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KR20160025061A - Method of manufacturing a photo-functional pattern structure - Google Patents

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KR20160025061A
KR20160025061A KR1020140110714A KR20140110714A KR20160025061A KR 20160025061 A KR20160025061 A KR 20160025061A KR 1020140110714 A KR1020140110714 A KR 1020140110714A KR 20140110714 A KR20140110714 A KR 20140110714A KR 20160025061 A KR20160025061 A KR 20160025061A
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KR
South Korea
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refractive index
photo
functional pattern
pattern
material layer
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Application number
KR1020140110714A
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Korean (ko)
Inventor
이헌
김양두
조중연
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
고려대학교 산학협력단
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Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사, 고려대학교 산학협력단 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
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    • G02OPTICS
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    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • G02B6/12Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
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Abstract

According to a method to manufacture a photo-functional pattern structure, a photo-functional pattern, formed of a first material with a first refractive index and including an even part in the upper part, is formed on a substrate, and a flattening layer, formed of a second material with a second refractive index, different from the first refractive index, and including a flattened upper surface, is formed on the photo-functional pattern. The purpose of the present invention is to provide a method to manufacture a photo-functional pattern structure with improved surface roughness.

Description

광 기능성 패턴 구조물의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING A PHOTO-FUNCTIONAL PATTERN STRUCTURE}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a method for manufacturing a photostructured pattern structure,

본 발명은 광 기능성 패턴 구조물의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 요철 형상을 갖는 광 기능성 패턴 구조물을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a photo-functional pattern structure, and more particularly, to a method of manufacturing a photo-functional pattern structure having a concavo-convex shape.

태양 전지 및 발광 다이오드는 광을 흡수하거나 광을 발생하는 광전자 소자에 해당한다. 상기 태양 전지는 빛을 흡수하여 전기를 발생하는 한편, 상기 발광 다이오드는 여기 상태의 전자가 안정 상태로 이동하면서 광을 발생시킨다. Solar cells and light emitting diodes correspond to optoelectronic devices that absorb light or generate light. The solar cell absorbs light to generate electricity, while the light emitting diode generates light while electrons in the excited state move to a stable state.

상기 태양 전지에는 태양열에 의해 발생한 증기를 이용하여 터빈을 회전시겨 전기를 발생하는 태양열 전지와, 반도체의 성질을 이용하여 태양빛(photons)을 전기에너지로 변환시키는 태양광 전지로 구분될 수 있다.The solar cell can be classified into a solar cell that generates electricity by rotating the turbine using steam generated by the solar heat, and a solar cell that converts sunlight (photons) into electrical energy using the property of the semiconductor .

상기 태양광 전지의 일종으로 현재까지 가격대 발전량이 우수한 실리콘 기반 태양전지가 시장 및 연구 발전에 우위를 차지하고 있다. 하지만, 상기 실리콘 기반 태양전지는 그 제작 공정이 복잡하며 공정 비용이 비싸 원가 절감에 한계가 있으며 또한 사용 가능한 기판이 한정적이다. 이에 대한 대안으로서 개발된 박막형 태양전지는 유리, 금속, 고분자 등 다양한 기판에 제작이 가능하기에 다양한 분야에 적용이 가능하다. 또한, 제조 공정이 간단하여 제작 공정비용을 절감할 수 있는 장점을 지니고 있다. 하지만 상기 박막형 태양전지는 광흡수층을 매우 얇게 제작하기에 충분한 광흡수를 하지 못하며 이에 따라 효율이 낮다는 단점을 지니고 있다. [0003] Silicon-based solar cells, which are a kind of the above-described photovoltaic cells and have excellent price-generating power up to now, are dominating the market and research. However, the above-described silicon-based solar cell has a complicated manufacturing process and has a limitation in cost reduction due to a high process cost, and also a usable substrate is limited. The thin film solar cell developed as an alternative to this can be applied to various fields because it can be manufactured on various substrates such as glass, metal, and polymer. In addition, the manufacturing process is simple and the manufacturing process cost can be reduced. However, the thin film solar cell has a disadvantage that it does not absorb light enough to make the light absorbing layer very thin, and accordingly, the efficiency is low.

이러한 단점을 해결하고자 소재 연구, 제작 공정 최적화, 광 기능성 패턴 등 많은 연구가 진행되었다. 그중 광 기능성 패턴은 태양전지의 light management 가 얼마나 중요한지 보여주는 큰 연구분야로서 태양전지의 발전 효율에 큰 도움을 주었다. 하지만 광 기능성 패턴을 광전자 소자 내부에 적용하였을 경우, 상기 광 기능성 패턴에 의한 표면 거칠기 때문에 소자 특성 저하를 쉽게 유발시킨다. 따라서 박막형 태양전지의 효율을 향상시키기 위하여 낮은 거칠기를 갖으며 광학적 기능을 갖는 패턴층을 구현하는 것은 필수적이다. In order to solve these drawbacks, many studies including material research, optimization of manufacturing process, and optical functional pattern have been carried out. Among them, the photofunctional pattern is a big research field showing how important the light management of the solar cell is, and it has greatly contributed to the power generation efficiency of the solar cell. However, when a photo-functional pattern is applied to the interior of an optoelectronic device, it may easily cause degradation of device characteristics due to surface roughness due to the photo-functional pattern. Therefore, it is essential to realize a pattern layer having low roughness and optical function in order to improve the efficiency of the thin film type solar cell.

한편, 최근에 유연 소자에 대한 관심과 수요의 증가로 인하여 유연 기판을 포함하는 광전자 소자 제작에 대한 연구가 진행되고 있으며 상기 유연 기판에 적합한 유기 소자의 연구 또한 급증하고 있다. Meanwhile, due to interest in flexible devices and increase in demand, researches on fabrication of optoelectronic devices including flexible substrates are underway, and studies on organic devices suitable for the flexible substrates have also been rapidly increasing.

상기 유기 소자는 그 제작이 용이하며 대면적화가 가능하며 유연 기판 상부에 제작이 가능하여 다양한 분야에 적용이 가능하다는 장점을 지니고 있다. 하지만 이러한 여러 장점을 가진 유기소자 발광 효율이 낮다는 단점을 지니고 있다. The organic device is advantageous in that it can be easily manufactured, can be made large, and can be fabricated on a flexible substrate, so that it can be applied to various fields. However, it has a disadvantage that the luminous efficiency of the organic device having such various advantages is low.

특히, 발광다이오드의 성능은 크게 내부양자효율과 외부양자효율로 나뉘는데 내부양자효율은 주입된 전자에 따라 발생하는 광자의 양을 말하며 외부양자 효율은 생성된 광자가 소자의 외부로 추출되는 정도를 말한다. 상기 외부양자 효율은 광추출효율에 따라 결정된다. In particular, the performance of a light emitting diode is largely divided into internal quantum efficiency and external quantum efficiency. Internal quantum efficiency refers to the amount of photons generated according to injected electrons, and external quantum efficiency refers to the degree to which generated photons are extracted to the outside of the device . The external quantum efficiency is determined according to the light extraction efficiency.

최근 유기 발광 소자는 많은 재료 연구 및 발전으로 인하여 내부양자효율이 크게 향상 되어 거의 100%의 효율을 보이고 있으나, 유기 발광 소자의 발광효율을 결정짓는 주요 변수중의 하나인 광추출효율은 아직까지도 매우 낮아 유기 발광 소자의 최종발광효율을 떨어뜨리는 주요 원인이 되고 있다. 이를 위한 해결책으로 광 기능성 패턴을 들 수 있다. 상기 광 기능성 패턴은 광 투과도, 광 산란도의 파장 영역이나 세기 정도에 따라 수백 나노에서 수마이크로 크기의 구조물로 다양하게 형성될 수 있다.Recently, the organic quantum efficiency of the organic light emitting diode has been greatly improved due to the research and development of many materials, and the efficiency of the organic light emitting diode is almost 100%. However, the light extraction efficiency, which is one of the main parameters for determining the luminous efficiency of the organic light emitting diode, Which is a major cause of lowering the final luminous efficiency of the organic light emitting device. As a solution for this, a photo-functional pattern can be mentioned. The photo-functional pattern can be formed into a structure having a size of several hundred nanometers to several microns according to the wavelength range or intensity of light transmittance and light scattering.

하지만 상기 광 기능성 패턴을 소자 내부 삽입할 시, 소자의 내부에 구조적인 영향을 주며 누설 전류(leakage current)를 유발하여 소자 특성을 저하시키기는 문제가 있다.However, when inserting the above-mentioned optical functional pattern into the device, there is a problem in that it causes a structural effect on the inside of the device and induces a leakage current, thereby deteriorating the device characteristics.

본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 일 목적은 개선된 표면 거칠기를 갖는 광 기능성 패턴 구조물의 제조 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a photofunctional pattern structure having an improved surface roughness.

본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 광 기능성 패턴 구조물의 제조 방법에 따르면, 기판 상에 제1 굴절율을 갖는 제1 물질로 이루어지며 그 상부에 요철을 갖는 광 기능성 패턴을 형성하고, 상기 광 기능성 패턴 상에, 상기 제1 굴절율과 다른 제2 굴절율을 갖는 제2 물질로 이루어지고 평탄화된 상부면을 갖는 평탄화층을 형성한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a photo-functional pattern structure, the method comprising: forming a photo-functional pattern on a substrate, the photo-function pattern having a concavo- A planarizing layer having a top surface made of a second material having a second refractive index different from the first refractive index and being planarized is formed.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 굴절율 및 상기 제2 굴절율의 차이는 0.2 이상일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the difference between the first refractive index and the second refractive index may be 0.2 or more.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광 기능성 패턴 및 상기 평탄화층 중 어느 하나는 SOG 물질을 포함하고, 나머지 하나는 나노 파티클이 분산된 고분자 유기 물질을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 나노 파티클은 티타늄 산화물 또는 지르코늄 산화물을 포함할 수 있다. 또한, 상기 나노 파티클이 분산된 고분자 유기 물질을 포함하는 상기 나머지 하나에 대하여 어닐링 공정을 수행하여 상기 나머지 하나의 경도를 증가시킬 수 있다.In one embodiment of the present invention, one of the photo-functional pattern and the planarization layer includes an SOG material, and the other may include a polymer organic material having nanoparticles dispersed therein. Here, the nanoparticle may include titanium oxide or zirconium oxide. In addition, the remaining one containing the nanoparticle-dispersed polymer organic material may be annealed to increase the hardness of the remaining one.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광 기능성 패턴은 상기 제1 물질로 이루어지고 액상을 갖는 물질에 대하여 상기 요철에 대응되는 형상을 갖는 스탬프를 이용하는 핫 엠보싱 공정으로 이루어질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the photo-functional pattern may be formed by a hot embossing process using a stamp having a shape corresponding to the irregularities with respect to a material having the liquid phase and made of the first material.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광 기능성 패턴은 상기 제1 물질로 이루어지고 액상을 갖는 물질에 대하여 상기 요철에 대응되는 형상을 갖는 몰드를 이용하는 임프린트 공정 및 전사 공정으로 이루어질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the photofunctional pattern may be formed by an imprint process and a transfer process using a mold having the shape corresponding to the irregularities with respect to a material having a liquid phase and made of the first material.

상술한 경우 평탄화층과 광 기능성 패턴을 형성함으로써 상기 평탄화층 및 상기 광 기능성 패턴의 굴절률 차이로 인하여 광학적 기능은 유지하면서 개선된 거칠기가 구현될 수 있다. 따라서, 감소된 거칠기를 갖는 광 기능성 패턴 구조물이 소자에 적용될 경우, 상기 태양 전지 또는 유기 발광 소자와 같은 광전자 소자의 특성 저하 없이 내부에 적용할 수 있다. 나아가, 상기 광 기능성 패턴의 광학적 기능에 의해 광전자 소자의 효율을 향상시킬 수 있다.In the above-described case, by forming the optical functional pattern with the planarizing layer, an improved roughness can be realized while maintaining the optical function due to the refractive index difference between the planarizing layer and the optical functional pattern. Accordingly, when a photo-functional pattern structure having reduced roughness is applied to the device, it can be applied to the inside without deteriorating the characteristics of the optoelectronic device such as the solar cell or the organic light emitting device. Furthermore, the efficiency of the optoelectronic device can be improved by the optical function of the photo-functional pattern.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 기능성 패턴 구조물의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 기능성 패턴 구조물의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3은 티타늄 산화물의 분산량에 따른 SOG 물질의 굴절율의 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 티타늄 산화물의 분산량에 따른 SOG 물질에 대한 어닐링 공정 전 후에 대한 경도를 설명하기 위한 그래프이다.
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a method for fabricating a photo-functional pattern structure according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
2 is a cross-sectional view illustrating a method of fabricating a photo-functional pattern structure according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph for explaining a change in the refractive index of the SOG material depending on the amount of titanium oxide dispersed.
4 is a graph for explaining the hardness of the SOG material before and after the annealing process according to the amount of dispersion of titanium oxide.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 있어서, 대상물들의 크기와 양은 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대 또는 축소하여 도시한 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. In the accompanying drawings, the sizes and the quantities of objects are shown enlarged or reduced in size in order to clarify the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 다른 특징들이나 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprise", "comprising", and the like are intended to specify that there is a feature, step, function, element, or combination of features disclosed in the specification, Quot; or " an " or < / RTI > combinations thereof.

한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
On the other hand, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

광 기능성 패턴 구조물의 제조 방법Fabrication method of photo-functional pattern structure

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 기능성 패턴 구조물의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a method for fabricating a photo-functional pattern structure according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 기능성 패턴 구조물의 제조 방법에 있어서, 필름 상에 고굴절 물질층을 형성한다. 상기 고굴절 물질층은 고굴절 물질로 이루어 질 수 있다. 예를 들면, 상기 고굴절 물질층은 나노 파티클이 분산된 고분자 유기 물질로 이루어질 수 있다. 상기 나노 파티클은 티타늄 산화물, 구리 산화물, 주석 산화물, 실리콘 산화물 또는 지르코늄 산화물을 포함할 수 있다. 이때, 상기 고굴절 물질층은 일정 이상의 점도를 유지할 수 있다. 상기 나노 파티클의 분산량에 따라 상기 고굴절 물질층의 굴절율이 제어될 수 있다. 예를 들면, 상기 나노 파타클의 분산량이 증가할수록 상기 고굴절 물질층은 증가된 굴절율을 가질 수 있다.Referring to FIG. 1, in a method of manufacturing a photo-functional pattern structure according to an embodiment of the present invention, a high-refraction material layer is formed on a film. The high refractive index material layer may be made of a high refractive index material. For example, the high refractive index material layer may be formed of a polymer organic material having nanoparticles dispersed therein. The nanoparticles may include titanium oxide, copper oxide, tin oxide, silicon oxide, or zirconium oxide. At this time, the high refractive index material layer can maintain a viscosity higher than a certain level. The refractive index of the high refractive index material layer can be controlled according to the dispersion amount of the nanoparticles. For example, the refractive index of the high refractive index material layer may have an increased refractive index as the dispersion amount of the nanopattern increases.

이후, 상기 고굴절 물질층에 대하여 요철 형상을 갖는 스탬프로 가압하여 상기 요철 형상에 의하여 그 상부에 요철을 갖는 광 기능성 패턴이 형성된다. 이때 상기 고굴절 물질층을 가열하여 상기 고굴절 물질층이 경화된다. 따라서, 상기 필름 상에 그 상부에 요철을 갖는 상기 광 기능성 패턴이 형성될 수 있다.Thereafter, the high-refractive-index material layer is pressed with a stamp having a concavo-convex shape to form a photo-functional pattern having irregularities on the concavo-convex shape. At this time, the high refractive material layer is cured by heating the high refractive material layer. Therefore, the photo-functional pattern having irregularities on the film can be formed on the film.

상기 요철은 원형 기둥 형상, 다각형 기둥 형상, 스트라이프 형상 등과 같은 다양한 형상을 가질 수 있다.The irregularities may have various shapes such as a circular columnar shape, a polygonal columnar shape, a stripe shape, and the like.

이후, 상기 스탬프를 상기 광 기능성 패턴으로부터 제거한 후, 상기 광 기능성 패턴 상에 저굴절 소재로 이루어진 저굴절 물질층을 형성한다. 상기 저굴절 물질층은 고분자 물질로 이루어질 수 있다. 상기 저굴절 물질층은 SOG(Spin on glass) 물질로 이루어 질 수 있다.상기 SOG 물질은 예를 들면, 실리케이트(silicate), 실록산(siloxane), 메틸 실세퀴옥산 (methylsilsequioxane(MSQ)), 하이드로겐 실세퀴옥산 (hydrogen silsequioxane(HSQ)), 퍼하이드로폴리실라잔(perhydropolysilazane ((SiH2NH)n)), 폴리실라잔(polysilazane) 또는 이들의 혼합물로 이루어질 수 있다.Thereafter, the stamp is removed from the photofunctional pattern, and a low refractive material layer made of a low refractive material is formed on the photofunctional pattern. The low refractive index material layer may be made of a polymer material. The low refractive index material layer may be formed of a spin on glass (SOG) material. The SOG material may include, for example, silicate, siloxane, methylsilsequioxane (MSQ) Hydrogen silsequioxane (HSQ), perhydropolysilazane ((SiH2NH) n), polysilazane, or mixtures thereof.

상기 저굴절 물질층은 예를 들면 스핀 코팅 공정을 통하여 형성될 수 있다. 상기 스핀 코팅 공정에 따르면, 액상의 SOG 물질을 500 내지 7,000rmp의 회전 속도로 10 내지 30 초간 공정이 수행될 수 있다. 또한 상기 SOG 물질의 점도는 적절히 조절될 수 있다. The low refractive index material layer may be formed, for example, by a spin coating process. According to the spin coating process, the liquid SOG material can be processed at a rotation speed of 500 to 7,000 rpm for 10 to 30 seconds. Also, the viscosity of the SOG material can be suitably adjusted.

이어서, 평탄한 하부면을 갖는 프레스로 상기 저굴절 물질층을 가압함에 따라 상기 광 기능성 패턴 상에 평탄화층이 형성된다. 이때 상기 저굴절 물질층에 대하여 열 또는 자외선을 인가함으로써 상기 저굴절 물질층을 경화시킬 수 있다.Subsequently, a flattening layer is formed on the photofunctional pattern by pressing the low refractive index material layer with a press having a flat bottom surface. At this time, the low refractive index material layer can be cured by applying heat or ultraviolet rays to the low refractive index material layer.

이로써 필름 상에 광 기능성 패턴 및 평탄화층이 순차적으로 적층된 광 기능성 패턴 구조물이 제조될 수 있다. Thus, a photo-functional pattern structure in which a photo-functional pattern and a planarization layer are sequentially laminated on a film can be produced.

한편, 상기 고굴절 물질층 및 상기 저굴절 물질층의 순서 또는 상하는 서로 역전될 수 있다.On the other hand, the order of the high refractive index material layer and the low refractive index material layer may be reversed.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 나노 파티클이 분산된 고분자 유기 물질을 포함하는 광 기능성 패턴에 대하여 어닐링 공정이 추가적으로 수행될 수 있다. 상기 어닐링 공정을 통하여 상기 광 기능성 패턴의 경도가 증가할 수 있다.In one embodiment of the present invention, an annealing process may be further performed on the photo-functional pattern including the polymer organic material in which the nanoparticles are dispersed. The hardness of the photo-functional pattern may be increased through the annealing process.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 기능성 패턴 구조물의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.2 is a cross-sectional view illustrating a method of fabricating a photo-functional pattern structure according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 몰드 상에 고굴절 물질층을 형성한다. 상기 고굴절 물질층은 고굴절 물질로 이루어 질 수 있다. 예를 들면, 상기 고굴절 물질층은 나노 파티클이 분산된 고분자 유기 물질로 이루어질 수 있다. 상기 나노 파티클은 티타늄 산화물, 구리 산화물, 주석 산화물, 실리콘 산화물 또는 지르코늄 산화물을 포함할 수 있다. 이때, 상기 고굴절 물질층은 일정 이상의 점도를 유지할 수 있다. 또한 상기 몰드는 PDMS 물질로 이루어질 수 있다. 또한 상기 몰드의 상부 표면에는 요철이 형성된다. 상기 요철은 후속하여 형성되는 광 기능성 패턴의 요철에 대응되는 형상을 갖는다.Referring to FIG. 2, a layer of high-refraction material is formed on the mold. The high refractive index material layer may be made of a high refractive index material. For example, the high refractive index material layer may be formed of a polymer organic material having nanoparticles dispersed therein. The nanoparticles may include titanium oxide, copper oxide, tin oxide, silicon oxide, or zirconium oxide. At this time, the high refractive index material layer can maintain a viscosity higher than a certain level. The mold may also be made of a PDMS material. The upper surface of the mold is also provided with concavities and convexities. The unevenness has a shape corresponding to the unevenness of the subsequently formed photo-functional pattern.

한편, 상기 고굴절 물질층은 스핀 코팅 공정을 통하여 형성될 수 있다.On the other hand, the high refractive index material layer can be formed through a spin coating process.

이어서, 상기 고굴절 물질층을 기판에 전사함으로써 상기 기판 상에 광 기능성 패턴이 형성된다. 즉, 상기 고굴절 물질층과 상기 기판을 마주보도록 배치한 후, 상기 몰드를 제거함으로써 상기 기판 상에 그 상부에 요철이 형성된 광 기능성 패턴이 형성된다. 상기 기판은 유리 기판 일 수 있다. Then, the photoflective pattern is formed on the substrate by transferring the layer of high refractive index material to the substrate. That is, after arranging the high refractive index material layer and the substrate so as to face each other, the mold is removed to form a photo-functional pattern on the substrate on which irregularities are formed. The substrate may be a glass substrate.

이후, 상기 광 기능성 패턴 상에 저굴절 물질층을 형성한다. 상기 저굴절 물질층은 스핀 코팅 공정을 통하여 형성될 수 있다. 상기 저굴절 물질층은 고분자 물질로 이루어질 수 있다. 상기 저굴절 물질층은 SOG(Spin on glass) 물질로 이루어 질 수 있다.상기 SOG 물질은 예를 들면, 실리케이트(silicate), 실록산(siloxane), 메틸 실세퀴옥산 (methylsilsequioxane(MSQ)), 하이드로겐 실세퀴옥산 (hydrogen silsequioxane(HSQ)), 퍼하이드로폴리실라잔(perhydropolysilazane ((SiH2NH)n)), 폴리실라잔(polysilazane) 또는 이들의 혼합물로 이루어질 수 있다.Thereafter, a low refractive index material layer is formed on the photo-functional pattern. The low refractive index material layer may be formed through a spin coating process. The low refractive index material layer may be made of a polymer material. The low refractive index material layer may be formed of a spin on glass (SOG) material. The SOG material may include, for example, silicate, siloxane, methylsilsequioxane (MSQ) Hydrogen silsequioxane (HSQ), perhydropolysilazane ((SiH2NH) n), polysilazane, or mixtures thereof.

이후, 상기 저굴절 물질층에 대하여 평탄화된 하면을 갖는 스탬프로 가압하여 상기 광 기능성 패턴 상에 평탄화층이 형성된다. 이때 상기 저굴절 물질층을 가열 또는 자외선을 조사하여 평탄화층이 형성될 수 있다.Thereafter, a flattening layer is formed on the photo-functional pattern by pressing with a stamp having a flattened lower surface with respect to the low refractive index material layer. At this time, the planarization layer may be formed by heating the low refractive index material or irradiating ultraviolet rays.

이로써 유리 기판 상에 광 기능성 패턴 및 평탄화층이 순차적으로 적층된 광 기능성 패턴 구조물이 제조될 수 있다. Thus, a photo-functional pattern structure in which a photo-functional pattern and a planarization layer are sequentially laminated on a glass substrate can be manufactured.

한편, 상기 고굴절 물질층 및 상기 저굴절 물질층의 순서 또는 상하는 서로 역전될 수 있다.On the other hand, the order of the high refractive index material layer and the low refractive index material layer may be reversed.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 나노 파티클이 분산된 고분자 유기 물질을 포함하는 광 기능성 패턴에 대하여 어닐링 공정이 추가적으로 수행될 수 있다. 상기 어닐링 공정을 통하여 상기 광 기능성 패턴의 경도가 증가할 수 있다.In one embodiment of the present invention, an annealing process may be further performed on the photo-functional pattern including the polymer organic material in which the nanoparticles are dispersed. The hardness of the photo-functional pattern may be increased through the annealing process.

도 3은 티타늄 산화물의 분산량에 따른 SOG 물질의 굴절율의 변화를 설명하기 위한 그래프이다.3 is a graph for explaining a change in the refractive index of the SOG material depending on the amount of titanium oxide dispersed.

도 3을 참조하면, SOG 물질 내에 티타늄 옥사이드로 이루어진 나노 파티클이 분산된 고굴절율 물질의 굴절율을 측정하였다. 도시된 바와 같이 나노 파티클의 분산량이 증가할수록 고굴절율 물질의 굴절율이 증가함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3, the refractive index of a high refractive index material in which nanoparticles of titanium oxide are dispersed in an SOG material is measured. As shown in the figure, the refractive index of the high refractive index material increases as the amount of nanoparticle dispersion increases.

도 4는 티타늄 산화물의 분산량에 따른 SOG 물질에 대한 어닐링 공정 전 후에 대한 경도를 설명하기 위한 그래프이다.4 is a graph for explaining the hardness of the SOG material before and after the annealing process according to the amount of dispersion of titanium oxide.

도 4를 참조하면, SOG 물질 내에 티타늄 옥사이드로 이루어진 나노 파티클이 분산된 고굴절율 물질의 경도를 측정하였다. 도시된 바와 같이 상기 고굴절율 물질에 대한 어닐링 공정이 수행될 경우, 경도가 증가함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4, the hardness of a high refractive index material in which nanoparticles of titanium oxide are dispersed in the SOG material was measured. As shown in the figure, when the annealing process for the high refractive index material is performed, the hardness is increased.

상기 광 기능성 구조물이 유기 발광 소자에 적용될 경우, 상기 광 기능성 패턴은 전자 수송층 또는 정공 수송층에 해당할 수 있다. 이로써 서로 다른 굴절율을 갖는 상기 광 기능성 패턴 및 평탄화층을 포함하는 광 기능성 패턴 구조물은 우수한 표면 평탄도(낮은 표면 거칠기)를 가지는 동시에 서로 다른 굴절율을 가짐에 따라 상기 유기발광 소자는 우수한 광추출 효율을 가져 소자의 광학적 특성 및 전기적 특성을 개선할 수 있다.When the photofunctional structure is applied to an organic light emitting device, the photo-functional pattern may correspond to an electron transport layer or a hole transport layer. As a result, the photo-functional pattern structure including the photo-functional pattern and the planarization layer having different refractive indexes has excellent surface flatness (low surface roughness) and at the same time has a different refractive index, The optical characteristics and the electrical characteristics of the device can be improved.

본 발명의 실시예들에 따른 광 기능성 구조물의 제조 방법은 유기 발광 소자, 박막 태양 전지에 적용될 수 있다. The method for fabricating a photo-functional structure according to embodiments of the present invention can be applied to an organic light emitting device and a thin film solar cell.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. It can be understood that it is possible.

Claims (7)

기판 상에 제1 굴절율을 갖는 제1 물질로 이루어지며 그 상부에 요철을 갖는 광 기능성 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 광 기능성 패턴 상에, 상기 제1 굴절율과 다른 제2 굴절율을 갖는 제2 물질로 이루어지고 평탄화된 상부면을 갖는 평탄화층을 형성하는 단계를 포함하는 광 기능성 패턴 구조물의 제조 방법.
Forming a photo-functional pattern of a first material having a first refractive index on a substrate and having irregularities on the first material; And
And forming a planarization layer on the photofunctional pattern, the planarization layer comprising a second material having a second refractive index different from the first refractive index and having a planarized top surface.
제1항에 있어서, 상기 제1 굴절율 및 상기 제2 굴절율의 차이는 0.2 이상인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 광 기능성 패턴 구조물의 제조 방법.The method as claimed in claim 1, wherein the difference between the first refractive index and the second refractive index is 0.2 or more. 제1항에 있어서, 상기 광 기능성 패턴 및 상기 평탄화층 중 어느 하나는 SOG 물질을 포함하고, 나머지 하나는 나노 파티클이 분산된 고분자 유기 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 기능성 패턴 구조물의 제조 방법.The method of claim 1, wherein one of the photo-functional pattern and the planarization layer comprises a SOG material, and the other comprises a polymer organic material having nanoparticles dispersed therein. 제3항에 있어서, 상기 나노 파티클은 티타늄 산화물 또는 지르코늄 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 기능성 패턴 구조물의 제조 방법.4. The method of claim 3, wherein the nanoparticle comprises titanium oxide or zirconium oxide. 제3항에 있어서, 상기 나노 파티클이 분산된 고분자 유기 물질을 포함하는 상기 나머지 하나에 대하여 어닐링 공정을 수행하여 상기 나머지 하나의 경도를 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 기능성 패턴 구조물의 제조 방법.The method as claimed in claim 3, further comprising annealing the remaining one of the nanoparticle-dispersed polymer organic materials to increase the hardness of the remaining one of the nanoparticles. Gt; 제1항에 있어서, 상기 광 기능성 패턴을 형성하는 단계는 상기 제1 물질로 이루어지고 액상을 갖는 물질에 대하여 상기 요철에 대응되는 형상을 갖는 스탬프를 이용하는 핫 엠보싱 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 기능성 패턴 구조물의 제조 방법.The method as claimed in claim 1, wherein the step of forming the photo-functional pattern comprises a hot embossing process using a stamp having a shape corresponding to the unevenness of the material having the liquid phase, Method of manufacturing a pattern structure. 제1항에 있어서, 상기 광 기능성 패턴을 형성하는 단계는 상기 제1 물질로 이루어지고 액상을 갖는 물질에 대하여 상기 요철에 대응되는 형상을 갖는 몰드를 이용하는 임프린트 공정 및 전사 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 기능성 패턴 구조물의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the forming of the photo-functional pattern comprises an imprint process and a transfer process using a mold having the shape corresponding to the irregularities with respect to a material having a liquid phase, A method for manufacturing a photofunctional pattern structure.
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