KR102335627B1 - 투명 전도성 구조체를 포함하는 전자 소자의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 투명 전도성 구조체를 포함하는 전자 소자의 제조방법을 개시한다. 제 1 영역 및 제2 영역 중 상기 제 1 영역이 선택적으로 표면 개질된 투명전극을 준비하고, 제 1 조성물 및 상기 제 1 조성물과 극성이 다른 제 2 조성물을 포함하는 혼합조성물을 준비하고, 상기 투명전극상에 상기 혼합조성물을 도포하는 것을 포함한다. 상기 도포된 혼합조성물은 표면 개질된 상기 제 1 영역에 배치되고, 상기 제 1 영역에 배치된 혼합조성물은 제1 조성물층 및 상기 제1 조성물층 상의 제 2 조성물층으로 상분리(phase separation)된다.
Description
본 발명은 투명 전도성 구조체를 포함하는 전자 소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 투명전극 상에 전도층 및 절연층을 형성하는 방법에 관한 것이다.
유기발광소자는 유기화합물을 전기적으로 여기시켜 자체발광하게 하는 소자이다. 유기발광소자는 백라이트를 필요로 하지 않기 때문에 경량화가 가능하며, 빠른 응답속도 및 높은 색재현율을 구현할 수 있어 다양한 디스플레이 장치에 응용되어 개발되어 왔다. 유기발광소자는 자체발광을 위하여, 유기발광층과 상기 유기발광층 상, 하부에 구성되는 애노드 전극 및 캐소드 전극을 포함한다. 상기 애노드 전극으로부터 공급되는 정공과, 상기 캐소드 전극으로부터 공급되는 전자가 양 전극 사이에 형성된 유기발광층에서 결합한다. 이어서, 상기 유기발광층 내에서 전자 및 정공의 쌍인 엑시톤(exiton)이 형성되고 다시 엑시톤(exiton)이 바닥 상태로 돌아오면서 발생하는 에너지에 의해 자체발광이 구현된다. 상기 유기발광층 상에서 발생하는 광원을 소자 외부로 방출시키기 위하여, 상기 애노드 전극 및 상기 캐소드 전극 중 적어도 하나는 광투과성을 갖는 투명전극일 수 있다. 상기 투명전극은 높은 투명도를 가지는 것이 바람직하며, 상기 유기발광층의 균일한 발광휘도를 위하여 높은 전도도를 갖는 것이 바람직하다. 최근 투명전극의 전도도 및 광 투과성을 향상시키기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 투명전극 상에 보다 간소화된 공정으로 전도층 및 절연층을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 투명 전도성 구조체를 포함하는 전자 소자의 제조방법은, 제 1 영역 및 제2 영역 중 상기 제 1 영역이 선택적으로 표면 개질된 투명전극을 준비하는 것, 제 1 조성물 및 상기 제 1 조성물과 극성이 다른 제 2 조성물을 포함하는 혼합조성물을 준비하는 것, 및 상기 투명전극상에 상기 혼합조성물을 도포하는 것을 포함하되,
상기 도포된 혼합조성물은 표면 개질된 상기 제 1 영역에 배치되고, 상기 제 1 영역에 배치된 혼합조성물은 제1 조성물층 및 상기 제1 조성물층 상의 제 2 조성물층으로 상분리(phase separation) 될 수 있다.
상기 투명전극을 준비하는 것은, 상기 투명전극 상에 상기 제 2 영역을 덮는 개구부가 형성된 마스크를 배치하는 것, 상기 마스크에 의해 노출된 상기 투명전극의 표면을 개질하여 상기 제 1 영역을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
상기 투명전극의 표면을 개질하는 것은 플라즈마처리, 오존처리, uv광 조사 및 자기조립단분자막(Self assembled monolayer; SAM) 방법 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 투명전극의 표면을 개질하는 것은 표면개질제를 이용하는 플라즈마 처리를 수행하는 것을 포함하고, 상기 표면개질제는 질소, 산소, 이산화탄소, 산화질소, 수소, 암모니아, 염소(Cl)계 기체, 오존, 헬륨, 아르곤, 네온, 크세논, 퍼플루오르화 기체 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제 1 영역의 표면에너지는 상기 제 2 영역의 표면에너지보다 클 수 있다.
상기 제 1 영역은, 상기 제 2 조성물에 비하여 상기 제 1 조성물과 더 높은 젖음성(wetting)을 가질 수 있다.
상기 혼합조성물은 상기 제 1 조성물 및 상기 제 2 조성물의 물리적 혼합물일 수 있다.
상기 제 1 조성물은 전도성 물질 및 제 1 용매를 포함하고, 상기 제 2 조성물은 절연물질 및 제 2 용매를 포함할 수 있다.
상기 전도성 물질은 나노와이어(nanowire), 나노막대(nanorod), 나노스피어(nanosphere) 및 나노링(nanoring) 중 적어도 하나의 형태를 가질 수 있다.
상기 제 1 용매 및 제 2 용매는 서로 다른 극성을 가질 수 있다.
상기 상분리되는 것은 상기 혼합조성물 도포 후, 열처리방법 및 UV 노광방법 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 상분리된 제1 조성물층 및 상기 제 2 조성물층을 경화시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 투명 전극의 일면 상에 유기발광층을 형성하는 것, 및 상기 유기발광층 상에 추가 전극을 형성하는 것을 더 포함하되, 상기 유기발광층은 상기 투명 전극 및 상기 추가 전극 사이에 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 투명 전도성 구조체를 포함하는 전자 소자의 제조방법은 고가의 진공증착 및 포토리소그래피 공정 없이 투명전극의 표면에 전도층 및 절연층을 형성할 수 있다. 나아가, 에칭 과정에서 발생하는 전도층의 손상을 막을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전도성 구조체를 포함하는 전자 소자의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합조성물의 제조방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전도성 구조체를 포함하는 전자 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 7a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전도성 구조체의 평면도이고, 도 7b는 I~I' 선에 따른 단면도이다.
도 8a, 8b 및 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전도성 구조체 표면 특성을 보여주는 주사전자현미경사진들이다.
도 9a 및 9b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유기발광소자의 단면도들이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합조성물의 제조방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전도성 구조체를 포함하는 전자 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 7a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전도성 구조체의 평면도이고, 도 7b는 I~I' 선에 따른 단면도이다.
도 8a, 8b 및 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전도성 구조체 표면 특성을 보여주는 주사전자현미경사진들이다.
도 9a 및 9b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유기발광소자의 단면도들이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 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 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 영역 및 물질은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 영역 및 물질의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조방법 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 조성물 및 조성물층 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 조성물 및 조성물층 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전도성 구조체를 포함하는 전자 소자의 제조방법을 나타낸 순서도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합조성물의 제조방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 혼합조성물(11)을 준비할 수 있다(S10). 상기 혼합조성물(11)은 제 1 조성물(41) 및 제 2 조성물(42)을 혼합하여 제조할 수 있다. 상기 제 1 조성물(41)은 제 1 용매(31)에 전도성 물질(21)을 분산시켜 제조할 수 있다. 상기 제 2 조성물(42)은 제 2 용매(32)에 절연물질(22)을 용해 또는 분산하여 제조할 수 있다.
구체적으로, 상기 제 1 조성물(41)과 상기 제 2 조성물(42)을 혼합하는 방법은 물리적으로 혼합하는 방법일 수 있다. 상기 전도성 물질(21)은 나노와이어(nanowire), 나노막대(nanorod), 나노스피어(nanosphere) 또는 나노링(nanoring)의 형태를 가질 수 있다. 상기 전도성 물질(21)은 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Ag, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Zr, Ge 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함 할 수 있다. 상기 절연물질(22)은 폴리에스테르(polyester), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol), 폴리비닐부티랄(polyvinylbutyral), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리아마이드(polyamide), 폴리아미드이미드(polyamidimide), 폴리 에테르이미드(polyetherimide), 폴리페닐렌에테르(polyphenylenether), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리에테르케톤(polyetherketone), 폴리프탈아마이드(polypthalamide), 폴리에테르니트릴(polyethernitrile), 폴리에테르설폰(polyethersulofone), 폴리벤즈이미다졸(polybenzimidazole), 폴리카보디이미드(polycarbodiimide), 폴리실록산(polysiloxane), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리메타크릴아마이드(polymethacrylamide), 니트릴고무(nitrilerubber), 아크릴고무(acrylrubber), 폴리에틸렌테트라플루오라이드(polyethylenetetrafluoride), 에폭시수지(epoxyresin), 페놀수지(phenolresin), 멜라민수지(melamineresin), 우레아수지(urearesin), 폴리부텐(polybutene), 폴리펜텐(polypentene), 에틸렌-프로필렌 공중합체(ethylene-co-propylene), 에틸렌-부텐-디엔 공중합체(ethylene-co-butenediene), 폴리부타디엔(polybutadiene), 폴리이소프렌(polyisoprene), 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체(ethylene-co-propylenediene), 부틸고무(butylrubber), 폴리메틸펜텐(polymethylpentene), 폴리스티렌(polystyrene), 스티렌-부타디엔 공중합체(styrene-co-butadiene), 수첨스티렌-부타디엔 공중합체(hydrogenated styrene-co-butadiene), 수첨폴리이소프렌(hydrogenatedpolyisoprene), 및 수첨폴리부타디엔(hydrogenatedpolybutadiene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 나아가, 상기 절연물질(22)은 호모폴리머(homopolymer) 뿐만 아니라, 2종 이상의 모노머가 중합된 코폴리머(copolymer), 그래프트폴리머(graftpolymer) 및 기타 알려진 절연성 고분자물질 일 수 있다.
상기 제 1 용매(31)는 헥산(hexane), 헵탄(heptane) 등의 지방족 탄화수소 용매(aliphatichydrocarbon solvent); 톨루엔(toluene), 피리딘(pyridine), 퀴놀린(quinoline), 아니솔(anisol), 메시틸렌(mesitylene), 자일렌(xylene) 등의 방향족계 탄화수소 용매(aromatic hydrocarbon solvent); 시클로헥사논(cyclohexanone), 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone), 4-헵타논(4-heptanone), 메틸 이소부틸 케톤(methylisobutyl ketone), 1-메틸-2-피롤리디논(1-methyl-2-pyrrolidinone), 시클로헥산온(cyclohexanone), 아세톤(acetone) 등의 케톤계용매(ketone-based solvent); 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran), 이소프로필에테르(isopropylether) 등의 에테르계 용매(ether-based solvent); 에틸아세테이트(ethylacetate), 부틸아세테이트(butylacetate), 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(propylene glycol methyl etheracetate) 등의 아세테이트계 용매(acetate-based solvent); 디메틸아세트아미드(dimethylacetamide), 디메틸포름아미드(dimethylformamide) 등의 아미드계 용매; 실리콘계 용매(silicon-based solvent); 및 상기 용매들의 혼합물 중 적어도 하나 일 수 있다. 나아가, 상기 제 1 용매(31)는 아래 표 1에 기재된 물질 중 하나일 수 있다. 상기 제 2 용매(32)는 앞서 제 1 용매(31)에서 예시한 용매들 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 그러나, 상기 제 2 용매(32)는 상기 제 1 용매(31)와는 다른 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제 2 용매(32)는 상기 제 1 용매(31)와 극성(polarity)이 다르거나 비혼화성(immiscible)인 물질 일 수 있다.
| 물질명 | 극성 |
| Toluene [C6H5CH3] | Non polar  Polar |
| Hydrocarbon ex) [C6H6], Benzene | |
| Alkylhalide ex) [CHCl3] | |
| Ether ex) [CH3CH2OCH2CH3], diethylether, (CH2)4O, tetrahydrofuran(THF) | |
| Ketone ex) [CH3C(O)CH3]=ester [RCO(O)R, CH3CO(O)CH2CH3, ethyl acetate=carboxylic acid [acetic acid, CH3COOH] | |
| Alcohol ex) [CH3CH2OH], enthanol, [(CH3)2CHOH],isopropyl alcohol(IPA) | |
| Water H2O | |
| [RC(O)NR2] ex) [(CH3)2NC(O)H] Dimethyl formamide(DMF) | |
| [RS(O)R] ex) [CH3SOCH3] [Dimethyl sulfoxide(DMSO) |
도 3 내지 도 6은 투명 전도성 구조체를 포함하는 전자 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들 이다.
도1 및 도3을 참조하면, 투명전극(10) 표면의 일부를 선택적으로 개질할 수 있다(S20).
상기 투명전극(10)은 디스플레이 장치의 내부에 구성되어 캐소드 전극 및/또는 애노드 전극으로 사용되는 광 투과성을 가진 전도체일 수 있다. 투명전극(10)의 재료는 ITO(Indium Tin Oxide)이거나, IZO, IGZO 및 ZnO 등과 같은 금속 산화물일 수 있다.
상기 투명전극(10) 상에 마스크(301)를 위치시킬 수 있다. 이때 상기 투명전극(10)의 표면은 상기 마스크(301)의 개구부에 의해 노출된 제 1 영역(51) 및, 상기 마스크(301)에 의해 가려진 제 2 영역(52)을 포함할 수 있다. 개구부에 의해 노출된 상기 제1 영역(51)을 친수성 또는 소수성으로 표면개질 할 수 있다. 상기 표면개질에는 플라즈마처리, 오존처리, uv광 조사 및 자기조립단분자막(Self assembled monolayer; SAM) 방법 등이 활용될 수 있다.
표면이 개질된 상기 제 1 영역(51)은 상기 제 2 용매(32)에 비하여 상기 제 1 용매(31)와 높은 젖음성(wetting)을 가질 수 있다. 상기 젖음성은 상기 제 1 용매(31) 및 상기 제 2 용매(32)를 각각 제 1 영역(51) 상에 떨어뜨렸을 때 형성된 접촉각(contact angle, degree)을 측정하여 획득될 수 있다. 일 예로, 상기 젖음성은 Owens-Wendt-geometric mean 및 Young's equation을 이용하여 정의될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 용매(31)가 극성(polar)인 경우 상기 제 1 영역(51)을 친수성으로 개질 할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 제 1 용매(31)가 비극성(non-polar)인 경우 상기 제 1 영역(51)을 소수성으로 개질 할 수 있다.
상기 플라즈마처리를 이용하여 표면개질이 수행되는 경우, 표면개질제(302)가 활용될 수 있다. 상기 표면개질제(302)는 질소, 산소, 불활성 기체(inert gas), 이산화탄소, 산화질소, 퍼플루오르화 기체(perfluorinated gas), 수소, 암모니아, 염소(Cl)계 기체, 오존 및 이들의 혼합물일 수 있다. 불활성 기체는 일 예로, 헬륨, 아르곤, 네온, 및 크세논(xenon)일 수 있다. 퍼플루오르화 기체는 일 예로, CF4, C2 F6, CF3CF=CF2, CClF3 및 SF6 일 수 있다.
상기 표면개질제(302)는 개질된 상기 제 1 영역(51)이 개질되지 않은 상기 제 2 영역(52)에 비해 높은 표면 에너지를 갖도록 선택될 수 있다. 예를들어, 아르곤과 산소를 각각 30 sccm, 15 sccm 공급하고, 플라즈마 전력이 180W인 조건에서 15초간 플라즈마에 노출하여 표면개질 한 실리콘 기판의 경우 표면개질 전보다 약 26mJ/m2 높은 표면에너지를 가지며, 유리기판의 경우 표면개질 전보다 약 28mJ/m2 높은 표면 에너지를 가질 수 있다. 상기 표면에너지는 극성(polar)용액과 비극성(non-polar)용액을 각각 투명전극 상에 떨어뜨렸을 때 형성된 접촉각(contact angle, degree)을 측정하여 획득될 수 있다. 일 예로, 상기 표면에너지는 Owens-Wendt-geometric mean 및 Young's equation을 이용하여 정의될 수 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 표면이 개질된 투명전극(10) 표면에 혼합조성물(11)을 도포할 수 있다(S30). 구체적으로, 상기 투명전극(10) 표면에 상기 혼합조성물(11)을 도포하는 방법에는 프린팅, 닥터블레이딩, 스핀코팅, 또는 스프레이 방식이 활용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 도포된 상기 혼합조성물(11)은 상기 제 1 영역(51)과 상기 제 2 영역(52)의 표면에너지 차이 및 표면장력에 의해 상기 제 1 영역(51)에 선택적으로 위치할 수 있다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 도포된 혼합조성물(11)이 극성차이에 의해 상분리(phase separation)될 수 있다(S40). 도포된 상기 혼합조성물(11)은 상기 제 1 용매(31) 및 상기 제 2 용매(32)의 극성(polarity)차이에 의해 상기 제 1 조성물층(71) 및 제 2 조성물층(72)으로 상분리될 수 있다. 본 명세서에서 상분리(phase separation)는 서로 다른 성질을 갖는 조성물들이 분리되는 것을 지칭할 수 있다.
구체적으로 상기 제 1 영역(51)과 극성이 일치하는 상기 제 1 용매(31)는 상기 제 1 영역(51) 표면으로 이동하여 제 1 조성물층(71)을 형성할 수 있다. 이때 상기 제 1 용매(31)에 분산되어 있던 상기 전도성 물질(21)은 상기 제 1 용매(31)의 이동에 따라 상기 제 1 조성물층(71) 내부에 위치할 수 있다.
상기 제 2 용매(32)는 상기 제 1 용매(31)가 상기 제 1 영역(51) 표면으로 이동함에 따라 상기 제 1 용매(31)의 상부로 이동하여 제 2 조성물층(72)을 형성할 수 있다. 이때 상기 제 2 용매(32)에 분산 또는 용해되어 있던 상기 절연물질(22)은 상기 제 2 용매(32)의 이동에 따라 상기 제 2 조성물층(72) 내부에 위치할 수 있다. 상기 상분리는 혼합조성물의 도포 후 별도의 공정없이 자발적으로 진행될 수 있으나, 이와는 달리 열처리 등의 추가 공정을 포함할 수 있다.
도 7a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명전극 상에 형성된 전도층 및 절연층의 평면도 이고, 도 7b는 I~I' 선에 따른 단면도이다.
도 1, 도7a, 및 도7b를 참조하면, 상분리 되어 형성된 제1 조성물층 및 제2 조성물층을 경화시킬 수 있다(S50). 상기 제 1 조성물층(71)을 경화시켜 상기 전도성 물질(21)을 포함하는 전도층(61)을 형성할 수 있다. 상기 제 2 조성물층(72)을 경화시켜 상기 절연물질(22)을 포함하는 절연층(62)을 형성할 수 있다.
구체적으로, 상기 제 1 조성물층(71) 및 상기 제 2 조성물층(72)을 경화하는 방법은 열 경화방식 또는 UV경화방식일 수 있다. 상기 열 경화방식에 따르면, 상기 제 1 조성물층(71) 및 상기 제 2 조성물층(72)을 150 내지 180의 온도 범위에서 30분 내지 1시간 동안 열처리하여 전도층(61) 및 절연층(62)을 형성할 수 있다. 이후, 온도를 350 내지 550로 상승시켜 30분 내지 1시간 동안 2차 열처리하는 단계가 추가적으로 수행되어 치밀한(dense) 전도층(61) 및 절연층(62)을 형성할 수 있다. 이러한 열처리는 일반 대기압 하에서 수행될 수 있다. 상기 UV경화 방식에 따르면, 상기 제 1 조성물층(71) 및 상기 제 2 조성물층(72)을 150 내지 180의 온도 범위에서 30분 내지 1시간 동안 열처리할 수 있다. 이후, UV노광하여 전도층(61) 및 절연층(62)을 형성할 수 있다. 경화 반응 후, 200 내지 250에서 30분 내지 1시간 동안 2차 열처리하는 단계가 추가적으로 수행되어 치밀한(dense) 전도층(61) 및 절연층(62)을 형성 할 수 있다.
상기 제 1 조성물층(71)을 경화하여 전도층(61)을 형성하는 것 및 상기 제 2 조성물층(72)을 경화하여 절연층(62)을 형성하는 것은 동시에 수행될 수 있다. 상기 상분리 하는 것(S40)과 상기 경화하는 것(S50)은 동시에 수행될 수 있다. 일 예로 열처리 공정에 의해 상기 혼합조성물(11)을 상분리 시키는 경우, 상기 상분리하는 것(S40) 과 상기 경화하는 것(S50)은 단계가 명확히 구분되어지지 않을 수 있다. 이상 본 발명에 따른 공정으로 투명 전도성 구조체를 제조할 수 있다.<실험예>
극성의 이소프로필 알코올((CH3)2CHOH)에 은나노선을 분산하여 제 1 조성물을 준비하였다. 폴리스타이렌(Polystyrene)이 5% 용해된 비극성 톨루엔(C6H5CH3) 에 식별용 분진입자를 분산하여 제 2 조성물을 준비하였다. 상기 제 1 조성물 및 상기 제 2 조성물을 물리적으로 혼합하여 혼합조성물을 제조하였다. 투명전극 상에 새도우 마스크를 위치키고 산소플라즈마를 활용하여 투명전극의 표면을 선택적으로 개질하였다. 표면이 개질되어 친수성을 갖는 제 1 영역 및 표면이 개질되지 않은 제 2 영역을 형성하였다. 상기 혼합조성물을 표면이 개질된 상기 투명전극 상에 도포 하였다. 상기 도포된 혼합조성물은 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역의 표면에너지 차이에 의해 상기 제 1 영역상에 선택적으로 위치하였다. 상기 제 1 조성물에 포함된 상기 이소프로필 알코올((CH3)2CHOH)은 극성이므로 친수성을 갖는 상기 제 1 영역 표면으로 이동하여 제 1 조성물층을 형성하였다. 상기 이소프로필 알코올((CH3)2CHOH) 내부에 분산되어 있던 상기 은나노선은 상기 이소프로필 알코올((CH3)2CHOH)을 따라 이동하여 상기 제 1 조성물층 내부에 위치하였다. 상기 폴리스타이렌이 함유된 상기 톨루엔(C6H5CH3)은 상기 이소프로필 알콜과 상호용해도가 없으므로 상기 이소프로필 알코올의 상부로 이동하여 제 2 조성물층을 형성하였다. 상기 톨루엔에 분산된 상기 식별용 분진입자는 상기 톨루엔을 따라 이동하여 상기 제 2 조성물층 내부에 위치하였다. 상기 제 1 조성물층 및 상기 제 2 조성물층을 열처리 하여 전도층 및 절연층을 형성하였다.
상기 제 1 영역을 확대한 도 8a 의 주사전자현미경사진을 보면 상기 은나노선(501), 상기 폴리스타이렌(502) 및 상기 식별용 분진입자(503)가 관찰된다. 도8a 을 확대한 도 8b와 도 8c는 상기 은나노선(501)이 상기 식별용 분진입자(503) 하부에 위치하고 있음을 알 수 있다. 따라서 상기 전도층이 하부에 상기 절연층이 상부에 형성되었음을 알 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 투명 전도성 구조체는 터치 패널 또는 유기발광 소자 등과 같이 투명 전극이 사용되는 전자 소자들에 사용될 수 있다. 일 예로, 본 발명의 실시예들에 따른 투명 전도성 구조체를 포함하는 전자 소자가 유기 발광 소자일 경우, 이를 이용한 유기발광소자의 제조방법은 고가의 진공증착 및 포토리소그래피 공정 없이 투명전극의 표면에 전도층 및 절연층을 형성할 수 있다. 나아가, 에칭 과정에서 발생하는 전도층의 손상을 막을 수 있다.
도 9a 및 9b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유기발광소자의 단면도들이다.
도 9a 및 도 9b 를 참조하면 유기발광소자를 제조할 수 있다. 제 1 전극(100)을 준비할 수 있다. 상기 제 1 전극(100) 상에 전도층(121) 및 절연층(122)을 형성할 수 있다. 상기 제 1 전극(100) 상에 상기 전도층(121) 및 상기 절연층(122)을 형성하는 방법은 상기 투명 전도성 구조체의 제조방법과 동일할 수 있다. 상기 전도층(121) 및 상기 절연층(122)이 구비된 상기 제 1 전극(100)의 어느 일면 상에 유기발광층(130)을 형성할 수 있다. 상기 유기발광층(130) 상에 제 2 전극(110)을 형성할 수 있다. 상기 유기발광층(130)은 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(110)의 사이에 위치할 수 있다. 일 예로 상기 전도층(121) 및 상기 절연층(122)은 도 9a와 같이 유기발광층(130) 내에 배치될 수 있다. 다른 예로 상기 전도층(121) 및 상기 절연층(122)은 도 9b와 같이 상기 제 1 전극(100)을 사이에 두고 유기발광층(130)과 이격될 수 있다.
일 실시예에 따르면 상기 제 1 전극(100) 은 상기 유기발광층(130)에 전자를 공급하는 캐소드전극 및 상기 유기발광층(130)에 정공을 공급하는 애노드전극 중 하나일 수 있다. 상기 제 2 전극(110)은 상기 유기발광층(130)에 전자를 공급하는 캐소드전극 및 상기 유기발광층(130)에 정공을 공급하는 애노드전극 중 다른 하나일 수 있다.
상기 유기발광소자는 전자 또는 정공의 주입 및 전달을 도와주는 전자 주입층(EIL: Electron Injection Layer), 전자 수송층(ETL: Electron Transport Layer), 정공 주입층(HIL: Hole Injection Layer) 및 정공 수송층(HTL: Hole Transport Layer)을 포함할 수 있다.
상기 유기발광소자의 상기 애노드 전극으로부터 들어온 정공과 상기 캐소드 전극으로부터 들어온 전자는 호핑(Hopping)에 의해 유기발광층에 도달하여 재결합 될 수 있다. 상기 재결합된 전자 및 정공은 정전기적 인력에 의하여 재배열되어 엑시톤(Exiton)이 될 수 있다. 상기 유기발광층은 내부에 생성된 상기 엑시톤이 바닥상태(Ground State)로 떨어지며 발생하는 에너지에 의해 자체발광할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
Claims (13)
- 제 1 영역 및 제2 영역 중 상기 제 1 영역이 선택적으로 표면 개질된 투명전극을 준비하는 것;
제 1 조성물 및 상기 제 1 조성물과 극성이 다른 제 2 조성물을 포함하는 혼합조성물을 준비하되, 상기 제1 조성물은 전도성 물질을 포함하고, 상기 제2 조성물은 절연물질을 포함하는 것;
상기 투명전극상에 상기 혼합조성물을 도포하는 것을 포함하되, 상기 도포된 혼합조성물은 표면 개질된 상기 제 1 영역 상에 배치되고, 상기 제 1 영역에 배치된 혼합조성물은 상기 전도성 물질을 포함하는 제 1 조성물층 및 상기 제 1 조성물층 상에 배치되며 상기 절연물질을 포함하는 제2 조성물층으로 상분리(phase separation) 되는 것; 및
상기 제 1 조성물층으로부터 전도층을 형성하고, 상기 제 2 조성물층으로부터 절연층을 형성하는 것을 포함하는 투명 전도성 구조체를 포함하는 전자 소자의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 투명전극을 준비하는 것은,
상기 투명전극 상에 개구부가 형성된 마스크를 배치하되, 상기 마스크는 상기 제 2 영역을 덮고; 및
상기 마스크에 의해 노출된 상기 투명전극의 표면을 개질하여 상기 제 1 영역을 형성하는 것을 포함하는 투명 전도성 구조체를 포함하는 전자 소자의 제조방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 투명전극의 표면을 개질하는 것은 플라즈마처리, 오존처리, uv광 조사 및 자기조립단분자막(Self assembled monolayer; SAM) 방법 중 적어도 하나를 포함하는 투명 전도성 구조체를 포함하는 전자 소자의 제조방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 투명전극의 표면을 개질하는 것은 표면개질제를 이용하는 플라즈마 처리를 수행하는 것을 포함하고, 상기 표면개질제는 질소, 산소, 이산화탄소, 산화질소, 수소, 암모니아, 염소(Cl)계 기체, 오존, 헬륨, 아르곤, 네온, 크세논, 퍼플루오르화 기체 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 포함하는 투명 전도성 구조체를 포함하는 전자 소자의 제조방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 영역의 표면에너지는 상기 제 2 영역의 표면에너지보다 큰 투명 전도성 구조체를 포함하는 전자 소자의 제조방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 영역은, 상기 제 2 조성물에 비하여 상기 제 1 조성물과 더 높은 젖음성(wetting)을 갖는 투명 전도성 구조체를 포함하는 전자 소자의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 혼합조성물은 상기 제 1 조성물 및 상기 제 2 조성물의 물리적 혼합물인 투명 전도성 구조체를 포함하는 전자 소자의 제조방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 조성물은 제 1 용매를 더 포함하고, 상기 제 2 조성물은 제 2 용매를 더 포함하는 투명 전도성 구조체를 포함하는 전자 소자의 제조방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 전도성 물질은 나노와이어(nanowire), 나노막대(nanorod), 나노스피어(nanosphere) 및 나노링(nanoring) 중 적어도 하나의 형태를 가지는 투명 전도성 구조체를 포함하는 전자 소자의 제조방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 용매 및 제 2 용매는 서로 다른 극성을 갖는 물질인 투명 전도성 구조체를 포함하는 전자 소자의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 혼합조성물 도포 후, 열처리공정 또는 UV 노광공정을 수행하는 것을 더 포함하는 투명 전도성 구조체를 포함하는 전자 소자의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 조성물층 및 상기 제 2 조성물층을 경화시키는 것을 더 포함하는 투명 전도성 구조체를 포함하는 전자 소자의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 투명전극의 일면 상에 유기발광층을 형성하는 것; 및
상기 유기발광층 상에 추가 전극을 형성하는 것을 더 포함하되, 상기 유기발광층은 상기 투명 전극 및 상기 추가 전극 사이에 위치하는 투명 전도성 구조체를 포함하는 전자 소자의 제조 방법.
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