인간에 대한 예의 (항금리 문학 창간호)

고분자 OLED는 일반적으로 양극으로는 ITO를 사용하죠. 그리고 이 위에 용액 공정으로 고분자 유기막들을 도포합니다. 유기막의 경우, 발광층 하나만으로도 작동은 가능하나 정공과 전하의 균형을 맞추어 발광 효율을 높이기 위해 전하들을 잘 전달하거나 혹은 발광층을 지나는 전자를 막아주기 위해 부가적인 유기막들을 삽입하여 대부분 두 층 이상의 유기막이 적용됩니다. 유기막들은 저분자 OLED와 유사하게 전하들의 주입층, 수송층, 저지층, 그리고 발광층들이 적용되는데, 보통 하나의 유기막이 복합적인 역할을 하는 경우가 많습니다. 다만, 고분자의 경우, 막의 형성 과정은 간단하나 분자 구조가 복잡하고 전하 균형을 맞추는 것이 만만치 않으며, 또한 정제 과정에서 불순물이 함유, 혹은 잔류될 소지가 높은 점, 그리고..

OLED는 유기물로 만들어지는 디스플레이입니다. 유기물은 저분자(small molecule)와 고분자(polymer)로 분류가 되죠. 분자량으로는 10만개 이하는 저분자, 그 이상은 고분자로 구분하기도 하죠. 특히 고분자는 단위가 되는 분자 즉, 단량체(monomer)들이 수백 개에서 수만 개 혹은 그 이상에 이르기까지 연결된 것을 의미합니다. 예를 들어서 에틸렌 단량체는 중합(polymerization)이 되어서 폴리에틸렌을 형성하죠. 물론 단량체의 결합 개수에 따라서 다이머, 트라이머, 그리고 올리고머 등으로 좀 더 세부적으로 분류하기도 합니다. OLED도 어떤 유기물을 사용하였는지에 따라 저분자 OLED와 고분자 OLED로 구분이 됩니다. 저분자 OLED는 대략 1980년대 초 중반에 미국, 이스트..

엔지니어링 입장에서 OLED의 분류는 간단합니다. 먼저 발광 소재에 따른 분류, 형광(fluorescence)과 인광(phosphorescence)으로 구분할 수 있죠. 물론 지연 형광, 초형광 등도 있지만, 크게는 두 범주에 속합니다. 효율면에서 인광이 선호되는 이유는 앞서 설명한 바 있습니다. 다음으로 역시 소재에 따른 분류, 저분자(small molecule)와 고분자(polymer)로도 구분이 가능합니다. 이는 분자량에 따른 구분이나, 공정과 제조 방식에서 차이가 확연히 드러나죠. 즉 저분자 OLED는 진공 증착 공정, 고분자OLED는 용액 공정을 기반으로 합니다. 지금껏 저분자 OLED를 주로 설명하여 왔으며, 따라서 고분자 OLED 노트를 준비할 생각입니다. 그리고, 구동 방식에 따른 분류, ..

박막 트랜지스터 딛고 선 곳이 험난하여도 위를 향하는 방향은 명확하다 나 하나의 역량은 작아도 함께 이루어야할 목표는 크다 밝은 목표가 이루어지는 순간 내 존재는 작아서 행복하다 열정과 융합, 그리고 겸손이다 Thin-film transistor (TFT); is a special type of MOSFET made by depositing thin films of an active semiconductor layer as well as the dielectric layer and metallic contacts over a supporting (but non-conducting) substrate. A common substrate is glass because the primary applicatio..

현재 제품에 적용되고 있거나, 적용을 목표로 개발 중인 박막 트랜지스터(TFT)는 크게 나누어서 실리콘 기반, 산화물 기반, 그리고 유기물 기반으로 분류됩니다. 실리콘 기반 TFT는 비정질 실리콘 TFT와 다결정 실리콘 TFT로 구분되며, 다결정의 경우에는 고온과 저온으로 세분화되죠. 그리고 남은 하나가 유기물 박막 트랜지스터(organic TFT), 유기 TFT입니다. 유기물에서 있어서 화학적인 방법을 통하여 전기적 특성을 조절하는 기술이 개발되면서 특히 유기 반도체가 관심을 끌기 시작하였습니다. 즉, 전하의 전송과 저장이 가능하여 저장 소자와 스위치 등에 적용되었죠. 집적도나 용량, 속도 등에서는 크게 강점이 없더라도 낮은 공정 온도, 용액 공정으로 대면적 적용이 가능하다는 점, 자유로운 합성으로 다..

금속 산화물 반도체를 이용한 TFT, 즉 산화물 TFT의 연구는 1990년대 중반에 일본, 동경공업대의 호소노 그룹이 인듐(In), 갈륨(Ga), 아연(Zn), 그리고 산소(O)로 이루어진 IGZO 박막 트랜지스터를 발표하면서 본격적으로 시작되었고, 20여년이 지난 지금은 중 대형 OLED를 위주로 투명, 유연 디스플레이들의 백플레인으로 본격 적용되고 있습니다. 산화물 반도체는 금속 양이온과 산소 음이온간의 이온 결합으로 이루어진 화합물 반도체입니다.전도대의 최소값(Conduction Band Minimum, CBM)은 주로 금속들의 s 오비탈, 가전자대의 최대값(Valence Band Maximum, VBM)은 주로 산소의 p 오비탈들로 이루어져 있죠. 특히 큰 반경의 금속 양이온은 인접한 양이온과 궤..

비정질 실리콘 증착 후에 레이저 등을 이용한 열처리 기술로 열처리를 하면 결정화가 진행됩니다. 단결정들이 생기기 시작하고, 크기가 증가하면서 작은 단결정들로 이루어진 다결정을 형성하게 되죠. TFT에서 전하 운반자들이 소스에서 드레인쪽을 향하여 채널층을 이동할 때, 작은 단결정들, 즉 결정립(grain)들이 클수록 계면에서의 충돌(scattering)이 줄어들어 높은 이동도를 가지게 됩니다. 물론 결정화 온도가 높고 시간을 길게 할수록 단결정들의 크기는 증가하나, 기판이 받게 되는 열적인 부담과 생산성 등도 함께 고려하여야 합니다. 특히, 비정질 실리콘에 비해 특히 마이크로 디스플레이에 적용하기 위하여 단결정들의 크기를 키우려면 유리 기판보다는 열처리 온도를 높일 수 있는 석영 기판을 이용하기도 하죠. ..

비정질 실리콘(amorphous silicon, a-Si)은 단결정처럼 원자들이 규칙적으로 정렬되지 않고, 불규칙하게 제멋대로 위치한 경우입니다. 따라서 Si 원자들간에 결합이 연결되지 않은 불포화 결합(dangling bond)이 많이 생겨나서 결함들로 존재하며, 따라서 가전자대와 전도대 사이의 밴드 갭 내에 결함 준위들이 다량 발생하게 되죠. 이로 인하여, 전자들의 빈번한 충돌은 물론, 전자와 정공의 생성과 결합 과정이 무작위로 발생하게 되어서 결국은 전하 운반자(전자 혹은 정공)의 이동도가 감소하고, 반도체 소자에서 원치 않은 누설 전류가 증가하는 등의 문제가 커집니다. 물론 수소화 과정을 통하여 불완전 결합에 수소를 연결시켜 결함을 줄이고 이동도를 향상 시키고는 있지만, 디스플레이 구동용 TFT ..

TFT는 반도체 결정을 형성할 수 없는 유리 기판 등에 비교적 낮은 온도에서 형성되는 실리콘 박막 위에 만들어지는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor)입니다. LCD에서는 단순한 스위칭 소자입니다만, OLED에서는 스위칭 기능에 더하여 전류를 조절, 공급하는 기능도 하고 있습니다. 이로 인하여 OLED에서는 최소 2개 이상의 TFT를 필요로 하죠. TFT의 역할은 마치 물을 보내주는 수도 꼭지처럼 화소로 흐르는 전류의 양을 조절하는 역할을 하여 화소의 밝기를 조절하죠. 따라서 각각의 부화소들에 만들어집니다. 전하(전자 혹은 정공)는 반도체 층을 통하여 소스에서 드레인쪽으로 흐르게 되고, 드레인 전극은 화소를 구동하는 투명 전극 등과 연결이 되어 있습니다. 이 때, 소스에서 드레인으로 흐..

능동 구동형 디스플레이에서는 각 부화소별로 TFT와 커패시터가 설치되어서 TFT는 화소간 상호 간섭 방지를 위한 스위치 역할, 커패시터는 한 프레임 동안 신호를 인가하기 위한 전원 역할을 합니다. LCD의 경우에는 스위치역할만 하는 1개의 TFT와 커패시터로 능동 구동이 가능하였지만, OLED는 전류 구동형이므로 화소 선택을 위한 스위칭 TFT와 전류 조절을 위한 구동 TFT, 2개의 TFT가 기본이 되죠. 즉, 기본적으로 OLED의 화소 내에 있는 세 개의 부화소들 각각에는 최소 두 개의 TFT와 한 개의 SC가 필수적으로 필요하며, 따라서 OLED의 화소수보다 최소 6배 이상으로 많은 TFT들이 백플레인 위에 만들어지고 있습니다. 물론 전류 안정화, 배선 길이에 따른 전압 강하 보상 등을 위하여 TF..