초록 ▼

본 연구는 선행 1단계 연구를 통한 그 간의 Know-how를 바탕으로 고성능 OTFT 핵심요소 기술개발을 위해 소재, 구조 및 공정의 보완과 최적화에 관한 연구를 수행하였다. 또한 새로이 ALD(Atomic Layer Deposition) 장비를 제작 이용하여 기능성 SAMs 형성 계면 처리 기술과 게이트 전극의 전처리를 이용하여 동일 기판 내에서의 소자 특성 다변화가 가능하며 논리회로 구현에 응용 가능하다. 향후 플라스틱 기판에 적용 가능한 저온/액상 고유전성 혼합 절연체를 개발과 유-무기 혼합 절연체를 개발하여 국내 특허를 출

본 연구는 선행 1단계 연구를 통한 그 간의 Know-how를 바탕으로 고성능 OTFT 핵심요소 기술개발을 위해 소재, 구조 및 공정의 보완과 최적화에 관한 연구를 수행하였다. 또한 새로이 ALD(Atomic Layer Deposition) 장비를 제작 이용하여 기능성 SAMs 형성 계면 처리 기술과 게이트 전극의 전처리를 이용하여 동일 기판 내에서의 소자 특성 다변화가 가능하며 논리회로 구현에 응용 가능하다. 향후 플라스틱 기판에 적용 가능한 저온/액상 고유전성 혼합 절연체를 개발과 유-무기 혼합 절연체를 개발하여 국내 특허를 출원하였다. 또한 전구체를 통한 유기 반도체 박막의 형성화, 반도체 및 절연체의 자기 유도 열처리 및 소자 특성의 모델링하여 핵심 파라미터를 추출하고, 시뮬레이션 수행하여 등가회로를 구축하였다. 그리고 OTFT의 상용화를 위한 실효성을 확보하기 위해 소자의 내구성 및 신뢰성 향상 기술 개발과 더불어 게이트 Bias stress에 관한 연구를 추진하였다. 또한 반도체 공정을 이용하여 5"급 wafer scale OTFT back-plane 공정을 개발하게하고 신소재를 OTFT driven OLED 패널에 적용할 수 있는 기술을 보유하게 되었다. 또한 OTFT를 액정 디스플레이에 응용하기 위해 OTFT 용 액정 디스플레이를 dynamic 모드와 memory 모드가 동시에 구현되는 초저전력형 dual 모드 액정 표시장치를 개발하고, 세계 최초로 쌍안정 카이랄 스플레이 네막틱 액정 표시 장치를 개발하여 국내 특허를 출원하였다. 또한, plastic 기판 상에서 LCD의 액정 유체흐름을 제어하고 pixel의 구조적 안정성을 확보하였다.
또한 본 연구진은 유기 TFT의 특성을 극대화하기 위한 방법으로 공정 기술에 관한 연구뿐만 아니라 인하대학교 고분자공학과, 화학연구소, 서울대학교, 부산대학교 등과 협동 연구를 통해 기능성 고분자 절연체의 합성, 유-무기 혼합 재료 합성 dual mode 액정 표시장치 구동 방법에 대한 기술에 관한 결과를 확보하였다.
이상 2단계 연구를 통해 본 연구진이 확보한 결과는 다수의 국내 외 학술대회 논문, 국내 외 저널에 논문 게재 및 특허 출원함으로써 학술적 산업적 재산권 확보에 기여하였다.

Abstract ▼

During the 1980s, functional organic devices were born. The enhancements of organic semiconductor materials seen during the late 1990s and 2000s have resulted in the fabrication of organic electronics in laboratory environments with impressive performance. These advancements made in materials have i

During the 1980s, functional organic devices were born. The enhancements of organic semiconductor materials seen during the late 1990s and 2000s have resulted in the fabrication of organic electronics in laboratory environments with impressive performance. These advancements made in materials have improved processing properties as well as performance, even when operated in air. Furthermore, organic semiconductor technology has progressed to a point where it is becoming attractive for commercial products.
Organic thin-film transistors are the goal of this research. More sepcifically, we have researched in two domains: the main part of the work of the technological development of a process to manufacture organic thin-films transistors. A second part of the work is the research with optical configuration and driving method of transflective dual mode for low power consumption, research with stable structure for flexible display applications using liquid crystals, and development of plastic LCD process.
Systematic researches for high-performance OTFTs are relatively deficient in our country, compared to the advanced results obtained by foreign groups. Viewed in this light, we have purposed and carried out the research to develope the basic technologies for high-performance OTFTs. We have developed and optimized novel unit fabrication processes to improve the performance of OTFTs, and developed physical device modeling to understand the operational behaviors of OTFTs. And also, interfacial characteristics between organic semiconductor and insulator (or metal electrodes) have been thoroughly investigated and some specific technologies for better interfacial characteristics have been obtained. New polymeric gate insulators, which possess inherent photo-reactivity or optimized surface energy for self-assembling, have been synthesized and applied to the OTFT fabrications. As a result of this study, the basic technologies for high-performance OTFTs have been achieved, even though much more research work is required continuously and more systematically.
Besides, we categorized the research into detail items (Improvement of the response time and contrast ratio in dynamic mode, improvement of driving voltage in memory mode, research with a long term memory time for memory mode, design the optical configuration for transflective dual mode, research with stabilized mode on plastic substrate against the external deformation, development of plastic LCD process such as development of 4-terminals electrode structure, development of material and fabrication for multi domain structure.

목차 Contents

• 제 1 장. 연구개발과제의 개요...15
• 제 2 장. 국내외 기술개발 현황...19
• 제 1 절. 국외 기술개발 동향...19
• 제 2 절. 국내 기술개발 동향...24
• 제 3 장. 연구개발 수행 내용 및 결과...28
• 제 1 절. 액상 공정이 가능한 Pentacene Precursor 합성 및 평가...28
• 1. Pentacene Precursor - 1...28
• 2. Pentacene-precursor - 2...30
• 제 2 절. 광반응성 PVP의 합성...32
• 1. 광반응기를 치환한 PVP를 적용한 OTFT...32
• 2. 광반응성 PVP 합성 및 노광 특성 연구...33
• 제 3 절. 소자 내의 단위 계면에 대한 특성 연구...35
• 1. 게이트 전극에 따른 소자 특성 연구...35
• 가. 게이트 전극 종류와 PVP의 농도에 따른 OTFT 특성...35
• 나. 게이트 전극 처리에 따른 OTFT 특성 연구...36
• 제 4 절. 유-무기 혼합 절연체 개발 및 평가...40
• 1. PMMA-co-MMA & $TiO_2$ 혼합 절연체...40
• 2. Sol-Gel 공정을 적용하여 나노 입자의 aggregation을 배제하는 연구...41
• 3. Polystyrene 과 TTIP 혼합 연구...43
• 제 5 절. 유기 반도체와 절연체 사이의 계면 개선 연구...47
• 제 6 절. 유기반도체와 금속 전극 접촉에 관한 연구...52
• 1. Contact 저항 추출 및 DC 모델 파라미터 추출을 위한 마스크 제작 및 소자 제작...52
• 2. 활성층과 채널 전극 접촉에 관한 연구...53
• 3. 소오스/드레인 전극과 게이트 전극의 Overlap에 의한 소자 특성 연구...56
• 제 7 절. Polystyrene 사용 소자의 안정성 규명...57
• 제 8 절. Fermi 준위 추출에 관한 연구...59
• 제 9 절. OTFT 시뮬레이션...61
• 1. 유기 TFT의 DC 특성 시뮬레이션...63
• 가. Combined Equations for OTFT I-V Model...63
• (1) On-current equation, $I_{on}$...63
• (2) Subthreshold current equation...64
• (3) Leakage current equation...65
• 2. 유기 TFT의 AC 특성 시뮬레이션...67
• 제 10 절. 저누설/복합 절연막 형성...70
• 1. OTFT 적용에 적합한 분산특성을 갖는 고분자/고유전 나노입자 복합 절연막 형성...70
• 2. 저 누설 전류 및 고유전성 절연막 형성...71
• 3. Laser Assisted Lift-Off Technique(LALO)를 이용한 저 누설 전류 고분자 TFT연구...74
• 제 11 절. OTFT 소자 신뢰성 향상 기술 개발...77
• 1. 신뢰성이 우수한 5"급 OTFT Backplane 공정 개발...77
• 가. 5"급 표준화된 공정 개발...77
• 나. 고성능 OTFT 소자 구현...77
• 2. 신 유기반도체 특성향상...79
• 3. Photo-patternable PSPI 공정 개발-TFT 특성 향상...80
• 4. PVP를 이용한 공정 개발...82
• 5. PPPL를 이용한 신뢰성 Test...84
• 6. Gate Bias Stress-Mobility...86
• 가. 다양한 기체에서 TFT의 $V_{th}$와 mobility의 변화...86
• 나. 다양한 기체에서 TFT의 전류 변화와 Hysteresis...87
• 7. 유기 반도체/유기 절연체...87
• 가. Pentacene/Au 계면의 화학상태 및 에너지 정렬 평가...87
• 나. XPS/UPS를 이용하여 organic gate insulator와 pentacene의 계면 화학상태 평가...89
• 다. UV-Ozone 처리 전후의 pentacene/J1 계면의 화학상태 및 에너지 정렬 평가...91
• 제 12 절. 저소비전력형 반투과 dual mode LCD 설계...95
• 제 13 절. Plastic 기판상의 mode 안정화 기술 개발...115
• 제 14 절. Plastic LCD 공정 기술 개발...135
• 제 4 장. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...159
• 제 1 절. 연구개발목표 및 평가의 착안점...159
• 제 2 절. 연구개 발목표의 달성도...165
• 제 3 절. 관련분야에의 기여도...182
• 제 5 장. 연구개발결과의 활용계획...184
• 제 1 절. 연구개발결과의 활용...184
• 제 2 절. 추가연구의 필요성...186
• 제 6 장. 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...188
• 제 1 절. 도서 및 문헌 목록...188
• 제 2 절. 자료 요약...190
• 제 7 장. 참고문헌...192
• 부록...195