KR20060012940A - 유기 박막 트랜지스터 및 이를 구비한 평판 디스플레이장치 - Google Patents
유기 박막 트랜지스터 및 이를 구비한 평판 디스플레이장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 기계적 스트레스에 의한 변형 또는 박리 등이 방지된 유기 박막 트랜지스터 및 이를 구비한 평판 디스플레이 장치를 위하여, 게이트 전극과, 상기 게이트 전극과 절연되는 소스 전극 및 드레인 전극과, 상기 게이트 전극과 절연되고 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극에 각각 접하는 유기 반도체층, 그리고 상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 유기 반도체층을 상기 게이트 전극과 절연시키기 위한 게이트 절연막을 구비하고, 상기 게이트 절연막은 아일랜드로 패터닝된 게이트 절연막인 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터 및 이를 구비한 평판 디스플레이 장치를 제공한다.
Description
도 1은 종래의 인버티드 코플래나형(inverted coplanar) 유기 박막 트랜지스터를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 2는 종래의 인버티드 스태거드형(inverted staggered type) 유기 박막 트랜지스터를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 3은 종래의 스태거드형(staggered type) 유기 박막 트랜지스터를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 인버티드 코플래나형 유기 박막 트랜지스터를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른 인버티드 코플래나형 유기 박막 트랜지스터를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 6은 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른 인버티드 코플래나형 유기 박막 트랜지스터를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 7은 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른 인버티드 스태거드형 유기 박막 트랜지스터를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 8은 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른 스태거드형 유기 박막 트랜지스터를 개략적으로 도시하는 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
12, 22, 32, 102, 202, 302, 402, 502 : 기판
14, 24, 34, 104, 204, 304, 404, 504 : 게이트 전극
15, 25, 35, 105, 205, 305, 405, 505 : 소스 전극
16, 26, 36, 106, 206, 306, 406, 506 : 드레인 전극
17, 27, 37, 107, 207, 307, 407, 507 : 유기 반도체층
18, 28, 38, 108, 208, 308, 408, 508 : 게이트 절연막
본 발명은 유기 박막 트랜지스터 및 이를 구비한 평판 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 기계적 스트레스에 의한 변형 또는 박리 등이 방지된 유기 박막 트랜지스터 및 이를 구비한 평판 디스플레이 장치에 관한 것이다.
반도체 특성을 나타내는 공액성 유기 고분자인 폴리아세틸렌이 개발된 이후, 유기물의 특징, 즉 합성 방법이 다양하고 섬유나 필름 형태로 용이하게 성형할 수 있다는 특징과, 유연성, 전도성 및 저렴한 생산비 등의 장점 때문에, 유기물을 이용한 트랜지스터에 대한 연구가 기능성 전자소자 및 광소자 등의 광범위한 분야에서 활발히 이루어지고 있다.
실리콘으로 형성되는 반도체층을 구비하는 기존의 실리콘 박막 트랜지스터(silicon thin film transistor)의 경우, 고농도의 불순물로 도핑된 소스 영역 및 드레인 영역과 상기 두 영역의 사이에 형성된 채널 영역을 갖는 반도체층을 구비하며, 상기 반도체층과 절연되고 상기 채널 영역에 대응되는 영역에 위치하는 게이트 전극과, 상기 게이트 전극과 절연되고 상기 소스 영역 및 드레인 영역에 각각 접촉되는 소스 전극 및 드레인 전극을 구비한다.
그러나 상기와 같은 구조의 기존의 실리콘 박막 트랜지스터에는 제조 비용이 많이 들고, 외부의 충격에 의해 쉽게 깨지며, 300℃ 이상의 고온 공정에 의해 생산되기 때문에 플라스틱 기판 등을 사용할 수 없다는 등의 문제점이 있다.
특히 액정 디스플레이 장치(LCD : liquid display device) 또는 전계발광 디스플레이 장치(ELD : electroluminescence display device) 등의 평판 디스플레이 장치에는 각 화소의 동작을 제어하고 구동하는 스위칭 소자 및 구동 소자로 박막 트랜지스터가 사용되는 바, 이러한 평판 디스플레이 장치에 있어서 최근 요구되고 있는 대형화 및 박형화와 더불어 플렉서블(flexible) 특성을 만족시키기 위해, 기존의 글라스재가 아닌 플라스틱재 등으로 구비되는 기판을 사용하려는 시도가 계속되고 있다. 그러나 플라스틱 기판을 사용할 경우에는 전술한 바와 같이 고온 공정이 아닌 저온 공정을 사용해야 한다. 따라서, 종래의 실리콘 박막 트랜지스터를 사용하기가 어려운 문제가 있었다.
반면, 박막 트랜지스터의 반도체층으로 유기막을 사용할 경우에는 이러한 문제점들을 해결할 수 있기 때문에, 최근 유기막을 반도체층으로 사용하는 유기 박막 트랜지스터(organic thin film transistor)에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
도 1, 도 2, 그리고 도 3은 각각 종래의 인버티드 코플래나형 유기 박막 트랜지스터, 인버티드 스태거드형 유기 박막 트랜지스터, 그리고 스태거드형 유기 박막 트랜지스터를 개략적으로 도시하는 단면도들이다.
먼저 도 1을 참조하면, 기판(12)의 상부에 게이트 전극(14)이 구비되고, 상기 게이트 전극(14)을 덮도록 상기 기판(12)의 전면에 게이트 절연막(18)이 구비된다. 그리고 상기 게이트 절연막(18) 상에 소스 전극(15) 및 드레인 전극(16)이 구비되고, 상기 소스 전극(15) 및 상기 드레인 전극(16)을 덮도록 상기 기판(12)의 전면에 유기 반도체층(17)이 구비된다. 도 2 및 도 3에 도시된 인버티드 스태거드형 박막 트랜지스터 및 스태거드형 박막 트랜지스터 역시, 도 1에 도시된 인버티드 코플래나형 박막 트랜지스터와 그 구성요소들의 상하 위치만 상이할 뿐, 기본적인 구성요소간의 위치관계는 동일하다.
상기와 같은 구조에 있어서, 상기 기판(12, 22, 32)의 전면에 구비되는 것은 상기 유기 반도체층(17, 27, 37)과 상기 게이트 절연막(18, 28, 38)으로서, 상기 유기 반도체층(17, 27, 37)과 상기 게이트 절연막(18, 28, 38)이 모두 유기물로 형성될 경우에 플렉서블 특성이 가장 좋다. 그러나 상기 게이트 절연막(18, 28, 38)은 박막 트랜지스터의 전기적 특성에 큰 영향을 주는 것으로서, 누설 전류(leakage current)의 크기가 10-10 A 이하인 것이 좋고, 파괴 전압(breakdown voltage)의 크 기가 5㎹/㎝ 이상인 것이 좋은 바, 유기물을 사용하여 그와 같은 특성을 만족시키기가 쉽지 않다. 그 결과, 유기 박막 트랜지스터에 구비되는 게이트 절연막으로서, 상기와 같은 특성을 가지고 있는 실리콘 옥사이드(SiOx) 또는 실리콘 나이트라이드(SiNx) 등의 무기물을 주로 사용한다. 그러나 이러한 무기물로 구비된 게이트 절연막은 플렉서블 특성이 좋지 않아, 기계적 스트레스 등에 따른 박막 트랜지스터 등의 변형 또는 박리 현상 등이 발생한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 기계적 스트레스에 의한 변형 또는 박리 등이 방지된 유기 박막 트랜지스터 및 이를 구비한 평판 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적 및 그 밖의 여러 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 게이트 전극과, 상기 게이트 전극과 절연되는 소스 전극 및 드레인 전극과, 상기 게이트 전극과 절연되고 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극에 각각 접하는 유기 반도체층, 그리고 상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 유기 반도체층을 상기 게이트 전극과 절연시키기 위한 게이트 절연막을 구비하고, 상기 게이트 절연막은 아일랜드로 패터닝된 게이트 절연막인 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터를 제공한다.
이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 게이트 절연막은 무기물로 구비 되는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 게이트 전극은 기판 상에 구비되고, 상기 게이트 절연막은 상기 게이트 전극을 덮도록 구비되며, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 상기 게이트 절연막 상에 구비되고, 상기 유기 반도체층은 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 덮도록 구비되는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 게이트 전극은 기판 상에 구비되고, 상기 게이트 절연막은 상기 게이트 전극을 덮도록 구비되며, 상기 유기 반도체층은 상기 게이트 절연막 상에 구비되고, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 상기 유기 반도체층 상에 구비되는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 기판 상에 구비되고, 상기 유기 반도체층은 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 덮도록 구비되며, 상기 게이트 절연막은 상기 유기 반도체층 상에 구비되고, 상기 게이트 전극은 상기 게이트 절연막 상에 구비되는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 유기 박막 트랜지스터는 플렉서블 기판 상에 구비되는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 게이트 절연막은 각각의 유기 박막 트랜지스터에 대응되도록 패터닝된 게이트 절연막인 것으로 할 수 있다.
본 발명은 또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 상기와 같은 유기 박막 트랜지스터에 전기적으로 연결된 디스플레이 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치를 제공한다.
이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 게이트 절연막은 각각의 유기 박막 트랜지스터에 대응되도록 패터닝된 게이트 절연막인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 디스플레이 소자는 적색, 녹색 및 청색 중 어느 한 색의 광을 방출하는 디스플레이 소자이고, 상기 게이트 절연막은 상기 각각의 디스플레이 소자에 대응되도록 패터닝된 게이트 절연막인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 디스플레이 소자는 적색, 녹색 및 청색 중 어느 한 색의 광을 방출하는 디스플레이 소자이고, 상기 게이트 절연막은 적색, 녹색 및 청색의 광을 각각 방출하는 인접한 세 개의 디스플레이 소자들에 대응되도록 패터닝된 게이트 절연막인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 디스플레이 소자는 전계발광 디스플레이 소자인 것으로 할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 인버티드 코플래나형 유기 박막 트랜지스터를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 게이트 전극(104)과 절연되는 소스 전극(105) 및 드레인 전극(106)이 구비된다. 그리고 상기 게이트 전극(104)과 절연되고 상기 소스 전극(105) 및 상기 드레인 전극(106)에 각각 접하는 유기 반도체층(107)이 구비되며, 상기 소스 전극(105), 상기 드레인 전극(106) 및 상기 유기 반도체층(107)을 상기 게이트 전극(104)과 절연시키기 위해 게이트 절연막(108)이 구비된다. 상기 게이트 절연막(108)은 무기물로 구비될 수 있으며, 그러한 무기물로는 실리콘 옥사이드 또는 실리콘 나이트라이드 등을 들 수 있다.
상기와 같은 구조에 있어서, 도 4에 도시되어 있듯이, 상기 게이트 전극(104)은 기판(102) 상에 구비되고, 상기 게이트 절연막(108)은 상기 게이트 전극(104)을 덮도록 구비되며, 상기 소스 전극(105) 및 상기 드레인 전극(106)은 상기 게이트 절연막(108) 상에 구비되고, 상기 유기 반도체층(107)은 상기 소스 전극(105) 및 상기 드레인 전극(106)을 덮도록 구비되는, 소위 인버티드 코플래나형 구조를 취하고 있다.
상기와 같은 구조에 있어서 상기 제 1 실시예에 따른 인버티드 코플래나형 유기 박막 트랜지스터가 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 인버티드 코플래나형 유기 박막 트랜지스터와 다른 점은, 상기 게이트 절연막(108)이 아일랜드로 패터닝된 게이트 절연막(108)이라는 것이다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 게이트 절연막(108)이 아일랜드로 패터닝되도록 함으로써, 후에 상기 기판(102)이 휘는 등의 기계적 스트레스가 가해졌을 때 상기 게이트 절연막(108)에 가해지는 기계적 스트레스를 줄임으로써, 유기 박막 트랜지스터의 변형이나 박리현상 등을 방지할 수 있다.
특히 상기 게이트 절연막(108)과 상기 기판(102) 사이의 접착력이 좋지 않은 경우, 후에 상기 기판(102)이 휘는 등의 기계적 스트레스가 가해졌을 때 상기 게이 트 절연막(108)과 상기 기판(102) 사이에서 박리현상 등이 발생할 수 있는 바, 상술한 바와 같이 상기 게이트 절연막(108)이 아일랜드로 패터닝 되도록 함으로써, 그러한 현상을 방지할 수 있다.
한편, 상기 제 1 실시예에 있어서 상기 기판(102)은 플렉서블 기판으로 구비될 수 있으며, 그러한 플렉서블 기판의 예로는 메탈 호일(metal foil) 또는 플라스틱재 기판 등을 들 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 이는 후술할 실시예들에 있어서도 동일하다.
상기 게이트 절연막(108)의 패터닝은 특정한 패터닝에 국한되지 않고 임의의 패터닝을 가질 수 있음은 물론이다. 특히 도 4에 도시된 바와 같이, 유기 박막 트랜지스터가 구비되지 않은 곳에, 게이트 절연막(108b)만이 패터닝되어 존재할 수도 있다. 또한, 도 5에 도시된, 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 인버티드 코플래나형 유기 박막 트랜지스터와 같이, 동일 기판(202) 상에 구비된 복수개의 유기 박막 트랜지스터들에 있어서도, 두 개 이상의 박막 트랜지스터들의 게이트 절연막(208a)이 일체로 구비되고 다른 박막 트랜지스터의 게이트 절연막(208b)은 개별적으로 구비되도록 패터닝될 수도 있다.
상기 도 4 및 도 5에는 인버티드 코플래나형 유기 박막 트랜지스터에 있어서 게이트 절연막(108)이 패터닝된 게이트 절연막(108)인 경우를 도시하고 있으나, 게이트 절연막이 아일랜드로 패터닝되어 있다면, 인버티드 코플래나형 유기 박막 트랜지스터뿐만 아니라, 인버티드 스태거드형 유기 박막 트랜지스터 또는 스태거드형 유기 박막 트랜지스터 등, 어떠한 형태의 유기 박막 트랜지스터에도 본 발명이 적 용될 수 있음은 물론이다. 이는 후술할 실시예들에 있어서도 동일하다.
상기 인버티드 스태거드형 유기 박막 트랜지스터의 구조에 대해 간략히 설명하자면, 게이트 전극이 구비되고, 상기 게이트 전극과 절연되는 소스 전극 및 드레인 전극이 구비되며, 상기 게이트 전극과 절연되고 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극에 각각 접하는 유기 반도체층이 구비되고, 상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 유기 반도체층을 상기 게이트 전극과 절연시키기 위해 게이트 절연막이 구비되는 것은, 전술한 인버티드 코플래나형 유기 박막 트랜지스터의 구조와 동일하다. 상기 인버티드 스태거드형 유기 박막 트랜지스터와 전술한 인버티드 코플래나형 유기 박막 트랜지스터의 구조의 차이점은, 상기 게이트 전극이 기판 상에 구비되고, 상기 게이트 절연막은 상기 게이트 전극을 덮도록 구비되며, 상기 유기 반도체층은 상기 게이트 절연막 상에 구비되고, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 상기 유기 반도체층 상에 구비된다는 것이다.
한편, 상기 스태거드형 유기 박막 트랜지스터의 구조에 대해 간략히 설명하자면, 기본적인 구성요소는 전술한 인버티드 코플래나형 유기 박막 트랜지스터 또는 인버티드 스태거드 코플래나형 유기 박막 트랜지스터의 구조와 동일하나, 소스 전극 및 드레인 전극이 기판 상에 구비되고, 유기 반도체층은 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 덮도록 구비되며, 게이트 절연막은 상기 유기 반도체층 상에 구비되고, 게이트 전극은 상기 게이트 절연막 상에 구비된다는 차이점이 있다.
상기와 같은 구조에 있어서, 상기 인버티드 스태거드형 유기 박막 트랜지스터에 있어서는 상기 기판 상에 구비된 게이트 전극을 덮도록 구비되는 게이트 절연 막이 아일랜드로 패터닝되도록 함으로써, 상기 스태거드형 유기 박막 트랜지스터에 있어서는 상기 유기 반도체층 상에 구비되는 게이트 절연막이 아일랜드로 패터닝되도록 함으로써, 후에 상기 기판이 휘는 등의 기계적 스트레스가 가해졌을 때 상기 게이트 절연막에 가해지는 기계적 스트레스를 줄여, 유기 박막 트랜지스터의 변형이나 박리현상 등을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 따른 인버티드 코플래나형 유기 박막 트랜지스터를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 본 실시예에 따른 인버티드 코플래나형 유기 박막 트랜지스터가 전술한 실시예들에 따른 인버티드 코플래나형 유기 박막 트랜지스터들과 다른 점은, 게이트 절연막(308)이 각각의 유기 박막 트랜지스터에 대응되도록 패터닝된 게이트 절연막이라는 것이다. 그와 같이 패터닝되도록 함으로써, 후에 기판이 휘는 등의 기계적 스트레스가 가해졌을 때 상기 게이트 절연막(308)에 가해지는 기계적 스트레스를 줄임으로써, 유기 박막 트랜지스터의 변형이나 박리현상 등을 방지할 수 있다.
도 7 및 도 8은 각각 본 발명의 바람직한 제 4 실시예에 따른 인버티드 스태거드형 유기 박막 트랜지스터 및 본 발명의 바람직한 제 5 실시예에 따른 스태거드형 유기 박막 트랜지스터를 개략적으로 도시하는 단면도들이다. 상기 제 4 실시예 및 상기 제 5 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터들에 있어서도, 게이트 절연막(408, 508)이 각각의 유기 박막 트랜지스터에 대응되도록 패터닝된 게이트 절연막이라는 것이다. 그와 같이 패터닝되도록 함으로써, 후에 기판이 휘는 등의 기계적 스트레스가 가해졌을 때 상기 게이트 절연막(408, 508)에 가해지는 기계적 스트레 스를 줄임으로써, 유기 박막 트랜지스터의 변형이나 박리현상 등을 방지할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 상기 실시예들에 따른 유기 박막 트랜지스터들은 플렉서블 평판 디스플레이 장치에 구비될 수 있다. 즉, 상기와 같은 유기 박막 트랜지스터의 드레인 전극에 전기적으로 연결되는 디스플레이 소자를 구비함으로써, 후에 기판이 휘는 등의 기계적 스트레스가 가해졌을 때 상기 유기 박막 트랜지스터의 게이트 절연막에 가해지는 기계적 스트레스를 완화할 수 있으며, 이를 통해 유기 박막 트랜지스터의 변형이나 박리현상 등을 방지하여, 보다 신뢰성이 있고 수명이 긴 평판 디스플레이 장치를 구현할 수 있다.
특히 이러한 디스플레이 장치로서, 전술한 바와 같이 액정 디스플레이 장치나 전계발광 디스플레이 장치를 들 수 있다.
상기 액정 디스플레이 장치나 상기 전계발광 디스플레이 장치 등의 평판 디스플레이 장치에는 각 화소의 동작을 제어하는 스위칭 소자 및 각 화소의 구동 소자, 그리고 그 외의 각종 드라이버로 박막 트랜지스터가 사용되는 바, 상기와 같은 구조의 유기 박막 트랜지스터를 그와 같은 평판 디스플레이 장치의 각 화소의 동작을 제어하는 스위칭 소자 및 구동 소자, 그리고 그 외의 각종 드라이버의 박막 트랜지스터로서 구비할 수 있다. 구동 박막 트랜지스터로 사용될 경우, 소스 전극 및 드레인 전극 중 어느 한 전극에 평판 디스플레이 장치의 화소 전극이 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 박막 트랜지스터는 특히 전계발광 디스플레이 장치에 유용하 게 사용될 수 있는 바, 그와 같은 구조의 평판 디스플레이 장치를 설명하자면 다음과 같다.
전계발광 디스플레이 장치는 발광층에서의 발광 색상에 따라 다양한 화소 패턴을 구비하는데, 예컨대 적색, 녹색 및 청색의 부화소들을 구비한다. 상기 적색, 녹색 및 청색으로 형성되는 각 부화소는 자발광 소자인 전계발광 소자 및 상기 전계발광 소자에 연결되는 적어도 하나 이상의 박막 트랜지스터들을 구비하게 되는데, 상기 박막 트랜지스터들은 전술한 실시예들에 따른 유기 박막 트랜지스터가 될 수 있다. 물론 이 외에도 커패시터 등이 구비될 수도 있다.
상기 전계발광 소자는 전류구동 방식의 발광 소자로서, 상기 소자를 구성하는 양 전극간의 전류 흐름에 따라 적색, 녹색 또는 청색의 빛을 발광하여 소정의 화상을 구현한다. 상기 전계발광 소자의 구성을 간략히 설명하자면, 상기 전계발광 소자는 전술한 박막 트랜지스터를 구성하는 박막 트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극 중 어느 한 전극에 연결된 화소 전극과, 전체 화소들을 덮도록 또는 각 화소에 대응되도록 구비된 대향 전극 및 이들 화소 전극과 대향 전극의 사이에 배치되는 적어도 발광층을 포함하는 중간층으로 구성된다. 본 발명은 반드시 상기와 같은 구조로 한정되는 것은 아니며, 다양한 전계발광 디스플레이 장치의 구조가 그대로 적용될 수 있음은 물론이다.
상기 화소 전극은 애노드 전극의 기능을 하고, 상기 대향 전극은 캐소드 전극의 기능을 하는 데, 물론, 이들 화소 전극과 대향 전극의 극성은 반대로 되어도 무방하다.
상기 화소 전극은 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있는 데, 투명전극으로 사용될 때에는 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3로 구비될 수 있다. 반사형 전극으로 사용될 때에는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 또는 이들의 화합물 등으로 반사막을 형성한 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3로 구비될 수 있다.
상기 대향 전극도 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있는데, 투명전극으로 사용될 때에는 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg 또는 이들의 화합물이 상기 중간층을 향하도록 증착한 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등의 투명 전극 형성용 물질로 보조 전극층이나 버스 전극 라인이 구비되도록 할 수 있다. 그리고 반사형 전극으로 사용될 때에는 상기 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg 또는 이들의 화합물을 전면 증착하여 형성한다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 화소 전극 및 대향 전극으로 전도성 폴러머 등 유기물을 사용할 수도 있다.
한편, 상기 중간층이 무기막으로 형성되었는가 유기막으로 형성되었는가에 따라 무기 전계발광 소자와 유기 전계발광 소자로 나뉜다. 후자의 경우, 유기막으로 구비된 중간층으로는 저분자 유기막 또는 고분자 유기막으로 구비될 수 있다.
저분자 유기막을 사용할 경우, 상기 중간층은 홀 주입층(HIL: hole injection layer), 홀 수송층(HTL: hole transport layer), 발광층(EML: emission layer), 전자 수송층(ETL: electron transport layer) 및 전자 주입층(EIL: electron injection layer) 등이 단일 혹은 복합의 구조로 적층되어 형성될 수 있 으며, 사용 가능한 유기 재료도 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘 (N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine: NPB) , 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등을 비롯해 다양하게 적용 가능하다. 이러한 저분자 유기막은 진공 중에서 유기물을 가열하여 증착하는 방식으로 형성될 수 있다. 물론 상기 중간층의 구조는 반드시 위에 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 다양한 층으로서 구성할 수 있다.
고분자 유기막을 사용할 경우에는 상기 중간층은 대개 홀 수송층(HTL) 및 발광층(EML)으로 구비될 수 있다. 상기 고분자 홀 수송층은 폴리에틸렌 디히드록시티오펜(PEDOT : poly-(2,4)-ethylene-dihydroxy thiophene)이나, 폴리아닐린(PANI : polyaniline) 등을 사용하여 잉크젯 프린팅이나 스핀 코팅의 방법에 의해 형성될 수 있다. 상기 고분자 유기 발광층은 PPV, Soluble PPV's, Cyano-PPV, 폴리플루오렌(Polyfluorene) 등으로 구비될 수 있으며, 잉크젯 프린팅이나 스핀 코팅 또는 레이저를 이용한 열전사방식 등의 통상의 방법으로 컬러 패턴을 형성할 수 있다. 물론 이러한 고분자 유기층의 경우에도 상기 중간층의 구조는 반드시 위에 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 다양한 층으로서 구성할 수 있다.
무기 전계발광 소자의 경우에는 상기 중간층은 무기막으로 구비되며, 이는 발광층 및 상기 발광층과 전극 사이에 개재된 절연층으로 구비될 수 있다. 물론 상기 중간층의 구조는 반드시 위에 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 다양한 층으로서 구성할 수 있다.
상기 발광층은 ZnS, SrS, CaS 등과 같은 금속황화물 또는 CaGa2S4, SrGa2
S4 등과 같은 알카리 토류 칼륨 황화물, 및 Mn, Ce, Tb, Eu, Tm, Er, Pr, Pb 등을 포함하는 천이 금속 또는 알카리 희토류 금속들과 같은 발광중심원자들로 구비될 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 전계발광 디스플레이 장치는, 상기 전계발광 소자의 화소 전극에 전술한 것과 같이 게이트 절연막이 패터닝된 유기 박막 트랜지스터가 적어도 하나 이상 연결되어 상기 화소 전극에 유입되는 전류의 흐름을 제어함으로써 각 화소의 발광여부를 제어하게 된다.
한편, 전술한 바와 같이 액정 표시 패널에도 상기 유기 박막 트랜지스터가 구비될 수 있는 바, 상기 액정 표시 패널의 구조를 간략히 설명하자면 다음과 같다.
서로 대향된 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 액정층을 배향하는 배양층들이 구비되고, 상기 배양층과 상기 제 1 기판 사이에는 제 1 전극이, 상기 배양층과 제 2 기판 사이에는 제 2 전극이 구비되며, 상기 제 2 기판과 상기 제 2 전극 사이에는 칼라 필터층이 구비된다.
상기 제 1 기판의 상기 제 2 기판 방향의 면 반대측 면에는 제 1 편광층이, 상기 제 2 기판의 상기 제 1 기판 방향의 면 반대측 면에는 제 2 편광층이 구비되고, 상기 제 2 편광층의 상면에는 보호필름이 구비된다.
상기와 같은 구조의 액정 패널에 있어서 상기 제 1 전극이 전술한 바와 같은 게이트 절연막이 패터닝된 유기 박막 트랜지스터에 연결됨으로써, 상기 유기 박막 트랜지스터에 의해 제어된 외부신호에 의해 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 전위차가 형성되고, 상기 전위차에 의해 상기 액정층의 배열이 결정되며, 상기 액정층의 배열에 따라서 상기 액정 패널의 제 1 기판 하부에 구비되는 백라이트 유니트(BLU : back light unit)에서 공급되는 가시광선이 차폐 또는 통과되고, 통과된 광이 상기 칼라 필터층을 통과하면서 색을 띠게 되어 화상을 구현하게 된다.
물론 전술한 본 발명에 따른 유기 박막 트랜지스터는 상기 전계발광 디스플레이 장치나 액정 디스플레이 장치 이외의 다양한 평판 디스플레이 장치에도 구비될 수 있음은 물론이며, 평판 디스플레이 장치 외의 전자 종이(electronic sheet), 스마트 카드(smart card), 상품 태그 또는 RFID 용 플라스틱 칩(smart tag, RFID) 등 박막 트랜지스터를 구비하는 모든 장치에 구비될 수 있음은 물론이다.
상기와 같은 평판 디스플레이 장치에 있어서, 상기 평판 디스플레이 장치에 구비된 유기 박막 트랜지스터를 구성하는 게이트 절연막의 패터닝은 특정한 패터닝에 국한되지 않고 임의의 아일랜드형 패터닝을 가질 수 있음은 물론이다. 상기와 같이 상기 평판 디스플레이 장치에 구비된 유기 박막 트랜지스터의 게이트 절연막이 아일랜드로 패터닝되도록 함으로써, 후에 기판이 휘는 등의 기계적 스트레스가 가해졌을 때 상기 유기 박막 트랜지스터의 게이트 절연막에 가해지는 기계적 스트레스를 완화할 수 있으며, 이를 통해 상기 유기 박막 트랜지스터의 변형이나 박리현상 등을 방지하여, 보다 신뢰성이 있고 수명이 긴 평판 디스플레이 장치를 구현할 수 있다.
특히, 상기 평판 디스플레이 장치의 디스플레이 소자에는 적어도 하나 이상의 유기 박막 트랜지스터가 구비될 수 있는 바, 상기 게이트 절연막이 각각의 유기 박막 트랜지스터에 대응되도록 패터닝되도록 할 수도 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 상기 디스플레이 장치에 구비되는 상기 디스플레이 소자는 적색, 녹색 및 청색 중 어느 한 색의 광을 방출하는 디스플레이 소자가 될 수 있는 바, 상기 게이트 절연막이 상기 각각의 디스플레이 소자에 대응되도록, 즉 각각의 부화소에 대응되도록 패터닝되도록 할 수도 있으며, 상기 게이트 절연막이 적색, 녹색 및 청색의 광을 각각 방출하는 인접한 세 개의 디스플레이 소자들에 대응되도록, 즉 각각의 화소에 대응되도록 패터닝되도록 할 수도 있음은 물론이다. 이를 통해, 후에 기판이 휘는 등의 기계적 스트레스가 가해졌을 때 상기 유기 박막 트랜지스터의 게이트 절연막에 가해지는 기계적 스트레스를 완화할 수 있으며, 이를 통해 상기 유기 박막 트랜지스터의 변형이나 박리현상 등을 방지하여, 보다 신뢰성이 있고 수명이 긴 평판 디스플레이 장치를 구현할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 유기 박막 트랜지스터 및 이를 구비한 평판 디스플레이 장치에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 게이트 절연막을 아일랜드로 패터닝함으로써, 후에 기판이 휘는 등의 기계적 스트레스가 가해졌을 때 상기 게이트 절연막에 가해지는 기계적 스트레스를 줄이고, 이를 통해 유기 박막 트랜지스터의 변형이나 박리현상 등을 방지할 수 있다.
둘째, 게이트 절연막을 아일랜드로 패터닝함으로써, 상기 게이트 절연막과 기판 사이의 접착력이 좋지 않은 경우, 후에 기판이 휘는 등의 기계적 스트레스가 가해졌을 때 상기 게이트 절연막과 상기 기판 사이에서 박리현상 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
셋째, 평판 디스플레이 장치에 구비된 유기 박막 트랜지스터의 게이트 절연막을 아일랜드로 패터닝함으로써, 후에 기판이 휘는 등의 기계적 스트레스가 가해졌을 때 발생할 수 있는 변형 또는 박리현상 등을 방지함으로써, 평판 디스플레이 장치의 장수명화 등을 도모할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
Claims (12)
- 게이트 전극;상기 게이트 전극과 절연되는 소스 전극 및 드레인 전극;상기 게이트 전극과 절연되고, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극에 각각 접하는 유기 반도체층; 및상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 유기 반도체층을 상기 게이트 전 극과 절연시키기 위한 게이트 절연막;을 구비하고,상기 게이트 절연막은 아일랜드로 패터닝된 게이트 절연막인 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터.
- 제 1항에 있어서,상기 게이트 절연막은 무기물로 구비되는 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터.
- 제 1항에 있어서,상기 게이트 전극은 기판 상에 구비되고, 상기 게이트 절연막은 상기 게이트 전극을 덮도록 구비되며, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 상기 게이트 절연막 상에 구비되고, 상기 유기 반도체층은 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 덮도록 구비되는 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터.
- 제 1항에 있어서,상기 게이트 전극은 기판 상에 구비되고, 상기 게이트 절연막은 상기 게이트 전극을 덮도록 구비되며, 상기 유기 반도체층은 상기 게이트 절연막 상에 구비되고, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 상기 유기 반도체층 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터.
- 제 1항에 있어서,상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 기판 상에 구비되고, 상기 유기 반도체층은 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 덮도록 구비되며, 상기 게이트 절연막은 상기 유기 반도체층 상에 구비되고, 상기 게이트 전극은 상기 게이트 절연막 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터.
- 제 1항에 있어서,상기 유기 박막 트랜지스터는 플렉서블 기판 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터.
- 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,상기 게이트 절연막은 각각의 유기 박막 트랜지스터에 대응되도록 패터닝된 게이트 절연막인 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터.
- 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 유기 박막 트랜지스터에 전기적으로 연결된 디스플레이 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
- 제 8항에 있어서,상기 게이트 절연막은 각각의 유기 박막 트랜지스터에 대응되도록 패터닝된 게이트 절연막인 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
- 제 8항에 있어서,상기 디스플레이 소자는 적색, 녹색 및 청색 중 어느 한 색의 광을 방출하는 디스플레이 소자이고, 상기 게이트 절연막은 상기 각각의 디스플레이 소자에 대응되도록 패터닝된 게이트 절연막인 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
- 제 8항에 있어서,상기 디스플레이 소자는 적색, 녹색 및 청색 중 어느 한 색의 광을 방출하는 디스플레이 소자이고, 상기 게이트 절연막은 적색, 녹색 및 청색의 광을 각각 방출하는 인접한 세 개의 디스플레이 소자들에 대응되도록 패터닝된 게이트 절연막인 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
- 제 8항에 있어서,상기 디스플레이 소자는 전계발광 디스플레이 소자인 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
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