Ag 페이스트를 소스와 드레인 전극으로 사용한 OTFT-OLED 어레이 제작

류기성(Gi Seong Ryu),김영배(Young Bae Kim),송정근(Chung Kun Song) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.45 No.5

본 연구는 PC(polycarbonate) 기판 위에 소스(source)/드레인(drain) 전극으로 Ag 페이스트를 스크린 인쇄하여 OTFT(organic thin film transistor)를 제작하였다. 또한 이렇게 제작된 OTFT를 적용하여 OTFT-OLED(organic light emitting diode) 어레이를 제작하였으며 OTFT의 소스 및 드레인 전극과 더불어 데이터 배선전극을 Ag 페이스트를 이용하여 형성하였다. Ag 페이스트는 스크린 마스크의 mesh에 따라 325 mesh용과 500 mesh용을 사용하였으며, 325 mesh용 페이스트는 선폭 60 ㎛, 500 mesh용 페이스트는 선폭 40 ㎛까지 인쇄가 가능하였다. 그리고 면저항은 각각 60 mΩ/□, 133.1 mΩ/□이었다. 제작된 OTFT의 성능은 이동도가 각각 0.35 ㎠/V·sec와 0.12 ㎠/V·sec, 문턱전압 -4.7 V와 0.9 V이었으며, 전류 점멸비는 ~10?이었다. OTFT-OLED 어레이는 인쇄성이 우수한 500 mesh용 Ag 페이스트를 사용하였으며 OTFT의 채널길이를 50 ㎛로 설계하여 제작하였다. OTFT-OLED 어레이의 화소는 2개의 OTFT, 1개의 캐패시터 그리고 1개의 OLED로 구성하였고, 크기는 2 ㎜ × 2 ㎜이며, 해상도는 16 × 16 이다. 제작된 어레이는 일부 불량 화소를 포함하고 있지만 능동형 모드로 동작함을 확인할 수 있었다. Ag paste was employed for source and drain electrode of OTFTs and for the data metal lines of OTFT-OLED array on PC(polycarbonate) substrate. We tested two kinds of Ag-pastes such as pastes for 325 mesh and 500 mesh screen mask to examine the pattern ability and electrical performance for OTFTs. The minimum feature size was 60 ㎛ for 325 mesh screen mask and 40 ㎛ for 500 mesh screen mask. The conductivity was 60 mΩ/□ for 325 mesh and 133.1 mΩ/□ for 500 mesh. For the OTFT performance the mobility was 0.35 ㎠/V·sec and 0.12 ㎠/V·sec, threshold voltage was -4.7 V and 0.9 V, respectively, and on/off current ratio was ~10?, for both screen masks. We applied the 500 mash Ag paste to OTFT-OLED array because of its good patterning property. The pixel was composed of two OTFTs and one capacitor and one OLED in the area of 2 ㎜ × 2 ㎜. The panel successfully worked in active mode operation even though there were a few bad pixels.

전기영동 디스플레이 패널용 OTFT-하판 제작 연구

이명원(Myung Won Lee),류기성(Gi Sung Ryu),송정근(Chung Kun Song) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.45 No.7

본 논문에서는 플라스틱 기판에 OTFT를 스위칭 소자로 사용하여 유연한 EPD 패널을 제작 하였다. OTFT의 채널 폭과 길이의 비(W/L)는 EPD의 응답속도를 고려하여 15이상으로 설계를 하였다. 게이트전극은 Al, 절연층은 cross-linked PVP, 반도체층은 펜타센, 중간층은 PVA/Acryl를 사용하였다. 플라스틱 기판은 보호층 처리를 통하여 열처리 공정 시 발생하는 입자를 제거하였고, 거친 표면을 평탄화하였다. 반도체층의 크기는 게이트 전극 보다 작도록 제한하여 누설전류를 줄일 수 있었다. EPD-상판과 OTFT-하판 사이에 픽셀전극을 삽입하고 또한 OTFT-하판을 보호하기 위하여 PVA/Acryl로 구성된 중간층을 상빙하였다. 완성된 OTFT-하판에서 OTFT의 이동도는 0.21㎠/V.s, 전류점멸비(Ion/Ioff)는 10? 이상의 성능을 보였다. We fabricated flexible electrophoretic display(EPD) driven by organic thin film transistors(OTFTs) on plastic substrate. We designed the W/L of OTFT to be 15, considering EPD's transient characteristics. The OTFTs employed bottom contact structure and used Al for gate electrode, the cross-linked polyvinylphenol for gate insulator, pentacene for active layer. The plastic substrate was coated by PVP barrier layer in order to remove the islands which were formed after pre-shrinkage process and caused the electrical short between bottom scan and top data metal lines. Pentacene active layer was confined within the gate electrodes so that the off current was controlled and reduced by gate electrodes. Especially, PVA/Acryl double layers were inserted between EPD panel and OTFT-backplane in order to protect OTFT-backplane from the damages created by lamination process of EPD panel on the backplane and also accommodate pixel electrodes through via holes. From the OTFT-backplane the mobility was 0.21㎠/V.s, Ion/Ioff current ratio 10?. The OTFT-EPD panel worked successfully and demonstrated to display some patterns.

C60(buckminsterfullurene) 홀주입층을 적용한 유기박막트랜지스터의 성능향상

이문석 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.45 No.5

In this study, we fabricated Organic Thin Film Transistors (OTFTs) with C60 hole injection layer between organic semiconductor (pentacene) and metal electrode, and we compared the electrical characteristics of OTFTs with/without C60. When the C60 hole injection layer was introduced, the mobility and the threshold voltage were improved from 0.298 cm2/Vs and -13.3V to 0.452 cm2/Vs and -10.8V, and the contact resistance was also reduced. When the C60 is inserted, the hole injection was enhanced because the C60 prevent the unwanted chemical reaction between pentacene and Au. Furthermore, we fabricated the OTFTs using Al as their electrodes. When the OTFTs were made by only aluminum electrode, the channel were not mostly made because of the high hole injection barrier between pentacene and aluminum, but when the C60 layer with an optimal thickness was applied between aluminum and pentacene, the device performances were obviously enhanced because of the vacuum energy level shift of Al and the consequent decrease of the hole injection barrier which was induced by the interface dipole formation between C60 and Al. The mobility and ION/IOFF current ratio of OTFT with C60/Al electrode were 0.165 cm2/Vs and 1.4×104 which were comparable with the normal Au electrode OTFT. 본 연구에서는 유기반도체인 펜타센과 소스-드레인 금속전극사이에 C60을 홀주입층으로 적용한 유기박막트랜지스터를 제작하여 C60을 삽입하지 않은 소자와의 전기적특성을 비교하였다. C60/Au 이중전극을 사용한 소자의 경우 Au단일전극을 사용한 소자와 비교하였을 때 전하이동도는 0.298 cm2/Vs에서 0.452 cm2/Vs , 문턱전압의 경우 -13.3V에서 -10.8V로 향상되었으며, contact resistance를 추출하여 비교하였을 경우 감소함을 확인할 수 있었다. 이러한 성능의 향상은 C60을 Au와 pentacene사이에 삽입하였을 경우 Au-pentacene 간의 원하지 않는 화학적 반응을 막아줌으로써 홀 주입장벽를 감소시켜 홀 주입이 향상되었기 때문이다. 또한 Al을 전극으로 적용한 OTFT도 제작하였다. 기존에 Al은 OTFT에 단일전극으로 사용하였을 경우 둘 간의 높은 홀 주입장벽으로 인해 채널이 거의 형성되지 않았으나, C60/Al 이중전극을 사용한 소자의 경우 전하이동도와 전류점멸비은 0.165 cm2/Vs, 1.4×104 으로써 Al를 단일전극으로 사용하는 소자의 전기적 특성에 비해 크게 향상되어진 소자를 제작할 수 있었다. 이는 C60과Al이 접합시에 interface dipole의 형성으로 Al의 vacuum energy level이 변화로 인한 Al의 work function이 증가되어 pentacene과 Al간의 hole injection barrier가 감소되었기 때문이다.

유기 박막 트랜지스터를 이용한 유연한 디스플레이의 게이트 드라이버용 로직 게이트 구현

조승일(Seung-Il Cho),미즈카미 마코토(Makoto Mizukami) 한국전자통신학회 2019 한국전자통신학회 논문지 Vol.14 No.1

유기 박막 트랜지스터 (OTFT) 백플레인을 이용한 유연한 유기 발광 다이오드 (OLED) 디스플레이가 연구되고 있다. OLED 디스플레이의 구동을 위해서 게이트 드라이버가 필요하다. 저온, 저비용 및 대 면적 인쇄 프로세스를 사용하는 디스플레이 패널의 내장형 게이트 드라이버는 제조비용을 줄이고 모듈 구조를 단순화한다. 이 논문에서는 유연한 OLED 디스플레이 패널의 내장형 게이트 드라이버 제작을 위하여 OTFT를 사용한 의사 CMOS (pseudo complementary metal oxide semiconductor) 로직 게이트를 구현한다. 잉크젯 인쇄형 OTFT 및 디스플레이와 동일한 프로세스를 사용하여 유연한 플라스틱 기판 상에 의사 CMOS 로직 게이트가 설계 및 제작되며, 논리 게이트의 동작은 측정 실험에 의해 확인된다. 최대 1 kHz의 입력 신호 주파수에서 의사 CMOS 인버터의 동작 결과를 통하여 내장형 게이트 드라이버의 구현 가능성을 확인하였다. Flexible organic light-emitting diode (OLED) displays with organic thin-film transistors (OTFTs) backplanes have been studied. A gate driver is required to drive the OLED display. The gate driver is integrated into the panel to reduce the manufacturing cost of the display panel and to simplify the module structure using fabrication methods based on low-temperature, low-cost, and large-area printing processes. In this paper, pseudo complementary metal oxide semiconductor (CMOS) logic gates are implemented using OTFTs for the gate driver integrated in the flexible OLED display. The pseudo CMOS inverter and NAND gates are designed and fabricated on a flexible plastic substrate using inkjet-printed OTFTs and the same process as the display. Moreover, the operation of the logic gates is confirmed by measurement. The measurement results show that the pseudo CMOS inverter can operate at input signal frequencies up to 1 kHz, indicating the possibility of the gate driver being integrated in the flexible OLED display.

펜타센 TFT와 유기 LED로 구성된 픽셀 어레이 제작

최기범,류기성,정현,송정근,Choe Ki Beom,Ryu Gi Seong,Jung Hyun,Song Chung Kun 대한전자공학회 2005 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.42 No.12

본 논문에서는 Poly-ethylene-terephthalate (PET) 기판 위에 Organic Thin Film Transistor (OTFT)와 Organic Light Emitting Diode (OLED)를 직렬 연결시킨 픽셀과 64 x 64 픽셀로 구성된 어레이를 제작하여 동작을 시연하였다. OTFT는 PET 기판과의 호환성을 고려하여 Poly 4-vinylphenol을 게이트 절연체로, 펜타센을 활성층으로 사용하여 제작되었다. 개별 소자 수준에서는 이동도가 $1.0\;cm^2/V{\cdot}sec$로 나타났으나, 어레이에서는 $0.1\~0.2\;cm^2/V{\cdot}sec$로 약 10배 정도 감소하였다. 어레이의 동작을 분석하였고 OTFT의 OLED에 대한 전류구동능력을 확인하였다. In this paper, we fabricated a pixel array in which each pixel was consisted of Organic Thin Film Transistor (OTFT) serially connected with Organic Light Emitting Diode (OLED) on Poly-ethylene-terephthalate (PET) substrate and the number of pixels was 64 x 64. As a gate insulator of OTFT, the thermally cross-linked PVP was used and the organic semiconductor, Pentacene, is deposited for an active layer of OTFT considering the compatibility with PET substrate. The mobility of OTFT is $1.0\;cm^2/V{\cdot}sec$ as a discrete device, but it was reduced to $0.1\~0.2\;cm^2/V{\codt}sec$ in the array. We analyzed the operation of the array and confirmed the current driving ability of OTFTs for the OLEDs.

C<SUB>60</SUB>(buckminsterfullurene) 홀주입층을 적용한 유기박막트랜지스터의 성능향상

이문석(Moonsuk Yi) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.45 No.5

본 연구에서는 유기반도체인 펜타센과 소스-드레인 금속전극사이에 C60을 홀주입층으로 적용한 유기박막트랜지스터를 제작하여 C60을 삽입하지 않은 소자와의 전기적특성을 비교하였다. C60/Au 이중전극을 사용한 소자의 경우 Au단일전극을 사용한 소자와 비교하였을 때 전하이동도는 0.298 ㎠/V·s에서 0.452 ㎠/V·s , 문턱전압의 경우 -13.3V에서 -10.8V로 향상되었으며, contact resistance를 추출하여 비교하였을 경우 감소함을 확인할 수 있었다. 이러한 성능의 향상은 C60을 Au와 pentacene 사이에 삽입하였을 경우 Au-pentacene 간의 원하지 않는 화학적 반응을 막아줌으로써 홀 주입장벽를 감소시켜 홀 주입이 향상되었기 때문이다. 또한 Al을 전극으로 적용한 OTFT도 제작하였다. 기존에 Al은 OTFT에 단일전극으로 사용하였을 경우 둘간의 높은 홀 주입장벽으로 인해 채널이 거의 형성되지 않았으나, C60/Al 이중전극을 사용한 소자의 경우 전하이동도와 전류점멸비은 0.165 ㎠/V·s, 1.4×10⁴ 으로써 Al를 단일전극으로 사용하는 소자의 전기적 특성에 비해 크게 향상되어진 소자를 제작할 수 있었다. 이는 C60과Al이 접합시에 interface dipole의 형성으로 Al의 vacuum energy level이 변화로 인한 Al의 work function이 증가되어 pentacene과 Al간의 hole injection barrier가 감소되었기 때문이다. In this study, we fabricated Organic Thin Film Transistors (OTFTs) with C60 hole injection layer between organic semiconductor (pentacene) and metal electrode, and we compared the electrical characteristics of OTFTs with/without C60. When the C60 hole injection layer was introduced, the mobility and the threshold voltage were improved from 0.298 ㎠/V·s and -13.3V to 0.452 ㎠/V·s and -10.8V, and the contact resistance was also reduced. When the C60 is inserted, the hole injection was enhanced because the C60 prevent the unwanted chemical reaction between pentacene and Au. Furthermore, we fabricated the OTFTs using Al as their electrodes. When the OTFTs were made by only aluminum electrode, the channel were not mostly made because of the high hole injection barrier between pentacene and aluminum, but when the C60 layer with an optimal thickness was applied between aluminum and pentacene, the device performances were obviously enhanced because of the vacuum energy level shift of Al and the consequent decrease of the hole injection barrier which was induced by the interface dipole formation between C60 and Al. The mobility and ION/IOFF current ratio of OTFT with C60/Al electrode were 0.165 ㎠/V·s and 1.4×10⁴ which were comparable with the normal Au electrode OTFT.

절연고분자 polystyrene 혼합에 의한 TIPS-pentacene OTFT의 성능 개선

김재선(Jae Seon Kim),송정근(Chung Kun Song) 대한전자공학회 2013 전자공학회논문지 Vol.50 No.7

폴리이미드 패시베이션과 폴리비닐알콜 패시베이션 레이어 성막이 고성능 유기박막 트렌지스터에 주는 영향

박일흥,형건우,최학범,황선욱,김영관,Park, Il-Houng,Hyung, Gun-Woo,Choi, Hak-Bum,Hwang, Sun-Wook,Kim, Young-Kwan 한국진공학회 2008 Applied Science and Convergence Technology Vol.17 No.3

이 논문에서 무기 게이트 인슐레이터 위에 Polyimide 유기 점착층을 성형하여, 고성능의 유기 박막 트렌지스터(OTFT)소자를 제작한 후 450 nm 두께로 폴리이미드를 Vapor deposition polymerization (VDP)방법을 사용하여 패시베이션하였다. 이때 폴리이미드성막을 위해, 스핀코팅 방법 대신 VDP 방법 도입하였다. 이 폴리이미드 고분자막은 2,2 bis(3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride (6FDA)와 4,4‘-oxydianiline(ODA)을 고진공에서 동시에 열증착 시킨 후, $170^{\circ}C$에서 2시간 열처리하여 고분자화 된 막을 형성하였다. 다른 종류의 유기 패시베이션 막이 소자에 주는 영향을 비교 분석하기 위해, 450 nm 두께로 스핀코팅법을 이용하여 폴리비닐알콜 패시베이션 막을 형성하였다. 이 두 가지 패시베이션 막 형성법이 소자의 문턱전압과, 전하이동도에 주는 영향을 전기적 특성을 통해 변화를 확실히 볼 수 있었다. 최초 유기 박막 트렌지스터의 전기적 특성은 문턱전압, 점멸비, 그리고 정공의 이동도는 각각, -3 V, 약 $10^6$ 그리고, $0.24cm^2$/Vs 이 측정되었고. 폴리이미드를 사용하여 패시베이션 후 특성이 각각 0 V, 약 $10^6$ 그리고, $0.26cm^2/Vs$, 폴리비닐알콜 패시베이션 경우는 특성이 각각, 문턱전압의 경우 0 V에서 +2 V로, 점멸비는 $10^6$에서 $10^5$으로 전계효과이동도는 $0.13cm^2/Vs$ 에서 $0.13cm^2/Vs$로 변화하였다. In this paper, it was demonstrated that organic thin-film transistors (OTFTs) were fabricated with the organic passivation layer by vapor deposition polymerization (VDP) processing. In order to form polymeric film as a passivation layer, VDP process was also introduced instead of spin-coating process, where polymeric film was co-deposited by high-vacuum thermal evaporation from 6FDA and ODA followed by curing. In order to investigate by compared with different passivation layer, the other OTFTs is fabricated to passivation by Polyvinylalcohol using spincoating. We can see that two different ways of passivation layer affect electric characteristic of OTFTs. The initial electric characteristic of OTFTs before passivation such as field effect mobility, threshold voltage, and on-off current ratio are $0.24cm^2/Vs$, -3V, and $10^6$, respectively. Then after polyimide passivation layer, field effect mobility change from $0.24cm^2/Vs$ to $0.26cm^2/Vs$, threshold voltage from -3V to 1V and on-off current ratio from $10^6$ to $10^6$, respectively. In the case of polyvinylalcohol passivation, the initial electric characteristic of OTFTs before passivation such as field effect mobility, threshold voltage, and on-off current ratio are $0.13cm^2/Vs$, 0V, and $10^6$, respectively. Then after polyvinylalcohol passivation layer, field effect mobility changes from $0.13cm^2/Vs$ to $0.13cm^2/Vs$, threshold voltage from 0V to 2V, and on-off current ratio from $10^6$ to $10^5$, respectively.

Optical Properties of Organic Thin Film Transistors

고준빈,임상철,김성현 한국물리학회 2019 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.75 No.3

Flexible electronic devices or stretchable electronic devices have recently attracted increasing attention. Organic semiconductor transistors have been intensively studied for such applications, as for the operation of display pixels and various sensors, and for use in logic circuits consisting of organic semiconductor transistors. When organic thin film transistors (OTFTs) are employed for the operation of display pixels or for use as transparent substrate-based sensors, the properties of the OTFTs may be changed by the light illuminating the OTFT from itself or from the outside, thus degrading circuit stability. In the present study, an OTFT was fabricated on a glass substrate by using pentacene, and light of different wavelengths and intensities was illuminated through the top and the bottom of device to investigate the additional photocurrent flowing through the OTFT. The experimental results showed that the photocurrent in a 100 nm-thick OTFT thin film had a symbatic pattern and that the photocurrent nonlinearly increased with increasing light intensity.

Investigation of Top-Contact Organic Field Effect Transistors by the Treatment Using the VDP Process on Dielectric

형권우,박일홍,서지훈,서지현,김영우,김영관 한국응용과학기술학회 2007 한국응용과학기술학회지 Vol.24 No.1

이 논문에서는 게이트 절연막 위에 vapor deposition polymerization(VDP)방법을 사용하여 성막한 유기 점착층을 진공 열증착하여 유기 박막 트렌지스터(OTFTs)소자를 제작할 수 있음을 증명하였다. 우리가 제작한 Staggered-inverted top-contact 구조를 사용한 유기 박막 트랜지스터는 전기적 output 특성이 포화 영역안에서는 포화곡선을, triode 영역에서는 비선형적인 subthreshold를 확실히 볼 수 있음을 발견했다. 0.2㎛ 두께를 가진 게이트 절연막위에 유기 점착층을 사용한 OTFTs의 장 효과 정공의 이동도와 문턱전압, 그리고 점멸비는 각각, 약 0.4 cm2/Vs, -0.8V, 106 이 측정되었다. 게이트 절연막의 점착층으로써 폴리이미드의 성막을 위해, 스핀코팅 방법 대신 VDP방법을 도입하였다. 폴리이미드 고분자막은 2,2bis(3,4-dicarboxyphenyl)hexafluoropropane dianhydride(6FDA)와 4,4'-oxydianiline(ODA)을 고진공에서 동시에 열 증착 시킨 후, 그리고 150℃에서 1시간, 다시 200℃에서 1시간 열처리하여 고분자화된 막을 형성하였다. 그리고 점착층이 OTFTs의 전기적 특성에 주는 영향을 설명하기 위해 비교 연구하였다.