KR102531735B1 - 초소형 자극기 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광활성층의 높은 광전 변환 효율을 이용한 초소형 자극기에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 자극기는 기판과, 상기 기판 상에 형성된 다수의 픽셀을 포함하는 안구 이식형 초소형 자극기로, 상기 픽셀은, 상기 기판 상에 형성된 제1 전극층과, 상기 제1 전극층 상에 형성된 광활성층과, 상기 광활성층 상에 형성된 패시베이션층과, 상기 광활성층 및 상기 제1 전극층과 전기적으로 연결되는 제2 전극층을 포함할 수 있다.

Description

초소형 자극기 및 이의 제조방법{Micro photovoltaic stimulator and manufacturing method thereof}
본 발명은 3개의 포토다이오드 구성이 아닌 단일 활성층을 바탕으로 보다 높은 전류 생성 밀도를 기대할 수 있으며, 유연기판에 적용시 망막 분리 현상을 최소화할 수 있는 안구 이식형 초소형 자극기 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 낮은 효율의 실리콘 소자를 대체할 수 있는 차세대 인공망막 소자 구조로, 정공수송층(HTL), 광감지층(active layer), 전자수송층(ETL), 부가적으로 ITO로 구성된 10㎛ 두께 이하의 thin device를 제작할 수 있으며, 얇은 두께로 인하여 유연 기판에도 적용이 가능한 안구 이식형 초소형 자극기 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
망막 내의 빛을 감지하는 광수용체 세포(photoreceptor cell)가 노인성 황반 퇴화 혹은 망막 색소 변성증 같은 여러 요인들로 인하여 기능을 상실하게 되면, 시력을 잃게 될 수 있다. 한번 시력을 잃게 되면 약물이나 수술적 요법으로서는 회복이나 치료가 불가능한 실정이다. 다만, 광수용체 세포(photoreceptor cell)를 제외한 신경망이 동작하는 경우에는 망막 내에 삽입된 전극을 통하여 전기 신호를 인가하여 신경계를 자극하는 방식으로, 시력을 잃은 사람들이 어느 정도의 시각기능(큰 글씨 구분, 형체 구분 등)을 가능하게 하는데 성공하였는데, 이를 인공망막 기술이라고 한다.
현재 인공망막은 몇몇 기업들에 의해 상용화가 개시되고 있으며, 인공망막을 이식받은 환자들은 전술한 수준의 제한적인 시각 기능을 되찾게 되었다. 하지만 높은 복잡성, 제작비용, 그리고 수술의 위험성과 난이도 때문에 인공망막 이실을 위해서는 매우 높은 비용이 요구되며, 사실상 대다수의 일반 환자들에게는 적용되기 어려운 상황이다.
또한, 인공망막은 전극의 삽입위치에 따라 그 종류가 나뉜다. 대표적으로 상망막(epi-retinal)구조와 망막하(sub-retinal) 구조로 구분될 수 있고, 각 유형에 따라 전체적인 인공망막 시스템의 설계가 달라진다. 여기서, 상망막(epi-retinal) 구조의 인공망막은 에피형 인공망막으로, 망막하(sub-retinal) 구조의 인공망막은 서브형 인공망막으로 지칭될 수 있다.
상망막(epi-retinal) 구조의 인공망막의 경우는 외부 카메라로부터 이미지를 수집한 후에 디지털화 하여 눈 안에 이식된 전자 칩에 신호를 보낸다. 칩 내부에 복조기와 디코더를 거치면서 다중 채널 전극들이 전기펄스를 생성하여 망막세포 중 Ganglion 세포들을 자극하여 활동전위(action potential)를 발생시킨다. 환자에 따라 전기자극에 반응하는 역치(threshold)가 다르며, 망막세포 손상 부위에 따라 인가해줘야 할 전기자극 크기가 제각각 다르다. 상망막(epi-retinal) 구조의 인공망막 방식의 경우는 외부에 있는 이미지 프로세서에서 각각의 전극을 독립적으로 제어할 수 있기 때문에, 전기적 펄스의 크기를 환자에 따라 혹은 손상 부위에 따라 자유롭게 바꿀 수 있는 장점이 있다. 현재 미국에서 판매되고 있는 미국 Second sight의 Argus II 제품의 경우 64개의 전극을 독립적으로 제어할 수 있으며, 각각 전극에서 발생하는 전기자극의 크기 또한 제어가 가능하다.
망막하(sub-retinal) 구조의 인공망막의 경우는 포토다이오드 어레이가 망막세포 층 하부인 광수용 세포층에 위치한다. 이 경우 포토다이오드 어레이는 CMOS 이미지센서와 비슷한 역할을 하고, 빛의 강도에 따라 각각의 포토다이오드 셀에서 생성되는 암전류의 크기가 다르고, 이 전류가 변환회로를 거치면서 바이페이직 전류 펄스로 변화한다. 빛의 밝기가 강할 경우 바이페이직 전류 펄스가 크고, 밝기가 약하면 전류 펄스 크기가 작다.
국내등록특허공보 제10-2196461호
한편, 종래의 인공망막 장치는 전류 자극을 가할 시 전류 번짐 효과를 줄이기 위한 육각형 구조의 전극이 둘러싸져 있고 그 내부에는 전류를 인가할 수 있는 센터 전극을 포함하고 있고, 빛을 받아 전류를 생성할 수 있는 포토다이오드가 3개 내재되어 있어, 3개의 포토다이어드는 서로 연결되어 있는 구조이다.
그러나, 실리콘 포토다이오드 소자는 낮은 전류 생성 효율을 갖고 있으며 한 면이 예를 들어, 70㎜인 육각형에 3개의 포토다이오드가 결합된 구조에서 최대 생성 전류는 약 0.7㎃이다. 때문에 높은 자극 전류를 위해서는 포토다이오드 면적을 넓혀야하므로 고해상도가 불가능한 구조를 보인다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실리콘 기반의 소자가 아닌 증착, 코팅, 패터닝 기술을 기반으로 새로운 안구 이식형 초소형 자극기 구조를 제조하고, Ge, GaAs, 페로브스카이트(Perovskite)를 활성층으로 하고, 하나의 픽셀에 최대면적을 적용하여 보다 높은 전류 생성 밀도를 갖는 구조를 제공하는 것이다.
또한, 기판 상에 형성되는 정공수송층(HTL), 광감지층(active), 전자수송층(ETL), 백금전극(Pt), 패시베이션층(SiO2) 등을 모두 합하여도 20㎛ 이내로 제조할 수 있고, 유연 기판에도 적용 가능하여 커브 형태를 갖는 안구에 망막 분리 없이 이식할 수 있는 안구 이식형 초소형 자극기를 제공하는 것이다.
광활성층을 이루는 재료(실리콘)와 3개의 포토다이오드로 구성된 기존의 기술과 차별성이 있으며, 본 발명에서는 실리콘이 아닌 다른 재료를 사용하고 하나의 활성층으로 구성된 초소형 자극기를 제시한다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.
상기 해결하려는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 이식형 초소형 자극기는, 기판과, 상기 기판 상에 형성된 다수의 픽셀을 포함하되, 상기 픽셀은, 상기 기판 상에 형성된 제1 전극층과, 상기 제1 전극층 상에 형성된 광활성층과, 상기 광활성층 상에 형성된 패시베이션층과, 상기 광활성층 및 상기 제1 전극층과 전기적으로 연결되는 제2 전극층을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극층은 플루오린틴옥사이드(FTO), 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐갈륨옥사이드(indium galium oxide: IGO), 알루미늄징크옥사이드(aluminium zink oxide: AZO), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 그래핀 투명전극 또는 은(Ag)으로 형성될 수 있다.
상기 광활성층은 상기 제1 전극층 상에 형성된 정공수송층(Hole Transport Layer, HTL)과, 상기 정공수송층 상에 형성된 광감지층과, 상기 광감지층 상에 형성된 전자수송층(Electron Transport Layer, ETL)을 포함할 수 있다.
상기 전자수송층(ETL)은 SnO2, FTO 또는 n-TiO2로 형성될 수 있다.
상기 정공수송층(HTL)은 NiO2, ITO 또는 p-TiO2로 형성될 수 있다.
상기 광감지층은 Ge, GaAs, InGaAs, CIGS(CuInGaSe) 또는 페로브스카이트(perovskite)로 형성될 수 있다.
상기 광활성층의 두께는 10㎛이하이다.
상기 패시베이션층은 SiO2, 폴리이미드, 폴리아마이드, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐, 페럴린 (Parylene) 및 페놀 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 제2 전극층은 백금(Pt), 다공성 백금(porous Pt), 금(Au) 또는 이리듐(Ir)으로 형성될 수 있다.
상기 픽셀의 평면 형상은 육각형이다.
상기 안구 이식형 초소형 자극기가 환자의 망막의 광수용체에 이식되는 경우, 상기 환자의 안구를 통해 입사되는 빛은 상기 안구 이식형 초소형 자극기의 상기 제2 전극층에서 상기 광활성층 방향으로 이동하고, 상기 광활성층에서 생성된 전하는 상기 제2 전극층을 통해 양극세포를 자극할 수 있다.
상기 안구 이식형 초소형 자극기가 환자의 망막의 신경절 세포와 양극세포 사이에 이식되는 경우, 상기 환자의 안구를 통해 입사되는 빛은 상기 안구 이식형 초소형 자극기의 상기 기판으로 입사되어 상기 광활성층 방향으로 이동하고, 상기 광활성층에서 생성된 전하는 상기 제2 전극층을 통해 양극세포를 자극할 수 있다.
상기 패시베이션층은 제2 전극층과 인접한 일면 상에 오목부를 포함할 수 있다.
상기 제2 전극층의 면적과 상기 광활성층의 면적의 비는 2:8 내지 5:5이다.
상기 해결하려는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 안구 이식형 초소형 자극기의 제조방법은, a) 기판을 제공하고, 상기 기판 상에 제1 전극층을 형성하는 단계와, b) 상기 제1 전극층 상에 광활성층을 형성하는 단계와, c) 상기 광활성층 상에 패시베이션층을 형성하는 단계와, d) 상기 광활성층 및 상기 제1 전극층과 전기적으로 연결되고, 상기 광활성층과 상기 제1 전극층 상에 제2 전극층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 a)단계에서, 상기 제1 전극층은 플루오린틴옥사이드(FTO), 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐갈륨옥사이드(indium galium oxide: IGO), 알루미늄징크옥사이드(aluminium zink oxide: AZO), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 그래핀 투명전극 또는 은(Ag)을 상기 기판 상에 적층하고 이를 패터닝하여 형성할 수 있다.
상기 b)단계에서, 상기 광활성층은 상기 제1 전극층 상에 정공수송층(Hole Transport Layer, HTL)과, 상기 정공수송층 상에 광감지층과, 상기 광감지층 상에 전자수송층(Electron Transport Layer, ETL)을 적층하고 이를 패터닝하여 형성할 수 있다.
상기 전자수송층(ETL)은 SnO2, FTO 또는 n-TiO2로 형성될 수 있다.
상기 정공수송층(HTL)은 NiO2, ITO 또는 p-TiO2로 형성될 수 있다.
상기 광감지층은 Ge, GaAs, InGaAs, CIGS(CuInGaSe) 또는 페로브스카이트(perovskite)로 형성될 수 있다.
상기 광활성층의 두께는 10㎛이하이다.
상기 c)단계에서, 상기 패시베이션층은 SiO2, 폴리이미드, 폴리아마이드, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐, 페럴린 (Parylene) 및 페놀 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나를 상기 광활성층 상에 적층하고, 이를 패터닝하여 형성할 수 있다.
상기 d)단계에서, 상기 제2 전극층은 백금(Pt), 다공성 백금(porous Pt), 금(Au) 또는 이리듐(Ir)을 상기 제1 전극층 및 상기 광활성층 상에 적층하고 이를 패터닝하여 형성할 수 있다.
상기 제1 전극층, 상기 광활성층, 상기 패시베이션층 및 상기 제2 전극층은 스핀코팅, 스크린 프린트, 스프레이 코팅, 노즐 프린팅 또는 잉크젯 프린팅 공정에 의해 적층 및 패터닝될 수 있다.
상기 제1 전극층, 상기 광활성층, 상기 패시베이션층 및 상기 제2 전극층은 스퍼터링 코팅, 원자층 증착(atomic layer deposition) 또는 화학적기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)에 의해 증착된 후, 포토리소그라피(photolithography) 공정에 의해 패터닝될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의할 경우, 실리콘 기반의 소자가 아닌 증착, 코팅, 패터닝 기술을 기반으로 새로운 안구 이식형 초소형 자극기를 제조하고, Ge, GaAs, 페로브스카이트(Perovskite)를 활성층으로 하고, 하나의 픽셀에 최대면적을 적용하여 보다 높은 전류 생성 밀도를 갖는 구조가 제공된다.
또한, 기판 상에 형성되는 정공수송층(HTL), 광감지층(active), 전자수송층(ETL), 백금전극(Pt), 패시베이션층(SiO2) 등을 모두 합하여도 20㎛ 이내로 제조할 수 있고, 유연 기판에도 적용 가능하여 커브 형태를 갖는 안구에 망막 분리 없이 이식할 수 있는 안구 이식형 초소형 자극기가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 이식형 초소형 자극기의 픽셀 어레이를 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 I-I'선에 따른 단위 픽셀의 단면도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 이식형 초소형 자극기가 sub형으로 활용되는 경우를 설명하기 위한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 이식형 초소형 자극기가 epi형으로 활용되는 경우를 설명하기 위한 것이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 이식형 초소형 자극기의 제2 전극층 방향으로 빛이 입사될 때 빛이 광활성층에 도달하지 않는 경우를 설명하기 위한 것이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 이식형 초소형 자극기의 패시베이션층에 오목부가 형성된 것을 설명하기 위한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 안구 이식형 초소형 자극기의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 9 내지 도 12는 안구 이식형 초소형 자극기의 각 제조공정별 단계를 나타낸 것이다.
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 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
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 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 안구 이식형 초소형 자극기 및 이의 제조방법을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 이식형 초소형 자극기의 픽셀 어레이를 나타낸 것이고, 도 2는 도 1의 I-I'선에 따른 단위 픽셀의 단면도를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 이식형 초소형 자극기가 sub형으로 활용되는 경우를 설명하기 위한 것이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 이식형 초소형 자극기가 epi형으로 활용되는 경우를 설명하기 위한 것이고, 도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 이식형 초소형 자극기의 제2 전극층 방향으로 빛이 입사될 때 빛이 광활성층에 도달하지 않는 경우를 설명하기 위한 것이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 이식형 초소형 자극기의 패시베이션층에 오목부가 형성된 것을 설명하기 위한 것이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 안구 이식형 초소형 자극기의 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 9 내지 도 12는 안구 이식형 초소형 자극기의 각 제조공정별 단계를 나타낸 것이다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 이식형 초소형 자극기(10)는 기판(11)과 상기 기판(11) 상에 형성된 다수의 픽셀(100)을 포함할 수 있다. 픽셀(100)은 인접하는 픽셀과 기판(11) 상에 위치하며, 단위 픽셀(100) 간에 모임을 이루어 픽셀어레이를 형성할 수 있다. 각 픽셀은 광을 수용 및 감지하고, 수용 및 감지된 광을 이용하여 전류를 생성할 수 있다.
이를 위해, 픽셀(100)은 기판(11) 상에 형성된 제1 전극층(110)과, 상기 제1 전극층(110) 상에 형성된 광활성층(120)과, 상기 광활성층(120) 상에 형성된 패시베이션층(130)과, 상기 광활성층(120) 및 상기 제1 전극층(110)과 전기적으로 연결되는 제2 전극층(141, 142)을 포함할 수 있다.
픽셀(100)은 기판(11)으로부터 입사되는 광을 센싱하여 전류를 생성하고, 생성된 전류에 기초하여 망막 자극을 위한 제2 전극층(141, 142)을 통해 대상자의 망막 자극 부위와 연계된 시신경을 자극할 수 있다.
기판(11)은 유연재질의 물질이 사용될 수 있다. 예를 들어, 기판(11)은 유리, PET(Polyethylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate) 또는 폴리이미드로 형성될 수 있다.
기판(11) 상에 제1 전극층(110)이 위치한다. 제1 전극층(110)은 기판으로 입사되는 광이 광활성층(120)으로 전달될 수 있도록 투명전극으로 형성되는 것이 바람직하다. 이에, 제1 전극층(110)은 투명 도전성 산화물(transfer conductive oxide: TCO)로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 금속물질이라도 광을 투과할 수 있는 정도의 두께로 제1 전극층(110)을 형성할 수 있다.
제1 전극층(110)은 플루오린틴옥사이드(FTO), 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐갈륨옥사이드(indium galium oxide: IGO), 알루미늄징크옥사이드(aluminium zink oxide: AZO), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 그래핀 투명전극 또는 은(Ag)으로 형성될 수 있다. 제1 전극층(110)은 180㎚이하의 두께로 형성될 수 있다.
제1 전극층(110) 상에는 광활성층(120)이 위치한다. 광활성층(120)은 기판(11)으로부터 입사된 광을 이용하여, 광전효과에 의해 전류를 발생시킬 수 있다. 픽셀(100)의 본체가 되는 부분이라 할 수 있다.
광활성층(120)은 상기 제1 전극층(110) 상에 형성된 정공수송층(Hole Transport Layer, HTL, 121)과, 상기 정공수송층(121) 상에 형성된 광감지층(123)과, 상기 광감지층(123) 상에 형성된 전자수송층(Electron Transport Layer, ETL, 125)을 포함할 수 있다.
정공수송층(121)은 NiO2, ITO 또는 p-TiO2로 형성될 수 있다. 또한, 정공수송층(121)은 300㎚이하의 두께로 형성될 수 있다. 광활성층(120)은 픽셀(100)에서 pn접합 다이오드로 기능할 수 있는데, 정공수송층(121)은 p-다이오드로 기능할 수 있다.
광감지층(123)은 정공수송층(121) 상에 위치한다. 광감지층(123)은 픽셀(100)로 입사되는 광을 이용하여, 전류를 생성할 수 있다. 광감지층(123)은 광흡수 효율이 우수하고, 광전자 변화 효율이 우수한 물질로 형성될 수 있다. 이에 의해, 얇은 두께로도 광에 의한 전류 발생효과를 가질 수 있다. 또한, 이에 의해 기존의 인공망막 장치에 비해 전체적으로 얇게 픽셀의 두께를 구현할 수 있어, 장치의 전체적인 부피 및 크기를 줄일 수 있어, 용이하게 망막에 이식할 수 있다.
광감지층(123)은 Ge, GaAs, InGaAs, CIGS(CuInGaSe) 또는 페로브스카이트(perovskite)로 형성될 수 있다.
여기서, 광감지층(123)은 페로브스카이트(perovskite) 구조의 화합물을 포함할 수 있다. 상기 페로브스카이트(perovskite) 구조의 화합물은 CH3NH3PbI3-xClx(0≤x≤3인 실수), CH3NH3PbI3-xBrx(0≤x≤3인 실수), CH3NH3PbCl3-xBrx(0≤x≤3인 실수), CH3NH3PbI3-xFx(0≤x≤3인 실수) MA0.17 FA0.83Pb(I0.83Br0.17)3(MA는 methylammonium를 의미하고, FA는 formamidinium를 의미함), Csx(MA0.17FA0.83)(100-x)Pb(I0.83Br0.17)3 (0≤x≤3인 실수, MA는 methylammonium를 의미하고, FA는 formamidinium를 의미함)등이 가능하다.
전자수송층(125)은 SnO2, FTO 또는 n-TiO2로 형성될 수 있다. 또한, 전자수송층(125)은 100㎚이하의 두께로 형성될 수 있다. 광활성층(120)은 픽셀(100)에서 pn접합 다이오드로 기능할 수 있는데, 전자수송층(125)은 n-다이오드로 기능할 수 있다.
한편, 전자수송층(125) 상에는 층간의 저항을 감소시키기 위해, ITO를 추가로 적층하여, ITO층(미도시)을 형성할 수 있다. ITO층을 형성함으로써, 계면 특성이 향상됨과 동시에 전하의 수집 및 재결합 효율이 향상될 수 있다.
광활성층(120)의 두께는 전체적으로 10㎛이하로 형성될 수 있다. 이에 의해, 광활성층(120)을 유연기판 상에 형성할 수 있다. 유연기판에 형성되면, 안구 이식형 초소형 자극기가 안구에 이식되었을 때, 커브 형태를 갖는 안구에서 망막 분리 현상이 최소화될 수 있다.
패시베이션층(130)는 광활성층(120) 상에 위치한다. 패시베이션층(130)은 제1 전극층(110) 상의 일부 영역에도 형성되어 있다. 패시베이션층(130)에는 광활성층(120)의 일부를 노출시키는 비아홀(via hole)이 형성될 수 있다. 비아홀에는 후술할 제2 전극층(140) 중 상부전극패턴(141)이 위치하고, 비아홀을 통해 제2 전극층(140)과 광활성층(120)이 전기적으로 연결될 수 있다.
패시베이션층(130)은 광활성층(120)에서 생성되는 전류가 전극 외에 다른 경로로 누설되는 것을 방지하는 절연막으로 기능할 수 있다. 이러한 패시베이션층(130)은 SiO2, 폴리이미드, 폴리아마이드, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐, 페럴린 (Parylene) 및 페놀 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성된 것일 수 있다.
제2 전극층(140, 도 7참고)은 패시베이션층(130) 상에 위치하고, 광활성층(120) 및 제1 전극층(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 제2 전극층(140) 중, 광활성층(120)과 접속되는 부분은 상부전극패턴(141)이고, 제1 전극층(110)과 접속되는 부분은 하부전극패턴(142)이다.
제2 전극층(140)은 망막세포층 하부의 광수용 세포층에 접속될 수 있는 부분으로, 생체에 직접닿을 수 있는 부분이다. 이에, 제2 전극층(140)은 생체적합성물질로 형성되는 것이 바람직하다. 제2 전극층(140)은 백금(Pt), 다공성 백금(porous Pt), 금(Au) 또는 이리듐(Ir)으로 형성될 수 있다. 광활성층(120)에서 생성된 전류는 상부전극패턴(141)에서 하부전극패턴(142)으로 이동할 수 있다. 제2 전극층(140)의 상부전극패턴(141)과 히부전극패턴(142) 각각은 500㎚이하의 두께로 형성될 수 있다.
한편, 제2 전극층(140)의 면적과 광활성층(120)의 면??의 비는 2:8 내지 5:5로 설정될 수 있다. 즉, 광활성층(120)의 면적이 제2 전극층(140)의 면적보다 크거나 같도록 형성될 수 있다. 이는 광활성층(120)에 의해 생성되는 전류의 양을 극대화하여 제2 전극층(140)으로 전달하기 위함이다. 이에 의해, 망막하의 시세포와 맞닿아 있는 제2 전극층(140)으로 전달되는 전류의 양도 극대화될 수 있으므로, 전류에 의한 시세포 자극도 극대화될 수 있다. 또한, 제2 전극층(140)의 면적을 상기의 범위로 설정함으로써, 제2 전극층(140)이 망막하의 시세포를 자극할 수 있는 최소 수준의 면적을 확보할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 안구 이식형 초소형 자극기(10)에 포함된 픽셀(100)의 평면 형상은 육각형일 수 있다. 픽셀(100) 형상이 육각형으로 형성됨으로써, 광활성층(120)에서 생성되는 전류가 번질 수 있는 전류 번짐 효과가 감소될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참고하여, 발명의 실시예에 따른 안구 이식형 초소형 자극기(10)가 환자의 망막에 이식되는 형태를 설명한다.
먼저, 도 3을 참고하면, 안구 이식형 초소형 자극기(10)는 망막의 광수용체 부근에 삽입될 수 있다(sub형 인공망막 자극기). 빛을 수용하여 광활성층(120)이 활성화되면, 전하가 생성되고, 생성된 전하가 양극세포를 전기적으로 자극하는 구조이다. 이때, 양극세포는 안구 이식형 초소형 자극기(10)의 제2 전극층(141, 142)과 전기적으로 접촉되어 있어, 양극세포는 제2 전극층(141, 142)에 의해 전기자극을 받을 수 있다.
즉, 안구 이식형 초소형 자극기(10)가 sub형으로 망막에 이식되는 경우, 안구 이식형 초소형 자극기(10)는 광수용체 부근에 삽입될 수 있다. 이때, 안구 이식형 초소형 자극기(10)의 제2 전극층(141, 142)은 양극세포를 전기적으로 자극할 수 있다. 안구를 통해 빛이 입사되면, 입사된 빛은 안구 이식형 초소형 자극기(10)의 제2 전극층(141, 142)에서 광활성층(120) 방향으로 이동된다. 광활성층(120)으로 이동된 빛에 의해 광활성층(120)이 활성화되면, 광활성층(120)은 전하를 생성한다. 생성된 전하는 제2 전극층(141, 142)를 통해 양극세포로 이동한다. 즉, 제2 전극층(141, 142)은 전하를 통해 양극세포를 자극한다.다음으로, 도 4를 참고하면, 안구 이식형 초소형 자극기(10)는 망막의 신경절 세포 위에 삽입될 수 있다(epi형 인공망막 자극기). 즉, 신경절 세포와 양극세포 사이에 안구 이식형 초소형 자극기(10)가 삽입될 수 있다.
빛을 수용하여 광활성층(120)이 활성화되면, 전하가 생성되고, 생성된 전하가 양극세포를 전기적으로 자극하는 구조이다. 이때, 양극세포는 안구 이식형 초소형 자극기(10)의 제2 전극층(141, 142)과 전기적으로 접촉되어 있어, 양극세포는 제2 전극층(141, 142)에 의해 전기자극을 받을 수 있다.
즉, 안구 이식형 초소형 자극기(10)가 sub형으로 망막에 이식되는 경우, 안구 이식형 초소형 자극기(10)는 신경절 세포 위에(즉, 신경절 세포와 양극세포 사이) 삽입될 수 있다. 이때, 안구 이식형 초소형 자극기(10)의 제2 전극층(141, 142)은 양극세포를 전기적으로 자극할 수 있다. 안구를 통해 빛이 입사되면, 입사된 빛은 안구 이식형 초소형 자극기(10)의 기판(11)에서 광활성층(120) 방향으로 이동된다. 광활성층(120)으로 이동된 빛에 의해 광활성층(120)이 활성화되면, 광활성층(120)은 전하를 생성한다. 생성된 전하는 제2 전극층(141, 142)를 통해 양극세포로 이동한다. 즉, 제2 전극층(141, 142)은 전하를 통해 양극세포를 자극한다.
즉, epi형 인공망막 자극기는 신경절 세포 위에 삽입되는 구조이다. epi형 인공망막 자극기는 신경절 세포와 그 아래 세포층(예, 양극세포 등)을 자극하는 구조로, sub형 인공망막 자극기와 제2 전극층의 배치가 반대로 된다.
다시말하면, sub형 인공망막 자극기는 빛 입사부와 제2전극층(자극부)이 같은 방향이나, epi형 인공망막 자극기는 빛 입사부와 제2 전극층(자극부)가 다른 방향이다. 따라서, epi형 인공망막 자극기의 경우, 빛 입사부가 전면이라면 세포를 자극하는 제2 전극층(자극부)는 후면으로 제작할 수 있다. 이에 의해, epi형 인공망막 자극기에서는 제2 전극층(자극부)에 의한 빛 가림 현상이 발생하지 않을 수 있다.
본 안구 이식형 초소형 자극기(10)는 복수의 단위 픽셀(100)을 포함하는 단위체 구조의 픽셀 어레이로 설계되고, 단위 픽셀(100) 각각은 기판(11)으로 입사되는 광을 광활성층(120)에 의해 센싱하고, 상측의 제2 전극층(상부전극패턴 141 및 하부전극패턴 142)을 통해 센싱된 광의 세기에 기초하여 환자의 망막 자극 부위에 전기 신호를 전달할 수 있다.
한편, 도 5를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 안구 이식형 초소형 자극기(10)가 sub형으로 이식되는 경우, 빛가림 문제가 발생될 수 있다. 즉, 안구 이식형 초소형 자극기(10)가 sub형으로 망막에 이식되는 경우, 빛이 제2 전극층 방향으로 입사될 수 있다. 이때, 빛의 투과율이 낮은 제2 전극층(141, 142)이 빛의 입사 경로와 중첩되므로, 제2 전극층(141, 142)의 면적만큼 광활성층(120)의 수광 효율이 저하될 가능성이 있다(도 5에서 제2 전극층(141, 142)과 중첩되지 않는 화살표 부분만 광활성층(120)이 수광)
이를 개선하기 위해, 빛이 입사하는 경로에 오목렌즈와 같은 형상을 형성한다. 보다 구체적으로, 도 6 및 도 7을 참고하면, 빛이 입사되는 제2 전극층(141, 142)에 인접한 패시베이션층(130)의 일면 상에 오목부(도 6의 132, 도 7의 134)를 형성한다. 예를 들어, 제2 전극층(141, 142)에 인접한 패시베이션층(130)의 최상면 상에 오목부(도 6의 132, 도 7의 134)를 형성하는 것이다.
오목부(132, 134)에 의해, 패시베이션층(130)을 통과하는 빛은 산란될 수 있다. 패시베이션층을 통과한 산란된 빛이 광활성층(120)으로 입사된다. 산란된 빛이 입사됨으로써, 제2 전극층(141, 142)과 중첩되는 광활성층(120)의 영역에도 산란된 빛이 도달할 수 있다. 즉, 오목부(132, 134)가 없는 경우, 빛의 산란이 발생되지 않아 제2 전극층(141, 142)과 중첩되는 광활성층(120)의 영역에는 빛이 입사될 수 없었다. 그러나, 오목부(132, 134)에 의해 빛이 산란되어, 제2 전극층(141, 142)과 중첩되는 광활성층(120)의 영역에도 빛이 도달할 수 있다. 이에 의해, 광활성층(120)의 광전 변환 효율이 향상될 수 있다. 또한, 안구 이식형 초소형 자극기(10)의 망막 자극효과도 향성될 수 있다.
이러한, 오목부(132, 134)는 패시베시션층(130) 형성과 동시에 형성할 수 있다. 예를 들어, 오목부(132, 134)를 포함하는 패시베이션층(130)은 SiO2, 폴리이미드, 폴리아마이드, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐, 페럴린 (Parylene) 또는 페놀 수지를 바탕으로, 스핀코팅, 스크린 프린트, 스프레이 코팅, 노즐 프린팅 또는 잉크젯 프린팅 공정으로 형성할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 안구 이식형 초소형 자극기(10)는 예를 들어, 3mmx3mm 크기로 설정할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 픽셀 어레이 중, 1개의 라인에 24개의 픽셀이 있고, 이러한 라인이 22개인 경우라면, 본 발명의 실시예에 따른 안구 이식형 초소형 자극기(10)는 총 528개의 픽셀을 갖게 된다. 즉, 3mmx3mm의 기판 상에 총 528개의 픽셀을 직접할 수 있는 것이다. 이때, 상하좌우 여백을 각각 180㎛로 설정하면, 1개의 픽셀 크기는 대략 가로 110㎛, 세로 120㎛ 정도이다. ㅸ epi + sub
다음으로, 도 2 내지 도 7을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 이식형 초소형 자극기의 제조방법을 설명한다. 본 실시예의 용어, 이에 해당하는 물질과 설명은 이전 실시예의 용어 등과 실질적으로 동일한바, 예외적인 경우가 아닌한 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 이식형 초소형 자극기의 제조방법은, a) 기판을 제공하고, 상기 기판 상에 제1 전극층을 형성하는 단계(S10)와, b) 상기 제1 전극층 상에 광활성층을 형성하는 단계(S20)와, c) 상기 광활성층 상에 패시베이션층을 형성하는 단계(S30)와, d) 상기 광활성층 및 상기 제1 전극층과 전기적으로 연결되고, 상기 광활성층과 상기 제1 전극층 상에 제2 전극층을 형성하는 단계(S40)를 포함할 수 있다.
먼저, 도 3 및 도 4를 참고하면, 기판(11)을 제공하고, 상기 기판(11) 상에 제1 전극층(110)을 형성(A)한다.
기판(11)은 투명 재질로 제공될 수 있으며, 유연한 재질의 기판이 제공될 수 있다. 또한, 기판(11)은 유리, PET(Polyethylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate) 또는 폴리이미드의 재질인 물질로 제공될 수 있다.
제1 전극층(110)은 기판(11) 상에 형성된다(S10). 상기 제1 전극층(110)은 플루오린틴옥사이드(FTO), 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐갈륨옥사이드(indium galium oxide: IGO), 알루미늄징크옥사이드(aluminium zink oxide: AZO), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 그래핀 투명전극 또는 은(Ag)을 상기 기판(11) 상에 적층하고 이를 패터닝하여 형성할 수 있다. 제1 전극층(110)을 기판(11) 상에 적층하는 방법으로는, 스핀코팅, 스크린 프린트, 스프레이 코팅, 노즐 프린팅 또는 잉크젯 프린팅 공정이 선택될 수 있다. 이러한 공정은 적층과 패터닝이 동시에 일어날 수 있다. 한편, 제1 전극층(110)은 스퍼터링 코팅, 원자층 증착(atomic layer deposition), 화학적기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)에 의해 증착될 수도 있다. 이러한 증착 이후에 제1 전극층(110)의 패터닝을 위해, 포토리소그라피(photolithography) 공정을 수행할 수 있다. 이에 의해, 도 4에 도시된 바와 같이, 육각형 형상으로 제1 전극층(110)이 패터닝되어, 제1 전극층(110)이 형성될 수 있다.
계속해서, 도 3 및 도 5를 참고하면, 제1 전극층(110) 상에 광활성층(120)을 형성한다(S20). 광활성층(120)을 형성하기 위하여, 제1 전극층(110) 상에 정공수송층(121)을 형성하고, 정공수송층(121) 상에 광감지층(123)을 형성하고, 광감지층(123) 상에 전자수송층(125)을 순차적으로 형성한다.
정공수송층(121)은 NiO2, ITO 또는 p-TiO2로 형성되고, 광감지층(123)은 Ge, GaAs, InGaAs, CIGS(CuInGaSe) 또는 페로브스카이트(perovskite)로 형성되고, 전자수송층(125)은 SnO2, FTO 또는 n-TiO2로 형성될 수 있다.
정공수송층(121), 광감지층(123), 전자수송층(125)은 상기 물질을 바탕으로, 스핀코팅, 스크린 프린트, 스프레이 코팅, 노즐 프린팅 또는 잉크젯 프린팅 공정에 의해 적층 및 패터닝될 수 있다. 예를들어, 스핀코팅 방법으로 정공수송층(121)을 제1 전극층(110) 상에 적층하며, 육각형의 형상으로 정공수송층(121)을 형성한다. 이후, 정공수송층(121) 상에 스핀코팅 방법으로 광감지층(123)을 적층하고, 육각형 형상으로 패터닝하여 광감지층(123)을 형성하다. 이후, 광감지층(123) 상에 스핀코팅 방법으로 전자수송층(125)을 적층하고, 육각형 형상으로 패터닝하여 전자수송층(125)을 형성하다. 이에 의해, 최종적으로 광활성층(120)이 형성될 수 있다.
또한, 다음과 같은 방법으로도 광활성층(120)을 형성할 수 있다. 즉, 제1 전극층(110) 상에 예를 들어 화학적기상증착법 또는 원자층 증착법 등으로 순차적으로 정공수송층(121), 광감지층(123), 전자수송층(125)을 적층한다. 이후, 정공수송층(121), 광감지층(123), 전자수송층(125)이 적층된 적층체(미도시)를 포토리소그라피(photolithography) 공정으로 정공수송층(121), 광감지층(123), 전자수송층(125)을 패터닝하여, 최종적으로 광활성층(120)을 형성할 수도 있다.
이러한 광활성층(120)은 10㎛이하의 두께로 형성될 수 있다.
계속해서, 도 3 및 도 6을 참고하면, 광활성층(120) 상에 패시베이션층(130)을 형성한다(S30). 패시베이션층(130)은 제1 전극층(110)의 일부 영역과 광활성층(120) 상에 형성될 수 있다. 패시베이션층(130)에는 광활성층(120)의 일부를 외부로 노출시키는 비아홀이 형성될 수 있다. 비아홀에 의해, 제2 전극층(140)의 상부전극패턴(141)이 광활성층(120)과 전기적으로 접촉될 수 있다.
패시베이션층(130)은 SiO2, 폴리이미드, 폴리아마이드, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐, 페럴린 (Parylene) 및 페놀 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나를 광활성층(120) 상에 적층하고, 이를 패터닝하여 형성한다.
패시베이션층(130)은 상기 나열된 물질을 바탕으로, 스핀코팅, 스크린 프린트, 스프레이 코팅, 노즐 프린팅 또는 잉크젯 프린팅 공정에 의해 적층 및 패터닝되어 형성될 수 있다.
또한, 패시베이션층(130)은 상기 나열된 물질을 광활성층(120) 및 제1 전극층(110) 상에 스퍼터링 코팅, 원자층 증착(atomic layer deposition) 또는 화학적기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)로 증착한 후, 적층된 층을 포토리소그라피(photolithography) 공정으로 패터닝하여, 패시베이션층(130)을 형성한다.
패시베이션층(130)이 SiO2로 형성되면, 패시베이션층(130)의 두께는 1㎛이내로 형성될 수 있다. 또한, 패시베이션층(130)이 폴리이미드로 형성되면, 패시베이션층(130)의 두께는 10㎛이내로 형성될 수 있다.
계속해서, 상기 광활성층(120) 및 상기 제1 전극층(110)과 전기적으로 연결되고, 상기 광활성층(120)과 상기 제1 전극층(110) 상에 제2 전극층(140)을 형성한다(S40).
제2 전극층(140)은 상부전극패턴(141)과 하부전극패턴(142)으로 형성될 수 있다. 상부전극패턴(141)은 광활성층(120)과 전기적으로 연결되고, 하부전극패턴(142)은 제1 전극층(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상부전극패턴(141)은 상술한 배시베이션층(130)의 비아홀을 통해 광활성층(120)과 전기적으로 연결 및 접촉된다.
제2 전극층(140)은 백금(Pt), 다공성 백금(porous Pt), 금(Au) 또는 이리듐(Ir)을 상기 제1 전극층(110) 및 광활성층(120) 상에 적층하고 이를 패터닝하여 형성한다.
보다 구체적으로 제2 전극층(140)은 상기 나열된 물질을 바탕으로, 스핀코팅, 스크린 프린트, 스프레이 코팅, 노즐 프린팅 또는 잉크젯 프린팅 공정에 의해 적층 및 패터닝되어 형성될 수 있다. 이에 의해, 제1 전극층(110)과 광활성층(120) 상에 제2 전극층(140)의 상부전극패턴(141) 및 하부전극패턴(142)이 형성된다.
또한, 제2 전극층(140)은 다음과 같이도 형성될 수 있다. 즉, 상기 나열된 물질을 제1 전극층(110), 광활성층(120) 및 패시베이션층(130) 상에 스퍼터링 코팅, 원자층 증착(atomic layer deposition) 또는 화학적기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)로 증착한 후, 적층된 층을 포토리소그라피(photolithography) 공정으로 패터닝하여, 제2 전극층(140)을 형성한다. 즉, 광활성층(120)과 접하는 상부전극패턴(141)과 제1 전극층(110)과 접하는 하부전극패턴(142)이 형성된다.
제2 전극층(140)의 면적은 광활성층(120)의 면적보다 작거나 같게 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 전극층(140)의 면적과 상기 광활성층(120)의 면적의 비는 2:8 내지 5:5로 형성될 수 있다. 이에 의해, 제2 전극층(140)이 망막하의 시세포를 자극할 수 있는 최소 수준의 면적을 확보할 수 있다. 또한, 광활성층(120)에 의한 전류 발생을 극대화할 수 있어, 제2 전극층(140)에 의해 시세포 자극도 극대화할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 안구 이식형 초소형 자극기(10)의 전류 발생 효율은 1cmx1cm 크기의 소자에서 예를 들어, 14mA의 전류가 발생될 수 있다. 이를 바탕으로 100㎛x100㎛ 크기에서 전류 효율을 계산시 1.4㎂의 전류가 발생될 것으로 예상된다. 이는 광활성층으로 실리콘이 사용되는 소자보다 높은 효율을 나타내는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 안구 이식형 초소형 자극기(10)는 낮은 효율의 실리콘 소자를 대체할 수 있는 차세대 인공망막 소자 구조로, 정공수송층(HTL), 광감지층(active layer), 전자수송층(ETL), 부가적으로 ITO로 구성된 10㎛ 두께 이하의 thin device를 제작할 수 있으며, 얇은 두께로 인하여 유연 기판에도 적용이 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 안구 이식형 초소형 자극기(10)는 3개의 포토다이오드 구성이 아닌 단일 활성층을 바탕으로 보다 높은 전류 생성 밀도를 기대할 수 있으며, 유연기판에 적용시 망막 분리 현상을 최소화할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 안구 이식형 초소형 자극기
11: 기판
100: 픽셀
110: 제1 전극층
120: 광활성층
130: 패시베이션층
140: 제2 전극층
141: 상부전극패턴
142: 하부전극패턴

Claims (25)

  1. 기판; 및
    상기 기판 상에 형성된 다수의 픽셀을 포함하는 안구 이식형 초소형 자극기에 있어서,
    상기 픽셀은,
    상기 기판 상에 형성된 제1 전극층과,
    상기 제1 전극층 상에 형성된 광활성층과,
    상기 광활성층 상에 형성된 패시베이션층과,
    상기 광활성층 및 상기 제1 전극층과 전기적으로 연결되는 제2 전극층을 포함하는 초소형 자극기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극층은 플루오린틴옥사이드(FTO), 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐갈륨옥사이드(indium galium oxide: IGO), 알루미늄징크옥사이드(aluminium zink oxide: AZO), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 그래핀 투명전극 또는 은(Ag)으로 형성된 것을 특징으로 하는 초소형 자극기.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 광활성층은 상기 제1 전극층 상에 형성된 정공수송층(Hole Transport Layer, HTL)과, 상기 정공수송층 상에 형성된 광감지층과, 상기 광감지층 상에 형성된 전자수송층(Electron Transport Layer, ETL)을 포함하는 초소형 자극기.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 전자수송층(ETL)은 산화 주석(SnO2), 플루오린틴옥사이드(FTO) 또는 n-TiO2(n-type TiO2)로 형성된 것을 특징으로 하는 초소형 자극기.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 정공수송층(HTL)은 산화 니켈(NiO2), 인듐틴옥사이드(ITO) 또는 p-TiO2(p-type TiO2)로 형성된 것을 특징으로 하는 초소형 자극기.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 광감지층은 게르마늄(Ge), 갈륨비소(GaAs), InGaAs(Indium Gallium Arsenide), CuInGaSe(CIGS, Copper Indium Gallium Selenide) 또는 페로브스카이트(perovskite)로 형성된 것을 특징으로 하는 초소형 자극기.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 광활성층의 두께는 10㎛이하인 것을 특징으로 하는 초소형 자극기.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 패시베이션층은 이산화규소(SiO2), 폴리이미드, 폴리아마이드, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐, 페럴린 (Parylene) 및 페놀 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 초소형 자극기.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 전극층은 백금(Pt), 다공성 백금(porous Pt), 금(Au) 또는 이리듐(Ir)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 초소형 자극기.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 픽셀의 평면 형상은 육각형인 것을 특징으로 하는 초소형 자극기.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 안구 이식형 초소형 자극기가 환자의 망막의 광수용체에 이식되는 경우,
    상기 환자의 안구를 통해 입사되는 빛은 상기 안구 이식형 초소형 자극기의 상기 제2 전극층에서 상기 광활성층 방향으로 이동하고,
    상기 광활성층에서 생성된 전하는 상기 제2 전극층을 통해 양극세포를 자극하는 것을 특징으로 하는 초소형 자극기.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 안구 이식형 초소형 자극기가 환자의 망막의 신경절 세포와 양극세포 사이에 이식되는 경우,
    상기 환자의 안구를 통해 입사되는 빛은 상기 안구 이식형 초소형 자극기의 상기 기판으로 입사되어 상기 광활성층 방향으로 이동하고,
    상기 광활성층에서 생성된 전하는 상기 제2 전극층을 통해 양극세포를 자극하는 것을 특징으로 하는 초소형 자극기.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 패시베이션층은 제2 전극층과 인접한 일면 상에 오목부를 포함하는 초소형 자극기.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 전극층의 면적과 상기 광활성층의 면적의 비는 2:8 내지 5:5인 것을 특징으로 하는 초소형 자극기.
  15. 초소형 자극기의 제조방법에 있어서,
    a) 기판을 제공하고, 상기 기판 상에 제1 전극층을 형성하는 단계와,
    b) 상기 제1 전극층 상에 광활성층을 형성하는 단계와,
    c) 상기 광활성층 상에 패시베이션층을 형성하는 단계와,
    d) 상기 광활성층 및 상기 제1 전극층과 전기적으로 연결되고, 상기 광활성층과 상기 제1 전극층 상에 제2 전극층을 형성하는 단계를 포함하는 초소형 자극기의 제조방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 a)단계에서, 상기 제1 전극층은 플루오린틴옥사이드(FTO), 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐갈륨옥사이드(indium galium oxide: IGO), 알루미늄징크옥사이드(aluminium zink oxide: AZO), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 그래핀 투명전극 또는 은(Ag)을 상기 기판 상에 적층하고 이를 패터닝하여 형성하는 것을 특징으로 하는 초소형 자극기의 제조방법.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 b)단계에서, 상기 광활성층은 상기 제1 전극층 상에 정공수송층(Hole Transport Layer, HTL)과,
    상기 정공수송층 상에 광감지층과,
    상기 광감지층 상에 전자수송층(Electron Transport Layer, ETL)을 적층하고 이를 패터닝하여 형성하는 것을 특징으로 하는 초소형 자극기의 제조방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 전자수송층(ETL)은 산화 주석(SnO2), 플루오린틴옥사이드(FTO) 또는 n-TiO2(n-type TiO2)로 형성된 것을 특징으로 하는 초소형 자극기의 제조방법.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 정공수송층(HTL)은 산화 니켈(NiO2), 인듐틴옥사이드(ITO) 또는 p-TiO2(p-type TiO2)로 형성된 것을 특징으로 하는 초소형 자극기의 제조방법.
  20. 제17 항에 있어서,
    상기 광감지층은 게르마늄(Ge), 갈륨비소(GaAs), InGaAs(Indium Gallium Arsenide), CuInGaSe(CIGS, Copper Indium Gallium Selenide) 또는 페로브스카이트(perovskite)로 형성된 것을 특징으로 하는 초소형 자극기의 제조방법.
  21. 제17 항에 있어서,
    상기 광활성층의 두께는 10㎛이하인 것을 특징으로 하는 초소형 자극기의 제조방법.
  22. 제15 항에 있어서,
    상기 c)단계에서, 상기 패시베이션층은 이산화규소(SiO2), 폴리이미드, 폴리아마이드, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐, 페럴린 (Parylene) 및 페놀 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나를 상기 광활성층 상에 적층하고, 이를 패터닝하여 형성하는 것을 특징으로 하는 초소형 자극기의 제조방법.
  23. 제15 항에 있어서,
    상기 d)단계에서, 상기 제2 전극층은 백금(Pt), 다공성 백금(porous Pt), 금(Au) 또는 이리듐(Ir)을 상기 제1 전극층 및 상기 광활성층 상에 적층하고 이를 패터닝하여 형성하는 것을 특징으로 하는 초소형 자극기의 제조방법.
  24. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 전극층, 상기 광활성층, 상기 패시베이션층 및 상기 제2 전극층은 스핀코팅, 스크린 프린트, 스프레이 코팅, 노즐 프린팅 또는 잉크젯 프린팅 공정에 의해 적층 및 패터닝되는 것을 특징으로 하는 초소형 자극기의 제조방법.
  25. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 전극층, 상기 광활성층, 상기 패시베이션층 및 상기 제2 전극층은 스퍼터링 코팅, 원자층 증착(atomic layer deposition) 또는 화학적기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)에 의해 증착된 후, 포토리소그라피(photolithography) 공정에 의해 패터닝되는 것을 특징으로 하는 초소형 자극기의 제조방법.
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