• Prospectives of Industrial Chemistry
• /
• v.23 no.6
• /
• pp.25-36
• /
• 2020

용액공정을 통해 유기 전자소자를 대면적으로 제조하는 것은 다양한 장치 구성 요소(반도체, 절연체, 도체)의 패터닝 및 적층이 필요하기 때문에 매우 어려운 과제이다. 본 연구에서는 4개의 광 가교 기능기를 가지는 3차원 사면체 가교제인 (2,2-bis(((4-azido-2,3,5,6-tetrafluorobenzoyl)oxy)methyl)propane-1,3-diyl bis(4-azido-2,3,5,6-tetrafluorobenzoate) (4Bx)를 활용하여 용액공정을 기반으로 형성된 전자재료 박막을 고해상도로 패터닝 및 적층하는 기술을 개발하고, 이를 사용하여 고분자 박막 트랜지스터(PTFTs) 및 논리회로 어레이 제작을 진행하였다. 4Bx는 다양한 용액공정이 가능한 전자재료와 용매에 쉽게 혼합될 수 있으며, 자외선(UV)에 의해 가교제가 광 활성화되어 전자재료와 가교 결합을 형성할 수 있다. 4Bx는 기존의 2개의 광 가교 기능기를 갖는 가교제에 비해 높은 가교 효율로 인해 적은 양을 첨가하여도 완전하게 가교된 전자재료 박막을 형성할 수 있어 전자재료의 고유한 특성을 보존할 수 있다. 더욱이, 가교된 전자재료 박막은 화학적 내구성이 향상되어 고해상도 미세 패터닝을 할 수 있을 뿐만 아니라 용액공정을 통해 전자소자를 구성하는 전자재료의 적층이 가능하다. 4Bx의 광 가교 방법은 전용액공정을 통한 전자소자의 제작에 대한 혁신적인 방안을 제시한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2005.05a
• /
• pp.84-87
• /
• 2005

본 논문에서는 p-type 고분자 물질인 P3HT (Poly-3-hexylthiophene)를 잉크젯 프린팅 방식으로 활성화층을 적층함으로써 Organic thin film transistor를 제작하여 이에 대한 특성을 연구하였다. Piezoelectric 방식의 잉크젯 프린팅을 이용하여 P3HT single drop jetting 시 두께 $150{\sim}200{\AA}$, 직경 약 70 ~ 80 um정도의 drop profile을 얻을 수 있었다. P3HT의 solvent로서 Chlorobenzene을 사용하여 농도 약 0.5 wt.%의 Ink-jet용 ink를 제작하여 이를 Channel Width 37, 236 um 크기의 Au 전극 위에 jetting 하여 각각의 특성을 측정하였다. 상기 실험은 상온의 외부환경에서 실시되었으며 실험 결과 최대 ${\mu}=1{\times}10^{-2}\;cm^2/Vsec$, $I_{on}/I_{off}=10^3{\sim}10^4$ 정도로서 off current가 높은 편이나 이동도 측면에서는 다른 방법의 박막 증착 실험결과와 비교할 때 동등 수준의 결과를 얻을 수 있었다.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
• /
• v.27 no.2
• /
• pp.137-143
• /
• 2010

Oxide semiconductors Thin-film transistors are an exemplified one owing to its excellent ambient stability and optical transparency. In particular zinc oxide (ZnO) has been reported because It has stability in air, a high electron mobility, transparency and low light sensitivity, compared to any other materials. For this reasons, ZnO TFTs have been studied actively. Furthermore, we expected that would be satisfy the demands of flexible display in new generation. In order to do that, ZnO TFTs must be fabricated that flexible substrate can sustain operating temperature. So, In this paper we have studied low-temperature process of zinc oxide(ZnO) thin-film transistors (TFTs) based on silicon nitride ($SiN_x$)/cross-linked poly-vinylphenol (C-PVP) as gate dielectric. TFTs based on oxide fabricated by Low-temperature process were similar to electrical characteristics in comparison to conventional TFTs. These results were in comparison to device with $SiN_x$/low-temperature C-PVP or $SiN_x$/conventional C-PVP. The ZnO TFTs fabricated by low-temperature process exhibited a field-effect mobility of $0.205\;cm^2/Vs$, a thresholdvoltage of 13.56 V and an on/off ratio of $5.73{\times}10^6$. As a result, We applied experimental for flexible PET substrate and showed that can be used to ZnO TFTs for flexible application.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2018.06a
• /
• pp.126-126
• /
• 2018

최근 차세대 디스플레이인 flexible 하고 transparent 한 디스플레이 개발이 진행 중 이며, 이러한 디스플레이가 개발 되기 위해 백 플레인으로 사용되는 Thin Film Transistor (TFT) 또한 차세대 디스플레이 못지 않게 연구가 진행 되고 있다. 기존의 무기물을 기반으로 하고 Rigid한 TFT는 현재 많은 곳에 적용이 되어 사람들이 사용 하고 있다. 하지만 이미 시장은 포화상태이며 차세대 디스플레이 컨셉인 flexible 하고 투명한 것과 맞지 않는다. 그래서 유연하며 투명한 특성을 가진 TFT에 대한 연구가 활발히 진행 되고 있으며 많은 성과를 이루었다. 이러한 소자를 이용하여 훗날 Electronic-skin(e-skin)이라 부르는 전자 피부를 활용하여 실시간 모니터링 할 수 있는 헬스 케어 분야 등에 활용 가치 또한 높다. 현재 유연하며 투명한 기판 및 물질 개발에 많은 연구 개발이 진행 되고 있다. 하지만 유연한 기판을 사용하여 TFT를 제작한 후 stress나 bending에 대한 내구성과 안정성, 신뢰성 등이 무기물을 기반으로 한 TFT에 비해 좋지 않은 실정이다. 따라서 유연하며 투명한 기판을 사용한 TFT에 대한 안정성, 신뢰성 등을 확보하여야 한다. 본 연구 에서는 유연한 기판을 사용하여 TFT를 제작 한 후, TFT특성과 안정성을 확보하는 것을 목표로 실험을 진행하였다. 우리는 Mo전극과 Parylene 기판을 사용하여 유연한 TFT소자를 탑 게이트 구조로 제작 하였고 Rigid한 Glass기판 위에 Floating Process를 진행하기 위해 PVA층을 코팅 후 그 위에 Parylene을 CVD로 증착 하고 IGZO를 Sputter를 사용해 증착했다. Parylene은 DI Water 70도에서 Floating 공정을 통해 Rigid 기판에서 탈착 시켰다. 유연한 기판 위에 TFT를 제작 후 bending에 대한 특성 변화 및 안정성에 대한 측정을 실시하였다. Bending에 대한 특성 변화는 우수한 결과가 나왔지만 안정성 측정 중 Negative Bias Stress(NBS) 상에서 비정상적인 On Current Drop 현상이 발생 되었다. Parylene과 Channel층 사이 interface roughness로 인해 charge trap이 되고 이로 인해 On Current Drop 이라는 현상으로 나타났다. 그래서 우리는 Parylene 기판과 Channel 층간의 surface roughness를 개선하기 위한 방법으로 UV Treatment를 사용하였고 시간을 다르게 하여 surface 개선을 진행했다. Treatment 시간을 증가 시킴에 따라 Surface roughness가 많이 좋아 졌으며, Surface를 개선하고자 비정상적인 On Current Drop 현상이 없어졌으며 위 실험으로 Polymer의 surface roughness에 따라 TFT에 대한 안정성에 대한 신뢰성이 확보 될 수 있는 것을 확인 하였다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
• /
• v.24 no.1
• /
• pp.12-16
• /
• 2011

In this study, we fabricated the flexible pentacene TFTs with the polymer gate dielectric and contact printing method by using the silver nano particle ink as a source/drain material on plastic substrate. In this experiment, to lower the cross-linking temperature of the PVP gate dielectric, UV-Ozone treatment has been used and the process temperature is lowered to $90^{\circ}C$ and the surface is optimized by various treatment to improve device characteristics. We tried various surface treatments; $O_2$ Plasma, hexamethyl-disilazane (HMDS) and octadecyltrichlorosilane (OTS) treatment methods of gate dielectric/semiconductor interface, which reduces trap states such as -OH group and grain boundary in order to improve the OTFTs properties. The optimized OTFT shows the device performance with field effect mobility, on/off current ratio, and the sub-threshold slope were extracted as $0.63cm^2 V^{-1}s^{-1}$, $1.7{\times}10^{-6}$, and of 0.75 V/decade, respectively.

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2007.07a
• /
• pp.1345-1346
• /
• 2007

다양한 게이트 절연막의 펜타신 박막 트랜지스터의 전기적 특성을 atomic force microscope (AFM), X-선 회절을 사용하여 분석하였다. 펜타신 박막 트랜지스터는 thermal evaporator 방법을 사용하여 여러 폴리며 기판위에 제작하였다. Hexamethylsilasane (HMDS), polyvinyl acetate (PVA), polymethyl methacrylate (PMMA)등의 폴리머 기판을 사용하여 다양한 온도에서 증착시켰다. 이 때 PMMA위에 증착시킨 펜타신의 경우가 가장 큰 그레인 크기를 보였고, 가장 적은 트랩 농도를 보였다. 그리고 상부 전극 구조를 가진 박막 트랜지스터를 HMDS 처리를 한 $SiO_2$와 PMMA 절연막을 사용하여 제작하고 비교하였다. 이때 PMMA기판 위에 제작한 트랜지스터는 전계효과 이동도가 ${\mu}_{FET}=0.03cm^{2}/Vs$ 이고, 문턱이전 기울기 0.55V/dec, 문턱전압 $V_{th}=-6V$, on/off 전류비 $>10^5$의 전기적 특성을 보였고, $SiO_2$ 기판위에 제작한 트랜지스터는 전계효과 이동도 ${\mu}_{FET}=0.004cm^{2}/Vs$, 문턱이전 기울기 0.518 V/dec, 문턱전압 $V_{th}=5V$, on/off 전류비 $>10^4$의 전기적 특성을 보였다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
• /
• v.48 no.3
• /
• pp.7-11
• /
• 2011

In this paper, we proposed a simple and high-yield printing process for source and drain electrodes of organic thin film transistor (OTFT). The surface energy of PVP (poly 4-vinylphenol) gate dielectric was decreased from 56 $mJ/m^2$ to 45 $mJ/m^2$ by adding fluoride of 3000ppm into it. Meanwhile the surface energy of source and drain (S/D) electrodes area on the PVP was increased to 87 $mJ/m^2$ by treating the areas, which was patterned by photolithography, with oxygen plasma, maximizing the surface energy difference from the other areas. A conductive polymer, G-PEDOT:PSS, was deposited on the S/D electrode areas by brushing painting process. With such a simple process we could obtain a high yield of above 90 % in $16{\times}16$ arrays of OTFTs. The performance of OTFTs with the fluoride-added PVP was similar to that of OTFTs with the ordinary PVP without fluoride, generating the mobility of 0.1 $cm^2/V.sec$, which was sufficient enough to drive electrophoretic display (EPD) sheet. The EPD panel employing the OTFT-backpane successfully demonstrated to display some patterns on it.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• v.32 no.2
• /
• pp.417-423
• /
• 2011

A series of new quinoxaline-based thiophene copolymers (PQx2T, PQx4T, and PQx6T) was synthesized via Yamamoto and Stille coupling reactions. The $M_ws$ of PQx2T, PQx4T, and PQx6T were found to be 20,000, 12,000, and 29,000, with polydispersity indices of 2.0, 1.2, and 1.1, respectively. The UV-visible absorption spectra of the polymers showed two distinct absorption peaks in the ranges 350 - 460 nm and 560 - 600 nm, which arose from the ${\pi}-{\pi}^*$ transition of oligothiophene units and intramolecular charge transfer (ICT) between a quinoxaline acceptor and thiophene donor. The HOMO levels of the polymer ranged from -5.37 to -5.17 eV and the LUMO levels ranged from -3.67 to -3.45 eV. The electrochemical bandgaps of PQx2T, PQx4T, and PQx6T were 1.70, 1.71, and 1.72 eV, respectively, thus yielding low bandgap behavior. PQx2T, PQx4T, and PQx6T had open circuit voltages of 0.58, 0.42, and 0.47 V, and short circuit current densities of 2.9, 5.29 and 9.05 mA/$cm^2$, respectively, when $PC_{71}BM$ was used as an acceptor. For the solar cells with PQx2T-PQx6T:$PC_{71}BM$ (1:3) blends, an increase in performance was observed in going from PQx2T to PQx6T. The power conversion efficiencies of PQx2T, PQx4T, and PQx6T devices were found to be 0.69%, 0.73%, and 1.80% under AM 1.5 G (100 mW/$cm^2$) illumination.

• The Magazine of the IEIE
• /
• v.29 no.6
• /
• pp.76-80
• /
• 2002

'Liquid Crystal의 상전이(相轉移)와 광학적 이방성(異方性)이 1888년과 1889년 F. Reinitzer와 O. Lehmann에 의해 Monatsch Chem.과 Z.Physikal.Chem.에 각각 보고된 후 부터 제2차 세계대전이 끝난 뒤인 1950년대 까지는 Liquid Crystal을 단지실험실에서의 기초학문 차원의 연구 대상으로만 다루어 왔다. 1963년 Williams가 Liquid Crystal Device로는 최초로 특허 출원을 하였으며, 1968년 RCA사의 Heilmeier등은 Nematic 액정(液晶)에 저주파(低周波) 전압(電壓)을 인가하면 투명한 액정이 혼탁(混濁)상태로 변화하는 '동적산란(動的散亂)'(Dynamic Scattering) 현상을 이용하여 최초의 DSM(Dynamic Scattering Mode) LCD(Liquid Crystal Display)를 발명하였다. 비록 150V 이상의 높은 구동전압과 과소비전력의 특성 때문에 실용화에는 실패하였지만 Guest-Host효과와 Memory효과 등을 발견하였다. 1970년대에 이르러 실온에서 안정되게 사용 가능한 액정물질들이 합성되고(H. Kelker에 의해 MBBA, G. Gray에 의한 Cyano-Biphenyl 액정의 합성), CMOS 트랜지스터의 발명, 투명도전막(ITO), 수은전지등의 주변기술들의 발전으로 인하여 LCD의 상품화가 본격적으로 이루어지게 되었다. 1971년에는 M. Shadt, W. Helfrich, J.L. Fergason등이 TN(Twisted Nematic) LCD를 발명하여 전자 계산기와 손목시계에 응용되었고, 1970년대 말에는 Sharp에서 Dot Matrix형의 휴대형 컴퓨터를 발매하였다. 이러한 단순 구동형의 TN LCD는 그래픽 정보를 표시하는 데에는 품질의 한계가 있어 1979년 영국의 Le Comber에 의해 a-Si TFT(amorphous Silicon Thin Film Transistor) LCD의 연구가 시작되었고, 1983년 T.J. Scheffer, J. Nehring, G. Waters에 의해 STN(Super Twisted Nematic) LCD가 창안되었고, 1980년 N. Clark, S. Lagerwall 및 1983년 K.Yossino에 의해 Ferroelectric LCD가 등장하여 LCD의 정보 표시량 증대에 크게 기여하였다. Color화의 진전은 1972년 A.G. Ficher의 셀 외부에 RGB(Red, Green, Blue) filter를 부착하는 방안과, 1981년 T. Uchida 등에 의한 셀 내부에 RGB filter를 부착하는 방법에 의해 상품화가 되었다. 1985년에는 J.L. Fergason에 의해 Polymer Dispersed LCD가 발명되었고, 1980년대 중반에 이르러 동화상(動畵像) 표시가 가능한 a-Si TFT LCD의 시제품(試製品) 개발이 이루어지고 1990년부터는 본격적인 양산 시대에 접어들게 되었다. 1990년대 초에는 STN LCD의 Color화 및 대형화(大型化) 고(高)품위화에 힘입어 Note-Book PC에 LCD가 본격적으로 적용이 되었고, 1990년대 후반에는TFT LCD의 표시품질 대비 가격경쟁력 확보로 인하여 Note-Book PC 시장을 독점하기에 이르렀다. 이후로는 TFT LCD의 대형화가 중요한 쟁점으로 부각되고 있고, 1995년 삼성전자는 당시 세계최대 크기의 22' TFT LCD를 개발하였다. 또한 LCD의 고정세(高情細)화를 위해 Poly Si TFT LCD의 개발이 이루어졌고, 디지타이져 일체형 LCD의 상품화가 그 응용의 폭을 넓혔으며, LCD의 대형화를 위해 1994년 Canon에 의해 14.8', 21' 등의 FLCD가 개발되었다. 대형화 방안으로 Tiled LCD 기술이 개발되고 있으며, 1995년에 Sharp에 의해 21' 두장의 Panel을 이어 붙인 28' TFT LCD가 전시되었고 1996년에는 21' 4장의 Panel을 이어 붙인 40'급 까지의 개발이 시도 되었으며 현재는 LCD의 특성향상과 생산설비의 성능개선과 안정적인 공정관리기술을 바탕으로 삼성전자에서 단패널 40' TFT LCD가 최근에 개발되었다. Projection용 디스플레이로는 Poly-Si TFT LCD를 이용하여 $25'{\sim}100'$사이의 배면투사형과 전면투사형 까지 개발되어 대형 TV시장을 주도하고 있다. 21세기 디지털방송 시대를 맞아 플라즈마디스플레이패널(PDP) TV, 액정표시장치 (LCD)TV, 강유전성액정(FLCD) TV 등 2005년에 약 1500만대 규모의 거대 시장을 형성할 것으로 예상되는 이른바 '벽걸이TV'로 불리는 차세대 초박형 TV 시장을 선점하기 위하여 세계 가전업계들이 양산에 총력을 기울이고 있다. 벽걸이TV 시장이 본격적으로 형성되더라도 PDP TV와 LCD TV가 직접적으로 시장에서 경쟁을 벌이는 일은 별로 없을 것으로 보인다. 향후 디지털TV 시장이 본격적으로 열리면 40인치 이하의 중대형 시장은 LCD TV가 주도하고 40인치 이상 대화면 시장은 PDP TV가 주도할 것으로 보는 시각이 지배적이기 때문이다. 그러나 이러한 직시형 중대형(重大型)디스플레이는 그 가격이 너무 높아서 현재의 브라운관 TV를 대체(代替)하기에는 시일이 많이 소요될 것으로 추정되고 있다. 그 대안(代案)으로는 비교적 저가격(低價格)이면서도 고품질의 디지털 화상구현이 가능한 고해상도 프로젝션 TV가 유력시되고 있다. 이러한 고해상도 프로젝션 TV용으로 DMD(Digital Micro-mirror Display), Poly-Si TFT LCD와 LCOS(Liquid Crystals on Silicon) 등의 상품화가 진행되고 있다. 인터넷과 정보통신 기술의 발달로 휴대형 디스플레이의 시장이 예상 외로 급성장하고 있으며, 요구되는 디스플레이의 품질도 단순한 문자표시에서 그치지 않고 고해상도의 그래픽 동화상 표시와 칼라 표시 및 3차원 화상표시까지 점차로 그 영역이 넓어지고 있다. <표 1>에서 보여주는 바와 같이 LCD의 시장규모는 적용분야 별로 지속적인 성장이 예상되며, 새로운 응용분야의 시장도 성장성을 어느 정도 예측할 수 있다. 따라서 LCD기술의 연구개발 방향은 크게 두가지로 분류할 수 있으며 첫째로는, 현재 양산되고 있는 LCD 상품의 경쟁력강화를 위하여 원가(原價) 절감(節減)과 표시품질을 향상시키는 것이며 둘째로는, 새로운 타입의 LCD를 개발하여 기존 상품을 대체하거나 새로운 시장을 창출하는 분야로 나눌 수 있다. 이와 같은 관점에서 현재 진행되고 있는 LCD기술개발은 다음과 같이 분류할 수 있다. 1) 원가 절감 2) 특성 향상 3) New Type LCD 개발.