KR20070047980A - Organic thin film transistor and organic light emitting apparatus comprising the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소스 전극 및 드레인 전극과 유기 반도체층 사이의 컨택 저항을 줄이면서도 소스 전극 및 드레인 전극과 유기 반도체층 사이의 접합이 더욱 확실한 유기 박막 트랜지스터 및 이를 구비한 유기 발광 디스플레이 장치를 위하여, 소스 전극 및 드레인 전극과, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 각각에 전기적으로 연결된 유기 반도체층과, 상기 소스 전극과 상기 유기 반도체층 사이 및 상기 드레인 전극과 상기 유기 반도체층 사이에 각각 개재된, 두께가 10Å 이상 100Å 이하인 전도성 고분자 물질층과, 상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 유기 반도체층으로부터 절연된 게이트 전극과, 상기 게이트 전극을 상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 유기 반도체층으로부터 절연시키는 게이트 절연막을 구비하는 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터 및 이를 구비한 유기 발광 디스플레이 장치를 제공한다.The present invention provides an organic thin film transistor and an organic light emitting display device having the same, wherein the contact resistance between the source electrode and the drain electrode and the organic semiconductor layer is reduced while the contact resistance between the source electrode and the drain electrode and the organic semiconductor layer is more secure. And a drain electrode, an organic semiconductor layer electrically connected to each of the source electrode and the drain electrode, the thickness between the source electrode and the organic semiconductor layer and between the drain electrode and the organic semiconductor layer, each having a thickness of 10 GPa or more. A conductive polymer material layer of 100 kV or less, a gate electrode insulated from the source electrode, the drain electrode, and the organic semiconductor layer, and a gate insulating film insulating the gate electrode from the source electrode, the drain electrode, and the organic semiconductor layer. Organic characterized in that A thin film transistor and an organic light emitting display device having the same are provided.
Description
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터를 개략적으로 도시하는 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing an organic thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터를 개략적으로 도시하는 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view of an organic thin film transistor according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터를 개략적으로 도시하는 단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view of an organic thin film transistor according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터를 개략적으로 도시하는 단면도이다.4 is a cross-sectional view schematically showing an organic thin film transistor according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.5 is a schematic cross-sectional view of an organic light emitting display device according to another exemplary embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
110: 기판 121: 게이트 전극110
122: 게이트 절연막 123: 소스 전극122: gate insulating film 123: source electrode
124: 드레인 전극 125, 125a, 125b: 전도성 고분자 물질층124:
127: 유기 반도체층127: organic semiconductor layer
본 발명은 유기 박막 트랜지스터 및 이를 구비한 유기 발광 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 소스 전극 및 드레인 전극과 유기 반도체층 사이의 컨택 저항을 줄이면서도 소스 전극 및 드레인 전극과 유기 반도체층 사이의 접합이 더욱 확실한 유기 박막 트랜지스터 및 이를 구비한 유기 발광 디스플레이 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an organic thin film transistor and an organic light emitting display device having the same, and more particularly, to a junction between a source electrode and a drain electrode and an organic semiconductor layer while reducing contact resistance between the source electrode and the drain electrode and the organic semiconductor layer. The present invention relates to a more reliable organic thin film transistor and an organic light emitting display device having the same.
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.After the development of polyacetylene, a conjugated organic polymer exhibiting semiconductor characteristics, the characteristics of organic matters, that is, various synthetic methods and easy molding into fibers or films, and advantages such as flexibility, conductivity, and low production cost Research into transistors using organic materials has been actively conducted in a wide range of fields such as functional electronic devices and optical devices.
종래의 실리콘 박막 트랜지스터는 고농도의 불순물로 도핑된 소스 영역 및 드레인 영역과 상기 두 영역의 사이에 형성된 채널 영역을 갖는 반도체층을 구비하며, 상기 반도체층과 절연되어 상기 채널 영역에 대응되는 영역에 위치하는 게이트 전극과, 상기 소스 영역 및 드레인 영역에 각각 접하는 소스 전극 및 드레인 전극을 갖는다.The conventional silicon thin film transistor has a semiconductor layer having a source region and a drain region doped with a high concentration of impurities and a channel region formed between the two regions, and is located in a region corresponding to the channel region insulated from the semiconductor layer. A gate electrode and a source electrode and a drain electrode in contact with the source region and the drain region, respectively.
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 있었다.However, the conventional silicon thin film transistor having the above structure has a problem such as high manufacturing cost, easily broken by an external impact, and cannot be used as a plastic substrate because it is produced by a high temperature process of 300 ° C. or higher.
특히 액정 디스플레이 장치나 유기발광 디스플레이 장치 등의 평판 디스플레이 장치에는 각 화소의 동작을 제어하는 스위칭 소자 및 각 화소의 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.In particular, a thin film transistor is used as a switching element for controlling the operation of each pixel and a driving element for each pixel in a flat panel display device such as a liquid crystal display device or an organic light emitting display device. In order to satisfy the flexible characteristics along with the thinning, attempts to use substrates made of plastic materials, etc., rather than conventional glass materials, continue. However, when using a plastic substrate, it is necessary to use a low temperature process rather than a high temperature process as described above. Therefore, there is a problem that it is difficult to use a conventional silicon thin film transistor.
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.On the other hand, when the organic film is used as the semiconductor layer of the thin film transistor, these problems can be solved. Recently, researches on organic thin film transistors using the organic film as the semiconductor layer have been actively conducted.
그러나 유기 박막 트랜지스터의 경우 소스 전극 및 드레인 전극과 유기 반도체층 사이의 접촉 저항이 크며, 또한 소스 전극 및 드레인 전극과 유기 반도체층 사이의 접합력이 약하다는 문제점이 있었다. 즉, 종래의 실리콘 박막 트랜지스터에 구비된 실리콘 반도체층과 달리 유기 박막 트랜지스터에 구비된 유기 반도체층에는 고농도의 도핑을 실시할 수 없으며, 이에 따라 소스 전극 및 드레인 전극과 유기 반도체층 사이의 접촉 저항이 크다는 문제점이 있었다. 또한, 무기물인 소스 전극 및 드레인 전극과 유기물인 유기 반도체층 사이의 접합력이 약하여 박리 등이 발생함에 따라, 불량률이 증가하고 수명이 저하된다는 문제점이 있었다.However, the organic thin film transistor has a problem in that the contact resistance between the source electrode and the drain electrode and the organic semiconductor layer is large, and the bonding force between the source electrode and the drain electrode and the organic semiconductor layer is weak. That is, unlike the silicon semiconductor layer provided in the conventional silicon thin film transistor, the organic semiconductor layer provided in the organic thin film transistor cannot be doped at a high concentration. Accordingly, the contact resistance between the source electrode and the drain electrode and the organic semiconductor layer is increased. There was a big problem. In addition, as the bonding force between the source electrode and the drain electrode, which is an inorganic material, and the organic semiconductor layer, which is an organic material, is weak, peeling or the like occurs, there is a problem that the defective rate increases and the service life decreases.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 소스 전극 및 드레인 전극과 유기 반도체층 사이의 컨택 저항을 줄이면서도 소스 전극 및 드레인 전극과 유기 반도체층 사이의 접촉이 더욱 확실한 유기 박막 트랜지스터 및 이를 구비한 유기 발광 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve various problems, including the above-mentioned problems, while reducing contact resistance between the source electrode and the drain electrode and the organic semiconductor layer, while making contact between the source electrode and the drain electrode and the organic semiconductor layer more reliable. An object of the present invention is to provide a thin film transistor and an organic light emitting display device having the same.
상기와 같은 목적 및 그 밖의 여러 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 소스 전극 및 드레인 전극과, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 각각에 전기적으로 연결된 유기 반도체층과, 상기 소스 전극과 상기 유기 반도체층 사이 및 상기 드레인 전극과 상기 유기 반도체층 사이에 각각 개재된, 두께가 10Å 이상 100Å 이하인 전도성 고분자 물질층과, 상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 유기 반도체층으로부터 절연된 게이트 전극과, 상기 게이트 전극을 상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 유기 반도체층으로부터 절연시키는 게이트 절연막을 구비하는 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터를 제공한다.In order to achieve the above object and various other objects, the present invention provides a source electrode and a drain electrode, an organic semiconductor layer electrically connected to each of the source electrode and the drain electrode, the source electrode and the organic semiconductor layer. A conductive polymer material layer having a thickness of 10 GPa or more and 100 GPa or less interposed therebetween and between the drain electrode and the organic semiconductor layer, a gate electrode insulated from the source electrode, the drain electrode and the organic semiconductor layer, and the gate electrode An organic thin film transistor is provided, the gate insulating film being insulated from the source electrode, the drain electrode and the organic semiconductor layer.
이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 전도성 고분자 물질층은 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDOT; polyethylenedioxythiophene) 또는 폴리아닐린(PANI; polyaniline)으로 구비되는 것으로 할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the conductive polymer material layer may be provided with polyethylenedioxythiophene (PEDOT) or polyaniline (PANI).
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 전도성 고분자 물질층은 비저항(比抵抗, resistivity)이 105Ω㎝ 이상 1014Ω㎝ 이하인 것으로 할 수 있다.According to another feature of the invention, the conductive polymer material layer may have a resistivity of 10 5 Ωcm or more and 10 14 Ωcm or less.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 전도성 고분자 물질층은 비저항(比抵抗, resistivity)이 105Ω㎝ 이상인 PEDOT으로 구비되는 것으로 할 수 있다.According to another feature of the invention, the conductive polymer material layer may be provided with a PEDOT having a resistivity of 10 5 Ωcm or more.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 소스 전극과 상기 유기 반도체층 사이 및 상기 드레인 전극과 상기 유기 반도체층 사이에 각각 개재된 전도성 고분자 물질층은 일체로 구비되는 것으로 할 수 있다.According to another feature of the present invention, the conductive polymer material layer interposed between the source electrode and the organic semiconductor layer and between the drain electrode and the organic semiconductor layer may be provided integrally.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 유기 반도체층은 인접한 박막 트랜지스터와 구별되도록 패터닝되어 구비되며, 상기 전도성 고분자 물질층은 상기 유기 반도체층과 동일하게 패터닝되어 구비되는 것으로 할 수 있다.According to another feature of the present invention, the organic semiconductor layer may be patterned to be distinguished from adjacent thin film transistors, and the conductive polymer material layer may be provided to be patterned in the same manner as the organic semiconductor layer.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 전도성 고분자 물질층은 복수개의 박막 트랜지스터들에 있어서 일체로 구비되는 것으로 할 수 있다.According to another feature of the invention, the conductive polymer material layer may be integrally provided in a plurality of thin film transistors.
본 발명은 또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 상기와 같은 유기 박막 트랜지스터와, 상기 유기 박막 트랜지스터에 전기적으로 연결된 유기 발광 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치를 제공한다.The present invention also provides an organic light emitting display device comprising the above organic thin film transistor and an organic light emitting element electrically connected to the organic thin film transistor in order to achieve the above object.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터를 개략적으로 도시하는 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing an organic thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 기판(110) 상에 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)과, 이 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124) 각각에 전기적으로 연결된 유기 반도체층(127)이 구비된다. 기판(110)으로는 글라스재 기판뿐만 아니라 아크릴과 같은 다양한 플라스틱재 기판을 사용할 수도 있으며, 더 나아가 금속판을 사용할 수도 있다. 물론 본 발명에 따른 유기 박막 트랜지스터가 구비되는 기판이 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 1, a
소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)은 기판(110) 상에 다양한 도전성 재료로 형성되는데, 예컨대 도전층을 기판(110)의 전면(全面)에 증착 등을 통해 형성하고 이를 포토리소그래피법 등을 이용하여 패터닝하거나, 마스크를 이용하여 기판(110)의 소정 영역에만 도전성 물질을 증착하여 패터닝된 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하거나 또는 잉크젯 프린팅법을 이용하는 등, 다양한 방법을 이용하여 형성할 수 있다.The
한편, 후술하는 바와 같이 유기 박막 트랜지스터는 평판 디스플레이 장치의 화소부에 구비될 수도 있는데, 이 경우 각 화소의 일 전극에 유기 박막 트랜지스터의 소스 전극(123) 또는 드레인 전극(124)이 전기적으로 연결되게 된다. 이때, 필요에 따라 유기 박막 트랜지스터의 소스 전극(123) 또는 드레인 전극(124)과 화소의 일 전극을 일체로 형성할 수도 있으며, 그 화소 전극이 투명해야 할 경우에는 소스 전극(123) 또는 드레인 전극(124) 역시 투명한 물질로 형성되게 된다. 이러한 투명한 물질로는 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등을 들 수 있다.Meanwhile, as described below, the organic thin film transistor may be provided in the pixel portion of the flat panel display device. In this case, the
소스 전극(123) 및 드레인 전극(124) 각각에 전기적으로 연결된 유기 반도체층(127)은 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)에 직접 컨택하고 있는 것이 아니라, 소스 전극(123)과 유기 반도체층(127) 사이 및 드레인 전극(124)과 상기 유기 반도체층(127) 사이에 각각 개재된 전도성 고분자 물질층(125a, 125b)을 통해 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)에 전기적으로 연결된다. 따라서 도 1에 도시된 것과 같은 스태거드형(staggered) 유기 박막 트랜지스터의 경우, 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)을 기판(110) 상에 형성한 후, 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)의 상부에 전도성 고분자 물질층(125a, 125b)을 형성한다. 그리고 그 후 유기 반도체층(127)을 형성한다.The
전도성 고분자 물질층(125a, 125b)은 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDOT; polyethylenedioxythiophene) 또는 폴리아닐린(PANI; polyaniline)으로 구비될 수 있는데, 바람직하게는 비저항(比抵抗, resistivity)이 105Ω㎝ 이상 1014Ω㎝ 이하인 물질로 구비되도록 하는 것이 바람직하다. 그러한 물질로는 예컨대 PEDOT 등을 들 수 있다. 이 전도성 고분자 물질층은 두께가 100Å 이하인 것이 바람직한데, 전도성 고분자 물질층(125)의 두께가 100Å보다 커지면 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)과 유기 반도체층(127) 사이의 거리가 100Å보다 커지게 되고, 그에 따라 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)과 유기 반도체층(127) 사이의 전기 전도가 원활하게 이루어지지 않을 수 있기 때문이다. 또한 이 전도성 고분자 물질층은 두께가 10Å 이상인 것이 바람직한데, 이보다 얇게 만들 경우 불량률이 현저하게 증가 하고 제조비용이 상승하는 문제점이 발생하기 때문이다.The conductive polymer material layer (125a, 125b) is a polyethylene dioxythiophene (PEDOT; polyethylenedioxythiophene) or polyaniline; may be provided with (polyaniline PANI), preferably the specific resistance (比抵抗, resistivity) at least 5 10 10 14 Ω㎝ It is desirable to be provided with a material of Ωcm or less. Such materials include, for example, PEDOT. The conductive polymer material layer preferably has a thickness of 100 μs or less. When the thickness of the conductive
이러한 전도성 고분자 물질층(125a, 125b)은 잉크젯 프린팅법 등을 비롯한 다양한 방법을 이용하여 형성할 수 있는데, 특히 디핑(dipping)법이나 스핀 코팅법 등을 이용하는 것이 공정의 단순화 및 소요시간의 단축 등의 면에서 바람직하다.The conductive
유기 반도체층(127)은 반도체 특성을 갖는 유기물로 이루어지는데, 예컨대 펜타센(pentacene), 테트라센(tetracene), 안트라센(anthracene), 나프탈렌(naphthalene), 알파-6-티오펜, 알파-4-티오펜, 페릴렌(perylene) 및 그 유도체, 루브렌(rubrene) 및 그 유도체, 코로넨(coronene) 및 그 유도체, 페릴렌테트라카르복실릭디이미드(perylene tetracarboxylic diimide) 및 그 유도체, 페릴렌테트라카르복실릭디안하이드라이드(perylene tetracarboxylic dianhydride) 및 그 유도체, 폴리티오펜 및 그 유도체, 폴리파라페닐렌비닐렌 및 그 유도체, 폴리파라페닐렌 및 그 유도체, 폴리플로렌 및 그 유도체, 폴리티오펜비닐렌 및 그 유도체, 폴리티오펜-헤테로고리방향족 공중합체 및 그 유도체, 나프탈렌의 올리고아센 및 이들의 유도체, 알파-5-티오펜의 올리고티오펜 및 이들의 유도체, 금속을 함유하거나 함유하지 않은 프탈로시아닌 및 이들의 유도체, 파이로멜리틱 디안하이드라이드 및 그 유도체, 파이로멜리틱 디이미드 및 이들의 유도체, 퍼릴렌테트라카르복시산 디안하이드라이드 및 그 유도체, 및 퍼릴렌테트라카르복실릭 디이미드 및 이들의 유도체 중 적어도 어느 하나를 구비하는 물질일 수 있다. 이러한 유기 반도체층(127)은 잉크젯 프린팅법, 디핑법 또는 스핀 코팅법 등의 다양한 방법으로 형성될 수 있다.The
유기 반도체층(127) 상에는 게이트 절연막(122)이 구비된다. 게이트 절연막 (122)은 그 상부에 구비되는 게이트 전극(121)을 소스 전극(123), 드레인 전극(124) 및 유기 반도체층(127)으로부터 절연시키는 것으로, 실리콘 옥사이드 또는 실리콘 나이트라이드 등과 같은 무기물을 이용하여 형성될 수도 있고, 완성된 후의 박막 트랜지스터의 플렉서블 특성을 강화하기 위해 파릴렌(parylene), 에폭시(epoxy), PVC, BCB 또는 CYPE 등과 같은 유기물을 이용하여 형성될 수도 있다. 이 게이트 절연막(122) 상에는 도전성 물질로 형성된 게이트 전극(121)이 구비된다.The
전술한 바와 같이 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)과 유기 반도체층(127) 사이의 컨택 저항이 높기에, 유기 박막 트랜지스터의 온 커런트의 크기가 작고 점멸비(on/off ratio)가 낮다는 문제점이 있었다. 따라서 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)과 유기 반도체층(127) 사이에 전도성 고분자 물질층(125a, 125b)이 개재되도록 함으로써, 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)의 페르미 레벨(fermi level)과 유기 반도체층(127)의 호모(HOMO: highest occupied molecular orbit) 에너지 레벨 또는 루모(lowest unoccupied molecular orbit) 에너지 레벨의 차이에 기인한 포텐셜 장벽(potential barrier)을 줄일 수 있으며, 결과적으로 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)과 유기 반도체층(127) 사이의 컨택 저항을 낮춰 유기 박막 트랜지스터의 특성을 대폭 개선할 수 있다. As described above, since the contact resistance between the
또한, 무기물인 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)과 유기물인 유기 반도체층(127) 사이에 전도성 고분자 물질층(125a, 125b)이 개재되도록 함으로써, 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)과 유기 반도체층(127) 사이의 접합력이 약하여 박리 등이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 불량률을 낮추고 유기 박막 트랜지스터의 장수명화를 도모할 수 있다.In addition, the conductive
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터를 개략적으로 도시하는 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view of an organic thin film transistor according to another exemplary embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터가 전술한 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터와 다른 점은, 전술한 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터의 경우에는 소스 전극과 드레인 전극 각각에 대응하도록 패터닝된 전도성 고분자 물질층(도 1의 125a, 125b 참조)이 구비되었으나, 본 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터의 경우에는 소스 전극(123)과 유기 반도체층(127) 사이 및 드레인 전극(124)과 유기 반도체층(127) 사이에 각각 개재된 전도성 고분자 물질층(125)이 일체로 구비되어 있다는 것이다.The organic thin film transistor according to the present embodiment is different from the organic thin film transistor according to the above-described embodiment, in the case of the organic thin film transistor according to the above-described embodiment, a conductive polymer material layer patterned to correspond to each of the source electrode and the drain electrode (See 125a and 125b of FIG. 1), but in the case of the organic thin film transistor according to the present embodiment, between the
전술한 바와 같이 전도성 고분자 물질층(125)은 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDOT; polyethylenedioxythiophene) 또는 폴리아닐린(PANI; polyaniline)으로 구비될 수 있는데, 바람직하게는 비저항(比抵抗, resistivity)이 105Ω㎝ 이상 1014Ω㎝ 이하인 PEDOT으로 구비되도록 할 수 있다. As described above, the conductive
비저항이 105Ω㎝ 이상인 것이 바람직한 것은, 이러한 비저항을 갖는 물질을 이용함으로써 그 측면 방향, 즉 소스 전극(123)과 드레인 전극(124) 사이의 방향으로는 전도가 이루어지지 않게 할 수 있기 때문이다. 유기 박막 트랜지스터는 게이트 전극(121)에 인가된 소정의 전기적 신호에 따라 소스 전극(123)과 드레인 전극(124) 사이에 전기적 신호가 소통될 수 있도록 하는 스위칭 소자 또는 구동 소자로 서 이용되는 바, 따라서 게이트 전극(121)에 소정의 전기적 신호가 인가될 경우에만 유기 반도체층(127) 내에 채널이 형성되어 소스 전극(123)과 드레인 전극(124) 사이에 전기적 신호가 소통되어야 한다. 그러나 비저항이 105Ω㎝보다 작게 되면, 전도성 고분자 물질층(125)이 일체로 형성될 경우 유기 반도체층(127)에 채널이 형성되지 않았을 경우에도 소스 전극(123)과 드레인 전극(124) 사이에 전기적 신호가 소통될 수 있다. 따라서 전도성 고분지 물질층(125)의 비저항이 105Ω㎝ 이상인 것이 바람직하다.It is preferable that the resistivity is 10 5 Ωcm or more because conduction is prevented from occurring in the lateral direction thereof, that is, the direction between the
특히 비저항(比抵抗, resistivity)이 105Ω㎝ 이상인 PEDOT을 사용할 경우, 전도성 고분자 물질층(125)의 두께가 100Å 이하이므로 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)과 유기 반도체층(127) 사이의 거리가 100Å 이하가 되어 그 방향으로의 전기 전도는 용이하게 이루어지지만, 소스 전극(123)과 드레인 전극(124) 사이의 거리는 상대적으로 멀기에 비저항이 105Ω㎝ 이상일 경우 그 방향으로는 전도가 이루어지지 않는다. 따라서 전도성 고분자 물질층(125)은 패터닝되지 않고 일체로 형성되더라도 유기 박막 트랜지스터는 스위칭 소자 또는 구동 소자로서 기능을 유지하면서도 그 제조를 용이하게 할 수 있다.In particular, when PEDOT having a resistivity of 10 5 Ωcm or more is used, the thickness of the conductive
그러나 전도성 고분자 물질층(125)의 비저항이 1014Ω㎝ 이상일 경우에는 고분자 물질층(125) 자체의 저항으로 인하여 유기 박막 트랜지스터의 소스 전극과 드레인 전극 사이의 전기적 소통이 이루어지지 않게 되므로, 따라서 전도성 고분자 물질층(125)의 비저항은 1014Ω㎝ 이하인 것이 바람직하다.However, when the resistivity of the conductive
한편, 복수개의 유기 박막 트랜지스터들이 어레이 형태로 구비될 경우, 인접한 유기 박막 트랜지스터들 사이의 크로스 토크를 방지하기 위해 유기 반도체층(127)이 인접한 박막 트랜지스터와 구별되도록 패터닝되는 것이 바람직하다. 이 경우, 전도성 고분자 물질층(125)은 유기 반도체층(127)과 인접한 층이므로, 유기 반도체층(127)을 패터닝하면서 그와 동일하게 패터닝되도록 할 수도 있다. 물론 전술한 바와 같이 전도성 고분자 물질층(125)은 반드시 패터닝될 필요가 없으므로, 복수개의 박막 트랜지스터들에 있어서 일체로 구비되도록 할 수도 있다.Meanwhile, when a plurality of organic thin film transistors are provided in an array form, the
한편 상기 실시예들에 있어서는 게이트 전극이 소스 전극 및 드레인 전극의 상부에 배치된 스태거드형 유기 박막 트랜지스터를 기준으로 설명하였으나, 이 외의 다양한 형태의 유기 박막 트랜지스터들에도 본 발명이 적용될 수 있음은 물론이다. 예컨대 도 3에 도시된 것과 같이 게이트 전극(121)이 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)의 하부에 구비된 인버티드 코플래나형(inverted coplanar) 유기 박막 트랜지스터는 물론, 도 4에 도시된 것과 같이 코플래나형 유기 박막 트랜지스터와 달리 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)이 유기 반도체층(127)의 상부에 배치된 인버티드 스태거드형(inverted staggered) 유기 박막 트랜지스터에도 본 발명이 적용될 수 있다.Meanwhile, in the above embodiments, the gate electrode is described based on a staggered organic thin film transistor disposed on the source electrode and the drain electrode, but the present invention may be applied to various other types of organic thin film transistors. to be. For example, as shown in FIG. 3, an inverted coplanar organic thin film transistor having a
도 5는 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.5 is a schematic cross-sectional view of an organic light emitting display device according to another exemplary embodiment of the present invention.
전술한 바와 같은 유기 박막 트랜지스터들은 플렉서블 특성이 좋은 바, 따라서 박막 트랜지스터를 구비하는 다양한 플렉서블 평판 디스플레이 장치에 이용될 수 있다. 이러한 평판 디스플레이 장치로서 액정 디스플레이 장치 및 유기 발광 디스플레이 장치 등 다양한 디스플레이 장치들이 있는 바, 특히 디스플레이 소자가 유기물로 형성된 유기 발광 디스플레이 장치의 경우 그 효용이 크다.As described above, the organic thin film transistors have good flexible characteristics, and thus may be used in various flexible flat panel display apparatuses having thin film transistors. As such a flat panel display device, there are various display devices such as a liquid crystal display device and an organic light emitting display device. In particular, the organic light emitting display device in which the display element is formed of an organic material has great utility.
상술한 실시예들에 따른 유기 박막 트랜지스터들을 구비하는 유기 발광 디스플레이 장치의 경우, 유기 박막 트랜지스터 및 유기 발광 소자는 기판(210) 상에 구비된다.In the case of the organic light emitting display device having the organic thin film transistors according to the above-described embodiments, the organic thin film transistor and the organic light emitting element is provided on the
유기 발광 디스플레이 장치는 다양한 형태의 것이 적용될 수 있는 데, 본 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치는 유기 박막 트랜지스터를 구비한 능동 구동형(AM: active matrix) 발광 디스플레이 장치이다.The organic light emitting display device may be applied in various forms. The organic light emitting display device according to the present embodiment is an active matrix (AM) light emitting display device having an organic thin film transistor.
각 부화소들은 도 5에서 볼 수 있는 바와 같은 적어도 하나의 유기 박막 트랜지스터(TFT)를 구비한다. 도 5를 참조하면, 기판(210) 상에 필요에 따라 SiO2 등으로 버퍼층(미도시)이 형성될 수 있고, 그 상부로 전술한 바와 같은 유기 박막 트랜지스터가 구비된다. 물론 도 5에는 전술한 실시예들 및 그 변형예들 중 어느 하나의 경우의 유기 박막 트랜지스터가 도시된 것이며, 이에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Each subpixel has at least one organic thin film transistor (TFT) as shown in FIG. 5. Referring to FIG. 5, a buffer layer (not shown) may be formed of SiO 2 on the
유기 박막 트랜지스터의 상부로는 SiO2 등으로 이루어진 패시베이션막(228)이 형성되고, 패시베이션막(228)의 상부에는 아크릴, 폴리이미드 등에 의한 화소정 의막(229)이 형성되어 있다. 패시베이션막(228)은 유기 박막 트랜지스터를 보호하는 보호막의 역할을 할 수도 있고, 그 상면을 평탄화시키는 평탄화막의 역할을 할 수도 있다.A
그리고 비록 도면으로 도시하지는 않았지만, 유기 박막 트랜지스터에는 적어도 하나의 커패시터가 연결될 수 있다. 그리고, 이러한 유기 박막 트랜지스터를 포함하는 회로는 반드시 도 5에 도시된 예에 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변형 가능함은 물론이다.Although not shown in the drawings, at least one capacitor may be connected to the organic thin film transistor. The circuit including the organic thin film transistor is not necessarily limited to the example illustrated in FIG. 5, and may be variously modified.
한편, 드레인 전극(224)에 유기 발광 소자가 연결된다. 유기 발광 소자는 상호 대향된 화소 전극(231) 및 대향 전극(234)과, 이 전극들 사이에 개재된 적어도 발광층을 포함하는 중간층(233)을 구비한다. 대향 전극(234)은 복수개의 화소들에 있어서 공통으로 형성될 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다.The organic light emitting diode is connected to the
한편, 도 5에는 중간층(233)이 부화소에만 대응되도록 패터닝된 것으로 도시되어 있으나 이는 부화소의 구성을 설명하기 위해 편의상 그와 같이 도시한 것이며, 중간층(233)은 인접한 부화소의 중간층과 일체로 형성될 수도 있음은 물론이다. 또한 중간층(233) 중 일부의 층은 각 부화소별로 형성되고, 다른 층은 인접한 부화소의 중간층과 일체로 형성될 수도 있는 등 그 다양한 변형이 가능하다.Meanwhile, in FIG. 5, the
화소 전극(231)은 애노드 전극의 기능을 하고, 대향 전극(234)은 캐소드 전극의 기능을 한다. 물론, 이 화소 전극(231)과 대향 전극(234)의 극성은 반대로 되어도 무방하다. 또한 화소 전극(231)과 드레인 전극(224)은 전기적으로 연결되는 바, 이들은 일체로 형성될 수도 있다.The
화소 전극(231)은 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있다. 투명전극으로 사용될 때에는 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3로 구비될 수 있고, 반사형 전극으로 사용될 때에는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이들의 화합물 등으로 반사막을 형성한 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3를 형성할 수 있다.The
대향 전극(234)도 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있는데, 투명 전극으로 사용될 때는 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 및 이들의 화합물이 중간층(233)을 향하도록 증착한 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등의 투명 전극 형성용 물질로 보조 전극이나 버스 전극 라인을 형성할 수 있다. 그리고, 반사형 전극으로 사용될 때에는 위 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 및 이들의 화합물을 전면(全面) 증착하여 형성한다.The
화소 전극(231)과 대향 전극(234) 사이에 구비되는 중간층(233)은 저분자 또는 고분자 유기물로 구비될 수 있다. 저분자 유기물을 사용할 경우 홀 주입층(HIL: hole injection layer), 홀 수송층(HTL: hole transport layer), 유기 발광층(EML: emission layer), 전자 수송층(ETL: electron transport layer), 전자 주입층(EIL: electron injection layer) 등이 단일 혹은 복합의 구조로 적층되어 형성될 수 있으며, 사용 가능한 유기 재료도 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘 (N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine: NPB) , 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등을 비롯해 다양하게 적용 가능하다. 이들 저 분자 유기물은 마스크들을 이용하여 진공증착의 방법으로 형성될 수 있다.The
고분자 유기물의 경우에는 대개 홀 수송층(HTL) 및 발광층(EML)으로 구비된 구조를 가질 수 있으며, 이 때, 상기 홀 수송층으로 PEDOT를 사용하고, 발광층으로 PPV(Poly-Phenylenevinylene)계 및 폴리플루오렌(Polyfluorene)계 등 고분자 유기물질을 사용한다.In the case of the polymer organic material, the structure may include a hole transporting layer (HTL) and a light emitting layer (EML). In this case, PEDOT is used as the hole transporting layer, and PPV (Poly-Phenylenevinylene) and polyfluorene are used as the light emitting layer. Polymer organic materials such as (Polyfluorene) are used.
기판(210) 상에 형성된 유기 발광 소자는, 대향 부재(미도시)에 의해 밀봉된다. 대향부재는 기판(210)과 동일하게 글라스재, 플라스틱재 또는 금속재등으로 형성되어 구비될 수 있다.The organic light emitting element formed on the
이와 같은 유기 발광 디스플레이 장치에 있어서 전술한 실시예들 및 그 변형예들에 따른 유기 박막 트랜지스터들이 구비되도록 함으로써, 입력된 영상신호에 따라 정확하게 이미지를 구현하는 발광 디스플레이 장치를 제조할 수 있게 된다.In the organic light emitting display device as described above, the organic thin film transistors according to the above-described embodiments and modifications thereof are provided, thereby making it possible to manufacture a light emitting display device that accurately implements an image according to an input image signal.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 유기 박막 트랜지스터 및 이를 구비한 유기 발광 디스플레이 장치에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.According to the organic thin film transistor and the organic light emitting display device having the same according to the present invention made as described above, the following effects can be obtained.
첫째, 소스 전극 및 드레인 전극과 유기 반도체층 사이에 전도성 고분자 물질층이 구비되도록 함으로써, 소스 전극 및 드레인 전극과 유기 반도체층 사이의 컨택 저항을 대폭 감소시킬 수 있다.First, by providing a conductive polymer layer between the source electrode and the drain electrode and the organic semiconductor layer, it is possible to significantly reduce the contact resistance between the source electrode and the drain electrode and the organic semiconductor layer.
둘째, 소스 전극 및 드레인 전극과 유기 반도체층 사이에 전도성 고분자 물질층이 구비되도록 함으로써, 소스 전극 및 드레인 전극과 유기 반도체층 사이의 접합력을 대폭 향상시킬 수 있다.Second, by providing a conductive polymer layer between the source electrode and the drain electrode and the organic semiconductor layer, the bonding force between the source electrode and the drain electrode and the organic semiconductor layer can be significantly improved.
넷째, 전도성 고분자 물질층이 패터닝되지 않아도 되므로, 제조 공정이 단순해지고 제조비용을 절감시킬 수 있으며 수율을 대폭 향상시킬 수 있다.Fourth, since the conductive polymer material layer does not need to be patterned, the manufacturing process can be simplified, the manufacturing cost can be reduced, and the yield can be greatly improved.
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.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
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