KR20170142449A - 전극 구조체, 이를 포함하는 전자 소자 및 이의 제조방법 - Google Patents
전극 구조체, 이를 포함하는 전자 소자 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 명세서는 전극 구조체, 상기 전극 구조체를 포함하는 전자 소자 및 전극 구조체의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 명세서는 전극 구조체, 상기 전극 구조체를 포함하는 전자 소자 및 전극 구조체의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 디스플레이나 터치패널 등의 전자 소자에서 유효 화면부 영역에 투명전극의 적용 제품의 수요가 증가하고 있는데 이를 위해 ITO, IZO, ZnO 등과 같은 금속 산화물 계열의 투명 도전막을 사용하고 있으나 이들은 재료 자체의 내인적인 전도도가 낮아 대형화에 있어 치명적인 문제점을 안고 있다. 특히 최근에 각광받고 있는 OLED 조명 소자를 개발함에 있어서 산화물계 투명전극의 높은 저항 특성으로 인해 소자의 크기가 커질수록 캐리어 크라우딩(crowding) 현상에 의한 전류량의 불균일이 초래되는 문제점이 발생하고 있다. 이는 밝기 균일도의 급격한 감소와 함께 소자 동작 시 국부적으로 높은 열 발생을 유도하여 유기 물질의 열화 (thermal degradation)에 의한 소자 수명의 감소로 이어진다.
이를 해소하기 위해 산화물계 투명전극에 더불어 저항이 낮은 금속전극인 보조전극패턴에 관한 기술이 개발되고 있다.
본 명세서는 전극 구조체, 상기 전극 구조체를 포함하는 전자 소자 및 전극 구조체의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 명세서는 투명 전극; 상기 투명 전극 상에 구비된 차광 패턴; 상기 차광 패턴 상에 구비된 보조 전극 패턴; 및 상기 차광 패턴과 상기 보조 전극 패턴을 덮는 유기 절연 패턴을 포함하고, 상기 차광 패턴의 선폭은 보조 전극 패턴의 선폭보다 넓은 것인 전극 구조체를 제공한다.
또한, 본 명세서는 상기 전극 구조체를 포함하는 전자 소자를 제공한다.
또한, 본 명세서는 상기 전극 구조체의 제조방법으로서, 상기 투명 전극 상에 상기 차광 패턴, 상기 보조 전극 패턴 및 상기 유기 절연 패턴이 순차적으로 구비된 전극 구조체를 형성하는 단계를 포함하는 전극 구조체의 제조방법을 제공한다.
본 발명을 통하여 금속 보조 전극 패턴을 감싸는 형태의 유기 절연 패턴을 손쉽게 구현할 수 있다.
도 1은 종래 기술의 보조 전극 패턴 및 절연 패턴을 형성하는 순서도이다.
도 2는 본 명세서 일 실시상태에 따른 차광 패턴, 보조 전극 패턴 및 절연 패턴을 형성하는 순서도이다.
도 3는 실시예 1에서 형성된 차광 패턴과 보조 전극 패턴의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 4는 비교예 1에서 보조 전극 패턴 상에 형성된 유기 절연 패턴 전구체의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 5은 실시예 1에서 차광 패턴과 보조 전극 패턴 상에 형성된 유기 절연 패턴 전구체의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 6은 비교예 1에서 유기 절연 패턴 전구체를 5분 또는 20분동안 리플로우된 유기 절연 패턴 전구체의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 7은 실시예 1에서 유기 절연 패턴 전구체를 5분 또는 20분동안 리플로우된 유기 절연 패턴 전구체의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 2는 본 명세서 일 실시상태에 따른 차광 패턴, 보조 전극 패턴 및 절연 패턴을 형성하는 순서도이다.
도 3는 실시예 1에서 형성된 차광 패턴과 보조 전극 패턴의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 4는 비교예 1에서 보조 전극 패턴 상에 형성된 유기 절연 패턴 전구체의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 5은 실시예 1에서 차광 패턴과 보조 전극 패턴 상에 형성된 유기 절연 패턴 전구체의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 6은 비교예 1에서 유기 절연 패턴 전구체를 5분 또는 20분동안 리플로우된 유기 절연 패턴 전구체의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 7은 실시예 1에서 유기 절연 패턴 전구체를 5분 또는 20분동안 리플로우된 유기 절연 패턴 전구체의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
이하에서 본 명세서에 대하여 상세히 설명한다.
본 명세서는 투명 전극; 상기 투명 전극 상에 구비된 차광 패턴; 상기 차광 패턴 상에 구비된 보조 전극 패턴; 및 상기 차광 패턴과 상기 보조 전극 패턴을 덮는 유기 절연 패턴을 포함하는 전극 구조체를 제공한다.
상기 투명 전극은 일정이상의 광량이 투과할 수 있는 투명도를 갖는다면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면 산화물계 투명전극막, 얇은 금속막, 금속산화물패턴 또는 금속패턴일 수 있다. 구체적으로, 상기 투명 전극은 산화물계 투명전극막일 수 있다.
상기 산화물계 투명전극막은 투명한 금속 산화물을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 아연 산화물, 인듐 산화물, 주석 산화물 인듐주석 산화물(ITO) 및 인듐아연 산화물(IZO) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 투명 전극의 두께는 일정이상의 광량이 투과할 수 있는 투명도를 갖는다면 특별히 한정하지 않으나, 구체적으로 10nm 이상 500nm 이하일 수 있다.
상기 차광 패턴은 빛을 차단할 수 있는 재질로 형성된 것이며, 빛을 차단할 수 있고 패턴형성에 용이한 재질이라면 특별히 한정하지 않으며 당 기술분야에서 일반적으로 사용하는 재질로 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 차광 패턴은 금속 패턴 또는 전도성 고분자 패턴일 수 있으며, 바람직하게는 금속 패턴일 수 있다. 이때, 금속 패턴은 금속을 포함하는 패턴을 의미하며, 순수한 금속뿐 아니라 금속산화물, 금속질화물 등을 포함할 수 있다.
상기 차광 패턴의 선폭(W2)은 보조 전극 패턴의 선폭(W1)보다 넓을 수 있다. 구체적으로, 상기 차광 패턴의 선폭은 보조 전극 패턴의 선폭보다 0.5㎛ 이상 넓을 수 있으며, 더 구체적으로, 상기 차광 패턴의 선폭은 보조 전극 패턴의 선폭보다 0.5㎛ 이상 10㎛ 이하 넓을 수 있다.
상기 차광 패턴의 선폭은 보조 전극 패턴의 선폭보다 넓다면 특별히 한정하지 않으나, 구체적으로 2.0㎛ 이상 1.0mm 이하일 수 있다.
상기 차광 패턴은 노광시 빛을 차광할 수 있는 최소한의 두께를 갖는 것이 바람직하며, 구체적으로 차광 패턴의 두께는 100nm 이하일 수 있으며, 더 구체적으로 차광 패턴의 두께는 20nm 이상 100nm 이하일 수 있다.
상기 보조 전극이 투명 전극과 전기적으로 연결되어 저항을 낮추는 역할을 하기 위해서는 투명 전극과 보조 전극 사이에 구비된 차광 패턴이 전기 전도도를 갖는 것이 바람직하다.
상기 차광 패턴 및 상기 보조 전극 패턴은 서로 상이한 금속을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 차광 패턴 및 상기 보조 전극 패턴은 서로 에칭액에 대한 에칭속도가 상이한 금속을 포함할 수 있다.
상기 차광 패턴 및 상기 보조 전극 패턴은 서로 상이하고, 각각 독립적으로 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag) 및 이들의 합금을 포함할 수 있다. 구체적으로, 차광 패턴은 알루미늄을 포함하고 보조 전극 패턴은 구리를 포함할 수 있으며, 더 구체적으로, 차광 패턴은 알루미늄으로 이루어지고 보조 전극 패턴은 구리로 이루어질 수 있다.
상기 보조 전극 패턴의 두께는 특별히 한정하지 않으나, 두께가 증가할수록 저항이 더 낮아진다. 본 명세서의 보조 전극 패턴은 두께를 증가시켜도 보조 전극 패턴의 절연이 용이한 장점이 있다. 상기 보조 전극 패턴의 두께는 100nm 이상 2㎛ 이하일 수 있으며, 구체적으로 300nm 이상 500nm 이하일 수 있다.
상기 보조 전극 패턴의 선폭은 차광 패턴의 선폭보다 좁다면 특별히 한정하지 않으나, 구체적으로 1.5㎛ 이상 1mm 이하일 수 있다.
상기 보조 전극 패턴의 패턴형태는 특별히 한정하지 않으나, 사용자의 눈에 보이거나 보조 전극 패턴에 의해 빛이 왜곡되지 않는 것이 바람직하다. 회절/간섭을 최소화 하기 위하여 불규칙적인 패턴이 유리하나 패턴이 한쪽으로 몰려 사용자의 눈에 보일 수 있으므로, 상기 보조 전극 패턴의 패턴은 규칙성과 불규칙성을 적절히 조화시킨 균질한 패턴일 수 있다.
상기 보조 전극 패턴의 형성을 위한 점들을 배치할 때 패턴이 들어갈 면적에 일정크기의 면적을 기본 단위(unit)로 지정하고, 기본 단위 내에 점의 개수를 일정하게 조절하면서 점들을 불규칙하게 배치하여 점들을 연결하여 규칙성과 불규칙성을 적절히 조화시킨 균질한 패턴을 형성할 수 있다. 상기 균질하게 배치된 점을 연결하여 패턴을 형성하는 방법은 특정하지 않으나, 예를 들면 상기 보조 전극 패턴의 형성을 위한 점들을 보로노이 다이어그램 제너레이터 또는 델로니 패턴 제너레이터를 이용하여 패턴을 형성할 수 있다.
상기 차광 패턴과 유기 절연 패턴은 보조 전극 패턴에 대응하여 구비된다. 구체적으로, 상기 차광 패턴과 유기 절연 패턴은 보조 전극 패턴과 형태는 동일하나 보조 전극 패턴보다 선폭만 넓은 상태로 구비된다.
상기 유기 절연 패턴의 선폭(W3)은 상기 차광 패턴의 선폭(W2)보다 넓을 수 있다. 구체적으로, 상기 유기 절연 패턴의 선폭은 상기 차광 패턴의 선폭보다 0.5㎛ 이상 넓을 수 있으며, 더 구체적으로, 유기 절연 패턴의 선폭은 상기 차광 패턴의 선폭보다 0.5㎛ 이상 2㎛ 이하 넓을 수 있다.
상기 차광 패턴의 모서리 중 한 점으로부터 상기 유기 절연 패턴의 상기 차광 패턴과 접촉하는 면의 반대면까지 잇는 가장 짧은 선의 길이는 0.5㎛ 이상일 수 있다. 이 경우 차광 패턴이 유기 절연 패턴에 의한 절연 안정성이 확보될 수 있다.
상기 보조 전극 패턴의 모서리 중 한 점으로부터 상기 유기 절연 패턴의 상기 보조 전극 패턴과 접촉하는 면의 반대면까지 잇는 가장 짧은 선의 길이는 0.5㎛ 이상일 수 있다. 이 경우 보조 전극 패턴이 유기 절연 패턴에 의한 절연 안정성이 확보될 수 있다.
상기 유기 절연 패턴의 상기 차광 패턴 및 상기 보조 전극 패턴과 접촉하는 면의 반대면은 만곡한 면일 수 있다. 이때, 만곡한 면은 모난 부분없이 유선형(streamline shape)인 면을 의미한다.
상기 유기 절연 패턴은 노블락계 고분자, 폴리히드록시 스티렌계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 아크릴계 고분자 및 폴리실록산계 고분자 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 구체적으로 상기 유기 절연 패턴은 폴리이미드계 고분자를 포함할 수 있다.
보조 전극 패턴의 두께가 증가할수록 저항이 더 낮아지므로, 보조 전극 패턴의 두께를 두껍게 형성하는 경우, 절연패턴이 보조 전극 패턴을 완전히 덮지 못하거나, 절연안정성을 확보할 수 있는 두께로 형성되지 못하는 문제점이 있다. 구체적으로, 도 1에서 표시된 바와 같이, 보조 전극 패턴의 단차 때문에 절연안정성을 확보할 수 있도록 절연패턴이 보조 전극 패턴을 충분한 두께로 덮지 못하거나, 도 6의 SEM 이미지처럼 절연 패턴에 의해 덮히지 않아 노출되는 보조 전극 패턴의 표면이 발생할 수 있다.
그러나, 본 명세서의 절연 패턴은 보조 전극 패턴의 두께와 상관없이 보조 전극 패턴을 안정적으로 절연할 수 있는 장점이 있다.
상기 차광 패턴은 두께가 100nm 이하이고 전기 전도도를 가지며, 상기 차광 패턴 및 상기 보조 전극 패턴은 서로 상이하고 각각 독립적으로 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag) 및 이들의 합금을 포함하며, 상기 유기 절연 패턴은 폴리이미드계 고분자를 포함하고, 상기 차광 패턴보다 넓은 선폭을 가지며, 상기 유기 절연 패턴의 상기 차광 패턴 및 상기 보조 전극 패턴과 접촉하는 면의 반대면은 만곡한 면일 수 있다. 이 경우 보조 전극 패턴의 두께가 두꺼워지더라도 보조 전극 패턴을 안정적으로 절연할 수 있다.
본 명세서는 상기 전극 구조체를 포함하는 전자 소자를 제공한다.
상기 전자 소자는 전극 구조체를 포함할 수 있는 소자라면 특별히 한정하지 않으나, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED), 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diode, OLED), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 씨오티 구조의 액정 표시 장치(Color filter on Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display, COT-LCD), 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(Thin FIlm Transistor- Liquid Crystal Display, LCD-TFT) 및 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT) 중 어느 하나일 수 있다.
본 명세서는 상기 전극 구조체를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
본 명세서는 상기 전극 구조체를 포함하는 조명 장치를 제공한다. 상기 조명 장치는 백색의 조명 장치이거나 유색의 조명 장치일 수 있다.
본 명세서는 상기 전극 구조체의 제조방법으로서, 상기 투명 전극 상에 상기 차광 패턴, 상기 보조 전극 패턴 및 상기 유기 절연 패턴이 순차적으로 구비된 전극 구조체를 형성하는 단계를 포함하는 전극 구조체의 제조방법을 제공한다.
상기 전극 구조체의 제조방법은 상술한 전극 구조체의 설명을 인용할 수 있다.
상기 전극 구조체를 형성하는 단계는, S1) 상기 투명 전극 상에 상기 차광 패턴 및 상기 보조 전극 패턴을 형성하는 단계; 및 S2) 상기 차광 패턴과 상기 보조 전극 패턴을 덮는 유기 절연 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 S1) 단계에서 차광 패턴 및 상기 보조 전극 패턴을 각각 상기 투명 전극 상에 형성하는 방법은 차광 패턴 및 상기 보조 전극 패턴을 기판 상에 형성할 수 있다면, 특별히 한정하지 않으며, 예를 들면, 롤프린팅, 잉크젯인쇄법, 스크린인쇄법, 증착법, 포토리소그래피법, 식각법 등일 수 있으며, 식각법이 바람직하다.
상기 S1) 단계는,
S1-1) 상기 투명 전극 상에 차광층을 형성하는 단계;
S1-2) 상기 차광층 상에 보조 전극층을 형성하는 단계;
S1-3) 상기 보조 전극층 상에 식각 보호 패턴을 형성하는 단계; 및
S1-4) 1회 이상의 식각공정을 통해, 상기 차광층과 상기 보조 전극층의 상기 식각 보호 패턴이 형성되지 않은 부분을 제거하여 상기 차광 패턴과 상기 보조 전극 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 S1-1) 단계에서, 차광층을 형성하는 방법은 특별히 한정하지 않으며, 당 기술분야에서 일반적으로 사용하는 방법으로 형성할 수 있다. 구체적으로, 차광층을 형성하는 방법은 도금 증착, 스퍼터 증착 및 이베퍼레이션 증착법 중 어느 하나의 방법일 수 있다.
상기 S1-1) 단계에서, 차광층용 조성물은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag) 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 구체적으로 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 S1-2) 단계에서, 보조 전극층을 형성하는 방법은 특별히 한정하지 않으며, 당 기술분야에서 일반적으로 사용하는 방법으로 형성할 수 있다. 구체적으로, 보조 전극층을 형성하는 방법은 도금 증착, 스퍼터 증착 및 이베퍼레이션 증착법 중 어느 하나의 방법일 수 있다.
상기 S1-2) 단계에서, 보조 전극층용 조성물은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag) 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 구체적으로 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag) 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 S1-3) 단계에서, 식각 보호 패턴을 형성하는 방법은 특별히 한정하지 않으며, 당 기술분야에서 일반적으로 사용하는 방법으로 형성할 수 있다. 구체적으로, 식각 보호 패턴을 형성하는 방법은 롤프린팅, 잉크젯인쇄법, 스크린인쇄법 및 포토리소그래피법 중 어느 하나의 방법일 수 있다.
상기 S1-3) 단계에서, 식각 보호 패턴을 형성하는 방법은 보조 전극층 상에 식각 보호 패턴용 조성물을 이용하여 식각 보호 패턴을 직접 형성하거나, 보조 전극층 상에 식각 보호 패턴용 조성물을 이용하여 식각 보호층을 형성한 후 이를 현상하여 패턴을 형성할 수 있다.
상기 S1-3) 단계에서, 식각 보호 패턴용 조성물은 내식각성 고분자 및 용매를 포함할 수 있다. 상기 내식각성 고분자는 노블락계 고분자 및 폴리히드록시 스티렌계 고분자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 식각 보호 패턴을 광을 이용하여 패턴을 형성하는 경우, 상기 식각 보호 패턴용 조성물에 감광성을 부여할 수 있는 조성을 추가할 수 있다. 예를 들면, 상기 식각 보호 패턴용 조성물은 가교제, 다이아조나프토 퀴논 계열의 광활성 물질, 개시제 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 식각 보호 패턴용 조성물은 포지티브 감광재 조성물 또는 네가티브 감광재 조성물일 수 있으며, 특별히 한정하지 않는다.
상기 용매, 가교제 및 개시제는 특별히 한정하지 않으며, 당 기술분야에서 일반적으로 사용하는 것을 채용할 수 있다.
상기 S1-4) 단계는 일괄 식각액으로 1회의 식각공정을 통해 패턴을 형성하거나, 2종 이상의 식각액으로 2회 이상의 식각공정을 통해 패턴을 형성할 수 있다. 바람직하게, 상기 S1-4) 단계는 일괄 식각액으로 1회의 식각공정을 통해, 상기 차광층과 상기 보조 전극층의 상기 식각 보호 패턴이 형성되지 않은 부분을 제거하여 상기 차광 패턴과 상기 보조 전극 패턴을 형성하는 단계일 수 있다. 이때, 상기 일괄 식각액에 대한 상기 차광층과 상기 보조 전극층의 식각속도의 차이로, 상기 차광 패턴의 선폭이 보조 전극 패턴의 선폭보다 넓게 형성될 수 있다.
상기 식각액은 차광층과 보조 전극층을 각각 식각할 수 있다면 특별히 한정하지 않으나, 차광층과 상기 보조 전극층을 형성한 재료에 따라 당 기술분야에서 일반적으로 사용하는 것을 선택할 수 있다.
상기 일괄식각액은 차광층과 보조 전극층을 모두 식각할 수 있다면 특별히 한정하지 않으나, 차광층과 상기 보조 전극층을 형성한 재료에 따라 당 기술분야에서 일반적으로 사용하는 것을 선택할 수 있다. 상기 일괄식각액은 인산, 질산, 초산이 혼합되어 있는 혼산계 식각액, 염화철 계열의 식각액, 염화동 계열의 식각액, 황산과수계 식각액 및 염산, 유기산 계열의 식각액 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
차광층이 알루미늄으로 형성되고, 보조 전극층이 구리로 형성된 경우, 알루미늄 및 구리를 모두 식각할 수 있는 일괄식각액은 인산, 질산, 초산이 혼합되어 있는 혼산계 식각액 및 염화철 계열의 식각액 중 어느 하나일 수 있다.
상기 S2) 단계는,
S2-1) 상기 투명 전극의 상기 차광 패턴 및 상기 보조 전극 패턴이 구비된 면 상에 감광성 유기 절연층을 형성하는 단계;
S2-2) 상기 투명 전극의 상기 감광성 유기 절연층이 형성된 면의 반대면 측에서 빛을 조사하는 노광단계;
S2-3) 노광된 감광성 유기 절연층을 현상하여 상기 투명 전극의 상기 차광 패턴 및 상기 보조 전극 패턴이 구비된 면 상에 유기 절연 패턴의 전구체를 형성하는 단계; 및
S2-4) 상기 유기 절연 패턴의 전구체를 가열하여 상기 차광 패턴과 상기 보조 전극 패턴을 덮는 유기 절연 패턴을 형성하는 리플로우단계를 포함할 수 있다.
상기 S2-1) 단계는 상기 투명 전극의 상기 차광 패턴 및 상기 보조 전극 패턴이 구비된 면 상에 감광성 유기 절연층용 조성물을 이용하여 감광성 유기 절연층을 형성하는 단계이다.
상기 S2-1) 단계에서, 감광성 유기 절연층을 형성하는 방법은 특별히 한정하지 않으며, 당 기술분야에서 일반적으로 사용하는 방법으로 형성할 수 있다. 구체적으로, 감광성 유기 절연층을 형성하는 방법은 딥 코팅법, 스프레이 코팅법, 스핀 코팅법 및 슬릿 코팅법 중 어느 하나의 방법일 수 있다.
상기 S2-1) 단계에서, 감광성 유기 절연층용 조성물은 절연성 고분자, 다이아조나프토 퀴논 계열의 광활성 물질 및 용매를 포함할 수 있으며, 상기 감광성 유기 절연층용 조성물은 포지티브 감광재 조성물일 수 있다.
상기 절연성 고분자는 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면 노블락계 고분자, 폴리히드록시 스티렌계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 아크릴계 고분자 및 폴리실록산계 고분자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 S2-2) 단계에서, 상기 노광단계는 투명 전극 측에 광을 조사하여 노광하며, 구체적으로, 상기 투명 전극의 상기 감광성 유기 절연층이 형성된 면의 반대면 측에 광을 조사하여 기판 상의 차광 패턴에 의해 빛이 선택적으로 감광성 유기 절연층에 노광될 수 있다.
상기 노광단계는 투명 전극의 차광 패턴 및 감광성 유기 절연층이 구비된 면의 반대측에 광을 조사하여, 상기 차광 패턴이 형성되지 않은 영역에만 빛이 투과하여 상기 차광 패턴이 형성되지 않은 영역에 형성된 감광성 유기 절연층 중 일부가 투과된 빛에 노출될 수 있다.
상기 노광단계에 의해 빛에 노출된 감광성 유기 절연층의 일부는 현상액에 의해 현상되는 성질로 변화할 수 있다.
상기 노광조건은 도포된 감광성 유기 절연층용 조성물의 성질에 따라 조절될 수 있으며, 특별히 한정하지 않는다.
상기 S2-3) 단계는 노광된 감광성 유기 절연층을 현상액에 의해 빛에 노출된 감광성 유기 절연층의 일부 제거되어 차광 패턴 상에 유기 절연 패턴의 전구체가 형성되는 단계이다.
상기 현상액은 노광된 감광성 유기 절연층을 현상할 수 있다면 특별히 한정하지 않으나, 당 기술분야에서 일반적으로 사용하는 것을 채용할 수 있다.
상기 S2-4) 단계에서, 상기 유기 절연 패턴의 전구체를 가열하는 온도는 상기 유기 절연 패턴의 전구체를 가열하여 상기 차광 패턴과 상기 보조 전극 패턴을 덮을 수 있다면 특별히 한정하지 않으나, 구체적으로 130℃ 이상 250℃ 이하일 수 있다.
상기 S2) 단계는, S2-5) 상기 유기 절연 패턴을 경화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 유기 절연 패턴을 경화하는 온도는 특별히 한정하지 않으나, 구체적으로 130℃ 이상 250℃ 이하일 수 있다.
상기 전극 구조체의 제조방법은 S1-1) 단계 이전에, 기판 상에 투명 전극을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 투명 전극을 형성하는 방법은 특별히 한정하지 않으나, 스퍼터 증착법, 및 화학기상증착법 중 어느 하나의 방법일 수 있다.
상기 전극 구조체를 형성하는 단계는,
S1-1) 상기 투명 전극 상에 차광층을 형성하는 단계;
S1-2) 상기 차광층 상에 보조 전극층을 형성하는 단계;
S1-3) 상기 보조 전극층 상에 식각 보호 패턴을 형성하는 단계;
S1-4) 일괄 식각액으로 1회의 식각공정을 통해, 상기 차광층과 상기 보조 전극층의 상기 식각 보호 패턴이 형성되지 않은 부분을 제거하여 상기 차광 패턴과 상기 보조 전극 패턴을 형성하는 단계;
S2-1) 상기 투명 전극의 상기 차광 패턴 및 상기 보조 전극 패턴이 구비된 면 상에 감광성 유기 절연층을 형성하는 단계;
S2-2) 상기 투명 전극의 상기 감광성 유기 절연층이 형성된 면의 반대면 측에서 빛을 조사하는 노광단계;
S2-3) 노광된 감광성 유기 절연층을 현상하여 상기 투명 전극의 상기 차광 패턴 및 상기 보조 전극 패턴이 구비된 면 상에 유기 절연 패턴의 전구체를 형성하는 단계;
S2-4) 상기 유기 절연 패턴의 전구체를 가열하여 상기 차광 패턴과 상기 보조 전극 패턴을 덮는 유기 절연 패턴을 형성하는 리플로우단계; 및
S2-5) 상기 유기 절연 패턴을 경화하는 단계를 포함할 수 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 명세서를 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 명세서를 예시하기 위한 것일 뿐, 본 명세서를 한정하기 위한 것은 아니다.
[실시예]
[실시예 1]
23nm 두께의 ITO 필름 상에 스퍼터 증착법으로 100nm 두께의 알루미늄막(차광층)을 형성하고, 그 위에 이베퍼레이션 증착법으로 500nm 두께의 구리막(보조 전극층)을 형성했다.
상기 구리막 상에 노블락 수지 기반의 식각 보호 패턴용 조성물을 이용하여 리버스 오프셋 인쇄공정으로 식각 보호 패턴을 형성했다.
상기 알루미늄막과 구리막의 식각 보호 패턴이 형성되지 않은 부분을 인산, 질산 및 초산이 혼합된 혼산계 식각액으로 제거하여 알루미늄 패턴과 구리 패턴을 형성한 후, 황산과수계 구리 식각액으로 구리 패턴을 추가적으로 식각했다. 이때 알루미늄 패턴이 구리 패턴보다 선폭이 넓은 것을 도 3를 통해 알 수 있다.
상기 알루미늄 패턴과 구리 패턴 상에 감광성 폴리이미드 조성물을 이용하여 감광성 폴리이미드층을 형성한 후, ITO 필름의 알루미늄 패턴과 구리 패턴이 형성된 면의 반대면 측에서 빛을 조사했다.
노광 후 감광성 폴리이미드층을 Tetramethylammonium hydroxide(TMAH) 2.38wt% 현상액으로 현상하여 유기 절연 패턴 전구체를 형성했다.
[비교예 1]
알루미늄막(차광층)을 형성하지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 제조했다. 구리 패턴(보조 전극 패턴)을 차광 패턴으로 사용하여 구리 패턴 상에 형성된 유기 절연 패턴 전구체는 구리 패턴보다 선폭이 좁은 것을 알 수 있다.
[실험예 1]
실시예 1 및 비교예 1에서 형성된 유기 절연 패턴 전구체를 140℃에서 5분 또는 20분 동안 리플로우한 결과를 각각 도 6 및 도 7에 도시했다.
상기 도 6 및 도 7을 통해, 실시예 1은 5분만에 알루미늄 패턴과 구리 패턴이 덮인 것을 알 수 있으며 20분이 지나면 유기 절연 패턴 전구체가 흘러내려 만곡된 표면이 형성되었으나, 비교예 1은 20분이 지나도 구리 패턴이 완전히 덮이지 않아 미절연 영역이 발생하는 것을 알 수 있다.
1: 투명 전극
2: 보조 전극층
3: 식각 보호 패턴
4: 보조 전극 패턴
5: 유기 절연 전구체층
6: 유기 절연 패턴의 전구체
7: 유기 절연 패턴
100: 투명 전극
200: 차광층 210: 차광 패턴
300: 보조 전극층 310: 보조 전극 패턴
400: 식각 보호 패턴
500: 유기 절연 전구체층 510: 유기 절연 패턴의 전구체
520: 유기 절연 패턴
W1: 보조 전극 패턴의 선폭
W2: 차광 패턴의 선폭
W3: 유기 절연 패턴의 선폭
2: 보조 전극층
3: 식각 보호 패턴
4: 보조 전극 패턴
5: 유기 절연 전구체층
6: 유기 절연 패턴의 전구체
7: 유기 절연 패턴
100: 투명 전극
200: 차광층 210: 차광 패턴
300: 보조 전극층 310: 보조 전극 패턴
400: 식각 보호 패턴
500: 유기 절연 전구체층 510: 유기 절연 패턴의 전구체
520: 유기 절연 패턴
W1: 보조 전극 패턴의 선폭
W2: 차광 패턴의 선폭
W3: 유기 절연 패턴의 선폭
Claims (19)
- 투명 전극;
상기 투명 전극 상에 구비된 차광 패턴;
상기 차광 패턴 상에 구비된 보조 전극 패턴; 및
상기 차광 패턴과 상기 보조 전극 패턴을 덮는 유기 절연 패턴을 포함하고,
상기 차광 패턴의 선폭은 보조 전극 패턴의 선폭보다 넓은 것인 전극 구조체. - 청구항 1에 있어서, 상기 유기 절연 패턴의 선폭은 상기 차광 패턴의 선폭보다 넓은 것인 전극 구조체.
- 청구항 1에 있어서, 상기 차광 패턴의 두께는 100nm 이하인 것인 전극 구조체.
- 청구항 1에 있어서, 상기 보조 전극 패턴의 두께는 100nm 이상 2㎛ 이하인 것인 전극 구조체.
- 청구항 1에 있어서, 상기 차광 패턴은 전기 전도도를 갖는 것인 전극 구조체.
- 청구항 1에 있어서, 상기 차광 패턴 및 상기 보조 전극 패턴은 서로 상이한 금속을 포함하는 것인 전극 구조체.
- 청구항 1에 있어서, 상기 차광 패턴 및 상기 보조 전극 패턴은 서로 상이하고, 각각 독립적으로 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag) 및 이들의 합금을 포함하는 것인 전극 구조체.
- 청구항 1에 있어서, 상기 유기 절연 패턴의 상기 차광 패턴 및 상기 보조 전극 패턴과 접촉하는 면의 반대면은 만곡한 면인 것인 전극 구조체.
- 청구항 1에 있어서, 상기 유기 절연 패턴은 폴리이미드계 고분자를 포함하는 것인 전극 구조체.
- 청구항 1에 있어서, 상기 차광 패턴은 두께가 100nm 이하이고 전기 전도도를 가지며,
상기 차광 패턴 및 상기 보조 전극 패턴은 서로 상이하고 각각 독립적으로 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag) 및 이들의 합금을 포함하며,
상기 유기 절연 패턴은 폴리이미드계 고분자를 포함하고, 상기 차광 패턴보다 넓은 선폭을 가지며, 상기 유기 절연 패턴의 상기 차광 패턴 및 상기 보조 전극 패턴과 접촉하는 면의 반대면은 만곡한 면인 것인 전극 구조체. - 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 따른 전극 구조체를 포함하는 전자 소자.
- 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 따른 전극 구조체의 제조방법으로서,
상기 투명 전극 상에 상기 차광 패턴, 상기 보조 전극 패턴 및 상기 유기 절연 패턴이 순차적으로 구비된 전극 구조체를 형성하는 단계를 포함하는 전극 구조체의 제조방법. - 청구항 12에 있어서, 상기 전극 구조체를 형성하는 단계는,
S1) 상기 투명 전극 상에 상기 차광 패턴 및 상기 보조 전극 패턴을 형성하는 단계; 및
S2) 상기 차광 패턴과 상기 보조 전극 패턴을 덮는 유기 절연 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것인 전극 구조체의 제조방법. - 청구항 13에 있어서, 상기 S1) 단계는,
S1-1) 상기 투명 전극 상에 차광층을 형성하는 단계;
S1-2) 상기 차광층 상에 보조 전극층을 형성하는 단계;
S1-3) 상기 보조 전극층 상에 식각 보호 패턴을 형성하는 단계; 및
S1-4) 1회 이상의 식각공정을 통해, 상기 차광층과 상기 보조 전극층의 상기 식각 보호 패턴이 형성되지 않은 부분을 제거하여 상기 차광 패턴과 상기 보조 전극 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것인 전극 구조체의 제조방법. - 청구항 14에 있어서,
상기 S1-4) 단계는, 일괄 식각액으로 1회의 식각공정을 통해, 상기 차광층과 상기 보조 전극층의 상기 식각 보호 패턴이 형성되지 않은 부분을 제거하여 상기 차광 패턴과 상기 보조 전극 패턴을 형성하는 단계이며,
상기 일괄 식각액에 대한 상기 차광층과 상기 보조 전극층의 식각속도의 차이로, 상기 차광 패턴의 선폭이 보조 전극 패턴의 선폭보다 넓게 형성되는 것인 전극 구조체의 제조방법. - 청구항 13에 있어서, 상기 S2) 단계는,
S2-1) 상기 투명 전극의 상기 차광 패턴 및 상기 보조 전극 패턴이 구비된 면 상에 감광성 유기 절연층을 형성하는 단계;
S2-2) 상기 투명 전극의 상기 감광성 유기 절연층이 형성된 면의 반대면 측에서 빛을 조사하는 노광단계;
S2-3) 노광된 감광성 유기 절연층을 현상하여 상기 투명 전극의 상기 차광 패턴 및 상기 보조 전극 패턴이 구비된 면 상에 유기 절연 패턴의 전구체를 형성하는 단계; 및
S2-4) 상기 유기 절연 패턴의 전구체를 가열하여 상기 차광 패턴과 상기 보조 전극 패턴을 덮는 유기 절연 패턴을 형성하는 리플로우단계를 포함하는 것인 전극 구조체의 제조방법. - 청구항 16에 있어서, 상기 S2-4) 단계에서, 상기 유기 절연 패턴의 전구체를 가열하는 온도는 130℃ 이상 250℃ 이하인 것인 전극 구조체의 제조방법.
- 청구항 16에 있어서, 상기 S2) 단계는,
S2-5) 상기 유기 절연 패턴을 경화하는 단계를 더 포함하는 것인 전극 구조체의 제조방법. - 청구항 13에 있어서, 상기 전극 구조체를 형성하는 단계는,
S1-1) 상기 투명 전극 상에 차광층을 형성하는 단계;
S1-2) 상기 차광층 상에 보조 전극층을 형성하는 단계;
S1-3) 상기 보조 전극층 상에 식각 보호 패턴을 형성하는 단계;
S1-4) 일괄 식각액으로 1회의 식각공정을 통해, 상기 차광층과 상기 보조 전극층의 상기 식각 보호 패턴이 형성되지 않은 부분을 제거하여 상기 차광 패턴과 상기 보조 전극 패턴을 형성하는 단계;
S2-1) 상기 투명 전극의 상기 차광 패턴 및 상기 보조 전극 패턴이 구비된 면 상에 감광성 유기 절연층을 형성하는 단계;
S2-2) 상기 투명 전극의 상기 감광성 유기 절연층이 형성된 면의 반대면 측에서 빛을 조사하는 노광단계;
S2-3) 노광된 감광성 유기 절연층을 현상하여 상기 투명 전극의 상기 차광 패턴 및 상기 보조 전극 패턴이 구비된 면 상에 유기 절연 패턴의 전구체를 형성하는 단계;
S2-4) 상기 유기 절연 패턴의 전구체를 가열하여 상기 차광 패턴과 상기 보조 전극 패턴을 덮는 유기 절연 패턴을 형성하는 리플로우단계; 및
S2-5) 상기 유기 절연 패턴을 경화하는 단계를 포함하는 것인 전극 구조체의 제조방법.
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