KR101605266B1 - 광 추출 패턴, 이를 포함하는 광학 소자, 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
광 추출 패턴의 제조 방법이 제공된다. 상기 광 추출 패턴의 제조 방법은, 물질막(material layer) 상에, 상기 물질막과 식각 선택비를 갖는 마스크막(mask layer)을 형성하는 단계, 상기 마스크막을 열처리하여, 마스크 패턴을 형성하는 단계, 상기 마스크 패턴을 마스크로 이용하여 상기 물질막을 패터닝하여, 물질막 패턴(material layer pattern)을 형성하는 단계, 및 상기 물질막 패턴 상에 결정화된 유기물층(crystallized organic layer)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 광 추출 패턴, 이를 포함하는 광학 소자, 및 그 제조 방법에 관련된 것으로, 보다 상세하게는, 결정화된 유기물층을 포함하는 광 추출 패턴, 이를 포함하는 광학 소자, 및 그 제조 방법에 관련된 것이다.
유기발광소자, 태양전지, 광센서와 같은 광 소자(optical device)에 대한 연구가 활발히 진행되어, 광 소자의 구조, 광 소자에 적용되는 재료를 개발하여, 광 소자의 효율 및 신뢰성을 향상시키는 기술은 한계에 다다르고 있다.
따라서, 광 소자의 광 효율을 증가시키기 위해서 새로운 방법이 다양하게 연구되고 있다. 예를 들어, 대한민국 특허 공개 공보 10-2014-0116311(출원번호 10-2013-0030821, 출원인 한국광기술원)에는 수직형 질화물 발광 소자에서 국부적인 플라즈몬 공명 효과에 의해 발광 효율을 향상시키고, 활성층에서 발생하는 광과 플라즈몬 발생부와의 산란 및 회절을 이용하여 광 추출 효율을 향상시키는 방법이 개시되어 있다.
다른 예를 들어, 대한민국 특허 공개 공보 10-2013-0120107(출원번호 10-2012-0043115, 출원인 포항공과대학교 산학협력단 외 2인)에는, 고화 물질층을 포함하고 나노 패턴을 갖되, 하부 영역에 비해 상부 영역이 더 낮은 굴절률을 갖는 광 추출 구조체를 이용하여, 광 추출 효율이 향상된 발광 다이오드 및 그 제조 방법이 개시되어 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 고신뢰성의 광 추출 패턴, 이를 포함하는 광학 소자, 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 광 추출 효율을 향상시키는 광 추출 패턴, 이를 포함하는 광학 소자, 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 제조 공정이 간소화된 광 추출 패턴 및 이를 포함하는 광학 소자의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 제조 비용이 감소된 광 추출 패턴 및 이를 포함하는 광학 소자의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 광 추출 패턴의 제조 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 광 추출 패턴의 제조 방법은, 물질막(material layer) 상에, 상기 물질막과 식각 선택비를 갖는 마스크막(mask layer)을 형성하는 단계, 상기 마스크막을 열처리하여, 마스크 패턴을 형성하는 단계, 상기 마스크 패턴을 마스크로 이용하여 상기 물질막을 패터닝하여, 물질막 패턴(material layer pattern)을 형성하는 단계, 및 상기 물질막 패턴 상에 결정화된 유기물층(crystallized organic layer)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 마스크 패턴은, 상기 마스크막이 상기 열처리에 의해 용융 및 응집되어 형성되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 결정화된 유기물층을 형성하는 단계는, 상기 물질막 패턴 상에 유기물층을 형성하는 단계, 및 상기 유기물층을 상온에서 건조시켜 결정화시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 마스크막은 금속을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 광 추출 패턴의 제조 방법은, 상기 마스크막을 형성하기 전, 기판 상에 상기 물질막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 물질막은 기판이고, 상기 물질막 패턴을 형성하는 단계는, 상기 기판을 패터닝하여 패터닝된 기판을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 패터닝된 기판은, 오목부 및 볼록부를 갖는 요철 구조를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 광 추출 패턴의 제조 방법은, 상기 마스크막을 형성하기 전, 지지 기판(support substrate) 상에 플렉시블한(flexible) 베이스 기판(base substrate)을 형성하는 단계, 및 상기 베이스 기판 상에 상기 물질막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 광 추출 패턴의 제조 방법은, 상기 결정화된 유기물층이 형성된 후, 상기 지지 기판으로부터 상기 베이스 기판을 분리시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 물질막은, 상기 마스크막을 형성하기 전 지지 기판 상에 형성된 플렉시블한 베이스 기판을 포함하고, 상기 물질막 패턴을 형성하는 단계는, 상기 베이스 기판을 패터닝하여, 패터닝된 베이스 기판을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 광 추출 패턴의 제조 방법은, 상기 결정화된 유기물층이 형성된 후, 상기 지지 기판으로부터 상기 패터닝된 베이스 기판을 분리시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 광학 소자의 제조 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 광학 소자의 제조 방법은, 상술된 실시 예들에 따라 광 추출 패턴을 제조하는 단계, 및 상기 광 추출 패턴을 발광 구조물 상에 배치시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 광학 소자를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 광학 소자는, 발광 구조물(light emitting structure), 상기 발광 구조물 상에 배치되고 무기물을 포함하는 물질막 패턴, 및 상기 물질막 패턴을 덮는 결정화된 유기물층을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 물질막 패턴은, 오목부 및 볼록부를 갖는 기판을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 광학 소자는, 상기 발광 구조물 및 상기 물질막 패턴 사이에 배치되고, 플렉시블한 베이스 기판을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 물질막 상에 마스크막을 형성하고, 상기 마스크막을 열처리하여 마스크 패턴이 형성된다. 상기 마스크 패턴을 이용하여 물질막 패턴이 형성되고, 상기 물질막 패턴 상에 결정화된 유기물층이 형성될 수 있다. 이에 따라, 제조 공정이 간소화되고, 제조 비용이 감소_된 광 추출 패턴, 및 이를 포함하는 광학 소자의 제조 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 물질막 패턴 및 상기 결정화된 유기물층에 의해 발광 구조체에서 생성된 광이 용이하게 외부로 방출되어, 광 추출 효율이 향상된 광학 소자가 제공될 수 있다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광 추출 패턴, 이를 포함하는 광학 소자, 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 제1 실시 예의 변형 예에 따른 광 추출 패턴, 이를 포함하는 광학 소자, 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 9 내지 도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 다른 광 추출 패턴, 이를 포함하는 광학 소자, 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 제2 실시 예의 변형 예에 따른 광 추출 패턴, 이를 포함하는 광학 소자, 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 광 추출 패턴에 포함된 결정화된 유기물층의 광학 현미경 사진들이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 광 추출 패턴을 포함하는 광학 소자의 휘도를 측정한 그래프이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 광 추출 패턴을 포함하는 광학 소자의 파장에 따른 강도를 측정한 그래프이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 제1 실시 예의 변형 예에 따른 광 추출 패턴, 이를 포함하는 광학 소자, 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 9 내지 도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 다른 광 추출 패턴, 이를 포함하는 광학 소자, 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 제2 실시 예의 변형 예에 따른 광 추출 패턴, 이를 포함하는 광학 소자, 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 광 추출 패턴에 포함된 결정화된 유기물층의 광학 현미경 사진들이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 광 추출 패턴을 포함하는 광학 소자의 휘도를 측정한 그래프이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 광 추출 패턴을 포함하는 광학 소자의 파장에 따른 강도를 측정한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광 추출 패턴, 이를 포함하는 광학 소자, 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 1을 참조하면, 기판(110)이 제공된다. 일 실시 예에 따르면, 상기 기판(110)은 유리 기판일 수 있다. 이와는 달리, 다른 실시 예에 따르면, 상기 기판(110)은 반도체 기판, 화합물 반도체 기판, 금속 기판, 또는 플라스틱 기판일 수 있다.
상기 기판(110)이 전처리(pretreatment)될 수 있다. 상기 기판(110)은 전처리되어, 상기 기판(110)의 표면 에너지가 감소될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 기판(110)을 전처리하는 것은, 상기 기판(110)을 플라즈마 처리하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(110)은 산소, 아르곤, 질소, 또는 수소 등의 가스를 이용하여 플라즈마 처리될 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 상기 기판(110)을 전처리하는 것은, 상기 기판(110)을 UV(ultraviolet) 처리하는 하는 것, 또는 오존(ozone)처리하는 것을 포함할 수 있다.
상기 기판(110) 상에 물질막(120, material layer)이 형성될 수 있다. 상기 물질막(120)은 무기물을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 물질막(120)은 산화물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 물질막(120)은 SiO2, WO2, SnO2, In2O3, ZnO, CuO, Cu2O, Al2O3, TiO2, MgO, HfO2, BaTiO3, PbTiO3, BaZr(TiO3), PbZr(TiO3), ITO (indium tin oxide), AZO (aluminium zinc oxide), IZO (indium zinc oxide), IGZO (indium gallium zinc oxide), SIZO (sulfur indium zinc oxide), 또는 HIZO (hafnium indium zinc oxide) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 물질막(120)은 다층 박막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 물질막(120)은 AZO/Ag/AZO, IZO/Ag/IZO, ITO/Ag/ITO, IGZO/Ag/IGZO. SIZO/Ag/SIZO/ HIZO/Ag/HIZO, 또는 IZTO/Ag/IZTO 중에서 어느 하나를 포함할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 상기 물질막(120)은 나노 구조체(nano structure)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 물질막(120)은 graphene, carbon nanotube (CNT), single-wall CNT (SWCNT), multi-wall CNT (MWCNT), graphene/ZnO, ZnO/SWCNT, 또는 ZnO/MWCNT 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 상기 물질막(120)은 유기물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 물질막(120)은 BPhen/Ag/BPhen, mCP/Ag/mCP, CBP/Ag/CBP, rubrene/Ag/rubrene, HAT-CN/Ag/HAT-CN, MeO-TPD/Ag/MeO-TPD, TPB/Ag/TPB, NPB/Ag/NPB, m-MTDATA/Ag/m-MTDATA, BCP/Ag/BCP, TPD/Ag/TPD, α- TPD/Ag/α- TPD, TPFI/Ag/TPFI, 또는 α-NPD/Ag/α-NPD 중에서 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 물질막(120) 상에 마스크막(130, mask layer)이 형성될 수 있다. 상기 마스크막(130)은 상기 물질막(120)과 식각 선택비를 갖고, 상기 물질막(120)보다 낮은 녹는점을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 마스크막(130)은 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 마스크막(130)은 Ag, Al, Cu, Au, Ni, Pt, W, Zn, Ti, Zr, Hf, Cd, 또는 Pd 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 마스크막(130)이 열처리되어, 상기 물질막(120) 상에 마스크 패턴(132, mask pattern)이 형성될 수 있다. 상기 마스크막(130)은 상기 마스크막(130)의 녹는점보다 높은 온도에서 열처리될 수 있다. 이에 따라, 상기 열처리에 의해 상기 마스크막(130)이 용융 및 응집되어, 상기 마스크 패턴(132)이 형성될 수 있다. 이로 인해, 상기 마스크 패턴(132)은, 불균일(ununiform)한 형상으로 형성될 수 있다. 다시 말하면, 상기 마스크 패턴(132)은 임의적으로(randomly) 형성될 수 있다. 상기 마스크 패턴(132)은 나노 사이즈로 형성될 수 있다.
상기 마스크막(130)의 두께가 두꺼운 경우, 상기 마스크막(130)을 열처리하여, 상기 마스크 패턴(132)을 형성하는 것이 용이하지 않을 수 있다. 이에 따라, 상기 마스크막(130)의 두께는 40nm 이하일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 마스크막(130)이 용융 및 응집되어, 상기 마스크 패턴(132)이 형성된 후, 상기 마스크 패턴(132)은 자연 건조될 수 있다. 또는, 이와는 달리, 다른 실시 예에 따르면, 상기 마스크 패턴(132)의 냉각 및/또는 건조 공정이 수행될 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 마스크막(130)이 상기 물질막(120)보다 낮은 녹는 점을 갖는 경우, 상기 마스크막(130)은, 상기 마스크마(130)의 녹는점보다 높고, 상기 물질막(120)이 녹는점보다 낮은 온도에서 열처리될 수 있다. 이로 인해, 상기 마스크막(130)이 열처리되어 상기 마스크 패턴(132)이 형성되는 과정에서, 상기 물질막(120)은 용융되지 않을 수 있다.
상술된 바와 달리, 상기 마스크막(130)에 레이저 처리, 플라즈마 식각 공정, 습식 식각 공정, 화학적 식각 공정, 또는 반응성 이온 식각(RIE) 공정을 수행하여, 상기 마스크 패턴(132)이 형성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 마스크 패턴(132)을 마스크로 이용하여, 상기 물질막(120)이 패터닝되어, 물질막 패턴(122, material layer pattern)이 형성될 수 있다. 서로 인접한, 상기 마스크 패턴(132)들 사이에 노출된 상기 물질막(120)의 일부분이 제거되어, 상기 물질막 패턴(122)이 형성될 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 마스크 패턴(132)이 불균일한 형상을 갖는 경우, 상기 물질막 패턴(122) 또한 불균일한 형상을 가질 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 서로 인접한 상기 물질막 패턴(122)들 사이에, 상기 기판(110)이 노출될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 물질막 패턴(122)이 형성된 후, 상기 마스크 패턴(132)이 제거될 수 있다. 상기 마스크 패턴(132)이 제거된 후, 상기 물질막 패턴(122) 상에 결정화된 유기물층(140, crystallized organic layer)이 형성될 수 있다.
상기 결정화된 유기물층(140)은 서로 인접한 상기 물질막 패턴(122)들 사이를 채울 수 있다. 이로 인해, 상기 결정화된 유기물층(140)은 텍스쳐링된 요철 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 결정화된 유기물층(140)은, BPhen, mCP, CBP, rubrene, HAT-CN, MeO-TPD, TPB, NPB m-MTDATA, BCP, TPD, α- TPD, TPFI, α-NPD, PPV, MEH-PPV, polyvinyl acetal, polyvinyl proprional, polythylene terephthalate, polyvinyl isobutyral, polycaprolactam(nylon 6), polyhexamethylene adipamide(nylon 6,6), polyvinyl butyral, polychlorotrifluorethylene, ethyl cellulose, polyhexamethylene sebacamide(nylon 5,10), polyvinyl acetate, polyfluoropropylene, 또는 polymethyl acrylate 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 결정화된 유기물층(140)을 형성하는 단계는, 상기 물질막 패턴(122) 상에 유기물층을 형성하는 단계, 및 상기 유기물층을 결정화시키는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 유기물층은, 진공 증착, 또는 용액 공정(예를 들어, 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 브러쉬 코팅, 딥 코팅, 그라비아 코팅 등)으로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 유기물층은, 상온에서 자연 건조되어 결정화될 수 있다. 이와는 달리, 다른 실시 예에 따르면, 상기 유기물층을 결정화시키는 단계는, 상기 유기물층을 열처리하는 단계, 상기 유기물에 광(예를 들어, 자외선)을 조사하는 단계, cooling crystallizer, forced circulation crystallizer, DTB(draft tube baffle) crystallizer, 또는 pumping device를 이용하여 상기 유기물층을 결정화시키는 단계를 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 결정화된 유기물층(140) 및 상기 물질막 패턴(122)을 포함하는 상기 광 추출 패턴은 발광 구조물(100) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 발광 구조물(100)은 LED, OLED 등 광을 방출하는 구조물일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 발광 구조물(100)에서 생성된 광은, 상기 물질막 패턴(122) 및 상기 결정화된 유기물층(140)을 갖는 광 추출 패턴에 의해, 효율적으로 외부로 방출될 수 있다. 이로 인해, 상기 발광 구조물(100)에서 방출된 광의 전반사가 감소되어, 광 추출 효율이 향상시키는 광 추출 패턴 및 이를 포함하는 광학 소자가 제공될 수 있다.
또한, 상술된 바와 같이, 상기 마스크 패턴(132)의 불균일한 형상으로 인해, 상기 물질막 패턴(122) 또한 불균일한 임의적 형상을 가질 수 있다. 상기 물질막 패턴(122)의 불균일한 형상으로 인해, 상기 발광 구조물(100)에서 방출된 광이, 상기 물질막 패턴(122)에 의해 용이하게 산란되어, 광 추출 효율이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 마스크막(130)을 용융 및 응집시켜 상기 마스크 패턴(132)이 제조되고, 상기 마스크 패턴(132)을 이용하여 상기 물질막 패턴(122)이 제조될 수 있다. 이로 인해, 제조 공정이 간소화되고, 제조 비용이 감소된 광 추출 패턴 및 이를 포함하는 광학 소자의 제조 방법이 제공될 수 있다.
상술된 본 발명의 제1 실시 예와 달리, 본 발명의 제1 실시 예의 변형 예에 따르면, 상기 기판(110) 상에 바로 상기 마스크막(130)이 형성될 수 있다. 이하, 이를 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 제1 실시 예의 변형 예에 따른 광 추출 패턴, 이를 포함하는 광학 소자, 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6을 참조하면, 도 1을 참조하여 설명된 기판(110)이 제공된다. 상기 기판(110)은 도 1을 참조하여 설명된 것과 같이, 전처리될 수 있다.
상술된 본 발명의 제1 실시 예와 달리, 상기 기판(110) 바로 위에 마스크막(130)이 형성될 수 있다. 상기 마스크막(130) 및 상기 기판(110)은 서로 접촉될 수 있다.
도 7을 참조하면, 도 2를 참조하여 설명된 것과 같이, 상기 마스크막(130)이 열처리되어 마스크 패턴(132)이 형성될 수 있다. 또는, 도 2를 참조하여 설명된 것과 같이, 상기 마스크막(130)에 레이저 처리, 플라즈마 식각 공정, 습식 식각 공정, 화학적 식각 공정, 또는 반응성 이온 식각(RIE) 공정을 수행하여, 상기 마스크 패턴(132)이 형성될 수 있다.
상기 마스크 패턴(132)을 마스크로 이용하여, 상기 기판(110)이 패터닝되어, 패터닝된 기판(112)이 형성될 수 있다. 다시 말하면, 서로 인접한 상기 마스크 패턴(132)들 사이에 노출된 상기 기판(110)의 일부분이 제거되어, 상기 패터닝된 기판(112)이 형성될 수 있다.
상기 패터닝된 기판(112)은, 오목부 및 볼록부를 포함하는 요철 구조를 가질 수 있다. 도 2를 참조하여 설명된 것과 같이, 상기 마스크 패턴(132)이 불균일한 형상을 가지는 경우, 상기 오목부 및 상기 볼록부 또한 불균일한 형상을 가질 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 패터닝된 기판(112)이 형성된 후, 상기 마스크 패턴(132)이 제거될 수 있다. 상기 마스크 패턴(132)이 제거된 후, 상기 패터닝된 기판(112) 상에, 도 4를 참조하여 설명된 것과 같이, 결정화된 유기물층(140)이 형성될 수 있다. 상기 결정화된 유기물층(140)은, 상기 패터닝된 기판(112)의 상기 오목부을 채우고, 상기 패터닝된 기판(112)의 상기 볼록부를 덮을 수 있다.
이후, 상기 패터닝된 기판(112) 및 상기 결정화된 유기물층(140)을 갖는 광 추출 패턴은 발광 구조물(100) 상에 배치될 수 있다.
상술된 본 발명의 실시 예들과 달리, 본 발명의 제2 실시 예에 따르면, 광 추출 패턴은, 지지 기판 상에 형성된 플렉시블한 베이스 기판 상에 형성될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광 추출 패턴은 플렉시블한 광학 소자에 사용될 수 있다. 이하, 이를 도 9 내지 도 10을 참조하여 설명한다.
도 9 내지 도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 다른 광 추출 패턴, 이를 포함하는 광학 소자, 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 9를 참조하면, 지지 기판(200)이 제공된다. 일 실시 예에 따르면, 상기 지지 기판(200, support substrate)은 유리 기판일 수 있다. 이와는 달리, 다른 실시 예에 따르면, 상기 지지 기판(200)은 반도체 기판, 금속 기판, 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 지지 기판(200)은 유연하지 않은(inflexible)한 기판일 수 있다. 이와는 달리, 다른 실시 예에 따르면, 상기 지지 기판(200)은 유연한(flexible)한 기판일 수 있다.
상기 지지 기판(200) 상에 베이스 기판(210)이 형성될 수 있다. 상기 베이스 기판(210)은 유연할 수 있다. 상기 베이스 기판(210)은 상기 지지 기판(200)보다 더 유연할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 기판(210)은 플라스틱 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 기판(210)은 폴리이미드(polyimide) 기판, 또는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS) 기판일 수 있다. 이와는 달리, 상기 베이스 기판(210)은, 반도체 기판, 유리 기판, 또는 금속 기판일 수 있다.
상기 베이스 기판(210)이 형성되기 전, 상기 지지 기판(200)과 상기 베이스 기판(210)의 접합을 위해, 상기 지지 기판(200) 상에 희생층 및/또는 접합층이 형성될 수 있다.
상기 베이스 기판(210) 상에 도 1을 참조하여 설명된 방법으로 물질막 및 마스크막이 형성되고, 도 2를 참조하여 설명된 방법으로 마스크 패턴(132)이 형성되고, 도 3을 참조하여 설명된 방법으로 상기 마스크 패턴(132)을 이용하여 상기 물질막을 패터닝하여, 물질막 패턴(122)이 형성될 수 있다.
도 10을 참조하면, 상기 마스크 패턴(132)이 제거된 후, 상기 물질막 패턴(122) 상에, 도 4를 참조하여 설명된 방법으로 결정화된 유기물층(140)이 형성될 수 있다.
상기 베이스 기판(210), 상기 물질막 패턴(122), 및 상기 결정화된 유기물층(140)을 포함하는 광 추출 패턴이, 상기 지지 기판(200)으로부터 분리될 수 있다.
이후, 상기 베이스 기판(210)이 발광 구조체에 인접하도록, 상기 베이스 기판(210), 상기 물질막 패턴(122), 및 상기 결정화된 유기물층(140)을 포함하는 광 추출 패턴을 상기 발광 구조체 상에 배치시킬 수 있다.
상술된 본 발명의 제2 실시 예와 달리, 본 발명의 제2 실시 예의 변형 예에 따르면, 베이스 기판 상에 바로 마스크막 및 마스크 패턴이 형성될 수 있다. 이하, 이를 도 11 내지 도 13을 참조하여 설명한다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 제2 실시 예의 변형 예에 따른 광 추출 패턴, 이를 포함하는 광학 소자, 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 11을 참조하면, 도 9를 참조하여 설명된 지지 기판(200)이 제공된다. 상기 지지 기판(200) 상에 도 9를 참조하여 설명된 베이스 기판(210)이 형성될 수 있다.
상술된 본 발명의 제2 실시 예와 달리, 상기 베이스 기판(210) 바로 위에 마스크막이 형성되고, 도 2를 참조하여 설명된 것과 같이, 마스크 패턴(132)이 형성될 수 있다.
도 12를 참조하면, 상기 마스크 패턴(132)을 마스크로 이용하여, 상기 베이스 기판(210)이 패터닝되어, 패터닝된 베이스 기판(212)이 형성될 수 있다. 다시 말하면, 서로 인접한 상기 마스크 패턴(132)들 사이에 노출된 상기 베이스 기판(210)의 일부분이 제거되어, 상기 패터닝된 베이스 기판(212)이 형성될 수 있다.
상기 패터닝된 베이스 기판(212)은 오목부 및 볼록부를 포함하는 요철 구조를 가질 수 있다. 도 2를 참조하여 설명된 것과 같이, 상기 마스크 패턴(132)이 불균일한 형상을 가지는 경우, 상기 오목부 및 상기 볼록부 또한 불균일한 형상을 가질 수 있다.
도 13을 참조하면, 상기 마스크 패턴(132)이 제거된 후, 상기 패터닝된 베이스 기판(212) 상에, 도 4를 참조하여 설명된 방법으로, 결정화된 유기물층(140)이 형성될 수 있다.
상기 패터닝된 베이스 기판(212) 및 상기 결정화된 유기물층(140)을 포함하는 광 추출 패턴이, 상기 지지 기판(200)으로부터 분리될 수 있다.
이후, 상기 패터닝된 베이스 기판(212)이 발광 구조체에 인접하도록, 상기 패터닝된 베이스 기판(212), 및 상기 결정화된 유기물층(140)을 포함하는 광 추출 패턴을 상기 발광 구조체 상에 배치시킬 수 있다.
이하, 상술된 본 발명의 실시 예들에 따른 광학 소자의 특성 평가 결과가 설명된다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 광 추출 패턴에 포함된 결정화된 유기물층의 광학 현미경 사진(optical microscope image)들이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따라 ITO 전극 상에 결정화된 유기물층이 형성된 유기 발광 다이오드들을 제조하였다. 상기 결정화된 유기물층으로, mCP, BPC, 및 Bphen을 각각 사용하였다.
도 14의 (a) 및 (b)는 mCP를 형성한 후, 각각 3시간 및 30시간이 경과한 후 촬영한 광학 현미경 사진이고, 도 14의 (c) 및 (d)는 BCP를 형성한 후, 각각 3시간 및 30시간이 경과한 후 광학 현미경 촬영한 사진이고, 도 14의 (e) 및 (f)는 BPhen을 형성한 후, 각각 3시간 및 30시간이 경과한 후 촬영한 광학 현미경 사진이다. 시간이 경과됨에 따라, 유기물층들이 결정화되는 것을 확인할 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 광 추출 패턴을 포함하는 광학 소자의 휘도를 측정한 그래프이다.
도 15를 참조하면, 도 14를 참조하여 설명된 mCP, BCP, 및 BPhen를 포함하는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 다이오드들과, 결정화된 유기물이 형성되지 않은 유기 발광 다이오드의 휘도를 측정하였다.
도 15에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따라 결정화된 유기물인 mCP, BCP, 및 BPhen을 포함하는 유기 발광 다이오드들의 휘도가, 결정화된 유기물을 포함하지 않는 유기 발광 다이오드의 휘도보다 현저하게 높은 것을 확인할 수 잇다. 다시 말하면, 발광 소자 상에 결정화된 유기물을 배치시키는 것이, 광 추출 효율을 향상시키는 효율적인 방법임을 확인할 수 잇다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 광 추출 패턴을 포함하는 광학 소자의 파장에 따른 강도를 측정한 그래프이다.
도 16을 참조하면, 도 14를 참조하여 설명된 mCP, BCP, 및 BPhen를 포함하는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 다이오드들과, 결정화된 유기물이 형성되지 않은 유기 발광 다이오드의 파장에 따른 광의 강도를 측정하였다.
도 16에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따라 결정화된 유기물인 mCP, BCP, 및 BPhen을 포함하는 유기 발광 다이오드와, 결정화된 유기물을 포함하지 않는 유기 발광 다이오드는, 파장에 따른 광이 강도가 실질적으로(substantially) 일치하는 것을 확인할 수 있다. 다시 말하면, 발광 소자 상에 결정화된 유기물을 배치시키는 것이, 파장의 변화 없이 광 추출 효율을 향상시키는 효율적인 방법임을 확인할 수 있다.
상술된 본 발명의 실시 예들에 따른 광 추출 패턴, 이를 포함하는 광학 소자는, 표시 장치(display device), 조명 등에 사용될 수 있다.
본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100: 발광 구조체
110: 기판
112: 패터닝된 기판
120: 물질막
122: 물질막 패턴
130: 마스크막
132: 마스크 패턴
140: 결정화된 유기물층
200: 지지 기판
210: 베이스 기판
212: 패터닝된 베이스 기판
110: 기판
112: 패터닝된 기판
120: 물질막
122: 물질막 패턴
130: 마스크막
132: 마스크 패턴
140: 결정화된 유기물층
200: 지지 기판
210: 베이스 기판
212: 패터닝된 베이스 기판
Claims (14)
- 물질막(material layer) 상에, 상기 물질막과 식각 선택비를 갖는 마스크막(mask layer)을 형성하는 단계;
상기 마스크막을 열처리하여, 마스크 패턴을 형성하는 단계;
상기 마스크 패턴을 마스크로 이용하여 상기 물질막을 패터닝하여, 물질막 패턴(material layer pattern)을 형성하는 단계; 및
상기 물질막 패턴 상에 결정화된 유기물층(crystallized organic layer)을 형성하는 단계를 포함하는 광 추출 패턴의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 마스크 패턴은, 상기 마스크막이 상기 열처리에 의해 용융 및 응집되어 형성되는 것을 포함하는 광 추출 패턴의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 결정화된 유기물층을 형성하는 단계는,
상기 물질막 패턴 상에 유기물층을 형성하는 단계; 및
상기 유기물층을 상온에서 건조시켜 결정화시키는 단계를 포함하는 광 추출 패턴의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 마스크막은 금속을 포함하는 광 추출 패턴의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 마스크막을 형성하기 전,
기판 상에 상기 물질막을 형성하는 단계를 더 포함하는 광 추출 패턴의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 물질막은 기판이고,
상기 물질막 패턴을 형성하는 단계는, 상기 기판을 패터닝하여 패터닝된 기판을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 패터닝된 기판은, 오목부 및 볼록부를 갖는 요철 구조를 포함하는 광 추출 패턴의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 마스크막을 형성하기 전,
지지 기판(support substrate) 상에 플렉시블한(flexible) 베이스 기판(base substrate)을 형성하는 단계;
상기 베이스 기판 상에 상기 물질막을 형성하는 단계를 더 포함하는 광 추출 패턴의 제조 방법.
- 제7 항에 있어서,
상기 결정화된 유기물층이 형성된 후,
상기 지지 기판으로부터 상기 베이스 기판을 분리시키는 단계를 더 포함하는 광 추출 패턴의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 물질막은, 상기 마스크막을 형성하기 전 지지 기판 상에 형성된 플렉시블한 베이스 기판을 포함하고,
상기 물질막 패턴을 형성하는 단계는, 상기 베이스 기판을 패터닝하여, 패터닝된 베이스 기판을 형성하는 단계를 포함하는 광 추출 패턴의 제조 방법.
- 제9 항에 있어서,
상기 결정화된 유기물층이 형성된 후,
상기 지지 기판으로부터 상기 패터닝된 베이스 기판을 분리시키는 단계를 더 포함하는 광 추출 패턴의 제조 방법.
- 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 따라서 광 추출 패턴을 제조하는 단계; 및
상기 광 추출 패턴을 발광 구조물 상에 배치시키는 단계를 포함하는 광학 소자의 제조 방법.
- 발광 구조물(light emitting structure); 및
상기 발광 구조물 상에 배치되고 무기물을 포함하고, 오목부 및 볼록부를 갖는 물질막 패턴, 및 상기 물질막 패턴을 덮는 결정화된 유기물층을 포함하여, 상기 발광 구조물에서 방출된 광을 외부로 추출하는 광 추출 패턴을 포함하는 광학 소자.
- 삭제
- 제12 항에 있어서,
상기 발광 구조물 및 상기 물질막 패턴 사이에 배치되고, 플렉시블한 베이스 기판을 더 포함하는 광학 소자.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140149721A KR101605266B1 (ko) | 2014-10-31 | 2014-10-31 | 광 추출 패턴, 이를 포함하는 광학 소자, 및 그 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140149721A KR101605266B1 (ko) | 2014-10-31 | 2014-10-31 | 광 추출 패턴, 이를 포함하는 광학 소자, 및 그 제조 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101605266B1 true KR101605266B1 (ko) | 2016-03-22 |
Family
ID=55644922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140149721A KR101605266B1 (ko) | 2014-10-31 | 2014-10-31 | 광 추출 패턴, 이를 포함하는 광학 소자, 및 그 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101605266B1 (ko) |
-
2014
- 2014-10-31 KR KR1020140149721A patent/KR101605266B1/ko active IP Right Grant
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