KR100576685B1 - 전자장치용 투명전극 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자장치용 투명전극에 관한 것으로, 본 발명의 투명전극은, Mg, Ba와 Ca 중 선택된 어느 한 물질로 이루어진 제 1 금속층과; 상기 제 1 금속층 상부에 형성되며, Ag 또는 Al로 이루어진 제 2 금속층으로 형성하거나, 또는, Ca＼CaOx＼Ag, CaOx＼Ag, CaOx＼Ag＼AgOx, Ca＼AgOx, CaOx＼AgOx와 Ca＼Ag＼AgOx 중 선택된 어느 하나의 적층막으로 형성한다.
따라서, 본 발명은 투명전극 증착시 하부층에 손실을 주지 않고, 전기 전도도가 우수하며, 두께를 얇게 형성하여도 투과도를 우수하게 할 수 있으며, 기존의 ITO막에 비하여 저가의 재료, 장비와 공정으로 우수한 품질의 투명 전극을 얻을 수 있는 효과가 있다.
투명전극, 금속, Ca, Ag, 산화막
Description
도 1은 일반적인 LCD의 개략적인 구성 단면도
도 2a와 2b는 유기 이엘 소자의 상면 발광 구조 및 하면 발광 구조의 개략적인 단면도
도 3은 본 발명의 한 예에 따라 기판에 형성된 투명 전극의 구조도
도 4는 본 발명의 다른 예에 따라 기판에 형성된 투명 전극의 구조도
도 5는 본 발명의 또 다른 예에 따라 기판에 형성된 투명 전극의 구조도
도 6은 본 발명에 따른 전자장치용 투명전극의 광 투과율을 측정한 그래프
도 7은 본 발명에 따른 투명전극을 적용한 LCD의 개략적인 구성도
도 8a와 8b는 본 발명에 따른 투명전극을 이용한 상면 발광 및 하면 발광의 유기 이엘 소자의 개략적인 단면도
도 9는 본 발명에 따른 투명전극을 이용한 투과형 유기 이엘 소자의 개략적인 구성 단면도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 기판
110,190,210,230,250,270 : 투명전극
111 : Ca층 113 : 산화막
115 : Ag층 120 : 배향막
130 : 액정 140 : 봉지막
160,220,240,260 : 유기 발광층 180 : 금속전극
본 발명은 전자장치용 투명전극에 관한 것으로, 보다 상세하게는 투명전극 증착시 하부층에 손실을 주지 않고, 전기 전도도가 우수하며, 두께를 얇게 형성하여도 투과도를 우수하게 할 수 있으며, 기존의 ITO막에 비하여 저가의 재료, 장비와 공정으로 우수한 품질의 투명 전극을 얻을 수 있는 전자장치용 투명전극에 관한 것이다.
일반적으로, LCD(Liquid Crystal Display), 유기 EL(Organic Electroluminescence), FED(Field Emission Display), PDP(Plasma Display Panel)등의 디스플레이에 있어서 투명전극은 필수적인 구성요소이고, 투명전극에 ITO가 대부분 사용되고 있다.
도 1은 일반적인 LCD의 개략적인 구성 단면도로서, 유리기판(10) 상부에 디스플레이 화소를 형성하기 위한 전극으로 ITO전극(11)이 형성되어 있고, 상기 ITO전극(11)을 감싸며 액정 배열을 위한 배향막(12)이 각각 형성된 하부기판 및 상부기판에 있는 배향막(12)이 대향되도록, 하부기판 상부에 이격되어 상부기판이 위치되어 있으며; 상기 하부기판과 상부기판 사이의 내부에는 액정(13)이 충진되어 있 으며; 상기 액정(13)이 있는 상기 하부기판과 상부기판 사이 내부가 외부로부터 밀봉되도록 상기 하부기판과 상부기판 사이 양측이 봉지막(14)으로 둘러쌓여 있다.
이렇게 구성된 LCD는 상, 하판 전극으로 투명한 ITO 전극을 사용하고, 상, 하판 사이에 액정을 넣고, 상, 하판 전극에 걸린 전압차에 의하여 액정이 구동되며, 이 액정을 구동시켜 백 라이트(Back light)에서 하판을 통과한 광을 상판으로 방출시키는 구조이다.
그러므로, 광이 전극을 투과하여야 하므로, 투명전극은 LCD에 필수적인 구성요소이다.
도 2a와 2b는 유기 이엘 소자의 상면 발광 구조 및 하면 발광 구조의 개략적인 단면도로서, 먼저, 도 2a의 상면 발광 구조는, 유리기판(20) 상부에 반사형 전극(21), 유기 발광층(22)과 투명전극(23)이 순차적으로 적층되어 있어, 유기 발광층(22)에서 발생된 광은 투명전극(23)으로 방출됨으로, 상면 발광을 한다.
그리고, 도 2b의 하면 발광 구조는, 유리기판(30) 상부에 투명전극(31), 유기 발광층(32)과 금속전극(33)이 순차적으로 적층되는 구조이며, 유기 발광층(32)에서 발생된 광은 투명한 유리기판(30)을 통하여 외부로 방출됨으로, 하면 발광을 한다.
더불어, FED나 PDP의 경우에서도 발생된 광이 기판 외부로 방출되기 위해서는 투명 전극이 필요하다.
이와 같이, 투명전극은 디스플레이를 구현하기 위한 필수적인 재료이며, 이러한 투명전극으로 ITO를 대부분 사용하고 있다.
한편, ITO는 스퍼터링 공정으로 박막을 증착하여 투명전극을 형성하는데, 이 때, ITO 박막을 증착시 산소 분압과 온도 등의 조건에 따라, ITO 박막의 조성이 변하면서, ITO 박막의 투과율과 저항이 급격히 변화되는 현상이 발생한다.
또한, 스퍼터링 공정으로 단단한 유리기판에 ITO막을 증착할 경우, 기판에 손상을 주는 영향은 없으나, 차세대 디스플레이로 기대되고 있는 플렉서블(Flexible) 디스플레이의 기판 재료인 플라스틱 필름 상부에 ITO막을 증착하거나 또는 유리 기판 상이라고 할지라도 다른 물질 상부에 증착될 경우에, 스퍼터링 공정 특성에 의하여 하부 막에 ITO가 박히거나 하부막의 구조를 일부 파괴하여 특성을 저하시키는 결과를 초래할 수 있다.
또한, ITO의 주재료인 In은 매장량이 다른 재료에 비하여 상당히 적어, 향후 디스플레이 산업을 유지 발전시키기 위해서는 대체재료의 개발이 시급할 실정이다.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 투명전극 증착시 하부층에 손실을 주지 않고, 전기 전도도가 우수하며, 두께를 얇게 형성하여도 투과도를 우수하게 할 수 있으며, 기존의 ITO막에 비하여 저가의 재료, 장비와 공정으로 우수한 품질의 투명 전극을 얻을 수 있는 전자장치용 투명전극을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 전자장치용 투명전극에 있어서,
상기 투명전극은 Mg, Ba와 Ca 중 선택된 어느 한 물질로 이루어진 제 1 금속 층과; 상기 제 1 금속층 상부에 형성되며, Ag 또는 Al로 이루어진 제 2 금속층으로 구성된 것을 특징으로 하는 전자장치용 투명전극이 제공된다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 다른 양태(樣態)는, 전자장치용 투명전극에 있어서,
상기 투명전극은 Ca＼CaOx＼Ag, CaOx＼Ag, CaOx＼Ag＼AgOx, Ca＼AgOx, CaOx＼AgOx와 Ca＼Ag＼AgOx 중 선택된 어느 하나의 적층막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자장치용 투명전극이 제공된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 한 예에 따라 기판에 형성된 투명 전극의 구조도로서, 기판(100) 상부에 Ca층(111)과 Ag층(115)을 적층하여 투명 전극을 형성한다.
도 4는 본 발명의 다른 예에 따라 기판에 형성된 투명 전극의 구조도로서, 기판(100) 상부에 Ca층(111), 산화막(113)과 Ag층(115)을 적층하여 투명 전극을 형성한다.
여기서, 산화막(113)은 투과도를 향상시키기 위하여, Ca층(111)의 일부 산화 또는 전체 산화시켜, CaOx로 형성한 후, Ag층(115)을 증착하는 것이다.
이 때, Ca의 산화는 수십 ~ 수백 Å의 증착층 전체 또는 일부에서 일어나며, 비화학양론적 조성을 갖으면 전기전도도를 유지할 수 있다.
그리고, Ag층(115) 일부도 산화시켜 산화막을 형성하는 것도 가능한데, 이 때, Ag의 산화막인 AgO는 투과도가 우수하여, 투명전극의 투과도를 향상시킬 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 또 다른 예에 따라 기판에 형성된 투명 전극의 구조도로서, 기판(100) 상부에 Ca층(111)과 Ag층(115)이 적층된 막을 복수개로 적층하여 투명 전극을 형성한다.
그러므로, 본 발명은 수십 ~ 수백 Å 두께의 금속으로 전자장치용 투명전극을 형성하는 것이며, 먼저, 전자장치용 투명전극을 Mg, Ba와 Ca 중 선택된 어느 한 물질로 이루어진 제 1 금속층과; 상기 제 1 금속층 상부에 형성되며, Ag 또는 Al로 이루어진 제 2 금속층으로 구성하는 것을 특징으로 한다.
이 때, Mg, Ba, Ca 등은 3.7eV 미만의 일함수를 가지므로, 일함수가 낮아서 유기 이엘의 유기 발광층으로 정공 및 전자의 주입을 용이하게 할 수 있다.
즉, 본 발명의 투명전극은 금속으로 형성되어 있으므로, ITO막보다는 저항이 낮고, 전기전도도 우수하다.
그리고, 본 발명의 투명전극은 Ca 또는 Ag 박막의 일부 산화 또는 전체 산화시킨 산화막이 포함된 적층막으로 형성할 수 있는데, 즉, Ca＼CaOx＼Ag, CaOx＼Ag, CaOx＼Ag＼AgOx, Ca＼AgOx, CaOx＼AgOx와 Ca＼Ag＼AgOx 중 선택된 어느 하나의 적층막으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투명전극은 이베퍼레이션(Evaporation) 공정을 수행하여 형성하는 것이 바람직하고, 여기서, 이베퍼레이션 공정은 투명전극의 스텝 커버리지(Step coverage)를 우수하게 하여 입체적인 구조를 가지는 소자 및 패널을 형성할 수 있 는 장점이 있다.
이와 같이, 산화막이 포함된 투명전극을 사용함으로서, 본 발명에 따른 투명전극의 투명도를 증가시킬 수 있게 된다.
이상 전술된 바와 같이, 본 발명의 투명전극은 디스플레이, EMI 필터, 솔라 셀(Solar cell) 등과 같은 전자장치의 투명전극으로 적용된다.
도 6은 본 발명에 따른 전자장치용 투명전극의 광 투과율을 측정한 그래프로서, 도 6의 그래프에서, 'B'는 Ca층과 Ag층으로 이루어진 2개의 층이 적층된 투명전극의 광 투과율을 측정한 그래프이고, 'A'는 Ca층, CaOx층과 Ag층으로 이루어진 3개의 층이 순차적으로 적층된 투명전극의 광 투과율을 측정한 그래프이다.
여기서, 'A'와 'B'의 Ca층과 Ag층은 각각 10㎚의 두께로 형성하였다.
'A'와 'B' 모두 80%이상의 광 투과율을 측정되어, 본 발명의 투명전극은 디스플레이의 투명전극으로 적용이 가능함을 알 수 있다.
그리고, 본 발명의 투명전극은 두께를 얇게 하여도 광 투과율이 우수함으로, 이 투명전극을 이용한 전자장치의 두께를 얇게 할 수 있는 장점이 있다.
도 7은 본 발명에 따른 투명전극을 적용한 LCD의 개략적인 구성도로서, 유리기판(100) 상부에 디스플레이 화소를 형성하기 위한 전극으로 투명전극(110)이 형성되어 있고, 상기 투명전극(110)을 감싸며 액정 배열을 위한 배향막(120)이 각각 형성된 하부기판 및 상부기판에 있는 배향막(120)이 대향되도록, 하부기판 상부로부터 이격되어 상부기판이 위치되어 있으며; 상기 하부기판과 상부기판 사이의 내부에는 액정(130)이 충진되어 있으며; 상기 액정(130)이 있는 상기 하부기판과 상 부기판 사이 내부가 외부로부터 밀봉되도록 상기 하부기판과 상부기판 사이 양측이 봉지막(140)으로 둘러쌓여 있으되, 상기 투명전극(110)은, Mg, Ba와 Ca 중 선택된 어느 한 물질로 이루어진 제 1 금속층과; 상기 제 1 금속층 상부에 형성되며, Ag 또는 Al로 이루어진 제 2 금속층으로 이루어거나 또는 Ca＼CaOx＼Ag, CaOx＼Ag, CaOx＼Ag＼AgOx, Ca＼AgOx, CaOx＼AgOx와 Ca＼Ag＼AgOx 중 선택된 어느 하나의 적층막으로 이루어진다.
도 8a와 8b는 본 발명에 따른 투명전극을 이용한 상면 발광 및 하면 발광의 유기 이엘 소자의 개략적인 단면도로서, 먼저, 도 7a는, 기판(100) 상부에 금속전극(150), 유기 발광층(160)과 투명전극(190)이 순차적으로 적층되어 구성된 상면 발광 유기 이엘 소자를 도시하고 있다.
그리고, 도 7b는 기판(100) 상부에 투명전극(110), 유기 발광층(160)과 금속전극(180)이 순차적으로 적층되어 구성된 하면 발광 유기 이엘 소자를 도시하고 있다.
이러한, 상면 또는 하면 발광 유기 이엘 소자의 투명전극(110,190)은 Mg, Ba와 Ca 중 선택된 어느 한 물질로 이루어진 제 1 금속층과; 상기 제 1 금속층 상부에 형성되며, Ag 또는 Al로 이루어진 제 2 금속층으로 형성하거나 또는 Ca＼CaOx＼Ag, CaOx＼Ag, CaOx＼Ag＼AgOx, Ca＼AgOx, CaOx＼AgOx와 Ca＼Ag＼AgOx 중 선택된 어느 하나의 적층막으로 형성한다.
도 9는 본 발명에 따른 투명전극을 이용한 투과형 유기 이엘 소자의 개략적인 구성 단면도로서, 기판(100) 상부에 제 1 투명전극(110), 유기 발광층(160)과 제 2 투명전극(190)을 순차적으로 적층하여 투과형 유기 이엘 소자를 구현한다.
마찬가지로, 상기 제 1과 2 투명전극(110,190)은 Mg, Ba와 Ca 중 선택된 어느 한 물질로 이루어진 제 1 금속층과; 상기 제 1 금속층 상부에 형성되며, Ag 또는 Al로 이루어진 제 2 금속층으로 형성하거나 또는 Ca＼CaOx＼Ag, CaOx＼Ag, CaOx＼Ag＼AgOx, Ca＼AgOx, CaOx＼AgOx와 Ca＼Ag＼AgOx 중 선택된 어느 하나의 적층막으로 형성한다.
이렇게 구성된 투과형 유기 이엘 소자는 유기 발광층의 상부와 하부에는 투명전극이 형성되어 있어, 유기 발광층에서 발생한 광은 상, 하부를 통하여 방출된다.
도 10은 본 발명에 따른 투명전극을 이용한 투과형 RGB 유기 이엘 소자의 개략적인 구성 단면도로서, 기판(100)과; 상기 기판(100) 상부에 형성된 제 1 투명전극(210)과; 상기 제 1 투명전극(210) 상부에 형성된 제 1 색 유기 발광층(220)과; 상기 제 1 색 유기 발광층(220) 상부에 형성된 제 2 투명전극(230)과; 상기 제 2 투명전극(230) 상부에 형성된 제 2 색 유기 발광층(240)과; 상기 제 2 색 유기 발광층(240) 상부에 형성된 제 3 투명전극(250)과; 상기 제 3 투명전극(250) 상부에 형성된 제 3 색 유기 발광층(260)과; 상기 제 3 색 유기 발광층(260) 상부에 형성된 제 4 투명전극(270)으로 구성된다.
상기 제 1 내지 4 투명전극(210,230,250,270)은 Mg, Ba와 Ca 중 선택된 어느 한 물질로 이루어진 제 1 금속층과; 상기 제 1 금속층 상부에 형성되며, Ag 또는 Al로 이루어진 제 2 금속층으로 형성하거나 또는 Ca＼CaOx＼Ag, CaOx＼Ag, CaOx＼Ag＼AgOx, Ca＼AgOx, CaOx＼AgOx와 Ca＼Ag＼AgOx 중 선택된 어느 하나의 적층막으로 형성한다.
이렇게 구성된 투과형 RGB 유기 이엘 소자는 제 1 색 유기 발광층(220)에서 적색광이 발광하고, 제 2 색 유기 발광층(240)에서 녹색광이 발광하고, 제 3 색 유기 발광층(260)에서 청색광이 발광하면, 기판 상부 및 하부, 즉, 양면에서, 풀칼라(Full color)의 광이 방출된다.
따라서, 본 발명의 투명전극은 종래의 투명전극에 비하여 증착시 하부층에 손실을 주지 않고, 금속을 사용함으로 전기 전도도가 우수하며 두께가 얇아 투과도가 양호한 장점이 있다.
그리고, ITO막에 비하여 저가의 재료, 장비와 공정으로 우수한 품질의 투명 전극을 얻을 수 있으며, Ca와 Ag는 금속이므로 능동 매트릭스(Active matrix) 패널 제작시 TFT 등의 소자와 접합부분에서 오믹 컨택(Ohmic contact)을 쉽게 만들 수 있는 장점이 있다.
또한, 유기 이엘 소자 제작시 일함수가 높은 Ag가 포함된 투명전극은 애노드로 사용하고 Ca가 포함된 투명전극은 캐소드로 이용할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 투명전극 증착시 하부층에 손실을 주지 않고, 전기 전도도가 우수하며, 두께를 얇게 형성하여도 투과도를 우수하게 할 수 있으며, 기존의 ITO막에 비하여 저가의 재료, 장비와 공정으로 우수한 품질의 투명 전극을 얻을 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
Claims (5)
- 전자장치용 투명전극에 있어서,상기 투명전극은 Mg, Ba와 Ca 중 선택된 어느 한 물질로 이루어진 제 1 금속층과; 상기 제 1 금속층 상부에 형성되며, Ag 또는 Al로 이루어진 제 2 금속층으로 구성된 것을 특징으로 하는 전자장치용 투명전극.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 금속층의 상부에는,상기 제 1 금속층과 제 2 금속층으로 이루어진 적층막이 적어도 하나 이상 적층된 것을 특징으로 하는 전자장치용 투명전극.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 전자장치는,디스플레이, EMI 필터와 솔라 셀(Solar cell) 중 선택된 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 전자장치용 투명전극.
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| KR1020030071327A KR100576685B1 (ko) | 2003-10-14 | 2003-10-14 | 전자장치용 투명전극 |
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