KR100789559B1 - 절연층을 포함하는 무기 전계발광 소자, 그의 제조방법 및이를 포함하는 전자소자 - Google Patents

절연층을 포함하는 무기 전계발광 소자, 그의 제조방법 및이를 포함하는 전자소자 Download PDF

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최병룡
유재호
이은경
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Abstract

본 발명은 정공주입 전극, 정공수송층, 발광층, 무기물 전자수송층, 및 전자주입 전극을 순차적으로 포함하며, 상기 전자주입 전극과 무기물 전자수송층 사이에 절연층을 포함하는 무기 전계발광 소자, 그의 제조방법 및 이를 포함하는 전자소자에 관한 것으로, 본 발명에 의한 무기 전계발광 소자는 발광면 전체적으로 균일하게 발광이 이루어져 소자의 신뢰성 및 안정성이 향상됨으로써, 디스플레이 장치, 조명용 장치, 백라이트 유닛 등 과 같은 전자 소자에 유용하게 적용될 수 있다.
전계발광 소자, 절연층, 조명용, 디스플레이용, 백라이트 유닛

Description

절연층을 포함하는 무기 전계발광 소자, 그의 제조방법 및 이를 포함하는 전자소자{Inorganic Eletroluminescent Device Comprising the Insulating Layer, Method for Preparing the Same and Electronic Device Comprising the Same}
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 무기 전계발광 소자의 단면 개략도,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 무기 전계발광 소자의 단면 개략도,
도 3a는 본 발명의 실시예 2 및 비교예에서 제조한 무기 전계발광 소자의 전류-전압-휘도(IVL) 특성을 나타내는 대수 스케일(logarithmic scale)의 그래프,
도 3b는 본 발명의 실시예 2 및 비교예에서 제조한 무기 전계발광 소자의 전류-전압-휘도(IVL) 특성을 나타내는 선형 스케일(linear scale)의 그래프,
도 4는 본 발명의 실시예 4 및 비교예 2에서 제조한 무기 전계발광 소자의 발광효율을 나타내는 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 기판, 20 : 정공주입 전극
30 : 정공수송층, 40 : 발광층
50 : 전자수송층, 60 : 절연층
70 : 전자주입 전극
본 발명은 절연층을 포함하는 무기 전계발광 소자, 그의 제조방법 및 이를 포함하는 전자소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정공주입 전극, 정공수송층, 발광층, 무기물 전자수송층 및 전자주입 전극을 순차적으로 포함하며, 상기 전자주입 전극과 무기물 전자수송층 사이에 절연층을 포함하는 무기 전계발광 소자, 그의 제조방법 및 이를 포함하는 전자소자에 관한 것이다.
전계발광 소자(Eletroluminescence Device)는 물질에 전계를 가하였을 경우 빛을 내는 현상을 이용한 소자를 총칭하여 일컫는 것이고, 상기 전계발광 소자는 형광층을 이루는 소재가 유기물인지 또는 무기물인지에 따라 유기 전계발광 소자와 무기 전계발광 소자로 분류한다.
무기 전계발광 소자는 높은 전기장에 의하여 가속된 전자의 충돌을 이용하여 발광하는 소자로서, 박막의 두께와 구동방식에 따라 세분화되어 교류박막 전계발광 소자 및 직류후막 전계발광 소자 등으로 분류되어 진다.
비교적 최근에 알려진 양자점(또는 나노닷) 무기 전계발광 소자는 발광층으로 양자점(또는 나노닷) 을 사용한 소자로서, 전류(직류) 구동 박막형 전계발광 소자이다. 이러한 전류 구동형 무기 전계발광 소자에서 전자수송층이 무기물일 경 우, 전자주입 전극으로부터 전자수송층(ETL)으로 전자를 주입할 때에 주로 전자주입 전극의 가장자리 쪽에서만 발광이 일어나거나, 발광이 전체적으로 균일하게 되지 않는 문제점들이 발생하였다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 방안으로, 보다 효율적인 전자의 주입을 위하여 소자의 전압을 높여줄 경우, 전자주입 전극과 전자수송층 사이에 버블링(bubbling)과 같은 현상이 나타나 전자주입 전극이 탈리되는 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
미국공개특허 제2004-0135495호에는 발광층과 전극층 사이에 절연층을 구비하고 있는 컬러 전계발광 디스플레이(Color Electoluminescent Diplays)가 개시되어 있고, 한국공개특허 제2002-43161호와 제2000-27755호에는 전극의 하부에 에너지 장벽층과 전류제어층을 구비한 무기박막 전계발광 소자 및 음극 전극이 2층 구조를 갖는 유기 전계발광 소자가 각각 개시되어 있다.
그러나, 상기 종래기술 들은 상기한 바와 같은 문제점의 해결과는 차이가 있는 것으로서, 효율적인 전면발광이 이루어질 수 있는 무기 전계발광 소자의 개발이 절실히 요구되어 왔다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로,
본 발명의 하나의 목적은 전자주입 전극과 무기물 전자수송층 사이에 얇은 절연층을 포함함으로써, 상기 전자주입 전극의 가장자리 쪽에 발생하는 강한 프린 지 전계효과(fringe field effect)를 제거하고, 발광면 전체적으로 균일하게 발광이 일어나 효율적인 전면발광이 이루어질 수 있는 무기 전계발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 다양한 증착방법과 절연물질을 이용하여 절연층을 형성할 수 있는 무기 전계발광 소자의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기의 무기 전계발광 소자를 포함하는 전자소자를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, 정공주입 전극, 정공수송층, 발광층, 무기물 전자수송층 및 전자주입 전극을 순차적으로 포함하며, 상기 전자주입 전극과 무기물 전자수송층 사이에 절연층을 포함하는 무기 전계발광 소자를 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상은, 정공주입 전극, 정공수송층, 발광층, 무기물 전자수송층 및 전자주입 전극을 순차적으로 포함하며, 상기 전자주입 전극과 무기물 전자수송층 사이에 절연층을 포함하는 무기 전계발광 소자의 제조방법에 있어서, 상기 무기물 전자수송층 상에 무기 또는 유기 절연물질을 증착하여 상기 전자주입 전극과 무기물 전자수송층 사이에 절연층을 형성하는 단계를 포함하는 무기 전계발광 소자의 제조방법을 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 양상은, 상기의 무기 전계 발광 소자를 포함하는 전자 장치를 제공한다.
이하에서 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 하나의 양상인 무기 전계발광 소자는 정공주입 전극, 정공수송층, 발광층, 무기물 전자수송층 및 전자주입 전극을 순차적으로 포함하며, 상기 전자주입 전극과 무기물 전자수송층 사이에 절연층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 무기 전계발광 소자는 바람직하게는 최하층부터 기판, 정공주입 전극, 정공수송층, 발광층, 무기물 전자수송층, 절연층 및 전자주입 전극이 차례로 적층되어 있는 구조를 가질 수 있으나, 이에 국한 되는 것은 아니다.
본 발명에 의한 무기 전계발광 소자에 적층되어 있는 상기 절연층은 무기 절연물질 또는 유기 절연물질로 형성된다.
상기 절연층의 소재로는 절연물질로 사용될 수 있는 물질이면 제한없이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 상기 무기 절연물질로는 LiF, BaF2 , TiO2, ZnO, SiO2, SiC, SnO2, WO3, ZrO2, HfO2, Ta2O5, BaTiO3, BaZrO3, Al2O3, Y2O3, ZrSiO4 , Si3N4 및 TiN으로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나, 이에 국한 되는 것은 아니다.
또한, 상기 유기 절연물질로는 에폭시수지, 페놀수지 등과 같은 폴리머; 3-(4-바이페닐일)-4-페닐-5-터셔리-부틸페닐-1,2,4-트리아졸(TAZ) 및 3,4,5-트리페닐-1,2,4-트리아졸,3,5-비스(4-터셔리-부틸페닐)-4-페닐-1,2,4-트리아졸로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 소재로 할 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다.
상기 절연층의 두께는 0.5 내지 2 nm, 보다 바람직하게는 1.0 내지 1.5 nm인 것이 좋은데, 상기 절연층이 2 nm 이상의 후막 형태일 경우, 총 전자주입 두께가 증가되어 전류가 통하지 않거나 저항이 크게 발생하는 문제가 발생하나, 본 발명에 의한 무기 전계발광 소자의 절연층과 같이 얇은 박막 형태일 경우, 전자가 터널링(tunneling) 형태로 통과하게 되어 총 전자주입 두께를 줄일 수 있게 된다.
본 발명에 의한 전계발광 소자에 사용되는 상기 기판은 통상적인 무기 전계발광 소자에 사용되는 기판을 사용하는데, 투명성, 표면평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리기판 또는 투명 플라스틱 기판이 바람직하다. 더욱 구체적인 예로는 유리기판, 폴리에틸렌테레프탈레이트 기판, 폴리카보네이트 기판 등이 있으며, 그 두께는 0.3~1.1 mm인 것이 바람직하나, 이에 국한되는 것은 아니다.
상기 기판 위에 형성되는 정공의 주입이 용이한 상기 정공주입 전극의 소재는 전도성 금속 또는 그 산화물로서, 구체적으로는 ITO (Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), 니켈(Ni), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 이리듐(Ir), 또는 이들의 산화물 등을 사용할 수 있으나, 이에 국한 되는 것은 아니다.
본 발명에 의한 무기 전계발광 소자에 적층되는 상기 정공수송층의 소재로는 정공을 수송할 수 있는 재료이면 제한없이 사용할 수 있으나, 폴리 3,4-에틸렌디오펜 (poly(3,4-ethylenedioxythiophene, PEDOT)/폴리 스티렌파라술포네이트(polystyrene parasulfonate, PSS), 폴리 N-비닐카르바졸(poly-N-vinylcarbazole), 폴리페닐렌비닐렌(polyphenylenevinylene), 폴리파라페닐렌 (polyparaphenylene), 폴리메타크릴레이트(polymethaacrylate), 폴리 9,9-옥틸플루오렌(poly(9,9-octylfluorene), 폴리 스파이로-플루오렌 (poly(spiro-fluorene), N,N'-디페닐-N,N'-비스 3-메틸페닐-1,1'-비페닐-4,4'-디아민(TPD), N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N-N'-디페닐-벤지딘, 트리스(3-메틸페닐페닐아미노)-트리페닐아민(m-MTDATA), 폴리 9,9'-디옥틸플루오렌-co-N-(4-부틸페닐)디페닐아민(TFB), 구리프탈로시아닌(Copper phthalocyanine), 폴리비닐카르바졸(polyvinylcarbazole, PVK) 및 이들의 유도체; 스타버스트 계열의 물질; TiO2, ZnO, SiO2, SnO2, WO3, ZrO2, HfO2, Ta2O5, BaTiO3, BaZrO3, Al2O3, Y2O3 또는 ZrSiO4 등과 같은 금속산화물; 또는 CdS, ZnSe, ZnS 등과 같은 밴드갭 2.4eV 이상의 반도체 등이 바람직하다. 본 발명에서 바람직한 정공수송층의 두께는 10 내지 100 nm이나, 이에 국한되는 것은 아니다.
본 발명에 의한 무기 전계발광 소자에 적층되는 상기 발광층의 소재로는, II-VI족 화합물 반도체 나노결정, III-V족 화합물 반도체 나노결정, IV-VI족 화합물 반도체 나노결정, IV족 화합물 반도체 나노결정 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다.
상기 II-VI족 화합물 반도체 나노결정의 소재로는 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe 등과 같은 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe 등과 같은 삼원소 화합물; CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe 또는 HgZnSTe 등과 같은 사원소 화합물이 사용될 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다.
또한, 상기 III-V족 화합물 반도체 나노결정의 소재로는 GaN, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs 또는 InSb 등과 같은 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb 또는 GaAlNP 등과 같은 삼원소 화합물; GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs 또는 InAlPSb 등과 같은 사원소 화합물이 사용될 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다.
한편, 상기 IV-VI족 화합물 반도체 나노결정의 소재로는 PbS, PbSe 또는 PbTe 등과 같은 이원소 화합물; PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe 또는 SnPbTe 등과 같은 삼원소 화합물; SnPbSSe, SnPbSeTe 또는 SnPbSTe 등과 같은 사원소 화합물이 사용될 수 있고, 상기 IV족 화합물 반도체 나노결정의 소재로는 Si, Ge 등과 같은 단일 원소 화합물; SiC, SiGe 등과 같은 이원소 화합물이 사용될 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다.
또한 반도체 나노결정의 혼합물로는 CdSe/ZnS, CdSe/ZnSe, CdTe/ZnS, CdTe/ZnSe, CdSe/CdS, CdS/ZnS, CdS/ZeSe, InP/ZnS, PbSe/ZnS 등과 같이 상기 물질들의 조합중, 넓은 밴드갭(wide-bandgap) 반도체 물질이 쉘 물질로 구성되어 있는 코어/쉘 구조로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 사용할 수 있다.
상기 반도체 나노결정층은 반도체 나노결정이 한 층으로 배열된 단일막 형태인 것이 좋으며, 상기 반도체 나노결정 단일막이 하나 이상 배열된 다층구조도 사용될 수 있다.
본 발명의 반도체 나노결정은 단일막에 동일한 색의 반도체 나노결정이 사용될 수 있으며, 다양한 색의 반도체 나노결정이 혼합되어 단일막을 형성함으로써 백색 등 혼합된 색을 낼 수 있다. 또한, 동일한 색의 반도체를 여러 겹으로 쌓아서 다층구조를 형성하면서도 백색 등 혼합된 색을 낼 수 있다.
본 발명에서 바람직한 발광층의 두께는 3 내지 100 nm이나, 이에 국한되는 것은 아니다.
본 발명에 의한 무기 전계발광 소자에 적층되는 상기 무기물 전자수송층의 소재로는 전자를 수송할 수 있는 무기재료이면 제한없이 사용될 수 있으나, TiO2, ZnO, SiO2, SnO2, WO3, ZrO2, HfO2, Ta2O5, BaTiO3, BaZrO3, Al2O3, Y2O3 또는 ZrSiO4 등과 같은 금속화물; CdS, ZnSe 또는 ZnS 등과 같은 밴드갭 2.4eV 이상의 반도체가 바람직하다. 본 발명에서 바람직한 무기물 전자수송층의 두께는 10 내지 100 nm이나, 이에 국한되는 것은 아니다.
본 발명에 의한 무기 전계발광 소자에 적층되는 상기 전자주입 전극의 소재로는 I, Ca, Ba, Ca/Al, Al, Mg 또는 Ag/Mg 합금 등이 사용될 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다. 본 발명에서 바람직한 전자주입 전극의 두께는 50 내지 300 nm이나, 이에 국한되는 것은 아니다.
본 발명에 의한 무기 전계발광 소자는 상기 정공수송층과 정공주입 전극 사이 또는 상기 정공수송층과 발광층 사이에 제 2 정공수송층을 추가로 포함하는 구조를 가질 수 있다.
상기 제 2 정공수송층의 소재로는 폴리 3,4-에틸렌디오펜 (poly(3,4-ethylenedioxythiophene, PEDOT)/폴리 스티렌파라술포네이트(polystyrene parasulfonate, PSS), 폴리 N-비닐카르바졸(poly-N-vinylcarbazole), 폴리페닐렌비 닐렌(polyphenylenevinylene), 폴리파라페닐렌 (polyparaphenylene), 폴리메타크릴레이트(polymethaacrylate), 폴리 9,9-옥틸플루오렌(poly(9,9-octylfluorene), 폴리 스파이로-플루오렌 (poly(spiro-fluorene), N,N'-디페닐-N,N'-비스 3-메틸페닐-1,1'-비페닐-4,4'-디아민(TPD), N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N-N'-디페닐-벤지딘, 트리스(3-메틸페닐페닐아미노)-트리페닐아민 (m-MTDATA), 폴리 9,9'-디옥틸플루오렌-co-N-(4-부틸페닐)디페닐아민 (TFB), 구리프탈로시아닌(Copper phthalocyanine), 폴리비닐카르바졸(polyvinylcarbazole, PVK) 및 이들의 유도체; 스타버스트 계열의 물질; TiO2, ZnO, SiO2, SnO2, WO3, ZrO2, HfO2, Ta2O5, BaTiO3, BaZrO3, Al2O3, Y2O3 또는 ZrSiO4 등과 같은 금속산화물; 또는 CdS, ZnSe, ZnS 등과 같은 밴드갭 2.4eV 이상의 반도체 등이 사용될 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명에 의한 무기 전계발광 소자는 상기 정공수송층과 정공주입 전극 사이에 또는 상기 무기물 전자수송층과 발광층 사이에 전자억제층, 정공억제층 및 전자/정공 억제층으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.
상기 전자억제층, 정공억제층 또는 전자/정공억제층의 소재로는 TAZ (3-phenyl-4(1-naphthyl)-5-phenyl-1,2,4-triazole), BCP (2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), 페난트롤린(phenanthrolines)계 화합물, 이미다졸계 화합물, 트리아졸(triazoles)계 화합물, 옥사디아졸(oxadiazoles)계 화합물 및 알루미늄 착물 등이 사용될 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다. 본 발명에서 바람직한 전자억제층, 정공억제층 또는 전자/정공억제층의 두께는 5 내지 50 nm이나, 이에 국한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 무기 전계발광 소자의 단면 개략도를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 무기 전계발광 소자는 최하층부터 기판(10), 정공주입 전극(20), 정공수송층(30), 발광층(40), 무기물 전자수송층(50), 절연층(60) 및 전자주입 전극(70)이 적층되어 있는 구조를 가지나, 이에 국한되는 것은 아니다.
상기 정공주입 전극(20)과 전자주입 전극(70)에 전압이 인가되면 상기 정공주입 전극(20)에서는 정공이 정공수송층(30)으로 주입되고, 상기 전자주입 전극(70)에서는 전자가 무기물 전자수송층(50)으로 주입된다. 전자와 정공이 같은 분자에서 만나게 되면 엑시톤이 형성되고, 이 엑시톤이 재결합하면서 발광을 하게 된다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 무기 전계발광 소자의 단면 개략도를 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 무기 전계발광 소자는 최하층부터 기판(10), 정공주입 전극(20), 정공수송층(30), 제 2 정공수송층(31), 발광층(40), 무기물 전자수송층(50), 절연층(60) 및 전자주입 전극(70)이 적층되어 있는 구조를 가지나, 이에 국한되는 것은 아니다.
상기 제 2 정공수송층(31)은 HOMO 에너지 수준(HOMO energy level)이 제 1 정공 수송층(30)의 HOMO 에너지 수준과 반도체 나노 발광층의 가전자대(valence band) 사이에 위치하는 계단식 에너지 수준을 형성하여 정공이 효율적으로 들어갈수 있도록 해 준다. 또는 제 2 정공수송층의 LUMO 에너지 수준(LUMO energy level)이 반도체 나노 발광층의 전도대(conduction band)보다 커서, 음극에서 반도체 나노 발광층을 통해 과량으로 들어온 전자들을 블로킹(blocking)해 주어 소자에 흐르는 전류량을 감소시켜 전체적으로 소자의 효율을 높여 주는 효과를 갖게 하는 작용을 한다.
본 발명의 다른 양상은 정공주입 전극, 정공수송층, 발광층, 무기물 전자수송층 및 전자주입 전극을 순차적으로 포함하며, 상기 전자주입 전극과 무기물 전자수송층 사이에 절연층을 포함하는 무기 전계발광 소자의 제조방법에 있어서, 상기 무기 전자수송층 상에 무기 또는 유기 절연물질을 성막하여 상기 전자주입 전극과 무기물 전자수송층 사이에 절연층을 형성하는 단계를 포함하는 무기 전계발광 소자의 제조방법인 것을 특징으로 한다.
상기 절연층(60)의 소재로는 절연물질로 사용될 수 있는 물질이면 제한없이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 무기 절연물질로는 LiF, BaF2 , TiO2, ZnO, SiO2, SiC, SnO2, WO3, ZrO2, HfO2, Ta2O5, BaTiO3, BaZrO3, Al2O3, Y2O3, ZrSiO4 , Si3N4 또는 TiN 등이 사용될 수 있으나, 이에 국한 되는 것은 아니다.
또한, 유기 절연물질로는 에폭시수지, 페놀수지 등과 같은 폴리머; 3-(4-바이페닐일)-4-페닐-5-터셔리-부틸페닐-1,2,4-트리아졸(TAZ) 또는 3,4,5-트리페닐- 1,2,4-트리아졸,3,5-비스(4-터셔리-부틸페닐)-4-페닐-1,2,4-트리아졸 등과 아라키딘산(arachidic acid), 스테아린산(stearic acid) 등과 같은 지방산 단량체(fatty acid monomer) 등이 사용될 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다.
상기 절연층의 두께는 0.5 내지 2 nm인 것이 바람직한데, 상기 절연층이 두꺼운 후막 형태일 경우, 총 전자주입 두께가 증가되어 전류가 통하지 않거나, 저항이 크게 발생하는 문제가 생기나, 본 발명에 의한 무기 전계발광 소자의 절연층과 같이 얇은 박막 형태일 경우, 전자가 터널링(tunneling) 형태로 통과하게 되어 총 전자주입 두께를 줄일 수 있게 된다.
본 발명에 의한 무기 전계발광 소자의 제조방법은 상기 정공수송층과 정공주입 전극 사이 또는 상기 정공수송층과 발광층 사이에 제 2 정공수송층을 삽입하는 단계를 추가로 포함할 수 있는데, 상기 제 2 정공수송층의 삽입은 통상의 방법에 의한다.
또한, 본 발명에 의한 무기 전계발광 소자의 제조방법은 정공주입 전극과 정공수송층 사이에 정공주입층을 삽입하거나, 정공수송층과 발광층 사이에 전자억제층을 삽입하거나, 발광층과 무기물 전자수송층 사이에 정공억제층을 삽입하는 단계를 추가로 포함할 수 있는데, 상기 정공주입층, 전자억제층 또는 정공억제층의 삽입은 통상의 방법에 의한다.
본 발명에 의한 무기 전계발광 소자의 제조방법을 보다 상세히 설명하면, 먼저 정공이 주입되는 정공주입 전극 위에, 정공수송층을 여러 가지 코팅방법으로 박막화한 후 열처리를 하여 견고한 박막을 형성하고, 그 위에 상기 정공수송층이 용 해되지 않는 용매를 사용하여 분산된 나노결정 용액을 여러 가지 코팅방법으로 박막화하여 정공수송층과 분리된 독립적인 나노결정 발광층을 형성하고, 그 위에 무기물 전자수송층과 절연층을 형성한 다음, 상기 절연층 위에 전자가 주입되는 전자주입 전극을 차례로 적층한다.
본 발명의 일실시예에 의한 무기 전계발광 소자의 단면 개략도인 도 1을 참조하면, 먼저 정공주입 전극(20)이 패터닝된 기판(10) 위에 정공수송층(30)을 스핀 코팅 등의 여러 가지 코팅 방법으로 형성하고, 열처리 등을 하여, 나노결정 발광층을 형성할 때 박막이 손상되지 않도록 견고한 박막을 형성한다.
이어서 그 위에 정공수송층(30)을 비교적 용해하지 않는 용매 내에 분산된 나노결정 용액을 스핀코팅 등의 여러 가지 코팅방법으로 박막화하여 독립적인 발광층(40) 및 무기물 전자수송층(50)을 형성하고, 그 위에 열증착법(thermal evaporation); 물리적 기상증착(PVD), 화학기상증착(CVD), 스퍼터링(sputtering) 등과 같은 기상증착법; 스핀코팅(spin coating), 딥코팅(dip coating), 롤코팅(roll coating), 스크린 코팅(screen coating), 분무코팅(spray coating), 스핀 캐스팅(spin casting), 흐름코팅(flow coating), 스크린 인쇄(screen printing), 잉크젯(ink jetting) 또는 드롭 캐스팅(drop casting) 등과 같은 습식공정의 방법에 의해 증착시켜 절연층(60)을 형성한 다음, 다시 그 위에 전자주입 전극(70)을 증착하여 본 발명에 의한 무기 전계발광 소자를 제조한다.
정공주입 전극(20)이 패터닝된 기판(10)은 일반적으로 중성세제, 탈이온수, 아세톤, 이소프로필알콜 등의 용매로 세정한 다음, UV-오존 처리 및 플라즈마 처리 를 하여 사용한다.
본 발명에 의한 방법에서 발광층(40)은 감광기가 있는 물질로 배위된 나노결정을 상기 정공수송층을 손상시키지 않는 용매에 분산시킨 나노결정 용액을 코팅하여 박막화하거나, 감광기가 없는 물질로 배위된 나노결정과 감광성 물질을 상기 정공수송층을 손상시키지 않는 용매에 분산시킨 나노 결정 용액을 코팅하여 박막화하여 형성할 수 있다.
본 발명에 의한 방법에서 상기 정공수송층 박막을 손상하지 않기 위해 사용하는 나노결정의 분산 용액은 물, 피리딘, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올,톨루엔 ,클로로포름, 클로로벤젠, THF, 시클로헥산, 시클로헥센, 메틸렌 클로라이드, 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸, 운데칸, 도데칸 또는 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.
또한, 본 발명에서는 발광층(40) 위에 무기물 전자수송층(50)을 코팅하기 전에 발광층 (40)을 자외선에 노광하여 가교시킬 수 있다. 이 때 200nm 내지 450nm의 자외선 파장 범위에서 발광층을 노광하여 가교시킬 수 있거나, 또는 발광층(40) 나노결정을 코팅 한 후에 가교제 (cross-link agent)를 사용하여 발광층(40)이 나노결정들의 상호 교차 결합(cross-link) 에 의해 형성되어 있는 양자점 들의 단일막 또는 다층막을 형성할 수 있다.
본 발명에서 무기물 전자수송층(50)의 코팅 방법도 진공증착 또는 습식코팅 방법 등을 모두 사용할 수 있다.
본 발명에서 정공수송층(30) 및 전자수송층(50)의 박막화 방법으로는 스핀 코팅(spin coating), 딥 코팅(dip coating), 분무 코팅(spray coating), 블레이드 코팅(blade coating) 등이 모두 해당될 수 있으며, 상기에서 사용되는 박막의 노광 방법으로는 접촉 노광법과 비접촉 노광법을 모두 사용할 수 있다. 본 발명에서는 발광층(40) 위에 열 증착법, 분자 증착법 또는 화학기상 증착법 등에 의해 무기물 전자수송층(50)을 형성할 수 있다.
이어서, 상기 무기물 전자수송층(50) 위에 열증착법(thermal evaporation); 물리적 기상증착(PVD), 화학기상증착(CVD), 스퍼터링(sputtering) 등과 같은 기상증착법; 스핀코팅(spin coating), 딥코팅(dip coating), 롤코팅(roll coating), 스크린 코팅(screen coating), 분무코팅(spray coating), 스핀 캐스팅(spin casting), 흐름코팅(flow coating), 스크린 인쇄(screen printing), 잉크젯(ink jetting) 또는 드롭 캐스팅(drop casting) 등과 같은 습식공정에 의해 절연층(60)을 형성한 다음, 상기 절연층(60) 위에 I, Ca, Ba, Ca/Al, Al, Mg 또는 Ag/Mg 합금 등을 열증착법(thermal evaporation) 또는 물리적 기상증착(PVD)법에 의해 전자주입 전극(70)을 형성시켜 무기 전계발광 소자를 제조한다.
박막화 후의 건조 온도는 20℃도에서 300℃, 바람직하게는 40℃ 내지 120℃ 이다. 감광처리 에너지는 50 mJ/cm2 ~ 850 mJ/cm2 정도로, 두께에 따라 달라지는데 상기 범위를 벗어나면 충분한 가교반응이 일어나기 어렵거나, 박막이 손상될 수 있다. 사용하는 광원은 200 nm에서 500nm 사이의 광원으로 바람직하게는 300 nm에서 400nm의 유효파장으로 에너지는 100에서 800W 정도를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 양상은 상기 무기 전계발광 소자를 포함하는 전자 장치인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 무기 전계발광 소자는 전자주입 전극과 무기물 전자수송층 사이에 얇은 절연층이 삽입되어 있기 때문에, 전극의 가장자리(edge) 쪽으로의 프린지 전계 효과(fringe field effect)를 없애 주어, 효율적인 전자주입과 전면발광이 이루어짐으로써 디스플레이 장치, 조명용 장치 또는 백라이트 유닛 등 과 같은 전자 소자에 유용하게 적용될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 설명의 목적을 위한 것으로, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
실시예 1 : 무기 전계발광 소자의 제조(1)
유리 기판 위에 ITO가 패턴 되어있는 기판을 중성세제, 탈이온수, 물, 이소프로필알콜 등의 용매를 사용하여 순차적으로 세정한 다음, UV-오존 처리를 하였다. ITO 기판 위에 정공수송층인 폴리 3,4-에틸렌디오펜 (poly(3,4-ethylenedioxythiophene, PEDOT) 고분자를 클로로벤젠 용매에 용해시켜 1 중량% 농도로 만든 후, 50nm 정도의 두께로 스핀코팅하여 200℃ 에서 5분 동안 열처리하였다.
이어서 CdSe/ZnS 나노결정을 정공수송층을 손상하지 않는 옥탄 용매에 1 중량%로 분산시켜 제조된 용액을 스핀코팅하고, 이를 건조하여 약 5 nm 두께의 나노 결정 발광층을 형성하였다.
완전히 건조시킨 상기 나노결정 발광층 상부에 TiO2 전구체 졸(precursor sol)(DuPont Tyzor, BTP, 2.5wt% in Buthanol)을 사용하여 2000 rpm으로 30초 동안 스핀 코팅한 후, 약 5분간 건조시킨 다음, 100?에서 15분간 어닐링하여 약 40nm 두께의 무정형(amorphous) TiO2 박막의 전자수송층을 형성하였다.
그런 다음, 상기 전자수송층 상부에 LiF를 1nm 두께로 열증착법 (thermal evaporation)으로 증착하여 절연층을 형성하고, 상기 절연층의 상부에 알루미늄을 200nm 두께로 열증착법으로 증착하여 전극을 형성시켜 무기 전계발광 소자를 제조하였다.
실시예 2 : 무기 전계발광 소자의 제조(2)
유리 기판 위에 ITO가 패턴 되어있는 기판을 중성세제, 탈이온수, 물, 이소프로필알콜 등의 용매를 사용하여 순차적으로 세정한 다음, UV-오존 처리를 하였다. ITO 기판 위에 정공수송층인 폴리 3,4-에틸렌디오펜 (poly(3,4-ethylenedioxythiophene, PEDOT) 고분자를 클로로벤젠 용매에 용해시켜 1 중량% 농도로 만든 후, 50nm 정도의 두께로 스핀코팅하여 180℃ 에서 10분 동안 열처리하였다.
그런 다음, 상기 정공수송층 상부에 제 2 정공수송층인 폴리비닐카르바졸(polyvinylcarbazole, PVK) 고분자를 클로로벤벤 용매에 용해시켜 (0.1g/14ml), 20 nm 정도의 두께로 스핀코팅한 후 60℃ 에서 10분 동안 건조해 주었다.
이어서 CdSe/ZnS 나노결정을 정공수송층을 손상하지 않는 시클로헥산 용매에 0.3 중량%로 분산시켜 제조된 용액을 스핀코팅하고, 이를 건조하여 약 25 nm 두께의 나노결정 발광층을 형성하였다.
완전히 건조시킨 상기 나노결정 발광층 상부에 TiO2를 40nm 정도의 두께로 실시예 1과 동일한 방법으로 증착하여 전자수송층을 형성하고, 상기 전자수송층 상부에 LiF를 0.5 nm 두께로 열증착법으로 증착하여 절연층을 형성하고, 상기 절연층의 상부에 알루미늄을 열증착법으로 200nm 두께로 증착하여 전극을 형성시켜 무기 전계발광 소자를 제조하였다.
실시예 3 : 무기 전계발광 소자의 제조(3)
유리 기판 위에 ITO가 패턴 되어있는 기판을 중성세제, 탈이온수, 물, 이소프로필알콜 등의 용매를 사용하여 순차적으로 세정한 다음, UV-오존 처리를 하였다. ITO 기판 위에 정공수송층인 폴리 3,4-에틸렌디오펜 (poly(3,4-ethylenedioxythiophene, PEDOT) 고분자를 클로로벤젠 용매에 용해시켜 1 중량% 농도로 만든 후, 50nm 정도의 두께로 스핀코팅하여 200℃ 에서 10분 동안 열처리하였다.
이어서 CdSe/ZnS 나노결정을 정공수송층을 손상하지 않는 옥탄 용매에 1 중량%로 분산시켜 제조된 용액을 스핀코팅하고, 이를 건조하여 약 5 nm 두께의 나노 결정 발광층을 형성하였다.
완전히 건조시킨 상기 나노결정 발광층 상부에 TAZ (3-(4-biphenylyl)-4-phenyl-5-(4-tert-butylphenyl)-1,2,4-triazole) 10nm를 열증착법으로 증착하여 정공억제층을 형성하고, 상기 정공억제층 상부에 TiO2를 40nm 정도의 두께로 E-빔 증착(E-beam evaporation)법으로 증착하여 전자수송층을 형성한 다음, 상기 전자수송층 상부에 LiF를 1nm 두께로 열증착법으로 증착하여 절연층을 형성하고, 상기 절연층의 상부에 알루미늄을 200nm 두께로 열증착법으로 증착하여 전극을 형성시켜 무기 전계발광 소자를 제조하였다.
실시예 4 : 무기 전계발광 소자의 제조(4)
절연층의 소재로 SiO2를 사용하고, 그 두께를 0.5 nm 로 형성한 것 이외에는 상기 실시예 2와 동일하게 실시하여 무기 전계발광 소자를 제조하였다.
실시예 5 : 무기 전계발광 소자의 제조(5)
절연층의 소재로 3-(4-바이페닐일)-4-페닐-5-터셔리-부틸페닐-1,2,4-트리아졸(TAZ)를 사용하고, 그 두께를 1 nm로 형성한 것 이외에는 상기 실시예 2와 동일하게 실시하여 무기 전계발광 소자를 제조하였다.
비교예 1 : 종래기술에 의한 무기 전계발광 소자의 제조 (1)
LiF 절연층을 형성하지 아니한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 무기 전계발광 소자를 제조하였다.
비교예 2 : 종래기술에 의한 무기 전계발광 소자의 제조 (2)
TiO2 박막을 E-빔 증착(E-beam evaporation)법으로 40 nm 증착하여 전자수송층을 형성한 것 이외에는 상기 비교예 1과 동일하게 실시하여 무기 전계발광 소자를 제조하였다.
실험예 1: 무기 전계발광 소자의 발광효율 비교 실험 (1)
본원발명에 의한 전자주입 전극과 무기 전자수송층 사이에 절연층을 포함하는 무기 전계발광 소자의 발광효율을 측정하기 위하여, I-V-L 측정장비를 이용하여 상온, 상압 조건에서 상기 실시예 2에서 제조한 무기 전계발광 소자 및 상기 비교예 1 에서 제조한 무기 전계발광 소자에 점차 전압을 상승시켜 인가시키면서 단위전류당 밝기(휘도)를 측정하여 각각의 무기 전계발광 소자의 발광효율을 비교한 결과를 도 3a 및 도 3b에 나타내었다.
도 3a는 본 발명의 실시예 2 및 비교예에서 제조한 무기 전계발광 소자의 전류-전압-휘도(IVL) 특성을 나타내는 대수 스케일(logarithmic scale)이고, 도 3b는 본 발명의 실시예 2 및 비교예에서 제조한 무기 전계발광 소자의 전류-전압-휘 도(IVL) 특성을 나타내는 선형 스케일(linear scale)이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 턴-온 전압(turn-on voltage)이 절연층으로 LiF 박막을 포함할 경우(실시예 2) 7 V에서 5 V로 감소하고, 최대 휘도 값도 38.3 Cd/㎡에서 116.5 Cd/㎡로 3배 이상 증가함으로써, 가장자리 발광(edge emission)이 줄어들고, 소자 전체적으로 비교적 균일하게 발광이 됨을 확인할 수 있다.
실험예 2: 무기 전계발광 소자의 발광효율 비교 실험 (2)
본원발명에 의한 전자주입 전극과 무기 전자수송층 사이에 절연층을 포함하는 무기 전계발광 소자의 발광효율을 측정하기 위하여, I-V-L 측정장비를 이용하여 상온, 상압 조건에서 상기 실시예 4 에서 제조한 무기 전계발광 소자 및 상기 비교예 2 에서 제조한 무기 전계발광 소자에 점차 전압을 상승시켜 인가시키면서 단위전류당 밝기(휘도)를 측정하여 각각의 무기 전계발광 소자의 발광효율을 비교한 결과를 도 4 에 나타내었다. 참고로 소자의 재현성을 확인하기 위해 같은 시료를 2개씩 만들어서 실험하였다.
도 4 를 참조하면, SiO2 절연층이 없을 경우 최대 휘도가 약 8V 에서 1.5 Cd/㎡이 나오는데 반해, 0.5 nm SiO2가 절연층으로 포함된 소자의 경우는 약 3 Cd/㎡으로 휘도가 2배 정도 증가하는 효과를 갖는 것을 확인할 수 있다. 또한 가장자리 발광(edge emission)이 줄어들고, 소자 전체적으로 비교적 균일하게 발광이 됨을 확인할 수 있다.
본 발명에 의한 무기 전계발광 소자는 전자주입 전극과 무기물 전자수송층 사이에 얇은 절연층을 포함하고 있어, 상기 전자주입 전극의 가장자리 쪽에 발생하는 강한 프린지 전계효과(fringe field effect)를 제거하고, 발광면 전체적으로 균일하게 발광이 이루어져 소자의 신뢰성 및 안정성이 향상됨으로써, 디스플레이 장치, 조명용 장치, 백라이트 유닛 등 과 같은 전자 소자에 유용하게 적용될 수 있다.

Claims (25)

  1. 정공주입 전극, 정공수송층, 발광층, 무기물 전자수송층 및 전자주입 전극을 순차적으로 포함하며, 상기 전자주입 전극과 무기물 전자수송층 사이에 절연층을 포함하는 무기 전계발광 소자.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전계발광 소자가 최하층부터 기판, 정공주입 전극, 정공수송층, 발광층, 무기물 전자수송층, 절연층 및 전자주입 전극이 차례로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 무기 전계발광 소자.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 절연층의 소재가 무기 절연물질 또는 유기 절연물질인 것을 특징으로 하는 무기 전계발광소자.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 무기 절연물질이 LiF, BaF2 , TiO2, ZnO, SiO2, SiC, SnO2, WO3, ZrO2, HfO2, Ta2O5, BaTiO3, BaZrO3, Al2O3, Y2O3, ZrSiO4 , Si3N4 및 TiN으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 무기 전계발광소자.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 유기 절연물질이 에폭시수지, 페놀수지를 포함하는 폴리머, 3-(4-바이페닐일)-4-페닐-5-터셔리-부틸페닐-1,2,4-트리아졸(TAZ), 3,4,5- 트리페닐-1,2,4-트리아졸,3,5-비스(4-터셔리-부틸페닐)-4-페닐-1,2,4-트리아졸 및 아라키딘산(arachidic acid), 스테아린산을 포함하는 지방산 단량체로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 무기 전계발광 소자.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 절연층의 두께가 0.5 내지 2 nm인 것을 특징으로 하는 무기 전계발광소자.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 정공주입 전극의 소재가 ITO (Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), 니켈(Ni), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 이리듐(Ir) 및 이들의 산화물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 무기 전계발광 소자.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 정공수송층의 소재가 폴리 3,4-에틸렌디오펜 (poly(3,4-ethylenedioxythiophene, PEDOT)/폴리 스티렌파라술포네이트(polystyrene parasulfonate, PSS), 폴리 N-비닐카르바졸(poly-N-vinylcarbazole), 폴리페닐렌비닐렌(polyphenylenevinylene), 폴리파라페닐렌 (polyparaphenylene), 폴리메타크릴레이트(polymethaacrylate), 폴리 9,9-옥틸플루오렌(poly(9,9-octylfluorene), 폴리 스파이로-플루오렌 (poly(spiro-fluorene), N,N'-디페닐-N,N'-비스 3-메틸페닐-1,1'-비페닐-4,4'-디아민(TPD), N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N-N'-디페닐-벤지딘, 트리스(3-메틸페닐페닐아미노)-트리페닐아민 (m-MTDATA), 폴리 9,9'-디옥틸플루오렌-co-N-(4-부틸페닐)디페닐아민(TFB), 구리프탈 로시아닌(Copper phthalocyanine), 폴리비닐카르바졸(polyvinylcarbazole, PVK) 및 이들의 유도체 ;
    스타버스트 계열의 물질;
    TiO2, ZnO, SiO2, SnO2, WO3, ZrO2, HfO2, Ta2O5, BaTiO3, BaZrO3, Al2O3, Y2O3 및 ZrSiO4을 포함하는 금속산화물; 및
    CdS, ZnSe, ZnS를 포함하는 밴드갭 2.4eV 이상의 반도체로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 무기 전계발광 소자.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 발광층의 소재가 II-VI족 화합물 반도체 나노결정, III-V족 화합물 반도체 나노결정, IV-VI족 화합물 반도체 나노결정, IV족 화합물 반도체 나노결정 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 무기 전계발광 소자.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 II-VI족 화합물 반도체 나노결정의 소재가 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe을 포함하는 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe을 포함하는 삼원소 화합물; 및 CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe을 포함하는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되며,
    상기 III-V족 화합물 반도체 나노결정의 소재가 GaN, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, InSb을 포함하는 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP을 포함하는 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 을 포함하는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되고,
    상기 IV-VI족 화합물 반도체 나노결정의 소재가 PbS, PbSe, PbTe을 포함하는 이원소 화합물; PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe을 포함하는 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe을 포함하는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되며,
    상기 IV족 화합물 반도체 나노결정의 소재가 Si, Ge을 포함하는 단일 원소 화합물; SiC, SiGe을 포함하는 이원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되고,
    상기 반도체 나노결정의 혼합물은 넓은 밴드갭(wide-bandgap) 반도체 물질이 쉘 물질로 구성되어 있는 코어/쉘 구조로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 무기 전계발광소자.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 무기물 전자수송층의 소재가 TiO2, ZnO, SiO2, SnO2, WO3, ZrO2, HfO2, Ta2O5, BaTiO3, BaZrO3, Al2O3,Y2O3 및 ZrSiO4을 포함하는 금속산화물; 및
    CdS, ZnSe, ZnS을 포함하는 밴드갭 2.4eV 이상의 반도체로 이루어진 군에서 선 택되는 것을 특징으로 하는 무기 전계발광 소자.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 전자주입 전극의 소재가 I, Ca, Ba, Ca/Al, Al, Mg 및 Ag/Mg 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 무기 전계발광 소자.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 정공수송층과 정공주입 전극 사이 또는 상기 정공수송층과 발광층 사이에 제 2 정공수송층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 무기 전계발광 소자.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 제 2 정공수송층의 소재가 폴리 3,4-에틸렌디오펜 (poly(3,4-ethylenedioxythiophene, PEDOT)/폴리 스티렌파라술포네이트(polystyrene parasulfonate, PSS), 폴리 N-비닐카르바졸(poly-N-vinylcarbazole), 폴리페닐렌비닐렌(polyphenylenevinylene), 폴리파라페닐렌 (polyparaphenylene), 폴리메타크릴레이트(polymethaacrylate), 폴리 9,9-옥틸플루오렌(poly(9,9-octylfluorene), 폴리 스파이로-플루오렌 (poly(spiro-fluorene), N,N'-디페닐-N,N'-비스 3-메틸페닐-1,1'-비페닐-4,4'-디아민(TPD), N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N-N'-디페닐-벤지딘, 트리스(3-메틸페닐페닐아미노)-트리페닐아민 (m-MTDATA), 폴리 9,9'-디옥틸플루오렌-co-N-(4-부틸페닐)디페닐아민(TFB), 구리프탈로시아닌(Copper phthalocyanine), 폴리비닐카르바졸(polyvinylcarbazole, PVK) 및 이들의 유도체 ;
    스타버스트 계열의 물질;
    TiO2, ZnO, SiO2, SnO2, WO3, ZrO2, HfO2, Ta2O5, BaTiO3, BaZrO3, Al2O3, Y2O3 및 ZrSiO4을 포함하는 금속산화물; 및
    CdS, ZnSe, ZnS를 포함하는 밴드갭 2.4eV 이상의 반도체로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 무기 전계발광 소자.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 전기발광 소자가 정공수송층과 정공주입 전극 사이에 또는 무기 전자수송층과 발광층 사이에 전자억제층, 정공억제층 및 전자/정공 억제층으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 무기 전계발광 소자.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 전자억제층, 정공억제층 또는 전자/정공억제층의 소재가 TAZ (3-phenyl-4(1-naphthyl)-5-phenyl-1,2,4-triazole), BCP (2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), 페난트롤린(phenanthrolines)계 화합물, 이미다졸계 화합물, 트리아졸(triazoles)계 화합물, 옥사디아졸(oxadiazoles)계 화합물 및 알루미늄 착물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 무기 전계발광 소자.
  17. 정공주입 전극, 정공수송층, 발광층, 무기물 전자수송층 및 전자주입 전극을 순차적으로 포함하며, 상기 전자주입 전극과 무기물 전자수송층 사이에 절연층을 포함하는 무기 전계발광 소자의 제조방법에 있어서,
    상기 무기 전자수송층 상에 무기 또는 유기 절연물질을 성막하여 상기 전자주입 전극과 무기물 전자수송층 사이에 절연층을 형성하는 단계를 포함하는 무기 전계발광 소자의 제조방법.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 절연층을 형성하는 단계가
    열증착법(thermal evaporation);
    물리적 기상증착(PVD), 화학기상증착(CVD) 및 스퍼터링(sputtering)을 포함하는 기상증착법; 및
    스핀코팅(spin coating), 딥코팅(dip coating), 롤코팅(roll coating), 스크린 코팅(screen coating), 분무코팅(spray coating), 스핀 캐스팅(spin casting), 흐름코팅(flow coating), 스크린 인쇄(screen printing), 잉크젯(ink jetting) 및 드롭 캐스팅(drop casting)을 포함하는 습식공정으로 이루어진 군에서 선택되는 방법에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 무기 전계발광 소자의 제조방법.
  19. 제 17항에 있어서, 상기 무기 절연물질이 LiF, BaF2 , TiO2, ZnO, SiO2, SiC, SnO2, WO3, ZrO2, HfO2, Ta2O5, BaTiO3, BaZrO3, Al2O3, Y2O3, ZrSiO4 , Si3N4 및 TiN으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 무기 전계발광 소자의 제조방법.
  20. 제 17항에 있어서, 상기 유기 절연물질이 에폭시수지, 페놀수지 등의 폴리머 또는 3-(4-바이페닐일)-4-페닐-5-터셔리-부틸페닐-1,2,4-트리아졸(TAZ) 3,4,5-트리페닐-1,2,4-트리아졸,3,5-비스(4-터셔리-부틸페닐)-4-페닐-1,2,4-트리아졸 및 아라키딘산(arachidic acid), 스테아린산을 포함하는 지방산 단량체로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 무기 전계발광 소자의 제조방법.
  21. 제 17항에 있어서, 상기 절연층의 두께가 0.5 내지 2 nm인 것을 특징으로 하는 무기 전계발광 소자의 제조방법.
  22. 제 17항에 있어서, 상기 정공수송층과 정공주입 전극 사이 또는 상기 정공수송층과 발광층 사이에 제 2 정공수송층을 삽입하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 무기 전계발광 소자의 제조방법.
  23. 제 17항에 있어서, 상기 방법이 정공주입 전극과 정공수송층 사이에 정공주입층을 삽입하거나, 정공수송층과 발광층 사이에 전자억제층을 삽입하거나, 발광층과 무기물 전자수송층 사이에 정공억제층을 삽입하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 무기 전계발광 소자의 제조방법.
  24. 제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 따른 무기 전계발광 소자를 포함하는 전자 장치.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 장치가 디스플레이 장치, 조명용 장치 또는 백라이트 유닛인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
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