KR100841575B1 - Electroluminescence device and method of fabricating the same - Google Patents
Electroluminescence device and method of fabricating the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR100841575B1 KR100841575B1 KR1020070035029A KR20070035029A KR100841575B1 KR 100841575 B1 KR100841575 B1 KR 100841575B1 KR 1020070035029 A KR1020070035029 A KR 1020070035029A KR 20070035029 A KR20070035029 A KR 20070035029A KR 100841575 B1 KR100841575 B1 KR 100841575B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- thin film
- electrode
- forming
- layer
- film
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 title 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 69
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 49
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 41
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 claims abstract description 29
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 54
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 33
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 33
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 claims description 27
- 229920005575 poly(amic acid) Polymers 0.000 claims description 26
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 22
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 17
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 16
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 16
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 11
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229920000109 alkoxy-substituted poly(p-phenylene vinylene) Polymers 0.000 claims description 7
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- TXAVEVGYOGQVAN-UHFFFAOYSA-N 1,4-bis(chloromethyl)-2-(2-ethylhexoxy)-5-methoxybenzene Chemical compound CCCCC(CC)COC1=CC(CCl)=C(OC)C=C1CCl TXAVEVGYOGQVAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- JVERADGGGBYHNP-UHFFFAOYSA-N 5-phenylbenzene-1,2,3,4-tetracarboxylic acid Chemical compound OC(=O)C1=C(C(O)=O)C(C(=O)O)=CC(C=2C=CC=CC=2)=C1C(O)=O JVERADGGGBYHNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 2
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 2
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000001723 curing Methods 0.000 claims 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 57
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 7
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 5
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 4
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 description 4
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 229910000416 bismuth oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- CXKCTMHTOKXKQT-UHFFFAOYSA-N cadmium oxide Inorganic materials [Cd]=O CXKCTMHTOKXKQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CFEAAQFZALKQPA-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Cd+2] CFEAAQFZALKQPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N dibismuth;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Bi+3].[Bi+3] TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 description 2
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 and at the same time Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920000547 conjugated polymer Polymers 0.000 description 1
- LBJNMUFDOHXDFG-UHFFFAOYSA-N copper;hydrate Chemical compound O.[Cu].[Cu] LBJNMUFDOHXDFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 150000004985 diamines Chemical class 0.000 description 1
- SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N diglyme Chemical compound COCCOCCOC SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000004770 highest occupied molecular orbital Methods 0.000 description 1
- 239000002784 hot electron Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005596 ionic collisions Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000004768 lowest unoccupied molecular orbital Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 150000004866 oxadiazoles Chemical class 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920002382 photo conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920003227 poly(N-vinyl carbazole) Polymers 0.000 description 1
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
- H10K50/115—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising active inorganic nanostructures, e.g. luminescent quantum dots
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/14692—Thin film technologies, e.g. amorphous, poly, micro- or nanocrystalline silicon
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/80—Constructional details
- H10K50/805—Electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
- H10K71/10—Deposition of organic active material
- H10K71/12—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
- C09K2211/14—Macromolecular compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/06—Polymers
- H01L2924/07—Polyamine or polyimide
Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 발광 소자의 개략도이다.1 is a schematic view of a light emitting device according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 발광 소자 제조방법의 순서도이다. 2 is a flow chart of a method of manufacturing a light emitting device according to the present invention.
도 3a는 본 발명에 따라 제조한 발광 소자에서 폴리이미드 사이에 형성된 Cu2O 나노 입자의 평면 명시야상이다.3A is a planar bright field image of Cu 2 O nanoparticles formed between polyimides in a light emitting device manufactured according to the present invention.
도 3b는 본 발명에 따라 제조한 발광 소자에서 폴리이미드 사이에 형성된 ZnO 나노 입자의 평면 명시야상이다.3B is a planar bright field image of ZnO nanoparticles formed between polyimides in a light emitting device manufactured according to the present invention.
도 4는 도 1의 발광 소자의 평형상태에서의 에너지 대역도이다. 4 is an energy band diagram in an equilibrium state of the light emitting device of FIG. 1.
도 5는 도 1의 발광 소자의 외부에서 전계를 인가할 때 소자 동작에 대한 소자 구조도이다.FIG. 5 is a device structure diagram of device operation when an electric field is applied outside the light emitting device of FIG. 1.
도 6은 도 1의 발광 소자의 외부에서 전계를 인가할 때 소자 동작에 대한 에너지 대역도이다. FIG. 6 is an energy band diagram of device operation when an electric field is applied outside the light emitting device of FIG. 1.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
10...기판 20...제1 전극 30...고분자 박막10
40...나노 입자 50...양자점 활성층 60...전도성 고분자층40
70...제2 전극 100...발광 소자70
본 발명은 양자점 활성층을 이용한 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기물 안에 자발 형성된 금속 산화물 나노 입자를 양자점 활성층으로 하는 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a light emitting device using a quantum dot active layer and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a light emitting device using metal oxide nanoparticles spontaneously formed in an organic material as a quantum dot active layer and a method of manufacturing the same.
양자점은 나노 크기의 반도체 물질로서 양자 포획(quantum confinement) 효과를 나타내는 물질이다. 이러한 양자점은 여기원(excitation source)으로부터 빛을 받아 에너지 여기 상태에 이르면, 자체적으로 해당하는 에너지 밴드갭(band gap)에 따른 에너지를 방출하게 된다. 따라서 양자점의 크기를 조절하게 되면 해당 밴드갭 을 조절할 수 있게 되어 다양한 파장대의 에너지(즉, 가시광 영역인 경우는 빛)를 얻을 수 있게 된다. Quantum dots are nanoscale semiconductor materials that exhibit quantum confinement effects. When the quantum dot receives light from an excitation source and reaches an energy excited state, the quantum dot emits energy according to a corresponding energy band gap. Therefore, when the size of the quantum dot is adjusted, the corresponding band gap can be adjusted to obtain energy of various wavelength bands (that is, light in the visible light region).
기존의 나노 입자를 양자점으로 이용하는 발광 소자는 반도체 물질을 사용했을 경우 SiO2 안에 Si 나노 결정을 형성하여 발광 소자를 제작하였다. 이 방법은 SiO2 절연체 안에 Si 나노 결정을 이온 주입 방법으로 형성하고 소자 양단에 고전압을 인가하여 생성된 높은 에너지의 전자로 충돌 이온화를 일으키고 이렇게 생성된 전자와 정공이 다시 결합하여 발광하는 방식이다. 따라서 기존의 반도체 생산 공정을 그대로 사용할 수 있으며, 물질 특성상 발광이 어려운 Si 소자에서 발광을 일 으키게 할 수 있다. As a light emitting device using conventional nanoparticles as a quantum dot, a light emitting device was manufactured by forming Si nanocrystals in SiO 2 using a semiconductor material. In this method, Si nanocrystals are formed in an SiO 2 insulator by ion implantation, and high-voltage electrons are generated across the device to impingement ionization with high-energy electrons. Therefore, the existing semiconductor production process can be used as it is, and due to the characteristics of the material can cause light emission in the Si device difficult to emit light.
그런데, SiO2 절연체에 삽입된 Si 나노 결정을 이용한 발광 소자의 경우, 소자 제작에 이온 주입 및 열처리에 필요한 고가의 공정 장비와 공정 과정이 필요하게 되고, 소자 동작시 열전자에 의한 충돌 이온화를 위해 높은 전압이 필요하다. 또한, 여기서 발생하는 높은 에너지의 전자로 인해 시간이 지남에 따라 Si 나노 입자와 SiO2 절연막의 특성이 악화되고, 이로 인해 소자의 발광 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 따라서, 기존의 SiO2 절연체에 삽입된 Si 나노 결정을 발광 소자에 사용할 경우 제조 비용이 높으며 생산 효율이 떨어지고 소자의 수명이 짧게 된다. However, in the case of a light emitting device using Si nanocrystals embedded in an SiO 2 insulator, expensive device and process for ion implantation and heat treatment are required for device fabrication, and high efficiency for collision ionization by hot electrons during device operation is required. Voltage is required. In addition, the characteristics of the Si nanoparticles and the SiO 2 insulating film deteriorate with time due to the high energy electrons generated therein, which causes a problem that the luminous efficiency of the device is lowered. Therefore, when the Si nanocrystals inserted into the existing SiO 2 insulator are used in the light emitting device, the manufacturing cost is high, the production efficiency is low, and the life of the device is shortened.
기존 반도체 발광 소자 대체 기술로, 고분자 박막 내부에 나노 입자를 형성하고 양단에 교류 전원을 인가하여 구성하는 발광 소자가 제안되어 있다. 이 소자는 제작이 간단하고 대량 생산에 적합하며, 외부 환경에 강한 절연성 고분자를 사용하여 수명이 길고 그 제작 비용이 저렴한 장점이 있다. As a technology for replacing an existing semiconductor light emitting device, a light emitting device that forms nanoparticles inside a polymer thin film and applies AC power to both ends thereof has been proposed. The device is simple to manufacture, suitable for mass production, and has an advantage of long life and low manufacturing cost by using an insulating polymer that is resistant to external environments.
그러나 소자 제작에 절연성 고분자만을 사용하기 때문에 소자 구동에 있어 비교적 높은 전압이 필요하며, 외부로부터의 정공과 전자의 주입이 없기 때문에 나노 입자 내부에서부터 교류 전압을 인가하여 자체적인 이온 충돌화가 일어나야 한다. 그러나 나노 입자 자체의 크기가 매우 작아서 실질적으로 나노 입자에 걸리는 전계는 외부 전압에 비해 크지 않기 때문에 발광을 위해서는 소자 양단의 인가하는 교류 전압이 높아야 한다. 따라서 소자에 고전압의 교류 전원을 인가해야 하기 때문에 현재의 저전압 추세에 소자를 맞출 수 없고, 현재의 직류를 사용하는 기존의 발광 소자 구동회로와는 맞지 않으며, 충돌 이온화로 인한 높은 에너지의 정공과 전자에 의한 고분자 자체의 특성 저하를 유발할 위험성이 있다. 또한, 인가되는 높은 전압에 의한 절연성 고분자의 절연 특성이 파괴되는 현상이 발생하여 소자 자체를 더 이상 사용하지 못할 가능성을 가지고 있다. However, because only the insulating polymer is used to fabricate the device, a relatively high voltage is required to drive the device, and since there is no injection of holes and electrons from the outside, the ion collision must occur by applying an alternating voltage from inside the nanoparticle. However, since the size of the nanoparticles themselves is so small that the electric field actually applied to the nanoparticles is not large compared to the external voltage, the alternating voltage applied across the device must be high for light emission. Therefore, it is impossible to match the device to the current low voltage trend because high voltage AC power must be applied to the device, and it is not compatible with the existing light emitting device driving circuit using the current DC, and high energy holes and electrons due to collision ionization There is a risk of causing degradation of the polymer itself. In addition, the phenomenon that the insulating properties of the insulating polymer due to the applied high voltage is destroyed, there is a possibility that the device itself can no longer be used.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 낮은 직류 전압에 의해서 고효율로 구동되는 유기물 발광 소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. The technical problem to be achieved by the present invention is to provide an organic light emitting device that is driven with high efficiency by a low DC voltage and a method of manufacturing the same.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광 소자는, 기판; 상기 기판 상에 형성된 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 형성되고 고분자 박막 내의 금속 산화물 나노 입자로 구성된 양자점 활성층; 상기 양자점 활성층 상에 형성된 전도성 고분자층; 및 상기 전도성 고분자층 상에 형성된 제2 전극을 포함하고, 직류 전원을 사용하여 작동되는 것이다.The light emitting device according to the present invention for achieving the above technical problem, the substrate; A first electrode formed on the substrate; A quantum dot active layer formed on the first electrode and composed of metal oxide nanoparticles in the polymer thin film; A conductive polymer layer formed on the quantum dot active layer; And a second electrode formed on the conductive polymer layer, and is operated using a direct current power source.
상기 고분자 박막은 폴리이미드 박막임이 바람직하고, 상기 금속 산화물은 아연 산화물, 구리 산화물, 철 산화물, 카드뮴 산화물, 코발트 산화물, 비스무스 산화물, 니켈 산화물, 인듐 산화물, 주석 산화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다. Preferably, the polymer thin film is a polyimide thin film, and the metal oxide is selected from the group consisting of zinc oxide, copper oxide, iron oxide, cadmium oxide, cobalt oxide, bismuth oxide, nickel oxide, indium oxide, tin oxide, and combinations thereof. It can be either.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광 소자 제조방법은, (a)기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계; (b)상기 제1 전극 상에 고분자 박막 내의 금속 산화물 나노 입자로 구성된 양자점 활성층을 형성하는 단계; (c)상기 양자점 활성층 상에 전도성 고분자층을 형성하는 단계; 및 (d)상기 전도성 고분자층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a light emitting device manufacturing method including: (a) forming a first electrode on a substrate; (b) forming a quantum dot active layer composed of metal oxide nanoparticles in the polymer thin film on the first electrode; (c) forming a conductive polymer layer on the quantum dot active layer; And (d) forming a second electrode on the conductive polymer layer.
상기의 방법에 있어서, 상기 (b) 단계는, 절연체 고분자 단량체를 포함하는 산성 전구체를 용매에 녹인 원료를 준비하여 상기 제1 전극 위에 스핀 코팅하여 1차 산성 전구체막을 형성하는 단계; 상기 1차 산성 전구체막 위에 금속 박막을 형성하는 단계; 상기 금속 박막 위에 상기 원료를 다시 스핀 코팅하여 2차 산성 전구체막을 형성하는 단계; 및 상기 1차 및 2차 산성 전구체막에 열을 가하여 상기 산성 전구체의 경화로부터 상기 고분자 박막을 형성하는 동시에 상기 금속 박막으로부터 자발 형성된 상기 금속 산화물 나노 입자를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. In the above method, the step (b) comprises the steps of: preparing a raw material in which the acidic precursor containing the insulator polymer monomer is dissolved in a solvent and spin coating the first electrode to form a primary acidic precursor film; Forming a metal thin film on the primary acidic precursor film; Spin coating the raw material again on the metal thin film to form a secondary acidic precursor film; And applying heat to the primary and secondary acidic precursor films to form the polymer thin film from the curing of the acidic precursor, and simultaneously forming the metal oxide nanoparticles spontaneously formed from the metal thin film.
상기 (c) 단계는 클로로포름을 용매로 사용하는 MEH-PPV(2,5-bis-(chloromethyl)-1-methoxy-4-(2-ethylhexyloxy)benzene) 층을 스핀 코팅으로 형성한 후 용매를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. In step (c), the solvent is removed after forming a MEH-PPV (2,5-bis- (chloromethyl) -1-methoxy-4- (2-ethylhexyloxy) benzene) layer using chloroform as a solvent by spin coating. It may include the step.
상기 산성 전구체는 카르복실기를 포함하는 산성 전구체임이 바람직하다. 더욱 바람직하기로, 상기 (b) 단계는, NMP(N-Methyl-2-Pyrrolidone)를 용매로 사용하는 Biphenyltetracarboxylic Dianhydride-p-Phenylenediamine(BPDA-PDA)형의 폴리아믹산(polyamic acid)을 상기 제1 전극 위에 스핀 코팅하여 1차 폴리아믹산막을 형성하는 단계; 상기 1차 폴리아믹산막 위에 Cu 또는 Zn 박막을 형성하는 단계; 상기 Cu 또는 Zn 박막 위에 상기 폴리아믹산을 다시 스핀 코팅하여 2차 폴리아믹산막을 형성하는 단계; 및 상기 1차 및 2차 폴리아믹산막에 열을 가하여 상기 폴리아믹산의 경화로부터 폴리이미드로 된 상기 고분자 박막을 형성하는 동시에 상기 Cu 또 는 Zn 박막으로부터 자발 형성된 Cu2O 또는 ZnO의 나노 입자를 형성하는 단계를 포함한다. 이 때, 상기 경화를 위해 N2 환경, 300-400℃의 열을 가하는 것이 바람직하다.The acidic precursor is preferably an acidic precursor containing a carboxyl group. More preferably, in the step (b), the polyamic acid of type Biphenyltetracarboxylic Dianhydride-p-Phenylenediamine (BPDA-PDA) using NMP (N-Methyl-2-Pyrrolidone) as a solvent may be used. Spin coating on the electrode to form a primary polyamic acid film; Forming a Cu or Zn thin film on the primary polyamic acid film; Spin coating the polyamic acid on the Cu or Zn thin film to form a secondary polyamic acid film; And applying heat to the primary and secondary polyamic acid films to form the polymer thin film of polyimide from curing of the polyamic acid and simultaneously form nanoparticles of Cu 2 O or ZnO spontaneously formed from the Cu or Zn thin film. It includes a step. At this time, it is preferable to apply heat of N 2 environment, 300-400 ℃ for the curing.
이와 같이, 본 발명에서는 스핀 코팅과 열처리와 같은 간단한 방법으로 폴리이미드 박막 안에 자발 형성된 Cu2O 또는 ZnO 나노 입자 등을 형성할 수 있고, 전자 주입을 위한 전도성 고분자층이 추가로 존재하기 때문에 제1 및 제2 전극에서 각각 정공과 전자가 나노 입자로 주입되는 구조이다. 따라서, 교류가 아닌 직류 전원을 사용하며, 기존의 소자와 같이 고전압이 필요없이 낮은 크기의 직류 전압만으로도 나노 입자 안에서 재결합을 통해 발광이 이루어진다. 따라서, 충돌 이온화를 위한 높은 전압이 필요 없게 되며 이에 따라, 높은 에너지의 전자와 정공 또한 발생하지 않기 때문에 발광시 절연층의 손상이 없이 저비용으로 장시간의 수명을 가진 새로운 발광 소자를 제작할 수 있다. As described above, in the present invention, Cu 2 O or ZnO nanoparticles may be spontaneously formed in the polyimide thin film by a simple method such as spin coating and heat treatment, and since the conductive polymer layer for electron injection is further present, And holes and electrons are injected into the nanoparticles, respectively, in the second electrode. Therefore, it uses a DC power source, not AC, and emits light through recombination in the nanoparticles even with a low DC voltage without requiring a high voltage as in a conventional device. Therefore, a high voltage for collision ionization is not required, and thus high energy electrons and holes are not generated. Accordingly, a new light emitting device having a long life can be manufactured at low cost without damaging the insulating layer during light emission.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 방법에 관한 바람직한 실시예를 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the method according to the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you.
(실시예)(Example)
발광 소자의 구조Light emitting device structure
도 1은 본 발명에 따른 발광 소자의 개략도이다. 1 is a schematic view of a light emitting device according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 발광 소자(100)는 기판(10), 제1 전극(20), 양자점 활성층(50), 전도성 고분자층(60) 및 제2 전극(70)이 적층된 구조를 가진다. 바람직하기로는, 기판(10) / 제1 전극(20) / 양자점 활성층(50) / 전도성 고분자층 / 제2 전극(70)의 구조가 투명 기판 / ITO 전극 / 폴리이미드 박막과 폴리이미드 박막 내에 자발 형성된 Cu2O나 ZnO 나노 입자 / MEH-PPV(2,5-bis-(chloromethyl)-1-methoxy-4-(2-ethylhexyloxy)benzene) 층 / Al 전극의 구조를 가져, 발광을 보는 쪽이 기판(10)인 후면 발광형(bottom emission)이다. 그러나 물론, 발광 소자(100)는 발광을 보는 쪽이 제2 전극(70)인 전면 발광형(top-emission)의 구조일 수도 있다. Referring to FIG. 1, the
기판(10)의 두께는 대략 1 mm 이하이며 종류는 특별히 한정되지 않고 다양하게 가능하다. 예컨대 후면 발광형이면 투명한 기판으로서 유리 기판, 플라스틱 기판이고, 전면 발광형이면 실리콘 기판이나 금속 호일과 같은 불투명한 기판이다. The thickness of the board |
기판(10) 상에 형성된 제1 전극(20)은 정공 주입을 위한 전극(양극)으로서, 일함수(work function)가 높고, 후면 발광형인 경우 발광된 빛이 소자 밖으로 나올 수 있도록 투명 금속 산화물을 사용하며, 가장 널리 사용되는 재료는 ITO(Indium Tin Oxide)로써 두께는 약 50 내지 200nm 정도일 수 있다. ITO의 경우 광학적 투명성(optical transparency)에 대한 장점을 가지는 반면, 제어가 쉽지 않을 수 있다. 따라서 최근, 주위에 대한 안정성면에서 장점을 보이는 PT(polythiophene) 등 을 포함한 화학적-도핑(chemically-doping)된 공액 고분자(conjugated polymer)들의 사용이 고려되기도 한다. The
양자점 활성층(50)은 제1 전극(20) 상에 형성되고 고분자 박막(30) 내의 금속 산화물 나노 입자(40)로 구성되어 있다. 고분자 박막(30)은 정공 수송층의 역할을 하며, 다이아민(diamine) 유도체인 TPD, 광전도성 고분자인 poly(9-vinylcarbazole)을 사용할 수도 있으나, 폴리이미드 박막인 것이 바람직하다. 발광층의 역할을 하는 나노 입자(40)는 그 성분인 금속 산화물이 아연 산화물, 구리 산화물, 철 산화물, 카드뮴 산화물, 코발트 산화물, 비스무스 산화물, 니켈 산화물, 인듐 산화물, 주석 산화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있으며, 특히 바람직하기로는 아연 산화물(ZnO) 또는 구리 산화물(Cu2O)이다. The quantum dot
양자점 활성층(50) 상에 형성된 전도성 고분자층(60)은 옥사디에졸(oxadiazole) 유도체 등을 사용할 수 있으며, 특히 MEH-PPV 층이 바람직하다. 전도성 고분자층(60)은 전자 수송층의 역할을 하여 전자의 주입을 더 활발하게 하고 직류 전압원을 사용하게 함으로써 발광 효율을 높일 수 있다. As the
전도성 고분자층(60) 상에 형성된 제2 전극(70)은 전자 주입을 위한 전극(음극)으로서, 후면 발광형인 경우, 제2 전극(70)은 작은 일함수를 갖는 금속인 Ca, Mg, Al 등이 사용된다. (반대로, 전면 발광형인 경우 제2 전극(70)이 투명 전극이다.) 이러한, 일함수가 낮은 금속을 전자 주입 전극으로 사용하는 이유는 제2 전 극(70)과 고분자 박막(30) 사이에 형성되는 배리어(barrier)를 낮춤으로써 전자 주입에 있어 높은 전류 밀도를 얻을 수 있기 때문이다. The
이러한 발광 소자(100)에 있어서, 제1 전극(20)은 고분자 박막(30)을 통해 정공을 나노 입자(40)에 주입시켜 주고, 제2 전극(70)은 전도성 고분자층(60)을 통해 나노 입자(40)에 전자를 주입시켜 줌으로써, 나노 입자(40)에서 전자-정공이 쌍을 이루고 있다가 재결합되면서 에너지를 방사함으로써 빛이 방출되는 것이다. In the
이와 같이, 고분자 박막(30) - 전도성 고분자층(60) 조합은 정공 수송층 - 전자 수송층 조합이 되어 양자 효율을 높이고, 캐리어들이 직접 주입되지 않고 수송층 통과의 2 단계 주입 과정을 통해 구동 전압을 낮출 수 있다. 아울러, 나노 입자(40)에 주입된 전자와 정공이 나노 입자(40)를 거쳐 반대편 전극으로 이동시 반대편 수송층에 막힘으로써 재결합 조절이 가능하다. 이를 통해 발광 효율을 향상시킬 수 있다.As such, the combination of the polymer thin film 30-the
기존의 Si 나노 입자를 이용한 소자는 발광을 위해 SiO2 절연막 사이에 높은 전계를 걸어 발생한 높은 에너지의 전자를 발생시키고, 이 전자를 Si 나노 입자에 포획시켜 발광을 하였다. 또한 단일한 절연성 고분자만을 사용한 소자의 경우는 외부에서의 전자 및 정공의 유입이 전혀 없고 오직 소자 내부에서의 충돌 이온화를 통해 전자와 정공을 형성할 수 있기 때문에 이를 위해 외부에서 교류 전압을 인가해야 했다. 이러한 소자들은 전자 및 정공을 주입하거나 수송하는 층이 따로 존재하지 않기 때문에 발광을 위한 전자를 높은 직류 및 교류 전압에 의한 외부 전계에 의존해야 했다. 그러나 본 발명에서 제시하는 발광 소자는 이러한 전자와 정공을 외부로부터 직접 주입받기 때문에 낮은 전압에서도 발광을 할 수 있으며, 교류 전압이 필요하지 않다. Conventional devices using Si nanoparticles generate high energy electrons generated by applying a high electric field between SiO 2 insulating films to emit light, and trap the electrons on Si nanoparticles to emit light. In addition, in the case of a device using only a single insulating polymer, there is no inflow of electrons and holes from the outside, and only electrons and holes can be formed through collision ionization inside the device. . Since these devices do not have a separate layer for injecting or transporting electrons and holes, electrons for light emission have to be dependent on an external electric field caused by high DC and AC voltages. However, the light emitting device of the present invention can emit light even at low voltage because the electrons and holes are directly injected from the outside, and no AC voltage is required.
발광 소자 제조방법Light emitting device manufacturing method
다음으로, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 발광 소자 제조방법을 상세히 설명하기로 한다. Next, a method of manufacturing a light emitting device according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2.
(단계 S1) 기판(10) 위에 제1 전극(20)을 형성한다. 예컨대, 스퍼터링 공정을 사용하여 ITO 전극을 증착한다. (Step S1) The
(단계 S2) 제1 전극(10) 상에 양자점 활성층(50)을 형성한다. 양자점 활성층(50)은 고분자 박막(30) 내의 금속 산화물 나노 입자(40)로 구성된 것이다.(Step S2) The quantum dot
구체적으로는 다음의 단계를 따라 양자점 활성층(50)을 형성할 수 있다. Specifically, the quantum dot
먼저, 절연체 고분자 단량체를 포함하는 산성 전구체를 용매에 녹인 원료를 준비하여, 제1 전극(20) 위에 스핀 코팅함으로써 1차 산성 전구체막을 형성한다(단계 S2-1). 용매는 전구체의 종류에 따라 NMP(N-Methyl-2-Pyrrolidone), 물, N-디메틸아세트아미드, 디글림(diglyme) 중의 어느 하나를 선택할 수 있다.First, a raw material in which an acidic precursor containing an insulator polymer monomer is dissolved in a solvent is prepared, and a primary acidic precursor film is formed by spin coating on the first electrode 20 (step S2-1). The solvent may be selected from any one of NMP (N-Methyl-2-Pyrrolidone), water, N-dimethylacetamide, and diglyme according to the kind of precursor.
바람직하기로, 산성 전구체는 카르복실기를 포함하는 산성 전구체를 사용한다. 더욱 바람직하기로, 산성 전구체는 NMP(N-Methyl-2-Pyrrolidone)를 용매로 사용하는 Biphenyltetracarboxylic Dianhydride-p-Phenylenediamine(BPDA-PDA) 형의 폴리아믹산(polyamic acid)을 사용한다. 용매의 농도와 스핀 코팅의 회전수(rpm) 및 회전 시간을 조절함으로써, 증착되는 1차 산성 전구체막의 두께를 조절할 수 있 으며, 예컨대 50 nm 내외로 할 수 있다. Preferably, the acidic precursor uses an acidic precursor containing a carboxyl group. More preferably, the acidic precursor uses a polyamic acid of Biphenyltetracarboxylic Dianhydride-p-Phenylenediamine (BPDA-PDA) type using NMP (N-Methyl-2-Pyrrolidone) as a solvent. By controlling the concentration of the solvent, the rotation speed (rpm) and the rotation time of the spin coating, the thickness of the deposited primary acidic precursor film can be controlled, for example, about 50 nm.
스핀 코팅 후에는 열을 가하여 코팅된 1차 산성 전구체막으로부터 용매를 제거하는 단계를 거칠 수 있다. 예컨대 NMP와 폴리아믹산을 이용한 경우에는 135℃에서 30분간 열을 가해 용매인 NMP를 제거한다. After spin coating, heat may be applied to remove the solvent from the coated primary acidic precursor film. For example, when NMP and polyamic acid are used, heat is applied at 135 ° C. for 30 minutes to remove NMP as a solvent.
그런 다음, 1차 산성 전구체막 위에 금속 박막을 형성한다(단계 S2-2). 금속은 아연, 구리, 철, 카드뮴, 코발트, 비스무스, 니켈, 인듐, 주석 및 이들의 합금으로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나를 이용할 수 있다. 바람직하기로는 구리(Cu) 또는 아연(Zn)을 증착하여 박막을 형성한다. 금속 박막의 두께는 5 nm 정도로 할 수 있다. 증착하는 금속에 따라 증차하는 방법이 다르며, Cu는 열증착법(thermal evaporation)을 사용하고, Zn의 경우는 스퍼터링(sputtering) 공정을 사용한다.Then, a metal thin film is formed on the primary acidic precursor film (step S2-2). The metal may be any one selected from the group consisting of zinc, copper, iron, cadmium, cobalt, bismuth, nickel, indium, tin, and alloys thereof. Preferably, copper (Cu) or zinc (Zn) is deposited to form a thin film. The thickness of the metal thin film can be about 5 nm. The deposition method differs depending on the metal to be deposited, Cu uses thermal evaporation, and Zn uses a sputtering process.
다음으로, 금속 박막 위에 1차 산성 전구체막을 형성할 때와 동일한 방법을 적용하여 2차 산성 전구체막을 형성한다(단계 S2-3). 예컨대 NMP와 폴리아믹산을 이용하여 1차 산성 전구체막을 형성하였다면, 다시 NMP와 폴리아믹산을 이용하여 2차 산성 전구체막을 형성하고 열을 가해 용매를 제거하는 과정을 거친다. 이러한 과정에서 금속 박막은 산성 전구체막에 녹아 들어 이온 형태를 띠게 된다. Next, a secondary acidic precursor film is formed by applying the same method as that of forming the primary acidic precursor film on the metal thin film (step S2-3). For example, if the primary acidic precursor film is formed using NMP and polyamic acid, the secondary acidic precursor film is formed again using NMP and polyamic acid, and heat is removed to remove the solvent. In this process, the metal thin film is dissolved in an acidic precursor film to have an ionic form.
그런 다음, 1차 및 2차 산성 전구체막에 열을 가하여 산성 전구체의 경화로부터 고분자 박막(30)을 형성하는 동시에, 금속 박막으로부터 자발 형성된 금속 산화물 나노 입자(40)를 형성함으로써 양자점 활성층(50)의 형성을 완료한다(단계 S2-4). Then, the quantum dot
여기서, 1차 및 2차 산성 전구체막에 열을 가하기 전에 상온에서 소정 시간 보관하는 단계를 가질 수 있다. 경화 과정에서 금속 이온은 산소를 받아들여 금속 산화물 나노 입자가 된다. 이와 같은 경화 작용을 통하여, 본 발명에서는 손쉽게 고분자 박막(30) 내에 균일하게 분산된 고밀도 금속 산화물 나노 입자(40)를 형성할 수 있다. Here, the step of storing a predetermined time at room temperature before applying heat to the primary and secondary acidic precursor film. In the curing process, the metal ions take oxygen into the metal oxide nanoparticles. Through such a curing action, the present invention can easily form a high density
NMP와 폴리아믹산을 이용하였다면 폴리아믹산의 경화로부터 폴리이미드로 된 고분자 박막(30)이 형성되며, 금속으로서 Cu 또는 Zn을 이용하였다면 Cu2O 또는 ZnO의 나노 입자(40)가 형성된다. 이 때의 경화를 위해서는 N2 환경, 300-400℃의 열, 더욱 바람직하게는 350℃에서 2 시간 동안 열을 가한다. If NMP and polyamic acid were used, the polymer
이렇게 형성하는 나노 입자(40)는 형성 조건에 따라 그 크기와 밀도의 제어가 가능하므로 발광 영역을 조절할 수 있고 인가 전압에 따른 전하 포획 및 재결합률을 조절해 발광 효율을 높일 수 있다. Since the
(단계 S3) 위의 방법으로 형성한 양자점 활성층(50) 상에 전도성 고분자층(60)을 형성한다. 바람직하게는, 클로로포름을 용매로 사용하는 MEH-PPV을 스핀 코팅하여 층으로 형성한 후 135℃에서 30분간 열을 가해 용매를 제거한다. 1200 rpm으로 30초 동안 스핀 코팅하면 MEH-PPV 층은 70 nm 두께를 가진다. (Step S3) The
(단계 S4) 전도성 고분자층(60) 상에 제2 전극(70)을 형성한다. 예컨대 Al을 열증착법을 통해 증착하여 형성한다.(Step S4) The
이와 같이, 본 발명에 따른 발광 소자 제조방법에 따르면, 화학적 및 전기적 으로 안정된 절연성 고분자 박막(30) 안에 자발 형성된 금속 산화물 나노 입자(40)로 이루어진 양자점 활성층(50)을 매우 간단하게 형성할 수 있다. 또한 전체적으로 균일한 분포를 가지는 나노 입자(40)가 고분자 박막(30)으로 둘러싸여 있어 입자간의 응집현상 없이 크기나 밀도를 제어할 수 있으며 이에 따라 여러 가지 발광색 및 높은 발광 효율을 얻을 수 있다. 특히, 나노 입자(40)의 크기와 밀도는 경화를 위한 열처리 시간 및 용매와 산성 전구체와의 혼합비를 조절하여 변화시킬 수 있으며 이를 통해 나노 입자의 포획 및 재결합되는 전자와 정공의 개수 및 재결합률을 각각의 소자에 맞게 최적화함으로써 소자의 발광 세기 조절이 용이하다. As described above, according to the light emitting device manufacturing method according to the present invention, the quantum dot
(실험예)Experimental Example
앞에서 설명한 제조방법을 따라, 투명 기판에 ITO 전극을 증착한 후, NMP를 용매로 사용하는 BPDA-PDA 형의 폴리아믹산을 스핀 코팅하여 폴리아믹산막을 50 nm 정도 두께로 형성하였다. 그런 다음, 135℃에서 30분간 열을 가해 용매인 NMP를 제거하였다. 코팅된 폴리아믹산막 위에 Cu 또는 Zn을 5 nm 정도 증착하였다. 그런 다음, 폴리아믹산을 다시 스핀 코팅하여 50 nm 정도 두께의 폴리아믹산막을 추가로 형성하였다. 역시 135℃에서 30분간 열을 가해 용매인 NMP를 제거하였다. 상온에서 24 시간 보관한 후에 N2 환경, 350℃에서 2 시간 동안 열을 가하여 폴리아믹산을 경화시켜 폴리이미드를 얻고, 또 이와 동시에 Cu2O 또는 ZnO의 나노 입자를 형성하였다. After the ITO electrode was deposited on the transparent substrate according to the above-described manufacturing method, a polyamic acid film was formed to a thickness of about 50 nm by spin coating a BPDA-PDA type polyamic acid using NMP as a solvent. Then, heat was applied at 135 ° C. for 30 minutes to remove NMP as a solvent. About 5 nm of Cu or Zn was deposited on the coated polyamic acid film. Then, the polyamic acid was spin-coated again to further form a polyamic acid film having a thickness of about 50 nm. Heat was also applied at 135 ° C. for 30 minutes to remove NMP as a solvent. After storage at room temperature for 24 hours, heat was applied for 2 hours at 350 ° C. in an N 2 environment to cure the polyamic acid to obtain a polyimide, and at the same time, nanoparticles of Cu 2 O or ZnO were formed.
도 3a는 상기의 방법으로 제조된 폴리이미드 박막 내의 Cu2O 나노 입자를 투 과 전자 현미경(TEM)으로 촬영한 것으로, 평면 명시야상 사진이고, 도 3b는 상기의 방법으로 제조된 폴리이미드 박막 내의 ZnO 나노 입자의 평면 명시야상 사진이다.Figure 3a is a scanning electron microscope (TEM) of the Cu 2 O nanoparticles in the polyimide thin film prepared by the above method, a planar bright field image, Figure 3b is a polyimide thin film prepared by the method Plane bright field image of ZnO nanoparticles.
도 3a 및 도 3b에 따르면, 폴리이미드 박막 내에 Cu2O 또는 ZnO 나노 입자가 매우 고르게 분산되어 형성되었음을 확인할 수 있으며, 각 나노 입자의 크기는 5 ~ 10nm 이하인 것으로 확인된다. 3A and 3B, it can be confirmed that the Cu 2 O or ZnO nanoparticles are very evenly formed in the polyimide thin film, and the size of each nanoparticle is 5-10 nm or less.
발광 소자의 동작 원리Operating principle of light emitting device
본 발명에 따른 발광 소자의 작동 메카니즘을 에너지 대역도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The operation mechanism of the light emitting device according to the present invention will be described with reference to the energy band diagram.
도 4는 도 1의 발광 소자(100)의 평형상태, 즉 전압을 인가하지 않은 상태에서의 에너지 대역도(band diagram)이다. 여기서,FIG. 4 is an energy band diagram of the
Ec: 나노 입자(40)의 전도대(conduction band)에서 가장 낮은 에너지 준위,E c : lowest energy level in the conduction band of the
Ev: 나노 입자(40)의 가전자대(valence band)에서 가장 높은 에너지 준위,E v : the highest energy level in the valence band of the
ELUMO: 고분자 박막(30) 내의 전자가 비어 있는 가장 낮은 에너지 준위,E LUMO : lowest energy level with empty electrons in the polymer
EHOMO: 고분자 박막(30) 내의 전자가 채워져 있는 가장 높은 에너지 준위,E HOMO : the highest energy level filled with electrons in the polymer
EF: 각 전극(20, 70)의 페르미 준위(Fermi level)이다. E F : Fermi level of each
도 4를 참조하면, 제1 전극(20)이 정공을, 제2 전극(70)이 전자를 소자에 주입하게 된다. 제1 전극(20)의 바람직한 물질인 ITO와 고분자 박막(30)의 바람직한 물질인 폴리이미드는 정공에 대한 에너지 배리어가 더 낮기 때문에 제1 전극(20)에 서 고분자 박막(30)으로는 정공이 주입되며, 고분자 박막(30)은 정공 수송층의 역할을 하게 된다. 반대로, 제2 전극(70)의 바람직한 물질인 Al과 전도성 고분자층(60)의 바람직한 물질인 MEH-PPV는 전자에 대한 에너지 배리어가 정공보다 더 낮기 때문에 제2 전극(70)에서 전도성 고분자층(60)으로는 전자가 주입되며, 전도성 고분자층(60)은 전자 수송층의 역할을 하게 된다. Referring to FIG. 4, holes are injected by the
도 5는 도 1의 발광 소자(100)의 외부에서 전계를 인가할 때 소자 동작에 대한 소자 구조도이다.FIG. 5 is a device structure diagram of device operation when an electric field is applied outside the
도 5에서와 같이 제1 전극(20)에 + 전압을, 제2 전극(70)에 - 전압을 인가한다. 제1 전극(20)으로부터 주입된 정공은 고분자 박막(30)을 지나, 고분자 박막(30) 내부에 형성되어 있는 나노 입자(40)에 포획된다. 제2 전극(70)으로부터 주입된 전자는 전도성 고분자층(60)을 지나 고분자 박막(30)으로 주입된다. 전도성 고분자층(60)과 고분자 박막(30)의 전자의 에너지 배리어의 차이는 제2 전극(70)과 고분자 박막(30)의 경우보다 낮기 때문에 전자는 쉽게 고분자 박막(30)으로 주입되어 나노 입자(40)에 포획된다.As shown in FIG. 5, a positive voltage is applied to the
도 6은 이렇게 전압이 인가될 때에 소자 동작에 대한 에너지 대역도이다. 6 is an energy band diagram for device operation when a voltage is thus applied.
도 6을 참조하면, 양 전극(20, 70)으로부터 주입된 전자와 정공은 나노 입자(40)에 각각 포획되고, 그 안에서 전자-정공 재결합을 하게 된다. 발생된 빛은 도 5에 "발광"으로 표기한 바와 같이, 제1 전극(20) 및 기판(10)을 통해 외부로 방출된다. 방출되는 빛은 고분자 박막(30) 내부에 형성되어 있는 나노 입자(40)의 금지대역만큼의 에너지에 해당하는 파장을 갖는다. Referring to FIG. 6, electrons and holes injected from both
이상, 본 발명을 바람직한 실시예 및 실험예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다. In the above, the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments and experimental examples, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications of the present invention may be made by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. It is obvious that modifications are possible.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 전자 수송층으로 작용하는 전도성 고분자층과 발광층으로 작용하는 고분자 박막 내에 자발 형성된 나노 입자들로 구성된 고효율 발광 소자 및 그 제조방법을 제안하다. As described above, the present invention proposes a high-efficiency light emitting device composed of nanoparticles formed spontaneously in a conductive polymer layer serving as an electron transporting layer and a polymer thin film serving as a light emitting layer, and a method of manufacturing the same.
본 발명에 따른 발광 소자는 전도성 고분자를 사용하여 전자 수송층을 따로 형성해줌으로써 기존의 높은 직류 전압을 필요로 하는 SiO2 박막 안에 형성된 Si 나노 입자를 사용하는 발광 소자 및 단층의 절연성 고분자만을 사용한 구조에서 발광을 위해 높은 교류 전압을 인가해야 하는 발광 소자와는 달리 전자와 정공이 양 전극으로부터 직접 주입되므로 상대적으로 낮은 전압의 직류 전원을 사용할 수 있다.The light emitting device according to the present invention forms a separate electron transport layer using a conductive polymer to emit light in a structure using only a single layer insulating polymer and a light emitting device using Si nanoparticles formed in a conventional SiO 2 thin film requiring a high DC voltage. Unlike light emitting devices that require a high alternating current voltage to be applied, electrons and holes are injected directly from both electrodes, so a relatively low voltage DC power supply can be used.
또한 기존의 소자에서 나타나는 높은 에너지를 가진 전자에 의한 충돌 이온화가 없기 때문에 이로 인한 소자의 특성 저하가 없어 소자의 수명 또한 연장할 수 있으며, 보다 높은 발광 효율을 위해 전도성 고분자와 금속 전극을 소자 특성에 맞추어 최적화시키는 것이 가능하다. 따라서, 사용시간이 지남에 따른 절연막의 특성 저하가 없는 고효율, 장수명 및 저소비전력 발광 소자를 얻을 수 있다. In addition, since there is no collision ionization by high energy electrons in the existing devices, there is no deterioration of the device characteristics, thereby extending the life of the device. It is possible to optimize accordingly. Therefore, a high efficiency, long life and low power consumption light emitting device can be obtained without deteriorating the characteristics of the insulating film over time of use.
본 발명에 따른 제조방법에 의하면, 화학적 및 전기적으로 안정된 절연성 고분자 박막 안에 자발 형성된 금속 산화물 나노 입자로 이루어진 양자점 활성층을 매우 간단하게 형성할 수 있다. 또한 전체적으로 균일한 분포를 가지는 나노 입자들이 고분자 박막으로 둘러 쌓여있어 결정체의 응집현상 없이 나노 입자의 크기나 밀도를 제어할 수 있으며 이를 발광 소자에 이용함으로써 여러 가지 발광색 및 높은 발광 효율을 얻을 수 있다. 따라서, 고효율 OLED 및 이를 활용한 영상표시장치로 휴대전화의 액정화면 대체, 모니터, 텔레비전, 전광판을 비롯한 대형 영상표시장치, 그리고 조명장치에 사용 가능하다. According to the production method according to the present invention, it is possible to very easily form a quantum dot active layer made of metal oxide nanoparticles spontaneously formed in a chemically and electrically stable insulating polymer thin film. In addition, nanoparticles having a uniform distribution as a whole are surrounded by a polymer thin film so that the size and density of nanoparticles can be controlled without agglomeration of crystals and various light emission colors and high luminous efficiency can be obtained by using them in light emitting devices. Therefore, the high efficiency OLED and the image display device using the same can be used in the liquid crystal screen replacement of a mobile phone, a large image display device including a monitor, a television, an electronic display, and an illumination device.
고분자 박막 안에 자발 형성된 금속 산화물 나노 입자의 크기와 밀도는 열처리 시간 및 용매, 전구체와의 혼합비를 조절하여 변화시킬 수 있으며 이를 통해 나노 입자의 포획 및 재결합되는 전자와 정공의 개수 및 재결합율을 각각의 화합물 반도체에 최적화함으로써 발광 소자의 발광 세기 조절이 용이하다. The size and density of the metal oxide nanoparticles spontaneously formed in the polymer thin film can be changed by controlling the heat treatment time, the mixing ratio with the solvent and the precursor. By optimizing for the compound semiconductor, it is easy to control the light emission intensity of the light emitting device.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070035029A KR100841575B1 (en) | 2007-04-10 | 2007-04-10 | Electroluminescence device and method of fabricating the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070035029A KR100841575B1 (en) | 2007-04-10 | 2007-04-10 | Electroluminescence device and method of fabricating the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR100841575B1 true KR100841575B1 (en) | 2008-06-26 |
Family
ID=39772561
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020070035029A KR100841575B1 (en) | 2007-04-10 | 2007-04-10 | Electroluminescence device and method of fabricating the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100841575B1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20100095875A (en) * | 2009-02-23 | 2010-09-01 | 삼성전자주식회사 | Quantum dot light emitting device having quantum dot multilayer |
KR101034059B1 (en) * | 2010-01-15 | 2011-05-12 | 엘지이노텍 주식회사 | Light emitting device activating apparatus and method for activating a lighting emitting device using the same |
KR20120089338A (en) * | 2009-11-11 | 2012-08-09 | 큐디 비젼, 인크. | Device including quantum dots |
CN113948654A (en) * | 2021-10-26 | 2022-01-18 | 湖南恒显坤光电科技有限公司 | OLED device and preparation method thereof |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010029991A (en) * | 1999-07-23 | 2001-04-16 | 이데이 노부유끼 | Light emitting device, production method thereof, and light emitting apparatus and display unit using the same |
KR20010068216A (en) * | 2000-01-03 | 2001-07-23 | 조장연 | GaN Semiconductor White Light Emitting Device |
US6455870B1 (en) | 1999-06-15 | 2002-09-24 | Arima Optoelectronics Corporation | Unipolar light emitting devices based on III-nitride semiconductor superlattices |
KR20070035341A (en) * | 2005-09-27 | 2007-03-30 | 삼성전자주식회사 | Light emitting device including void passivation semiconductor nanocrystal layer and process for preparing the same |
-
2007
- 2007-04-10 KR KR1020070035029A patent/KR100841575B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6455870B1 (en) | 1999-06-15 | 2002-09-24 | Arima Optoelectronics Corporation | Unipolar light emitting devices based on III-nitride semiconductor superlattices |
KR20010029991A (en) * | 1999-07-23 | 2001-04-16 | 이데이 노부유끼 | Light emitting device, production method thereof, and light emitting apparatus and display unit using the same |
KR20010068216A (en) * | 2000-01-03 | 2001-07-23 | 조장연 | GaN Semiconductor White Light Emitting Device |
KR20070035341A (en) * | 2005-09-27 | 2007-03-30 | 삼성전자주식회사 | Light emitting device including void passivation semiconductor nanocrystal layer and process for preparing the same |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20100095875A (en) * | 2009-02-23 | 2010-09-01 | 삼성전자주식회사 | Quantum dot light emitting device having quantum dot multilayer |
KR101652789B1 (en) * | 2009-02-23 | 2016-09-01 | 삼성전자주식회사 | Quantum dot light emitting device having quantum dot multilayer |
KR20120089338A (en) * | 2009-11-11 | 2012-08-09 | 큐디 비젼, 인크. | Device including quantum dots |
KR101924080B1 (en) * | 2009-11-11 | 2018-11-30 | 삼성 리서치 아메리카 인코포레이티드 | Device including quantum dots |
KR101034059B1 (en) * | 2010-01-15 | 2011-05-12 | 엘지이노텍 주식회사 | Light emitting device activating apparatus and method for activating a lighting emitting device using the same |
US8173463B2 (en) | 2010-01-15 | 2012-05-08 | Lg Innotek Co., Ltd. | Method of fabricating a light emitting device with a p-type dopant |
CN113948654A (en) * | 2021-10-26 | 2022-01-18 | 湖南恒显坤光电科技有限公司 | OLED device and preparation method thereof |
CN113948654B (en) * | 2021-10-26 | 2024-03-01 | 湖南恒显坤光电科技有限公司 | OLED device and preparation method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5552433B2 (en) | Highly efficient electroluminescent device and method for producing the same | |
JP4904903B2 (en) | Method for manufacturing organic electroluminescence device | |
US8354287B2 (en) | Method for manufacturing organic electroluminescence device | |
KR20110008206A (en) | Light-emitting device including quantum dots | |
KR101144588B1 (en) | Organic electronic device with flexible transparent conductor including graphene sheet and manufacturing method thereof | |
US8460046B2 (en) | Organic functional element and method for manufacturing same | |
JP2011103194A (en) | Method of manufacturing organic electroluminescent element | |
JP5017820B2 (en) | ELECTROLUMINESCENT DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME | |
KR20170136038A (en) | Quasi-2 dimension perovskite light emitting device and method for manufacturing the same | |
KR100841575B1 (en) | Electroluminescence device and method of fabricating the same | |
KR100665698B1 (en) | Quantom Dot Light-Emitting Diode Combined With Polymer | |
JP6387547B2 (en) | Organic EL device and method for producing the same, and method for forming metal oxide film | |
CN112614956A (en) | Inverted QLED device, display device and preparation method | |
WO2009084273A1 (en) | Organic electroluminescent device | |
KR20110109326A (en) | Quantum-dot light emitting diode and method for fabrication the same | |
WO2022143737A1 (en) | Quantum dot light-emitting diode and preparation method therefor | |
JP2009088419A (en) | Electroluminescent device and its manufacturing method, and display device | |
CN114695708A (en) | Light emitting device and method of manufacturing the same | |
KR100710458B1 (en) | Method for fabricating electroluminescence device utilizing nanoparticles embedded in polymer thin film and electroluminescence device fabricated by it and method for driving it | |
CN114695819A (en) | Quantum dot light-emitting diode and preparation method thereof | |
JP2008226464A (en) | Method of manufacturing organic electroluminescent panel | |
CN114695706A (en) | Quantum dot light-emitting diode and preparation method thereof | |
JP2007096270A (en) | Electroluminescent element | |
WO2021207344A1 (en) | Thermal management for perovskite electronic devices | |
CN115915817A (en) | Light-emitting device, preparation method thereof and display device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130410 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140519 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150527 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160512 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170530 Year of fee payment: 10 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |