KR20170106560A

KR20170106560A - 조명장치에 포함되는 전계 발광소자 및 이를 제조하는 방법

Info

Publication number: KR20170106560A
Application number: KR1020160028998A
Authority: KR
Inventors: 최우철
Original assignee: 희성전자 주식회사
Priority date: 2016-03-10
Filing date: 2016-03-10
Publication date: 2017-09-21
Also published as: CN107180921A; KR101780893B1

Abstract

본 발명은 발광층이 균일하게 형성되어 발광 균일도가 향상된 전계 발광소자 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전계 발광소자는 일면에 복수의 트렌치가 형성되는 기판; 상기 트렌치 내에 삽입되고, 상부가 상기 일면보다 낮게 배치되도록 구성되는 보조전극; 상기 보조전극을 덮고, 상기 보조전극과 대응되는 영역에 리세스부를 형성하도록 상기 일면 상에 적층되는 제1 전극; 상기 리세스부에 삽입되고, 상기 제1 전극 상에 적층되는 절연체; 상기 제1 전극과 상기 절연체 상에 적층되는 발광층; 및 상기 발광층 상에 적층되는 제2 전극; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전계 발광소자 및 이를 제조하는 방법에 따르면, 기판을 식각하여 보조전극을 삽입함으로써, 균일한 발광층이 형성될 수 있다. 나아가, 균일한 발광층이 형성됨으로써, 발광층에서의 전류 몰림 현상이 개선되어, 발광 균일도가 향상될 수 있다.

Description

조명장치에 포함되는 전계 발광소자 및 이를 제조하는 방법 {ELECTRO LUMINESCENCE DEVICE INCLUDED IN LIGHTING APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 조명장치에 포함되는 전계 발광소자 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 발광층이 균일하게 형성되어 발광 균일도가 향상된 전계 발광소자 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 전계 발광소자 (electro luminescence device) 는 양극 (anode) 으로부터 공급되는 홀 (hole) 과 음극 (cathode) 으로부터 공급되는 전자 (electron) 가 양극과 음극 사이에 형성된 발광층 내에서 결합하여 빛을 방출하는 디스플레이 소자이다. 이러한 전계 발광소자는 넓은 시야각, 빠른 응답속도, 얇은 두께, 낮은 제조 비용 및 높은 콘트라스트 (contrast) 등과 같은 우수한 디스플레이 특성을 나타냄으로써, 차세대 평판 디스플레이 (flat panel display ; FPD) 로서 각광을 받고 있다.

이러한 전계 발광소자는 구동 방식에 따라 수동 매트릭스 (passive matrix) 방식의 전계 발광소자와 능동 매트릭스 (active matrix) 방식의 전계 발광소자로 나눌 수 있다. 특히, 수동 매트릭스 방식의 전계 발광소자는 양극과 음극이 매트릭스 형태로 배치되어 양극과 음극 사이의 발광층에서 빛을 발하는 단순한 구조로서, 조명장치의 면광원으로 많이 활용되고 있다.

한편, 전계 발광소자의 양극 및 음극 중 하나 이상의 전극은 빛을 투과시킬 수 있도록, 투명 전도성 산화물 (transparent conducting oxide ; TCO) 로 형성된다. 이러한 투명 전도성 산화물은 일반적인 금속에 비하여 투광성이 좋은 이점이 있지만, 비저항이 큰 특성을 갖기 때문에, 전도성 산화물로 형성된 전극에서의 전압 강하 현상이 발생한다는 문제점이 있다. 전계 발광소자가 대면적으로 제작될수록, 전극에서의 전압 강하 현상이 커져, 전류가 주입되는 주입부에서는 조명장치의 휘도가 높으나, 주입부와 멀어질수록 상대적으로 휘도가 감소하는 휘도 편차 문제가 발생한다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 전도성 산화물로 형성된 전극에 상대적으로 비저항이 작은 보조전극을 접촉시킴으로써, 전도성 산화물로 형성된 전극의 전기 전도성을 향상시키는 방법이 주로 사용되고 있다.

도 1은 종래의 전계발광 조명장치에 포함되는 전계 발광소자의 개략적인 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 전계 발광소자 (1) 는 기판 (2), 기판 (2) 의 일면 상에 형성된 양극 (3), 양극 (3) 에 접촉된 보조전극 (4), 보조전극 (4) 을 감싸는 절연체 (5), 양극 (3) 및 절연체 (5) 상에 형성된 발광층 (6) 및 음극 (7) 을 포함한다. 이러한 전계 발광소자 (1) 는 보조전극 (4) 을 포함하여 양극 (3) 의 전기 전도성을 향상시킬 수 있다.

하지만, 종래의 전계 발광소자 (1) 는 보조전극 (4) 이 양극 (3) 상에 돌출되도록 배치된 구조로서, 발광영역 (EA) (특히, 보조전극과 인접한 영역) 에서 발광층 (6) 이 균일하게 형성되지 못한다는 한계점이 존재한다. 이러한 불균일한 발광층 (6) 에 전류를 인가하게 되면, 전류의 몰림 현상이 발생하게 되고, 결과적으로 전계 발광소자 (1) 의 발광 균일도가 저하된다는 문제점이 있다.

1. 한국 특허공개 제 10-2013-0033093 호 (발명의 명칭 : 유기전계 발광소자 및 그 제조방법) 2. 한국 특허공개 제 10-2013-0033100 호 (발명의 명칭 : 유기전계 발광소자)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 발광층을 균일하게 형성하여 전류 몰림 현상이 개선되고 발광 균일도가 향상된 전계 발광소자 및 이를 제조하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 발광소자는 일면에 복수의 트렌치가 형성되는 기판; 상기 트렌치 내에 삽입되고, 상부가 상기 일면보다 낮게 배치되도록 구성되는 보조전극; 상기 보조전극을 덮고, 상기 트렌치의 개구부와 대응되는 영역에 리세스부를 형성하도록 상기 일면 상에 적층되는 제1 전극; 상기 리세스부에 삽입되고, 상기 제1 전극 상에 적층되는 절연체; 상기 제1 전극과 상기 절연체 상에 적층되는 발광층; 및 상기 발광층 상에 적층되는 제2 전극; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제1 전극은 투명한 양극 (anode) 이고, 상기 제2 전극은 음극 (cathode) 이고, 상기 발광층의 전면을 덮도록 형성되어, 상기 발광층에서 방출되는 빛을 반사시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 발광층은, 양자점 (Quantum dot) 을 포함할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 발광소자의 제조방법은 기판의 일면에 복수의 트렌치를 형성하는 단계;

상부가 상기 일면보다 낮게 배치되도록, 상기 트렌치 내에 보조전극을 삽입하는 단계; 상기 보조전극을 덮고, 상기 트렌치의 개구부와 대응되는 영역에 리세스부를 형성하도록, 상기 일면 상에 제1 전극을 적층하는 단계; 상기 리세스부에 삽입되도록, 상기 제1 전극 상에 절연체를 적층하는 단계; 상기 제1 전극과 상기 절연체 상에 발광층을 적층하는 단계; 상기 발광층 상에 제2 전극을 적층하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 전계 발광소자 및 이를 제조하는 방법에 따르면, 기판을 식각하여 보조전극을 삽입함으로써, 균일한 발광층이 형성될 수 있다. 나아가, 균일한 발광층이 형성됨으로써, 발광층에서의 전류 몰림 현상이 개선되어, 발광 균일도가 향상될 수 있다.

도 1은 종래의 전계 발광소자의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 발광소자의 개략적인 평면도이다.
도 3은 도 2의 A-A' 절단선에 대한 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 3의 B 영역에 대한 개략적인 확대 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 발광 소자의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 도 4의 제조방법의 각 단계를 완료한 경우의 상태를 도시한 개략적인 단면도이다.

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.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 발광소자에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 발광소자의 개략적인 평면도이고, 도 3은 도 2의 A-A' 절단선에 대한 개략적인 단면도이고, 도 4는 도 3의 B 영역에 대한 개략적인 확대 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 전계 발광소자 (100) 는 일면 (111) 에 트렌치 (112) 가 형성된 기판 (110), 트렌치 (112) 내에 삽입된 보조전극 (120), 기판 (110) 상에 순차로 적층된 제1 전극 (130), 절연체 (140), 발광층 (150) 및 제2 전극 (160) 을 포함한다.

기판 (110) 은 전계 발광소자 (100) 의 여러 구성 요소들을 지지하기 위한 광투과성 판이다. 기판 (110) 은 후술할 발광층 (150) 에서 방출하는 빛을 투과시키기 위하여, 광투과성이 70% 이상인 것으로 채택되는 것이 바람직하다.

기판 (110) 은 유리, 사파이어, 석영 등의 글라스 (glass) 계열의 기판일 수 있고, 내열성이 우수한 폴리이미드 (PI) 등의 플라스틱 계열의 기판일 수도 있고, 실리콘 (Si), 갈륨 나이트라이드 (GaN) 웨이퍼일 수도 있다. 기판 (110) 은 예시한 바에 한정되지 않고 공지의 임의의 기판이 사용될 수 있다.

기판 (110) 의 두께는 소재나 가공 방법, 용도 등에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

한편, 기판 (110) 은 일면 (111) 에 복수의 트렌치 (112) 가 형성된다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 트렌치 (112) 는 기판 (110) 의 횡방향 및 종방향 중 적어도 어느 한 방향으로 배열된다.

트렌치 (112) 는 기판 (110) 의 두께와 대비하여 50% 미만의 깊이를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 트렌치 (112) 가 기판 (110) 의 두께와 대비하여 50% 이상의 깊이로 형성되면, 기판 (110) 이 트렌치 (112) 를 따라 쉽게 깨지거나 손상될 우려가 있다. 또한, 트렌치 (112) 의 측벽의 경사 (slope) 는 10도 초과 60도 이하일 수 있다.

다만, 이는 예시적인 것이고, 트렌치 (112) 의 깊이 및 측벽의 경사도는 전계 발광소자 (100) 의 설계사양에 따라 종합적으로 결정될 수 있음은 물론이다.

보조전극 (120) 은 기판 (110) 의 트렌치 (112) 내에 완전히 삽입되도록 배치된다. 즉, 보조전극 (120) 은 트렌치 (112) 내에 삽입되되, 그 상부가 기판 (110) 의 일면 (111) 보다 낮게 배치되도록 구성된다.

보조전극 (120) 은 후술할 제1 전극 (130) 과 전기적으로 연결되어, 제1 전극 (130) 의 전기 전도도와 같은 전기적 특성을 향상시킨다. 구체적으로, 비저항이 높은 제1 전극 (130) 과 접촉하여, 제1 전극 (130) 에서의 전압 강하를 방지한다. 따라서 보조전극 (120) 은 전계 발광소자 (100) 가 대면적으로 형성되더라도, 제1 전극 (130) 에 흐르는 전류가 전체적으로 균일해질 수 있도록 한다.

보조전극 (120) 은 비저항이 낮은 도전성 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 예시적으로, 보조전극 (120) 은 리튬 (Li), 칼슘 (Ca), 알루미늄 (Al), 은 (Ag), 마그네슘 (Mg), 금 (Au) 등의 금속으로 이루어질 수도 있고, 플루오르화리튬/칼슘 (LiF/Ca), 플루오르화리튬/알루미늄 (LiF/Al) 과 같은 금속 혼합물로 이루어질 수도 있다.

한편, 보조전극 (120) 은 전계 발광소자 (100) 의 면적 중 15% 이내를 점유하도록 배치되는 것이 바람직하다. 보조전극 (120) 은 투광성이 없는 금속이므로, 보조전극 (120) 이 차지하는 면적이 15% 이상이 되면, 전계 발광소자 (100) 가 실제로 빛을 방출하는 유효 발광 면적이 작아져 발광 효율이 저하될 우려가 있다.

제1 전극 (130) 은 후술할 발광층 (140) 으로 정공을 제공하는 양극 (anode) 일 수 있다.

제1 전극 (130) 은 보조전극 (120) 을 덮고 트렌치 (112) 의 일부를 채우면서, 기판 (110) 의 일면 (111) 상에 적층된다.

제1 전극 (130) 은 트렌치 (112) 의 개구부와 대응되는 영역에 리세스부 (recessed portion, 131) 를 형성하면서 기판 (110) 의 일면 (111) 상에 적층된다. 구체적으로, 제1 전극 (130) 을 형성하는 물질이 기판 (110) 의 일면 (111) 상에 균일하게 덮히는 경우, 제1 전극 (130) 은 트렌치 (112) 가 형성된 기판 (110) 의 일면 (111) 의 형상에 따라 그 형상이 결정될 것이므로, 제1 전극 (130) 은 트렌치 (112) 의 개구부와 대응되는 영역에 리세스부 (131) 가 형성된다.

제1 전극 (130) 은 보조전극 (120) 과 접촉되면서 보조전극 (120) 과 전기적으로 연결된다. 또한, 제1 전극 (130) 은 후술할 발광층 (150) 에서 방출되는 빛을 투과시킨다. 이러한 제1 전극 (130) 은, 투명 전도성 산화물 (TCO) 로 형성되는 것이 바람직하다.

투명 전도성 산화물은 예시적으로, ITO (Indium Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide) 일 수 있다.

한편, 제1 전극 (130) 은 소정의 넓이로 형성되어, 기판 (110) 의 횡방향 또는 종방향으로 연장되도록 배열될 수도 있고, 기판 (110) 의 횡방향 및 종방향으로 배열된 격자 형태로 배열될 수도 있다. 그 밖에도, 제1 전극 (130) 의 배치 및 간격은 전계 발광소자 (100) 의 형태 및 크기 등의 설계 사양에 따라 조절될 수 있음은 물론이다.

절연체 (140) 는 트렌치 (112) 의 개구부와 대응되는 제1 전극 (130) 의 리세스부 (131) 에 배치되어, 제1 전극 (130) 과 후술할 제2 전극 (160) 사이의 통전을 방지한다.

절연체 (140) 에 의해, 전계발광소자 (100) 는 다수의 발광영역 (EA) 과 비발광영역 (N) 으로 구획될 수 있다. 특히 본 발명은 도 2 및 도 3과 같이, 절연체 (140) 가 트렌치 (112) 의 개구부와 대응되는 위치에 배치됨으로써, 트렌치 (112) 의 개구부와 대응되는 영역에 비발광영역 (N) 이 형성되고, 트렌치 (112) 의 배열에 의해 구획되는 일부의 격자 공간 내에 발광영역 (EA) 이 형성될 수 있다.

또한, 절연체 (140) 는 제1 전극 (130) 의 리세스부 (131) 에 완전히 삽입되도록 적층된다. 후술하겠지만, 발광층 (150) 이 적어도 발광영역 (EA) 에서 균일한 층을 이루면서 형성되도록 하기 위하여, 절연체 (140) 는 제1 전극 (130) 의 리세스부 (131) 에 완전히 삽입되어야 한다. 여기서 완전히 삽입된다는 것은, 절연체 (140) 의 높이가 리세스부 (131) 의 높이와 같거나 작게 형성되어, 절연체 (140) 의 상부가 리세스부 (131) 주변에 위치한 제1 전극 (130) 보다 낮게 배치되는 것을 의미한다.

절연체 (140) 는 전기적인 절연을 가능하게 하는 다양한 소재로 이루어질 수 있다. 예시적으로, 절연체 (140) 는 실리콘 산화물 (SiOx), 실리콘 질화물 (SiNx), 알루미늄 산화물 (AlOx) 등일 수 있다.

발광층 (150) 은 제1 전극 (130) 과 절연체 (140) 를 덮도록 그 상부에 적층된다.

절연체 (140) 와 접촉된 발광층 (150) 의 영역은 제1 전극 (130) 과 전기적으로 절연되어 빛을 방출하지 않고 (즉, 비발광영역 (N)), 제1 전극 (130) 과 접촉된 발광층 (150) 의 영역은 제1 전극 (130) 및 후술할 제2 전극 (160) 에서 정공 및 전자를 제공받아 빛을 방출한다 (즉, 발광영역 (EA)).

발광층 (150) 은 도 3과 같이, 발광영역 (EA) 에 포함되는 영역이 비발광영역 (N) 에 포함되는 영역보다 높게 형성될 수 있다. 이는, 상술한 바와 같이 절연층 (140) 이 리세스부 (131) 에 완전히 삽입되도록 배치됨으로써, 달성될 수 있다. 나아가, 발광영역 (EA) 에 포함되는 영역이 비발광영역 (N) 에 포함되는 영역보다 높게 형성됨으로써, 발광층이 스핀 코팅 (Spin Coating) 방법으로 형성되는 경우, 적어도 발광영역 (EA) 내에서 발광층 (150) 이 균일하게 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면 전계 발광소자 (100) 가 적어도 발광영역 (EA) 내에서 균일한 발광층 (150) 을 포함할 수 있으므로, 본 발명의 전계 발광소자 (100) 는 도 1의 종래의 전계 발광소자 (1) 에서 발광층 (6) 내에서 전류 몰림 현상이 발생하여 발광 균일도가 저하되던 문제점을 개선할 수 있다.

한편, 발광층 (150) 은 양자점을 포함한다. 양자점은 전계 발광 (electro-luminesence) 하는 나노 반도체 입자로서, 양자점의 크기와 모양에 따라 특정 파장의 빛을 발생시킬 수 있는 발광 물질이다.

발광층 (150) 은 이러한 양자점을 적절히 조합하여 포함함으로써, 발광층 (150) 에서 백색광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 발광층 (150) 이 약 430㎚ 내지 약 470㎚ 사이의 파장대의 청색광을 방출하는 양자점, 약 520㎚ 내지 약 560㎚ 사이의 파장대의 녹색광을 방출하는 양자점 및 약 630㎚ 내지 약 660㎚ 사이의 파장대의 적색광을 방출하는 양자점을 모두 포함된다면, 발광층 (150) 은 이들이 혼합된 백색광을 방출할 수 있다.

발광층 (150) 에 포함되는 양자점은 주기율표 상의 II-VI족, III-V족, IV-VI족, IV족 반도체 물질 또는 이들의 화합물일 수 있다. 예를 들어, 양자점은 CdS, CdSe, GaN, GaP, InN, PbS, Si, Ge, SiC, SiGe 또는 이들의 조합일 수 있다. 나아가 발광층 (150) 에 포함되는 양자점은 상술한 것에 제한되지 않고, 당업자에게 공지된 임의의 반도체 물질 또는 화합물일 수 있다.

한편, 발광층 (150) 은 양자점 만을 포함하여 이루어질 수도 있고, 양자점 및 유기물을 포함하여 이루어질 수도 있다. 예시적으로, 발광층 (150) 은 도 4와 같이 양자점층 (151) 과 유기물층 (152, 153) 이 적층된 다중막 구조로 형성될 수 있다. 다만, 발광층 (150) 은 상술한 바에 한정되지 않고, 공지된 다양한 방식으로 이루어질 수 있음은 물론이다.

제2 전극 (160) 은 발광층 (150) 으로 전자를 제공하는 음극 (cathode) 일 수 있다.

제2 전극 (160) 은 발광층 (150) 의 전면을 덮으면서, 발광층 (150) 상에 적층되어, 발광층 (150) 에서 방출되는 빛을 반사시킬 수 있다. 즉, 제2 전극 (160) 은 제1 전극 (130) 및 발광층 (150) 과 전기적으로 연결됨과 동시에, 발광층 (150) 에서 방출되는 빛이 투명한 제1 전극 (130) 및 기판 (110) 을 통해 방출될 수 있도록 빛의 경로를 변경시키는 역할을 한다.

이러한 제2 전극 (160) 은 예시적으로, Al, Ag, Ca, Mg, Au, Mo, Ir, Cr, Ti, Pd 등의 금속 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 공지의 다양한 전도성 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 제2 전극 (160) 의 두께는 전계 발광소자 (100) 의 형태, 크기 등의 설계 사양에 따라 조절될 수 있다.

이하, 첨부된 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 발광소자의 제조방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 전계 발광소자 (100) 의 구조 등 대해서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 상술하였으므로, 이하에서는 전계 발광소자 (100) 가 제조되는 단계 및 방법을 중심으로 서술하도록 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계 발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 6은 도 4의 제조방법의 각 단계를 완료한 경우의 상태를 도시한 개략적인 단면도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 전계 발광소자의 제조방법은 기판에 트렌치를 형성하는 단계 (S110) 와, 트렌치 내에 보조전극을 삽입하는 단계 (S120) 와, 보조전극과 대응되는 영역에 리세스부를 형성하도록, 기판과 보조전극 상에 제1 전극을 적층하는 단계 (S130) 와, 제1 전극의 리세스부에 삽입되도록 절연체를 적층하는 단계 (S140) 와, 제1 전극과 절연체 상에 발광층을 적층하는 단계 (S150) 와, 발광층 상에 제2 전극을 적층하는 단계 (S160) 를 포함한다.

먼저, 도 6a와 같이, 기판 (110) 의 일면 (111) 에 복수의 트렌치 (112) 를 형성한다 (S110).

기판 (110) 에 트렌치 (112) 를 형성하는 방법은 단펄스 (short pulse) 레이저 등을 이용하여 물리적으로 기판 (110) 을 식각하는 방법, 건식 식각 (etchihg) 또는 습식 식각 등의 화학적 방법이 사용될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 본 단계 (S110) 는 기판 (110) 에 트렌치 (112) 를 형성하기 위한 공지의 방식에 의하여 달성될 수 있다.

도 6b와 같이, 트렌치 (112) 내에 보조전극 (120) 을 삽입한다 (S120). 이때, 보조전극 (120) 의 상부가 기판 (110) 의 일면 (111) 보다 낮게 배치되도록 트렌치 (112) 내에 보조전극 (120) 을 완전히 삽입한다.

본 단계 (S120) 는 트렌치 (112) 에 액상의 도전성 물질을 넣어 경화시키는 방법으로 수행될 수도 있고, 그 밖에도 전기도금방법, 물리적 기상 증착법 (physical vapor deposition), 화학적 기상 증착법 (chemical vapor deposition), 졸-겔법 (sol-gel) 등의 공지의 다양한 방식을 통하여 수행될 수도 있다.

다음으로, 도 6c와 같이, 보조전극 (120) 을 덮도록, 기판 (110) 의 일면 (111) 상에 제1 전극 (130) 을 형성한다 (S130).

본 단계 (S130) 는 물리적 기상 증착법 또는 화학적 기상 증착법, 스퍼터링법 (Sputtering), 이온플레이팅법 (Ion Plating) 및 전자 빔 증착법 (E-beam Evaporation) 과 같은 다양한 방법에 의해 수행될 수 있다.

상술하였지만, 이러한 증착 방법에 의하여 제1 전극 (130) 이 형성되는 경우, 제1 전극 (130) 은 실질적으로 균일한 두께를 가지면서, 트렌치 (112) 가 형성된 기판 (110) 의 일면 (111) 의 형상에 따라 적층될 수 있다. 따라서, 본 단계 (S130) 에 의하면 제1 전극 (130) 은 트렌치 (112) 의 개구부와 대응되는 영역에서 트렌치 (112) 쪽으로 함몰된 리세스부 (131) 를 포함하도록 형성될 수 있다.

한편, 본 단계 (S130) 에서 필요에 따라, 제1 전극 (130) 을 형성한 후 연마공정을 수행하여 제1 전극 (130) 의 표면 거칠기를 개선시키는 단계가 더 수행될 수 있고, 질산, 황산, 염산 등의 산성 용액을 이용하여 제1 전극 (130) 세정하는 세정공정을 수행하여 제1 전극 (130) 의 표면에 잔류하는 불순물을 제거하는 단계가 더 수행될 수도 있다.

도 6d와 같이, 제1 전극 (130) 의 리세스부 (131) 에 절연체 (140) 를 적층한다 (S140). 이때, 절연체 (140) 는 상술한 바와 같이 제1 전극 (130) 의 리세스부 (131) 에 완전히 삽입되도록 배치되어야 한다.

본 단계 (S140) 는, 리세스부 (131) 에만 절연층 (140) 을 형성하기 위하여, 스퍼터링 또는 화학 기상 증착 방법을 통하여 제1 전극 상 (130) 에 금속 산화물층을 형성한 후, 포토리소그래피 (photolithograph) 방법으로 발광영역 (EA) 에 포함되는 금속 산화물층을 패터닝하여 제거하는 방법으로 수행될 수 있다. 포토리소그래피 방법은 도포, 노광, 현상, 식각 및 포토레지스트 제거 등과 같은 부수적인 공정들을 수반할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이고, 절연층 (140) 이 형성되는 방법으로는 공지의 다양한 방식이 사용될 수 있다.

도 6e와 같이, 제1 전극 (130) 과 절연체 (140) 를 덮도록 발광층 (150) 을 형성한다 (S150).

본 단계 (S150) 는 스핀 코팅 방법에 의해 수행될 수 있다. 이전 단계 (S140) 에서 절연체 (140) 가 리세스부 (131) 에 완전히 삽입되도록 적층됨으로써, 본 단계 (S150) 에서, 적어도 제1 전극 (130) 상에 형성되는 발광층 (150) 은 스핀코팅 방식에 의해 균일하게 적층될 수 있다.

다음으로, 도 6f와 같이, 발광층 (150) 상에 제2 전극 (160) 을 적층한다 (S160).

본 단계 (S160) 는 상술한 제1 전극 (130) 의 적층 단계 (S130) 에서 제1 전극 (130) 이 형성되는 방법과 동일한 방법에 의해 수행될 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.

상술한 전계 발광소자 및 이를 제조하는 방법에 따르면, 기판을 식각하여 보조전극을 삽입함으로써, 균일한 발광층이 형성될 수 있다. 나아가, 균일한 발광층이 형성됨으로써, 발광층에서의 전류 몰림 현상이 개선되어, 발광 균일도가 향상될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 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 … 전계 발광소자
110 … 기판
111 … 일면
112 … 트렌치
120 … 보조전극
130 … 제1 전극
131 … 리세스부
140 … 절연체
150 … 발광층
151 … 양자점층
152, 153 … 유기물층
160 … 제2 전극

Claims

일면에 복수의 트렌치가 형성되는 기판;
상기 트렌치 내에 삽입되고, 상부가 상기 일면보다 낮게 배치되도록 구성되는 보조전극;
상기 보조전극을 덮고, 상기 트렌치의 개구부와 대응되는 영역에 리세스부를 형성하도록 상기 일면 상에 적층되는 제1 전극;
상기 리세스부에 삽입되고, 상기 제1 전극 상에 적층되는 절연체;
상기 제1 전극과 상기 절연체 상에 적층되는 발광층; 및
상기 발광층 상에 적층되는 제2 전극; 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전계 발광소자.
제 1항에 있어서,
상기 제1 전극은 투명한 양극 (anode) 이고,
상기 제2 전극은 음극 (cathode) 이고, 상기 발광층의 전면을 덮도록 형성되어 상기 발광층에서 방출되는 빛을 반사시키는 것을 특징으로 하는, 전계 발광소자.
제 1항에 있어서,
상기 발광층은, 양자점 (Quantum dot) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전계 발광소자.
기판의 일면에 복수의 트렌치를 형성하는 단계;
상부가 상기 일면보다 낮게 배치되도록, 상기 트렌치 내에 보조전극을 삽입하는 단계;
상기 보조전극을 덮고, 상기 트렌치의 개구부와 대응되는 영역에 리세스부를 형성하도록, 상기 일면 상에 제1 전극을 적층하는 단계;
상기 리세스부에 삽입되도록, 상기 제1 전극 상에 절연체를 적층하는 단계;
상기 제1 전극과 상기 절연체 상에 발광층을 적층하는 단계; 및
상기 발광층 상에 제2 전극을 적층하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전계 발광소자의 제조방법.