KR19990077188A - Patterns of electrically conductive polymers and their use as electrodes or electrical contacts - Google Patents
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Abstract
전기 접속을 제공하는 패턴화된 전기 전도성 중합체를 갖는 전자 장치와 그의 제작 방법이 기술된다. 액정 표시 전지는 하나 이상의 전극이 패턴화된 전기 전도성 중합체로 형성된 액정 물질을 가로질러 바이어스(bias)를 제공하는 것으로 기술된다. 소스 전극, 드레인 전극, 게이트 전극으로서 패턴화된 전기 전도성 중합체를 갖는 박막 트랜지스터가 기술된다. 패턴화된 전기 전도성 중합체로 형성된 양극과 피복된 영역을 갖는 발광 다이오드(diode)가 기술된다. 레지스트 마스크(resist mask)를 사용하여 패턴화하는 단계; 패턴화된 금속 층을 사용하여 패턴화하는 단계; 레지스트를 사용하여 금속층을 패턴화하는 단계; 전기 전도성 중합체를 직접 패턴화하여 전극, 양극 영역, 음극 영역을 형성하는 단계로 이루어진 방법이 기술된다.An electronic device having a patterned electrically conductive polymer providing an electrical connection and a method of manufacturing the same are described. Liquid crystal display cells are described as providing a bias across a liquid crystal material in which one or more electrodes are formed of a patterned electrically conductive polymer. Thin film transistors having a patterned electrically conductive polymer as a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode are described. A light emitting diode having an anode and a coated area formed of a patterned electrically conductive polymer is described. Patterning using a resist mask; Patterning using the patterned metal layer; Patterning the metal layer using resist; A method consisting of directly patterning an electrically conductive polymer to form an electrode, an anode region, and a cathode region is described.
Description
본 출원은 1997년 3월 7일자로 출원된 "금속층을 패턴화하여 전기 전도성 중합체 층을 패턴화하는 레지스트(resist)를 사용하여 전기 전도성 중합체 막을 패턴화하여 전극 및 상호접속 전도체를 표면에 형성하는 방법"이란 명칭의 가출원 제 60/040,129 호로부터 우선권을 주장한다.The present application is filed on March 7, 1997, in which an electrically conductive polymer film is patterned using a resist to pattern the electrically conductive polymer layer to form electrodes and interconnect conductors on the surface. Claim priority from Provisional Application No. 60 / 040,129 entitled "Method".
본 출원은 안젤로파울로스(M. Angelopoulos) 등의 명의로 1996년 11월 12일자로 출원된 "전도성 전극으로서 용액 도포된 형상화가능한 투명 중합체"란 명칭의 가출원 제 60/030,501 호로부터 우선권을 주장한다.This application claims priority from Provisional Application No. 60 / 030,501, entitled "Shape-Shaped Transparent Polymer, Solution-Applied as Conductive Electrode," filed Nov. 12, 1996 in the name of M. Angelopoulos et al. .
본 출원은 안젤로파울로스 등의 명의로 1997년 3월 7일자로 출원된 "전기 전도성 중합체 및 그의 전극 및 전기 접점으로서의 용도"란 명칭의 가출원 제 60/040,335 호로부터 우선권을 주장한다.This application claims priority from Provisional Application No. 60 / 040,335, entitled "Electrically Conductive Polymers and Their Uses as Electrodes and Electrical Contacts," filed March 7, 1997 in the name of Angelo Paulos et al.
본 출원은 안젤로파울로스 등의 명의로 1997년 3월 7일자로 출원된 "전기 전도성 중합체의 패턴 및 그의 전계 효과 트랜지스터내 전극으로서의 용도"란 명칭의 가출원 제 60/040,628 호로부터 우선권을 주장한다.This application claims priority from Provisional Application No. 60 / 040,628, entitled "Pattern of Electrically Conductive Polymer and Use as Electrode in Field Effect Transistor," filed March 7, 1997 in the name of Angelo Paulos et al.
본 출원은 안젤로파울로스 등의 명의로 1997년 3월 7일자로 출원된 "표면에 전극 및 상호접속 전도체를 형성하기 위해 전기 전도성 중합체 막을 패턴화하는 방법"이란 명칭의 가출원 제 60/040,159 호로부터 우선권을 주장한다.This application is issued from Provisional Application No. 60 / 040,159, entitled "Method for Patterning Electrically Conductive Polymer Films to Form Electrodes and Interconnect Conductors on Surfaces," filed March 7, 1997 in the name of Angelo Paulos et al. Insist on priority.
본 출원은 1997년 3월 7일자로 출원된 "레지스트 마스크(mask)를 사용하여 표면에 전극 및 상호접속 전도체를 형성하기 위해 전기 전도성 중합체 막을 패턴화하는 방법"이란 명칭의 가출원 제 60/040,130 호로부터 우선권을 주장한다.The present application is filed on March 7, 1997, entitled Provisional Application No. 60 / 040,130 entitled "Method for patterning an electrically conductive polymer film to form electrodes and interconnect conductors on a surface using a resist mask." Insist on priority.
본 출원은 안젤로파울로스 등의 명의로 1997년 3월 7일자로 출원된 "패턴화된 전기 전도성 중합체 막을 갖는 구조체 및 그의 제작 방법"이란 명칭의 가출원 제 60/040,132 호로부터 우선권을 주장한다.This application claims priority from Provisional Application No. 60 / 040,132, entitled "Structure with Patterned Electrically Conductive Polymer Membrane and Method for Making It," filed March 7, 1997 in the name of Angelo Paulos et al.
본 출원은 안젤로파울로스 등의 명의로 1997년 3월 7일자로 출원된 "전기 전도성 중합체 전극을 갖는 발광 다이오드"란 명칭의 가출원 제 60/040,131 호로부터 우선권을 주장한다.This application claims priority from Provisional Application No. 60 / 040,131 entitled “Light Emitting Diode with Electrically Conductive Polymer Electrode” filed March 7, 1997, in the name of Angelo Paulos et al.
현재 전기광학 변환기 및 기타 장치내의 전기 접점 또는 전극은 일반적으로 금속이다. 금속은 증발 또는 스퍼터링(sputtering) 공정에 의해 침착되는데, 이는 값비싼 도구를 필요로 하고, 전체적으로 귀찮은 공정들이다.Currently electrical contacts or electrodes in electro-optical transducers and other devices are generally metal. Metals are deposited by evaporation or sputtering processes, which require expensive tools and are overall cumbersome processes.
전기 전도성 중합체는 전극 재료의 후보로 본원에 교시된 비교적 새로운 부류의 전자 재료이다. 이러한 중합체는 금속의 전기 특성과 중합체의 가공 이점을 조합한다.Electrically conductive polymers are a relatively new class of electronic materials taught herein as candidates for electrode materials. Such polymers combine the electrical properties of metals with the processing advantages of polymers.
본원에서 본 발명자들은 치환 및 비치환된 전기 전도성 폴리아닐린, 폴리파라페닐렌, 폴리파라페닐렌비닐렌, 폴리티오펜, 폴리푸란, 폴리피롤, 폴리셀레노펜, 폴리이소티아나프텐, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아세틸렌, 폴리피리딜비닐렌, 폴리아진, 이들의 혼합물, 이들과 다른 중합체, 이들 단량체의 공중합체의 블렌드와 같은 전기 전도성 중합체의 예를 기술한다.Herein we describe substituted and unsubstituted electrically conductive polyaniline, polyparaphenylene, polyparaphenylenevinylene, polythiophene, polyfuran, polypyrrole, polyselenophene, polyisothianaphthene, polyphenylene sulfide, Examples of electrically conductive polymers such as polyacetylene, polypyridylvinylene, polyazine, mixtures thereof, these and other polymers, blends of copolymers of these monomers are described.
이들 중합체가 장치의 전극으로서 사용되기 위해서는, 이들 중합체는 적합한 전기 전도성을 가지고 용이하게 패턴화할 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 이들 중합체는 기체를 발생하지 않아서 이들이 전기 접촉을 제공하는 장치에 오염을 일으키지 않는 것이 바람직하다. 게다가, 전도성 중합체는 리쏘그래피(lithography)에 의해 패턴화할 수 있는 것이 바람직하다. 패턴화는 중합체의 전기 전도성을 감소시키거나 전기 전도성 중합체의 특성을 열화시키지 않는 것이 바람직하다.In order for these polymers to be used as electrodes of the device, it is desirable that these polymers have suitable electrical conductivity and can be easily patterned. It is also desirable that these polymers do not generate gas so that they do not contaminate the device to which they provide electrical contact. In addition, the conductive polymer is preferably capable of being patterned by lithography. Patterning preferably does not reduce the electrical conductivity of the polymer or degrade the properties of the electrically conductive polymer.
따라서, 이들 중합체가 어느 전도성 중합체 시스템에나 사용될 수 있고, 전도성 중합체에 부정적인 영향을 미치지 않고 패턴화된 전기 전도성 중합체를 전기 접점으로서 장치에 사용할 수 있도록 이들 중합체를 패턴화하는 방법을 개발하는 것이 바람직하다. 또한 장치에서 기체가 발생하거나 오염이 일어나지 않도록 전도성 중합체 특성을 조절하는 것이 바람직하다.Therefore, it is desirable to develop a method of patterning these polymers so that these polymers can be used in any conductive polymer system and that the patterned electrically conductive polymer can be used in the device as electrical contacts without adversely affecting the conductive polymer. . It is also desirable to adjust the conductive polymer properties so that no gas or contamination occurs in the device.
본 발명의 목적은 전기 전도성 중합체를 사용하여 개선된 전자 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an improved electronic device using an electrically conductive polymer.
본 발명의 목적은 전기 전도성 중합체의 패턴 및 그의 제작 방법을 제공하는 것이다. 특히, 레지스트를 우선 패턴화한 다음, 레지스트 패턴을 전도성 중합체에 전사한다. 패턴이 전도성 중합체에 전사되면, 결과물을 제거한다.It is an object of the present invention to provide a pattern of an electrically conductive polymer and a method of making the same. In particular, the resist is first patterned and then the resist pattern is transferred to the conductive polymer. Once the pattern is transferred to the conductive polymer, the result is removed.
본 발명의 목적은 전기 전도성 중합체에 적용되는 레지스트를 사용하여 전기 전도성 중합체의 패턴을 제공하는 것이다. 특히, 금속을 우선 패턴화한 다음, 금속 패턴을 전도성 중합체에 전사한 후 금속을 제거한다.It is an object of the present invention to provide a pattern of electrically conductive polymers using resists applied to the electrically conductive polymers. In particular, the metal is first patterned, then the metal pattern is transferred to the conductive polymer and then the metal is removed.
본 발명의 다른 목적은 전기 전도성 중합체에 적용되는 금속을 사용하여 전기 전도성 중합체의 패턴을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a pattern of the electrically conductive polymer using a metal applied to the electrically conductive polymer.
본 발명의 다른 목적은 높은 전기 전도성을 갖는 전기 전도성 중합체의 패턴을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a pattern of electrically conductive polymers having high electrical conductivity.
본 발명의 다른 목적은 높은 광투과성을 갖는 전기 전도성 중합체의 패턴을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a pattern of electrically conductive polymers having high light transmittance.
본 발명의 다른 목적은 우수한 열안정성을 갖는 전기 전도성 중합체의 패턴을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a pattern of electrically conductive polymers having good thermal stability.
본 발명의 다른 목적은 높은 광투과성 및 높은 전기 전도성을 갖는 전기 전도성 중합체를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an electrically conductive polymer having high light transmission and high electrical conductivity.
본 발명의 다른 목적은 전기 접점 또는 전극으로서 사용될 수 있는 전기 전도성 중합체 및 전기 전도성 중합체의 패턴을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an electrically conductive polymer and a pattern of electrically conductive polymers that can be used as electrical contacts or electrodes.
본 발명의 다른 목적은 전기광학 변환기 및 장치내의 전기 접점 또는 전극으로서 사용될 수 있는 전기 전도성 중합체 및 전기 전도성 중합체의 패턴을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an electrically conductive polymer and a pattern of electrically conductive polymers that can be used as electrical contacts or electrodes in electro-optic transducers and devices.
본 발명의 다른 목적은 액정 표시장치내의 전극으로서 사용될 수 있는 전기 전도성 중합체 및 전기 전도성 중합체의 패턴을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an electrically conductive polymer and a pattern of electrically conductive polymer that can be used as an electrode in a liquid crystal display.
본 발명의 다른 목적은 전기 전도성 중합체 전극을 포함하는 액정 표시장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display comprising an electrically conductive polymer electrode.
본 발명의 다른 목적은 전기 전도성 중합체 전극 및 금속 전극을 포함하는 액정 표시장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display including an electrically conductive polymer electrode and a metal electrode.
본 발명의 다른 목적은 전기 전도성 중합체 전극 및 산화 인듐 주석 전극을 포함하는 액정 표시장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display comprising an electrically conductive polymer electrode and an indium tin oxide electrode.
본 발명의 다른 목적은 1종 이상의 전기 전도성 중합체 전극으로 구성된 활성 매트릭스 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an active matrix thin film transistor (TFT) composed of one or more electrically conductive polymer electrodes.
본 발명의 다른 목적은 우수한 전하보유성을 나타내는, 1종 이상의 전기 전도성 중합체 전극을 포함하는 액정 표시장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a liquid crystal display comprising at least one electrically conductive polymer electrode, which exhibits excellent charge retention.
본 발명의 다른 목적은 우수한 투과/전압 특징을 나타내는, 1종 이상의 전기 전도성 중합체 전극을 포함하는 액정 표시장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display comprising at least one electrically conductive polymer electrode, which exhibits excellent transmission / voltage characteristics.
본 발명의 다른 목적은 우수한 상 점착 특징을 나타내는, 1종 이상의 전기 전도성 중합체 전극을 포함하는 액정 표시장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a liquid crystal display comprising at least one electrically conductive polymer electrode, which exhibits excellent phase adhesion characteristics.
본 발명의 다른 목적은 발광 다이오드내의 1종 이상의 전극으로서 사용될 수 있는 전기 전도성 중합체 및 전기 전도성 중합체의 패턴을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an electrically conductive polymer and a pattern of electrically conductive polymers that can be used as one or more electrodes in a light emitting diode.
본 발명의 다른 목적은 1종 이상의 전기 전도성 중합체 전극을 포함하는 유기 또는 무기 발광 다이오드를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an organic or inorganic light emitting diode comprising at least one electrically conductive polymer electrode.
본 발명의 다른 목적은 1종 이상의 패턴화된 전기 전도성 중합체 전극으로 구성된 유기 또는 무기 발광 다이오드를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an organic or inorganic light emitting diode consisting of at least one patterned electrically conductive polymer electrode.
본 발명의 다른 목적은 전기 전도성 중합체로부터 형성된 정공 주입 및/또는 전자 주입 영역을 갖는 발광 다이오드를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a light emitting diode having a hole injection and / or electron injection region formed from an electrically conductive polymer.
본 발명의 다른 목적은 전계 효과 트랜지스터(FRT)내의 드레인(drain), 소스(source) 및 게이트(gate) 전극, 쌍극 트랜지스터에 대한 접점 중 하나 이상과 같은 트랜지스터에 대한 전기 접점으로서 사용될 수 있는 전기 전도성 중합체 및 전기 전도성 중합체의 패턴을 제공하는 것이다.Another object of the invention is an electrical conductivity that can be used as an electrical contact for a transistor, such as one or more of a drain, source and gate electrode, and a contact for a bipolar transistor in a field effect transistor (FRT). To provide a pattern of a polymer and an electrically conductive polymer.
본 발명의 다른 목적은 전도성이 우수하고, 열안정성이 우수하고, 기체발생이 없고, 임의의 경우 높은 광투과성을 나타내는 전기 전도성 중합체의 패턴을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a pattern of electrically conductive polymers that are excellent in conductivity, good in thermal stability, free from gas evolution, and in some cases exhibit high light transmission.
본 발명의 다른 목적은 전기 전도성 중합체에 레지스트를 적용함으로써 레지스트를 노출시키고 현상하여 레지스트에 패턴을 형성함으로써 전기 전도성 중합체의 패턴을 제공하는 것이다. 레지스트 패턴은 에칭(etching)한 후 레지스트를 제거함으로써 전도성 중합체에 전사된다.Another object of the present invention is to provide a pattern of the electrically conductive polymer by exposing and developing the resist by applying the resist to the electrically conductive polymer to form a pattern in the resist. The resist pattern is transferred to the conductive polymer by etching and then removing the resist.
본 발명의 다른 광범위한 양상은 전기 전도성 중합체 표면에 금속을 적용함으로써 전기 전도성 중합체의 패턴을 제공하는 것이다. 금속은 노출되어 현상되는 레지스트의 적용에 의해 패턴화된다. 레지스트 패턴은 금속에 전사된 후 에칭 기법에 의해 전도성 중합체에 패턴 전사된다.Another broad aspect of the present invention is to provide a pattern of electrically conductive polymers by applying a metal to the electrically conductive polymer surface. The metal is patterned by the application of resist which is exposed and developed. The resist pattern is transferred to the metal and then pattern transferred to the conductive polymer by an etching technique.
본 발명의 다른 광범위한 양상은 전기 전도성 중합체에 패턴화된 금속층을 적용하고, 패턴을 전도성 중합체에 에칭하고, 금속을 제거함으로써 전기 전도성 중합체의 패턴을 제공하는 것이다.Another broad aspect of the present invention is to provide a pattern of electrically conductive polymer by applying a patterned metal layer to the electrically conductive polymer, etching the pattern into the conductive polymer, and removing the metal.
본 발명의 더 구체적인 양상은 소스, 드레인 및 게이트 전극중 하나 이상이 우수한 전도성 및 우수한 열안정성을 나타내는 전기 전도성 중합체를 포함하는 액정 표시장치용 TFT 스위치(switch)를 제공하는 것이다.A more specific aspect of the present invention is to provide a TFT switch for a liquid crystal display wherein at least one of the source, drain and gate electrodes comprises an electrically conductive polymer exhibiting good conductivity and good thermal stability.
본 발명의 다른 목적은 전기 전도성 중합체 전극과 금속 전극으로 구성된 발광 다이오드를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a light emitting diode composed of an electrically conductive polymer electrode and a metal electrode.
본 발명의 다른 목적은 발광 다이오드내의 하나 이상의 전극으로서 사용될 수 있는 전기 전도성 중합체 및 전기 전도성 중합체의 패턴을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an electrically conductive polymer and a pattern of electrically conductive polymer that can be used as one or more electrodes in a light emitting diode.
본 발명의 다른 목적은 1종 이상의 전기 전도성 중합체 전극으로 구성된 유기 또는 무기 발광 다이오드를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an organic or inorganic light emitting diode composed of at least one electrically conductive polymer electrode.
본 발명의 다른 목적은 1종 이상의 패턴화된 전기 전도성 중합체 전극으로 구성된 유기 또는 무기 발광 다이오드를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an organic or inorganic light emitting diode consisting of at least one patterned electrically conductive polymer electrode.
본 발명의 다른 목적은 정공 주입 전극 또는 전자 주입 층으로서 전도성 중합체를 포함하는 발광 다이오드를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a light emitting diode comprising a conductive polymer as a hole injection electrode or electron injection layer.
발명의 요약Summary of the Invention
따라서, 본 발명의 광범위한 양상은 전기 전도성 중합체 및 패턴화된 전기 전도성 중합체를 제공하고, 이를 패턴화하는 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, a broad aspect of the present invention is to provide an electrically conductive polymer and a patterned electrically conductive polymer and to provide a method of patterning the same.
본 발명의 광범위한 양상은 전자 장치에 전기 접촉을 제공하는 패턴화된 전기 전도성 중합체를 갖는 전자 장치를 제공하는 것이다.It is a broad aspect of the present invention to provide an electronic device having a patterned electrically conductive polymer that provides electrical contact to the electronic device.
본 발명의 광범위한 양상은 전자 장치 위에 패턴화된 전기 전도성 중합체를 배치하여 전자 장치에 전기 접촉을 제공하는 것이다.A broad aspect of the present invention is to place a patterned electrically conductive polymer over an electronic device to provide electrical contact to the electronic device.
본 발명의 다른 광범위한 양상은 전도성이 우수하고, 열안정성이 우수하고, 기체발생이 없고, 임의의 경우 높은 광투과성을 나타내는 전기 전도성 중합체의 패턴을 제공하는 것이다.Another broad aspect of the present invention is to provide a pattern of electrically conductive polymers that are good in conductivity, good in thermal stability, no gas evolution, and in some cases exhibit high light transmission.
본 발명의 다른 광범위한 양상은 전기 전도성 중합체에 레지스트를 적용하고 레지스트를 노출시키고 현상하여 전기 전도성 중합체의 패턴을 제공하는 것이고, 패턴은 에칭 후 레지스트를 제거함으로써 전도성 중합체에 전사된다.Another broad aspect of the present invention is applying a resist to an electrically conductive polymer, exposing and developing the resist to provide a pattern of the electrically conductive polymer, the pattern being transferred to the conductive polymer by removing the resist after etching.
본 발명의 다른 광범위한 양상은 전기 전도성 중합체 표면에 금속을 적용함으로써 전기 전도성 중합체의 패턴을 제공하는 것이다. 금속은 노출되어 현상되는 레지스트의 적용에 의해 패턴화된다. 레지스트 패턴은 금속에 전사된 다음, 에칭 후 금속을 제거함으로써 전기 전도성 중합체에 전사된다.Another broad aspect of the present invention is to provide a pattern of electrically conductive polymers by applying a metal to the electrically conductive polymer surface. The metal is patterned by the application of resist which is exposed and developed. The resist pattern is transferred to the electrically conductive polymer by transferring the metal and then removing the metal after etching.
본 발명의 다른 광범위한 양상은 전기 전도성 중합체에 패턴화된 금속층을 적용하고, 패턴을 전기 전도성 중합체내로 에칭하고, 금속을 제거함으로써 전기 전도성 중합체의 패턴을 제공하는 것이다.Another broad aspect of the present invention is to provide a pattern of electrically conductive polymer by applying a patterned metal layer to the electrically conductive polymer, etching the pattern into the electrically conductive polymer, and removing the metal.
본 발명의 다른 광범위한 양상은 전기광학 변환기 및 장치에 대한 전기 접점으로서 전기 전도성 중합체 및 전기 전도성 중합체의 패턴을 제공하는 것이다.Another broad aspect of the present invention is to provide an electrically conductive polymer and a pattern of electrically conductive polymers as electrical contacts for electro-optic converters and devices.
본 발명의 다른 광범위한 양상은 1종 이상의 전기 전도성 중합체 전극을 갖는 전기광학 변환기 및 장치를 제공하는 것이다.Another broad aspect of the present invention is to provide an electro-optic converter and device having at least one electrically conductive polymer electrode.
본 발명의 더 구체적인 양상은 1종 이상의 전기 전도성 중합체 전극을 갖는 액정 표시장치를 제공하는 것이다. 한 실시양태에서 액정 표시장치는 산화 인듐 주석 전극 및 전기 전도성 중합체 전극을 갖는다.A more specific aspect of the present invention is to provide a liquid crystal display having at least one electrically conductive polymer electrode. In one embodiment the liquid crystal display has an indium tin oxide electrode and an electrically conductive polymer electrode.
본 발명의 더 구체적인 양상은 전하 보유성이 우수하고, 투과/전압 특징이 우수하고, 상 점착성이 우수한 1종 이상의 전기 전도성 중합체 전극을 갖는 액정 표시장치를 제공하는 것이다.A more specific aspect of the present invention is to provide a liquid crystal display having at least one electrically conductive polymer electrode having excellent charge retention, excellent transmission / voltage characteristics, and excellent phase adhesion.
본 발명의 더 구체적인 양상은 표면을 갖는 전자활성 부분을 갖는 전자 장치로서, 표면은 그 주변에서 전자 활성 부분이 노출되는 개구를 갖는 유전층을 가지고; 전기 전도성 중합체의 층은 유전층에 배치되고; 전기 전도성 중합체의 층은 개구를 통해 개구 주변이 유전층 위에 배치되도록 겹침으로써 전기 활성 부분에 접촉된다.A more specific aspect of the present invention is an electronic device having an electroactive portion having a surface, the surface having a dielectric layer having an opening at which its electron active portion is exposed; The layer of electrically conductive polymer is disposed in the dielectric layer; The layer of electrically conductive polymer is contacted with the electrically active portion by overlapping through the aperture such that the perimeter of the aperture is disposed over the dielectric layer.
본 발명의 다른 더 구체적인 양상은 제 1 기재; 제 2 기재; 이들 제 1 기재와 제 2 기재의 사이에 배치된 액정층을 갖는 액정 표시 구조물로서, 제 1 기재와 제 2 기재 중 적어도 하나의 위에는 전기 전도성 중합체가 배치되어 액정층을 가로질러 전위를 인가하는 수단을 제공한다.Another more specific aspect of the invention includes a first substrate; Second substrate; A liquid crystal display structure having a liquid crystal layer disposed between these first substrates and a second substrate, wherein at least one of the first substrate and the second substrate has an electrically conductive polymer disposed thereon to apply a potential across the liquid crystal layer. To provide.
본 발명의 다른 더 구체적인 양상은 소스, 드레인 및 게이트 전극-이들 중 적어도 하나는 패턴화된 전기 전도성 중합체이다-을 갖는 전계 효과 트랜지스터이다.Another more specific aspect of the invention is a field effect transistor having a source, a drain and a gate electrode, at least one of which is a patterned electrically conductive polymer.
본 발명의 다른 더 구체적인 양상은 기재; 기재 위에 배치된 패턴화된 전기 전도성 중합체 게이트; 패턴화된 게이트 위에 배치된 절연층; 절연층 위에 배치된 패턴화된 소스 전극; 절연층 위에 배치된 패턴화된 드레인 전극; 전기 전도성 중합체로 형성된 패턴화된 소스 전극 및 패턴화된 드레인 전극; 패턴화된 소스, 패턴화된 드레인 및 이들 패턴화된 소스와 패턴화된 드레인 사이의 게이트에 배치된 반도체성 물질을 갖는 구조물이다.Another more specific aspect of the invention is a substrate; A patterned electrically conductive polymer gate disposed over the substrate; An insulating layer disposed over the patterned gate; A patterned source electrode disposed over the insulating layer; A patterned drain electrode disposed over the insulating layer; A patterned source electrode and a patterned drain electrode formed of an electrically conductive polymer; A structure having a patterned source, a patterned drain, and a semiconducting material disposed at a gate between these patterned sources and the patterned drain.
본 발명의 다른 더 구체적인 양상은 기재, 양극 구조물, 전기발광 영역, 음극 구조물을 갖는 발광 다이오드로서, 음극 구조물 또는 양극 구조물은 전기 전도성 중합체이다.Another more specific aspect of the invention is a light emitting diode having a substrate, an anode structure, an electroluminescent region, a cathode structure, wherein the cathode structure or anode structure is an electrically conductive polymer.
본 발명의 다른 더 구체적인 양상은 기재, 양극, 유기 전기발광 층 및 음극을 갖는 유기 발광 다이오드로서, 이 구조물에서 음극 또는 양극은 전기 전도성 중합체이다.Another more specific aspect of the invention is an organic light emitting diode having a substrate, an anode, an organic electroluminescent layer and a cathode, in which the cathode or anode is an electrically conductive polymer.
본 발명의 다른 더 구체적인 양상은 하기 단계를 포함하는 방법이다:Another more specific aspect of the invention is a method comprising the following steps:
① 전기 전도성 중합체 물질의 층을 갖는 기재를 제공하는 단계;(1) providing a substrate having a layer of electrically conductive polymeric material;
② 전기 전도성 중합체 물질의 층 위에 레지스트 층을 배치하는 단계;(Ii) disposing a layer of resist over the layer of electrically conductive polymeric material;
③ 레지스트를 에너지 패턴에 노출시키는 단계;③ exposing the resist to an energy pattern;
④ 방사선 패턴을 현상시켜 전기 전도성 중합체의 차폐된 영역과 비차폐된 영역을 포함하는 레지스트에 패턴을 형성하는 단계;④ developing a radiation pattern to form a pattern in the resist comprising a shielded area and an unshielded area of the electrically conductive polymer;
⑤ 비차폐된 영역에서 전기 전도성 중합체를 제거하는 단계;⑤ removing the electrically conductive polymer from the unshielded area;
⑥ 레지스트를 제거하고 전기 전도성 중합체의 패턴을 남기는 단계.⑥ removing the resist and leaving a pattern of electrically conductive polymer.
본 발명의 다른 더 구체적인 양상은 하기 단계를 포함하는 방법이다:Another more specific aspect of the invention is a method comprising the following steps:
① 전기 전도성 중합체 물질의 층을 갖는 기재를 제공하는 단계;(1) providing a substrate having a layer of electrically conductive polymeric material;
② 전기 전도성 중합체의 층 위에 패턴화된 금속층을 형성하는 금속 마스크에 의해 금속층의 패턴을 부착하여, 금속 패턴에 의해 차폐되는 전기 전도성 중합체의 영역과 전기 전도성 중합체의 비차폐된 영역을 형성하는 단계;(2) attaching a pattern of the metal layer by a metal mask forming a patterned metal layer on the layer of electrically conductive polymer, thereby forming an area of the electrically conductive polymer and an unshielded area of the electrically conductive polymer that are shielded by the metal pattern;
③ 비차폐된 영역을 에칭하여 노출된 전기 전도성 중합체 영역을 제거하는 단계;③ etching the unshielded region to remove the exposed electrically conductive polymer region;
④ 금속을 제거하여 전기 전도성 중합체의 패턴을 얻는 단계.④ removing the metal to obtain a pattern of the electrically conductive polymer.
본 발명의 다른 더 구체적인 양상은 하기 단계를 포함하는 방법이다:Another more specific aspect of the invention is a method comprising the following steps:
① 전기 전도성 중합체의 층을 갖는 기재를 제공하는 단계;(1) providing a substrate having a layer of electrically conductive polymer;
② 전기 전도성 중합체의 층 위에 금속층을 배치하는 단계;(Ii) disposing a metal layer over the layer of electrically conductive polymer;
③ 금속층 위에 레지스트를 배치하는 단계;③ placing a resist over the metal layer;
④ 레지스트를 방사선 패턴에 노출시키는 단계;④ exposing the resist to a radiation pattern;
⑤ 레지스트에 패턴을 형성하는 방사선 패턴을 현상시켜 금속층의 차폐된 영역과 비차폐된 영역을 얻는 단계;Developing a pattern of radiation forming a pattern in the resist to obtain a shielded area and an unshielded area of the metal layer;
⑥ 비차폐된 영역에서 금속층을 제거하여 전기 전도성 중합체의 차폐된 영역과 비차폐된 영역을 얻는 단계;⑥ removing the metal layer from the unshielded region to obtain a shielded region and an unshielded region of the electrically conductive polymer;
⑦ 전기 전도성 중합체의 비차페된 영역을 제거하는 단계;⑦ removing the unshielded region of the electrically conductive polymer;
⑧ 레지스트를 제거하는 단계;⑧ removing the resist;
⑨ 금속층의 나머지 부분을 제거하여 전기 전도성 중합체의 패턴을 얻는 단계.⑨ removing the remaining portion of the metal layer to obtain a pattern of electrically conductive polymer.
본 발명의 다른 더 구체적인 양상은 하기 단계를 포함하는 방법이다:Another more specific aspect of the invention is a method comprising the following steps:
① 에너지 민감성 성분을 함유하는 전기 전도성 중합체 물질의 층을 갖는 기재를 제공하는 단계;(1) providing a substrate having a layer of electrically conductive polymer material containing energy sensitive components;
② 전기 전도성 중합체를 에너지의 패턴에 노출시켜 노출된 영역과 비노출된 영역의 패턴을 형성하는 단계;(2) exposing the electrically conductive polymer to a pattern of energy to form a pattern of exposed and unexposed regions;
③ 노출된 영역과 비노출된 영역 중 하나에서 전기 전도성 중합체를 제거하여 기재 위에 전기 전도성 중합체의 패턴을 형성하는 단계.③ removing the electrically conductive polymer in one of the exposed and unexposed areas to form a pattern of the electrically conductive polymer on the substrate.
본 발명은 패턴화된 전기 전도성 중합체 및 그의 제작 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 전극 접점으로서 전기 전도성 중합체를 갖는 전자장치 및 전기 전도성 중합체로 이루어진 활성 영역 및 패턴화된 전기 접점에 관한 것이고, 특히 액정 표시장치, 전기광학 변조기, 다이오드(diode), 발광 다이오드, 트랜지스터 등과 같은 전기광학 변환기용 전극 또는 전기 접점으로서의 이들 중합체의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to patterned electrically conductive polymers and methods of making the same. More specifically, the present invention relates to electronic devices having electrically conductive polymers as electrode contacts and to active regions and patterned electrical contacts made of electrically conductive polymers, in particular liquid crystal displays, electro-optic modulators, diodes, light emitting It relates to the use of these polymers as electrodes or electrical contacts for electro-optic transducers such as diodes, transistors and the like.
본 발명의 추가의 목적, 특징 및 이점들은 다음의 도면들과 함께 하기의 본 발명의 설명을 고려하면 분명해질 것이다.Further objects, features and advantages of the present invention will become apparent upon consideration of the following description of the present invention in conjunction with the following drawings.
도 1은 패턴화된 전기 전도성 중합체를 포함하는 본 발명에 따른 구조물의 예시적인 실시양태의 개략적인 사시도이다.1 is a schematic perspective view of an exemplary embodiment of a structure according to the invention comprising a patterned electrically conductive polymer.
도 2는 패턴화된 전기 전도성 중합체를 포함하는 본 발명에 따른 구조물의 다른 예시적인 실시양태의 개략적인 측면도이다.2 is a schematic side view of another exemplary embodiment of a structure according to the present invention comprising a patterned electrically conductive polymer.
도 3은 전형적인 액정 배치를 개략적으로 나타낸 도면이다.3 schematically illustrates a typical liquid crystal arrangement.
도 4는 꼬임(twisted) 네마틱(nematic) 액정 전지의 작동을 개략적으로 도시한 것으로, (a)에서 전압이 인가되면 전지의 전송이 최대인 반면, (b)에서는 전압이 인가되면 전지의 전송은 최소이다.4 schematically illustrates the operation of a twisted nematic liquid crystal cell, in which the transmission of the cell is maximum when voltage is applied in (a), while in (b) the transmission of the cell is applied when voltage is applied. Is the minimum.
도 5는 전형적인 활성 매트릭스 박막 트랜지스터 표시장치를 개략적으로 도시한 것이다.5 schematically illustrates a typical active matrix thin film transistor display.
도 6은 TFT/LCD 표시장치의 단위 격자의 상면도이다.6 is a top view of a unit grid of a TFT / LCD display.
도 7은 도 6의 AA' 선을 따라 취한 단면도이다.FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 6.
도 8은 도 6의 AA' 선을 따라 취한 다른 단면도이다.FIG. 8 is another cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 6.
도 9는 조립된 액정 표시장치의 일부를 도시한다.9 shows a part of the assembled liquid crystal display.
도 10은 소스, 드레인, 게이트 전극중 하나 이상이 전도성 중합체를 포함하는 TFT의 단면을 개략적으로 도시한다. 소스 및 드레인은 게이트 절연체의 바로 위에 위치하고, 이어서 반도체에 의해 덮여 있다.10 schematically shows a cross section of a TFT wherein at least one of the source, drain, and gate electrodes comprises a conductive polymer. The source and drain are located directly above the gate insulator and then covered by the semiconductor.
도 11은 소스와 드레인 전극 중 하나 이상이 전도성 중합체를 포함하는 TFT의 단면을 개략적으로 도시한다. 기재는 전도성이고, 또한 게이트 전극으로서 사용된다. 소스와 드레인 전극은 절연체의 바로 위에 배치되고, 이어서 반도체에 의해 덮여 있다.11 schematically shows a cross section of a TFT wherein at least one of the source and drain electrodes comprises a conductive polymer. The substrate is conductive and is also used as the gate electrode. The source and drain electrodes are disposed directly over the insulators and then covered with a semiconductor.
도 12는 드레인 전극과 게이트 전극 중 하나 이상이 전도성 중합체를 포함하는 TFT의 단면을 개략적으로 도시한다. 소스 전극과 드레인 전극은 반도체의 바로 위에 배치된다.12 schematically illustrates a cross section of a TFT wherein at least one of the drain and gate electrodes comprises a conductive polymer. The source electrode and the drain electrode are disposed directly above the semiconductor.
도 13은 소스 전극과 드레인 전극 중 하나 이상이 전도성 중합체를 포함하는 TFT의 단면을 개략적으로 도시한다. 기재는 전도성이며, 게이트 전극으로서 사용된다. 소스 전극과 드레인 전극은 반도체의 바로 위에 배치된다.13 schematically shows a cross section of a TFT wherein at least one of the source and drain electrodes comprises a conductive polymer. The substrate is conductive and is used as the gate electrode. The source electrode and the drain electrode are disposed directly above the semiconductor.
도 14는 도 11에 개략적으로 그 구조가 도시된 TFT 장치의 소스와 드레인 사이에서의 전류 흐름을 전압 게이트 전극에 대해 도시한 도면이다. 이 장치의 채널 깊이(L)는 100μ이고, 채널의 폭은 1500μ이었다.FIG. 14 is a diagram showing the current flow between the source and the drain of the TFT device whose structure is schematically shown in FIG. 11, with respect to the voltage gate electrode. The channel depth L of this device was 100 microns and the channel width was 1500 microns.
도 15는 TFT를 기본으로 하는 활성 매트릭스 액정 표시장치의 전형적 설계의 상면도이다. 소스 전극, 드레인 전극, 게이트 전극 중 하나 이상은 중합체를 포함한다.15 is a top view of a typical design of an active matrix liquid crystal display based on TFT. At least one of the source electrode, the drain electrode, and the gate electrode includes a polymer.
도 16A 및 도 16B는 상이한 두 TFT 배치를 갖는, TFT를 기본으로 하는 활성 매트릭스 액정 표시장치의 화소의 단면도이다. 소스 전극, 드레인 전극, 게이트 전극 중 하나 이상은 전도성 중합체를 포함한다.16A and 16B are cross-sectional views of pixels of an active matrix liquid crystal display device based on TFTs having two different TFT arrangements. At least one of the source electrode, the drain electrode, and the gate electrode includes a conductive polymer.
도 17은 패시베이션(passivation) 층 또는 절연 층을 지나는 접촉 비아(contact via)를 도시한다. 상부층은 동일한 금속 또는 상이한 전도성 물질(예: 금속 또는 ITO)일 수 있다.17 shows contact vias through a passivation layer or an insulating layer. The top layer can be the same metal or a different conductive material (eg metal or ITO).
도 18은 유리쪽에서만 빛이 방출되는 불투명 음극을 상부에 갖는 유리 기재 위의 종래의 OLED 구조물을 도시한다.18 shows a conventional OLED structure on a glass substrate having an opaque cathode on top, where light is emitted only at the glass side.
도 19는 전체적으로 투명(또는 불투명) 음극을 갖는 본 발명의 LED 구조물을 도시한다.19 shows an LED structure of the present invention having a transparent (or opaque) cathode as a whole.
도 20A 및 도 20B는 상을 표시하기 위한 LED 어레이(array)를 개략적으로 도시하는 것으로, 도 20A는 각각의 행과 열의 교차점에 LED를 갖는 부동(passive) 매트릭스를 나타내고, 도 20B는 각각의 행과 열의 교차점에 전류 제어 회로를 갖는 활성 매트릭스를 나타낸다.20A and 20B schematically show an array of LEDs for displaying an image, where FIG. 20A shows a passive matrix with LEDs at the intersection of each row and column, and FIG. 20B shows each row. Represents an active matrix with a current control circuit at the intersection of overheat.
도 21은 전도성 중합체의 표면 위에 레지스트를 적용함으로써 전도성 중합체를 패턴화하는 것을 도시한다. 레지스트는 노출되어 현상되고, 패턴은 전도성 중합체로 전사되고, 레지스트는 제거된다.21 illustrates patterning the conductive polymer by applying a resist on the surface of the conductive polymer. The resist is exposed and developed, the pattern is transferred to the conductive polymer, and the resist is removed.
도 22는 전도성 중합체의 위에 금속 마스크에 의해 패턴화된 금속층을 적용함으로써 전도성 중합체를 패턴화하는 것을 도시한다. 패턴이 전도성 중합체로 전사된 후, 금속은 제거된다.22 illustrates patterning a conductive polymer by applying a metal layer patterned by a metal mask on top of the conductive polymer. After the pattern is transferred to the conductive polymer, the metal is removed.
도 23은 전도성 중합체의 위에 블랭킷(blanket) 금속층을 적용함으로써 전도성 중합체를 패턴화하는 것을 도시한다. 금속은 레지스트에 의해 패턴화되고, 패턴은 우선 금속으로 전사된 다음, 에칭에 의해 전도성 중합체로 전사되고, 나머지 레지스트와 금속이 제거된다.FIG. 23 illustrates patterning the conductive polymer by applying a blanket metal layer over the conductive polymer. The metal is patterned by the resist, the pattern is first transferred to the metal, then transferred to the conductive polymer by etching, and the remaining resist and metal are removed.
도 24는 전도성 중합체를 방사선에 노출시킴으로써 전도성 중합체를 직접 패턴화하는 것을 도시하는 것으로, 중합체는 후속적으로 현상되어 더 가용성인 영역이 제거된다.FIG. 24 illustrates direct patterning of the conductive polymer by exposing the conductive polymer to radiation in which the polymer is subsequently developed to remove more soluble regions.
도 25 및 도 26은 전도성 중합체의 표면에 레지스트를 사용하여 나타낸 10㎛ 정도의 전도성 폴리아닐린 선을 도시한다.25 and 26 show conductive polyaniline lines on the order of 10 [mu] m shown using resist on the surface of the conductive polymer.
도 27 및 도 28은 금속 마스크에 의해 전도성 중합체의 표면에 침착된 금속을 사용하여 제작된 전도성 폴리아닐린 선을 도시한다.27 and 28 illustrate conductive polyaniline lines fabricated using metal deposited on the surface of the conductive polymer by a metal mask.
도 29, 도 30 및 도 31은 레지스트의 사용에 의해 형상화된 전도성 중합체의 표면에 침착된 블랭킷 금속을 사용하여 제작된 전도성 폴리아닐린 선을 도시한다.29, 30 and 31 illustrate conductive polyaniline lines fabricated using blanket metal deposited on the surface of a conductive polymer shaped by the use of resist.
도 32는 500Å의 폴리아닐린 막의 광투과 스펙트럼을 도시한다.32 shows the light transmission spectrum of a polyaniline membrane of 500 Hz.
도 33은 2개의 폴리아닐린 전극으로 제조한 액정 표시장치의 투과율/전압 특징을 도시한다.33 shows transmittance / voltage characteristics of a liquid crystal display made of two polyaniline electrodes.
도 34는 2개의 ITO 전극으로 제조한 액정 표시장치의 명도(투과율)/전압 특징을 도시한다.Fig. 34 shows lightness (transmittance) / voltage characteristics of a liquid crystal display made of two ITO electrodes.
도 35는 폴리아닐린 전극으로 제조한 액정 표시장치의 전압 대 시간 곡선을 도시한다. 전하 보유율은 95%를 넘는다.35 shows the voltage vs. time curve of a liquid crystal display made of polyaniline electrode. The charge retention is over 95%.
도 36 및 도 37은 비중합체성 전기 전도체와 중합체성 전기 전도체 사이의 조인트(joint)를 개략적으로 도시한 것이다.36 and 37 schematically illustrate joints between non-polymeric and polymeric electrical conductors.
도 38은 본 발명에 따른 전극을 갖는 쌍극 트랜지스터를 개략적으로 도시한 것이다.38 schematically shows a bipolar transistor with electrodes according to the invention.
본 발명은 치환 및 비치환된 폴리아닐린, 폴리파라페닐렌, 폴리파라페닐렌 비닐렌, 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리푸란, 폴리셀레노펜, 폴리이소티아나프텐, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아세틸렌, 폴리피리딜 비닐렌, 이들의 조합물 및 이들과 다른 중합체, 이들 단량체의 공중합체의 블렌드를 비롯한 전기 전도성 중합체를 사용하는 장치에 관한 것이다. 이들 중합체는 리쏘그래피에 의해 패턴화되어 각종 전기광학 변환기 및 장치의 전극 또는 전기 접점으로서 작용할 수 있는 전기 전도성 패턴을 형성할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 본 발명은 또한 하나 이상의 전기 전도성 중합체 전극으로 구성된 전기광학 변환기 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to substituted and unsubstituted polyaniline, polyparaphenylene, polyparaphenylene vinylene, polythiophene, polypyrrole, polyfuran, polyselenophene, polyisothianaphthene, polyphenylene sulfide, polyacetylene, poly A device using electrically conductive polymers, including pyridyl vinylene, combinations thereof and blends of these and other polymers, copolymers of these monomers. It has been found that these polymers can be patterned by lithography to form electrically conductive patterns that can act as electrodes or electrical contacts of various electro-optic transducers and devices. The invention also relates to an electro-optical transducer and device composed of one or more electrically conductive polymer electrodes.
도 1은 그 위에 패턴화된 전기 전도성 중합체(202)가 배치된 기재(200)의 개략적인 사시도이다. 전기 전도성 중합체(202)는 전기 전도성 중합체(202)와 표면(204)의 계면(106)의 적어도 일부를 따라 기재(200)의 표면(204)에 전기 접점을 형성한다. 패턴(102)은 기재(100)에 형성된 다수의 전자 장치를 전기적으로 상호접속시킬 수 있다.1 is a schematic perspective view of a substrate 200 with a patterned electrically conductive polymer 202 disposed thereon. The electrically conductive polymer 202 forms electrical contacts at the surface 204 of the substrate 200 along at least a portion of the interface 106 of the electrically conductive polymer 202 and the surface 204. The pattern 102 may electrically interconnect a plurality of electronic devices formed on the substrate 100.
도 2는 표면(212)에 유전층(210)을 갖는 기재(208)의 개략적인 측면도이다. 유전층(210)은 그 안에 쓰루-홀(through-hole)(214)을 가지는데, 유전층(210) 위에 배치된 패턴화된 전기 전도성 중합체(216)가 쓰루-홀(214)을 채워 기재(208)의 표면(218)에 접촉한다. 본 발명을 실시하는데 유용한 장치의 몇몇 예는 액정 표시장치(LCD), 트랜지스터(쌍극 트랜지스터 및 전계 효과 트랜지스터), 발광 다이오드 등이다.2 is a schematic side view of a substrate 208 having a dielectric layer 210 on surface 212. The dielectric layer 210 has a through-hole 214 therein, wherein the patterned electrically conductive polymer 216 disposed over the dielectric layer 210 fills the through-hole 214 with the substrate 208. ) Surface 218. Some examples of devices useful in practicing the present invention are liquid crystal displays (LCDs), transistors (bipolar and field effect transistors), light emitting diodes, and the like.
LCD 장치LCD device
액정을 기본으로 하는 전기광학 변환기는 현재 특히 휴대용 전자 기기용의 평판 표시장치의 제조를 위한 기술의 상태이다. 이 기술은 산업이 광범위한 표시장치를 지향함에 따라 미래에도 계속 우세할 것으로 예상된다.BACKGROUND OF THE INVENTION An electro-optic converter based on liquid crystal is currently a state of the art for the manufacture of flat panel displays, especially for portable electronic devices. This technology is expected to continue to dominate in the future as the industry seeks a wide range of displays.
전형적인 액정(꼬임 네마틱) 전지가 도 3에 도시되어 있다. 이 장치에서 네마틱 액정은 평균 5 내지 20㎛ 떨어져 있는 두 유리판 사이에 위치된다. 유리판의 표면에는 투명 전극인 산화 인듐 주석(ITO)이 침착되어 있다. ITO에는 네마틱 액정이 마찰되는 방향에 평행하게 정렬되도록 마찰되는 얼라인먼트(alignment) 층이 침착되어 있다. 두 얼라인먼트 층이 서로에 대하여 90°로 마찰되는 경우, 액정은 도 4의 (a)에 도시된 바와 같은 꼬인 구조를 갖는다. 편광이 전지에 입사하는 경우, 분자의 꼬임에 따라 편광면이 생기고, 따라서 편광면은 전지를 통과하면서 90° 회전하게 된다. 전지의 다른쪽 말단에 위치한 제 2 편광기도 또한 제 1 편광기에 대하여 90°회전하면, 빛이 전지를 통과할 것이다. 전압이 전지에 인가되면, 액정 전지를 가로지러 전계가 가해진다. 액정 분자는 전계에 따라 자신들을 정렬시키므로(도 4의 (b) 참조), 꼬임이 파괴된다. 입사광은 이제 교차 편광기를 향하므로, 전지를 통해 광투과가 일어나지 않는다. 미국 특허 제 5,623,514 호에는 액정 전지가 기술되어 있으며, 그 교시내용은 본원에 참조로 인용된다.A typical liquid crystal (twist nematic) cell is shown in FIG. 3. In this device, the nematic liquid crystal is placed between two glass plates on average 5-20 μm apart. Indium tin oxide (ITO), which is a transparent electrode, is deposited on the surface of the glass plate. ITO is deposited with an alignment layer which is rubbed so that the nematic liquid crystal is aligned parallel to the rubbing direction. When the two alignment layers are rubbed at 90 ° with respect to each other, the liquid crystal has a twisted structure as shown in Fig. 4A. When polarized light enters the cell, a polarization plane occurs as the molecules are twisted, and the polarization plane rotates 90 ° while passing through the cell. If the second polarizer located at the other end of the cell also rotates 90 ° with respect to the first polarizer, light will pass through the cell. When a voltage is applied to the cell, an electric field is applied across the liquid crystal cell. The liquid crystal molecules align themselves according to the electric field (see FIG. 4B), so that the twist is broken. Incident light is now directed towards the cross polarizer, so no light transmission through the cell occurs. U. S. Patent No. 5,623, 514 describes liquid crystal cells, the teachings of which are incorporated herein by reference.
부동 매트릭스 표시장치와 활성 매트릭스 표시장치를 비롯한 각종 액정 표시장치가 있다. 활성 매트릭스 표시장치는 다이오드 고리, 연속 다이오드, 금속-절연체-금속 장치와 같은 2개 터미날(terminal) 장치로 구성될 수 있다. 활성 매트릭스 표시장치는 또한 재료가 폴리규소, 비정질 규소, 비정질 게르마늄, 카드뮴 셀레나이드 등인 박막 트랜지스터와 같은 3개 터미날 장치로 구성될 수 있다.There are various liquid crystal displays, including floating matrix displays and active matrix displays. The active matrix display may consist of two terminal devices such as diode rings, continuous diodes, and metal-insulator-metal devices. The active matrix display may also consist of three terminal devices such as thin film transistors whose material is polysilicon, amorphous silicon, amorphous germanium, cadmium selenide and the like.
평판 표시장치에서 미래 가능성있는 용도를 위해 많은 연구와 개발이 이루어지고 있는 다른 기술은 발광 다이오드, 특히 전기발광층이 유기 물질인 발광 다이오드이다. 발광 다이오드는 정공 주입 전극, 전기발광층, 전자 주입 전극으로 구성된다. 정공 주입 전극은 가장 일반적으로는 산화 인듐 주석이다.Another technology that has been researched and developed for future potential uses in flat panel displays is light emitting diodes, especially light emitting diodes in which the electroluminescent layer is an organic material. The light emitting diode is composed of a hole injection electrode, an electroluminescent layer, and an electron injection electrode. The hole injection electrode is most commonly indium tin oxide.
오늘날, 평판 표시장치는 주로 박막 트랜지스터를 기본으로 하는 활성 매트릭스 액정을 사용하여 제조되고 있다. 액정 전지에서 가장 귀찮은 공정 단계중 하나는 ITO 전극의 침착 및 패턴화이다. ITO는 우선 증발 공정에 의해 침착된다. 그 다음, 고온에서 수시간동안 어닐링(annealing)되어야 한다. 그 다음, ITO는 포토레지스트를 적용함으로써 패턴화된다. 포토레지스트를 노출시켜 현상한다. 패턴은 에칭에 의해 ITO에 전사된다. 에칭 용액은 강산의 혼합물로 구성된다. ITO는 일반적으로 박막 트랜지스터 층이 침착되기 전 또는 그 후에 침착된다. 후자의 경우, ITO 산성 에칭 용액은 박막 트랜지스터 장치에 결함을 일으킬 수 있다.Today, flat panel displays are fabricated using active matrix liquid crystals based primarily on thin film transistors. One of the most cumbersome process steps in liquid crystal cells is the deposition and patterning of ITO electrodes. ITO is first deposited by an evaporation process. It must then be annealed for several hours at high temperature. The ITO is then patterned by applying photoresist. It develops by exposing a photoresist. The pattern is transferred to ITO by etching. The etching solution consists of a mixture of strong acids. ITO is generally deposited before or after the thin film transistor layer is deposited. In the latter case, the ITO acid etching solution may cause defects in the thin film transistor device.
따라서, ITO에 비하여 간단한 공정을 제공하고, 동시에 높은 광투과성, 우수한 전도성, 우수한 환경 안정성과 열안정성, 리쏘그래피에 의한 용이한 패턴화, 우수한 액정 표시 특성(예: 높은 전하 보유율, 낮은 상 점착), 우수한 투과/전압 특징을 제공하는 신규한 전극 재료를 개발하는 것이 바람직하다.Thus, it provides a simpler process compared to ITO, while at the same time high light transmittance, good conductivity, good environmental stability and thermal stability, easy patterning by lithography, good liquid crystal display properties (e.g. high charge retention, low phase adhesion) It is desirable to develop new electrode materials that provide good transmission / voltage characteristics.
전기 전도성 중합체는 가능성있는 전극 재료 후보로 간주될 수 있는 비교적 신규한 부류의 전자 재료이다. 이러한 중합체는 금속의 전기 특성을 통상의 중합체의 가공 이점과 조합한 가능성을 갖는다. 본 발명자들은 치환 및 비치환된 전기 전도성 폴리아닐린, 폴리파라페닐렌, 폴리아진, 폴리파라페닐렌비닐렌, 폴리티오펜, 폴리푸란, 폴리피롤, 폴리셀레노펜, 폴리이소티아나프텐, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아세틸렌, 폴리피리딜비닐렌, 이들의 조합물, 이들과 다른 중합체, 이들 단량체의 공중합체의 블렌드를 기술한다.Electrically conductive polymers are a relatively new class of electronic materials that can be considered potential electrode material candidates. Such polymers have the potential to combine the electrical properties of metals with the processing advantages of conventional polymers. We provide substituted and unsubstituted electrically conductive polyaniline, polyparaphenylene, polyazine, polyparaphenylenevinylene, polythiophene, polyfuran, polypyrrole, polyselenophene, polyisothianaphthene, polyphenylene sulfide , Polyacetylene, polypyridylvinylene, combinations thereof, blends of these and other polymers, copolymers of these monomers are described.
이러한 중합체가 ITO 대체물로서 또는 일반적인 전극으로서 사용되기 위하여서는, 이들 중합체는 적합한 전도성을 가지고, 용이하게 패턴화될 수 있고, 특정한 경우 높은 광투과율을 가져야 한다. 또한, 이들 중합체는 장치를 오염시킬 수 있는 기체 발생을 일으키지 않는다. 액정 표시 전지에서, 전도성 중합체에 의한 기체 발생은 표시장치의 전하 보유율을 상당히 감소시킬 수 있다. 게다가, 전도성 중합체는 리쏘그래피에 의해 용이하게 패턴화될 수 있어야 한다. 패턴화는 전도성 중합체의 전도성을 감소시키거나, 전도성 중합체의 특성을 열화시키지 않는다. 따라서, 이들 중합체를 패턴화하는 방법, 이상적으로는 어느 전도성 중합체 시스템에나 사용될 수 있고 전도성 중합체의 특성에 부정적인 영향을 끼치지 않는 방법을 개발하는 것이 바람직하다.In order for these polymers to be used as ITO substitutes or as general electrodes, these polymers must have suitable conductivity, can be easily patterned, and in certain cases have high light transmittance. In addition, these polymers do not produce gas evolution that can contaminate the device. In liquid crystal display cells, gas evolution by the conductive polymer can significantly reduce the charge retention of the display device. In addition, the conductive polymer should be able to be easily patterned by lithography. Patterning does not reduce the conductivity of the conductive polymer or deteriorate the properties of the conductive polymer. Therefore, it is desirable to develop a method of patterning these polymers, ideally used in any conductive polymer system and not adversely affecting the properties of the conductive polymer.
전도성 전극으로서 사용될 수 있는 가능성있는 전도성 중합체는 폴리아닐린이다. 폴리아닐린(및 다른 전도성 중합체)은 본원에 참조로 인용된 "전기 전도성 중합체 물질 및 그의 용도"란 명칭의 미국 특허 제 5,198,153 호, 미국 특허 제 5,200,112 호와 미국 특허 제 5,202,061 호에 기술된 중합체 부류이다.A potential conductive polymer that can be used as the conductive electrode is polyaniline. Polyaniline (and other conductive polymers) are a class of polymers described in US Pat. No. 5,198,153, US Pat. No. 5,200,112, and US Pat. No. 5,202,061, all of which are incorporated herein by reference.
폴리아닐린과 같은 전도성 중합체가 예를 들어 액정 표시장치의 전도성 전극으로서 고려되기 위해서는, 이 중합체가 특정한 특성을 나타내는 것이 바람직하다. 예로써, 본 발명을 폴리아닐린에 관하여 기술하겠지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직한 특성은 다음과 같다:In order for a conductive polymer such as polyaniline to be considered as the conductive electrode of a liquid crystal display, for example, it is preferable that the polymer exhibits certain characteristics. By way of example, the present invention will be described with reference to polyaniline, but is not limited thereto. Preferred properties are as follows:
① 가시광 영역에서의 광투과율이 80%보다 크고, 장치 야금에 대해 충분한 전도성 및 접촉내성을 나타내는 것이 바람직하다.(1) It is preferable that the light transmittance in the visible light region is greater than 80% and exhibits sufficient conductivity and contact resistance to the device metallurgy.
② 용해도가 우수하고, 균일한 피막을 형성하는 것이 바람직하다. 피막은 입자, 줄무늬 또는 상당한 핀홀(pinhole)이나 드웨트(dewet)를 함유하지 않는 것이 바람직하다.(2) It is preferable that the solubility is excellent and a uniform film is formed. The coating is preferably free of particles, streaks or significant pinholes or dewes.
③ 전도성 전극의 위에 침착되는 얼라인먼트 층과 양립성이고, 대부분의 경우 폴리이미드인 얼라인먼트 층을 침착시키는데 사용되는 용매가 폴리아닐린을 용해시키지 않거나, 계면 혼합을 거의 일으키지 않거나, 폴리아닐린으로부터 도펀트(dopant) 이온을 제거하지 않는 것이 바람직하다. 도펀트 이온의 제거는 폴리아닐린의 전도성을 감소시키고, 그 도펀트 이온은 얼라인먼트 층으로, 궁극적으로는 액정으로 들어가 액정 전지의 특성을 파괴할 가능성이 있다.3. The solvent used to deposit the alignment layer deposited on top of the conductive electrode, and in most cases polyimide, does not dissolve the polyaniline, causes little interfacial mixing, or removes the dopant ions from the polyaniline. It is desirable not to. The removal of dopant ions reduces the conductivity of the polyaniline, and the dopant ions are likely to enter the alignment layer and ultimately the liquid crystal and destroy the properties of the liquid crystal cell.
④ 중합체는 적어도 150℃까지 열안정성을 나타내는 것이 바람직하다.(4) It is preferable that the polymer exhibits thermal stability up to at least 150 ° C.
⑤ 중합체는 기체발생에 의해 액정에 이온성 오염이 일어나 액정 전지의 특징을 파괴할 수 있기 때문에 기체를 발생하지 않는 것이 바람직하다.(5) It is preferable that the polymer does not generate gas because ionic contamination of the liquid crystal may occur due to gas generation, thereby destroying the characteristics of the liquid crystal battery.
⑥ 중합체는 단 피복(step coverage)이 우수한 것이 바람직하다.(6) The polymer is preferably excellent in step coverage.
⑦ 중합체는 강한 에칭제를 필요로 하지 않고 패턴화되는 것이 바람직하다.(7) The polymer is preferably patterned without the need for a strong etchant.
전술한 중합체 특성 이외에, 폴리아닐린으로 제조된 액정 전지는 또한 바람직하게 다음과 같은 특성을 나타내는 것이 중요하다:In addition to the polymer properties described above, it is also important for liquid crystal cells made of polyaniline to preferably exhibit the following properties:
① 투과율 대 전압 특징이 우수하다.① Excellent transmittance vs. voltage characteristics.
② 실온과 고온에서의 전하 보유율이 우수하다.② Excellent charge retention at room temperature and high temperature.
③ 실온에서도 고온에서도 상 점착이 없다.③ There is no phase adhesion even at room temperature and high temperature.
폴리아닐린과 같은 전도성 중합체가 그러한 용도에 사용되어 전술한 특성을 나타낼 수 있는지는 분명하지 않다. 폴리아닐린은 중합체(기제)의 비전도성 형태를 염산과 같은 산과 반응시켜 전도성 염이 되게 함으로써 전도성으로 만드는 것으로 알려져 있다. 이는 맥디아르미드(A. G. MacDiarmid)와 엡스타인(A. J. Epstein)의 문헌[Farad. Discuss. Chem. Soc., 88, 317]에 기술되어 이다. 전도성 형태의 구조는 대이온에 의해 중화되는 비국소화된 중합체 라디칼 양이온으로 구성되며, 이는 본원에 참조로 인용된, 1995년 1월 9일자로 출원된 "비집합된 전기 전도성 중합체 및 그의 전구체"란 명칭의 미국 특허출원 제 08/370,127 호에 기술되어 있다.It is not clear whether conductive polymers such as polyaniline can be used in such applications to exhibit the properties described above. Polyaniline is known to make conductive by reacting a nonconductive form of a polymer (base) with an acid such as hydrochloric acid to become a conductive salt. This is described by A. G. MacDiarmid and A. J. Epstein in Farad. Discuss. Chem. Soc., 88, 317. The structure of the conductive form consists of a non-localized polymer radical cation that is neutralized by counter ions, which is referred to herein as "unassembled electrically conductive polymer and its precursor," filed Jan. 9, 1995, which is incorporated herein by reference. Described in US patent application Ser. No. 08 / 370,127.
이온은 재료를 전도성으로 만드는데 필수적이다. 액정 판에 이온이 존재하면, 시베를레(H. Seiberle), 샤트(M. Schadt)의 문헌["부동적으로 활성 어드레싱된 LCD의 성능에 대한 전하 캐리어와 표시장치 변수의 영향", SID '92 Digest, 25(1992)]에 제시된 바와 같이 전하 보유율과 상 점착이 불량해지는 것으로 널리 알려져 있다. 이것은 전극으로서 폴리아닐린을 사용하는 가장 큰 이유중 하나이다. 도펀트로서 HCl 산을 사용하면 휘발성의 이동성 이온이 발생한다. 실제로 HCl이 40 내지 50℃ 정도의 온도에서 폴리아닐린의 박막으로부터 기체를 발생시키는 것이 관찰된다. 이러한 기체 발생은 이온이 액정(LC)으로 이동함에 따라 LC의 특성을 파괴할 것이다. 여기서, 본 발명자들은 매우 놀랍게도 폴리아닐린이 변형되어 실온이나 고온에서도 LC로 이온 이동이 일어나지 않고, 그 결과 전하 보유율과 상 점착 특성이 우수한 LCD를 제조케 하는 도핑(dopping)된 중합체가 얻어짐을 발견하였다.Ions are essential to making the material conductive. If ions are present in the liquid crystal plate, H. Seiberle, M. Schadt, "Influence of Charge Carriers and Display Parameters on the Performance of Dynamically Active Addressed LCDs", SID ' 92 Digest, 25 (1992), is known for poor charge retention and phase adhesion. This is one of the biggest reasons for using polyaniline as an electrode. The use of HCl acid as a dopant generates volatile mobile ions. In fact, it is observed that HCl generates gas from a thin film of polyaniline at a temperature of about 40 to 50 ° C. This gas evolution will destroy the properties of the LC as ions migrate to the liquid crystal (LC). Here, the inventors have surprisingly found that polyaniline is deformed so that ion migration does not occur with LC even at room temperature or at high temperatures, and as a result, a doped polymer is obtained which produces an LCD having excellent charge retention and phase adhesion properties.
이온에 관한 다른 문제는 폴리아닐린 전극의 위에 폴리이미드 얼라인먼트 층을 침착시키는 동안, 일반적으로 NMP 또는 감마-부티로락톤과 같은-이들은 둘다 매우 극성인 용매이다- 매우 극성의 용매인 폴리이미드에 대해 사용되는 용매는 폴리아닐린으로부터 도펀트 이온을 제거하여 이들 이온을 얼라인먼트층과 LC로 이동시킬 것이다. 이 또한 표시장치의 특성을 파괴할 것이다. 게다가, 이온의 제거는 폴리아닐린의 전도성을 감소시킬 것이다. 매우 놀랍게도, 폴리이미드 얼라인먼트층은 폴리아닐린과 매우 상용성이고, 이온의 제거가 일어나지 않는 것으로 밝혀졌다.Another problem with ions is that while depositing a polyimide alignment layer on top of the polyaniline electrode, they are generally used for polyimides, which are very polar solvents, such as NMP or gamma-butyrolactone, both of which are very polar solvents. The solvent will remove the dopant ions from the polyaniline and transfer these ions to the alignment layer and the LC. This will also destroy the characteristics of the display. In addition, removal of ions will reduce the conductivity of the polyaniline. Very surprisingly, it has been found that the polyimide alignment layer is very compatible with polyaniline and no removal of ions occurs.
폴리아닐린은 바람직하게는 광투과율이 우수하면서 아래쪽의 데이터 금속 라인에 대한 표면저항성 및 접촉내성이 충분하다. 폴리아닐린의 두께를 줄임으로써 폴리아닐린의 광투과율을 변형시킬 수 있지만, 이렇게 하는 동안 재료의 표면저항성은 증가된다. 여기에서, 본 발명자들은 광투과율이 우수하고, 금속에 대한 표면저항성 및 접촉내성이 우수한 재료를 기술한다.Polyaniline preferably has good light transmittance and sufficient surface resistance and contact resistance to the underlying data metal line. By reducing the thickness of the polyaniline, the light transmittance of the polyaniline can be modified, but the surface resistance of the material is increased during this process. Here, the inventors describe a material which is excellent in light transmittance and excellent in surface resistance and contact resistance to metals.
폴리아닐린은 바람직하게 단 피복성이 우수하다. 이는 ITO의 사용시 주요 문제이다. 전형적인 TFT 배치에서, 산화 인듐 주석(ITO)은 투명한 전도성 전극으로서 사용된다. ITO는 통상의 포토레지스트 시스템에 의해 스퍼터링하고 리쏘그래피에 의해 패턴화함으로써 침착된다. 그 다음, 진한 질산과 염산의 혼합물의 고온 용액을 사용하여 에칭한다. 일반적으로, ITO는 박막 트랜지스터(TFT) 층과 패시베이션 층이 증착되기 전에 또는 그 후에 침착된다. 포토리쏘그래피 마스크 단계의 수를 줄이기 위하여, 후자를 사용한다. 이 경우, ITO 층을 그 아래의 TFT 장치의 소스/드레인 금속에 접속시키기 위해 패시베이션 층에 비아 정공이 형성된다. 패시베이션 층이 너무 두꺼우면, ITO가 스퍼터링 공정에 의해 침착되기 때문에 ITO에 의해 비아 정공에 단 피복 문제가 생긴다. 반대로, 패시베이션 층이 얇으면, 핀홀이 일반적으로 존재하고, ITO 산성 에칭 용액은 TFT 장치나 버스(bus) 라인에 결함을 초래할 수 있다. 폴리아닐린은 스핀(spin)-피복 또는 롤러(roller) 피복 공정에 의해 침착될 것이다. 그러므로, 우수한 단 피복성을 제공할 수 있다. 폴리아닐린은 또한 강력한 에칭제를 필요로 하지 않아도 패턴화되는 것으로 밝혀졌다.Polyaniline is preferably excellent in short coatability. This is a major problem when using ITO. In a typical TFT arrangement, indium tin oxide (ITO) is used as the transparent conductive electrode. ITO is deposited by sputtering with conventional photoresist systems and patterning by lithography. It is then etched using a hot solution of a mixture of concentrated nitric acid and hydrochloric acid. In general, ITO is deposited before or after the thin film transistor (TFT) layer and passivation layer are deposited. To reduce the number of photolithography mask steps, the latter is used. In this case, via holes are formed in the passivation layer to connect the ITO layer to the source / drain metal of the TFT device underneath. If the passivation layer is too thick, there is a problem of short coating of via holes with ITO because ITO is deposited by the sputtering process. Conversely, if the passivation layer is thin, pinholes are generally present, and the ITO acidic etching solution can cause defects in the TFT device or bus line. Polyaniline will be deposited by spin-coating or roller coating processes. Therefore, excellent short coatability can be provided. Polyaniline has also been found to be patterned without the need for a strong etchant.
본 발명은 다수의 장치에 적합하지만, 활성 액정 표시장치, 특히 박막 트랜지스터(TFT) 액정 표시장치의 실시양태로 기술하겠다. 도 5에 도시된 바와 같이, 종래의 TFT 표시장치(10)는 전지의 어레이 또는 A를 포함하는데, 전지는 각각 트랜지스터가 작동상태일 때 전지에 전압을 인가함으로써 전지를 어드레스(address)하는 박막 트랜지스터(11)와, 트랜지스터가 꺼진 후에도 전압을 유지하는 축전기(12)를 포함한다. 이 트랜지스터는 표시장치(10)의 뒷면의 유리 기재(13) 위에 형성되고, 행 데이터 전극(14)과 열 전극(15) 사이에서 각 화소의 투명 표시장치 전극(16)에 접속되며, 모든 화소는 표시장치(10)의 뒷면에 있다. 표시장치의 앞면은 투명 표시장치 전극(16)으로부터 이격되어 그에 평행하게 위치된 연속 공통 투명 전극(17)으로 이루어져 있다. 전극(17)과 표시장치 전극(16)은 유리 기재 위에 있는 산화 인듐 주석(ITO)과 같은 얇은 투명 전도성 재료로 이루어진 것이 바람직하다. 각 화소의 표시장치 전극(16)은 연속 공통 전극(17)보다 치수가 작기 때문에, 전극을 가로질러 전압이 인가되면 표시장치 전극의 화소 또는 전지 가장자리로부터 공통 전극으로 퍼져 나가는 프린지(fringe) 전계가 생긴다. 후방 유리 기재(13)의 뒤에 설치된 편광기(20)에 대하여 적당하게 배향된 편광기(19)는 공통 전극(17)의 바깥면에 평행하고, 유리 기재(18)에 인접해 있다. 얼라인먼트 층 (21)과 (22)는 각각 표시장치, 공통 전극 (16)과 (17)의 내부 표면에 배치되고, 액정 층과 접촉되어 있으며, 이때 꼬임 네마틱 액정 분자는 얼라인먼트 층 (21)과 (22)를 갖고 있는 평행하게 설치된 두 유리 기재 (1)과 (18) 사이에 밀봉되어 있다. 표시장치의 뒷면에 확산기를 통해 표시장치(10)를 조사하는 가시광원(도시되지 않음)이 있는데, 표시장치(10)가 색을 나타내기를 원한다면, 칼라 필터(color filter)(25)를 공통 전극(17)의 얼라인먼트 층 쪽에 배치하며, 칼라 필터는 삼원색(적색, 녹색, 청색)의 그룹을 함유하고, 삼원색은 각각 인접한 세 화소(A)의 그룹 중 하나와 연합하여 색 전지를 형성한다.Although the present invention is suitable for many devices, it will be described as an embodiment of an active liquid crystal display, in particular a thin film transistor (TFT) liquid crystal display. As shown in Fig. 5, the conventional TFT display device 10 includes an array of cells or A, each of which is a thin film transistor that addresses a battery by applying a voltage to the battery when the transistor is in operation. (11) and a capacitor (12) which retains the voltage even after the transistor is turned off. This transistor is formed on the glass substrate 13 on the back side of the display device 10, and is connected between the row data electrode 14 and the column electrode 15 to the transparent display electrode 16 of each pixel, and all the pixels. Is on the back of the display device 10. The front surface of the display device includes a continuous common transparent electrode 17 spaced apart from and parallel to the transparent display electrode 16. Electrode 17 and display electrode 16 are preferably made of a thin transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) on a glass substrate. Since the display electrode 16 of each pixel is smaller in size than the continuous common electrode 17, when a voltage is applied across the electrode, a fringe electric field spreading from the pixel or battery edge of the display electrode to the common electrode is present. Occurs. The polarizer 19 suitably oriented with respect to the polarizer 20 provided behind the rear glass substrate 13 is parallel to the outer surface of the common electrode 17 and is adjacent to the glass substrate 18. The alignment layers 21 and 22 are disposed on the inner surfaces of the display device, the common electrodes 16 and 17, respectively, and are in contact with the liquid crystal layer, wherein the twisted nematic liquid crystal molecules are aligned with the alignment layer 21. It is sealed between two glass substrates 1 and 18 provided in parallel with (22). On the back of the display device is a visible light source (not shown) that irradiates the display device 10 through a diffuser. If the display device 10 wants to display color, a color filter 25 is used as a common electrode. Placed on the alignment layer side of (17), the color filter contains a group of three primary colors (red, green, blue), each of which combines with one of three adjacent groups of pixels A to form a color battery.
액정 전지는 ITO 위의 표시장치(10)의 각 화소 요소의 투명 전극(16)으로서 작용한 패턴화된 전기 전도성 중합체(즉, 폴리아닐린)가 연속 투명 전극(17)으로서 작용하도록 제작되었다. 또한, 액정 전지는 패턴화된 전기 전도성 중합체가 투명 전극(16)으로서 작용하고, 전기 전도성 중합체의 연속 피막이 연속 투명 전극(17)으로서 작용하도록 제작되었다. 전기 전도성 중합체는 또한 투명 전도성 전극(17)으로서 작용하고, 패턴화된 ITO는 화소 전극(16)으로서 작용할 수 있다.The liquid crystal cell was fabricated such that the patterned electrically conductive polymer (ie, polyaniline), which acted as the transparent electrode 16 of each pixel element of the display device 10 on ITO, acts as the continuous transparent electrode 17. In addition, the liquid crystal cell was fabricated such that the patterned electrically conductive polymer acted as the transparent electrode 16 and the continuous coating of the electrically conductive polymer acted as the continuous transparent electrode 17. The electrically conductive polymer can also serve as the transparent conductive electrode 17 and the patterned ITO can serve as the pixel electrode 16.
도 6은 TFT/LCD 표시장치의 단위 전지 구조의 상면도이다. (101)과 (102)는 데이터 버스 라인이고, (103)과 (104)는 게이트 버스 라인이다. (106), (107)과 (108)은 박막 트랜지스터(TFT)를 형성하는데, (108)은 (104)의 돌출부이고, (106)은 (101)의 돌출부이다. (106)은 소스 전극이고, (107)은 드레인 전극이다. (106)과 (107)은 전형적으로 금속과 같은 동일한 전기 전도성 재료로 이루어진다. (105)는 포토리쏘그래피에 의해 전도성 중합체로 이루어진 투명 화소 전극이다. 화소 전극(105), 칼라 필터 면 위의 상부 전극(도시되지 않음)과 이들 두 전극 사이의 액정(도시되지 않음)은 화소 축전기를 형성한다. (130)은 (105)의 연장부이다. (130)과 (103)은 절연체의 층(도시되지 않음)에 의해 분리되고, 저장 축전기를 형성한다. 적당한 높은 전압이 게이트 버스 라인(104)에 인가되면, TFT가 켜진다. 따라서, 화소 축전기와 저장 축전기가 데이터 버스 라인(101)으로부터 TFT를 지나 화소내의 액정의 전기광학성을 결정하는 디자인된 전압으로 하전된다. 이렇게 하여, 디자인된 상이 표시된다. A-A'를 따라 취한 두 단면 구조를 도 7과 도 8에 나타내었다. 도 7과 도 8에서, (106)은 소스 전극이고, (107)은 드레인 전극이고, (108)은 게이트 전극이고, (109)는 게이트 절연체 층이고, (110)은 비정질 규소 층이고, (111)은 n+ 비정질 규소 층이고, (112)는 패시베이션 층이며, (105)는 화소 전극이다. 도 8에서, 패시베이션 층(112)의 위에 다른 층(113)이 있는데, 이는 저 유전성의 투명 중합체 층이다. 하소 전극 층(105)은 (113)의 위에 위치하여, 화소 전극이 데이터 버스 라인의 위로 연장되어 화소 개구 비가 증가될 수 있다. 도 7에서, 화소 전극 (105)와 (107)은 직접 겹쳐진다. 도 8에서, 이러한 겹침은 중합체 층(113) 위의 비아 홀을 거친다. 도 9는 조립된 액정 표시장치의 일부를 도시한다. (120)은 유리 기재이다. (121)은 칼라 필터 층이다. (122)는 전도성 투명 전극 층이다. (122)는 산화 인듐 주석(ITO) 층 또는 투명 전도성 중합체 층이다. (123)은 드라이빙 엘렉트로닉스(driving electronics)에의 탭 결합(tab bonding)을 위한 전극 리프(leaf)(도시되지 않음)에 연결된 트랜스퍼 패드(transfer pad)이다. (123)은 금속 층으로 이루어진다. (124)는 (122)와 (123)을 전기 접속하는 전도성 에폭시이다. 따라서, (122)는 (124)와 (123)을 통해 드라이빙 엘렉트로닉스에 연결될 수 있다. (125)는 액정 층이다. 도 6 내지 도 9의 모든 금속 층과 전기 전도성 층은 본 발명에 따른 전기 전도성 중합체로 대체될 수 있다.6 is a top view of the unit cell structure of the TFT / LCD display. Reference numerals 101 and 102 are data bus lines, and 103 and 104 are gate bus lines. 106, 107, and 108 form a thin film transistor (TFT), where 108 is the protrusion of 104 and 106 is the protrusion of 101. Reference numeral 106 denotes a source electrode, and 107 denotes a drain electrode. 106 and 107 are typically made of the same electrically conductive material, such as a metal. 105 is a transparent pixel electrode made of a conductive polymer by photolithography. The pixel electrode 105, an upper electrode (not shown) on the color filter surface, and a liquid crystal (not shown) between these two electrodes form a pixel capacitor. 130 is an extension of 105. 130 and 103 are separated by a layer of insulator (not shown), forming a storage capacitor. When a suitable high voltage is applied to the gate bus line 104, the TFT is turned on. Thus, the pixel capacitor and the storage capacitor are charged from the data bus line 101 across the TFT to a designed voltage that determines the electrooptic properties of the liquid crystal in the pixel. In this way, the designed image is displayed. Two cross-sectional structures taken along A-A 'are shown in FIGS. 7 and 8. 7 and 8, 106 is a source electrode, 107 is a drain electrode, 108 is a gate electrode, 109 is a gate insulator layer, 110 is an amorphous silicon layer, ( 111 is an n + amorphous silicon layer, 112 is a passivation layer, and 105 is a pixel electrode. In FIG. 8, there is another layer 113 on top of passivation layer 112, which is a low dielectric transparent polymer layer. The calcination electrode layer 105 is positioned above 113, so that the pixel electrode extends over the data bus line to increase the pixel aperture ratio. In Fig. 7, the pixel electrodes 105 and 107 directly overlap. In FIG. 8, this overlap passes through the via holes on the polymer layer 113. 9 shows a part of the assembled liquid crystal display. 120 is a glass substrate. Reference numeral 121 is a color filter layer. 122 is a conductive transparent electrode layer. 122 is an indium tin oxide (ITO) layer or transparent conductive polymer layer. 123 is a transfer pad connected to an electrode leaf (not shown) for tab bonding to driving electronics. 123 is made of a metal layer. 124 is a conductive epoxy that electrically connects 122 and 123. Thus, 122 may be connected to the driving electronics through 124 and 123. Reference numeral 125 is a liquid crystal layer. All metal layers and electrically conductive layers of FIGS. 6-9 can be replaced with electrically conductive polymers according to the invention.
박막 트랜지스터 장치Thin film transistor device
현행 박막 트랜지스터(TFT) 장치의 전기 접점 또는 전극은 금속이다. 금속은 값비싼 설비를 필요로 하는 증발 공정 또는 스퍼터링 공정에 의해 침착된다.The electrical contacts or electrodes of current thin film transistor (TFT) devices are metal. Metals are deposited by evaporation or sputtering processes which require expensive equipment.
적합한 중합체로는 치환 및 비치환된 전기 전도성 폴리아닐린, 폴리파라페닐렌, 폴리파라페닐렌비닐렌, 폴리티오펜, 폴리푸란, 폴리리롤, 폴리셀레노펜, 폴리이소티아나프텐, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아세틸렌, 폴리아진, 폴리피리딜비닐렌, 이들의 조합물 및 이들과 다른 중합체, 이들 단량체의 공중합체의 블렌드가 있다.Suitable polymers include substituted and unsubstituted electrically conductive polyaniline, polyparaphenylene, polyparaphenylenevinylene, polythiophene, polyfuran, polyrilol, polyselenophene, polyisothianaphthene, polyphenylene sulfide, Polyacetylene, polyazine, polypyridylvinylene, combinations thereof and blends thereof with other polymers, copolymers of these monomers.
이러한 중합체가 TFT에서 접촉 전극으로서 사용되기 위해서는, 적합한 전기 전도성을 가지고, 용이하게 패턴화될 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 이들 중합체는 장치를 오염시키는 기체 발생이 없어야 한다. 게다가, 전도성 중합체는 리쏘그래피에 의해 패턴화될 수 있는 것이 바람직하다. 패턴화는 바람직하게는 중합체의 전도성을 감소시키거나 전도성 중합체의 특성을 열화시키지 않는다.In order for such a polymer to be used as a contact electrode in a TFT, it is desirable to have suitable electrical conductivity and be easily patterned. In addition, these polymers should be free of gas evolution that contaminates the device. In addition, it is preferred that the conductive polymer can be patterned by lithography. Patterning preferably does not reduce the conductivity of the polymer or deteriorate the properties of the conductive polymer.
따라서, 이러한 중합체를 패턴화하는 방법, 이상적으로는 어느 전도성 중합체 시스템에나 사용할 수 있고 전도성 중합체의 특성에 부정적인 영향을 끼치지 않는 방법을 개발하는 것이 바람직하다.Therefore, it is desirable to develop a method of patterning such polymers, ideally that can be used in any conductive polymer system and does not adversely affect the properties of the conductive polymer.
반도체 층으로서 상이한 i형 결합된 중합체를 갖는 TFT에 소스와 드레인 중 적어도 하나로서 전도성 중합체 전극을 사용하는 것은 고에즈카(H. Koezuka), 쓰무라(A. Tsumura), 안도(T. Ando)에게 허여된 미국 특허 제 5,107,308 호에 이미 기술된 바 있다. 이 특허에서, 게이트는 항상 금속으로 이루어져 있다. 게다가, TFT의 드레인 전극들 중 하나가 전도성 중합체의 막일 때는, 이 막은 패턴화된 금속 납을 갖는다. 전도성 중합체의 성장에 사용되는 방법은 전기화학적 중합이다. 상기 특허의 발명자들은 일반적으로 전도성 중합체 전극을 형성하는데 사용될 수 있는 상이한 방법을 기술하였지만, 전도성 중합체 층을 원하는 형상의 소스 전극 및/또는 드레인 전극으로 패턴화하고, 전극들 사이에 트랜지스터 채널을 형성하는 방법의 문제에 대한 해결방법을 제공하지는 않았다. 본 발명에서, 본 발명자들은 TFT의 소스 전극, 드레인 전극과 게이트 전극 중 하나 이상에 전도성 중합체를 사용하는 방법과 전도성 중합체 층을 패턴화하는 방식을 제시한다.The use of a conductive polymer electrode as at least one of a source and a drain in a TFT having a different i-type bonded polymer as a semiconductor layer is known as H. Koezuka, A. Tsumura, and T. Ando. Has already been described in US Pat. No. 5,107,308. In this patent, the gate is always made of metal. In addition, when one of the drain electrodes of the TFT is a film of a conductive polymer, the film has a patterned metal lead. The method used for the growth of conductive polymers is electrochemical polymerization. The inventors of the patent have generally described different methods that can be used to form conductive polymer electrodes, but patterning the conductive polymer layer into source and / or drain electrodes of desired shape and forming transistor channels between the electrodes It does not provide a solution to the problem of the method. In the present invention, the present inventors present a method of using a conductive polymer in at least one of a source electrode, a drain electrode and a gate electrode of a TFT and a method of patterning the conductive polymer layer.
본 발명은 또한 소스 전극, 드레인 전극, 게이트 전극 중 하나 이상이 전기 전도성 중합체를 포함하는 TFT 장치에 관한 것이다. 도 10 내지 도 13은 TFT 장치의 배치를 도시한다.The invention also relates to a TFT device in which at least one of the source electrode, the drain electrode, and the gate electrode comprises an electrically conductive polymer. 10 to 13 show the arrangement of the TFT device.
도 10은 기재(61) 위에 제조된 장치를 도시한다. 패턴화된 전도성 중합체 게이트 전극(62)이 기재(61) 위에 배치된다. 절연층(63)이 게이트 전극(62)의 위에 배치된다. 전도성 중합체를 포함하는 소스 전극(65)과 드레인 전극(66)은 게이트 절연체(63)의 위에 배치되어 패턴화되었다. 반도체 층(64)은 소스 전극(65), 드레인 전극(66)과 게이트 절연체(63) 일부의 위에 배치된다.10 shows an apparatus fabricated on a substrate 61. A patterned conductive polymer gate electrode 62 is disposed over the substrate 61. An insulating layer 63 is disposed over the gate electrode 62. A source electrode 65 and a drain electrode 66 comprising a conductive polymer were disposed and patterned over the gate insulator 63. The semiconductor layer 64 is disposed over the source electrode 65, the drain electrode 66 and a portion of the gate insulator 63.
도 11은 기재(61)가 전도성이고, 게이트(61)로서 작용한다는 점이 도 10과 다르다. 이 구조의 특이적이고 비제한적인 예는 기재/게이트 전극(61과 62)으로서 격하게 도핑된 웨이퍼를 가지고, 그 위의 절연체로서 열 성장된 산화물(63)을 사용하는 것이다. 나머지 층들은 도 10에 도시된 것과 같다.FIG. 11 differs from FIG. 10 in that the substrate 61 is conductive and acts as the gate 61. A specific, non-limiting example of this structure is the use of thermally grown oxide 63 with a heavily doped wafer as substrate / gate electrodes 61 and 62, and as an insulator thereon. The remaining layers are as shown in FIG.
도 12는 소스 전극(65)과 드레인 전극(66)이 게이트 절연체 위에 먼저 배치되어 있는 반도체 층(64)의 위에 배치된다는 점이 도 10과 다르다.FIG. 12 differs from FIG. 10 in that the source electrode 65 and the drain electrode 66 are disposed over the semiconductor layer 64 which is first disposed over the gate insulator.
도 13은 소스 전극(65)과 드레인 전극(66)이 게이트 절연체 위에 먼저 배치되어 있는 반도체 층(64)의 위에 배치된다는 점이 도 10과 다르다.FIG. 13 differs from FIG. 10 in that the source electrode 65 and the drain electrode 66 are disposed over the semiconductor layer 64 which is first disposed on the gate insulator.
도 14는 TFT 장치의 소스와 드레인 사이의 전류 흐름 대 전압 게이트 전극을 도시하는 것으로서, TFT 장치의 구조는 도 11에 개략적으로 도시되어 있다. 이 장치의 채널 길이(L)는 100μ이고, 채널 폭은 1500μ이었다.FIG. 14 shows a current flow versus voltage gate electrode between a source and a drain of the TFT device, and the structure of the TFT device is schematically shown in FIG. The channel length L of this apparatus was 100 micrometers and the channel width was 1500 micrometers.
도 15는 TFT를 기본으로 하는 활성 매트릭스 액정 표시장치의 전형적 설계의 상면도이다. 소스 전극, 드레인 전극, 게이트 전극 중 하나 이상은 중합체를 포함한다.15 is a top view of a typical design of an active matrix liquid crystal display based on TFT. At least one of the source electrode, the drain electrode, and the gate electrode includes a polymer.
도 16A 및 도 16B는 상이한 두 TFT 배치를 갖는, TFT를 기본으로 하는 활성 매트릭스 액정 표시장치의 화소의 단면도이다. 소스 전극, 드레인 전극, 게이트 전극 중 하나 이상은 전도성 중합체를 포함한다.16A and 16B are cross-sectional views of pixels of an active matrix liquid crystal display device based on TFTs having two different TFT arrangements. At least one of the source electrode, the drain electrode, and the gate electrode includes a conductive polymer.
도 17은 패시베이션 층 또는 절연 층을 지나는 접촉 비아를 도시한다. 상부층은 동일한 금속 또는 상이한 전도성 물질(예: 금속, 전도성 중합체 또는 ITO)일 수 있다.17 shows contact vias through a passivation layer or an insulating layer. The top layer can be the same metal or different conductive material (eg metal, conductive polymer or ITO).
LED 장치LED device
패턴화된 전기 전도성 중합체는 또한 전기발광 다이오드를 제작하는데 유용하다. 더 구체적으로, 본 발명은 투명 기재 위에 제작하는 경우 적어도 부분적으로 투명한 표시장치를 제공하고, 불투명한 기재를 함유하는 장치와 회로 위에 제작하는 경우에는 표시장치를 음극 쪽에서 볼 수 있도록 하는 발광 다이오드(유기 발광 다이오드를 포함)를 위한 투명한 음극과 양극 구조물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 유기 및 무기 전기발광 영역을 갖는 LED에 관한 것이다. 본 발명을 OLED에 관해 기술하겠지만, 이에 한정되는 것은 아니다.Patterned electrically conductive polymers are also useful for making electroluminescent diodes. More specifically, the present invention provides a display device that is at least partially transparent when fabricated on a transparent substrate, and a light emitting diode (organic) which allows the display device to be viewed from the cathode side when fabricated on a circuit containing a device containing an opaque substrate. Transparent cathode and anode structure). The invention also relates to LEDs having organic and inorganic electroluminescent regions. Although the present invention will be described with respect to OLEDs, it is not limited thereto.
종래 기술의 유기 발광 다이오드(OLED)는 유리 기재 위에 제작되며, 그의 하부 전극은 투명 전도체인 산화 인듐 주석(ITO)이다. 이러한 장치의 상부 전극은 불투명하여 전기발광 영역으로부터의 빛을 유리 쪽에서만 볼 수 있었다. 한가지 예외는 최근 블로빅(V. Bulovic) 등의 문헌[Nature, 380, 29(1996)]에 보고된 구조인데, 이 구조에서 음극 금속은 후속 ITO 침착과정 동안 얇아지고 부분적으로 투명하게 된다.Prior art organic light emitting diodes (OLEDs) are fabricated on a glass substrate, the lower electrode of which is indium tin oxide (ITO), which is a transparent conductor. The top electrode of this device was opaque so that light from the electroluminescent region could only be seen from the glass side. One exception is the structure recently reported in V. Bulovic et al., Nature, 380, 29 (1996), in which the cathode metal becomes thin and partially transparent during subsequent ITO deposition.
불투명 기재 위의 OLED 표시장치 또는 투명 기재 위의 투명 OLED 표시장치는 다음 기준을 만족시키는 상부 전극 구조를 필요로 한다:OLED displays on opaque substrates or transparent OLED displays on transparent substrates require top electrode structures that meet the following criteria:
① LED 발광에 투명하다.① Transparent to LED light emission.
② LED 활성 영역으로 낮은 저항의 전류를 제공한다.② Provides low resistance current to the LED active area.
③ 상기 다이오드들을 2차원 어레이의 자기방출 표시장치로 형성할 때 전극의 평면에 충분히 높은 측방향 전도성을 제공한다.(3) provides sufficiently high lateral conductivity in the plane of the electrode when forming the diodes as a self-emitting display of a two-dimensional array.
④ 화학적으로 또한 물리적으로 허약한 그 아래의 유기 막에 보호막으로서 작용한다.④ acts as a protective film on the organic film below it, chemically and physically fragile.
⑤ 층/전극 계면의 보전성이 보존되도록 침착되는 유기 층을 손상시키지 않는 온화한 방식으로 침착되어야 한다.⑤ Must be deposited in a gentle manner that does not damage the deposited organic layer to preserve the integrity of the layer / electrode interface.
통상적인 투명 전극 재료는 OLED의 양극으로 종종 사용되는 산화 인듐 주석(ITO)으로서, 상기 ① 내지 ④의 조건을 만족시키지만, 전형적으로 산소 플라즈마중에서 침착되기 때문에 OLED 장치 구조의 유기 영역에 손상을 주어 ⑤ 조건을 만족시키지 않는다. 전극으로서 GaN의 경우에 있어서도 그러하다. ⑤ 조건은 실제로 가장 중요한데, 그 이유는 몇몇 투명 전도성 재료가 있지만, 거의 모두 유기 발광 재료에 비가역적으로 손상을 주는 플라즈마 또는 높은 가공 온도를 필요로 하기 때문이다.A typical transparent electrode material is indium tin oxide (ITO), which is often used as an anode of an OLED, which satisfies the conditions of 1 to 4 above, but is typically deposited in an oxygen plasma, thereby damaging the organic region of the OLED device structure. It does not satisfy the condition. The same applies to GaN as an electrode. (5) The condition is actually the most important because there are some transparent conductive materials, but almost all require plasma or high processing temperatures that irreversibly damage the organic light emitting material.
필요한 것은 상기 모든 조건을 만족시키기에 편리한 투명 음극 및/또는 양극 구조이다.What is needed is a transparent cathode and / or anode structure that is convenient to satisfy all of the above conditions.
따라서, ITO보다 간단한 공정을 제공하면서, 광투과율이 높고, 전도성, 환경 안정성, 열안정성이 우수하고, 리쏘그래피에 의한 패턴화가 용이한 신규 재료를 개발하는 것이 바람직하다.Therefore, it is desirable to develop a novel material which provides a simpler process than ITO, has a high light transmittance, excellent conductivity, environmental stability and thermal stability, and is easy to pattern by lithography.
전형적인 발광 다이오드 배치는 정공 주입 전극, 전기발광 층과 전자 주입 전극으로 구성된다. 이는 기본적인 배치이다. 때때로, 정공 운반 층이 주입 전극과 전기발광 층의 사이에 혼입되어 정공의 이동성을 향상시키고, 정공을 격리시킬 수 있다. 또한, 전기발광 층과 전자 주입 전극의 사이에 전자 운반 층이 포함될 수 있다.A typical light emitting diode arrangement consists of a hole injection electrode, an electroluminescent layer and an electron injection electrode. This is a basic arrangement. Occasionally, a hole transport layer can be incorporated between the injection electrode and the electroluminescent layer to improve hole mobility and to isolate the hole. In addition, an electron transport layer can be included between the electroluminescent layer and the electron injection electrode.
전기발광 층은 유기성의 결합 중합체, 유기성의 소분자(예: AlQ 물질)이거나, 비소화 갈륨과 같은 무기 재료일 수 있다. 전형적인 정공 주입 전극은 ITO를 포함한다. 전형적인 전자 주입 전극은 알루미늄, 칼슘 등을 포함한다.The electroluminescent layer can be an organic binding polymer, an organic small molecule (eg AlQ material), or an inorganic material such as gallium arsenide. Typical hole injection electrodes include ITO. Typical electron injection electrodes include aluminum, calcium and the like.
본 발명에 따른 P-도핑된 전기 전도성 중합체를 정공 주입 층으로 사용할 수 있고, 본 발명에 따른 M-도핑된 전기 전도성 중합체를 전자 주입 층으로서 사용할 수 있다.The P-doped electrically conductive polymer according to the present invention can be used as the hole injection layer, and the M-doped electrically conductive polymer according to the present invention can be used as the electron injection layer.
종래 기술의 OLED(300) 구조의 예가 도 18에 도시되어 있다. 기재(312)는 유리이고, ITO 막(314)은 유리 바로 위에 침착되어 양극을 형성한다. 효율적인 작동을 위해, 유기 영역은 일반적으로 도 18에 도시된 바와 같이 정공 주입 층(315), 정공 운반 층(318), 전기발광(EL) 층(320)으로 이루어진다. EL 층(320)은 금속 킬레이트 트리스(8-하이드록시퀴놀린) 알루미늄이다-때때로 약자 S 또는 Alq3으로 나타낸다-. 이 배치에서 정공 운반 층은 방향족 디아민이다. 금속 합금 MgAg는 유기물의 위에 침착되어 약 10nm보다 큰 두께 때문에 불투명인 음극(322)을 형성한다. 도시되지 않았지만, 음극을 수분으로부터 보호하기 위하여 때때로 기밀 밀봉법이 사용된다.An example of a prior art OLED 300 structure is shown in FIG. 18. The substrate 312 is glass, and the ITO film 314 is deposited directly on the glass to form the anode. For efficient operation, the organic region generally consists of a hole injection layer 315, a hole transport layer 318, and an electroluminescent (EL) layer 320 as shown in FIG. 18. EL layer 320 is a metal chelate tris (8-hydroxyquinoline) aluminum—sometimes referred to by the abbreviation S or Alq3. In this arrangement the hole transport layer is aromatic diamine. The metal alloy MgAg is deposited on the organic to form an opaque cathode 322 because of a thickness greater than about 10 nm. Although not shown, an airtight sealing method is sometimes used to protect the negative electrode from moisture.
도 18의 구조에서 EL 층은 분자 유기물로 알려진 부류의 유기 물질의 1종이다. 이들은 증발 공정에 의해 차례로 침착된다. 중합체는 전기발광을 나타내는 다른 부류의 유기 물질을 이루고, 통상적으로 스핀 피복에 의해 적용된다. 중합체 OLED는 또한 일반적으로 ITO 양극을 사용하여 유리 기재 위에 제조되며, 한쪽에서만 빛이 방출되도록 불투명한 음극(통상적으로 칼슘과 같은 낮은 작업성의 금속)을 갖는다. 이들은 또한 다수의 중합체 층을 사용하여 작업효율을 개선시킬 수도 있다.In the structure of Fig. 18, the EL layer is one of a class of organic materials known as molecular organics. These are in turn deposited by an evaporation process. The polymers constitute another class of organic materials that exhibit electroluminescence and are typically applied by spin coating. Polymer OLEDs are also generally made on glass substrates using ITO anodes and have an opaque cathode (typically a low workability metal such as calcium) so that light is emitted from only one side. They may also use multiple polymer layers to improve work efficiency.
본 발명의 LED의 예시적인 양태는 도 19의 일반 구조로써 나타낸 투명 음극(340)을 갖는 OLED이다. OLED는 ITO(또는 전기 전도성 중합체) 양극(334)과 함께 유리 기재(332) 위에 형성되고, 빛은 양쪽에서 방출되며, OLED는 적어도 부분적으로 투명하다. 이러한 OLED의 어레이로 구성된 표시장치를 바라보는 관찰자는 표시장치상에 제시된 상에 초점을 맞추거나 표시장치를 지나 뒷 광경을 볼 수 있다. 반대로, 불투명한 기재(예: 규소)상에 투명 음극과 함께 OLED를 사용하여 형성된 표시장치는 음극쪽에서 방출되는 빛을 봄으로써 볼 수 있다. 규소위에 OLED 표시장치를 제작하는 것이 유리한데, 그 이유는 규소에 OLED를 침착하기 전에 장치와 회로를 규소에 형성될 수 있고, 그 장치와 회로가 통합 드라이버(driver)를 갖는 활성 매트릭스 표시장치를 제조하는데 사용될 수 있기 때문이다.An exemplary embodiment of the LED of the present invention is an OLED having a transparent cathode 340 shown as the general structure of FIG. An OLED is formed over the glass substrate 332 with an ITO (or electrically conductive polymer) anode 334, light is emitted from both sides, and the OLED is at least partially transparent. An observer looking at a display device composed of such an array of OLEDs can either focus the image presented on the display device or see the rear view past the display device. In contrast, a display device formed using an OLED together with a transparent cathode on an opaque substrate (eg, silicon) can be seen by looking at the light emitted from the cathode side. It is advantageous to fabricate OLED displays on silicon, because devices and circuits can be formed in silicon prior to depositing OLEDs on silicon, and the devices and circuits can be fabricated with active matrix displays having integrated drivers. Because it can be used to make.
본 발명에 따라, LED의 양극 또는 음극은 본원에 참조로 인용된 것과 같이 내마모성 내인소성 전기 전도성 중합체의 보호층으로부터 형성되거나 또는 이들로 덮일 수 있다. 도 19에 도시된 단면을 갖는 OLED로부터의 발광은 양극과 음극이 둘다 투명하기 때문에 상부와 바닥(즉, 다이오드의 양면)에서 이루어진다.In accordance with the present invention, the anode or cathode of an LED may be formed from or covered with a protective layer of wear resistant, endogenous electrically conductive polymer, as incorporated herein by reference. Light emission from the OLED having the cross section shown in FIG. 19 takes place at the top and bottom (ie, both sides of the diode) because both the anode and the cathode are transparent.
본원에 기술된 전기 전도성 중합체는 투명성, 낮은 저항에 대한 수직 전도, 보호막의 형성과 손상이 없는 침착 공정의 조건을 충족시킴으로써 만족스러운 음극 전극을 제공한다. 내마모성 내인소성의 전기 전도성 중합체는 본원에 그 교시내용이 참조로 인용된, "전도성의 내마모성 내인소성 중합체 물질, 그의 제작방법 및 그의 용도"란 명칭으로 1994년 2월 9일자로 출원된 미국 특허출원 제 08/193,926 호와 1995년 6월 7일자로 출원된 미국 특허출원 제 08/476,141 호에 기술되어 있다. 이하에 각 조건을 개별적으로 고려한다.The electrically conductive polymers described herein provide a satisfactory cathode electrode by satisfying the conditions of transparency, low resistance to vertical resistance to conduction, formation of a protective film and deposition process without damage. Abrasion resistant, isotropic electrically conductive polymers are filed in the U.S. Patent Application, filed Feb. 9, 1994, entitled "Conductive Abrasion Resistant Phosphorus Polymer Material, Methods for Making and Uses thereof," the disclosure of which is incorporated herein by reference. No. 08 / 193,926 and US patent application Ser. No. 08 / 476,141 filed June 7, 1995. Each condition is considered individually below.
표시장치는 모놀리씩(monolithic) 기재 위의 다수의 동일한 OLED를 2차원 어레이로 제작하고, 각 다이오드로부터 발광을 조절하는 수단을 제공함으로써 형성한다. 일반적으로, 도 20A의 선을 형성하는데(부동 매트릭스 방법), 예를 들어 선택된 열(490)은 양 전압(Vr)으로 되고, 선택되지 않은 모든 열(492)은 접지된 채로 있다. 전압이 각 행의 선(494,496)에 인가되면-여기서, I는 열 선 지수이다-, 전압은 행 선의 최대수 너머로 흐른다. 선택된 열 선(490)을 따르는 OLED(498,400)의 순 바이어스는 Vr-Vci이고, 이 전압에 의해 방출량이 결정된다. 다른 모든 OLED(402,404)는 역 바이어스가 걸리고, 빛이 방출되지 않는다.A display device is formed by fabricating a plurality of identical OLEDs on a monolithic substrate in a two dimensional array and providing means for controlling the light emission from each diode. Generally, in forming the line of FIG. 20A (floating matrix method), for example, the selected column 490 becomes positive voltage Vr, and all unselected columns 492 remain grounded. If a voltage is applied to the lines 494 and 496 of each row—where I is the column line index—the voltage flows beyond the maximum number of row lines. The net bias of the OLEDs 498, 400 along the selected heat line 490 is Vr-Vci, and this voltage determines the amount of emission. All other OLEDs 402 and 404 are reverse biased and no light is emitted.
도 20A에 도시된 배열의 경우, OLED는 열 선이 접근할 때만 빛을 방출하고, 이는 다정보 표시장치에서 깜박임을 일으킬 수 있다. 이것은 각 교차점에 도입된 회로를 사용하여 행 선 전압을 샘플링하고, 다른 열 선이 접근되는 도 20B(활성 매트릭스 방법)에 도시된 어레이에 의해 치유될 수 있다. 이 경우, 모든 다이오드는 공통의 음극을 갖는다. 이들 회로는 소형이고 빨라야 하기 때문에, 하나의 결정 규소를 제작하는 것이 편리하다. 이 경우, 기재는 불투명하고, 투명한 음극은 상을 나타내어야 한다.In the arrangement shown in FIG. 20A, the OLED emits light only when the heat line approaches, which can cause flicker in the multi-information display. This can be healed by the array shown in Fig. 20B (active matrix method) in which the line voltages are sampled using circuits introduced at each intersection and other column lines are approached. In this case, all diodes have a common cathode. Since these circuits must be small and fast, it is convenient to fabricate one crystalline silicon. In this case, the substrate should be opaque and the transparent cathode should exhibit a phase.
본원에 인용된 참조문헌은 본원에 참조로 인용되었다. 본 발명의 양수인에게 양도된, 1997년 2월 4일자로 출원된 미국 특허출원 제 08/794,072 호(본원에 참조로 인용됨)에는 OLED 구조물과 그의 제작방법이 기술되어 있다.References cited herein are hereby incorporated by reference. US patent application Ser. No. 08 / 794,072, filed Feb. 4, 1997, assigned to the assignee of the present invention, describes an OLED structure and its fabrication method.
패턴화 방법Patterning method
전기 전도성 중합체가 전극 또는 전기 접점으로서 사용되기 위해서는, 패턴화되는 것이 바람직하다. 각종 전기 전도성 중합체를 패턴화하는데 사용될 수 있는 다수의 방법이 기술되어 있다.In order for the electrically conductive polymer to be used as an electrode or an electrical contact, it is preferably patterned. A number of methods have been described that can be used to pattern various electrically conductive polymers.
이들 방법은 전도성 중합체의 표면에 레지스트 물질을 적용하는 것을 포함한다. 레지스트는 네가티브형 또는 포지티브형일 수 있고, 수성 또는 유기 용매중에서 현상될 수 있다. 네가티브 레지스트의 예는 폴리메틸메타크릴레이트형, 노볼락/디아조나프타퀴논 시스템, t-boc 보호된 스티렌 중합체와 그의 공중합체, t-부틸 보호된 스티렌 중합체와 그의 공중합체, t-부틸 보호된 스티렌 중합체와 그의 공중합체, 그밖의 산에 약한 탈보호된 아크릴레이트 에스테르 중합체와 그의 공중합체이다. 이들은 예일 뿐이며, 이에 한정되는 것은 아니다. 포지티브 레지스트의 예는 에폭시 함유 중합체, 가교결합제를 갖는 하이드록시스티렌 중합체, 실록산 중합체이다. 이들은 예일 뿐이며, 이에 한정되는 것은 아니다. 레지스트는 적외선/가시선 전자빔, x선, 이온 빔과 같은 주어진 방사선, 수성 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드, 수성 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드, 수성 NaOH, 수성 KOH, 메틸이소부틸 케톤, 수성 테트라에틸암모늄 하이드록사이드, 이소프로판올, 프로필렌, 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 디글림, 메틸 에틸 케톤에 노출된다. 이들은 예일 뿐이며, 이에 한정되는 것은 아니다. 이어서, 레지스트 상은 산소 기체, CO2, SO2, 플루오르 등과 같은 반응성 이온에 의한 에칭(RIE)에 의해 전도성 중합체에 전사된다. 상이 전도성 중합체에 전사되면, 나머지 레지스트는 바람직하게는 아세톤, 디글림, 이소프로판올 등에 의한 용매 세척에 의해 제거된다. 이 과정은 도 21에 개략적으로 나타나 있다. 레지스트를 적용하는데 사용되는 용매 뿐만 아니라 레지스트의 현상제, 레지스트가 현상되는 조건과 레지스트를 제거하는데 사용되는 용매는 전도성 중합체의 전도성, 투과율, 열안정성 등과 같은 특성을 열화시키지 않는 것이 바람직하다.These methods include applying a resist material to the surface of the conductive polymer. The resist can be negative or positive and can be developed in an aqueous or organic solvent. Examples of negative resists include polymethylmethacrylate type, novolak / diazonaphtaquinone systems, t-boc protected styrene polymers and copolymers thereof, t-butyl protected styrene polymers and copolymers thereof, t-butyl protected Styrene polymers and copolymers thereof, and other acid-deprotected acrylate ester polymers and copolymers thereof. These are only examples, but are not limited to these. Examples of positive resists are epoxy containing polymers, hydroxystyrene polymers with crosslinking agents, siloxane polymers. These are only examples, but are not limited to these. The resist can be given radiation such as infrared / visible electron beam, x-ray, ion beam, aqueous tetramethyl ammonium hydroxide, aqueous tetramethyl ammonium hydroxide, aqueous NaOH, aqueous KOH, methylisobutyl ketone, aqueous tetraethylammonium hydroxide Side, isopropanol, propylene, glycol methyl ether acetate, diglyme, methyl ethyl ketone. These are only examples, but are not limited to these. The resist phase is then transferred to the conductive polymer by etching (RIE) with reactive ions such as oxygen gas, CO 2 , SO 2 , fluorine and the like. Once the phase is transferred to the conductive polymer, the remaining resist is preferably removed by solvent washing with acetone, diglyme, isopropanol and the like. This process is shown schematically in FIG. The solvent used to apply the resist, as well as the developer of the resist, the conditions under which the resist is developed and the solvent used to remove the resist, preferably do not deteriorate characteristics such as conductivity, transmittance, thermal stability, and the like of the conductive polymer.
전도성 중합체를 패턴화하는 두번째 방법은 알루미늄, 금 등과 같은 금속의 침착에 의한 것이다. 패턴화된 금속 층은 금속을 금속 마스크에 의해 침착시킴으로써 전도성 중합체 위에 침착된다. 그 다음, 패턴은 산소 기체, CO2, SO2, 플루오르 등에 의해 에칭함으로써 전도성 중합체에 전사된다. 그 다음, 금속을 염산, 하이드로플루오르산, 아세트산, 황산, 과염소산, 인산, 질산, 이들의 조합물과 같은 산 용액으로 에칭함으로써 제거된다. 이 과정은 도 22에 묘사되어 있다. 금속이 침착되고 에칭되는 조건은 전도성 중합체의 특성에 부정적인 영향을 끼치지 않는 것이 바람직하다.The second method of patterning conductive polymers is by deposition of metals such as aluminum, gold and the like. The patterned metal layer is deposited on the conductive polymer by depositing the metal with a metal mask. The pattern is then transferred to the conductive polymer by etching with oxygen gas, CO 2 , SO 2 , fluorine or the like. The metal is then removed by etching with an acid solution such as hydrochloric acid, hydrofluoric acid, acetic acid, sulfuric acid, perchloric acid, phosphoric acid, nitric acid, combinations thereof. This process is depicted in FIG. The conditions under which the metal is deposited and etched preferably do not adversely affect the properties of the conductive polymer.
전도성 중합체를 패턴화하는 세번째 방법은 전도성 중합체의 표면에 알루미늄, 금 등과 같은 블랭킷 금속의 침착에 의한 것이다. 금속은 레지스트의 적용에 의해 패턴화된다. 레지스트를 적외선, 가시선, 전자빔, x선, 이온빔 등과 같은 방사선에 노출시키고, 전술한 것과 유사한 현상제를 사용하여 현상하고, 금속을 예를 들어 전술한 것과 같은 산 용액으로 에칭함으로써 금속 층에 전사한다. 그 다음, 패턴을 예를 들어 산소, CO2, SO2, 플루오르 등의 반응성 이온 에칭에 의해 전도성 중합체에 전사한다. 그 다음, 용매에 의해 레지스트를 제거하고, 전술한 것과 유사하게 산 에칭에 의해 금속을 제거한다. 이 과정은 도 23에 예시되어 있다. 상기 공정 단계들과 이들 단계에 사용된 용매는 전도성 중합체의 특성에 불리한 영향을 주지 않는 것이 바람직하다.A third method of patterning conductive polymers is by deposition of blanket metals such as aluminum, gold, and the like on the surface of the conductive polymer. The metal is patterned by the application of resist. The resist is exposed to radiation such as infrared, visible, electron beam, x-ray, ion beam, etc., developed using a developer similar to that described above, and transferred to the metal layer by etching the metal, for example, with an acid solution as described above. . The pattern is then transferred to the conductive polymer by, for example, reactive ion etching of oxygen, CO 2 , SO 2 , fluorine and the like. The resist is then removed by solvent and the metal is removed by acid etching, similar to that described above. This process is illustrated in FIG. The above process steps and the solvents used in these steps preferably do not adversely affect the properties of the conductive polymer.
전도성 중합체를 패턴화하는 네번째 방법은 방사선에 직접 노출시키는 것이다. 전도성 중합체는 방사선에 민감성이어서 조사시 노출된 영역과 노출되지 않은 영역 사이에 용해도 차이가 발생한다. 방사선은 전자빔, 이온빔, 전자선(예를 들어, x선, 빛)일 수 있다. 이 경우, 용매에 의해 가용성 노출 영역이 더 많이 제거되어 직접 전도성 중합체 패턴이 얻어진다. 이 과정은 도 24에 묘사되어 있으며, 이는 그 교시내용이 본원에 참조로 인용된 미국 특허 제 5,198,153 호에 기술되어 있다.A fourth way of patterning conductive polymers is to expose them directly to radiation. Conductive polymers are sensitive to radiation, resulting in differences in solubility between exposed and unexposed areas upon irradiation. The radiation may be an electron beam, an ion beam, an electron beam (eg x-ray, light). In this case, more of the soluble exposed area is removed by the solvent to obtain a direct conductive polymer pattern. This process is depicted in FIG. 24, which is described in US Pat. No. 5,198,153, the teachings of which are incorporated herein by reference.
상기 모든 경우에서, 방사선에 대한 노출은 전자선(예: x선)과 다양한 파장의 빛을 포함할 수 있고, 전자빔, 이온빔, 원소상 입자 빔과 같은 하전 및 비하전된 입자 빔을 포함할 수 있다.In all of these cases, exposure to radiation may include electron beams (eg x-rays) and light of various wavelengths, and may include charged and uncharged particle beams such as electron beams, ion beams, and elemental particle beams. .
1. 그 교시내용이 본원에 참조로 인용된, 1996년 2월 2일자로 출원된 미국 특허출원 제 08/595,853 호에 기술된 아크릴아미도프로판설폰산으로 도핑된 폴리아닐린을, N-메틸피롤리디논, m-크레졸, 디메틸프로필렌 우레아, 디메틸설포디메틸포름아미드 등을 포함하는 적합한 용액으로부터 유리 기재상에 스핀 적용하였다. 피막의 두께는 용액중의 중합체 농도와 스핀 속도에 의해 조절할 수 있다. 일반적으로, 주어진 용매 내 중합체의 0.1 내지 5% 용액을 사용하였다. 피막의 두께는 500 내지 1000Å이었다. 막의 전도성은 1 내지 150S/cm이었다. 피복된 막을 85℃에서 5분동안 오븐에서 가열하여 잔여 용매를 제거하였다. 이러한 폴리아닐린 표면에 통상의 쉬플리(Shipley) 포토레지스트(MP 1808)를 적용하였다. 레지스트를 85℃에서 30분동안 가열하였다. 그 다음, 레지스트 피복된 폴리아닐린 기재를 70mj의 방사선량의 적외선에 노출시켰다. 이어서, 레지스트를 수성의 알칼리성 마이크로포스(Micropos) CD-30 현상제중에서 현상시켰다. 알칼리성인 현상제는 폴리아닐린을 도핑제거하여 폴리아닐린을 덜 전도성으로 할 수 있기 때문에, 현상제와 현상 시간은 정밀하게 제어되는 것이 바람직하다. 이 경우, 현상제 농도는 탈이온수로 50% 희석한다. 레지스트를 30초 동안 현상한 다음, 물로 헹구었다. 현상된 레지스트를 1℃에서 30분동안 경화시켜 상 전사 전에 레지스트를 경화시킨다. 그 다음, 산소 반응성 이온 에칭에 의해 레지스트 상을 폴리아닐린에 전사시켰다. 반응성 이온 에칭 챔버에서 2분동안 150와트의 RF 동력, 100밀리토르의 압력과 20sccm의 산소 기체를 사용하여 폴리아닐린을 에칭하였다. 상이 전사된 후, 나머지 포토레지스트를 아세톤으로 세척하여 제거하였다. 이러한 방식으로 형상화된 10㎛의 전도성 폴리아닐린 선이 도 25와 도 26에 도시되어 있다. 폴리아닐린 패턴의 전도성을 측정한 결과, 초기 전도성과 유사한 것으로 나타났다. 달리 말하자면, 이 공정의 결과 전도성의 감소는 거의 없다. 광투과율, 열안정성을 비롯한 기타 특성과 전체적인 환경 약품안정성을 평가하고, 이하에 논의하였다.1. A polyaniline doped with acrylamidopropanesulfonic acid described in US patent application Ser. No. 08 / 595,853, filed Feb. 2, 1996, the disclosure of which is incorporated herein by reference, N-methylpyrroli Spin applications were made on glass substrates from suitable solutions including dinon, m-cresol, dimethylpropylene urea, dimethylsulfodimethylformamide and the like. The thickness of the coating can be controlled by the polymer concentration in the solution and the spin rate. In general, 0.1-5% solution of the polymer in a given solvent was used. The thickness of the film was 500-1000 kPa. The conductivity of the membrane was 1 to 150 S / cm. The coated membrane was heated in an oven at 85 ° C. for 5 minutes to remove residual solvent. A conventional Shipley photoresist (MP 1808) was applied to this polyaniline surface. The resist was heated at 85 ° C. for 30 minutes. The resist coated polyaniline substrate was then exposed to infrared radiation at a dose of 70mj. The resist was then developed in an aqueous alkaline Micropos CD-30 developer. Since the developer which is alkaline can undo the polyaniline to make polyaniline less conductive, the developer and the development time are preferably controlled precisely. In this case, the developer concentration is diluted 50% with deionized water. The resist was developed for 30 seconds and then rinsed with water. The developed resist is cured at 1 ° C. for 30 minutes to cure the resist before phase transfer. The resist phase was then transferred to polyaniline by oxygen reactive ion etching. The polyaniline was etched using 150 watts RF power, 100 millitorr pressure and 20 sccm oxygen gas in a reactive ion etch chamber for 2 minutes. After the phase was transferred, the remaining photoresist was removed by washing with acetone. 10 μm conductive polyaniline lines shaped in this manner are shown in FIGS. 25 and 26. The conductivity of the polyaniline pattern was measured and found to be similar to the initial conductivity. In other words, there is little reduction in conductivity as a result of this process. The light transmittance, thermal stability and other characteristics and overall environmental chemical stability were evaluated and discussed below.
2. 테트라하이드로푸란, 메틸 에틸 케톤, N-메틸 피롤리디논 등과 같은 적합한 용매에 폴리(3-부틸티오펜-2,5-디일)을 용해하고, 유리 판 위에 스핀 피복하였다. 그 다음, 이 막을 요오드 챔버에 노출시킴으로써 폴리티오펜을 도핑하였다. 도핑된 샘플을 동적 진공하에 펌핑(pumping)하였다. 1000 내지 2000S/cm의 전도성이 얻어졌다. 폴리아닐렌에 대하여 전술한 바와 같이 쉬플리 포토레지스트 MP1808을 적용하여 막을 패턴화하였다.2. Poly (3-butylthiophene-2,5-diyl) was dissolved in a suitable solvent such as tetrahydrofuran, methyl ethyl ketone, N-methyl pyrrolidinone and the like and spin coated onto a glass plate. The polythiophene was then doped by exposing the membrane to an iodine chamber. Doped samples were pumped under dynamic vacuum. Conductivity of 1000 to 2000 S / cm was obtained. The film was patterned by applying Shipley Photoresist MP1808 as described above for polyanilene.
3. 폴리(3-헥실티오펜-2,5-디일)을 전술한 방식으로 용해시키고, 피복시키고, 도핑하고, 실시예 1에 기술한 것과 같이 패턴화하였다.3. Poly (3-hexylthiophene-2,5-diyl) was dissolved, coated, doped and patterned as described in Example 1 in the manner described above.
4. 폴리(3-옥틸티오펜-2,5-디일)을 전술한 것과 같이 처리하고 패턴화하였다.4. Poly (3-octylthiophene-2,5-diyl) was treated and patterned as described above.
5. 폴리피롤을 다음과 같이 유리판 위에 침착시켰다. 피롤 단량체(0,045M)를 물 500㎖에 용해시켰다. 다른 비이커에서 물 500㎖에 산화제 FeCl3(0.105M)를 용해시켰다. 5-설포살리실산 0.105M과 아트라퀴논-2-설폰산 나트륨 염 0.105M을 산화제 용액에 첨가한다. 한면이 차폐된 유리판을 단량체 용액에 침지하였다. 그 다음, 산화제 용액을 단량체 용액에 첨가한다. 단량체의 중합이 진행되어 유리판 위에 침착되도록 용액을 10 내지 30분동안 놔둔다. 유리판 위에 침착된 전도성 폴리피롤의 두께는 시간에 좌우되며, 유리판을 중합욕 중에 놔둔다. 폴리피롤의 전도성은 200S/cm 정도였다. 유리판 위에 침착된 폴리피롤을 전술한 것과 같이 레지스트를 적용함으로써 패턴화하였다.5. Polypyrrole was deposited on the glass plate as follows. Pyrrole monomer (0,045 M) was dissolved in 500 ml of water. In another beaker the oxidant FeCl 3 (0.105M) was dissolved in 500 ml of water. 0.105 M of 5-sulfosalicylic acid and 0.105 M of atlaquinone-2-sulfonic acid sodium salt are added to the oxidizer solution. One side of the shielded glass plate was immersed in the monomer solution. The oxidant solution is then added to the monomer solution. The solution is left for 10 to 30 minutes so that polymerization of the monomer proceeds and is deposited on the glass plate. The thickness of the conductive polypyrrole deposited on the glass plate is time dependent and the glass plate is left in the polymerization bath. The polypyrrole had a conductivity of about 200 S / cm. Polypyrrole deposited on the glass plate was patterned by applying a resist as described above.
6. 아크릴아미도프로판설폰산으로 도핑된 폴리아닐린을 유리판 위에 스핀 적용하였다. 300Å의 블랭킷 알루미늄을 폴리아닐렌 위에서 증발시키고, 2.0㎛ 두께의 쉬플리 폴리프로필렌 글리콜 에테르 아세테이트 용매 기제의 레지스트를 알루미늄 위에 적용하였다. 레지스트를 150mj의 방사선량의 적외선에 노출시키고, 이어서 마이크로포지트(Microposit) 현상제 농축물과 탈이온수의 50/50 혼합물로 현상시켰다. 현상 후, 레지스트를 85℃에서 30분동안 가열한다. 그 다음, 알루미늄을 80% 인산, 5% 아세트산, 5% 질산과 10% 물로 구성된 트란센(Transcene) 알루미늄 에칭 용액을 사용하여 실온에서 에칭함으로써 패턴을 알루미늄으로 전사한다. 에칭 속도는 4.19Å/초이다. 패턴은 100밀리토르의 압력의 산소 20ccm과 39Å/초의 에칭 속도에서 150와트의 동력을 사용하여 산소 반응성 이온 에칭에 의해 폴리아닐렌에 전사된다. 패턴을 폴리아닐린에 전사하는 또 다른 방법은 알루미늄 에칭을 30℃에서 수행하는 것이다. 고온에서, 알루미늄과 폴리아닐린을 산 용액에 의해 37Å/초의 속도로 에칭한다. 나머지 레지스트는 아세톤 세정에 의해 제거된다. 나머지 알루미늄은 묽은 25% 염산 용액을 사용하여 에칭 제거한다. 도 27, 도 28, 도 29는 이러한 방식으로 패턴화된 전도성 폴리아닐린을 묘사한다.6. Polyaniline doped with acrylamidopropanesulfonic acid was spin applied onto a glass plate. 300 μs of blanket aluminum was evaporated over polyanilene and a 2.0 μm thick Shipley polypropylene glycol ether acetate solvent based resist was applied over the aluminum. The resist was exposed to infrared radiation at a dose of 150mj, followed by a 50/50 mixture of Microposit developer concentrate and deionized water. After development, the resist is heated at 85 ° C. for 30 minutes. The pattern is then transferred to aluminum by etching aluminum at room temperature using a Transcene aluminum etching solution consisting of 80% phosphoric acid, 5% acetic acid, 5% nitric acid and 10% water. The etching rate is 4.19 kPa / sec. The pattern is transferred to polyanilene by oxygen reactive ion etching using a power of 150 watts at 20 cc of oxygen at a pressure of 100 millitorr and an etching rate of 39 kW / sec. Another method of transferring the pattern to polyaniline is to perform aluminum etching at 30 ° C. At high temperatures, aluminum and polyaniline are etched with the acid solution at a rate of 37 ms / sec. The remaining resist is removed by acetone cleaning. The remaining aluminum is etched away using dilute 25% hydrochloric acid solution. 27, 28, 29 depict conductive polyaniline patterned in this manner.
7. 폴리아닐린에 대해 전술한 것과 같은 알루미늄 블랭킷 금속을 사용하여 치환된 폴리티오펜과 전술한 동일반응계내에서 중합된 폴리피롤도 패턴화하였다.7. Aluminum blanket metals such as those described above for polyaniline were also patterned with polythiophene substituted and polypyrrole polymerized in situ.
8. 폴리아닐린 아크릴아미도프로판설폰산을 유리 슬라이드 위에 침착시켰다. 이 표면에 금속 마스크에 의해 알루미늄 선의 패턴을 침착시켰다. 패턴을 산소 반응성 이온 에칭에 의해 폴리아닐린에 전사하였다. 그 다음, 나머지 알루미늄을 묽은 염산 용액으로 에칭하였다. 이 방법은 비교적 큰 특징부의 경우에 이상적이다. 도 30과 도 31에 도시된 바와 같이 50㎛의 폴리아닐린 선을 이러한 방식으로 제작하였다.8. Polyaniline acrylamidopropanesulfonic acid was deposited on a glass slide. The pattern of the aluminum line was deposited on this surface by the metal mask. The pattern was transferred to polyaniline by oxygen reactive ion etching. The remaining aluminum was then etched with dilute hydrochloric acid solution. This method is ideal for relatively large features. As shown in FIGS. 30 and 31, a polyaniline line of 50 μm was produced in this manner.
9. 치환된 폴리티오펜과 동일반응계내에서 중합된 폴리피롤도 이러한 방식으로 패턴화하였다.9. Polypyrrole polymerized in situ with substituted polythiophenes was also patterned in this manner.
10. 폴리아닐린 아크릴아미도프로판설폰산 막을 전자빔과 같은 방사선에 노출시킴으로써 직접 패턴화할 수 있다. 조사시, 중합체는 가교결합을 이루어 불용성으로 된다. 노출되지 않는 영역을 용매 세척에 의해 제거하여 전도성 폴리아닐린의 패턴을 얻는다.10. The polyaniline acrylamidopropanesulfonic acid film can be directly patterned by exposure to radiation such as an electron beam. Upon irradiation, the polymer crosslinks and becomes insoluble. The unexposed areas are removed by solvent washing to obtain a pattern of conductive polyaniline.
전도성 중합체는 기재 위에 회전 적용되거나, 침지 치복되거나, 롤러 피복되거나, 분무 피복될 수 있거나, 표면에서 화학적으로 또는 전기화학적으로 동일반응계내에서 중합될 수 있다.The conductive polymer can be spin applied, immersed, roll coated, spray coated, or spray coated on the substrate, or polymerized in situ chemically or electrochemically at the surface.
전도성 중합체가 액정 표시장치에 사용되기 위해서는, 그 막의 광투과율이 가시 영역에서 80%를 초과하는 것이 바람직하다. 도 32는 폴리아닐린 아크릴아미도프로판설폰산(블랭킷과 패탄화된 선)의 광투과율을 묘사한다. 그래프로부터 알 수 있듯이, 500Å의 막으로서 중합체는 전 가시 영역에 걸쳐 90%보다 큰 투과율을 나타낸다. 이는 어닐링된 산화 인듐 주석의 전형적인 광투과율과 일치한다. 폴리아닐린 선의 전도성은 100S/cm 정도이며, 바람직하게는 100S/cm보다 크다. 이 물질은 공기중에서 시간의 경과에 따른 전도성이 변화를 보이지 않았다는 점에서 환경에 대한 안정성을 나타내었다. 이 물질은 약 150℃까지 열안정성이다.In order for the conductive polymer to be used in the liquid crystal display, it is preferable that the light transmittance of the film exceeds 80% in the visible region. 32 depicts the light transmittance of polyaniline acrylamidopropanesulfonic acid (blanket and patterned lines). As can be seen from the graph, the polymer as a film of 500 Hz has a transmittance of greater than 90% over the entire visible region. This is consistent with typical light transmittance of annealed indium tin oxide. The conductivity of the polyaniline wire is about 100 S / cm, preferably greater than 100 S / cm. This material is environmentally stable in that its conductivity does not change over time in air. This material is thermally stable up to about 150 ° C.
이 물질의 특성이 우수하다고 생각되므로, 폴리아닐린과 같은 전도성 중합체를 양 전극으로 사용하고, 또한 폴리아닐린을 한 전극으로 사용하고, 산화 인듐 주석을 다른 전극으로 사용하여 액정 전지를 조립하였다. 폴리아닐린을 양 전극으로 사용한 경우, 한 전극은 패턴화된 선으로 구성되고, 다른 전극은 블랭킷 막으로 구성되었다. 폴리아닐린 위에 폴리이미드(닛산(Nissan) SE5210)인 얼라인먼트 층을 스핀 피복하였다. 폴리이미드를 125℃에서 1시간동안 경화하였다. 이 막의 두께는 500Å이었다. 그 다음, 폴리이미드 층을 기계적으로 마찰시켰다. 시험 전지를 좌향 키랄제를 함유하는 메르크(Merck) 액정으로 채웠다. 편광기의 투과축이 마찰 방향에 평행하도록 유리의 바깥쪽에 편광기를 부착하였다. 이렇게 하여, 우향으로 90°꼬인 네마틱 시험판이 완성되었다. 그 다음, 액정 전지의 성능을 측정하였다. 도 33은 두 폴리아닐린 전극으로 구성된 액정 전지의 투과율/전압 특징을 묘사한다. 이는 산화 인듐 주석 전극으로 구성된 결정이 나타내는 투과율/전압 특징과 일치한다(도 34). 폴리아닐린 전극을 함유하는 액정의 전하 보유율은 실온에서 95%이었다(도 35). 이 또한 ITO 전극으로 구성된 액정 전지가 나타내는 전하 보유율과 일치한다. 액정 전지의 상 점착도 잘 일치하였다.Since the properties of this material are considered to be excellent, a liquid crystal battery was assembled using a conductive polymer such as polyaniline as a positive electrode, a polyaniline as one electrode, and indium tin oxide as another electrode. When polyaniline was used as the positive electrode, one electrode consisted of patterned lines and the other electrode consisted of a blanket film. An alignment layer of polyimide (Nissan SE5210) was spin coated onto polyaniline. The polyimide was cured at 125 ° C. for 1 hour. This film was 500 mm thick. The polyimide layer was then mechanically rubbed. Test cells were filled with Merck liquid crystals containing a leftward chiral agent. The polarizer was attached to the outside of the glass so that the transmission axis of the polarizer was parallel to the friction direction. In this way, the nematic test plate twisted 90 degrees to the right was completed. Then, the performance of the liquid crystal battery was measured. 33 depicts the transmittance / voltage characteristics of a liquid crystal cell consisting of two polyaniline electrodes. This is consistent with the transmittance / voltage characteristic exhibited by the crystal composed of indium tin oxide electrode (FIG. 34). The charge retention of the liquid crystal containing the polyaniline electrode was 95% at room temperature (FIG. 35). This also coincides with the charge retention rate indicated by the liquid crystal battery composed of the ITO electrode. The phase adhesion of the liquid crystal battery was also in good agreement.
도 36은 그 위에 물질(415) 층이 배치된 기재(413)의 표면(411)과, 물질(417)이 중첩 영역(419)에서 물질(415)와 중첩되도록 표면(411)에 배치된 물질(417)의 층을 도시한다. 물질(417)은 본 발명에 따른 전기 전도성 중합체일 수 있고, 물질(415)는 금속 또는 반도체와 같은 비중합체성 전기 전도성 물질일 수 있다. 또한, 두 영역 (417)과 (415)는 전기 전도성 중합체일 수 있다.36 shows a surface 411 of the substrate 413 with a layer of material 415 disposed thereon and a material disposed on the surface 411 such that the material 417 overlaps the material 415 in the overlap region 419. The layer of 417 is shown. Material 417 may be an electrically conductive polymer according to the present invention, and material 415 may be a nonpolymeric electrically conductive material such as a metal or a semiconductor. In addition, the two regions 417 and 415 can be electrically conductive polymers.
도 37은 물질 (425)와 (427)의 층이 계면(429)에서 접해 있는 기재(421)의 표면(423)을 도시한다. 물질 (425)와 (427)은 전기 전도성 중합체일 수 있거나, (425)와 (427) 중 한 층은 전기 전도성 중합체이고, 다른 하나는 금속 또는 반도체와 같은 비중합체성 전기 전도성 물질일 수 있다.FIG. 37 shows surface 423 of substrate 421 with layers of materials 425 and 427 abutting at interface 429. Materials 425 and 427 may be electrically conductive polymers, or one layer of 425 and 427 may be electrically conductive polymers, and the other may be a nonpolymeric electrically conductive material such as a metal or a semiconductor.
본원에 교시된 전기 전도성 중합체를 패턴화하는 방법과 당분야에 공지된 비중합체성 전기 전도체를 패턴화하는 방법을 사용하여, 도 36과 도 37의 구조물을 용이하게 만들 수 있다.Methods of patterning the electrically conductive polymers taught herein and methods of patterning nonpolymeric electrical conductors known in the art can be used to facilitate the structures of FIGS. 36 and 37.
도 38은 기재(802), 매립된 소집전자(804), 약하게 도핑된 영역(896), 베이스(base) 영역(808), 에미터(emitter) 영역(810), 유전층(812), 소집전자 영역(804)에 닿도록 고도로 도핑된 영역(814)을 갖는 쌍극 트랜지스터를 개략적으로 도시한다. 유전층은 에미터에의 접촉을 위한 개구(816), 베이스 영역에의 접촉을 위한 개구(818)와 소집전자(804)에 접촉하기 위한 영역(814)에의 접촉을 위한 개구(820)를 갖는다. 패턴화된 전기 전도체 또는 전극 (822), (824)와 (826)은 각각 에미터, 베이스, 집전자 영역에 전기 접촉을 제공한다.38 shows substrate 802, buried electrons 804, lightly doped region 896, base region 808, emitter region 810, dielectric layer 812, electron collecting electrons A bipolar transistor is schematically depicted with region 814 highly doped to contact region 804. The dielectric layer has an opening 816 for contacting the emitter, an opening 818 for contacting the base region and an opening 820 for contacting the region 814 for contacting the small electrons 804. Patterned electrical conductors or electrodes 822, 824, and 826 provide electrical contact to the emitter, base, and current collector regions, respectively.
전극 (822), (824)와 (826)은 본 발명에 따른 전기 전도성 중합체로 이루어질 수 있다. 전기 전도성 중합체는 활성 장치 영역 (810), (808)과 (814)에 오옴(ohmic) 접촉한다.The electrodes 822, 824 and 826 can be made of an electrically conductive polymer according to the present invention. The electrically conductive polymer is ohmic in contact with the active device regions 810, 808 and 814.
본 발명을 실시하는데 사용될 수 있는 전기 전도성 중합체의 예는 치환 및 비치환된 폴리파라페닐렌, 폴리파라페닐렌비닐렌, 폴리아닐린, 폴리아진, 폴리티오펜, 폴리-p-페닐렌 설파이드, 폴리푸란, 폴리피롤, 폴리셀레노펜, 가용성 전구체로부터 형성된 폴리아세틸렌, 이들의 조합물 및 이들 단량체의 공중합체이다. 이들 중합체의 일반식, 이들로 제작한 구조물 및 그 사용방법은 그 교시내용이 본원에 참조로 인용된, 안젤로파울로스 등에게 허여된 미국 특허 제 5,198,153 호, 1994년 2월 9일자로 출원된 동시계류중인 미국 특허출원 제 08/193,926 호와 1995년 6월 7일자로 출원된 동시계류중인 미국 특허출원 제 08/476,141 호에서 찾을 수 있다.Examples of electrically conductive polymers that can be used to practice the invention include substituted and unsubstituted polyparaphenylenes, polyparaphenylenevinylenes, polyanilines, polyazines, polythiophenes, poly-p-phenylene sulfides, polyfurans , Polypyrrole, polyselenophene, polyacetylene formed from soluble precursors, combinations thereof and copolymers of these monomers. The general formulas of these polymers, the structures made from them, and methods of use thereof are described in US Patent No. 5,198,153, filed Feb. 9, 1994 to Angelo Paulos et al., The teachings of which are incorporated herein by reference. Pending US patent application Ser. No. 08 / 193,926 and co-pending US patent application Ser. No. 08 / 476,141 filed June 7, 1995.
전도성 중합체중 폴리아닐린 부류가 광범위한 상업적 분야에서 가장 유망하고 가장 적합한 것중 하나인 것으로 나타났다. 중합체는 우수한 환경 안정성을 가지며, 간단한 1단계 합성을 제공한다. 다수의 가용성 유도체를 제조할 수 있다. 예를 들어, 본 발명자들은 이미 그 교시내용이 본원에 참조로 인용된 미국 특허 제 5,370,825 호에서 수용성 전도성 폴리아닐린의 신규한 부류를 개시하였다.The polyaniline class of conductive polymers has been shown to be one of the most promising and most suitable for a wide range of commercial applications. The polymer has good environmental stability and provides a simple one step synthesis. Many soluble derivatives can be prepared. For example, we have already disclosed a new class of water soluble conductive polyaniline in US Pat. No. 5,370,825, the teachings of which are incorporated herein by reference.
다음의 미국 특허는 본 발명을 실시하기에 유용한 레지스트를 기술하며, 이들은 본원에 참조로 인용된다: 제 5,580,694 호, 제 5,554,485 호, 제 5,545,509 호, 제 5,492, 793 호, 제 5,401,614 호, 제 5,296,332 호, 제 5,240,812 호, 제 5,071,730 호, 제 4,491,628 호, 제 5,585,220 호, 제 5,561,194 호, 제 5,547,812 호, 제 5,498,765 호, 제 5,486,267 호, 제 5,482,817 호, 제 5,464,726 호, 제 5,380,621 호, 제 5,374,500 호, 제 5,372,912 호, 제 5,342,727 호, 제 5,304,457 호, 제 5,300,402 호, 제 5,278,010 호, 제 5,272,042 호, 제 5,266,444 호, 제 5,198,153 호, 제 5,164,278 호, 제 5,102,772 호, 제 5,098,816 호, 제 5,059,512 호, 제 5,055,439 호, 제 5,047,568 호, 제 5,045,431 호, 제 5,026,624 호, 제 5,019,481 호, 제 4,940,651 호, 제 4,939,070 호, 제 4,931,379 호, 제 4,822,245 호, 제 4,800,152 호, 제 4,760,013 호, 제 4,551,418 호, 제 5,388,818 호, 제 5,322,765 호, 제 5,250,395 호, 제 4,613,398 호, 제 4,552,833 호, 제 5,457,005 호, 제 5,422,223 호, 제 5,338,818 호, 제 5,322,765 호, 제 5,312,717 호, 제 5,229,256 호, 제 5,286,599 호, 제 5,270,151 호, 제 5,250,395 호, 제 5,238,773 호, 제 5,229,256 호, 제 5,229,251 호, 제 5,215,861 호, 제 5,204,226 호, 제5,115,095 호, 제 5,110,711 호, 제 5,059,512 호, 제 5,041,358 호, 제 5,023,164 호, 제 4,999,280 호, 제 4,981,909 호, 제 4,908,298 호, 제 4,867,838 호, 제 4,816,112 호, 제 4,810,601 호, 제 4,808,511 호, 제 4,782,008 호, 제 4,770,974 호, 제 4,693,960 호, 제 4,692,205 호, 제 4,665,006 호, 제 4,657,845 호, 제 4,613,398 호, 제 4,603,195 호, 제 4,601,913 호, 제 4,559,243 호, 제 4,552,833 호, 제 4,507,331 호, 제 4,493,855 호, 제 4,464,460 호, 제 4,430,153 호, 제 4,307,179 호, 제 4,307,178 호, 제 5,362,599 호, 제 4,397,939 호, 제 5,567,569 호, 제 5,342,727 호, 제 5,294,680 호, 제 5,273,856 호, 제 4,980,264 호, 제 4,942,108 호, 제 4,880,722 호, 제 4,853,315 호, 제 4,601,969 호, 제 4,568,631 호, 제 4,564,575 호, 제 4,552,831 호, 제 4,552,911 호, 제 4,464,458 호, 제 4,409,319 호, 제 4,377,633 호, 제 4,339,522 호, 제 4,259,430 호, 제 5,209,815 호, 제 4,211,834 호, 제 5,260,172 호, 제 5,258,264 호, 제 5,227,280 호, 제 5,024,896 호, 제 4,904,564 호, 제 4,828,964 호, 제 4,745,045 호, 제 4,692,205 호, 제 4,606,998 호, 제 4,600,683 호, 제 4,499,243 호, 제 4,567,132 호, 제 4,564,584 호, 제 4,562,091 호, 제 4,539,222 호, 제 4,493,855 호, 제 4,456,675 호, 제 4,359,522 호, 제 4,289,573 호, 제 4,284,706 호, 제 4,238,559 호, 제 4,224,361 호, 제 4,212,935 호, 제 4,204,009 호, 제 5,091,103 호, 제 5,124,927 호, 제 5,378,511 호, 제 5,366,757 호, 제 4,590,094 호, 제 4,886,727 호, 제 5,268,260 호, 제 5,391,464 호, 제 5,115,090 호, 제 5,114,826 호, 제 4,886,734 호, 제 4,568,601 호, 제 4,678,850 호, 제 4,543,319 호, 제 4,524,126 호, 제 4,497,891 호, 제 4,414,314 호, 제 4,414,059 호, 제 4,398,001 호, 제 4,389,482 호, 제 4,379,826 호, 제 4,379,833 호, 제 4,187,331 호.The following US patents describe resists useful in practicing the present invention, which are incorporated herein by reference: 5,580,694, 5,554,485, 5,545,509, 5,492, 793, 5,401,614, 5,296,332 5,240,812, 5,071,730, 4,491,628, 5,585,220, 5,561,194, 5,547,812, 5,498,765, 5,486,267, 5,482,817, 5,464,726, 5,380,500, 5,374,500 5,372,912, 5,342,727, 5,304,457, 5,300,402, 5,278,010, 5,272,042, 5,266,444, 5,198,153, 5,164,278, 5,102,772, 5,098,816, 5,459,512,5,059,512 5,047,568, 5,045,431, 5,026,624, 5,019,481, 4,940,651, 4,939,070, 4,931,379, 4,822,245, 4,800,152, 4,760,013, 4,551,418, 5,053,418,818 5,322,765, 5,250,395, 1st 4,613,398, 4,552,833, 5,457,005, 5,422,223, 5,338,818, 5,322,765, 5,312,717, 5,229,256, 5,286,599, 5,270,151, 5,250,395, 29,5,5,238,5,5,238 , 5,229,251, 5,215,861, 5,204,226, 5,115,095, 5,110,711, 5,059,512, 5,041,358, 5,023,164, 4,999,280, 4,981,909, 4,908,4,8,838,286, 4,816,112, 4,810,601, 4,808,511, 4,782,008, 4,770,974, 4,693,960, 4,692,205, 4,665,006, 4,657,845, 4,613,398, 4,603,195, 4,603,195, 4,4,601,913 4,552,833, 4,507,331, 4,493,855, 4,464,460, 4,430,153, 4,307,179, 4,307,178, 5,362,599, 4,397,939, 5,567,569, 5,342,727, 5,342,727 5,273,856, 4,980,264, 4,942,108 4,880,722, 4,853,315, 4,601,969, 4,568,631, 4,564,575, 4,552,831, 4,552,911, 4,464,458, 4,409,319, 4,377,633, 4,339,522,430,430,430,430 5,209,815, 4,211,834, 5,260,172, 5,258,264, 5,227,280, 5,024,896, 4,904,564, 4,828,964, 4,745,045, 4,692,205, 4,606,998, 4,600,684,4,600,684 4,567,132, 4,564,584, 4,562,091, 4,539,222, 4,493,855, 4,456,675, 4,359,522, 4,289,573, 4,284,706, 4,238,559, 4,224,36212, 4,204,009, 5,091,103, 5,124,927, 5,378,511, 5,366,757, 4,590,094, 4,886,727, 5,268,260, 5,391,464, 5,115,090, 5,114,734,601, 4,886,601 , 4,678,850, 4,543,319, 4,524 , 126, 4,497,891, 4,414,314, 4,414,059, 4,398,001, 4,389,482, 4,379,826, 4,379,833, 4,187,331.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시양태에 대하여 기술하였지만, 당분야의 숙련자라면 본 발명의 요지와 범주를 벗어남이 없이 다수의 변형, 변화 및 개선을 할 수 있을 것이다.While the present invention has been described in terms of preferred embodiments, those skilled in the art will be able to make numerous modifications, changes, and improvements without departing from the spirit and scope of the invention.
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