KR20120112004A - 전기 그리드선을 고정하기 위한 래커층 패터닝 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기능성 광 구조와 전기 회로를 고정하기 위한 하나 또는 하나 이상의 홈을 광전자 소자에서 이용되는 기재 기판상에 동시에 형성하기 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은 상기 기재 기판상에 래커층을 응용하는 단계 및 상기 하나 또는 하나 이상의 홈과 상기 기능성 광 구조를 상기 래커층 상에 스탬퍼를 이용하여 동시에 복제하는 단계를 포함한다. 상기 스탬퍼는 제1 영역 상에 형성된 하나 또는 하나 이상의 홈의 음각과 제2 영역에 형성된 기능성 광 구조의 음각을 포함하는 치합면을 포함한다. 상기 기능성 광 구조는 광 포획 및 광 추출 중 하나를 가능하게 한다. 이후, 상기 전기 회로는 상기 하나 또는 하나 이상의 홈에 형성된다.
Description
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 반도체 장치에 전기 그리드선을 적용하는 방법에 관한 것이다.
인듐 주석 산화물 (ITO), 안티몬 도핑 주석 산화물, 카드늄 주석 산화물과 같은 투명 전도성 산화물 (TCO)이 공통적으로 유기 광전지 소자(OPVs), 유기 발광 소자 (OLEDs), 및 박막 광전지 소자 (TF-PVs)와 같은 반도체 장치의 전극 층으로서 사용된다.
그러나 대면적의 반도체 장치인 경우, 상기 TCO 층에 의해 제공되는 전도성이 충분하지 않으며, 이는 종종 반도체 장치에 있어서 전압 강하를 야기한다. 예를 들면, OLED의 경우, 이러한 전압 강하는 OLED에서 불균일한 광강도(inhomogeneous light intensity)로 나타날 수 있다.
이를 해결하기 위한 하나의 가능한 방법으로는 더욱 두꺼운 전극층을 사용하는 것으로, 두꺼운 전극층은 저항을 감소시키며 이에 따라 전압 강하를 감소시키기 때문이다. 그러나 전극층이 두꺼울수록 투과율이 감소하는 결과를 초래한다. 따라서, 상기 전극층에 의해 제공되는 전도성을 증가시키기 위해, 전기 전도성 그리드선(electrically conducting gridlines)이 상기 전극층의 도전성을 보완하기 위해 반도체 장치에 이용된다.
상기 전기 전도성 그리드선은 포토리소그래피와 같은 몇몇의 방법으로 상기 반도체 장치의 표면에 형성될 수 있다. 그러나 상기 포토리소그래피 공정을 위해서는 많은 비용이 요구된다. 게다가 재료 및 장치 비용, 및 상기 포토리소그래피 공정에서 발생한 폐기물의 처분 비용 또한 비싸다. 또한, 상기 포토리소그래피 공정에서는 한 번의 주기 동안 한정된 수의 기판만이 처리될 수 있기 때문에, 처리량이 적다.
또한, 종래 기술에 따르면, 상기 전기 전도성 그리드선을 적용하기 위해 이용되는 공정들은 상기 전기 전도성 그리드선이 적용된 표면으로부터 돌출된 구조를 형성한다. 이러한 돌출 구조는 반도체 장치의 기능에 문제를 야기한다.
또한, 상기 전기 전도성 그리드선은 임프린트된 광 관리 텍스쳐를 갖는 광전자 소자의 내부 광 추출 또는 광 포획 층에 증착된다. 그러므로 상기 전기 전도성 그리드선이 증착된 광 관리 텍스쳐에 결함이 발생할 가능성이 있다.
이에 따라 종래 기술에 나타나는 하나 이상의 문제점을 해결할 수 있는 반도체 장치에 전기 전도성 그리드선을 전사(transferring)/적용(application)하는 향상된 방법이 요구되고 있다.
본 발명은 OLED와 같은 광전자 소자에 이용되기 위한 기재 기판상에 증착된 래커 층에 전기 회로를 고정하기 위해 기능성 광 구조 및 홈을 동시에 형성하는 방법을 제공한다. 상기 OLED의 래커 층을 스탬핑하기 위해 상기 홈뿐만 아니라 기능성 광 구조의 음각을 갖는 스탬퍼가 이용된다. 상기 스탬핑 동안, 상기 홈과 기능성 광 텍스쳐가 상기 래커 층에 임프린트된다. 상기 기능성 광 구조는 광 포획 및 광 추출을 가능하게 한다. 이후, 임의의 적절한 공정을 이용하여 전기적 전도 물질을 상기 홈에 프린트하거나 채워 전기 회로, 즉 버스바(busbar)를 홈에 형성된다.
상기 버스바는 상기 래커 층의 표면이 아니라 상기 래커 층 상에 형성된 홈에 증착되기 때문에, 상기 버스바는 상기 래커 층의 표면으로부터 돌출되지 않는다. 다시 말해, 상기 버스바는 상기 래커 층 상에 형성된 홈에 증착된다. 이는 버스바 이후에 증착된 전극층의 두께가 불균일해지는 것을 방지하며 이후 전자적인 문제점의 발생도 방지한다.
전술한 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 일측면에서, 기능성 광 구조와 전기 회로를 고정하기 위한(configured to hold an electrical circuitry) 하나 또는 하나 이상의 홈을 광전자 소자에서 이용되는 기재 기판상에 동시에 형성하기 위한 방법을 제공한다. 그 방법은 상기 기재 기판상에 래커층을 적용(applying)하는 단계 및, 다음으로 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(one or more grooves)과 상기 기능성 광 구조(functional light structures)를 상기 래커층 상에 스탬퍼를 이용하여 동시에 복제하는 단계를 포함한다. 상기 스탬퍼는 치합면(mating surface)에 의해 정의되며, 상기 치합면은 제1 영역 상에 형성된 하나 또는 하나 이상의 홈의 음각(negative impressions)과 제2 영역에 형성된 기능성 광 구조의 음각을 포함하며, 상기 기능성 광 구조는 광 포획 및 광 추출 중 하나를 가능하게 한다. 이후 전기 회로가 상기 하나 또는 하나 이상의 홈에 형성된다.
일 실시예에 따르면, 상기 전기 회로는 전기적 도전성 물질을 상기 하나 또는 하나 이상의 홈에 채워 넣어 형성된다.
일 실시예에 따르면, 상기 래커층은 열, 광, 자외선 방사선, 압력, 전류 중 적어도 하나에 노출되어 경화되거나, 상기 래커층의 물질을 성분 간의 발열 반응에 의해 경화를 촉진하는 반응성 성분들의 혼합물로 선택하여 화학적 경화를 통해 경화된다.
일 실시예에 따르면, 먼저 상기 래커층의 유리 전이 온도보다 높은 온도에서 상기 래커층을 가열하여 상기 래커층을 연화시킨 후 상기 래커층에 대해 상기 스탬퍼를 가압하고 상기 래커층을 냉각하여 상기 래커층 상에 상기 하나 또는 하나 이상의 홈과 상기 기능성 광 구조를 동시에 복제한다.
일 실시예에 따르면, 상기 하나 또는 하나 이상의 홈은 직사각형의 단면을 갖는다.
상기 전기 회로는 상기 광전자 소자의 전압 강하를 효과적으로 줄인다. 또한, 일 실시예에 따르면, 상기 전기 회로는 상기 래커층으로부터 돌출되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 상기 래커층은 산란성 입자를 포함하여 광 관리를 더욱 촉진한다.
일 실시예에 따르면, 상기 광전자 소자는 유기 광전지 소자(OPV), 유기 발광 소자 (OLED), 및 박막 광전지 소자 (TF-PV)이다.
따라서, 본 발명은 기능성 광 구조와 전기 회로를 고정하기 위한 하나 또는 하나 이상의 홈을 광전자 소자에서 이용되는 기재 기판상에 동시에 형성할 수 있기 때문에 상기 광전자 소자의 제조 단계의 수를 줄일 수 있으며 이는 광전자 소자의 제조 시간 및 비용을 줄일 수 있는 효과를 갖는다.
하기에서는, 본 발명에 따른 신규성을 갖는 특징들이 본원 청구범위에 구체적으로 기재된다. 본 발명은 첨부된 도면과 함께 하기의 설명을 참조를 통해 가장 잘 이해될 것이다. 도면 및 관련 설명은 본 발명의 일 실시예를 설명하기 위한 것이며, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
도 1a 및 1b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 OLED 및 OPV 소자의 적층을 보여주는 도면.
도 2a 및 2b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 하나 또는 하나 이상의 홈 및 기능성 광 구조의 동시 복제 이후 광전자 소자의 제조의 예시적인 단계를 보여주는 단면도 및 상부도.
도 2c 및 2d는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 하나 또는 하나 이상의 홈에 전기 회로 형성 이후 광전자 소자의 제조의 예시적인 단계를 보여주는 단면도 및 상면도.
도 3a 내지 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 스탬퍼를 형성하는 서로 다른 단계를 개략적으로 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광전자 소자의 제조 공정을 설명하는 순서도.
당업자는 상기 도면상의 구성 요소들은 간결성과 명료성을 위해 도시되었으며, 이에 한정되지 않음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 본 발명의 이해를 높이기 위해, 도면상의 일부 구성성분은 다른 구성 성분들에 비해 과장되어 표현될 수 있을 것이다.
기재된 도면에 도시되지 않은 구조들도 본 출원에 포함될 수 있을 것이다. 이러한 구조가 설명은 되어 있지만 도면에는 도시되지 않은 경우, 도면상의 부재가 본 명세서에서 생략된 것으로 간주하여서는 안된다.
도 1a 및 1b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 OLED 및 OPV 소자의 적층을 보여주는 도면.
도 2a 및 2b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 하나 또는 하나 이상의 홈 및 기능성 광 구조의 동시 복제 이후 광전자 소자의 제조의 예시적인 단계를 보여주는 단면도 및 상부도.
도 2c 및 2d는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 하나 또는 하나 이상의 홈에 전기 회로 형성 이후 광전자 소자의 제조의 예시적인 단계를 보여주는 단면도 및 상면도.
도 3a 내지 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 스탬퍼를 형성하는 서로 다른 단계를 개략적으로 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광전자 소자의 제조 공정을 설명하는 순서도.
당업자는 상기 도면상의 구성 요소들은 간결성과 명료성을 위해 도시되었으며, 이에 한정되지 않음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 본 발명의 이해를 높이기 위해, 도면상의 일부 구성성분은 다른 구성 성분들에 비해 과장되어 표현될 수 있을 것이다.
기재된 도면에 도시되지 않은 구조들도 본 출원에 포함될 수 있을 것이다. 이러한 구조가 설명은 되어 있지만 도면에는 도시되지 않은 경우, 도면상의 부재가 본 명세서에서 생략된 것으로 간주하여서는 안된다.
본 발명을 상세하게 설명하기 앞서, 본 발명은 반도체 장치의 제조 방법과 관련된 방법상의 단계 및 장치의 기기 구성 성분을 조합하여 이용할 수 있음을 유의한다. 당업계에 통상적인 지식을 가진 자가 용이하게 본 발명을 이해할 수 있도록 상기 장치의 구성 성분 및 방법상의 단계들은 본 발명의 이해와 연관된 특정한 상세 사항들만을 보여주면서 적절한 부분에서 도면상의 일반적인 기호들로 나타내어진다.
본 명세서는 신규한 것으로 간주되는 본 발명의 특징들을 정의하는 청구범위에 의해 결론지어 지지만, 본 발명은 동일한 부호들이 동일한 구성들을 나타내고 있는 도면과 함께 하기 설명을 통해 더욱더 잘 이해될 것이다.
본 명세서에서는 본 발명의 상세한 실시예들이 기재되어 있으나, 기재된 실시예들은 다양한 형태로 포함될 수 있는 본 발명의 예시적인 실시예에 불과하다. 따라서 본 명세서에 기재된 특정 구조 및 기능성 사항들로 한정된 것으로 해석하여서는 안되며, 단지 청구범위의 근거가 되고 당업계에 통상적인 지식을 가진 자가 본 발명을 실제적이고 적절한 상세 구조에 다양하게 적용할 수 있도록 해주는 대표적인 기초이다. 또한, 본 명세서에서 사용된 용어 및 구문은 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니며, 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해 사용된다.
이하에서 사용되는 용어 "하나" 등은 적어도 하나 이상을 의미할 수 있다. 용어 "또 다른"은 적어도 두 개 이상을 의미할 수 있다. 용어 "포함하는" 및/또는 "가지는" 등의 용어는 개방 전이를 포함하도록 정의된다. 용어 "결합" 또는 "동작적 결합"은 연결되는 것으로 정의되지만, 반드시 기계적으로 연결되는 것만을 의미하지 않고 또한, 직접적으로 연결될 필요는 없다.
도면을 참조하면, 도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자 (OLED)(100a)의 적층을 도시하고 있다. 상기 OLED(100a)는 외부 광 추출층(102), 기재 기판(base substrate, 104), 내부 광 추출층(106), 전기 회로(108), 제1 전기 접점(110), 하나 이상의 유기 층(112, 114), 제2 전기 접점(116), 및 커버 기판(118)과 상기 기재 기판(104) 사이의 상기 내부 광 추출층(106), 전기 회로(108), 제1 전기 접점(110), 하나 이상의 유기 층(112, 114), 제2 전기 접점(116)을 인캡슐레이션하는 상기 커버 기판(118)을 포함한다. 설명의 편의를 위해, 상기 OLED(100a)는 본 발명의 기재와 관련된 층만을 포함하는 것으로 도시된다. 그러나 본 발명은 상기에서 나열된 층에만 한정되는 것은 아님을 유의한다. 일부의 경우에서는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 상기 OLED(100a)는 효율 향상 또는 신뢰성 향상을 위해 층이 추가로 포함할 수 있다.
실제 현장에서는, 상기 OLED(100a)는 유기 발광 소자 (Organic Light Emitting Diode: OLED), 백색 유기 발광 소자 (White Organic Light Emitting Diode: W-OLED), 능동 매트릭스형 유기 발광 소자 (Active-matrix Organic Light Emitting Diodes: AMOLED), 수동 매트릭스형 유기 발광 소자 (Passive-matrix Organic Light Emitting Diodes: PMOLED), 플렉서블 유기 발광 소자 (Flexible Organic Light Emitting Diodes: FOLED), 적층형 유기 발광 소자 (Stacked Organic Light Emitting Diodes: SOLED), 텐덤형 유기 발광 소자(Tandem Organic Light Emitting Diode), 투명 유기 발광 소자 (Transparent Organic Light Emitting Diode: TOLED), 전면 발광형 유기 발광 소자 (Top Emitting Organic Light Emitting Diode: TOLED), 배면 발광형 유기 발광 소자 (Bottom Emitting Organic Light Emitting Diode), 형광 유기 발광 소자 (Fluorescence doped Organic Light Emitting Diode: F-OLED), 및 인광 유기 발광 소자 (Phosphorescent Organic Light Emitting Diode: (PHOLED)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 기재 기판(104)은 상기 OLED(100a)에 강성을 제공하며, 사용 시 상기 OLED(100a)의 발광면의 역할을 한다.
상기 기재 기판(104)은 예를 들면, 유리, 연성 유리, 폴리에틸렌 테레플레이트 (PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN), 및 다른 투명 또는 투광성 물질을 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 전기 접점(110) 및 제2 전기 접점(116)은 상기 하나 이상의 유기층(112, 114)에 전압을 인가하기 위해 이용된다. 상기 제1 전기 접점(110)은 예를 들어, 투명 전도성 산화물 (TCO), 전도성 고분자층, 폴리(3,4-에틸렌 디옥시티오펜)-폴리(스티렌설포네이트) (PEDOT-PSS), 또는 박막 금속층으로 구현될 수 있다. 설명의 편의를 위해, 상기 제1 전기 접점(110)은 TCO 층으로 구현되는 것으로 설명한다. TCO는 도핑된 금속 산화물로서, 알루미늄 도핑 아연 산화물 (AZO), 인듐 아연 산화물 (IZO), 붕소 도핑 아연 산화물 (BZO), 갈륨 도핑 아연 산화물 (GZO), 불소 도핑 주석 산화물 (FTO), 인듐 도핑 주석 산화물 (ITO)를 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 제2 전기 접점(116)은 전하 캐리어를 주입하기 위한 적절한 일함수로 칼슘, 알루미늄, 금, 및 은과 같은 금속으로 구현될 수 있다.
상기 하나 이상의 유기층(112, 114)은 발광 고분자(light-emitting polymer), 증발 저분자 물질(evaporated small molecule materials), 발광 덴드리머(light-emitting dendrimers ), 분자 도핑 고분자(molecularly doped polymers)와 같은 유기 전계발광 물질로 구현될 수 있다.
OLED에서, 상기 하나 이상의 유기층(112, 114)에 의해 발광된 광은 상기 기재 기판(104)을 통과하여야 한다. 그러나 높은 굴절률을 가진 물질에서부터 낮은 굴절률을 가진 물질 또는 매체의 인터페이스로 광이 입사되면, 상기 광은 임계각(θc)보다 큰 모든 입사각에 대해 내부 전반사(TIR)를 거치게 된다. 상기 임계각(θc)은 θc = sin-1 (n2/n1)로 정의되며, 여기서 n1 및 n2는 높은 굴절률을 가진 물질과 낮은 굴절률을 가진 물질의 굴절률을 각각 나타낸다. 동일한 이유로, 상기 하나 이상의 유기층(112, 114)에 의해 발광된 광이 상기 기재 기판(104)의 인터페이스에 도달하면, 상당량의 광이 상기 하나 이상의 유기층(112, 114)으로 반사된다.
이러한 반사는 상기 기능성 광 구조가 상기 기재 기판(104)의 인터페이스에서 상기 하나 이상의 유기층(112, 114)에 의해 발광된 광의 전파 방향을 변경할 수 있기 때문에 기능성 광 구조를 갖는 내부 광 추출층(106)에 의해 방지될 수 있다. 이는 상기 광이 상기 OLED(100a)로 반사 (또는 내부 전반사) 되는 것을 감소시킬 수 있다. 상기 내부 광 추출층(106)상의 기능성 광 구조는 상기 광의 파장의 순서에 따른 차원을 갖는 기하학적 구조를 포함하여 회절에 의해 발광된 광의 전파 방향이 변경되는 것을 촉진할 수 있다. 상기 내부 광 추출층(106)상의 기능성 광 구조는 상기 광의 파장보다 큰 차원을 갖는 기하학적 구조를 포함하여 굴절에 의해 발광된 광의 전파 방향이 변경되는 것을 촉진할 수 있다. 따라서 상기 내부 전반사를 제거하거나 감소시키는 흡수 또는 산란 엔티티의 역할을 하는 기능성 광 구조를 갖는 상기 내부 광 추출층(106)으로 인해 상기 OLED(100a)의 효율성이 증가된다. 이와 유사하게 상기 외부 광 추출층(102)은 상기 기재 기판(104)과 대기 매체 사이의 인터페이스에서 내부 전반사를 감소시키거나 제거한다.
상기 기능성 광 구조는 회절 또는 굴절에 의한 광 전파 방향의 변경을 야기할 수 있다. 일반적으로 상기 광 파장의 순서에 따른 차원을 갖는 상기 기능성 광 구조는 회절에 의해 광 전파 방향을 변경한다. 일 예로, 회절에 의해 광 전파 방향을 변경하는 상기 기능성 광 구조는 1D 그레이팅 및 2D 그레이팅이 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 광 파장보다 큰 차원을 갖는 상기 기능성 광 구조는 주로 굴절에 의해 상기 광 전파 방향을 변경한다. 일 예로, 굴절에 의해 상기 광 전파 방향을 변경하는 상기 기능성 광 구조는 렌즈, 원뿔, 및 피라미드가 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 대면적의 OLED의 경우, 상기 제1 전기 접점(110)의 TCO 층에 의해 제공되는 전도성이 충분하지 않는 경우, 이는 상기 대면적의 OLED의 전압 강하를 초래한다. 이러한 전압 강하는 상기 대면적의 OLED에서 불균일한 광강도로 확인될 수 있다. 이러한 전압 강하는 상기 제1 전기 접점(110) 이외에 상기 전기 회로(108)를 제공함으로써 방지될 수 있다. 상기 전기 회로(108)는 상기 제1 전기 접점(110)에 의해 제공된 전도성을 보충할 수 있다. 상기 전기 회로(108)는 상기 기재 기판(104)과 상기 제1 전기 접점(110)의 전면에 전기적 전류 경로를 제공할 수 있는 높은 도전성을 가진 금속선 또는 버스바(busbar), 또는 전기 그리드선 또는 회로의 그리드 형태일 수 있다. 예를 들면, OLED에서, 이는 일정한 전압이 상기 전면에 제공될 수 있게 하고 불균일한 광 방출을 야기하는 전압 강하가 발생하지 않도록 보장한다. 도면을 참조하면, 상기 전기 회로(108)는 상기 내부 광 추출층(106)의 표면으로부터 돌출되지 않도록 상기 내부 광 추출층(106) 내부에 포함되어 증착될 상기 제1 전기 접점(110)을 위한 평면을 제공한다. 이는 상기 제1 전기 접점(110)의 두께의 불균일성을 방지하며 전자적 문제 또는 기기 불량을 방지한다.
도 1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 OPV 소자(100b)의 적층을 도시한다. 상기 OPV 소자(100b)는 투명 기판(120), 광 포획층(122), 전기 회로(124), 제1 전기 접점(126), 하나 이상의 유기층(128, 130), 제2 전기 접점(132), 및 커버 기판(134)을 포함한다.
상기 OPV 소자(100b)에서, 상기 하나 이상의 유기층(128, 130)으로 떨어지는 광은 상기 유기층(128, 130)을 통해 상기 제1 및 제2 전기 접점(126, 132)에 의해 외부 회로로 추출되는 전기를 발생하게 한다. 상기 OPV 소자(100b)에서, 기능성 광 구조를 갖는 상기 광 포획층(122)은 상기 OPV 소자(100b)로 전달되는 광의 광 경로를 증가시키도록 구비된다. 이와 유사하게, 상기 OLED(100a)에서 설명한 바와 같이 대면적인 OPV 소자의 경우, 상기 제1 전기 접점(126)의 TCO 층에 의해 제공되는 전도성이 충분하지 않기 때문에 상기 대면적인 OPV 소자에 있어서 전압 강하를 야기한다. 이러한 전압 강하는 상기 제1 전기 접점(126) 이외에 상기 전기 회로(124)를 제공함으로써 방지할 수 있다. 상기 전기 회로(124)는 도1A를 통해 정의된 상기 전기 회로(108)의 특징과 유사하다.
도 2a를 참조하면, 도 1a 및 1b에 도시된 상기 OLED(100a) 및 OPV(100b)와 같은 광전자 소자의 제조 과정의 예시적인 단계의 단면도가 도시되어 있다. 도시된 단계는 하나 또는 하나 이상의 홈(206)과 기능성 광 구조(204)가 상기 기재 기판(202) 상에 증착된 래커층(203) 상에 복제(replication)된 이후에 나타난다. 도 1a 및 1b에 도시된 바와 같은 상기 기능성 광 구조(204)는 OLED 및 OPV 소자의 경우 각각 광 추출 및 광 포획이 가능하도록 한다. 상기 기능성 광 구조(204)는 보통(in nature) 바람직하게 주기적 또는 준주기적인 초미세한 크기의 마이크로 텍스쳐들이다. 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)은 상기 홈(206) 사이에서 전기 회로를 고정하기 위해 구성되어 상기 광전자 소자, 즉 상기 OLED(100a) 및 OPV(100b)에서 전류 분배를 더욱 촉진시키고 전압 강하를 낮춘다.
상기 기능성 광 구조는 보통 복제 공정(replicaton process)을 통해 상기 광전자 소자 상에 형성된다. 상기 복제 공정에 따라, 상기 기능성 광 구조(204)의 음각에 해당하는 마이크로 텍스쳐 표면을 갖는 스탬퍼가 상기 기재 기판(202) 상에 증착된 상기 래커층(203)에 접촉되어 상기 래커층(203)상에 상기 기능성 광 구조(204)를 임프린트한다. 일 실시예에 따르면, 상기 래커층(203)은 상기 광전자 소자의 광 관리 특성을 더욱 향상시키는 산란성 입자들(scattering particles)을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 기능성 광 구조(204)를 형성하기 위해 사용되는 스탬퍼는 상기 기능성 광 구조(204)의 음각(negative impression) 이외에 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)의 음각도 포함한다. 상기 스탬퍼는 도 3을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
일 실시예에 따르면, 상기 래커층(203)을 형성하기 위해 포토폴리머 래커(photo-polymer lacquer ) 또는 졸겔 물질(sol-gel material)과 같은 경화성 물질을 상기 기재 기판(202)상에 도포한다.
이후, 상기 기능성 광 구조(204)와 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)의 음각을 갖는 스탬퍼는 상기 경화성 물질층에 가압된다. 이로 인해 상기 경화성 물질층 상에 상기 기능성 광 구조(204)와 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)이 동시에 복제 또는 임프린트된다.
도 2b를 참조하면, 도 2a에 도시된 단계의 광전자 소자의 상부도는 상기 표면에 걸쳐 연장되고 상기 기판의 제1 영역을 차지하는 그리드 형태의 하나 또는 하나 이상의 홈(206)을 보여준다. 또한, 상기 기능성 광 구조(204)는 도 2b에서 회색 음영 영역으로 표시되는 제2 영역을 차지하는 것을 확인할 수 있다.
도면에 도시된 상기 기능성 광 구조(204)와 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)은 단지 예시적인 것으로, 본 발명을 쉽게 설명하기 위해 제공되고 있다. 상기 도면은 일정한 비율로 도시된 것이 아니며, 본 발명 이면의 개념을 쉽게 이해하도록 하기 위해 도시되어 있다.
또한, 도 2a에서는 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)의 단면(207)이 직사각형인 것으로 도시되어 있지만, 당업자에게는 본 발명이 이에 한정되는 것은 아닌 것으로 반원형 단면, 정사각형 단면, 및 타원형 단면과 같은 임의의 단면을 갖는 상기 홈(206)으로 구현될 수 있음이 자명할 것이다.
도 2c 및 2d는 각각 상기 전기 회로가 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)에 형성되어 있는 상기 OLED(100a)와 같은 광전자 소자의 제조 공정의 단계의 단면도 및 상부도이다. 상기 전기 회로(208)는 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)에 형성된 것으로 도시되어 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 전기 회로(208)는 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)에 전기적 전도성 물질을 프린트하여 형성된다. 다른 실시예에 따르면, 상기 전기 회로(208)는 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)에 전기적 전도성 물질을 분배(dispensed)하여 형성된다. 상기 전기 회로(208)를 형성하기 위해 사용되는 전기 전도성 물질을 예를 들면, 은, 알루미늄, 크롬, 주석, 카드늄, 및 니켈일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 예시적인 실시예에 따르면, 상기 전기 회로(208)는 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)에 전기적 전도성 물질을 접착제로서 도포하여 형성된다. 또 다른 실시예에 따르면, 상기 전기 회로(208)는 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)에 전기적 전도성 물질을 스크린 프린팅하고 열 경화하여 형성된다. 상기 전기 회로(208)를 형성하는 다른 공정으로는 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)에 증착되도록 상기 전기적 전도성 물질을 증발, 융용 분배(melt dispensing ), 및 분말 소결하는 방법이 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면, 상기 전기 회로(208)는 상기 기능성 광 구조(204)의 표면으로부터 돌출되지 않도록 형성되어 있기 때문에 다음의 제1 전기 접점의 증착을 위한 면, 즉 상기 TCO 층에는 전기 회로의 임의의 돌출부로 인해 단차 높이(step heights)가 발생하지 않는다. 이는 상기 제1 전기 접점의 두께가 불균일해지는 것을 방지하여 차후 전자적 문제점 발생을 방지한다. 예를 들면, 상기 전기 회로(208)의 최상면 (도 2c에서 상기 전기 회로(208)의 가장 높은 높이)은 상기 기능성 광 구조(204)의 상면 (도 2c에서 상기 기능성 광 구조(204)의 가장 높은 높이)의 높이와 실질적으로 동일하기 때문에 상기 제1 전기 접점과 상기 기능성 광 구조(204)의 표면 사이의 간격이 실질적으로 0이므로, 이에 따른 전기적 문제점이 최소화된다.
또한, 도 2d를 참조하면, 도 2c에 도시된 단계에서의 상기 광전자 소자의 상부도는 상기 표면에 걸쳐 연장된 그리드선 형태의 상기 전기 회로(208)를 도시하고 있다.
상기에서 확인한 바와 같이, 상기 래커층(203) 상에 상기 기능성 광 구조(204)와 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)을 형성하기 위해서는 스탬퍼 형성이 필요하다. 도 3a 내지 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 방법을 이용한 스탬퍼(300) 형성의 각 단계를 개략적으로 도시하고 있다. 당업자는 상기 스탬퍼(300)는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다른 공정으로 형성될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상기 스탬퍼(300)는 베이스(308), 치합면(310), 상기 기능성 광 구조(204)에 대응하는 음각(312), 및 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)에 대응하는 음각(314)을 포함한다. 도 3a 내지 3d에 도시된 상기 기능성 광 구조, 상기 하나 또는 하나 이상의 홈, 및 음각들은 상기 스탬퍼(300)의 형성을 쉽게 이해하도록 하기 위해 예시적으로 제공된 것으로 앞서 도면에 도시된 상기 기능성 광 구조, 상기 하나 또는 하나 이상의 홈, 및 상기 음각의 형성 및 크기에 한정되는 것은 아니다.
도 3a를 참조하면, 상기 기능성 광 구조(204)의 음각(304)과 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)의 음각(306)을 갖는 파더 기판(302)이 도시되어 있다. 상기 파더 기판(302)은 보통 상기 베이스(303)의 상부에 도포되는 포토레지스트 층을 갖는 베이스(303)를 포함한다. 예를 들면, 상기 파더 기판(302)의 베이스(303)는 유리 기판, 반도체 웨이퍼, 및 평판 금속판을 포함하며, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 포토레지스트 층은 예를 들면 노볼락(novolac)과 같은 임의의 상 전이 물질일 수 있다. 상기 음각(304, 306)은 최종적으로 상기 래커층(203) 상에 형성하고자 하는 상기 기능성 광 구조(204)와 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)과 실절적으로 유사하다.
일 실시예에 따르면, 포토리소그래피 공정 또는 열 리소그래피 공정은 상기 포토레지스트 층 상에서 수행되어 상기 기능성 광 구조(204)의 음각(304)과 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)의 음각(306)을 형성한다. 그러나 상기 기능성 광 구조(204)의 음각(304)과 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)의 음각(306)은 레이저 빔 기록, 전자 빔 리소그래피, 투사 리소그래피(projection lithography), 나노 임프린트 리소그래피, 기계적 가공, 및 홀로그래피와 같은 공정을 이용하여 형성시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 상기 방법은 포토리소그래피 공정과 연관하여 설명되고 있지만, 이에 한정시키기 위한 것이 아니라, 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 당업자는 이에 한정되는 것은 아닌 본 단락에서 언급한 공정들 이외에도 다른 공정들을 이용하여 상기 파더 기판(302) 상에 상기 음각(304,306)을 형성할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상기 공정 동안, 상기 포토레지스트 층이 집속 초미세 크기의 레이저 스팟을 이용하여 국소적으로 발광한다. 상기 레이저 스팟은 상기 기판을 고정형 스팟 하부로 이동시키거나, 상기 스팟을 고정형 기판상으로 이동시키거나, 또는 이들의 복합적인 방법을 통해 상기 포토레지스트 층 상에서 스캔될 수 있다. 실제 적용에 있어서는, 방사상 방향으로 선형적으로 움직이는 레이저 스팟과 결합된 회전 기판이 이용된다. 다른 일 실시예에 따르면, 측방향으로 상기 기판 또는 상기 레이저 스팟을 이동시키기 위해 x, y-스테이지가 이용될 수 있다.
상기 기능성 광 구조(204)의 음각(304)과 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)의 음각(306)의 세부 양식들은 조절될 수 있다. 또한, 상기 과정을 통해 다양한 특징과 형상을 갖는 상기 기능성 광 구조(204)의 음각(304)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 기판의 일정한 선형적 움직임과 결합된 상기 레이저 스팟의 연속적인 강도는 선형적 특징을 갖게 되어 이로 인해 펄스 변조된 레이저 스팟은 점 또는 대시(/) 형 특징을 갖게 될 것이다.
또한, 상기 기능성 광 구조(204)의 음각(304)과 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)의 음각(306)의 높이도 조정될 수 있다. 상기 기능성 광 구조(204)의 음각(304)의 측면 크기 특징도 조절될 수 있다.
상기 파더 기판(302)의 현상 이후, 상기 파더 기판(302)의 음각 복제형(negaive replication)을 갖는 스탬퍼(300)가 형성된다. 상기 파더 기판(302)이 상기 래커층(203) 상에 형성될 상기 기능성 광 구조(204)와 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)과 실질적으로 유사한 상기 음각(304, 306)을 포함하고 있다 하더라도, 상기 스탬퍼(300)는 상기 기능성 광 구조(204)와 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)의 음각을 포함하도록 형성된다. 예를 들어, 정사각형 모양의 단면을 갖는 홈이 상기 래커층(203) 상에 형성되는 경우, 상기 파더 기판(302)은 상기 음각(306)에 이와 대응하는 정사각형 단면을 갖는 홈을 형성하고 상기 스탬퍼(300)는 이에 대응하는 정사각형 단면을 갖는 돌출부를 포함할 것이다.
본 예시적인 공정에서는, 포토리소그래피를 통해 직접적으로 상기 스탬퍼(300)를 형성하는 대신, 포토리소그래피를 통해 상기 파더 기판(302)을 형성하고 상기 스탬퍼(300)가 전기 도금 공정을 이용하여 상기 파더 기판(302)으로부터 형성된다. 상기 스탬퍼(300)의 다수의 복제품이 대량 생산을 위해 준비되어야 하고 상기 포토리소그래피는 다수의 공정에서 구현되기에는 고비용의 공정이기 때문에, 포토리소그래피를 통해 상기 파더 기판(302)만을 형성한 후 상기 스탬퍼(300)의 다수의 복제품이 전기 도금 공정을 통해 상기 파더 기판(302)으로부터 형성될 수 있는 공정을 보여주고 있다. 이하에서는 상기 파더 기판(302)으로부터 상기 스탬퍼(300)의 형성 과정을 이해를 돕기 위해 복제(replication)라 일컫는다.
일 실시예에 따르면, 상기 파더 기판(302)은 전기 도금 과정을 통해 복제될 수 있다. 그러나 다른 방법도 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 도 3b를 참조하면, 상기 전기 도금 과정에서, 상기 파더 기판(302)은 일반적으로 니켈 합금 도는 은 합금과 같은 금속층으로 스퍼터링되어 도금 공정을 위한 전도성 전극 및 시드층(306)을 형성한다. 일 실시예에 따르면, 상기 스탬퍼(300)는 연성 스탬퍼(300)일 수 있으며, 이 경우 전기 도금 이외의 방법으로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 연성 스탬퍼(300)는 열가소성 중합체 또는 고무를 주조하여 형성된다. 다른 실시예에 따르면, 상기 연성 스탬퍼(300)는 에폭시를 주조 (즉, 사용 직전 단량체와 고분자 중합 개시제를 사전 혼합)하여 형성된다. 또 다른 실시예에 따르면, 상기 연성 스탬퍼(300)는 래커 물질을 광경화하여 형성된다. 또 다른 실시예에 따르면, 상기 연성 스탬퍼(300)는 유기 용액에 Leitsilber와 같은 금속 접착제 또는 용액을 분산시키거나 은을 분산시키고 이를 열 경화하여 형성된다.
다음으로, 도 3c를 참조하면, 스탬퍼(300)는 상기 시드층(306) 상부에 형성된다. 상기 스탬퍼(300)는 일반적으로 니켈 또는 은과 같은 금속으로 되어 있다. 상기 스탬퍼(300)는 이후 상기 파더 기판(302)으로부터 제거되고 치합면(310)을 갖는 베이스(308)를 포함한다. 상기 치합면(310)은 상기 광전자 소자의 기재 기판에 증착된 상기 래커층(203)과 접촉된 상기 스탬퍼(300)의 표면이다. 상기 치합면(310)은 도 3d에 도시된 바와 같이 상기 치합면(310)의 제1 영역에 형성된 상기 기능성 광 구조(204)의 음각(312)과 상기 치합면(310)의 제2 영역에 형성된 상기 하나 또는 하나 이상의 홈의 음각(314)을 더 포함하고 있다. 상기 음각(312, 314)은 도 3a 및 3d를 참조하여 설명될 수 있다. 상기 음각(312)은 상기 음각(304)에 대해 서로 상호 보완적이다. 예를 들면, 상기 원뿔형의 기능성 광 구조가 상기 광전자 소자의 래커층(203)에 형성되는 경우, 상기 파더 기판(302)의 음각(304)의 형상은 원뿔형이며 상기 스탬퍼(300)의 음각(312)은 이에 대응하는 중공형 원뿔 형상을 갖는다.
상기 스탬퍼(300)는 상기 기능성 광 구조의 상당히 적정하고 효율적인 설계를 갖는 장점을 갖는다. 상기 이용된 전기 도금 공정은 초미세 크기까지 매우 정교하며 대면적 표면에 대해서도 용이하고 저렴하게 이용될 수 있다. 이로 인해 상기 기능성 광 구조가 초미세 크기로 조정되고 정밀한 간격을 갖는 주기적 또는 반주기적 구조로 형성될 수 있다. 또한, 상기 하나 또는 하나 이상의 홈의 크기, 단면, 및 배치도 정밀하게 최적화되고 조정될 수 있다.
상기 도면에 도시된 상기 스탬퍼(300)와 상기 음극(312, 314)은 단지 예시적인 것으로, 본 발명을 쉽게 설명하고자 제공되는 것이다. 상기 도면은 도시된 것에 한정되는 것이 아니며 본 발명의 개념을 쉽게 이해하기 위해 제공되고 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 OLED(100a)와 같은 광전자 소자의 제조 방법(400)을 도시한 순서도이다. 상기 광전자 소자의 제조방법(400)을 설명하기 위해 도 1 내지 3을 참조하지만, 상기 방법(400)은 다른 적절한 장치의 제조에도 구현될 수 있음을 이해할 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 방법(400)에서 나열된 단계의 순서에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 방법(400)은 도 4에 도시된 단계의 수보다 많거나 적은 수의 단계를 포함할 수 있다.
본 발명을 설명하기 위해, 상기 방법(400)을 상기 기능성 광 구조가 광 추출을 위해 이용된 OLED를 참조하여 설명한다. 그러나 당업자는 본 발명은 광 포획과 같은 광 관리 목적의 OPV 소자에서도 구현될 수 있음을 이해할 수 있다.
상기 방법(400)은 단계 402에서 시작한다. 단계 404에서, 실질적으로 평면을 갖는, 예를 들어 상기 기재 기판(104)과 같은 기판이 구비된다.
단계 406에서, 경화성 래커 물질이 상기 기재 기판(104)에 도포 되어 상기 래커층(203)과 같은 래커층을 형성한다. 예를 들면, 상기 경화성 래커 물질은 자외선 경화성 물질, 광중합체 래커, 아크릴레이트, 이산화규소 또는 이산화규소-이산화티타늄계 졸-겔 물질, 전기적 경화성 물질, 및 예를 들어 발열 반응에 의해 경화를 촉진하는 반응성 성분들의 혼합물일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 그러나 상기 래커층(203)은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 유사한 특성을 갖는 임의의 물질로 형성될 수 있음을 이해할 수 있다. 예를 들면, 상기 래커층(203)은 브러쉬 또는 롤러를 이용하거나, 분배, 슬롯 염색 코팅, 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 또는 프린팅을 통해 증착될 수 있다.
단계 408에서, 상기 스탬퍼(300)와 같은 스탬퍼가 구비된다. 상기 스탬퍼(300)는 치합면(310)상에 형성된 상기 기능성 광 구조(204)의 음각(312)과 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)의 음각(314)을 포함한다. 단계 410에서 상기 스탬퍼(300)는 상기 경화성 래커 물질과 접촉되어 상기 래커층(203)상에 상기 기능성 광 구조(204)와 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)을 동시에 복제한다. 도 2a를 참조하면, 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)과 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)이 상기 기재 기판(202)상에 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 단계 410은 다수의 하위 단계로 수행될 수 있다. 먼저, 상기 래커층(203)을 상기 래커층(203)의 물질의 유리 전이 온도 바로 위의 온도(a temperature just above the glass transition temperature of a material of the lacquer layer( 203))로 가열한다. 이는 상기 래커층(203)을 연화시킨다. 다음으로, 상기 스탬퍼(300)를 상기 연화된 래커층(203)에 대해 가압한다. 이러한 가압을 통해 상기 기능성 광 구조(204)와 하나 또는 하나 이상의 홈(206)이 상기 래커층(203) 상에 복제된다. 이후, 상기 기능성 광 구조(204)와 하나 또는 하나 이상의 홈(206)을 갖는 상기 래커층(203)을 냉각하여 상기 연화된 상태에서 상온에서 보통의 경도로 복구시킨다.
다른 실시예에 따르면, 상기 단계 410은 스탬핑한 후 광경화 과정을 적용하여 상기 래커층(203)의 표면상에 상기 기능성 광 구조(204)와 하나 또는 하나 이상의 홈(206)을 부착하여 구현될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 단계 410은 스탬핑하고 열을 가하여 상기 래커층(203)의 표면상에 상기 기능성 광 구조(204)와 하나 또는 하나 이상의 홈(206)을 부착하여 구현될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 래커층(203)이 포함되지 않을 수 있으며, 상기 기판(202)을 직접적으로 스탬핑하여 상기 기능성 광 구조(204)와 하나 또는 하나 이상의 홈(206)을 형성할 수 있다.
상기 방법(400)을 통해 상기 래커층(203) 상에 주기적 또는 반주기적 상기 기능성 광 구조(204)와 하나 또는 하나 이상의 홈(206)을 동시에 형성할 수 있기 때문에 상기 광전자 소자의 제조 시간을 줄일 수 있다.
단계 411에서, 상기 전기 회로(208)와 같은 전기 회로를 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)에 형성한다. 일 실시예에 따르면, 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)에 전기적 전도성 물질을 프린트하여 상기 전기 회로(208)를 형성한다. 다른 실시예에 따르면, 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)에 전기적 전도성 물질을 분배하여 상기 전기 회로(208)를 형성한다. 또 다른 실시예에 따르면, 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)에 전기적 전도성 물질을 접착제로써 도포하여 상기 전기 회로(208)를 형성한다. 또 다른 실시예에 따르면, 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)에 전기적 전도성 물질을 스크린 프린트한 후 열 경화하여 상기 전기 회로(208)를 형성한다. 또 다른 실시예에 따르면, 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)에 전기적 전도성 물질을 잉크젯 프린트한 후 열 경화하여 상기 전기 회로(208)를 형성한다. 상기 전기 회로(208)를 형성하는 다른 공정으로는 상기 하나 또는 하나 이상의 홈(206)에 증착되도록 전기적 전도성 물질을 증발, 융용 분배, 및 분말 소결시키는 방법이 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
실제 예로 상기 전기 회로(208)는 은으로 된 접착제를 스크린 프린팅한 후 은을 소결하기 위해 열 어닐링하여 형성될 수 있다.
또 다른 실제 예로, 상기 전기 회로(208)는 더 낮은 융용점을 갖는 주석, 카드늄, 및 다른 금속과 같은 융용 금속을 잉크젯 프린팅하여 형성될 수 있다.
이어, 단계 412에서, 상기 제1 전기 접점(110)과 같은 TCO 층을 상기 내부 광 추출층(106) 상에 공지의 방법을 통해 증착시킨다. 상기 제1 전기 접점이 증착된다. 상기 제1 전기 접점(110)은 딥 코팅, 스핀 코팅, 연마, 스프레이 코팅, 스크린 프린팅, 스퍼터링, 유리 마스터링, 포토레지스트 마스터링, 전해주조, 및 증발과 같은 다양한 방법을 통해 증착될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전기 접점(110)은 양극으로 기능한다.
단계 414에서, 상기 하나 이상의 유기층(112, 114)과 같은 하나 이상의 유기층이 상기 제1 전기 접점(110) 상에 증착된다. 상기 하나 이상의 유기층(112, 114)은 딥 코팅, 스핀 코팅, 연마, 스프레이 코팅, 스크린 프린팅, 스퍼터링, 유리 마스터링, 포토 레지스트 코팅, 모든 종류의 CVD, 전해주조, 및 증발과 같은 다양한 방법으로 증착될 수 있다.
단계 416 및 단계 418에서, 제2 전기 접점 및 커버 기판이 종래 방법을 통해 형성된다. 단계 420에서 상기 단계(400)는 종료된다.
상기에서 언급한 바와 같이 다양한 실시예에 따라 광전자 소자에 기능성 광 구조와 하나 또는 하나 이상의 홈을 동시에 형성하는 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 상기 방법은 다음과 같은 장점들이 있다. 상기 방법에서는 스탬퍼가 사용될 수 있기 때문에 적정하고 효율적인 기능성 광 구조 형성을 위한 가장 최선의 방법이 사용될 수 있다. 또한, 상기 전기 회로를 고정하기 위한 하나 또는 하나 이상의 홈이 동시에 전사되기 때문에, 상기 광전자 소자의 제조 단계의 수를 줄일 수 있으며 이는 광전자 소자의 제조 시간 및 비용을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따라 홈 내에 증착된 상기 전기 회로는 래커층 표면으로부터 돌출되지 않기 때문에 평면이 증착되는 상기 제1 전기 접점으로 가능하다. 다시 말해, 이는 상기 제1 전기 접점의 두께가 불균일해지는 것을 방지하며 상기 광전자 소자의 단락으로 인한 추후 전자적 문제점 발생 또는 기기의 품질 저하를 방지할 수 있다.
또한, 상기 전기 회로가 상기 하나 또는 하나 이상의 홈에 형성되어 있기 때문에, 상기 전기 회로의 형상 및 단면은 상기 하나 또는 하나 이상의 홈의 단면의 조절을 통해 조정될 수 있다. 본 발명 이전에는, 상기 전기 회로는 스크린 프린팅을 통해 상기 래커층에 증착되어 있기 때문에, 임의의 가이딩 템플릿, 예를 들어 본 발명의 하나 또는 하나 이상의 홈의 부재로 인해 상기 전기 회로의 형상 및 단면은 증착 공정에 의해 조절될 수 없었다. 본 발명은 큰 종횡비, 즉 하나 또는 하나 이상의 홈 (또는 상기 전기 회로)의 넓이 대 높이의 비율이 큰 전기 회로를 형성하여, 광 관리, 응력 제거, 또는 다른 특성들과 같은 기능성을 하나 또는 하나 이상의 홈에 부여할 수 있다. 예를 들면, 특정 형상의 갖는 단면, 예를 들면 블록 형상, V 형상, 또는 포물선 형상의 단면을 갖는 전기 회로를 구비하기 위해, 해당하는 형상을 갖는 하나 또는 하나 이상의 홈이 상기 래커층 상에서 복제된다.
또한, 본 발명에서 V 형상의 단면을 갖는 상기 하나 또는 하나 이상의 홈이 이용되는 경우 우수하게 광 관리를 할 수 있다. 상기 하나 또는 하나 이상의 홈에 형성된 V 형상의 전기 회로는 광의 일부가 상기 유리 기판으로 웨이브 가이드 되는 것을 방지하여 OLED에서의 광 추출을 증가시킨다.
또한, 상기 하나 또는 하나 이상의 홈의 이용에 따라, 상기 전기 회로는 더 다양한 물질들로 형성될 수 있다. 예를 들면, 저점도(low viscousity) 전기적 전도성 물질들이 상기 하나 또는 하나 이상의 홈 상에 잉크젯 프린팅을 통해 도포되어 이용될 수 있다. 이는 이러한 물질들이 상기 홈 밖으로 퍼질 가능성을 줄여준다. 또한, 고점도 물질이 스크린 프린팅 같은 방법을 통해 이용될 수도 있다.
일반적으로, 선행 기술에서는 전기 회로가 상기 제1 전기 접점, 예를 들면 상기 TCO 층을 관통하는 성능이 있어서 상기 광전자 소자의 단락을 야기하였다. 그러나 본 발명에서는 상기 전기 회로가 외부로 돌출되어 있지 않기 때문에, 이러한 단락의 가능성이 최소화된다. 이러한 장점은 저점도 전기적 도전성 물질이 상기 회로에 이용될 경우 더욱 두드려지며 이로 인해 상기 TCO층의 증착을 위한 표면이 매끈하고 상기 전기 회로의 돌출은 더욱 줄어든다.
본 발명이 실시 예를 들어 상세히 설명되었으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
본 명세서에서 언급된 모든 문서들은 본원에 참조로 병합된다.
Claims (10)
- 기능성 광 구조와 전기 회로를 고정하기 위한 하나 또는 하나 이상의 홈을 광전자 소자에서 이용되는 기재 기판상에 동시에 형성하기 위한 방법으로서,
상기 기재 기판상에 래커층을 응용하는 단계;
상기 하나 또는 하나 이상의 홈과 상기 기능성 광 구조를 상기 래커층 상에 스탬퍼를 이용하여 동시에 복제하는 단계로 상기 스탬퍼는 치합면에 의해 정의되며, 상기 치합면은 제1 영역 상에 형성된 하나 또는 하나 이상의 홈의 음각과 제2 영역에 형성된 기능성 광 구조의 음각을 포함하며, 상기 기능성 광 구조는 광 포획 및 광 추출 중 하나를 가능하게 함; 및
상기 전기 회로를 상기 하나 또는 하나 이상의 홈에 형성하는 단계를 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 형성하는 단계는 상기 전기 회로를 상기 하나 또는 하나 이상의 홈에 형성하는 단계는 전기적 도전성 물질을 상기 하나 또는 하나 이상의 홈에 채워 넣는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 래커층을 열, 광, 자외선 방사선, 압력, 전류 중 적어도 하나에 노출시켜 상기 래커층을 경화하는 단계를 더 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 래커층의 물질은 반응을 통해 상기 래커층의 경화를 촉진할 수 있는 하나 이상의 반응성 성분의 혼합물인 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 복제하는 단계는,
상기 래커층의 유리 전이 온도보다 높은 온도에서 상기 래커층을 가열하여 상기 래커층을 연화시키는 단계;
상기 래커층에 대해 상기 스탬퍼를 가압하여 상기 래커층 상에 상기 하나 또는 하나 이상의 홈과 상기 기능성 광 구조를 복제하는 단계; 및
상기 래커층을 냉각시키는 단계를 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 하나 또는 하나 이상의 홈은 직사각형의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 전기 회로는 상기 래커층으로부터 돌출되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 전기 회로는 상기 광전자 소자의 전압 강하를 효과적으로 줄이는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 래커층은 산란성 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 광전자 소자는 유기 광전지 소자(OPV), 유기 발광 소자 (OLED), 및 박막 광전지 소자 (TF-PV) 중 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
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