KR102577783B1 - 광 전자 소자의 제조 방법 - Google Patents
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- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Abstract
제 1 전극, 제 2 전극, 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되는 발광부를 포함하는 제 1 소자층을 형성하는 것, 상기 제 2 전극 상에 상기 제 1 소자층을 덮는 제 1 봉지층을 형성하는 것, 상기 제 1 봉지층 상에 제 1 보호층을 형성하는 것, 및 상기 제 1 보호층 상에 제 2 소자층을 형성하는 것을 포함하는 광 전자 소자의 제조 방법을 제공하되, 상기 제 2 소자층을 형성하는 것은 상기 제 1 보호층 상에 제 1 도전막을 도포하는 것, 및 상기 제 1 도전막을 식각하여 제 3 전극을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 광 전자 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 상세하게는 적층형 광 전자 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
디스플레이는 다양한 정보를 볼 수 있도록 화면에 구현하는 영상표시 장치이며, 현대에 들어서는 가전제품이나 휴대용 전자기기 등에 다양하게 이용되고 있다. 최근 디스플레이 산업은 고해상도의 요구에 따라 연구 개발되고 있다. 디스플레이 해상도는 특정 영역에 화소 수가 많을수록 높아지는데, 기존의 화소 구조는 각각 다른 색을 발광하는 보조 화소가 수평으로 정렬되어 있다. 이에 따라, 하나의 화소를 위해 수평으로 정렬된 복수의 보조 화소가 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 신뢰성이 향상된 광 전자 소자의 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 미소한 크기의 광 전자 소자를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제들을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 광 전자 소자의 제조 방법은 제 1 전극, 제 2 전극, 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되는 발광부를 포함하는 제 1 소자층을 형성하는 것, 상기 발광부 상에서 상기 제 1 소자층을 덮는 제 1 봉지층을 형성하는 것, 상기 제 1 봉지층 상에 제 1 보호층을 형성하는 것, 및 상기 제 1 보호층 상에 제 2 소자층을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 제 2 소자층을 형성하는 것은 상기 제 1 보호층 상에 제 1 도전막을 도포하는 것, 및 상기 제 1 도전막을 식각하여 제 3 전극을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 보호층은 상기 제 1 봉지층의 상면과 직접적으로 접할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 봉지층은 알루미늄 산화물(Al2O3)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 보호층은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)과 같은 무기물, 또는 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 테플론(teflon), 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinylidene fluoride; PVDF), 폴리에텔에텔 케톤(polyetherether ketone) 또는 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide)와 같은 유기물을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2 소자층을 형성하는 것은 상기 제 3 전극을 형성한 후에, 상기 제 3 전극 상에 소자부를 형성하는 것, 및 상기 소자부 상에 제 4 전극을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 제 2 소자층을 형성한 후, 상기 소자부 상에 제 2 소자층을 덮는 제 2 봉지층을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 소자부는 발광 다이오드, 태양 전지, 광 검출기 또는 트랜지스터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2 소자층 상에 제 3 소자층을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 제 3 소자층을 형성하는 것은 상기 제 2 봉지층 상에 제 2 보호층을 형성한 후, 상기 제 2 보호층 상에 제 2 도전막을 도포하는 것, 및 상기 제 2 도전막을 식각하여 제 5 전극을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2 전극 및 상기 제 3 전극은 투명 전극을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 3 전극의 측면은 상기 제 1 보호층의 상면에 대하여 경사질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 도전막을 식각하는 것은 사진 식각 공정을 포함할 수 있다.
상술한 기술적 과제들을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 광 전자 소자는 제 1 전극, 제 2 전극, 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되는 발광부를 포함하는 제 1 전자 소자, 상기 제 2 전극 상에 배치되어 상기 제 1 전자 소자를 덮는 제 1 봉지층, 상기 제 1 봉지층 상에 배치되는 보호층, 및 상기 보호층 상에 배치되는 제 2 전자 소자를 포함할 수 있다. 상기 제 2 전자 소자는 상기 제 1 봉지층 상에 배치되는 제 3 전극, 상기 제 3 전극 상의 소자부, 상기 소자부 상의 제 4 전극 및 상기 제 4 전극 상의 제 2 봉지층을 포함할 수 있다. 상기 제 3 전극은 패터닝된 도전막을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 광 전자 소자의 제조 방법에 따르면 소자층들 상에 봉지층들이 형성되어 있어, 봉지층들이 외부의 산소 또는 수분으로부터 소자층들을 보호할 수 있다. 즉, 광 전자 소자의 제조 공정 시 소자층들이 손상되지 않을 수 있으며, 신뢰성이 높은 광 전자 소자가 제조될 수 있다.
더하여, 제 1 봉지층 상에 각각 제 1 보호층이 형성되어 있어, 제 1 보호층 상에 에칭 공정이 수행되어도 제 1 보호층 아래의 제 1 소자층이 손상되지 않을 수 있다. 이에 따라, 제 1 소자층 상의 제 2 소자층을 형성하는 후공정에서, 제 1 보호층 상에 제 2 소자층의 제 3 전극을 식각 공정을 통하여 형성할 수 있으며, 미세 패턴의 제 3 전극이 형성될 수 있다. 즉, 미세한 크기의 광 전자 소자를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 광 전자 소자를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 광 전자 소자를 설명하기 위한 분해 사시도들이다.
도 3 내지 도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 광 전자 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 사시도들이다.
도 14a 및 도 14b는 실시예 1의 제 3 전극의 SEM 사진들이다.
도 15는 실시예 1의 색좌표이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 광 전자 소자를 설명하기 위한 분해 사시도들이다.
도 3 내지 도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 광 전자 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 사시도들이다.
도 14a 및 도 14b는 실시예 1의 제 3 전극의 SEM 사진들이다.
도 15는 실시예 1의 색좌표이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 그러나 본 발명은, 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 당해 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자는 본 발명의 개념이 어떤 적합한 환경에서 수행될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
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, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서 어떤 막(또는 층)이 다른 막(또는 층) 또는 기판상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막(또는 층) 또는 기판상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막(또는 층)이 개재될 수도 있다.
본 명세서의 다양한 실시 예들에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어가 다양한 영역, 막들(또는 층들) 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 영역, 막들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 소정 영역 또는 막(또는 층)을 다른 영역 또는 막(또는 층)과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에의 제 1 막질로 언급된 막질이 다른 실시 예에서는 제 2 막질로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시예도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
이하, 도면들 참조하여 본 발명의 개념에 따른 광 전자 소자를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 광 전자 소자를 설명하기 위한 개략도로, 광 전자 소자의 일부의 단면도이다. 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 광 전자 소자를 설명하기 위한 분해 사시도들이다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 광 전자 소자는 기판(100) 상에 배치되는 복수의 소자층들(200, 400, 600)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 내지 제 3 소자층들(200, 400, 600)은 각각 RGB 화소일 수 있다. 또는, 제 1 내지 제 3 소자층들(200, 400, 600)은 발광 다이오드, 태양 전지, 광 검출기 또는 트랜지스터를 포함할 수 있다.
기판(100)이 제공될 수 있다. 기판(100)은 투명 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판(100)은 PET(polyethylene terephthalate), PC(poly carbonate), PEN(polyethylene naphthalate) 또는 PI(poly imide)를 포함할 수 있다. 또는 기판(100)은 유리 기판일 수 있다.
기판(100) 상에 제 1 소자층(200)이 배치될 수 있다. 제 1 소자층(200)은 제 1 전극(210), 제 2 전극(230) 및 제 1 소자부(220)를 포함할 수 있다. 제 1 소자부(220)는 제 1 전극(210) 및 제 2 전극(230) 사이에 배치될 수 있다. 일 예로, 제 1 전극(210)은 제 1 소자부(220)의 하면 상으로 연장되고, 제 2 전극(230)은 제 1 소자부(220)의 상면 상으로 연장될 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 소자부(220)를 중심으로 제 1 전극(210), 제 1 소자부(220) 및 제 2 전극(230)이 순차적으로 적층될 수 있다. 이와는 다르게, 제 1 전극(210), 제 1 소자부(220) 및 제 2 전극(230)은 기판(100) 상에 평행하게 위치할 수 있다. 즉, 제 1 소자부(220)는 제 1 전극(210) 및 제 2 전극(230)과 동일한 레벨에 배치될 수도 있다. 이와는 또 다르게, 제 1 소자부(220)는 제 1 전극(210)의 상면으로부터 제 2 전극(230)의 상면에 걸쳐 배치될 수 있다. 이하, 도 2에 도시된 제 1 소자부(220)를 기준으로 계속 설명한다. 제 1 소자부(220)는 제 1 전극(210) 및 제 2 전극(230)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극(210)은 제 1 소자부(220)의 양극이고, 제 2 전극(230)은 제 1 소자부(220)의 음극일 수 있다.
제 1 소자부(220)는 발광부를 포함할 수 있다. 발광부는 통상적으로 유기 발광 다이오드 또는 양자점 다이오드에 사용하는 것이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, 폴리플루오렌(polyfluorene) 유도체, (폴리) 파라페닐렌비닐렌((poly) paraphenylenevinylene) 유도체, 폴리페닐렌(polyphenylene) 유도체, 폴리비닐카바졸(polyvinylcarbazole) 유도체, 폴리티오펜(polythiophene) 유도체, 안트라센(anthracene) 유도체, 부타디엔(butadiene) 유도체, 테트라센(tetracene) 유도체, 디스티릴아릴렌(distyrylarylene) 유도체, 벤자졸(benzazole) 유도체 또는 카바졸(carbazole) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 유기 발광 물질일 수 있다. 또한, 발광부는 도펀트를 포함하는 유기 발광 물질일 수도 있다. 예를 들어, 도펀트는 크산텐(xanthene), 페릴렌(perylene), 쿠마린(cumarine), 로더민(rhodamine), 루브렌(rubrene), 디시아노메틸렌피란(dicyanomethylenepyran), 티오피란(thiopyran), (티아)피릴리움((thia)pyrilium), 페리플란텐(periflanthene) 유도체, 인데노페릴렌(indenoperylene) 유도체, 카보스티릴(carbostyryl), 나일레드(Nile red), 또는 퀴나크리돈(quinacridone) 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 발광부는 외부로부터 공급되는 정공 또는 전자의 재결합을 이용하여 광을 생성시킬 수 있다.
제 1 전극(210) 및 제 2 전극(230)은 패터닝된 도전층일 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극(210)은 제 1 소자부(220)의 일단으로부터 기판(100)의 외측으로 연장될 수 있다. 제 2 전극(230)은 제 1 소자부(220)의 타단으로부터 기판(100)의 외측으로 연장될 수 있다. 제 1 전극(210) 및 제 2 전극(230)은 투명 전극일 수 있다. 예를 들어, 투명 전극은 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 주석 산화물, 그래핀(graphene), 금속 나노 와이어, 전도성 고분자 또는 미소 두께의 금속 박막을 포함할 수 있다. 금속 박막은 금(Au), 은(Ag), 구리(Gu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 백금(Pt), 또는 팔라듐(Pd)을 포함할 수 있다.
제 1 소자층(200)은 제 1 소자부(220)와 제 1 전극(210)의 사이에 배치되는 정공 수송층 및 정공 주입층을 더 포함하거나, 제 1 소자부(220)와 제 2 전극(230)의 사이에 배치되는 전자 수송층 및 전자 주입층을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 정공 주입층은 HAT-CN, CuPc 또는 m-MTDATA를 포함할 수 있다. 예를 들어, 정공 수송층은 TcTa, αNPD, TPD, TAPC 또는 Teflon-AF를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 수송층은 BmPyPB, 3TPYMB, Alq3 또는 TAZ를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 주입층은 리튬(Li), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 칼슘(Ca), 칼륨(K) 또는 세슘(Cs)의 이온을 포함(일 예로, LiF)하거나, 이의 혼화합물을 포함할 수 있다. 정공 수송층, 정공 주입층, 전자 수송층 및 전자 주입층은 필요에 따라 제공되지 않을 수 있다.
제 1 소자층(200) 상에 제 1 봉지층(310)이 배치될 수 있다. 제 1 봉지층(310)은 제 1 소자층(200)을 덮을 수 있다. 제 1 전극(210), 제 2 전극(230) 및 제 1 소자부(220)는 제 1 봉지층(310)에 의해 매립될 수 있다. 제 1 봉지층(310)은 알루미늄 산화물(Al2O3)을 포함할 수 있다. 제 1 봉지층(310)은 외부의 산소 또는 수분으로부터 제 1 소자층(200)을 보호할 수 있다.
제 1 봉지층(310) 상에 제 1 보호층(320)이 배치될 수 있다. 제 1 보호층(320)은 제 1 봉지층(310)과 직접적으로 접할 수 있다. 제 1 보호층(320)은 무기 박막 또는 유기 박막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 무기 박막은 실리콘 질화물(SiNx) 또는 실리콘 산화물(SiOx)을 포함할 수 있다. 유기 박막은 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 테플론(teflon), 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinylidene fluoride; PVDF), 폴리에텔에텔 케톤(polyetherether ketone) 또는 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide)과 같은 고분자 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 보호층(320)은 상기의 물질들을 포함하는 다층 박막일 수도 있다. 제 1 보호층(320)은 광 전자 소자의 제조 공정 시, 식각액으로부터 제 1 소자층(200)을 보호할 수 있다.
제 1 보호층(320) 상에 제 2 소자층(400)이 배치될 수 있다. 제 2 소자층(400)은 제 3 전극(410), 제 4 전극(430) 및 제 2 소자부(420)를 포함할 수 있다. 제 2 소자부(420)는 제 3 전극(410) 및 제 4 전극(430) 사이에 배치될 수 있다. 일 예로, 제 3 전극(410)은 제 2 소자부(420)의 하면 상으로 연장되고, 제 4 전극(430)은 제 2 소자부(420)의 상면 상으로 연장될 수 있다. 또는, 제 3 전극(410), 제 2 소자부(420) 및 제 4 전극(430)은 기판(100) 상에 평행하게 위치하거나, 제 2 소자부(420)는 제 3 전극(410)의 상면으로부터 제 4 전극(430)의 상면에 걸쳐 배치될 수 있다. 제 2 소자부(420)는 제 3 전극(410) 및 제 4 전극(430)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 3 전극(410)은 제 2 소자부(420)의 양극이고, 제 4 전극(430)은 제 2 소자부(420)의 음극일 수 있다.
제 2 소자부(420)는 발광부를 포함할 수 있다. 발광부는 통상적으로 유기 발광 다이오드 또는 양자점 다이오드에 사용하는 것이라면 특별히 한정하지 않을 수 있다. 발광부는 외부로부터 공급되는 정공 또는 전자의 재결합을 이용하여 광을 생성시킬 수 있다. 이와는 다르게, 제 2 소자부(420)는 발광 다이오드, 태양 전지, 광 검출기 또는 트랜지스터와 같은 소자일 수 있다.
제 3 전극(410) 및 제 4 전극(430)은 패터닝된 도전층일 수 있다. 예를 들어, 제 3 전극(410)은 제 2 소자부(420)의 일단으로부터 기판(100)의 외측으로 연장될 수 있다. 제 4 전극(430)은 제 2 소자부(420)의 타단으로부터 기판(100)의 외측으로 연장될 수 있다. 도시된 바와는 달리, 제 3 전극(410)의 측면(410a)은 제 1 보호층(320)의 상면에 대하여 경사질 수 있다. 제 3 전극(410) 및 제 4 전극(430)은 투명 전극일 수 있다.
제 2 소자층(400) 상에 제 2 봉지층(510)이 배치될 수 있다. 제 2 봉지층(510)은 제 2 소자층(400)을 덮을 수 있다. 제 3 전극(410), 제 4 전극(430) 및 제 2 소자부(420)는 제 2 봉지층(510)에 의해 매립될 수 있다. 제 2 봉지층(510)은 알루미늄 산화물(Al2O3)을 포함할 수 있다. 제 2 봉지층(510)은 외부의 산소 또는 수분으로부터 제 2 소자층(400)을 보호할 수 있다.
제 2 봉지층(510) 상에 제 2 보호층(520)이 배치될 수 있다. 제 2 보호층(520)은 제 2 봉지층(510)과 직접적으로 접할 수 있다. 제 2 보호층(520)은 무기 박막 또는 유기 박막을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 2 보호층(520)은 상기의 물질들을 포함하는 다층 박막일 수도 있다. 제 2 보호층(520)은 광 전자 소자의 제조 공정 시, 식각액으로부터 제 2 소자층(400)을 보호할 수 있다.
제 2 보호층(520) 상에 제 3 소자층(600)이 배치될 수 있다. 제 3 소자층(600)은 제 5 전극(610), 제 6 전극(630) 및 제 3 소자부(620)를 포함할 수 있다. 제 3 소자부(620)는 제 5 전극(610) 및 제 6 전극(630) 사이에 배치될 수 있다. 일 예로, 제 5 전극(610)은 제 3 소자부(620)의 하면 상으로 연장되고, 제 6 전극(630)은 제 3 소자부(620)의 상면 상으로 연장될 수 있다. 또는, 제 5 전극(610), 제 3 소자부(620) 및 제 6 전극(630)은 기판(100) 상에 평행하게 위치하거나, 제 3 소자부(620)는 제 5 전극(610)의 상면으로부터 제 6 전극(630)의 상면에 걸쳐 배치될 수 있다. 제 3 소자부(620)는 제 5 전극(610) 및 제 6 전극(630)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 5 전극(610)은 제 3 소자부(620)의 양극이고, 제 6 전극(630)은 제 3 소자부(620)의 음극일 수 있다.
제 3 소자부(620)는 발광부를 포함할 수 있다. 발광부는 통상적으로 유기 발광 다이오드 또는 양자점 다이오드에 사용하는 것이라면 특별히 한정하지 않을 수 있다. 발광부는 외부로부터 공급되는 정공 또는 전자의 재결합을 이용하여 광을 생성시킬 수 있다. 이와는 다르게, 제 3 소자부(620)는 발광 다이오드, 태양 전지, 광 검출기 또는 트랜지스터와 같은 소자일 수 있다.
제 5 전극(610) 및 제 6 전극(630)은 패터닝된 도전층일 수 있다. 예를 들어, 제 5 전극(610)은 제 3 소자부(620)의 일단으로부터 기판(100)의 외측으로 연장될 수 있다. 제 6 전극(630)은 제 3 소자부(620)의 타단으로부터 기판(100)의 외측으로 연장될 수 있다. 도시된 바와는 달리, 제 5 전극(610)의 측면은 제 2 보호층(520)의 상면에 대하여 경사질 수 있다. 제 5 전극(610) 및 제 6 전극(630)은 투명 전극일 수 있다.
제 3 소자층(600) 상에 제 3 봉지층(710)이 배치될 수 있다. 제 3 봉지층(710)은 제 3 소자층(600)을 덮을 수 있다. 제 5 전극(610), 제 6 전극(630) 및 제 3 소자부(620)는 제 3 봉지층(710)에 의해 매립될 수 있다. 제 3 봉지층(710)은 알루미늄 산화물(Al2O3)을 포함할 수 있다. 제 3 봉지층(710)은 외부의 산소 또는 수분으로부터 제 3 소자층(600)을 보호할 수 있다.
도 3 내지 도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 광 전자 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 사시도들이다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 기판(100) 상에 제 1 소자층(200)이 형성될 수 있다. 일 예로, 기판(100) 상에 도전막을 증착한 후, 상기 도전막을 패터닝하여 제 1 전극(210) 및 제 2 전극(230)의 일부가 형성될 수 있다. 제 1 소자부(220)가 발광부를 포함하는 경우, 기판(100) 상의 쉐도우 마스크 상에 유기막을 증착하여 제 1 소자부(220)가 형성될 수 있다. 이후, 제 1 소자부(220) 상에 쉐도우 마스크를 이용하여 도전층을 형성하여, 제 1 소자부(220)의 상면 상으로 연장되는 제 2 전극(230)의 나머지 일부(230a)가 형성될 수 있다.
도 2 및 도 4를 참조하여, 제 1 소자부(220) 상에 제 1 봉지층(310)이 형성될 수 있다. 제 1 봉지층(310)은 원자층 증착 공정(atomic layer deposition; ALD)을 이용하여 형성될 수 있다. 이때, 제 1 소자부(220)의 손상을 방지하기 위하여, 제 1 봉지층(310)의 형성 공정은 저온(일 예로, 100℃ 이하의 온도) 공정으로 수행될 수 있다. 제 1 봉지층(310)은 제 1 소자층(200)을 덮을 수 있다.
제 1 봉지층(310) 상에 제 1 보호층(320)이 형성될 수 있다. 제 1 보호층(320)은 물리적 기상 증착 공정(physical vapor deposition; PVD), 화학적 기상 증착 공정(chemical vapor deposition; CVD), 원자층 증착 공정(ALD), 스핀 코팅 공정(spin coating), 스프레이 코팅 공정(spray coating), 잉크젯 프린팅 공정(inkjet printing), 필름 라미네이션 공정(film lamination)을 이용하여 형성될 수 있다.
도 2 및 도 5를 참조하여, 제 1 보호층(320) 상에 제 1 도전막(440)이 증착될 수 있다. 제 1 도전막(440)의 증착은 스퍼터링 공정(sputtering)을 포함할 수 있다. 제 1 도전막(440)은 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 주석 산화물, 그래핀(graphene), 금속 나노 와이어, 전도성 고분자 또는 미소 두께의 금속 박막을 포함할 수 있다. 금속 박막은 금(Au), 은(Ag), 구리(Gu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 백금(Pt), 또는 팔라듐(Pd)을 포함할 수 있다.
제 1 도전막(440) 상에 제 1 감광막(450)이 도포될 수 있다. 제 1 감광막(450)은 포토 레지스트 물질을 포함할 수 있다.
도 2 및 도 6을 참조하여, 제 1 감광막(450)이 패터닝될 수 있다. 예를 들어, 제 1 감광막(450) 상의 제 1 포토 마스크(460)를 이용하는 노광 공정을 수행하여, 제 3 전극(410) 및 제 4 전극(430)이 형성될 영역을 정의하는 제 1 포토 레지스트 패턴(455)이 형성될 수 있다. 제 1 포토 레지스트 패턴(455)의 폭은 1um 내지 3000um일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 포토 레지스트 패턴(455)에 베이킹 공정이 수행되어, 제 1 포토 레지스트 패턴(455)이 경화될 수 있다.
도 2 및 도 7을 참조하여, 제 1 도전막(440)이 패터닝될 수 있다. 예를 들어, 제 1 포토 레지스트 패턴(455)을 식각 마스크로 제 1 도전막(440)이 식각되어 제 3 전극(410) 및 제 4 전극(430)의 일부가 형성될 수 있다. 제 1 도전막(440)의 식각 공정은 습식 식각 또는 건식 식각일 수 있다. 제 1 도전막(440)의 식각 공정 중, 제 1 도전막(440) 상에 식각을 위한 에천트가 사용되거나, 물리적 충격이 가해질 수 있다. 이때, 제 1 소자층(200)의 제 1 소자부(220)는 제 1 보호층(320)에 의해 보호될 수 있다. 습식 식각을 위한 에천트는 산성 용액을 포함할 수 있다. 실시예들에 따르면, 도시된 바와는 다르게, 식각 공정을 통해 형성된 제 3 전극(410)의 측면(410a)은 제 1 보호층(320)의 상면에 대해 경사질 수 있다. 이는 공정 산포에 따라, 제 1 도전막(440)의 하부로 갈수록 식각이 어렵기 때문이며, 제 3 전극(410)의 하부는 제 1 포토 레지스트 패턴(455)의 측면으로부터 돌출될 수 있다.
도 2 및 도 8을 참조하여, 제 1 포토 레지스트 패턴(455)이 제거될 수 있다. 제 1 포토 레지스트 패턴(455)은 캐톤(ketone) 계열의 공정 용제를 이용하여 제거될 수 있다.
제 2 소자층(400)이 형성될 수 있다. 상세하게는, 이후, 제 3 전극(410) 상에 제 2 소자부(420)가 형성될 수 있다. 제 2 소자부(420)가 발광부를 포함하는 경우, 제 1 보호층(320) 상의 쉐도우 마스크 상에 유기막을 증착하여 제 2 소자부(420)가 형성될 수 있다. 이후, 제 2 소자부(420) 상에 도전층을 형성하여, 제 2 소자부(420)의 상면 상으로 연장되는 제 4 전극(430)의 나머지 일부(430a)가 형성될 수 있다.
도 2 및 도 9를 참조하여, 제 2 소자부(420) 상에 제 2 봉지층(510)이 형성될 수 있다. 제 2 봉지층(510)은 원자층 증착 공정(ALD)을 이용하여 형성될 수 있다. 이때, 제 2 소자부(420)의 손상을 방지하기 위하여, 제 2 봉지층(510)의 형성 공정은 저온(일 예로, 100℃ 이하의 온도) 공정으로 수행될 수 있다. 제 2 봉지층(510)은 제 2 소자층(400)을 덮을 수 있다.
제 2 봉지층(510) 상에 제 2 보호층(520)이 형성될 수 있다. 제 2 보호층(520)은 물리적 기상 증착 공정(PVD), 화학적 기상 증착 공정(CVD), 원자층 증착 공정(ALD), 스핀 코팅 공정(spin coating), 스프레이 코팅 공정(spray coating), 잉크젯 프린팅 공정(inkjet printing), 필름 라미네이션 공정(film lamination)을 이용하여 형성될 수 있다.
도 2 및 도 10을 참조하여, 제 2 보호층(520) 상에 제 2 도전막(640)이 증착될 수 있다. 제 2 도전막(640)의 증착은 스퍼터링 공정(sputtering)을 포함할 수 있다. 제 2 도전막(640)은 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 주석 산화물, 그래핀(graphene), 금속 나노 와이어, 전도성 고분자 또는 미소 두께의 금속 박막을 포함할 수 있다.
제 2 도전막(640) 상에 제 2 감광막(650)이 도포될 수 있다. 제 2 감광막(650)은 포토 레지스트 물질을 포함할 수 있다.
도 2 및 도 11을 참조하여, 제 2 감광막(650)이 패터닝될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 감광막(650)에 노광 공정을 수행하여, 제 5 전극(610) 및 제 6 전극(630)이 형성될 영역을 정의하는 제 2 포토 레지스트 패턴(655)이 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 2 포토 레지스트 패턴(655)에 베이킹 공정이 수행되어, 제 2 포토 레지스트 패턴(655)이 경화될 수 있다.
제 2 도전막(640)이 패터닝될 수 있다. 예를 들어, 제 2 포토 레지스트 패턴(655)을 식각 마스크로 제 2 도전막(640)이 식각되어 제 5 전극(610) 및 제 6 전극(630)의 일부가 형성될 수 있다. 제 2 도전막(640)의 식각 공정은 습식 식각 또는 건식 식각일 수 있다. 제 2 도전막(640)의 식각 공정 중, 제 2 도전막(640) 상에 식각을 위한 에천트가 사용되거나, 물리적 충격이 가해질 수 있다. 이때, 제 2 소자부(420)는 제 2 보호층(520)에 의해 보호될 수 있다. 실시예들에 따르면, 식각 공정을 통해 형성된 제 5 전극(610)의 측면은 제 2 보호층(520)의 상면에 대해 경사질 수 있다.
도 2 및 도 12를 참조하여, 제 3 소자층(600)이 형성될 수 있다. 상세하게는, 제 2 포토 레지스트 패턴(655)이 제거된 후, 제 5 전극(610) 상에 제 3 소자부(620)가 형성될 수 있다. 일 예로, 제 3 소자부(620)가 발광부를 포함하는 경우, 제 2 보호층(520) 상의 쉐도우 마스크 상에 유기막을 증착하여 제 3 소자부(620)가 형성될 수 있다. 이후, 제 3 소자부(620) 상에 도전층을 형성하여, 제 3 소자부(620)의 상면 상으로 연장되는 제 6 전극(630)의 나머지 일부(630a)가 형성될 수 있다.
도 2 및 도 13을 참조하여, 제 3 소자부(620) 상에 제 3 봉지층(710)이 형성될 수 있다. 제 3 봉지층(710)은 원자층 증착 공정(ALD)을 이용하여 형성될 수 있다. 이때, 제 3 소자부(620)의 손상을 방지하기 위하여, 제 3 봉지층(710)의 형성 공정은 저온(일 예로, 100℃ 이하의 온도) 공정으로 수행될 수 있다. 제 3 봉지층(710)은 제 3 소자층(600)을 덮을 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 소자층들(200, 400, 600) 상에 봉지층들(310, 510, 710)이 형성되어 있어, 봉지층들(310, 510, 710)이 외부의 산소 또는 수분으로부터 소자층들(200, 400, 600)을 보호할 수 있다. 즉, 광 전자 소자의 제조 공정 시 소자층들(200, 400, 600)이 손상되지 않을 수 있으며, 신뢰성이 높은 광 전자 소자를 제조할 수 있다.
더하여, 제 1 봉지층(310) 상에 각각 제 1 보호층(320)이 형성되어 있어, 제 1 보호층(320) 상에 에칭 공정이 수행되어도 제 1 보호층(320) 아래의 제 1 소자부(220)가 손상되지 않을 수 있다. 이에 따라, 후공정에서 제 1 보호층(320) 상에서 제 2 소자층(400)의 제 3 전극(410)을 식각 공정을 통하여 형성할 수 있으며, 미세 패턴의 제 3 전극(410)이 형성될 수 있다. 즉, 미세한 크기의 광 전자 소자를 제조할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 구체적인 실시예로서, 광 전자 소자의 일부를 다음과 같이 제작하였다.
실시예
1
기판은 유리를 사용하였다. 제 1 소자층, 제 2 소자층 및 제 3 소자층은 각각 청색, 녹색 및 적색의 화소가 되도록 제작하였다. 제 1 전극은 ITO를 이용하여 형성하였으며, 제 2 전극은 Ag 박막을 25nm 두께로 형성하였다. 제 1 소자부는 청색광을 발광하는 유기 발광 다이오드로 형성하였다. 제 1 봉지층은 Al2O3로 형성하였고, 제 1 보호층은 SiNx로 형성하였다.
제 1 보호층 상에 제 1 도전막을 형성하였다. 제 1 도전막은 제 1 보호층 상에서 RF 스퍼터링 방법으로 IZO로 형성하였다. 제 1 도전막은 Ar 플라즈마 분위기, 45℃의 온도에서 증착되었다. 이후, 제 1 도전막에 사진 식각 공정을 수행하여 제 3 전극을 형성하였다. 상세하게는, 제 1 도전막 상의 제 1 포토 레지스트 패턴을 형성한 후, 90℃의 온도에서 베이킹 공정을 수행하였다. 제 1 포토 레지스트 패턴을 식각 마스크로, 제 1 도전막을 산성 식각액으로 식각하여 제 3 전극을 형성하였다. 이후, 제 3 전극 상의 제 1 포토 레지스트 패턴을 캐톤 계열의 공정 용제인 아세톤으로 제거하였다. 여기서, 실험 및 비교의 편의를 위하여 제 3 전극을 일자 형태로 형성하였다.
실시예
2
실시예 1과 동일하게 형성하되, 제 1 보호층을 polyethylene으로 형성하였다.
비교예
실시예 1과 동일하게 형성하되, 제 1 보호층을 형성하지 않았다. 즉, 제 1 봉지층 상에 제 1 도전막을 형성한 후, 제 1 도전막에 사진 식각 공정을 수행하여 제 3 전극을 형성하였다.
도 14a 및 도 14b는 실시예 1의 제 3 전극의 SEM 사진들이다.
도 14a 및 도 14b에 도시된 바와 같이, 실시예 1의 제 3 전극은 그의 측면이 제 1 보호층의 상면에 경사지도록 형성된 것을 확인할 수 있다.
실시예 1, 실시예 2 및 비교예의 소자 안정성을 실험하였다. 제 3 전극을 형성 후, 제 1 포토 레지스트 패턴의 제거 전과 후의 제 3 전극의 손상 여부를 측정하였다.
비교예는 공정 용제에 실제 공정 시간과 동일하게 약 10분간 노출되었다. 제 1 보호층을 포함하지 않는 비교예의 경우, 제 1 포토 레지스트 패턴의 제거 공정 시 제 1 소자부가 공정 용제에 의해 손상된 것을 확인할 수 있었다.
실시예 1 및 2는 공정 용제에 실제 공정 시간보가 긴 약 1시간 노출되었다. 제 1 보호층을 포함하는 실시예 1의 경우, 제 1 포토 레지스트 패턴의 제거 공정 시 제 1 소자부가 공정 용제에 의해 손상되지 않을 것을 확인할 수 있었다.
실시예 1을 따라 제조된 광 전자 소자의 구동 특성을 측정하여 보았다. 도 15는 실시예 1의 색좌표이다.
도 15를 참조하여, 약 500nit의 광을 기준으로 실시예 1의 광 특성을 측정하였다. 제 1 소자층, 제 2 소자층 및 제 3 소자층을 각각 구동시켰을 때, 각각 청색, 녹색 및 적색의 광이 발광하는 것을 확인할 수 있다.
측정된 색좌표를 바탕으로 실시예 1의 색재현율을 계산한 결과, 135.1%의 높은 수치로 나타났다. 제 1 소자층, 제 2 소자층 및 제 3 소자층에 각각 3.3V, 2.5V 및 4.5V의 전압을 인가하였을 때, 실시예 1이 발하는 광의 휘도는 약 507.1nit를 나타내었다.
또한, 청색과 녹색 광을 발광하는 제 1 소자층 및 제 2 소자층을 구동시킨 상태에서 적색 광을 발광하는 제 3 소자층의 전압을 증가시켰을 때, 도 20에 화살표로 표시된 바와 같이, 색좌표가 청색과 녹색의 중간에서 적색 쪽으로 이동하는 것을 확인할 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 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 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 기판 200: 제 1 소자층
310: 제 1 봉지층 320: 제 1 보호층
400: 제 2 소자층 510: 제 2 봉지층
520: 제 2 보호층 600: 제 3 소자층
710: 제 1 봉지층
310: 제 1 봉지층 320: 제 1 보호층
400: 제 2 소자층 510: 제 2 봉지층
520: 제 2 보호층 600: 제 3 소자층
710: 제 1 봉지층
Claims (10)
- 기판 상에 제 1 전극, 제 2 전극, 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되는 발광부를 포함하는 제 1 소자층을 형성하는 것, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극은 상기 기판 상에 평행하게 위치하되, 상기 제 2 전극의 일부는 상기 제 1 소자층 상으로 연장되고;
상기 발광부 상에서 상기 제 1 소자층을 덮고, 무기물을 포함하는 제 1 봉지층을 형성하는 것;
상기 제 1 봉지층 상에 무기물을 포함하는 제 1 보호층을 형성하는 것; 및
상기 제 1 보호층 상에, 무기물의 제 2 봉지층을 갖는 제 2 소자층을 형성하는 것을 포함하되,
상기 제 2 소자층을 형성하는 것은:
상기 제 1 보호층 상에 제 1 도전막을 도포하는 것;
상기 제 1 도전막을 식각하여 제 3 전극을 형성하는 것;
상기 제 3 전극을 형성한 후에, 상기 제 3 전극 상에 소자부를 형성하는 것;
상기 소자부 상에 제 4 전극을 형성하는 것; 및
상기 제 3 전극, 및 상기 제 4 전극을 덮는 상기 제 2 봉지층을 형성하는 것을 포함하는 광 전자 소자의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 보호층은 상기 제 1 봉지층의 상면과 직접적으로 접하는 광 전자 소자의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 봉지층은 알루미늄 산화물(Al2O3)를 포함하는 광 전자 소자의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 보호층은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)과 같은 무기물을 포함하는 광 전자 소자의 제조 방법. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 소자부는 발광 다이오드, 태양 전지, 광 검출기 또는 트랜지스터를 포함하는 광 전자 소자의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 소자층 상에 제 3 소자층을 형성하는 것을 더 포함하되,
상기 제 3 소자층을 형성하는 것은:
상기 제 2 봉지층 상에 무기물을 포함하는 제 2 보호층을 형성한 후, 상기 제 2 보호층 상에 제 2 도전막을 도포하는 것; 및
상기 제 2 도전막을 식각하여 제 5 전극을 형성하는 것을 포함하는 광 전자 소자의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 전극 및 상기 제 3 전극은 투명 전극을 포함하는 광 전자 소자의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 3 전극의 측면은 상기 제 1 보호층의 상면에 대하여 경사진 광 전자 소자의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 도전막을 식각하는 것은 사진 식각 공정을 포함하는 광 전자 소자의 제조 방법.
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