KR101625874B1 - 투명전극 패턴의 제조방법 - Google Patents

투명전극 패턴의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 투명전극 패턴의 제조 방법은 투명전극 패턴이 형성되는 대상물을 준비하는 단계, 상기 대상물의 일면에 유기물과 무기물의 혼성 구조를 가지는 혼성입자 들을 단일층으로 배치하는 단계, 적어도 상기 혼성입자들을 식각하는 단계, 상기 혼성입자가 배치된 대상물의 일면에 투명전극 패턴을 형성하는 단계 및 상기 혼성입자들을 제거하는 단계를 포함한다.

Description

투명전극 패턴의 제조방법{Fabrication method of transparent electrode}
본 발명의 일 실시예는 투명전극 패턴의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판표시장치(flat panel display)가 널리 개발되어 다양한 분야에 적용되고 있다.
액정 표시 장치(LCD)는, 표시 품질이 높고, 또한 박형 경량, 저소비 전력 등의 특징을 구비하고 있는 점에서, 소형의 휴대 단말기로부터 대형 텔레비전에 이르기까지 널리 이용되고 있다.
유기발광다이오드표시장치(organic light emitting diode display device: OLED, 이하 유기발광표시장치)는 전자 주입 전극인 음극과 정공 주입 전극인 양극 사이에 형성된 발광층에 전자 및 정공을 주입하여 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자이다. 이러한 유기발광표시장치는 플라스틱과 같은 유연한 기판(flexible substrate) 위에도 형성할 수 있을 뿐 아니라, 자체 발광에 의해 색감이 뛰어나며, 낮은 전압에서(10V이하) 구동이 가능한 바, 전력 소모가 비교적 적다는 장점이 있다.
상술한, 액정 표시 장치는 사용자의 명령을 손쉽게 입력 받을 수 있는 터치 패널이 구비되는 것이 일반적이다.
이러한 터치 패널에는 도전체로써 액정 표시 장치의 화면을 투과하면서도, 전도성이 있는 투명전극이 사용되게 된다. 투명전극은 투과도가 높아야 하고 얇은 두께와, 좁은 폭이 요구되고 있지만, 이러한 투명전극의 패턴을 만드는데 많은 어려움이 존재한다.
특히, 투명전극의 소재로 사용되는 ITO (Indium Tin Oxide)는 대면적화 시 높은 원가, 희토류인 인듐 고갈, flexible 기판 제작의 어려운 단점이 있다.
Metal grid의 경우 ITO를 대체하여 flexible 및 대면적 터치패널을 구현하기 위한 유력한 후보로 부각되고 있으나, 기존의 printing 및 photolithography 방식은 넓은 선폭으로 인한 투과율 저하 및 모아레 간섭 현상 등의 단점이 존재한다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 광의 형태로 변환시키는 소자로, 가정용 가전제품, 리모컨, 전광판, 표시기, 각종 자동화 기기 등에 사용되고 있으며, 점차 사용 영역이 넓어지고 있는 추세이다.
발광 다이오드의 일면에는 전류 확산을 돕고, 광을 투과하는 투명전극 패턴이 형성된다. 이러한 투명전극 패턴을 얇고, 작은 폭으로 만드는 연구가 진행 중이다.
본 발명의 실시예는 얇은 선폭과 두께를 가지는 투명전극 제조하는 방법 및 이렇게 제조된 투명전극을 포함하는 발광소자 또는 터치 패널을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명전극 패턴의 제조 방법은 투명전극 패턴이 형성되는 대상물을 준비하는 단계, 상기 대상물의 일면에 유기물과 무기물의 혼성 구조를 가지는 혼성입자 들을 단일층으로 배치하는 단계, 적어도 상기 혼성입자들을 식각하는 단계, 상기 혼성입자가 배치된 대상물의 일면에 투명전극 패턴을 형성하는 단계 및 상기 혼성입자들을 제거하는 단계를 포함한다.
특히, 실시예는 혼성입자의 특성으로 인해, 혼성입자를 단일층으로 균일하게 배치하여서, 투명전극 패턴을 균일하게 제조할 수 있는 이점이 존재한다.
또한, 혼성입자의 식각시간의 조정 및 혼성입자의 크기를 조절함으로써, 다양한 두께 및 선폭을 가지는 투명전극 패턴을 쉽게 제조할 수 있고, 특히, 얇은 선폭을 가지는 투명전극 패턴을 쉽게 제조할 수 있는 이점이 존재한다.
또한, 실시예는 Metal grid 재료를 이용한 투명전극 패턴을 형성하여서, 경제성, 플렉서블 성능, 투과도가 우수한 투명전극 패턴을 얻을 수 있는 이점이 존재한다.
또한, 실시예는 얇은 두께의 투명전극 패턴을 구현할 수 있으므로, 넓은 선폭으로 인한 투과율 저하 및 모아레 간섭 현상 등이 단점을 개선할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명전극 패턴의 제조 방법을 도시한 순서도,
도 2 는 일 실시예에 따른 혼성입자들을 단일층으로 배치하는 단계를 도시한 순서도,
도 3 내지 도 10 은 일 실시예에 따른 투명전극 패턴의 제조 방법을 순서대로 도시한 도면,
도 11은 다른 실시예에 따른 투명전극 패턴의 제조 방법을 순서대로 도시한 도면,
도 12는 본 발명의 투명전극 패턴의 제조 방법으로 제조된 발광소자를 도시한 도면,
도 13 및 도 14는 본 발명의 투명전극 패턴의 제조 방법으로 제조된 터치패널을 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명전극 패턴의 제조 방법을 도시한 순서도, 도 2 는 일 실시예에 따른 혼성입자들을 단일층으로 배치하는 단계를 도시한 순서도, 도 3 내지 도 10 은 일 실시예에 따른 투명전극 패턴의 제조 방법을 순서대로 도시한 도면이다.
도 1 을 참조하면, 일 실시예에 따른 투명전극 패턴(190)의 제조 방법은 투명전극 패턴(190)이 형성되는 대상물(100)을 준비하는 단계(S100), 대상물(100)의 일면에 유기물과 무기물의 혼성 구조를 가지는 혼성입자(10) 들을 단일층으로 배치하는 단계(S200), 적어도 혼성입자(10)들을 식각하는 단계(S300), 식각단계에서 식각되어 형성된 혼성입자(10)들 사이의 공간에 투명전극을 증착하여 투명전극 패턴(190)을 형성하는 단계(S400) 및 혼성입자(10)들을 제거하는 단계(S500)를 포함한다.
도 2 를 참조하면, 혼성입자(10) 들을 단일층으로 배치하는 단계(S200)는 유기물과 무기물의 혼성 구조를 가지는 혼성입자(10)를 무극성 용매(20)에 분산시켜 분산용액을 제조하는 단계(S210), 대상물(100)을 친수성 용액(30)의 내부에 배치하는 단계(S220), 분산용액을 친수성 용액(30)에 첨가하는 단계(S230) 및 혼성입자(10)를 대상물(100) 상에 배치시키는 단계(S240)를 포함할 수 있다.
먼저, 대상물(100)을 준비하는 단계(S100)는 투명전극 패턴(190)이 형성되는 대상물(100)을 준비한다.
여기서, 대상물(100)은 투명전극 패턴(190)이 형성되는 물품으로 투명전극이 사용되는 전자부품을 의미한다. 예를 들면, 대상물(100)은 발광소자, 터치 패널, 터치 스크린 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 투명전극 패턴(190)을 포함하는 발광소자 및 터치 패널에 대해서는 후술하도록 한다.
대상물(100)을 준비하는 단계(S100)에서는 대상물(100)에 투명전극 패턴(190)이 형성될 면을 설정하고, 대상물(100)에 투명전극 패턴(190)이 형성될 면을 평탄화 및 클리닝 작업 등이 수행될 수 있다.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 혼성입자(10) 들을 단일층으로 배치하는 단계(S200)는 대상물(100)의 일면에 혼성입자(10)를 단일층으로 배치한다.
여기서, 혼성입자(10)를 단일층으로 배치한다는 것은 혼성입자(10)가 대상물(100) 상에 수직방향으로 1층을 이루는 것을 의미한다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 혼성입자(10)들은 대상물(100)의 일면 상에서 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
더욱 구체적으로, 평면상에서 보아, 하나의 혼성입자(10a)는 인접한 6개의 혼성입자(10b-10g)에 의해 둘러싸인 형태(close packed hexagonal)를 가질 수 있다. 혼성입자(10)가 Close packed hexagonal 구조를 가지는 것은 평면 상에서 혼성입자(10)들 사이의 공극을 최대한으로 줄이면서 배치되는 구조를 의미한다.
혼성입자(10)들의 크기는 서로 동일할 수도 있고, 다를 수도 있지만, 바람직하게는 서로 동일할 수 있다. 후 공정에서 혼성입자(10)들이 식각되는 경우, 혼성입자(10)들 사이의 공간이 동일하게 형성되기 위해서는 혼성입자(10)들의 크기는 서로 동일해야 한다. 이러한 혼성입자(10)들의 크기는 균일한 투명전극 패턴(190)의 배치에 영향을 준다.
또한, 하나의 혼성입자(10a)는 인접한 6개의 혼성입자(10b-10g)와 접촉되는 것이 바람직하다. 하나의 혼성입자(10a)가 인접한 6개의 혼성입자(10b-10g)와 이격되는 경우, 식각공정을 거치면, 혼성입자(10)들 사이의 공간의 크기가 서로 다르게 되어서, 균일한 투명전극 패턴(190)을 형성할 수 없다.
하나의 혼성입자(10a)가 인접한 6개의 혼성입자(10b-10g)와 접촉되는 조밀한 배치를 가지면, 식각공정 후에 균일한 투명전극 패턴(190)을 형성할 수 있다.
그리고, 혼성입자(10)들은 구 형상인 것이 바람직하다. 혼성입자(10)들이 구 형상을 가져야, 혼성입자(10)들 사이의 공극으로부터 식각이 되어서, 혼성입자(10)들 사이의 공간이 발생하는 식각이 이루어지게 된다.
특히, 투명전극 패턴(190)을 균일하고, 좁은 폭을 가지게 제조하기 위해서는 마스크 역할을 하는 혼성입자(10)들의 배치가 중요하다. 혼성입자(10)들이 상술한 구조를 가지고 배치되면, 후공정에서 투명전극 패턴(190)을 균일하고, 좁은 선폭을 가지게 제조할 수 있다.
그러나, 투명전극의 폭은 좁기 때문에 혼성입자(10)의 크기도 작아지게 된다.(예를 들면, 10nm 내지 10㎛) 혼성입자(10)의 크기가 매우 작게 되면, 혼성입자(10)를 단일층으로 배치하는 것이 극히 어려워지고, 상술한 조밀한 구조를 가지게 배치되는 것도 어려워진다.
따라서, 이하에서는, 혼성입자(10)를 단일층으로, 조밀한 구조를 가지게 배치하기 위한, 혼성입자(10)의 조성 및 혼성입자(10)의 배치방법을 설명하도록 한다.
혼성입자(10) 들을 단일층으로 배치하는 단계(S200)는 유기물과 무기물의 혼성 구조를 가지는 혼성입자(10)를 무극성 용매(20)에 분산시켜 분산용액을 제조하는 단계(S210), 대상물(100)을 친수성 용액(30)의 내부에 배치하는 단계(S220), 분산용액을 친수성 용액(30)에 첨가하는 단계(S230) 및 혼성입자(10)를 대상물(100) 상에 배치시키는 단계(S240)를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 분산용액을 제조하는 단계(S210)는 유기물과 무기물을 혼성구조를 가지는 혼성입자(10)를 무극성 용매(20)에 분산시킬 수 있다.
혼성입자(10)는 실리콘(Si)을 포함할 수 있다. 혼성입자(10)는 실리콘을 기반으로 한 유기물과 무기물의 혼성구조일 수 있다. 혼성입자(10)는 실리콘을 함유하는 무기물의 유도체에 유기물을 혼합한 형태일 수 있다.
혼성입자(10)는 크기가 10nm 내지 1㎛ 일 수 있다. 혼성입자(10)는 크기가 10nm 이하인 경우, 후 공정에서 식각되어서, 혼성입자(10)의 대부분이 사라지게 되어서, 투명전극 패턴(190)이 형성되지 못할 수 있고, 있고, 1㎛ 이상인 경우에는 혼성입자(10)들 사이의 공극이 커지게 되므로, 투명전극 패턴(190)의 두께가 너무 두꺼워 질 수 있다.
혼성입자(10)는 예를 들어, 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane) 또는 폴리메틸실세스퀴옥산(Polymethylsilsesquioxane)일 수 있다. 혼성입자(10)는 구형일 수 있다. 유기물과 무기물의 혼성구조인 혼성입자(10)를 마스크로 사용하여 대상물(100)을 식각하는 경우, 건식식각이 가능한 이점이 있다.
유기물과 무기물의 혼성 구조를 가지는 혼성입자(10)를 무극성 용매(20)에 분산시켜 분산용액을 제조하는 단계(S210)는 혼성입자(10)와 무극성 용매(20)를 혼합할 수 있다. 혼성입자(10)는 무극성 용매(20)에 분산할 수 있다.
무극성 용매(20)은 물보다 밀도가 낮은 물질일 수 있다. 무극성 용매(20)은 휘발성을 가지는 용액일 수 있다.
무극성 용매(20)는 무극성 분자 또는 이것과 매우 가까운 한 분자로 되어 있는 용액을 의미하고, 무극성이란 분자들 간의 화학결합에서 전자분포가 어느 한쪽 원자에 기울어 있지 않고 균형을 이루는 것을 의미한다. 예를 들면, 무극성 용매(20)은 에탄올, 메탄올, 이소프로필알콜 또는 부탄올 등일 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다.
도 4 를 참조하면, 대상물(100)을 친수성 용액(30)의 내부에 배치하는 단계(S220)는 대상물(100)을 친수성 용액(30)에 침수시킬 수 있다. 이때, 투명전극 패턴(190)이 형성될 대상물(100)의 일면이 중력 방향과 반대방향으로 위치된다.
친수성 용액(30)은 물과 강하게 상호작용하여 물과의 강한 친화력을 가지고 물에 용해하는 용액을 의미한다. 일반적으로, 친수성 용액(30)은 극성 용액일 수 있다. 예를 들어, 친수성 용액(30)은 물일 수 있다. 대상물(100)은 친수성 용액(30) 내에 배치될 수 있다.
분산용액을 친수성 용액(30)에 첨가하는 단계(S230)는, 혼성입자(10)를 포함하는 분산용액을 친수성 용액(30) 상에 첨가할 수 있다. 분산용액은 친수성 용액(30) 상에 부유할 수 있다. 혼성입자(10)는 소수성일 수 있다. 소수성을 가지는 혼성입자(10)는 친수성 용액(30) 상에 부유할 수 있다.
분산용액을 친수성 용액(30)에 첨가하는 단계(S230)는, 분산용액을 단일층으로 친수성 용액(30) 상에 부유시킬 수 있다. 더욱 바람직하게는 분산용액을 친수성 용액(30)에 첨가하는 단계(S230)는, 분산용액을 단분자층으로 친수성 용액(30) 상에 부유시킬 수 있다.
도 5를 참조하면, 혼성입자(10)를 대상물(100) 상에 배치시키는 단계(S240)는 분산용액의 무극성 용매(20)가 휘발되도록 할 수 있다. 분산용액 중의 무극성 용매(20)는 휘발되면서, 혼성입자(10)는 친수성 용액(30) 상에 단분자층(HCP : Hexagonal Close Packed) 형태로 부유할 수 있다.
혼성입자(10)를 대상물(100) 상에 배치시키는 단계(S240)는 양쪽 친매성 용액(40)을 친수성 용액(30) 상에 첨가할 수 있다. 양쪽 친매성 용액(40)을 친수성 용액(30) 상에 첨가하는 경우, 양쪽 친매성 용액(40)이 혼성입자(10)를 대상물(100)과 수직적으로 중첩되는 부분으로 조밀하게 집중되도록 할 수 있다.
여기서, 양쪽 친매성 용액(40)은 친수성과 친유성을 동시에 갖는 물질이다. 예를 들면, 양쪽 친매성 용액(40)은 계면 활성제를 포함할 수 있다.
양쪽 친매성 용액(40)은 상술한 혼성입자(10)의 조밀한 육방 구조를 쉽게 형성시킬 수 있도록 한다.
도 6을 참조하면, 혼성입자(10)를 대상물(100) 상에 배치시키는 단계(S240)는 친수성 용액(30)을 제거할 수 있다.
혼성입자(10)를 대상물(100) 상에 배치시키는 단계(S240)는 혼성입자(10)들이 대상물(100)과 수직적으로 중첩하는 위치에 집중된 상태에서 친수성 용액(30)을 제거할 수 있다.
혼성입자(10)를 대상물(100) 상에 배치시키는 단계(S240)는 혼성입자(10)들이 친수성 용액(30)이 제거됨에 따라, 점차 대상물(100)과 가까워지다가, 최종적으로 중력에 의해 대상물(100)의 상면에 고르게 배치될 수 있다.
일 실시예의 투명전극 패턴(190)의 제조 방법은 혼성입자(10)가 상면에 배치된 대상물(100)을 열처리하는 단계(S250)를 더 포함할 수 있다. 혼성입자(10)가 상면에 배치된 대상물(100)을 열처리하여, 혼성입자(10)를 대상물(100) 상에 고정시킬 수 있다.
도 8a는 식각공정의 단면도이고, 도 8b는 식각공정의 평면도이다.
도 8을 참조하면, 식각하는 단계(S300)는 적어도 혼성입자(10)들이 식각된다.
식각하는 단계(S300)에서는 적어도 혼성입자(10)가 식각될 수 있다. 구체적으로, 혼성입자(10)와 상면에 혼성입자(10)가 배치된 대상물(100)이 함께 식각될 수 있다.
구체적으로, 식각하는 단계(S300)에서, 혼성입자(10)들은 식각되어 부피가 줄어들고, 서로 비 접촉될 수 있다. 즉, 평면상에서 혼성입자(10)들의 부피가 줄어들면서, 혼성입자(10)들 사이에 공간(S)이 형성되게 된다.
또한, 혼성입자(10)들 사이에 공간(S)은 후공정에서 투명전극 패턴(190)이 위치되는 공간이 된다. 특히, 혼성입자(10)들 사이에 공간(S)은 서로 연통되게 형성되어서, 투명전극 패턴(190)이 서로 전기적으로 연결되도록 한다.
혼성입자(10)들 사이에 공간(S)이 서로 연통될 정도의 시간을 고려하여서, 식각시간을 조절하게 된다.
식각방법은 혼성입자(10)를 부식시키는 다양한 방법이 사용될 수 있다. 예를 들면, 습식식각 또는 건식식각 방법이 사용될 수 있다.
여기서, 습식시각은 산성용액 등을 사용하여 혼성입자(10)를 식각하는 것이다.
바람직하게는, 식각방법은 건식식각될 수 있다. 예를 들어, 대상물(100)은 상면에 혼성입자(10)를 구비한 상태에서 플라즈마 건식식각될 수 있다. 예를 들어, 건식 식각의 방법은 스퍼터 식각, 반응성 라디칼 식각, 이온 식각의 방법 중 하나일 수 있다.
혼성입자(10)들이 식각될 때, 혼성입자(10)들이 위치되는 대상물(100)의 상면도 식각될 수 있다. 이에 한정을 두지는 않는다.
특히, 실시예는 혼성입자(10)의 크기와, 혼성입자(10)의 식각시간을 조정함으로써, 혼성입자(10)들 사이에 공간(S)의 크기를 미세하게 조정할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 혼성입자(10)들 사이에 공간(S)에 위치되는 투명전극 패턴(190)의 크기, 두께를 미세하게 조정 가능한 이점이 존재한다. 또한, 실시예는 투명전극 패턴(190)이 균일하고, 좁은 폭을 가지도록 제조할 수 있다.
도 9를 참조하면, 투명전극 패턴(190)을 형성하는 단계(S400)는 혼성입자(10)가 배치된 대상물(100)의 일면에 투명전극 패턴(190)을 형성한다.
구체적으로, 투명전극 패턴(190)을 형성하는 단계(S400)는 혼성입자(10)들 사이의 공간(S)으로 노출된 대상물(100)의 일면에 투명전극을 증착할 수 있다.
식각된 혼성입자(10)들이 마스크의 역할을 하므로, 혼성입자(10)들 사이의 공간(S)으로 대상물(100)의 일면이 노출되게 된다. 대상물(100)의 상면에 투명전극을 증착하게 되면, 혼성입자(10)의 상부와, 혼성입자(10)들 사이에 공간(S)으로 노출된 대상물(100)의 일면에 투명전극이 증착되게 된다.
투명전극은 예를 들어, 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PECVD; Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy), 스퍼터링(Sputtering) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
투명전극은 ITO, IZO(In-ZnO), GZO(Ga-ZnO), AZO(Al-ZnO), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au,, Ni/IrOx/Au/ITO, Metal grid, Silver nanowire 및 Graphene 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
경제성과, 플렉서블 성능이 우수하지만, 일반적인 방법으로 좁은 폭을 가지는 투명전극을 만들지 못했던, Metal grid를 실시예의 투명전극의 재료로 사용하는 것이 바람직할 것이다.
Metal grid 재료를 이용하여, 실시예의 방법으로 투명전극 패턴(190)을 형성하게 되면, 경제성, 플렉서블 성능, 투과도가 우수한 투명전극 패턴(190)을 얻을 수 있는 이점이 존재한다.
투명전극 패턴(190)의 폭(a)은 10nm 내지 600nm일 수 있다. 실시예의 방법으로 얇은 두께의 투명전극 패턴(190)을 구현하면, 넓은 선폭으로 인한 투과율 저하 및 모아레 간섭 현상 등이 단점을 개선할 수 있다.
투명전극 패턴(190)의 두께(b)는 제한이 없다. 투명전극 패턴(190)의 두께는 투명전극의 증착 시간으로 조정이 가능하다.
또한, 투명전극 패턴(190)은 단층으로 형성될 수 있고, 이종의 물질이 다층으로 증착되어 형성될 수도 있다.
일 예로, 투명전극 패턴(190)은 ITO로 제1층이 형성되고, 제1층 상에 Metal grid를 포함하는 제2층이 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 투명전극 패턴(190)은 투명전극 패턴(190)을 구성하는 다양한 물질 중에서 선택된 이종의 물질로 다층구조를 이룰 수 있다.
투명전극 패턴(190)은 대상물(100)과 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 투명전극 패턴(190)은 대상물(100)에 전기를 공급하거나, 대상물(100)에 센싱정보를 전달할 수 있다.
도 10을 참조하면, 혼성입자(10)들을 제거하는 단계(S500)는 투명전극이 증착된 후 잔류하는 혼성입자(10)를 대상물(100)의 일면에서 제거한다.
혼성입자(10)들을 대상물(100)의 일면에서 제거하는 방법은 다양한 방법이 사용될 수 있다. 예를 들면, 혼성입자(10)들과 대상물(100)의 일면은 매우 약하게 결합되고, 투명전극 패턴(190)과 대상물(100)의 일면은 강한 결합력에 의해 결합되어 있으므로, 대상물(100)의 일면에 에어 또는 용액으로 압력을 가해 제거할 수 있다. 또한, 혼성입자(10)와 대상물(100)의 일면 사이에 결합을 해지시키는 용매를 사용할 수도 있다.
아울러, 혼성입자(10)들을 제거하고, 세정공정이 진행될 수도 있다.
혼성입자(10)들이 제거되면, 도 10b에서 도시하는 바와 같이, 메시(Mesh) 형태의 투명전극 패턴(190)이 형성되게 된다. 이러한 투명전극 패턴(190)은 대상물(100)에서 나오는 빛을 대부분 투과할 수 있고, 대상물(100)과 전기적으로 연결되어 대상물(100)에 전기적인 신호를 전달하게 된다.
투명전극 패턴(190)은 평면상에서, 서로 일정거리로 이격된 다수의 공극이 형성된 모양을 이룰 수 있다.
도 11은 다른 실시예에 따른 투명전극 패턴(190)의 제조 방법을 순서대로 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 실시예의 투명전극 패턴의 제조방법은 혼성입자(10)와 혼성입자(10)가 배치되는 대상물(100)의 일면 사이에 희생층(13)을 더 포함하는 차이가 존재한다.
희생층(13)은 후공정에서 일부가 식각되어 마스크의 역할을 하고 제거되는 층을 의미한다.
희생층(13)은 CVD, PVD, ALD, 또는 다른 적합한 기법에 의해 형성될 수 있고, 대상물(100)과 같은 재질로 형성될 수 있다. 또한, 희생층(13)은 TiN을 포함할 수 있다.
희생층(13)은 약 5 내지 약 15nm 범위의 두께를 갖는다.
도 11a를 참고하면, 실시예는 희생층(13) 상에 혼성입자(10) 들을 단일층으로 배치하는 단계(S200)가 실행한다.
도 11b를 참조하면, 이후, 실시예는 대상물(100)의 일면과, 혼성입자(10)를 식각하는 단계(S300)를 실행한다. 이때, 적어도, 희생층(13)의 식각되어, 희생층(13)을 통해 대상물(100)의 일면이 노출될 정도로 식각되어야 한다.
물론, 희생층(13)이 없이 대상물(100)의 상면 일부를 사용하여서 희생층(13)과 동일한 효과를 낼 수도 있다.
도 11c를 참조하면, 희생층(13)의 상면과 희생층(13)을 통해 노출된 대상물(100)의 상면에 투명전극을 증착한다.
도 11d, 11e를 참조하면, 이후, 희생층(13)과 혼성입자(10)를 제거하게 되면, 투명전극 패턴(190)이 형성되게 된다. 이렇게 형성된 투명전극 패턴(190)은 더욱 좁은 선폭을 갖게 되는 이점이 존재한다.
도 12는 본 발명의 투명전극 패턴(190)의 제조 방법으로 제조된 발광소자를 도시한 도면이다.
도 12는 실시예의 대상물(100)이 발광소자(100)인 것을 도시하고 있다.
실시예의 발광소자(100)는 적어도 빛을 생성하는 발광구조물(160)과 발광구조물(160)과 전기적으로 연결된 투명전극 패턴(190)을 포함할 수 있다.
또한, 투명전극 패턴(190)은 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
구체적으로, 발광구조물(160)은 제1 반도체층(120), 제2 반도체층(150) 및 제1 반도체층(120)과 제2 반도체층(150) 사이에 활성층(130)을 포함할 수 있다.
제2 반도체층(150)의 상면에는 투명전극 패턴(190)이 배치될 수 있고, 투명전극 패턴(190)은 제2 반도체층(150)과 전기적으로 연결된 제2전극(174)과 전기적으로 연결될 수 있다.
이러한, 투명전극 패턴(190)은 제2 반도체층(150)에 공급되는 전류를 제2 반도체층(150) 전체로 확산시킬 수 있으므로, 발광소자의 발광효율을 증대시킬 수 있다.
발광구조물(160)은 기판(110)에 위치될 수 있다.
기판(110)은 광 투과적 성질을 가지는 재질, 예를 들어 사파이어(Al2O3), GaN, ZnO, AlO 중 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
한편, 기판(110) 상에는 기판(110)과 제1 반도체층(120) 사이의 격자 부정합을 완화하고 반도체층이 용이하게 성장될 수 있도록 하는 버퍼층(115)이 위치할 수 있다. 버퍼층(115)은 저온 분위기에서 형성할 수 있으며, 반도체층과 기판(110)과의 격자상수 차이를 완화시켜 줄 수 있는 물질로 이루어 질 수 있다. 예를 들어, GaN, InN, AlN, AlInN, InGaN, AlGaN, 및 InAlGaN 과 같은 재질 중 선택할 수 있으며 이에 한정되지 않는다.
버퍼층(115) 또는 기판(110) 상에는 제1 반도체층(120)이 위치할 수 있다. 제1 반도체층(120)은 n형 반도체층으로 구현될 수 있으며, 활성층(130)에 전자를 제공할 수 있다. 제1 반도체층(120)은 예를 들어, InxAlyGa1-x-yN (0≤≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
제1 반도체층(120) 상에는 활성층(130)이 형성될 수 있다. 활성층(130)은 3족-5족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 단일 또는 다중 양자 우물 구조, 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 등으로 형성될 수 있다.
활성층(130)은 예컨대, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 우물층과 InaAlbGa1-a-bN (0≤a≤1, 0 ≤b≤1, 0≤a+b≤1)의 조성식을 갖는 장벽층을 갖는 단일 또는 다중 양자우물구조를 가질 수 있다. 우물층은 장벽층의 밴드 갭보다 작은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
활성층(130) 상에는 제2 반도체층(150)이 위치된다. 제2 반도체층(150)은 활성층(130)에 정공을 주입하도록 p형 반도체층으로 구현될 수 있다. 제2 반도체층(150)은 예를 들어, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 투명전극 패턴의 제조 방법으로 제조된 터치패널을 도시한 도면이다.
실시예의 터치패널(100B)은 투명전극 패턴(190)이 형성되는 대상물(100)의 일종이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 실시예의 터치패널(100B)은 윈도우 부재(101)에 투명전극 패턴(190)들의 배열로 이루어지는 센서층이 통합된 구성일 수 있다. 실시예의 실시예의 터치패널(100B)은 대체로 정정용량 방식의 터치스크린에 적용되는 구조이다.
센서층이 윈도우 부재(101)에 통합된 터치스크린 패널(100B)은 윈도우 부재(101)의 내측면에서 가장자리를 따라 잉크 등의 도료를 도포하여 형성된 베젤층(102)을 구비한다. 베젤층(102)은 윈도우 부재(101)가 부착되는 기기의 내측면 구조물 등을 은페함과 아울러, 디스플레이 소자의 조명 장치로부터 발생된 빛이 화면을 투과하는 영역을 제외한 다른 영역으로 유출되는 것을 차단하게 된다.
센서층은 투명전극 패턴(190)들을 격자 형태 또는 마름모 형태로 배열하여 형성된 것으로서, 사용자의 입력 동작을 검출하게 된다. 즉, 사용자의 손끝이 윈도우 부재(101)의 외측면에 접촉하게 되면, 센서층은 정전용량의 변화나 저항의 변화를 감지하여 제어부로 전달하게 되는 것이다. 이때, 투명전극 패턴(190)들은 베젤층(102)까지 연장되어 가요성 인쇄회로 기판 등을 통해 제어부가 제공된 회로 기판에 연결될 수 있다.
그리고, 이러한 투명전극 패턴(190)들은 상술한 실시예의 투명전극 패턴(190)의 제조방법에 의해 형성될 수 있다.
윈도우 부재(101)의 내측면에는 추가의 절연층(103)을 형성함으로써, 투명전극 패턴(190)들을 보호할 수 있다.
물론, 절연층(103) 상에 화상을 출력하는 디스플레이 유닛이 위치될 수 있다.
본 발명의 제조방법에 의해 센서층의 투명전극 패턴(190)들이 형성되면, 얇은 두께와, 좁은 선폭의 투명전극 패턴(190)이 형성되므로, 사용자의 입력 동작을 민감하게 입력 받을 수 있고, 디스플레이 유닛에서 출력되는 화상이 선명하게 출력되는 장점을 가진다.
이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다
100: 대상물
190: 투명전극 패턴

Claims (20)

  1. 투명전극 패턴이 형성되는 대상물을 준비하는 단계;
    상기 대상물의 일면에 유기물과 무기물의 혼성 구조를 가지는 혼성입자 들을 단일층으로 배치하는 단계;
    적어도 상기 혼성입자들을 식각하는 단계;
    상기 혼성입자가 배치된 대상물의 일면에 투명전극 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 혼성입자들을 제거하는 단계를 포함하고,
    혼성입자들을 단일층으로 배치하는 단계는,
    유기물과 무기물의 혼성 구조를 가지는 혼성입자를 무극성 용매에 분산시켜 분산용액을 제조하는 단계;
    상기 대상물을 친수성 용액의 내부에 배치하는 단계;
    상기 분산용액을 상기 친수성 용액에 첨가하는 단계; 및
    상기 혼성입자를 상기 대상물 상에 배치시키는 단계를 포함하며,
    상기 혼성입자는 소수성을 가지는 것을 특징으로 하는 투명전극 패턴의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 혼성입자들은 구 형상인 투명전극 패턴의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    혼성입자들을 단일층으로 배치하는 단계에서,
    상기 혼성입자들은 상기 대상물의 일면 상에서 매트릭스 형태로 배치되는 투명전극 패턴의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    혼성입자들을 단일층으로 배치하는 단계에서,
    하나의 혼성입자는 인접한 6개의 혼성입자에 의해 둘러싸인 형태(close packed hexagonal)를 가지는 투명전극 패턴의 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    혼성입자들을 단일층으로 배치하는 단계에서,
    하나의 혼성입자는 인접한 6개의 혼성입자와 접촉되는 투명전극 패턴의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 혼성입자들은 식각되어 부피가 줄어들고, 서로 비 접촉되는 투명전극 패턴의 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 분산용액을 상기 친수성 용액에 첨가하는 단계는,
    상기 분산용액을 상기 친수성 용액 상에 부유시키는 투명전극 패턴의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 분산용액을 상기 친수성 용액에 첨가하는 단계는,
    상기 분산용액을 단분자층으로 상기 친수성 용액 상에 부유시키는 투명전극 패턴의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 혼성입자를 상기 대상물 상에 배치시키는 단계는,
    상기 혼성입자를 상기 대상물과 수직적으로 중첩되도록 하기 위하여, 상기 친수성 용액 상에 양쪽 친매성 용액을 첨가하는 투명전극 패턴의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 혼성입자를 상기 대상물 상에 배치시키는 단계는,
    상기 양쪽 친매성 용액을 첨가한 후, 상기 혼성입자를 상기 대상물과 수직적으로 중첩되는 부분에 집중하고, 상기 친수성 용액을 제거하는 것을 특징으로 하는 투명전극 패턴의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 무극성 용매는 에틸알콜, 이소프로필알콜, 메탄올, 헥산 또는 부탄올인 투명전극 패턴의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 혼성입자는 Si 을 포함하는 투명전극 패턴의 제조 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 혼성입자는 polydimethylsiloxane 또는 polymethylsilsesquioxane 인 투명전극 패턴의 제조 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 대상물은,
    발광소자, 터치 패널, 터치 스크린 중 어느 하나를 포함하는 투명전극 패턴의 제조 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 투명전극 패턴은 상기 대상물과 전기적으로 연결되는 투명전극 패턴의 제조 방법.
  17. 삭제
  18. 제13항에 있어서,
    상기 대상물은,
    상기 혼성입자가 배치되는 면에 희생층을 더 포함하는 투명전극 패턴의 제조 방법.
  19. 제13항에 있어서
    투명전극 패턴을 형성하는 단계는,
    식각 후 상기 혼성입자들 사이의 공간으로 노출된 대상물의 일면에 투명전극을 증착하는 투명전극 패턴의 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 투명전극 패턴은,
    서로 다른 이종의 물질이 다층으로 적층되어 형성되는 투명전극 패턴의 제조 방법.






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