CN103189932A - 电极以及包括该电极的电子器件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电极及其制备方法，其中，所述电极包括：辅助电极，其具有导电图案；和主电极，其形成在所述辅助电极的至少一部分上且与所述辅助电极电连接。

Description

电极以及包括该电极的电子器件
技术领域
本申请要求了于2010年12月30日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2010-0139283号的优先权和权益，其全部内容在此以引用方式并入本申请。
本发明涉及一种电极和包括该电极的电子器件。更具体而言，本发明涉及一种包括辅助电极的电极和包括所述电极的电子器件。
背景技术
近来，需要将透明电极形成在例如显示器或触摸面板等的电子器件的有效屏幕部分上。为了这一目的，由例如ITO或ZnO等材料形成的透明导电膜用作电极，但是所述透明导电膜具有电导率低的问题。为了改善该问题，正在尝试通过在透明导电膜电极上构制金属图案而形成辅助电极用以提高电导率。
发明内容
技术问题
在本发明涉及的技术领域中，需要研究具有优异性能且易于制备的电极、包括该电极的电子器件以及制备电极的方法。
技术方案
本发明提供了一种电极，其包括：辅助电极，该辅助电极包括导电图案；和主电极，该主电极设置在所述辅助电极的至少一部分上以与所述辅助电极电连接。
根据本发明，当设置在电极上的元件的容许厚度偏差为β%时，辅助电极的导电图案的锥角(α)可以由以下公式1表示。
[公式1]
0≤α<Arc[(1-0.01×β)]
另外，本发明提供了一种包括所述电极的电子器件。
此外，本发明提供了一种制备电极的方法，该方法包括：
1）在基板上形成辅助电极，所述辅助电极包括导电图案；以及
2）形成主电极，所述主电极设置在所述辅助电极的至少一部分上以与所述辅助电极电连接。
有益效果
根据本发明的示例性实施方式，可以容易地提供一种具有优异性能（例如，电导率等）的电极，以及包括所述电极的电子器件。
附图说明
图1为根据本发明的示例性实施方式的电极的侧向结构的示例性图示。
图2图示了通过光刻蚀工艺根据本发明制备电极的实例。
图3和4显示了在光刻蚀工艺中辅助电极图案的锥角随软性烘烤（soft-bake）温度的变化。
图5图示了通过间接印刷工艺根据本发明制备电极的实例。
图6和7显示了在间接印刷工艺中辅助电极图案的锥角随软性烘烤温度的变化。
图8显示了在光刻蚀工艺或者间接印刷工艺中辅助电极图案的锥角随辅助电极图案刻蚀剂的变化。
图9显示了使用基于oxxon的刻蚀剂时锥角随辅助电极图案厚度的变化。（实施例）
图10显示了使用基于过氧化氢的刻蚀剂时锥角随辅助电极图案厚度的变化。（对比实施例）
图11和12分别显示了通过凹版胶印工艺制备根据本发明的电极的实例和所得到的照片。
图13和14分别显示了通过反向胶印工艺制备根据本发明的电极的实例和所得到的照片。
图15和16分别为图示实施例和对比实施例中制备的电极的表面特性的照片。
﹤附图标记说明﹥
10：基板
20：辅助电极
30：主电极
40：有机材料层或者附加电极
具体实施方式
在下文中，将会更为详细地描述本发明。
根据本发明的电极包括辅助电极，其包括导电图案；和主电极，其设置在所述辅助电极的至少一部分上以与所述辅助电极电连接。与现有技术不同，根据本发明的所述辅助电极具有埋置结构，在所述埋置结构中，所述辅助电极设置在所述主电极的下端。
在现有技术中，当使用辅助电极以便提高主电极的电导率时，通常，首先形成主电极，接着考虑到设置在主电极上的元件的稳定性和层间界面特性在主电极上形成辅助电极。但是，在本发明中发现，当控制辅助电极图案的锥角，特别是，减小锥角时，即使主电极形成在辅助电极上，仍能够确保设置在该电极上的元件的稳定性，并且层间界面特性甚至更好。
根据本发明，当设置在电极上的元件的容许厚度偏差为β%时，辅助电极的导电图案的锥角(α)可以由如下公式1表示。
[公式1]
0≤α<Arc[(1-0.01×β)]
图1为根据本发明示例性实施方式的电极的侧向结构的示例性图示。如果辅助电极的导电图案的锥角由α表示，在设置于其上的主电极的水平表面上的厚度由T0表示，在辅助电极的导电图案倾斜的斜坡上主电极的厚度（T）定义为T=T0cos(α)。相似的公式，如果辅助电极的导电图案的锥角由α表示，并且主电极（例如，设置在ITO主电极上的元件）的厚度，例如，有机发光二极管（OLED）的有机材料层的水平表面的厚度由D0表示，设置在辅助电极的导电图案倾斜的斜坡上的OLED材料的厚度（D）定义为D=D0cos(α)。对于设置在主电极上的元件的情况下，例如，有机发光二极管的有机材料层或者触摸面板的其它电极，假设容许厚度偏差为β%，由如下公式2表示。
[公式2]
(1-0.01×β)×D0≤D=D0cos(α)≤D0
由此，发现辅助电极的导电图案的容许锥角可以由公式1表示。
因此，根据公式1，设置在所述主电极的上部的元件的容许厚度偏差决定了下方辅助电极的导电图案的锥角。例如，当设置在上部的元件的厚度偏离为10%以下时，所述辅助电极的导电图案的容许锥角大约大于0度且在25度以下。
此外，本发明人发现了一种能够控制且优选减小所述辅助电极图案的锥角的方法。
根据本发明的示例性实施方式，所述辅助电极图案的锥角可以通过使用光刻蚀法或者间接印刷法来控制。在这种方法中，辅助电极图案的锥角可以通过控制软性烘烤温度或者刻蚀剂的组分来调节。
例如，为了减小根据本发明的辅助电极图案的锥角，光致抗蚀材料的软性烘烤温度可以控制至110°C以下。
图2图示了通过使用光刻蚀法形成辅助电极的实例。图2仅仅用于图示说明本发明，本发明的范围并非限制于此。图2显示了一种光刻蚀工艺，该工艺包括：在基板上形成用于形成辅助电极的导电层；在所述导电层上涂覆光致抗蚀剂；通过选择性曝光和显影形成光致抗蚀剂图案；以及，通过刻蚀未涂覆光致抗蚀剂图案的导电层来形成导电图案。所述辅助电极图案的锥角可以通过在涂覆光致抗蚀剂之后于110°C以下进行软性烘烤而减小。图3和4分别图示了在105°C下进行软性烘烤和在115°C下进行软性烘烤时形成的图案的照片。在此情况下，形成的光致抗蚀剂图案的厚度为1微米。在此情况下，可以由本领域技术人员根据构成光致抗蚀剂的树脂以及其组成的种类（例如，溶剂的种类和涂覆厚度等）选择性地采用在整个实验中的优选软性烘烤温度，但是，有益的是，软性烘烤温度低于材料的固化温度以便于确保锥角较小。
图5图示了一种通过使用间接印刷法形成辅助电极的实例。图5仅仅用于举例说明本发明，本发明的范围并非限制于此。参照图5，在间接印刷工艺中，所述辅助电极图案的锥角可以通过在印刷光致抗蚀剂图案之后于80至90°C进行软性烘烤而减小，其中，所述间接印刷工艺包括如下步骤：在基板上形成用于形成辅助电极的导电层；在导电层上印刷光致抗蚀剂图案；以及，通过刻蚀未涂覆光致抗蚀剂图案的导电层形成导电图案。
图6和7分别图示了在85°C下进行软性烘烤和在115°C下进行软性烘烤时形成的图案的照片。在此情况下，形成的光致抗蚀剂图案的厚度为0.7微米。
在涂覆光致抗蚀剂之前，可以按所需另外包括清洗导电层。此外，在通过刻蚀导电层形成导电图案之后，可以除去光致抗蚀剂。
如另一实施例，为了减小根据本发明的辅助电极的锥角，可以控制用于形成辅助电极的导电层的刻蚀剂。
例如，在导电层的材料为铜（Cu）的情况下，如果使用oxxon刻蚀剂，可以在大多数条件下获得较小的锥角，但是如果使用现有的刻蚀剂，无论进行软性烘烤还是硬性烘烤（hard bake）均显现较大水平的锥角。图8图示了使用oxxon刻蚀剂时以及使用现有过氧化氢刻蚀剂时导电图案的锥角的照片。
此外，图9图示了使用oxxon刻蚀剂时锥角随导电图案厚度的变化，以及图10图示了使用现有过氧化氢刻蚀剂时锥角随导电图案厚度的变化。利用刻蚀剂组成的变化或者刻蚀温度的变化等控制导电图案的锥角，这可以通过在现有刻蚀剂的基础上将硝酸的含量从现有的2%增加至大约5～15%来实现或者通过在使用基于铝（Al）的材料时提高刻蚀温度来实现。
根据本发明的另一个示例性实施方式，可以使用直接印刷法。在这一方法中，通过使用反向胶印法或者凹版胶印法来控制辅助电极图案的锥角。在使用直接印刷法的情况下，无论是凹版印刷法还是反向印刷法均可以获得具有较小锥角的导电图案。这被认为是由接触图案形成产生的现象。
使用凹版胶印法的工艺显示在图11中，根据该工艺形成的导电图案的照片显示在图12中。使用反向胶印法的工艺显示在图13中，根据该工艺形成的导电图案的照片显示在图14中。
如上所述，通过形成包括具有较小锥角的导电图案的辅助电极从而在该辅助电极上形成主电极，可以使主电极具有相对的逐级层叠覆盖。因此，可以确保在主电极上设置的元件的稳定性。
作为具体实例，在形成用于形成辅助电极的导电层以及在其上沉积厚度为200nm的ITO层作为主电极之后观察横截面形状，其中，形成用于形成辅助电极的导电层通过如下步骤进行：在玻璃基板上沉积铜（Cu），涂覆光致抗蚀剂，进行选择性曝光和显影，通过刻蚀导电层形成导电图案，在引入于软性烘烤或刻蚀下用于形成小锥角的上述条件的情况和未引入这些条件的情况下的照片分别显示于图15和16中。
如图15所示，在形成包括具有小锥角的导电图案的辅助电极的情况下，在其上设置的主电极的层叠覆盖是相对逐级的，而如图16所示，在形成包括具有大锥角的导电图案的辅助电极的情况下，在其上设置的主电极的层叠覆盖不良。而且，在图16中，由其中由铜（Cu）形成的辅助电极的尾部是不规则的刻蚀形态观察到主电极的沉积形态是非均匀的。
当通过作为直接印刷法的光刻蚀工艺形成辅助电极时，该辅助电极的锥角为大约45度。此外，当通过作为直接印刷法的反向胶印工艺或者凹版胶印工艺形成辅助电极时，该辅助电极的锥角为约5至30度。
在本发明中，辅助电极的导电图案可以通过沉积或者印刷导电材料来形成。作为导电材料，可以使用金属，例如银、铝、铜、钕、钼或其合金。
主电极的厚度或者辅助电极的厚度随着由辅助电极和主电极构成的整个电极的表面电阻值而增大，但是当辅助电极由溅射工艺形成时，通常辅助电极的厚度优选为大约50nm至2000nm。
所述辅助电极的平面形状可以具有多种类型，例如规则图案结构或者不规则图案结构等。
在本发明中，主电极可以由透明导电材料形成。例如，可以使用ITO、IZO和透明导电墨水（Ag纳米丝墨水（Ag nanowire ink）和透明导电聚合物等）。如上所述，可以根据本领域技术人员所需的电阻值形成主电极，并且当所述主电极通过使用溅射工艺形成时，其厚度优选为50nm至2000nm。
在本发明中，辅助电极和主电极可以形成在透明基板上。对于所述透明基板没有特别限制，并且可以使用本领域已知的材料。例如，可以使用玻璃、塑料基板和塑料膜等，但是所述材料不限制于此。
根据本发明的示例性实施方式，优选地，主电极具有覆盖所述辅助电极的所有上表面和侧面的结构。也就是说，在本发明中，所述辅助电极可以为具有埋置结构的辅助电极。
此外，本发明提供了一种包括所述电极的电子器件。
所述电子器件包括触摸面板、有机发光二极管和显示器等。
当根据本发明的电子器件为触摸面板时，在主电极上设置的元件可以为另一电极。如果需要，可以在主电极和所述另一电极之间设置绝缘层。在这种情况下，所述另一电极的容许厚度偏差随组分（例如，金属）的硬度而改变，但是通常优选处于在所需厚度未产生裂缝的水平下的偏差，并且可以根据优选偏差用实验的方法测定所述辅助电极的导电图案的锥角。
当根据本发明所述的电子器件为有机发光二极管时，在主电极上设置的元件可以为有机材料层和上部电极。所述有机材料层的较大厚度偏差可能对二极管的寿命产生不利的影响。由于所述有机材料层的厚度偏差优选为0至10%，所述辅助电极的导电图案的锥角优选为0至25度。
此外，本发明提供了一种制备电极的方法，所述方法包括：在基板上形成包括导电图案的辅助电极；以及形成在所述辅助电极的至少一部分上设置的主电极以与所述辅助电极电连接。在根据本发明的方法中，可以使用光刻蚀法、间接印刷法或者直接印刷法，并且详细的构造如上所述。
实施方式
通过如下实施例将更为详细地描述本发明。但是，如下所述的实施例仅仅用于举例说明本发明，并且本发明的范围不限制于此。
实施例
通过使用溅射工艺将铜（Cu）沉积至大约100nm的厚度，并且通过使用LG412DF PR在其上形成厚度为1微米的光致抗蚀剂。而后，在大约125°C的温度下软性烘烤所述光致抗蚀剂，分别用基于oxxon的刻蚀剂（自制）和基于过氧化氢的刻蚀剂（由ENF Technology Co.,Ltd.制备的Cu刻蚀剂）刻蚀，随后通过LGS100剥离器清除。而后，采用ITO溅射器在各基板上沉积ITO至厚度约为200nm，并将结果示于图15中。
当通过调节刻蚀剂将导电图案的锥角控制为小角度时，如图15所示，ITO的层叠覆盖优异。
对比实施例
除了采用基于过氧化氢的刻蚀剂（由ENF Technology Co.,Ltd.制备的Cu刻蚀剂）作为刻蚀剂之外，以与实施例1相同的方式进行。其结果如图16所示。与图15相比，ITO的层叠覆盖不良，并且由其中由铜（Cu）形成的辅助电极的尾部是不规则的刻蚀形态观察到主电极的沉积形态是非均匀的。

Claims (16)

1.一种电极，所述电极包括：
辅助电极，其包括导电图案；和
主电极，其设置在所述辅助电极的至少一部分上以与所述辅助电极电连接。
2.根据权利要求1所述的电极，其中，当设置在所述电极上的元件的容许厚度偏差为β%时，所述辅助电极的导电图案的锥角(α)可以由以下公式1表示：
[公式1]
0≤α<Arc[(1-0.01×β)]。
3.根据权利要求2所述的电极，其中，设置在所述电极上的元件的容许厚度偏差为10%以下。
4.根据权利要求1所述的电极，其中，所述辅助电极的导电图案的锥角大于0度且在25度以下。
5.根据权利要求1所述的电极，其中，所述辅助电极的导电图案包含银、铝、铜、钕、钼或其合金。
6.根据权利要求1所述的电极，其中，所述主电极包含透明导电材料。
7.根据权利要求1所述的电极，其中，所述主电极具有覆盖所述辅助电极的所有上表面和侧面的结构。
8.一种电子器件，其包括根据权利要求1至7中任一项所述的电极。
9.根据权利要求8所述的电子器件，其中，所述电子器件为触摸面板、有机发光二极管或者显示器。
10.一种制备电极的方法，该方法包括：
1）在基板上形成辅助电极，所述辅助电极包括导电图案；以及
2）形成主电极，所述主电极设置在所述辅助电极的至少一部分上以与所述辅助电极电连接。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，当设置在所述电极上的元件的容许厚度偏差为β%时，所述辅助电极的导电图案的锥角(α)由以下公式1表示：
[公式1]
0≤α<Arc[(1-0.01×β)]。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述辅助电极的导电图案的锥角大于0度且在25度以下。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述辅助电极由光刻蚀法形成，并且在此情况下，光致抗蚀剂材料的软性烘烤温度控制至110°C以下。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述辅助电极由间接印刷法形成，并且在此情况下，光致抗蚀剂材料的软性烘烤温度控制至80至90°C。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，所述辅助电极由光刻蚀法或者间接印刷法形成，并且在此情况下，当所述辅助电极的材料包含铜时，基于oxxon的刻蚀剂用作刻蚀剂。
16.根据权利要求10所述的方法，其中，所述辅助电极由反向胶印法或者凹版胶印法形成。
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