자, 초소형 무선 센서(IoT 센서) 등과 같은 다양한 전자 디바이스에 적용될 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10, 20: 박막트랜지스터 소자
100, 200: 베이스 기판
110, 210: 박막트랜지스터
112: 소스 전극
114: 드레인 전극
116: 게이트 전극
120, 220: 자기장 안테나
130: 코어 부재
140: 절연체
150: 다이오드
160: 캐패시터
230: 추가적인 자기장 안테나

Claims (10)

  1. 베이스 기판에 형성된 데이터 라인 및 게이트 라인;
    상기 게이트 라인 및 데이터 라인과 접속된 박막트랜지스터; 및
    상기 베이스 기판 상에서 상기 데이터 라인 및 상기 게이트 라인으로부터 이격 배치되는 자기장 안테나;
    를 포함하고,
    상기 박막트랜지스터는,
    상기 데이터 라인과 연결되는 소스 전극 및 드레인 전극; 및
    상기 게이트 라인과 연결되는 게이트 전극;
    을 포함하고,
    상기 베이스 기판 상에서 상기 박막트랜지스터를 사이에 두고 상기 자기장 안테나로부터 이격 배치된 추가적인 자기장 안테나를 더 포함하고,
    상기 자기장 안테나의 일단은 상기 소스 전극에 연결되고, 상기 자기장 안테나의 타단은 상기 게이트 전극에 연결되고, 상기 추가적인 자기장 안테나의 일단은 상기 소스 전극에 연결되고, 상기 추가적인 자기장 안테나의 타단은 상기 드레인 전극에 연결되며,
    상기 자기장 안테나는 상기 박막트랜지스터에 연결되어 상기 박막트랜지스터의 ON/OFF 구동을 제어하고, 상기 추가적인 자기장 안테나는 상기 박막트랜지스터에 연결되어 상기 박막트랜지스터에 대하여 신호를 송수신하는 박막트랜지스터 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자기장 안테나는 평면 코일 형상으로 마련되어 자기장에 의해 무선 통신을 가능하게 하는 박막트랜지스터 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 자기장 안테나의 중심부에는 자성체로 마련된 코어 부재 또는 자성물질로 코팅된 나노 와이어로 마련된 코어 부재가 배치되는 박막트랜지스터 소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 자성체로 마련된 코어 부재는 상기 자기장 안테나의 중심부 형상에 대응되도록 플레이트 형상으로 마련되어, 상기 자성체로 마련된 코어 부재의 상면은 상기 자기장 안테나의 상면보다 낮게 배치되고,
    상기 자성물질로 코팅된 나노 와이어로 마련된 코어 부재의 상면은 상기 자기장 안테나의 상면보다 높게 배치되는 박막트랜지스터 소자.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 자기장 안테나 및 상기 코어 부재 사이에는 절연 부재가 배치되거나 상기 코어 부재가 절연 물질로 코팅되고, 상기 절연 부재 또는 상기 절연 물질에 의해 상기 코어 부재의 표면에서 와류 전류의 생성이 억제되는 박막트랜지스터 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 자기장 안테나 및 상기 박막트랜지스터 사이에는 다이오드 및 캐패시터가 구비되어, 상기 다이오드 및 캐패시터에 의해 상기 박막트랜지스터에 대하여 송수신되는 교류 신호가 직류 신호로 변환되는 박막트랜지스터 소자.
  7. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판에 접속되는 제1 박막트랜지스터;
    상기 제1 박막트랜지스터에 연결되어 상기 제1 박막트랜지스터의 동작을 제어하는 제1 자기장 안테나;
    상기 베이스 기판에 접속되는 제2 박막트랜지스터; 및
    상기 제2 박막트랜지스터에 연결되어 상기 제2 박막트랜지스터의 동작을 제어하는 제2 자기장 안테나;
    를 포함하고,상기 베이스 기판 상에서 상기 제1 자기장 안테나 및 상기 제2 자기장 안테나로부터 이격 배치된 추가적인 자기장 안테나를 더 포함하고,
    상기 제1 자기장 안테나 및 상기 제2 자기장 안테나는 상기 제1 박막트랜지스터 및 상기 제2 박막트랜지스터에 대하여 각각 신호를 송수신하고, 상기 추가적인 자기장 안테나는 상기 제1 박막트랜지스터 및 상기 제2 박막트랜지스터에 각각 연결되어 구동 전원을 공급하는 박막트랜지스터 소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 추가적인 자기장 안테나의 직경은 상기 제1 자기장 안테나 및 상기 제2 자기장 안테나의 직경보다 크게 마련되는 박막트랜지스터 소자.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 추가적인 자기장 안테나의 일단은 상기 제1 자기장 안테나 및 상기 제2 자기장 안테나를 향하여 연장되고,
    상기 제1 자기장 안테나는 상기 제1 박막트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극에 연결되고, 상기 제2 자기장 안테나는 상기 제1 박막트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극에 연결되며,
    상기 추가적인 자기장 안테나의 일단은 상기 제1 박막트랜지스터의 게이트 전극 및 상기 제2 박막트랜지스터의 게이트 전극에 연결되는 박막트랜지스터 소자.
  10. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판에 접속되는 제1 박막트랜지스터;
    상기 제1 박막트랜지스터에 연결되어 상기 제1 박막트랜지스터의 동작을 제어하는 제1 자기장 안테나;
    상기 베이스 기판에 접속되는 제2 박막트랜지스터; 및
    상기 제2 박막트랜지스터에 연결되어 상기 제2 박막트랜지스터의 동작을 제어하는 제2 자기장 안테나;
    를 포함하고,
    상기 제1 자기장 안테나 및 상기 제2 자기장 안테나에 의해 제1 박막트랜지스터 및 상기 제2 박막트랜지스터가 개별적으로 제어되며,
    상기 제1 자기장 안테나 또는 상기 제2 자기장 안테나는 평면 코일 형태로 마련되어 코일의 턴(turn) 수, 코일의 폭, 코일의 두께 또는 코일의 간격을 조절함으로써 상기 제1 자기장 안테나 또는 상기 제2 자기장 안테나의 공명 주파수가 변경되고,
    상기 제1 자기장 안테나 및 상기 제2 자기장 안테나가 서로 다른 공명 주파수를 구비하여 상기 제1 박막트랜지스터 및 상기 제2 박막트랜지스터가 상호 간섭 없이 개별적으로 구동되는 박막트랜지스터 소자.
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