KR100692089B1 - 발광 소자의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광 소자의 제조 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 기판 상에 무기물층을 형성하는 단계 및 콜로이드 물질을 이용하여 무기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계를 포함하며, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 기판 상에 무기물층을 형성하는 단계 및 콜로이드 물질 및 자기 조립 단분자막(Self-assembled monolayer; SAM) 물질을 이용하여 무기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계를 포함한다.

발광 다이오드, 유기 발광 다이오드, 양자 효율

Description

발광 소자의 제조 방법{Method for fabricating light emitting device}

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 소자의 제조 공정의 단계별 각각의 단면도들이다.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 소자의 제조 공정의 단계별 각각의 단면도들이다.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광 소자의 제조 공정의 단계별 각각의 단면도들이다.

도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 발광 소자의 제조 공정의 단계별 각각의 단면도들이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

110, 210, 310, 410: 기판 120, 220: 제 1 에피층

130, 230, 330, 430: 발광층 140, 240: 제 2 에피층

150, 250, 350, 450: 콜로이드층 260, 460: 자기 조립 단분자막층

171, 172, 271, 272, 371, 372, 471, 472: 요철 형상

320, 420: 전자 운송층 340, 440: 정공 운송층

본 발명은 발광 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED) 또는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED)의 양자 효율을 높일 수 있는 요철 형상을 효과적으로 형성시킬 수 있는 발광 소자의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 발광 소자는 전기적인 신호를 광신호로 변환하여 사용하는 것으로서, 가정용 가전 제품, 리모콘, 전광판, 표시 장치(예를 들면, 유기 이엘 표시 장치(Organic ElectroLuminiscent Display; OELD), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)), 각종 자동화 기기 등에 이용되고 있다. 이러한 발광 소자는 발광층의 재료에 따라서 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)와 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED)로 구분될 수 있다.

상기 발광 소자의 동작 원리는 순방향 전압을 가하면 양극과 음극의 접합 부분을 통해서 전자와 정공(hole)이 이동하면서 서로 재결합(recombination)하는데, 전자와 정공의 결합에 의하여 에너지 준위가 떨어지게 되는데 이 에너지 준위가 빛으로 방출되는 것이다.

상기 발광 소자의 광방출 효율은 양자 효율에 의해서 결정되는데, 발광층의 상부에 요철 형상을 형성시킴으로써, 회절 현상에 의해서 내부에서의 전반사를 억제할 수 있으므로, 양자 효율을 높일 수 있다.

종래의 발광 소자의 제조 방법은 상술한 요철 형상을 형성하기 위하여 사진 인쇄(photolithography) 공정, 이온/전자 빔 인쇄(ion/electron beam lithography) 공정, 엑스 레이 인쇄(X-ray lithography) 공정 등을 이용하고 있다. 이러한 사진 인쇄(photolithography) 공정, 이온/전자 빔 인쇄(ion/electron beam lithography) 공정, 엑스 레이 인쇄(X-ray lithography) 공정 등은 고가의 장비를 구비해야 하고, 독성의 화학 약품을 사용해야 하며, 쓰루풋(throughput)이 높지 않아서 요철 형상을 형성하는 것이 매우 비효율적이었다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED) 또는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED)의 양자 효율을 높일 수 있는 요철 형상을 효과적으로 형성시킬 수 있는 발광 소자의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 기판 상에 무기물층을 형성하는 단계 및 콜로이드 물질을 이용하여 상기 무기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 상기 무기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계에서 상기 무기물층 상에 상기 콜로이드 물질로 콜로 이드층을 형성하는 단계 및 상기 콜로이드층을 마스크로 이용하여 상기 무기물층 상부를 식각함으로써 상기 무기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 상기 무기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계에서 상기 무기물층 상에 상기 콜로이드 물질로 콜로이드층을 형성하는 단계, 상기 콜로이드층이 형성되지 않은 상기 무기물층 상에 상기 무기물층과 동일한 물질로 요철 무기물층을 형성하는 단계 및 상기 콜로이드층을 제거하여 상기 무기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 상기 콜로이드층을 형성하는 단계에서, 상기 콜로이드층은 단분자막으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 상기 무기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계에서, 상기 콜로이드 물질은 콜로이드 입자의 크기가 균일한 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 상기 무기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계에서, 상기 콜로이드 물질은 폴리스티렌 라텍스(polystyrene latex) 콜로이드 또는 실리카(silica) 콜로이드인 것이 바람직하다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 소자 의 제조 방법은 기판 상에 무기물층을 형성하는 단계 및 콜로이드 물질 및 자기 조립 단분자막(Self-assembled monolayer; SAM) 물질을 이용하여 상기 무기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 상기 무기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계에서 상기 무기물층 상에 상기 콜로이드 물질로 콜로이드층을 형성하는 단계, 상기 콜로이드층이 형성되지 않은 상기 무기물층 상에 상기 자기 조립 단분자막 물질로 자기 조립 단분자막층을 형성하고, 상기 콜로이드층을 제거하는 단계 및 상기 자기 조립 단분자막층을 마스크로 이용하여 상기 무기물층 상부를 식각함으로써 상기 무기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 상기 무기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계에서 상기 무기물층 상에 상기 콜로이드 물질로 콜로이드층을 형성하는 단계, 상기 콜로이드층이 형성되지 않은 상기 무기물층 상에 상기 자기 조립 단분자막 물질로 자기 조립 단분자막층을 형성하고, 상기 콜로이드층을 제거하는 단계 및 상기 자기 조립 단분자막층이 형성되지 않은 상기 무기물층 상에 상기 무기물층과 동일한 물질로 요철 무기물층을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 상기 콜로이드층을 형성하는 단계에서, 상기 콜로이드층은 단분자막으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 상기 무기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계에서, 상기 콜로이드 물질은 콜로이드 입자의 크기가 균일한 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 상기 무기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계에서, 상기 콜로이드 물질은 폴리스티렌 라텍스(polystyrene latex) 콜로이드 또는 실리카(silica) 콜로이드인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 상기 무기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계에서, 상기 자기 조립 단분자막 물질은 티올(thiol)계 물질 또는 실레인(Silane)계 물질인 것이 바람직하다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 기판 상에 유기물층을 형성하는 단계 및 콜로이드 물질을 이용하여 상기 유기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 상기 유기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계에서 상기 유기물층 상에 상기 콜로이드 물질로 콜로이드층을 형성하는 단계 및 상기 콜로이드층을 마스크로 이용하여 상기 유기물층 상부를 식각함으로써 상기 유기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 상기 유기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계에서 상기 유기물층 상에 상기 콜로이드 물질 로 콜로이드층을 형성하는 단계, 상기 콜로이드층이 형성되지 않은 상기 유기물층 상에 상기 유기물층과 동일한 물질로 요철 유기물층을 형성하는 단계 및 상기 콜로이드층을 제거하여 상기 유기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 상기 콜로이드층을 형성하는 단계에서, 상기 콜로이드층은 단분자막으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 상기 유기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계에서, 상기 콜로이드 물질은 콜로이드 입자의 크기가 균일한 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 상기 유기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계에서, 상기 콜로이드 물질은 폴리스티렌 라텍스(polystyrene latex) 콜로이드 또는 실리카(silica) 콜로이드인 것이 바람직하다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 4 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 기판 상에 유기물층을 형성하는 단계 및 콜로이드 물질 및 자기 조립 단분자막(Self-assembled monolayer; SAM) 물질을 이용하여 상기 유기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제 4 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 상기 유기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계에서 상기 유기물층 상에 상기 콜로이드 물질로 콜로 이드층을 형성하는 단계, 상기 콜로이드층이 형성되지 않은 상기 유기물층 상에 상기 자기 조립 단분자막 물질로 자기 조립 단분자막층을 형성하고, 상기 콜로이드층을 제거하는 단계 및 상기 자기 조립 단분자막층을 마스크로 이용하여 상기 유기물층 상부를 식각함으로써 상기 유기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 상기 유기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계에서 상기 유기물층 상에 상기 콜로이드 물질로 콜로이드층을 형성하는 단계, 상기 콜로이드층이 형성되지 않은 상기 유기물층 상에 상기 자기 조립 단분자막 물질로 자기 조립 단분자막층을 형성하고, 상기 콜로이드층을 제거하는 단계 및 상기 자기 조립 단분자막층이 형성되지 않은 상기 유기물층 상에 상기 유기물층과 동일한 물질로 요철 유기물층을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 상기 콜로이드층을 형성하는 단계에서, 상기 콜로이드층은 단분자막으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 상기 유기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계에서, 상기 콜로이드 물질은 콜로이드 입자의 크기가 균일한 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 상기 유기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계에서, 상기 콜로이드 물질은 폴리스티렌 라텍 스(polystyrene latex) 콜로이드 또는 실리카(silica) 콜로이드인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 상기 유기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계에서, 상기 자기 조립 단분자막 물질은 티올(thiol)계 물질 또는 실레인(Silane)계 물질인 것이 바람직하다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 1a 내지 도 1d를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 소자의 제조 공정의 단계별 각각의 단면도들이다.

먼저, 도 1a에 도시된 것처럼, 기판(110) 상에 n형 도펀트를 첨가한 무기물로 제 1 에피층(120)을 형성하고, 제 1 에피층(120) 상에 발광체를 첨가한 무기물로 발광층(130)을 형성하며, 발광층(130) 상에 p형 도펀트를 첨가한 무기물로 제 2 에피층(140)을 형성한다.

다음으로, 도 1b에 도시된 것처럼, 제 2 에피층(140) 상에 콜로이드 물질로 콜로이드층(150)을 형성한다. 여기에서, 콜로이드층(150)은 콜로이드 입자의 크기가 균일한 콜로이드 물질을 이용하여 단분자막(monolayer)으로 형성되며, 콜로이드 물질로는 폴리스티렌 라텍스(polystyrene latex) 콜로이드 또는 실리카(silica) 콜 로이드 등이 수용액 상에서 정전기적인 힘에 의해 제 2 에피층(140) 상에 흡착되어 콜로이드층(150)이 형성될 수 있다. 이러한 콜로이드층(150)은 용매 증발, 스핀 코팅, 전기 영동, vertical-dipping, slow-withdrawing 등의 방법으로 형성될 수 있고, 다른 기판 상에 형성되어 있는 콜로이드층을 적정한 용매에 담그면 상기 용매 표면으로 콜로이드층을 추출할 수 있고, 추출된 콜로이드층을 제 2 에피층(140) 상에 전사하여 콜로이드층(150)을 형성할 수 있다.

다음으로, 도 1c에 도시된 것처럼, 콜로이드층(150)을 마스크로 이용하여 제 2 에피층(140) 상부를 RIE(Reactive Ion beam Etching) 식각 방법으로 식각함으로써, 제 2 에피층(140) 상부에 요철 형상(171)을 형성한다. 이러한 요철 형상(171)의 간격(W1)은 콜로이드층(150)의 콜로이드 입자의 크기에 의해서 결정될 수 있다. 그 후에 콜로이드층(150)은 초음파, photodegradation, lift-off, 화학적 산화, 용액 축출, calcinaiton 등을 통해서 제거될 수 있다.

다른 방법으로는, 콜로이드층(150)이 형성되지 않은 제 2 에피층(140) 상에 제 2 에피층(140)과 동일한 물질로 요철 무기물층을 형성한 후에, 콜로이드층(150)을 제거하여 제 2 에피층(140) 상부에 도 1d에 도시된 것처럼, 요철 형상(172)을 형성할 수 있다. 이러한 요철 형상(172)의 간격(W2)은 콜로이드층(150)의 콜로이드 입자의 크기에 의해서 결정될 수 있다. 여기에서, 요철 무기물층은 sol-gel 공정, 용액 증착 공정, ALD(atomic layer deposition) 공정, 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 공정 등으로 형성될 수 있고, 콜로이드층(150)은 초음파, photodegradation, lift-off, 화학적 산화, 용액 축출, calcinaiton 등을 통해서 제거될 수 있다.

한편, 이러한 요철 형상(171, 172)은 반드시 제 2 에피층(140) 상부에 형성될 필요는 없으며, 제 1 에피층(120) 상부나 발광층(130)의 측면에 형성되는 것도 가능하다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 종래의 발광 소자의 제조 방법과는 달리, 요철 형상(171, 172)을 형성하기 위하여 사진 인쇄(photolithography) 공정, 이온/전자 빔 인쇄(ion/electron beam lithography) 공정, 엑스 레이 인쇄(X-ray lithography) 공정 등을 이용하지 않고, 콜로이드 물질을 이용함으로써, 매우 저렴하고 용이하게 요철 형상(171, 172)을 형성할 수 있다.

도 2a 내지 도 2f를 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 소자의 제조 공정의 단계별 각각의 단면도들이다.

먼저, 도 2a에 도시된 것처럼, 기판(210) 상에 n형 도펀트를 첨가한 무기물로 제 1 에피층(220)을 형성하고, 제 1 에피층(220) 상에 발광체를 첨가한 무기물로 발광층(230)을 형성하며, 발광층(230) 상에 p형 도펀트를 첨가한 무기물로 제 2 에피층(240)을 형성한다.

다음으로, 도 2b에 도시된 것처럼, 제 2 에피층(240) 상에 콜로이드 물질로 콜로이드층(250)을 형성한다. 여기에서, 콜로이드층(250)은 콜로이드 입자의 크기가 균일한 콜로이드 물질을 이용하여 단분자막(monolayer)으로 형성되며, 콜로이드 물질로는 폴리스티렌 라텍스(polystyrene latex) 콜로이드 또는 실리카(silica) 콜 로이드 등이 수용액 상에서 정전기적인 힘에 의해 제 2 에피층(240) 상에 흡착되어 콜로이드층(250)이 형성될 수 있다. 이러한 콜로이드층(250)은 용매 증발, 스핀 코팅, 전기 영동, vertical-dipping, slow-withdrawing 등의 방법으로 형성될 수 있고, 다른 기판 상에 형성되어 있는 콜로이드층을 적정한 용매에 담그면 상기 용매 표면으로 콜로이드층을 추출할 수 있고, 추출된 콜로이드층을 제 2 에피층(240) 상에 전사하여 콜로이드층(250)을 형성할 수 있다.

다음으로, 도 2c에 도시된 것처럼, 콜로이드층(250)이 형성되지 않은 제 2 에피층(240) 상에 자기 조립 단분자막(Self-assembled monolayer; SAM) 물질로 자기 조립 단분자막층(260)을 형성한다. 여기에서, 자기 조립 단분자막 물질로는 티올(thiol)계 물질 또는 실레인(Silane)계 물질이 이용될 수 있다.

다음으로, 도 2d에 도시된 것처럼, 콜로이드층(250)을 제거한다. 여기에서, 콜로이드층(250)은 초음파, photodegradation, lift-off, 화학적 산화, 용액 축출, calcinaiton 등을 통해서 제거될 수 있다.

다음으로, 도 2e에 도시된 것처럼, 자기 조립 단분자막층(260)을 마스크로 이용하여 제 2 에피층(240) 상부를 RIE(Reactive Ion beam Etching) 식각 방법으로 식각함으로써, 제 2 에피층(240) 상부에 요철 형상(271)을 형성한다. 이러한 요철 형상(271)의 간격(W3)은 콜로이드층(250)의 콜로이드 입자의 크기에 의해서 결정될 수 있다.

다른 방법으로는, 자기 조립 단분자막층(260)이 형성되지 않은 제 2 에피층(240) 상에 제 2 에피층(240)과 동일한 물질로 요철 무기물층을 형성함으로써, 제 2 에피층(240) 상부에 도 2f에 도시된 것처럼, 요철 형상(272)을 형성할 수 있다. 이러한 요철 형상(272)의 간격(W4)은 콜로이드층(250)의 콜로이드 입자의 크기에 의해서 결정될 수 있다. 여기에서, 요철 무기물층은 sol-gel 공정, 용액 증착 공정, ALD(atomic layer deposition) 공정, 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 공정 등으로 형성될 수 있다.

한편, 이러한 요철 형상(271, 272)은 반드시 제 2 에피층(240) 상부에 형성될 필요는 없으며, 제 1 에피층(220) 상부나 발광층(230)의 측면에 형성되는 것도 가능하다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 종래의 발광 소자의 제조 방법과는 달리, 요철 형상(271, 272)을 형성하기 위하여 사진 인쇄(photolithography) 공정, 이온/전자 빔 인쇄(ion/electron beam lithography) 공정, 엑스 레이 인쇄(X-ray lithography) 공정 등을 이용하지 않고, 콜로이드 물질 및 자기 조립 단분자막 물질을 이용함으로써, 매우 저렴하고 용이하게 요철 형상(271, 272)을 형성할 수 있다.

도 3a 내지 도 3d를 참조하여, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광 소자의 제조 공정의 단계별 각각의 단면도들이다.

먼저, 도 3a에 도시된 것처럼, 기판(310) 상에 n형 도펀트를 첨가한 유기물로 전자 운송층(320)을 형성하고, 전자 운송층(320) 상에 발광체를 첨가한 유기물로 발광층(330)을 형성하며, 발광층(330) 상에 p형 도펀트를 첨가한 유기물로 정공 운송층(340)을 형성한다.

다음으로, 도 3b에 도시된 것처럼, 정공 운송층(340) 상에 콜로이드 물질로 콜로이드층(350)을 형성한다. 여기에서, 콜로이드층(350)은 콜로이드 입자의 크기가 균일한 콜로이드 물질을 이용하여 단분자막(monolayer)으로 형성되며, 콜로이드 물질로는 폴리스티렌 라텍스(polystyrene latex) 콜로이드 또는 실리카(silica) 콜로이드 등이 수용액 상에서 정전기적인 힘에 의해 정공 운송층(340) 상에 흡착되어 콜로이드층(350)이 형성될 수 있다. 이러한 콜로이드층(350)은 용매 증발, 스핀 코팅, 전기 영동, vertical-dipping, slow-withdrawing 등의 방법으로 형성될 수 있고, 다른 기판 상에 형성되어 있는 콜로이드층을 적정한 용매에 담그면 상기 용매 표면으로 콜로이드층을 추출할 수 있고, 추출된 콜로이드층을 정공 운송층(340) 상에 전사하여 콜로이드층(350)을 형성할 수 있다.

다음으로, 도 3c에 도시된 것처럼, 콜로이드층(350)을 마스크로 이용하여 정공 운송층(340) 상부를 RIE(Reactive Ion beam Etching) 식각 방법으로 식각함으로써, 정공 운송층(340) 상부에 요철 형상(371)을 형성한다. 이러한 요철 형상(371)의 간격(W5)은 콜로이드층(350)의 콜로이드 입자의 크기에 의해서 결정될 수 있다. 그 후에, 콜로이드층(350)은 초음파, photodegradation, lift-off, 화학적 산화, 용액 축출, calcinaiton 등을 통해서 제거될 수 있다.

다른 방법으로는, 콜로이드층(350)이 형성되지 않은 정공 운송층(340) 상에 정공 운송층(340)과 동일한 물질로 요철 유기물층을 형성한 후에, 콜로이드층(350)을 제거하여 정공 운송층(340) 상부에 도 3d에 도시된 것처럼, 요철 형상(372)을 형성할 수 있다. 이러한 요철 형상(372)의 간격(W6)은 콜로이드층(350)의 콜로이드 입자의 크기에 의해서 결정될 수 있다. 여기에서, 요철 유기물층은 sol-gel 공정, 용액 증착 공정, ALD(atomic layer deposition) 공정, 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 공정 등으로 형성될 수 있고, 콜로이드층(350)은 초음파, photodegradation, lift-off, 화학적 산화, 용액 축출, calcinaiton 등을 통해서 제거될 수 있다.

한편, 이러한 요철 형상은 반드시 정공 운송층(340) 상부에 형성될 필요는 없으며, 전자 운송층(320) 상부나 발광층(330)의 측면에 형성되는 것도 가능하다.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 종래의 발광 소자의 제조 방법과는 달리, 요철 형상(371, 372)을 형성하기 위하여 사진 인쇄(photolithography) 공정, 이온/전자 빔 인쇄(ion/electron beam lithography) 공정, 엑스 레이 인쇄(X-ray lithography) 공정 등을 이용하지 않고, 콜로이드 물질을 이용함으로써, 매우 저렴하고 용이하게 요철 형상(371, 372)을 형성할 수 있다.

도 4a 내지 도 4f를 참조하여, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 발광 소자의 제조 공정의 단계별 각각의 단면도들이다.

먼저, 도 4a에 도시된 것처럼, 기판(410) 상에 n형 도펀트를 첨가한 유기물로 전자 운송층(420)을 형성하고, 전자 운송층(420) 상에 발광체를 첨가한 유기물로 발광층(430)을 형성하며, 발광층(430) 상에 p형 도펀트를 첨가한 유기물로 정공 운송층(440)을 형성한다.

다음으로, 도 4b에 도시된 것처럼, 정공 운송층(440) 상에 콜로이드 물질로 콜로이드층(450)을 형성한다. 여기에서, 콜로이드층(450)은 콜로이드 입자의 크기가 균일한 콜로이드 물질을 이용하여 단분자막(monolayer)으로 형성되며, 콜로이드 물질로는 폴리스티렌 라텍스(polystyrene latex) 콜로이드 또는 실리카(silica) 콜로이드 등이 수용액 상에서 정전기적인 힘에 의해 정공 운송층(440) 상에 흡착되어 콜로이드층(450)이 형성될 수 있다. 이러한 콜로이드층(450)은 용매 증발, 스핀 코팅, 전기 영동, vertical-dipping, slow-withdrawing 등의 방법으로 형성될 수 있고, 다른 기판 상에 형성되어 있는 콜로이드층을 적정한 용매에 담그면 상기 용매 표면으로 콜로이드층을 추출할 수 있고, 추출된 콜로이드층을 정공 운송층(440) 상에 전사하여 콜로이드층(450)을 형성할 수 있다.

다음으로, 도 4c에 도시된 것처럼, 콜로이드층(450)이 형성되지 않은 정공 운송층(440) 상에 자기 조립 단분자막(Self-assembled monolayer; SAM) 물질로 자기 조립 단분자막층(460)을 형성한다. 여기에서, 자기 조립 단분자막 물질로는 티올(thiol)계 물질 또는 실레인(Silane)계 물질이 이용될 수 있다.

다음으로, 도 4d에 도시된 것처럼, 콜로이드층(450)을 제거한다. 여기에서, 콜로이드층(450)은 초음파, photodegradation, lift-off, 화학적 산화, 용액 축출, calcinaiton 등을 통해서 제거될 수 있다.

다음으로, 도 4e에 도시된 것처럼, 자기 조립 단분자막층(460)을 마스크로 이용하여 정공 운송층(440) 상부를 RIE(Reactive Ion beam Etching) 식각 방법으로 식각함으로써, 정공 운송층(440) 상부에 요철 형상(471)을 형성한다. 이러한 요철 형상(471)의 간격(W7)은 콜로이드층(450)의 콜로이드 입자의 크기에 의해서 결정될 수 있다.

다른 방법으로는, 자기 조립 단분자막층(460)이 형성되지 않은 정공 운송층(440) 상에 정공 운송층(440)과 동일한 물질로 요철 유기물층을 형성함으로써, 정공 운송층(440) 상부에 도 4f에 도시된 것처럼, 요철 형상(472)을 형성할 수 있다. 이러한 요철 형상(472)의 간격(W8)은 콜로이드층(450)의 콜로이드 입자의 크기에 의해서 결정될 수 있다. 여기에서, 요철 유기물층은 sol-gel 공정, 용액 증착 공정, ALD(atomic layer deposition) 공정, 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 공정 등으로 형성될 수 있다.

한편, 이러한 요철 형상(471, 472)은 반드시 정공 운송층(440) 상부에 형성될 필요는 없으며, 전자 운송층(420) 상부나 발광층(430)의 측면에 형성되는 것도 가능하다.

본 발명의 제 4 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 종래의 발광 소자의 제조 방법과는 달리, 요철 형상(471, 472)을 형성하기 위하여 사진 인쇄(photolithography) 공정, 이온/전자 빔 인쇄(ion/electron beam lithography) 공정, 엑스 레이 인쇄(X-ray lithography) 공정 등을 이용하지 않고, 콜로이드 물질 및 자기 조립 단분자막 물질을 이용함으로써, 매우 저렴하고 용이하게 요철 형상(471, 472)을 형성할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수 적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자의 제조 방법은 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED) 또는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED)의 양자 효율을 높일 수 있는 요철 형상을 효과적으로 형성시킬 수 있다.

Claims (26)

1. 삭제
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7. 기판 상에 무기물층을 형성하는 단계; 및

   콜로이드 물질 및 자기 조립 단분자막(Self-assembled monolayer; SAM) 물질을 이용하여 상기 무기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계를 포함하는 발광 소자의 제조 방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 무기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계는

   상기 무기물층 상에 상기 콜로이드 물질로 콜로이드층을 형성하는 단계;

   상기 콜로이드층이 형성되지 않은 상기 무기물층 상에 상기 자기 조립 단분자막 물질로 자기 조립 단분자막층을 형성하고, 상기 콜로이드층을 제거하는 단계; 및

   상기 자기 조립 단분자막층을 마스크로 이용하여 상기 무기물층 상부를 식각함으로써 상기 무기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.
9. 제7항에 있어서,

   상기 무기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계는

   상기 무기물층 상에 상기 콜로이드 물질로 콜로이드층을 형성하는 단계;

   상기 콜로이드층이 형성되지 않은 상기 무기물층 상에 상기 자기 조립 단분자막 물질로 자기 조립 단분자막층을 형성하고, 상기 콜로이드층을 제거하는 단계; 및

   상기 자기 조립 단분자막층이 형성되지 않은 상기 무기물층 상에 상기 무기물층과 동일한 물질로 요철 무기물층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서,

    상기 콜로이드층을 형성하는 단계에서, 상기 콜로이드층은 단분자막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.
11. 제7항에 있어서,

    상기 무기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계에서, 상기 콜로이드 물질은 콜로이드 입자의 크기가 균일한 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.
12. 제11항에 있어서,

    상기 무기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계에서, 상기 콜로이드 물질은 폴리스티렌 라텍스(polystyrene latex) 콜로이드 또는 실리카(silica) 콜로이드인 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.
13. 제7항에 있어서,

    상기 무기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계에서, 상기 자기 조립 단분자막 물질은 티올(thiol)계 물질 또는 실레인(Silane)계 물질인 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 기판 상에 유기물층을 형성하는 단계; 및

    콜로이드 물질 및 자기 조립 단분자막(Self-assembled monolayer; SAM) 물질을 이용하여 상기 유기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계를 포함하는 발광 소자의 제조 방법.
21. 제20항에 있어서,

    상기 유기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계는

    상기 유기물층 상에 상기 콜로이드 물질로 콜로이드층을 형성하는 단계;

    상기 콜로이드층이 형성되지 않은 상기 유기물층 상에 상기 자기 조립 단분자막 물질로 자기 조립 단분자막층을 형성하고, 상기 콜로이드층을 제거하는 단계; 및

    상기 자기 조립 단분자막층을 마스크로 이용하여 상기 유기물층 상부를 식각함으로써 상기 유기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.
22. 제20항에 있어서,

    상기 유기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계는

    상기 유기물층 상에 상기 콜로이드 물질로 콜로이드층을 형성하는 단계;

    상기 콜로이드층이 형성되지 않은 상기 유기물층 상에 상기 자기 조립 단분자막 물질로 자기 조립 단분자막층을 형성하고, 상기 콜로이드층을 제거하는 단계; 및

    상기 자기 조립 단분자막층이 형성되지 않은 상기 유기물층 상에 상기 유기물층과 동일한 물질로 요철 유기물층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.
23. 제21항 또는 제22항에 있어서,

    상기 콜로이드층을 형성하는 단계에서, 상기 콜로이드층은 단분자막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.
24. 제20항에 있어서,

    상기 유기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계에서, 상기 콜로이드 물질 은 콜로이드 입자의 크기가 균일한 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.
25. 제24항에 있어서,

    상기 유기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계에서, 상기 콜로이드 물질은 폴리스티렌 라텍스(polystyrene latex) 콜로이드 또는 실리카(silica) 콜로이드인 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.
26. 제20항에 있어서,

    상기 무기물층 상부에 요철 형상을 형성하는 단계에서, 상기 자기 조립 단분자막 물질은 티올(thiol)계 물질 또는 실레인(Silane)계 물질인 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.

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