KR100416493B1 - White light emission device and the method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 습식화학법에 의하여 제조된 양자점과 양자점을 잘 분산하여 고정화할 수 있는 고분자 또는 무기 물질을 이용하여 백색 발광 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 백색 발광 장치는 양자점 및 전도성 고분자를 지지하는 기판층과, 상기 기판층 위에 형성되는 애노드 전극층과, 상기 애노드 전극 위에 형성되어 적색, 녹색, 청색을 발하는 반도체 양자점들을 포함하는 액티브층과, 상기 액티브층 위에 형성되는 캐소드 전극 및 상기 액티브층의 상,하면에 형성되어 상기 액티브층으로의 전하수송을 촉진시키는 매트릭스층으로 구성되는 것을 특징으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a white light emitting device using a polymer or an inorganic material capable of dispersing and immobilizing quantum dots well prepared by a wet chemical method and a method of manufacturing the same. The white light emitting device includes an active layer including a substrate layer supporting a quantum dot and a conductive polymer, an anode electrode layer formed on the substrate layer, and semiconductor quantum dots formed on the anode to emit red, green, and blue colors, and the active layer. And a matrix layer formed on upper and lower surfaces of the cathode electrode and the active layer formed thereon to promote charge transport to the active layer.
Description
본 발명은 반도체 광원에 관한 것으로서, 특히 백색 발광 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor light source, and more particularly, to a white light emitting device and a method of manufacturing the same.
백색 발광 장치는 조명기기의 대체물로, 그리고 액정 디스플레이(LCD: Liquid Crystal Display) 장치의 백라이트(back light) 등의 적용예를 갖는 광원으로 사용된다.The white light emitting device is used as a substitute for an illuminator and as a light source having an application such as a back light of a liquid crystal display (LCD) device.
종래의 백색 발광 장치는 서로 다른 색을 발하는 광원들을 결합시키는 방법이나 발광성을 갖는 고분자 물질을 사용하는 방법으로 구현하고 있다. 서로 다른 색을 발하는 광원들을 결합시키는 방법은 청색 광원과 황색 광원을 결합시켜 그 결과로 백색을 발한다. GaN 청색 LED(발광 다이오드)로부터 이 청색을 흡수하여 황색을 내는 YAG 형광체와 GaN 청색 LED 자체로부터의 청색을 결합하여 백색광을 구현하는 방법이 알려져있다. 이 방법은 청색 광원인 GaN 청색 LED를 제조하기 위하여 값 비싼 MOCVD나 MBE 장비를 필요로 함으로 초기에 설비 비용이 많이 요하는 단점이 있다. 또한 발광 단분자나 고분자 물질을 사용하는 경우에는 전자 천이 선택 규칙을 준수하는 발광의 경우 스핀 통계 역학에 의하여 최대 발광 효율이 약 25% 이다. 그리고 전자 천이 선택 규칙이 잘 지켜지지 않는 중금속을 포함하는 단분자의 경우 트리플렛을 이용하는 전기인광(electrophosphorescence:전자여기에 의한 인광) 현상에 의해 발광 효율이 약 75% 정도로 나타난다. 따라서, 발광 단분자나 고분자 물질을 사용하는 경우는 그 발광 효율이 최대로 25%~75% 이내이다. 그러나 반도체 양자점을 광원으로 하는 백색 발광 장치는 발광 효율이 100%이다. 또한 반도체 양자점은 광화학적, 열적 안정성이 위에 언급한 유기 단분자나 고분자에 비하여 아주 뛰어나다.The conventional white light emitting device is implemented by a method of combining light sources emitting different colors or using a polymer material having luminescence. A method of combining light sources emitting different colors combines a blue light source with a yellow light source, resulting in white light. It is known to combine white YAG phosphors that absorb yellow from GaN blue LEDs (light emitting diodes) and blue from the GaN blue LEDs themselves to realize white light. This method requires expensive MOCVD or MBE equipment in order to manufacture GaN blue LED, which is a blue light source, and has a disadvantage of requiring a large facility cost in the early stage. In addition, when light emitting monomolecules or polymer materials are used, the maximum light emission efficiency is about 25% due to spin statistical dynamics for light emission that complies with the electron transition selection rule. In addition, in the case of single molecules containing heavy metals in which the electron transition selection rule is not well observed, the emission efficiency is about 75% due to the electrophosphorescence phenomenon using triplets. Therefore, when the light emitting monomolecule or the polymer material is used, the light emission efficiency is within 25% to 75% at maximum. However, a white light emitting device using semiconductor quantum dots as a light source has a luminous efficiency of 100%. In addition, semiconductor quantum dots have excellent photochemical and thermal stability compared to the above-mentioned organic monomolecules or polymers.
그러므로, 높은 발광 효율을 갖는 양자점을 통하여 백색 발광 장치와 이를 생산할 수 있는 저렴하고 용이한 제조 기술의 개발이 요구된다.Therefore, the development of a white light emitting device and a cheap and easy manufacturing technology capable of producing the same through a quantum dot having a high luminous efficiency is required.
본 발명의 목적은 생산 비용이 저렴하고 용이하며 높은 발광 효율을 갖고 광화학적, 열적 안정성이 뛰어난 반도체 양자점을 이용한 백색 발광 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a white light emitting device using semiconductor quantum dots which is low in production cost, easy, has high luminous efficiency and is excellent in photochemical and thermal stability.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 백색 발광 장치를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a white light emitting device according to a first embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 백색 발광 장치를 제조하기 위한 장비를 나타내는 도면이다.4 is a view showing equipment for manufacturing a white light emitting device of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 백색 발광 장치 20 : 기판층10 white light emitting device 20 substrate layer
30 : 액티브층 32 : 정공수송층30: active layer 32: hole transport layer
36 : 전자수송층 50,52 : 전극100 : 글로브박스 200 : 반응용기36: electron transport layer 50, 52: electrode 100: glove box 200: reaction vessel
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 백색 발광 장치는 양자점 및 전도성 고분자를 지지하는 기판층과, 상기 기판층 위에 형성되는 애노드 전극층과, 상기 애노드 전극 위에 형성되어 적색, 녹색, 청색을 발하는 반도체 양자점들을 포함하는 액티브층과, 상기 액티브층 위에 형성되는 캐소드 전극 및 상기 액티브층의 상,하면에 형성되어 상기 액티브층으로의 전하수송을 촉진시키는 매트릭스층으로 구성된다.In order to achieve the above object, a white light emitting device according to an embodiment of the present invention includes a substrate layer supporting a quantum dot and a conductive polymer, an anode electrode layer formed on the substrate layer, and formed on the anode electrode to be red, green, and blue. And an active layer including semiconductor quantum dots emitting light, a cathode electrode formed on the active layer, and a matrix layer formed on upper and lower surfaces of the active layer to promote charge transport to the active layer.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 백색 발광 장치의 제조방법은 기판층 위에 애노드 전극을 형성하는 단계와, 상기 애노드 전극 위에 고분자 전하수송층을 형성하는 단계와, 상기 전하수송층 위에 적색, 녹색 그리고 청색을 발하는 양자점들을 포함하는 액티브층을 형성하는 단계 및 상기 액티브층 위에 캐소드 전극을 형성하는 단계로 이루어진다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a white light emitting device, the method including forming an anode electrode on a substrate layer, forming a polymer charge transport layer on the anode electrode, and red, green, and blue colors on the charge transport layer. Forming an active layer including quantum dots emitting light and forming a cathode on the active layer.
이와 같은 본 발명의 백색 발광 장치의 잇점은 양자 국한 현상을 이용하여, 물질을 바꿈이 없이 양자점의 크기 조절만을 통하여 각각의 높은 색순도를 갖는 적색을 발하는 양자점, 녹색을 발하는 양자점 그리고 청색을 발하는 양자점들을 생산할 수 있으며 이들 각각의 삼원색의 양자점을 섞으면 백색을 발현할 수 있으며 이들 양자점들은 그 발광 효율이 거의 100%가 된다.The advantage of the white light emitting device of the present invention is that by using the quantum localization phenomenon, the quantum dots emitting red, the quantum dots emitting green, and the quantum dots emitting blue, which emit red with high color purity, respectively, by controlling the size of quantum dots without changing the material When the three quantum dots of each primary color are mixed, white color can be produced, and these quantum dots have almost 100% of their luminous efficiency.
본 발명의 백색 발광 장치 제조방법의 잇점은 각각의 색을 구현하기 위하여 여러 다른 물질을 사용할 필요없이 선택된 한 반도체 물질로부터 형성되는 양자점의 크기 조율만을 통하여 원하는 색 즉, 적색, 녹색 그리고 청색을 구현할 수 있기 때문에, 손쉽게 그리고 저렴하게 발광 장치를 만들 수 있다.Advantages of the method of manufacturing a white light emitting device of the present invention can realize a desired color, that is, red, green, and blue, only through size adjustment of quantum dots formed from a selected semiconductor material without using different materials to realize each color. As a result, the light emitting device can be made easily and inexpensively.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 대하여, 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. For each figure, like reference numerals denote like elements.
도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 백색 발광 장치(10)의 단면도를 나타내는 도면이다. 이를 참조하면, 백색 발광 장치(10)는 기판층(20)과, 기판층(20)상에 형성되어 투명전극과 같이 작용하는 애노드(anode)전극(50)과, 단일막 또는 다층막 구조의 백생광 발현층인 액티브층(30)과, 전자나 정공(전하)에 대하여 전도성이 높고 밴드갭이 큰 PPV(p-paraphenylene vinylene)와 같은 고분자 물질로 구성되어 액티브층(30)의 상,하에 형성되는 매트릭스(32,36)와, 캐소드(cathode)전극(52)이 순차적으로 형성되어 구성된다.특히, 액티브층(30)은 RGB 양자점으로 구성된 RGB 양자점층으로 열적으로나 광화학적으로 안정된 백색광 발현층이다. 이러한 액티브층(30)은 RGB 양자점이 함께 동시에 함유되어 있는 단층양자점막으로 구성할 수도 있으며, 아니면, 적색, 녹색, 청색 양자점막층이 개별적으로 적층되어 형성되는 다층막으로 구성할 수도 있다. 여기서, 양자점은 코어/쉘(core/shell) 구조이며 코어/쉘(core/shell) 구조의 양자점들은 셀렌화카드뮴 양자를 코어(core)로 하고 이 코어 주위를 황화아연(ZnS)이 둘러싸는 구조로 이루어져 있으며, 액티브층(30)의 두께는 수백 내지 수천 Å의 두께를 갖도록 하는 것이 바람직하다.1 is a cross-sectional view of a white light emitting device 10 of the first embodiment according to the present invention. Referring to this, the white light emitting device 10 includes a substrate layer 20, an anode electrode 50 formed on the substrate layer 20 and acting like a transparent electrode, and a single film or a multilayer film structure. The active layer 30, which is a light expression layer, and a polymer material such as PPV (p-paraphenylene vinylene) having high conductivity and high band gap with respect to electrons or holes (charges) are formed on and under the active layer 30. The matrix 32 and 36 and the cathode electrode 52 are sequentially formed. In particular, the active layer 30 is an RGB quantum dot layer composed of RGB quantum dots. to be. The active layer 30 may be formed of a single layer quantum mucosa containing RGB quantum dots simultaneously, or alternatively, a multilayer film in which red, green, and blue quantum mucosa layers are stacked separately. Here, the quantum dots are core / shell structures, and the quantum dots of the core / shell structures have cadmium selenide quantum as a core and are surrounded by zinc sulfide (ZnS) around the core. It is preferable that the active layer 30 has a thickness of several hundreds to thousands of micrometers.
그리고, 매트릭스(32,36)는 구체적으로 밴드갭이 큰 PPV, PMA, SPS, TPD와 같은 고분자 물질로 구성되는 정공수송층(32)과, 전자의 이동계수가 큰 무기반도체나 고분자로 구성되는 전자수송층(36)으로 구분되어지나, 실질적으로는 전자나 정공 등의 전하가 액티브층(30)으로 용이하게 수송될 수 있도록 돕는 전하수송층으로서의 동일한 기능을 수행하게 된다.In addition, the matrices 32 and 36 specifically include a hole transport layer 32 made of a polymer material such as PPV, PMA, SPS, and TPD having a large band gap, and an electron composed of an inorganic semiconductor or a polymer having a large electron transfer coefficient. Although divided into the transport layer 36, substantially the same function as the charge transport layer to facilitate the transport of electrons, holes and the like to the active layer 30.
그리고, 전극들(50,52)은 전원으로부터 전자나 정공의 공급을 원활하게 하여 백색 발광 장치(10)를 활성화시켜 백색광이 발생될 수 있도록 한다.In addition, the electrodes 50 and 52 smoothly supply electrons or holes from the power source to activate the white light emitting device 10 so that white light can be generated.
다시 말하여, 도 1의 백색 발광 장치(10)는 바람직하게 기판층(20) - 애노드 전극(50) - 정공수송층(32) - 액티브층(30) - 전자수송층(36) - 캐소드 전극(52)으로 구성되는 구조를 갖는다. 그러나, 전하수송층으로서의 기능을 수행하는 전자수송층(36)이 없더라도 무방하다.상술한 본 발명의 일실시예에 따른 백색 발광 장치(10)는 RGB 양자점을 함께 분산하여 단층막 구조의 액티브층을 형성하거나 적색의 양자점층, 녹색의 양자점층, 청색의 양자점층 각각을 적층한 다층막 구조의 액티브층을 형성한다. 이 때, 서로 다른 크기의 양자점들은 양자 국한 현상으로 인하여 각각의 크기에서 고유의 발광 파장을 발하게 된다. 즉, 적색, 녹색, 청색의 발광 파장의 빛의 혼합에 의해 백색광이 발현되게 된다.In other words, the white light emitting device 10 of FIG. 1 preferably has a substrate layer 20-an anode electrode 50-a hole transport layer 32-an active layer 30-an electron transport layer 36-a cathode electrode 52 Has a structure composed of However, there is no need for the electron transport layer 36 to function as a charge transport layer. The white light emitting device 10 according to the embodiment of the present invention described above is dispersed with RGB quantum dots to form an active layer having a single layer structure. Or an active layer having a multilayer film structure in which each of the red quantum dot layer, the green quantum dot layer, and the blue quantum dot layer is laminated. In this case, quantum dots of different sizes emit a unique emission wavelength at each size due to quantum localization. That is, white light is expressed by mixing light of red, green, and blue emission wavelengths.
다시 말해, 백색 발광 장치(10)는 RGB 양자점으로부터 발하는 빛의 삼원색이 투명전극인 애노드전극(50)을 통하여 투과되고 이 빛의 삼원색이 혼합되어 백색광으로 구현됨에 따라, 반도체 양자점의 발광 효율은 이론적으로 거의 100%에 가깝게 된다. 이에 따라, 반도체 양자점으로부터의 발광 스펙트럼 선폭은 매우 좁아 높은 색순도를 나타내게 된다. 이는 종래의 백색 발광 장치에 비하여 높은 발광 효율과 좋은 색순도을 갖는다는 것을 의미하는 것이다.In other words, the white light emitting device 10 transmits the three primary colors of light emitted from the RGB quantum dots through the anode electrode 50, which is a transparent electrode, and the three primary colors of the light are mixed to realize white light. Close to 100%. As a result, the emission spectrum line width from the semiconductor quantum dots is very narrow, resulting in high color purity. This means that it has high luminous efficiency and good color purity as compared with the conventional white light emitting device.
지금부터는 본 발명의 백색 발광 장치(이하 "LED"라 칭한다)를 제조하는 방법에 대하여 기술한다.The method of manufacturing the white light emitting device (hereinafter referred to as "LED") of the present invention will now be described.
도 4는 본 발명의 LED(10)를 제조하기 위해 사용되는 글로브 박스(glove box)와 반응용기(200)의 단면을 개략적으로 나타내는 도면이다. 글로브 박스(100)와 반응용기(200)는 반응 초기 산소와 물에 민감하여 이들로부터의 격리를 통하여 전구 물질의 반응성을 유지하기 위하여 글로브 박스내에서 준비된다.4 is a view schematically showing a cross section of a glove box and a reaction vessel 200 used to manufacture the LED 10 of the present invention. The glove box 100 and the reaction vessel 200 are sensitive to the initial reaction oxygen and water and are prepared in the glove box to maintain the reactivity of the precursors through isolation therefrom.
먼저, 글로브 박스(100) 안에는 트리옥틸포스핀셀레니움(TOPSe)이 저장되어 있고, 그 내부 분위기 기체는 질소(N2)나 아르곤(Ar)가스이다. 트리옥틸포스핀셀레니움은 트리옥틸포스핀([(CH3(CH2)7)]3P)과 셀레니움(Se)을 바이알(vial)에 넣어 섞어 화합물 TOPSe를 만드는 데, 트리옥틸포스핀 10㎖과 셀레니움 0.7896g이 반응하면 약 1몰(M)의 트리옥틸포스핀셀레니움 용액이 만들어진다. 트리옥틸포스핀셀레니움은 피펫을 이용하여 필요한 양만큼 취하여 사용한다.First, trioctylphosphine selenium (TOPSe) is stored in the glove box 100, and the internal atmosphere gas is nitrogen (N 2 ) or argon (Ar) gas. Trioctylphosphine selenium is mixed with trioctyl phosphine ([(CH 3 (CH 2 ) 7 )] 3 P) and selenium (Se) in vials to make compound TOPSe. 10 ml of trioctylphosphine When 0.7896 g of selenium reacts, about 1 mole (M) of trioctylphosphine selenium solution is produced. Trioctylphosphine selenium is used by taking the required amount using a pipette.
제1 단계First step
제1 단계는셀렌화카드뮴양자점을 형성하는 일련의 과정을 나타낸다. 고체 상태의 트라이옥틸포스핀옥사이드([(CH3(CH2)7)]3P=O)를 반응용기(200)에 넣고 기압 1 토르(torr)와 온도 200℃ 조건에서 20분간 가열하여 이 화합물에 존재할지도 모를 여분의 산소를 제거한다. 이렇게 하여 트라이옥틸포스핀옥사이드는 건조된다. 이 후, 건조된 트라이옥틸포스핀옥사이드를 1 기압(atm)의 질소(N2) 가스나 아르곤(Ar) 가스 분위기 하에서 310℃로 가열한다.The first step represents a series of processes for forming cadmium selenide quantum dots. Trioctylphosphine oxide ([(CH 3 (CH 2 ) 7 )] 3 P = O) in the solid state was added to the reaction vessel 200 and heated for 20 minutes at a pressure of 1 tor and a temperature of 200 ° C. Eliminate any extra oxygen that may be present in the compound. In this way, trioctylphosphine oxide is dried. Thereafter, the dried trioctylphosphine oxide is heated to 310 ° C. under an atmosphere of nitrogen (N 2 ) gas or argon (Ar) gas at 1 atmosphere (atm).
한편, 글로브 박스(100)에서는 트리옥틸포스핀셀레니움 1㎖와 디메틸카드뮴(Me2Cd) 82㎕를 혼합한다. 상온의 이 혼합물을 310℃로 가열되어 있는 반응 용기로 빠르게 주입하면, 반응 용기의 온도는 180℃로 급격히 떨어진다. 이때, 급격한 온도차는 반응용기 내부를 과포화 상태로 만들기 때문에, 석출 과정에 유사한 핵생성화 반응을 촉진하여 균일한 셀렌화카드뮴(CdSe) 핵들이 생성된다. 이 후, 반응용기(200)의 온도를 서서히 올리게 되면, 셀렌화카드뮴이 성장된다. 성장시에는 반응용기(200)의 온도를 230℃ 내지는 260℃로 유지하며, 성장 시간과 반응 용기의 온도 조절을 통하여 원하는 크기로 셀렌화카드뮴 양자점을 성장한다. 성장된 셀렌화카드뮴양자점은 크기가 55~65Å은 적색, 크기가 40~50Å은 녹색, 크기가 25~35Å은 청색을 발하는 셀렌화카드뮴 양자점(quantum dot)이 된다.Meanwhile, in the glove box 100, 1 ml of trioctylphosphine selenium and dimethyl cadmium (Me2Cd) 82 μl are mixed. When this mixture at room temperature is rapidly injected into the reaction vessel heated to 310 캜, the temperature of the reaction vessel drops rapidly to 180 캜. At this time, the rapid temperature difference makes the inside of the reaction vessel supersaturated, so that it promotes the nucleation reaction similar to the precipitation process, thereby uniform cadmium selenide (CdSe) Nuclei are produced. Thereafter, when the temperature of the reaction vessel 200 is gradually raised, cadmium selenide grows. During growth, the temperature of the reaction vessel 200 is maintained at 230 ° C. or 260 ° C., and the cadmium selenium quantum dots are grown to a desired size through growth time and temperature control of the reaction vessel. The grown cadmium selenium quantum dots will be cadmium selenium quantum dots, 55-65 55 red, 40-50Å green, and 25-35Å blue.
제2 단계2nd step
제2 단계는 코어/쉘 구조의 양자점을 형성하는 일련의 과정을 나타낸다. 먼저, 제1 단계에서 형성된 셀렌화카드뮴 양자점이 들어있는 반응용기(200)의 온도를 230℃ 내지 260℃로 유지한다. 헥사메틸디실라싸이엔((TMS)2S)과 디에틸아연(Et2Zn)을 반응용기(200)에 주입하여 셀렌화카드뮴 양자점과 일정시간 반응시킨다. 구체적으로, 헥사메틸디실라싸이엔 0.16㎖와 디에틸아연 62㎕를 주입하여 24시간 동안 반응시킨다. 반응 결과, 셀렌화카드뮴 양자점을 코어(core)로 하고 이 코어 주위를 황화아연(ZnS)이 둘러싸는 구조가 형성된다. 이러한 구조를 코어/쉘(core/shell) 구조라고 칭한다. 코어/쉘 구조는 그 형성된 크기가 위에 언급된 코어를 이루는 bare-dot의 크기에 따라 적색, 녹색, 청색을 각각 발하는 양자점을 이루게 된다. 코어-쉘 구조는 양자점의 안정화와 표면 결함 상태를 줄이기 위함이다. 예를 들어, 코어 쉘 구조의 양자점 크기가 55~65Å 은 적색, 크기가 40~50Å 은 녹색, 크기가 25~35Å 은 청색을 발하게 된다.The second step represents a series of processes for forming the quantum dots of the core / shell structure. First, the temperature of the reaction vessel 200 containing the cadmium selenide quantum dots formed in the first step is maintained at 230 ℃ to 260 ℃. Hexamethyldisilasyene ((TMS) 2 S) and diethylzinc (Et 2 Zn) are injected into the reaction vessel 200 to react with cadmium selenide quantum dots for a certain time. Specifically, 0.16 ml of hexamethyldisilasyene and 62 μl of diethyl zinc are injected and reacted for 24 hours. As a result of the reaction, a structure in which cadmium selenide quantum dots is used as a core and zinc sulfide (ZnS) is surrounded around the core is formed. This structure is called a core / shell structure. The core / shell structure forms quantum dots that emit red, green, and blue, respectively, depending on the size of the bare-dots forming the core mentioned above. The core-shell structure is intended to reduce stabilization and surface defect states of quantum dots. For example, the core shell structure may have a quantum dot size of 55 to 65 microseconds red, a size of 40 to 50 microns green, and a size of 25 to 35 microns blue.
제3 단계3rd step
제3 단계는 백색광을 발현하는 액티브층(active layer)을 형성하는 일련의 과정을 나타낸다. 제1 단계와 제2 단계를 통해 형성된 코어/쉘 구조의 양자점들을 잘 혼합한 후 헥산에 용해시킨다. 이 후 양자점이 고정화될 고분자와 이 양자점을 동시에 용해하는 용매에 분산하여 스핀 코팅 방법으로 양자점막을 형성한다. 이 양자점막이 액티브층이 되며, 단층막 또는 다층막으로 형성된다. 양자점을 함유하여 양자점을 고정화시키는 고분자는 반도체 양자점보다 더 큰 밴드갭을 갖는 물질이며, 한 예로 PPV 고분자 등이 사용된다. PPV 고분자는 캐리어(carrier) 즉, 전자나 정공에 대하여 전도성이 뛰어나고 밴드갭(bandgap)이 큰 특성을 갖는다.The third step represents a series of processes for forming an active layer that expresses white light. The quantum dots of the core / shell structure formed through the first and second steps are mixed well and then dissolved in hexane. Thereafter, the quantum dots are dispersed in a polymer to be immobilized and a solvent which simultaneously dissolves the quantum dots to form a quantum dot film by a spin coating method. This quantum dot film becomes an active layer and is formed of a single layer film or a multilayer film. The polymer containing quantum dots to fix the quantum dots is a material having a larger band gap than the semiconductor quantum dots, and as one example, a PPV polymer or the like is used. PPV polymers have excellent conductivity with respect to carriers, that is, electrons and holes, and have a large bandgap.
양자점막은 스핀코팅 방법에 의해 단층막 또는 다층막 구조를 형성하며 두께는 0.1㎛ 내지 1.0㎛ 정도 되게 한다. RGB 양자점 단층막은 RGB 양자점을 함께 섞어 형성되며, 다층막 구조는 각각의 적색, 녹색, 청색을 발하는 양자점층을 적층 구조로 쌓아 형성한다. RGB 양자점막은 진공 박막 증착(vaccumn thin film deposition) 방식을 이용하거나 고분자에 분산하여 스핀 코팅 방법으로 그 두께가 수백 내지 수천Å 정도가 되게 형성한다. 즉, RGB 양자점막으로 구성되는 층이 액티브층이며 이층이 백색광을 발현한다.The quantum dot film is formed by a spin coating method to form a single layer film or a multilayer film structure and has a thickness of about 0.1 μm to 1.0 μm. The RGB quantum dot single layer film is formed by mixing RGB quantum dots together, and the multilayer film structure is formed by stacking quantum dot layers emitting red, green, and blue colors in a stacked structure. RGB quantum dot film is vacuum thin film deposition (vaccumn thin film deposition) method or dispersed in a polymer to form a thickness of about several hundred to thousands Å by spin coating method. That is, the layer which consists of RGB quantum mucosa is an active layer, and this layer expresses white light.
제 4 단계4th step
제4 단계는 LED를 형성하는 일련의 과정을 나타낸다. 제3 단계에서 형성된 백색광 발현층인 액티브층인 RGB 양자점 단층막 또는 다층막 위 아래에 전하 수송층을 형성한다. 전하수송층은 TPD 등의 고분자를 스핀 코팅 방법으로 형성한다.The fourth step represents a series of processes to form the LED. A charge transport layer is formed above and below the RGB quantum dot monolayer or multilayer film, which is an active layer that is a white light expression layer formed in the third step. The charge transport layer forms a polymer such as TPD by spin coating.
이 후, 전하수송층 위 아래에 이와 접하는 상하단부에 전극을 형성한다. 상단부 전극과 하단부 전극은 ITO, ZnO, Al, Ca, Sc, Eu, Ni, Pt, Au, Mg 중의 어느 하나의 물질 또는 그 이상의 물질로 구성된다. 전극 형성시 전기적으로 오믹 콘택(ohmic contact)을 이루도록 공정을 한 후, 최종적으로 LED를 형성한다.Thereafter, electrodes are formed on the upper and lower ends of the charge transport layer in contact with the upper and lower sides. The upper electrode and the lower electrode are composed of any one material of ITO, ZnO, Al, Ca, Sc, Eu, Ni, Pt, Au, Mg or more. The electrode is formed to form an ohmic contact electrically at the time of electrode formation, and finally, an LED is formed.
따라서, 본 발명의 백색 발광 장치의 제조 방법은 습식 화학적 방법으로 양자점들을 제조하고 그 양자점들의 크기를 조절하여, 높은 발광 효율로 백색을 발하는 백색 발광 장치를 구현하는 것이다.Accordingly, a method of manufacturing a white light emitting device of the present invention is to manufacture a quantum dots by a wet chemical method and to adjust the size of the quantum dots, to implement a white light emitting device that emits white with high luminous efficiency.
본 발명의 제조방법은 일반적인 반도체 제조 공정으로 발광 장치들을 만드는 방법이 반도체 장비들의 설치 및 유지에 많은 경비가 소요되는 것에 비해, 글로브 박스 등을 이용하여 손쉽게 그리고 저렴하게 발광 장치를 만들 수 있다. 그리고, 여러 다른 물질의 추가 없이 한 물질의 양자점의 크기만을 조절하여 원하는 색 즉, 적색, 녹색, 청색을 구현할 수 있다.In the manufacturing method of the present invention, a light emitting device can be easily and inexpensively made using a glove box, etc., compared to a method for manufacturing light emitting devices using a general semiconductor manufacturing process, which requires a large cost for installing and maintaining semiconductor devices. In addition, only the size of a quantum dot of one material may be adjusted without adding various other materials to achieve a desired color, ie, red, green, and blue.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 본 발명의 백색 발광 장치의 제조방법은 고체 레이저, 화학적 촉매, 나아가 전도성 고분자 물질과 복합체를 형성하는 경우, 성형이 용이하여 접을 수 있는 전자소자인 플라스틱다이오드, 플라스틱 트랜지스터, 접이 가능한 디스플레이, 조명 기기 등의 여러 분야에 걸쳐 사용될 수도 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. In the method of manufacturing a white light emitting device of the present invention, when forming a composite with a solid laser, a chemical catalyst, and a conductive polymer material, a plastic diode, a plastic transistor, a collapsible display, a lighting device, etc. It may be used across several fields. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
상술한 본 발명의 백색 발광 장치에 의하면, 서로 다른 크기를 갖는 적색을 발하는 양자점, 녹색을 발하는 양자점, 청색을 발하는 양자점들이 높은 색순도를 가지고 이 들로부터의 빛의 삼원색을 혼합하여 백색을 발하며, 이 들 양자점들의 발광 효율은 거의 100%가 된다. 그리고 본 발명의 백색 발광 장치의 제조방법은 다른 물질의 추가 없이 양자점의 크기만을 조절하여 원하는 색 즉, 적색, 녹색, 청색을 구현할 수 있기 때문에, 손쉽게 그리고 저렴하게 발광 장치를 만들 수 있다.According to the white light emitting device of the present invention described above, quantum dots emitting red, quantum dots emitting green, and quantum dots emitting blue have high color purity and emit white by mixing three primary colors of light therefrom. The luminous efficiency of these quantum dots is almost 100%. In addition, the manufacturing method of the white light emitting device of the present invention can realize a desired color, that is, red, green, and blue by only adjusting the size of the quantum dots without adding other materials, thereby making it easy and inexpensive to manufacture the light emitting device.
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