KR20110136991A - 유기 발광 다이오드용 기판의 텍스쳐링 방법 및 이를 이용한 유기 발광 다이오드의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

유기 발광 다이오드용 기판(100)의 텍스쳐링 방법이 개시된다. 본 발명에 일 실시예에 따른 유기 발광 다이오드용 기판(100)의 텍스쳐링 방법은 (a) 기판(100)의 상부에 제1 포토레지스트 패턴(20)을 형성하는 단계; (b) 제1 포토레지스트 패턴(20)을 마스크로 이용하여 기판(100)의 상부를 습식 식각하는 단계; 및 (c) 제1 포토레지스트 패턴(20)을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유기 발광 다이오드용 기판의 텍스쳐링 방법 및 이를 이용한 유기 발광 다이오드의 제조 방법{TEXTURING METHOD FOR SUBSTRATE OF ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE AND FABRICATING METHOD FOR ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE USING THE SAME}

본 발명은 유기 발광 다이오드용 기판의 텍스쳐링 방법 및 이를 이용한 유기 발광 다이오드의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 유기 발광 다이오드의 발광 효율을 향상시킬 수 있는 유기 발광 다이오드용 기판의 텍스쳐링 방법 및 이를 이용한 유기 발광 다이오드의 제조 방법에 관한 것이다.

발광 다이오드는 다양한 색의 발광이 가능하고 박막화 및 패턴 형성이 용이하기 때문에 평판 표시 소자의 용도로서 매우 활발히 연구되고 있다. 특히, 여러 가지 발광 다이오드 중에서도 유기 발광 다이오드는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치와는 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으며 낮은 전압으로도 구동될 수 있다는 장점 때문에 최근 가장 활발히 연구되고 있는 소자 중에 하나이다.

유기 발광 다이오드는 통상적으로 투명 기판, 투명 전극, 유기물층, 반사 전극을 포함하여 구성된다. 이와 같이 구성된 유기 발광 다이오드는 반사 전극에서 주입된 전자(electron)와 투명 전극으로부터 주입된 정공(hole)이 유기물층에서 결합하면서 광을 발광하는 방식으로 구동된다. 이렇게 발광된 광은 투명 전극과 투명 기판을 투과하여 외부로 빠져나가게 되는데, 이에 따라 유기 발광 다이오드는 외부로 광을 표시할 수 있게 된다.

이때에, 일반적으로는 투명 전극 보다는 투명 기판이, 투명 기판 보다는 외부(공기)가 굴절률이 작다. 이에 따라, 광이 굴절률이 큰 매질에서 굴절률이 작은 매질로 입사할 때 일어날 수 있는 전반사 현상이 유기 발광 다이오드에서도 발생할 수 있게 된다. 이러한 광의 전반사는 외부로 빠져 나오는 광의 양을 감소시켜 유기 발광 다이오드의 발광 효율을 저하시키는 주요한 원인이 되기 때문에 가급적 방지되어야 할 필요성이 대두되고 있다.

한편, 위와 같은 광의 전반사는 유기 발광 다이오드(Light Emitting Diode)의 효율을 감소시키는 주요 원인으로 파악되어 이를 해결하기 위한 많은 연구가 이루어지고 있다.

근래에 들어, 위와 같은 광의 전반사를 방지하기 위하여 유기 발광 다이오드의 기판에 요철 패턴을 형성하는 기술이 소개되었다. 요철 패턴은 광의 전반사를 효과적으로 방지할 수 있기 때문에 이를 적극적으로 이용하는 경우 유기 발광 다이오드의 발광 효율을 크게 개선할 수 있게 된다.

기판에 요철 패턴을 형성하기 위한 방법으로서 습식 또는 건식 식각법이 이용되고 있다. 그러나, 습식 식각법은 기판 상에 식각액이 고이는 현상이 발생하여 식각액의 접촉 시간 편차에 따른 식각율의 불균일성을 초래할 뿐만 아니라, 기본적으로 등방성(isotropic) 식각이므로 정밀한 요철 패턴의 형성이 용이하지 않은 문제점이 있었다. 또한, 건식 식각법은 공정 장비가 고가이고 공정 단가가 높아서 유기 발광 다이오드의 대량 생산에 적용하기가 어려운 문제점이 있었다.

이에 유기 발광 다이오드의 기판에 요철 패턴을 형성시키기 위한 새로운 기술이 요구되고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 유기 발광 다이오드의 발광 효율을 향상시킬 수 있는 유기 발광 다이오드용 기판의 텍스쳐링 방법 및 이를 이용한 유기 발광 다이오드의 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 다이오드용 기판의 텍스쳐링 방법은 (a) 기판의 상부에 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; (b) 상기 제1 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 상기 기판의 상부를 습식 식각하는 단계; 및 (c) 상기 제1 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기판은 글래스 기판 또는 PET(polyethylene terephthalate) 기판일 수 있다.

상기 (a) 단계에서 상기 제1 포토레지스트 패턴은 종횡으로 일정한 간격을 가지면서 배열될 수 있다.

상기 (b) 단계에서 상기 습식 식각에 이용되는 식각액은 불산(HF)일 수 있다.

상기 (a) 단계 이전에 또는 상기 (c) 단계 이후에 상기 기판의 하부를 텍스처링하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 기판의 하부를 텍스쳐링하는 단계는, 상기 기판의 하부에 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 제2 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 상기 기판의 하부를 습식 식각하는 단계; 및 상기 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 기판의 하부를 텍스쳐링하는 단계는, 상기 기판의 하부에 샌드 블래스팅법을 이용하여 요철부를 형성하는 단계; 및 상기 요철부가 형성된 상기 기판의 하부를 습식 식각하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 기판의 하부를 텍스쳐링하는 단계는, 상기 습식 식각된 상기 기판의 하부를 열처리하여 상기 요철부의 경사각을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 다이오드용 기판의 텍스쳐링 방법은 (a) 기판의 상부에 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; (b) 상기 제1 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 상기 기판의 상부를 습식 식각하는 단계; (c) 상기 제1 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계; (d) 상기 기판의 상부 또는 하부에 투명 전극을 형성하는 단계; (e) 상기 투명 전극 상에 유기물층을 형성하는 단계; 및 (f) 상기 유기물층 상에 반사 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 (d) 단계 이후에 상기 투명 전극 상에 전도성 평탄화층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 전도성 평탄화층은 PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene))를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 유기 발광 다이오드용 기판에 요철 패턴을 정밀하게 형성하여 유기 발광 다이오드용 기판의 광 투과율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 유기 발광 다이오드용 기판의 상부 또는 하부에 다양한 형태의 요철 패턴을 형성할 수 있기 때문에 작업자가 원하는 형태의 유기 발광 다이오드용 기판을 선택하여 제조할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 유기 발광 다이오드용 기판의 하부에 형성된 요철 패턴의 거칠기를 감소시키고 경사를 완만하게 하여 유기 발광 다이오드용 기판의 광 투과율을 더 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 상술된 효과를 가지는 유기 발광 다이오드용 기판을 이용하여 유기 발광 다이오드를 제조함으로써 유기 발광 다이오드의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 다이오드용 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 다이오드의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 제1 요철부가 형성된 기판을 이용하여 유기 발광 다이오드를 제조함에 따라 발생할 수 있는 유리한 효과를 설명하기 위한 도면이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

기판의 텍스쳐링

도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 다이오드용 기판(100)의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 먼저 기판(100)을 준비할 수 있다. 기판(100)은 유기 발광 다이오드(10)의 각 구성요소들이 형성되기 위한 기초 부재로서의 역할을 수행할 수 있다. 또한, 기판(100)은 유기 발광 다이오드(10)의 동작 시에 광이 투과되는 통로로서의 역할도 수행할 수 있다. 이러한 의미에서, 본 발명의 기판(100)으로는 투명한 유리 기판 또는 PET(polyethylene terephthalate) 기판을 이용하는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1을 더 참조하면, 기판(100) 상부 표면에 텍스쳐링(texturing) 공정을 수행하여 거칠기를 형성할 수 있다.

텍스쳐링이란 유기 발광 다이오드용 기판(100)에 입사되는 광이 투과되지 못하고 기판(100)의 경계면에서 반사되는 광학적 손실을 방지하지 위한 것으로서, 기판(100) 상부 표면을 거칠게 하여 제1 요철부(110)를 형성하는 것이다. 한편, 본 발명에서 기판(100) 상부 표면은 후술하는 유기 발광 다이오드(10)의 각 구성요소가 형성되는 위치를 의미할 수 있다.

본 발명에서는 포토레지스트(photoresist) 패턴을 마스크로서 이용하여 기판(100) 상부 표면을 텍스처링 하는 것을 특징적인 구성으로 한다. 여기서 포토레지스트는 감광성 고분자로서 광의 조사에 의하여 단시간 내에 분자 구조의 화학적 변화가 일어나 어떤 용제에 대한 용해도 변화 등의 물성 변화가 생기는 고분자 조성물로 정의될 수 있다. 본 발명에서 이용되는 포토레지스트의 종류는 특별하게 한정되지 아니한다. 따라서, 본 발명의 포토레지스트로는 i-line용 포토레지스트, KrF용 포토레지스트, ArF용 포토레지스트 등 광원의 종류에 따른 다양한 포토레지스트가 사용될 수 있으며. 네가티브(negative) 및 포지티브(positive) 포토레지스트가 모두 사용될 수 있다. 다만, 이하에서는 본 발명의 포토레지스트가 네가티브인 것으로 상정하여 설명하도록 한다.

통상 포토레지스트 패턴을 마스크로서 이용하는 경우 습식 식각 공정 또는 건식 식각 공정 모두 이용될 수 있다. 다만, 본 발명에서는 화학 용액을 이용하여 기판(100) 표면을 화학적으로 식각하는 습식 식각 공정을 이용하게 된다. 이에 대해서는 이후에 더 후술하도록 하겠다.

이하에서는, 도 1외에 도 2 및 도 3을 더 참조하여, 제1 포토레지스트 패턴(20)을 이용하여 기판(100) 상부에 제1 요철부(110)를 형성하는 방법에 대해서 자세하게 살펴보기로 한다.

먼저, 도 2를 참조하면, 기판(100)의 상부에 제1 포토레지스트 패턴(20)을 형성한다.

기판(100)의 상부에 제1 포토레지스트 패턴(20)을 형성하는 방법은 특별하게 한정되지 아니하나 바람직하게는 이하에서 설명되는 방법이 이용될 수 있다.

먼저, 기판(100) 상에 일정한 두께를 가지는 제1 포토레지스트 막(미도시)을 형성한다.

다음으로, 미세 패턴 형성용 마스크(미도시)를 통과한 자외선이 제1 포토레지스트 막에 조사되도록 하여 제1 포토레지스트를 선택적으로 노광한다. 이러한 과정에 의하여 제1 포토레지스트 막의 노광된 부분이 활성화되고 용해 특성의 변화를 가지게 된다. 이러한 과정에 의하여 제1 포토레지스트 막 내에서 노광 및 노광되지 않은 영역 사이의 용해 특성의 변화가 발생한다.

다음으로, 노광된 제1 포토레지스트 막을 고온에서 열처리하는 소위 PEB(Post Exposure Bake; 이하 PEB) 공정을 실시한다. 이러한 PEB 공정은, 자외선에 의해서 노광된 제1 포토레지스트 막이 현상액에 의해서 반응하지 않도록, 가교결합(cross-linking) 반응을 촉진시켜 제1 포토레지스트 패턴(20)의 분해능(resolution)을 향상시키는 역할을 한다.

다음으로, 공지의 현상액으로 제1 포토레지스트 막을 현상하여 자외선에 노광되지 않은 영역의 제1 포토레지스트 막을 제거하고, 최종적으로 도 2에 도시된 바와 같은 제1 포토레지스트 패턴(20)을 형성할 수 있다.

한편, 도 2에 명확하게 도시되지는 않았지만, 종횡으로 일정한 간격을 가지도록 제1 포토레지스트 패턴(20)을 형성하는 것이 바람직하다. 이에 따라 후술하는 일련의 공정을 거쳐서 기판(100)의 상부에 종횡으로 일정한 간격을 가지는 제1 요철부(110)가 형성될 수 있게 된다.

다음으로, 도 3을 참조하면, 제1 포토레지스트 패턴(20)을 식각 마스크로 이용하여 기판(100) 상부의 노출된 부분을 선택적으로 식각한다.

상술한 바와 같이 기판(100)의 식각은 화학 용액을 이용하여 기판(100) 상부 표면을 화학적으로 식각하는 습식 식각 방법을 이용하여 이루어질 수 있다. 습식 식각에 이용되는 화학 용액은 제1 포토레지스트 패턴(20)에 대하여 선택비를 가지는 용액을 선택하는 것이 바람직하다. 이를 테면, 글래스 기판(100)을 본 발명의 기판(100)으로서 이용하는 경우에는 화학 용액으로 불산(HF)을 포함하는 공지의 글래스 식각 용액을 제한없이 사용하여 식각 공정을 수행할 수 있다.

다음으로, 도2를 다시 참조하면, 기판(100)으로부터 제1 포토레지스트 패턴(20)을 제거한다.

제1 포토레지스트 패턴(20)의 제거 방법은 특별하게 한정되지 아니한다. 따라서, 산소 플라즈마를 이용하여 제1 포토레지스트 패턴(20)을 제거하는 건식 세정법 또는 유기 용매 또는 산 화합물을 이용하여 제1 포토레지스트 패턴(20)을 제거하는 습식 세정법이 모두 이용될 수 있다.

도 2를 더 참조하면, 제1 포토레지스트 패턴(20)을 제거함에 따라 기판(100)의 상부에 일정한 형상을 가지는 제1 요철부(110)가 형성되는 것을 확인할 수 있다. 이러한 제1 요철부(110)는 유기물층(400)에서 발광되어 기판(100)으로 입사되는 광의 전반사를 효과적으로 방지하는 기능을 수행할 수 있다.

다음으로, 도 4 내지 도 5를 참조하면, 기판(100)의 하부면, 제1 요철부(110)가 형성된 기판(100)의 반대면에 대하여 텍스쳐링 공정을 수행할 수 있다. 본 발명에서 기판(100)의 하부면에 대한 텍스쳐링 공정은 선택적으로 이루어질 수 있다. 따라서, 경우에 따라서는 기판(100)의 하부면에 대한 텍스처링 공정은 수행되지 아니할 수도 있다.

기판(100) 하부에 대한 텍스처링은 크게 두 가지 방법을 이용하여 수행될 수 있다.

먼저, 한 가지 방법은 앞서 설명된 바와 같이 포토레지스트를 이용하는 것이다. 도 4에서는 제2 포토레지스트 패턴(미도시)을 이용하여 하부가 텍스쳐링 된 기판(100)의 모습을 나타내고 있다.

제2 포토레지스트 패턴을 이용한 기판(100) 하부에 대한 텍스처링은 앞서 설명한 방법과 동일하게 이루어질 수 있다. 다시 말하여, 기판(100)의 하부에 제2 포토레지스트 패턴을 형성하고, 이어서 제2 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 기판(100)의 하부를 습식 식각하고, 이어서 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 공정을 수행하여 기판(100)의 하부에 제2 요철부(120)를 형성할 수 있다. 이러한 경우 역시 제2 포토레지스트 패턴은 종횡으로 일정한 간격을 가지도록 형성되는 것이 바람직하다.

기판(100)의 하부를 텍스쳐링 하는 나머지 한 가지 방법은 샌드 블래스팅 및 습식 식각을 이용하는 것이다. 도 5에서는 샌드 블래스팅 및 습식 식각을 이용하여 하부가 텍스쳐링 된 기판(100)의 모습을 나타내고 있다. 이하에서는 샌드 블래스팅 및 습식 식각을 이용하여 기판(100)의 하부를 텍스쳐링 하는 방법에 대해서 상세하게 살펴보기로 한다.

먼저, 샌드 블래스팅법을 이용하여 기판(100)의 하부 표면에 제3 요철부(130)를 형성한다. 여기서, 샌드 블래스팅법은 노즐을 통해 소정의 압력으로 식각 입자를 분사하여 기판(100)을 텍스쳐링 하는 방법을 말한다. 이때에, 노즐(미도시) 또는 기판(100)이 이동하면서 기판(100)의 전면적에 걸쳐 샌드 블래스팅을 수행할 수 있다. 보다 바람직하게는, 다수개의 노즐을 구비함으로써 대면적 기판(100)을 효율적으로 텍스쳐링 할 수 있다. 본 발명에서 설명되는 샌드 블래스팅은 식각 입자를 압축 공기로 분사하여 식각하는 건식 블래스팅과 액체와 함께 식각 입자를 분사하여 식각하는 습식 블래스팅을 모두 포함하는 의미일 수 있다.

본 발명의 샌드 블래스팅에 이용되는 식각 입자는 특별하게 한정되지 아니한다. 따라서, 모래 또는 작은 금속과 같이 물리적 충격으로 기판(100)에 요철을 형성시킬 수 있는 입자를 제한 없이 사용할 수 있다. 이를 테면, 본 발명에서는 Al₂O₃로 구성된 식각 입자를 이용할 수 있다.

다음으로, 기판(100) 상에 잔류물을 제거하는 세정 공정을 수행한다. 세정 공정은 화학적인 세정 공정과 물리적인 세정 공정을 모두 이용할 수 있다. 여기서 화학적인 세정 공정은 잔류물을 제거할 수 있는 세정제[이를 테면, 황산(H₂SO₄)과 과산화수소(H₂O₂)의 혼합액 등]를 이용하여 기판(100) 표면에 존재하는 잔류물을 제거하는 공정을 의미할 수 있다. 또한, 물리적인 세정 공정은 고압으로 물을 분사하여 기판(100) 표면에 존재하는 잔류물을 제거하는 공정을 의미할 수 있다.

다음으로, 기판(100) 상에 습식 식각 공정을 수행하여 제3 요철부(130)의 거칠기 및 경사각을 조절한다. 이러한 습식 식각 공정은 기판(100)을 식각할 수 있는 공지된 식각제를 제한 없이 사용할 수 있다. 일 예로 물(H₂O)과 불산(HF)의 혼합액을 식각제로 사용할 수 있다. 이때, 기판(100)의 제3 요철부(130)는 식각제의 화학적 반응에 의한 식각 작용으로 피크 투 피크(peak to peak) 값(거칠기 값)이 감소되고 경사가 완만해지게 된다.

다음으로, 기판(100) 상에 고온의 열처리 공정을 선택적으로 수행하여 제3 요철부(130)의 경사각을 더 조절한다. 보다 자세하게 설명하면, 물질의 상태가 전이(변화)될 수 있는 물질 고유의 전이 온도 이상으로 열처리함으로써, 기판(100) 의 제3 요철부(130)가 용융되어서 완만하게 변형되게 한다. 특히, 열처리 과정에서는 제3 요철부(130)의 샤프(sharp)한 첨단부가 제거되어 제3 요철부(130)의 전체적인 경사가 더욱 완만해질 수 있다. 열처리 공정은 550℃ 내지 750℃의 고온에서 수행되는 것이 바람직하다.

이러한 일련의 공정을 거쳐서 도 5에 도시된 바와 같이 기판(100)의 하부에 완만한 경사를 가지는 제3 요철부(130)가 형성될 수 있게 된다.

기판(100)의 하부에 형성된 제2 및 제3 요철부(120, 130)는, 제1 요철부(110)와 유사하게, 유기물층(400)에서 발광되어 기판(100)을 투과하는 광의 전반사를 효과적으로 방지하는 기능을 수행할 수 있다.

유기 발광 다이오드의 제조

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 앞서 설명한 유기 발광 다이오드용 기판(100)을 이용하여 유기 발광 다이오드(10)를 제조하는 과정에 대해서 살펴보기로 한다.

도 6 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 다이오드(10)의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 기판(100)의 상부를 텍스쳐링 한다. 이때에, 기판(100)의 하부 역시 선택적으로 텍스쳐링 될 수 있다. 이와 관련한 텍스쳐링 방법은 앞서 설명된 것과 동일한 텍스쳐링 방법이 적용될 수 있다.

다음으로, 도 6을 참조하면, 기판(100) 상부에 투명 전극(200)을 형성한다[참고로, 도 6 내지 도 9에서는. 기판(100)의 하부가 텍스쳐링 되지 않은 기판(100)을 선택하여 유기 발광 다이오드(10)를 제조하였다]. 투명 전극(200)은 기본적으로 반사 전극(500)과 함께 전극으로서의 역할을 수행할 수 있다. 또한, 투명 전극(200)은 유기물층(400)에서 방출된 광이 투과될 수 있는 경로로서의 역할을 수행할 수 있다. 이러한 의미에서 투명 전극(200)은 일정 이상의 광 투과도와 전기 전도성을 가지는 물질[이를 테면, ITO(Indium-Tin-Oxide), AZO(ZnO:Al), GZO(ZnO:Ga), BZO(ZnO:B), FSO(SnO₂:F) 중 어느 하나의 물질]로 구성될 수 있다.

이러한 투명 전극(200)의 형성 방법으로는, 열 증착법(Thermal Evaporation), 전자빔 증착법(E-beam Evaporation), 스퍼터링(sputtering)과 같은 물리기상 증착법(Physical Vapor Deposition: PVD), 및 저압 화학기상 증착법(Low Pressure Chemical Vapor Deposition: LPCVD), 플라즈마 화학기상 증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor deposition: PECVD)과 같은 화학기상 증착법(Chemical Vapor Deposition: CVD) 등의 여러 가지 증착법이 이용될 수 있다.

도 6을 다시 참조하면, 제1 요철부(110)가 형성된 기판(100) 상부에 투명 전극(200)을 형성함에 따라, 투명 전극(200)이 제1 요철부(110)의 형상을 유지하면서 형성되는 것을 확인할 수 있다. 이처럼 투명 전극(200)의 상부 표면이 평탄하지 아니하기 때문에, 투명 전극(200)의 상부에 유기물층(400)을 형성하는 것이 용이하지 아니할 수 있다. 이에 따라, 도 7을 참조하면, 투명 전극(200)의 상부에 전도성 평탄화층(300)을 선택적으로 형성할 수 있다.

전도성 평탄화층(300)을 구성하는 물질은 특별하게 한정되지 아니하나 공지의 전도성 고분자 물질인 poly(3,4-ethylenedioxythiophene)(PEDOT) 등을 이용하여 전도성 평탄화층(300)을 형성할 수 있다. 이러한 PEDOT에는 전도성을 높이기 위한 PSS(poly(styrenesulfonate)) 등이 더 도핑될 수 있다.

다음으로, 도 8을 참조하면, 유기물층(400)을 형성한다. 유기물층(400)은 투명 전극(200) 또는 전도성 평탄화층(300) 상부에 형성될 수 있다. 다만, 도 8 및 도 9에서는 전도성 평탄화층(300)의 상부에 유기물층(400)이 형성된 모습을 도시하였다.

유기물층(400)에서는 전자와 정공이 결합하면서 광이 방출될 수 있다. 유기물층(400)의 형성 방법은 통상의 방법을 따르면 된다. 유기물층(400)의 형성 방법은 통상의 방법을 따르면 된다. 즉, 투명 전극(200) 또는 전도성 평탄화층(300)의 상부에 정공 주입층(HIL: Hole Injection Layer) 및 정공 수송층(HTL: Hole Transport Layer)의 HIL/HTL층(미도시됨), 유기 발광층(EML: Emitting Layer; 미도시됨), 전자 수송층(ETL: Electron Transport Layer) 및 전자 주입층(EIL: Electron Injection Layer)의 EIL/ETL층(미도시됨) 등의 유기 박막을 순차적으로 증착하여 유기물층(400)을 형성할 수 있다.

다음으로, 도 9를 참조하면, 유기물층(400) 상부에 반사 전극(500)을 형성한다. 반사 전극(500)은 기본적으로 전극으로서의 역할을 수행할 수 있으며, 유기물층(400)에서 방출된 광을 반사시키는 역할을 수행할 수 있다. 이러한 의미에서 반사 전극(500)은 금속 전극인 것이 바람직하다. 이를 테면, 본 발명의 반사 전극(500)은 알루미늄 전극일 수 있다.

이와 같이 제조된 유기 발광 다이오드(10)는 다음과 같은 방식으로 구동된다. 먼저, 반사 전극(500)에서 주입된 전자(electron)와 투명 전극(200)으로부터 주입된 정공(hole)이 유기물층(400)에서 결합하면서 광을 방출한다. 이렇게 방출된 광은 투명 전극(200)과 투명 기판(100)을 투과하여 외부로 빠져나가게 되며, 이에 따라 유기 발광 다이오드(10)는 외부로 광을 표시할 수 있게 된다.

한편, 상술한 바와 같이 본 발명의 기판(100)의 하부는 텍스쳐링 되지 아니할 수도 있으며 텍스쳐링 될 수도 있다. 또한, 기판(100)의 하부에 대한 텍스쳐링은 제2 포토레지스트 패턴을 이용하여 이루어질 수도 있으며 샌드 블래스팅 및 습식 식각을 이용하여 이루어질 수도 있다. 또한, 투명 전극(200)의 상부에는 전도성 평탄화층(300)이 형성될 수도 있으며 형성되지 아니할 수도 있다. 이처럼 본 발명에서는 작업자의 선택에 따라 다양한 형태의 유기 발광 다이오드(10)가 제조될 수 있는데, 도 10에서는 본 발명에서 제조될 수 있는 여러 가지 형태의 유기 발광 다이오드(10)의 모습을 나타내고 있다.

보다 구체적으로, 도 10의 (a)에서는 하부가 텍스쳐링 되지 아니한 기판(100)을 채용하면서 전도성 평탄화층(300)이 형성되지 아니한 유기 발광 다이오드(10)의 모습을 나타내고 있다. 또한, 도 10의 (b)에서는 하부가 텍스쳐링 되지 아니한 기판(100)을 이용하면서 전도성 평탄화층(300)이 형성된 유기 발광 다이오드(10)의 모습을 나타내고 있다. 또한, 도 10의 (c)에서는 제2 포토레지스트 패턴을 이용하여 텍스쳐링 된 기판(100)을 채용하면서 전도성 평탄화층(300)이 형성되지 아니한 유기 발광 다이오드(10)의 모습을 나타내고 있다. 또한, 도 10의 (d)에서는 제2 포토레지스트 패턴을 이용하여 텍스쳐링 된 기판(100)을 채용하면서 전도성 평탄화층(300)이 형성된 유기 발광 다이오드(10)의 모습을 나타내고 있다. 또한, 도 10의 (e)에서는 샌드 블래스팅 및 습식 식각을 이용하여 텍스쳐링 된 기판(100)을 채용하면서 전도성 평탄화층(300)이 형성되지 아니한 유기 발광 다이오드(10)의 모습을 나타내고 있다. 또한, 도 10의 (f)에서는 샌드 블래스팅 및 습식 식각을 이용하여 텍스쳐링 된 기판(100)을 채용하면서 전도성 평탄화층(300)이 형성된 유기 발광 다이오드(10)의 모습을 나타내고 있다.

작업자는 위와 같은 여러 가지 형태의 유기 발광 다이오드(10) 중에서 본 발명이 이용되는 목적에 적합한 형태의 유기 발광 다이오드(10)를 선택하여 제조할 수 있다.

한편, 투명 전극(200)의 굴절율은 약 1.8 내지 2.0이고, 기판(100)의 굴절율은 약 1.5이며, 외부(공기)의 굴절율은 약 1.0으로서, 투명 전극(200) 보다는 기판(100)이, 기판(100) 보다는 외부가 굴절률이 작다. 이에 따라, 광이 굴절률이 큰 매질에서 굴절률이 작은 매질로 입사할 때 일어날 수 있는 전반사(total internal reflection) 현상이 발생할 수 있게 된다. 이처럼 광이 전반사하여 유기 발광 다이오드(10) 외부로 빠져 나오지 못하고 내부에서 열로 손실되는 것은 유기 발광 다이오드(10)의 발광 효율을 낮게 만드는 하나의 주요한 원인이 된다.

도 11은 제1 요철부(110)가 형성된 기판(100)을 이용하여 유기 발광 다이오드(10)를 제조함에 따라 발생할 수 있는 유리한 효과를 설명하기 위한 도면이다. 도 11에서는 굴절률이 큰 투명 전극(200)에서 굴절률이 작은 기판(30, 100)으로 광이 입사하는 모습을 나타내고 있는데. 보다 구체적으로, 도 11의 (a)에서는 투명 전극(40)에서 제1 요철부(110)가 형성되지 아니한 기판(30)을 향하여 광이 입사되는 모습을 나타내고 있으며, 도 11의 (b)에서는 본 발명의 투명 전극(200)에서 제1 요철부(110)가 형성된 본 발명의 기판(100)을 향하여 광이 입사되는 모습을 나타내고 있다.

도 11의 (a)에서 광(R₁)은 임계각(θ)보다 작은 각(θ₁)을 가지고 기판(30)에 입사하기 때문에 굴절되어 기판(30)을 통과할 수 있다. 그러나, 광(R₂)는 임계각(θ)보다 큰 각(θ₂)을 가지고 기판(30)에 입사하기 때문에 전반사될 수 있다. 기판(30) 에서 전반사되는 광(R₂)이 많아지게 되는 경우 유기 발광 다이오드 내부에서 열로 손실되는 광이 많아지기 때문에 유기 발광 다이오드의 발광 효율이 저하되게 된다.

도 11의 (b)를 도 11의 (a)와 비교하여 봤을 때, 광(R₁)의 경로는 변하지 않았지만, 광(R₂)은 기판(100)을 통과한다. 보다 구체적으로, 광(R₂)의 입사각(θ₃)이 임계각(θ)보다 작기 때문에. 즉 광에 대한 전반사 조건이 깨졌기 때문에 광(R₂)이 기판(100)을 통과하게 된다. 이와 같이, 기판(100)에 형성된 제1 요철부(110)에 의해 기판(100)을 통과하는 광이 증가함에 따라, 유기 발광 다이오드(10)의 발광 효율이 향상될 수 있게 된다.

한편, 도 11을 이용하여 설명되지는 아니하였지만, 기판(100)의 하부에 형성되는 제2 요철부(120) 및 제3 요철부(130) 역시 위에서 설명된 바와 같은 효과를 구현할 수 있다. 즉, 기판(100)을 통과하는 광의 전반사를 효과적으로 방지하여 유기 발광 다이오드(10)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.

10: 유기 발광 다이오드
20: 제1 포토레지스트 패턴
100: 기판
110: 제1 요철부
120: 제2 요철부
130: 제3 요철부
200: 투명 전극
300: 전도성 평탄화층
400: 유기물층
500: 반사 전극

Claims (18)

1. (a) 기판의 상부에 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
   (b) 상기 제1 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 상기 기판의 상부를 습식 식각하는 단계; 및
   (c) 상기 제1 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드용 기판의 텍스쳐링 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 기판은 글래스 기판 또는 PET(polyethylene terephthalate) 기판인 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드용 기판의 텍스쳐링 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 (a) 단계에서 상기 제1 포토레지스트 패턴은 종횡으로 일정한 간격을 가지면서 배열되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드용 기판의 텍스쳐링 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 (b) 단계에서 상기 습식 식각에 이용되는 식각액은 불산(HF)인 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드용 기판의 텍스쳐링 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 (a) 단계 이전에 또는 상기 (c) 단계 이후에 상기 기판의 하부를 텍스처링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드용 기판의 텍스쳐링 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 기판의 하부를 텍스쳐링하는 단계는,
   상기 기판의 하부에 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
   상기 제2 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 상기 기판의 하부를 습식 식각하는 단계; 및
   상기 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드용 기판의 텍스쳐링 방법.
7. 제5항에 있어서,
   상기 기판의 하부를 텍스쳐링하는 단계는,
   상기 기판의 하부에 샌드 블래스팅법을 이용하여 요철부를 형성하는 단계; 및
   상기 요철부가 형성된 상기 기판의 하부를 습식 식각하는 단계
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드용 기판의 텍스쳐링 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 기판의 하부를 텍스쳐링하는 단계는,
   상기 습식 식각된 상기 기판의 하부를 열처리하여 상기 요철부의 경사각을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드용 기판의 텍스쳐링 방법.
9. (a) 기판의 상부에 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
   (b) 상기 제1 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 상기 기판의 상부를 습식 식각하는 단계;
   (c) 상기 제1 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계;
   (d) 상기 기판의 상부 또는 하부에 투명 전극을 형성하는 단계;
   (e) 상기 투명 전극 상에 유기물층을 형성하는 단계; 및
   (f) 상기 유기물층 상에 반사 전극을 형성하는 단계
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드의 제조방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 기판은 글래스 기판 또는 PET(polyethylene terephthalate) 기판인 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드의 제조 방법.
11. 제9항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 상기 제1 포토레지스트 패턴은 종횡으로 일정한 간격을 가지면서 배열되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드의 제조 방법.
12. 제9항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 상기 습식 식각에 이용되는 식각액은 불산(HF)인 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드의 제조 방법.
13. 제9항에 있어서,
    상기 (a) 단계 이전에 또는 상기 (c) 단계 이후에 상기 기판의 하부를 텍스처링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드의 제조방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 기판의 하부를 텍스쳐링하는 단계는,
    상기 기판의 하부에 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제2 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 상기 기판의 하부를 습식 식각하는 단계; 및
    상기 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드의 제조방법.
15. 제13항에 있어서,
    상기 기판의 하부를 텍스쳐링하는 단계는,
    상기 기판의 하부에 샌드 블래스팅법을 이용하여 요철부를 형성하는 단계; 및
    상기 요철부가 형성된 상기 기판의 하부를 습식 식각하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드의 제조방법.
16. 제15항에 있어서,
    상기 기판의 하부를 텍스쳐링하는 단계는,
    상기 습식 식각된 상기 기판의 하부를 열처리하여 상기 요철부의 경사각을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드의 제조방법.
17. 제9항에 있어서,
    상기 (d) 단계 이후에 상기 투명 전극 상에 전도성 평탄화층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드의 제조방법.
18. 제17항에 있어서,
    상기 전도성 평탄화층은 PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene))를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드의 제조방법.

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