KR101361861B1 - 유기발광다이오드 및 이의 제조 방법 - Google Patents

유기발광다이오드 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기발광다이오드 및 이의 제조 방법을 개시한다. 유기발광다이오드는 제 1 전극, 제 1 전극상에 배치되며 광을 발생하는 양자점(quantum dot)들을 포함하는 유기발광 패턴 및 유기발광 패턴상에 배치된 제 2 전극을 포함함으로써, 유기발광다이오드의 색 재현율을 향상시킨다.
양자점, 리간드, 롤 프린팅(Roll Printing)법, 마이크로 콘텍트 프린팅(Micro Contact Printing)법, 잉크젯 프린팅(Ink-Jet Printing)법

Description

유기발광다이오드 및 이의 제조 방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODES AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
도 1a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광다이오드의 평면도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 1c는 도 1b에 도시된 양자점의 확대도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광다이오드의 단면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기발광다이오드의 제조 공정을 설명하기 위해 도시한 단면도들이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 유기발광 다이오드의 제조 공정을 설명하기 위해 도시한 단면도들이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 유기발광 다이오드의 제조 공정을 설명하기 위해 도시한 단면도들이다.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
100 : 기판 101 : 제 1 전극
102 : 절연 패턴 103 : 유기발광 패턴
104 : 양자점 105 : 제 2 전극
106 : 격벽
본 발명은 유기발광다이오드(OLED)에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로 양자점을 갖는 유기발광패턴을 포함하는 유기발광다이오드 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
유기발광다이오드는 기본적으로 양극, 유기발광층 및 음극을 포함한다. 여기서, 유기발광층은 양극 및 음극에서 각각 양전하와 음전하를 제공받아 광을 발생한다.
따라서, 유기발광다이오드는 액정 표시 장치와 같이 백라이트를 필요로 하지 않기때문에 유기발광다이오드의 두께 및 무게를 줄일 수 있다. 또한, 유기발광다이오드는 저전압 구동, 높은 발광 효율, 넓은 시야각 및 빠른 응답속도등의 장점을 가지고 있어 고화질의 동영상을 구현할 수 있다. 이로 인하여, 유기발광다이오드는 차세대 디스플레이로서 각광을 받고 있다.
유기발광다이오드는 적, 녹, 청색을 각각 발생하는 유기발광 패턴으로 풀칼라를 구현하고 있다. 그러나, 유기발광다이오드는 음극선관(CRT) 또는 액정표시장치(LCD)와 같은 다른 표시장치에 비해 색 재현율이 작다는 문제점을 가진다.
이로 인하여, 유기발광다이오드의 화질 품질이 저하된다.
본 발명의 목적은 색 재현율을 향상시키기 위해 양자점을 갖는 유기발광 패 턴을 포함하는 유기발광다이오드를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 유기발광다이오드의 제조 방법을 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 유기발광다이오드를 제공한다. 유기발광다이오드는 제 1 전극, 제 1 전극상에 배치되며 광을 발생하는 양자점(quantum dot)들을 포함하는 유기발광 패턴 및 유기발광 패턴상에 배치된 제 2 전극을 포함한다.
또한, 양자점은 광을 발생하는 코아 및 코아의 표면에 형성되어 코아를 보호하는 쉘을 포함한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 다른 일 측면은 유기발광다이오드의 제조 방법을 제공한다. 제조방법은 제 1 전극을 기판상에 형성하는 단계, 제 1 전극상에 광을 발생하는 양자점을 포함하는 유기발광 패턴을 형성하는 단계 및 유기발광 패턴상에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 유기발광 패턴을 형성하는 단계는 양자점을 유기용매로 표면처리하여 양자점의 표면에 유기 리간드를 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 유기발광 패턴은 롤 프린팅(Roll Printing)법, 마이크로 콘텍트 프린팅(Micro Contact Printing)법, 잉크젯 프린팅(Ink-Jet Printing)법 중 어느 하나를 수행하여 형성할 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 유기발광다이오드의 도면을 참고하여 상세하게 설명한 다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광다이오드를 설명하기 위해 도시한 도면들로서, 도 1a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광다이오드의 평면도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다. 도 1c는 도 1b에 도시된 양자점의 확대도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diodes;OLED)는 제 1 전극(101), 제 1 전극(101)상에 배치된 유기발광 패턴(103), 유기발광 패턴(103)상에 배치된 제 2 전극(105)을 포함한다.
제 1 전극(101)은 기판(100)상에 배치된다. 여기서, 기판(100)상에는 서로 분리된 다수의 화소들 및 상기 각 화소에 배치된 적어도 하나의 박막트랜지스터(미도시)가 배치되어 있을 수 있다. 여기서, 상기 각 화소는 기판(100)상에 서로 교차되어 형성된 다수의 게이트 배선(미도시)들 및 데이터 배선(미도시)들에 의해 정의될 수 있다. 화소는 적색, 녹색 및 청색을 각각 구현하기 위한 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B)를 포함할 수 있다.
제 1 전극(101)은 상기 각 화소별로 패터닝되어, 기판(100)상에 배치된다. 여기서, 제 1 전극(101)은 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되어, 상기 박막 트랜지스터의 제어에 의해 제 1 전극(101)으로 전류가 공급된다.
유기발광 패턴(103)은 광을 발생하는 양자점(quantum dot;104)들을 포함한다.
도 1c는 도 1b에 도시된 양자점의 확대도이다.
도 1c를 참조하면, 양자점(104)은 광을 발생하는 코아(core;104a) 및 코아(104b)의 표면에 형성된 쉘(shell;104b)을 포함한다.
코아(104a)는 가시광 영역의 에너지 밴드갭을 갖는 반도체 물질들을 포함한다.
또한, 코아(104a)는 코아 형성물질의 종류 및 코아(104a)의 크기를 조절하여 다양한 색상을 구현할 수 있다. 이로써, 유기발광 패턴에 코아(104a)를 구비할 경우, 유기발광다이오드의 색 재현율을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 코아(104a)가 셀렌화 카드뮴(CdSe)으로 형성될 경우, 코아(104a)의 직경이 약 2nm일 경우에는 청색을 구현하며 코아(104a)의 직경이 약 4.5nm일 경우에는 녹색을 구현하고 코아(104a)의 직경이 약 8nm일 경우에는 적색을 구현한다. 또한, 코아(104a)는 셀렌화 카드뮴(CdSe)외에 인화 인듐(InP)으로 형성할 수도 있다.
쉘(104b)은 코아(104a)를 보호하는 보호막의 기능을 한다. 즉, 쉘(104b)은 코아(104a)에 제공된 전자와 정공이 안정적인 상태를 가지게 하여, 코아(104a)가 지속적으로 발광할 수 있도록 도와준다. 즉, 쉘(104b)은 양자점(104)은 발광 효율을 향상시키는 역할을 한다. 여기서, 쉘(104b)은 황화 아연(ZnS) 또는 질화 갈륨(GaN) 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
다시, 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 유기발광 패턴(103)은 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B)에 각각 배치된 적색 유기발광 패턴(103R), 녹색 유기발광 패턴(103G) 및 청색 유기발광 패턴(103B)을 포함한다. 여기서, 적색 유기발광 패턴(103R)은 약 8nm의 직경을 가지는 셀렌화 카드뮴(CdSe)을 포함한다. 녹색 유기발광 패턴(103G)은 약 4.5nm의 직경을 가지는 셀렌화 카드뮴(CdSe)을 포함한다. 청색 유기발광 패턴(103B)은 약 2nm의 직경을 가지는 셀렌화 카드뮴(CdSe)을 포함한다.
이로써, 유기발광 패턴(103)에 코아(104a)의 크기를 제어하여, 색 재현율이 뛰어난 풀칼라의 유기발광다이오드를 제조할 수 있다.
이에 더하여, 유기발광 패턴(104)은 양자점(104)을 제 1 전극(101)상에 고정하기 위한 수지를 더 포함할 수 있다. 상기 수지는 양자점(104)으로 전자 및 정공이 효율적으로 제공할 수 있는 유기물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 수지는 티오펜(thiophene)계 화합물, 아세틸렌(acetylene)계 화합물, 피롤(pyrrole)계 화합물, 아닐린(aniline)계 화합물등일 수 있다.
제 2 전극(105)은 유기발광 패턴(103)상에 배치된다. 제 2 전극(105)은 유기발광 패턴(103)을 덮으며 기판(100)상에 배치된다.
따라서 본 발명의 실시예에서 유기발광다이오드는 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(105)에서 제공된 제 1 및 제 2 전하가 유기발광패턴(103)에서 재결합(recombination)되어 여기자(exciton)를 형성한다. 이때, 상기 여기자가 낮은 에너지 상태로 전이되면서 특정한 파장의 광을 생성함에 따라 화상을 구현한다. 여기 서, 유기발광패턴(103)이 양성자를 포함함으로써, 유기발광다이오드의 색재현율을 더욱 향상시킬 수 있다.
이에 더하여, 제 1 전극(101) 및 유기발광 패턴(103)사이에 제 1 전하 주입층 또는 제 1 전하수송층중 적어도 어느 하나가 더 개재될 수 있다. 또한, 유기발광 패턴(103) 및 제 2 전극(105)사이에 제 2 전하 주입층 또는 제 2 전하수송층중 적어도 어느 하나가 더 개재될 수 있다. 이로써, 제 1 전극(101), 유기 발광 패턴(103), 후술될 제 2 전극(105)의 각각 경계면에서 에너지 레벨을 잘 맞추어줄 수 있어, 제 1 및 제 2 전하들이 유기 발광패턴(103)으로 더욱 원활하게 제공될 수 있어, 유기발광다이오드의 발광 효율이 더욱 향상된다.
또한, 유기발광다이오드는 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(105)간의 쇼트(short)를 방지하기 위한 절연 패턴(102)을 더 포함할 수 있다. 절연 패턴(102)은 제 1 전극(101)의 에지부를 덮으며 기판(100)상에 배치된다. 절연 패턴(102)에 의해 제 1 전극(101)은 광이 발생되는 발광 영역(101a) 및 발광 영역(101a)의 주변에 대응되고 광이 발생되지 않는 비 발광 영역(101b)으로 구분될 수 있다. 즉, 절연 패턴(102)은 제 1 전극(101)의 비 발광 영역(101b)에 배치된다. 절연 패턴(102)은 무기절연물질 또는 유기절연물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 무기절연물질은 산화 실리콘 또는 질화 실리콘일 수 있다. 반면, 유기절연물질일 경우, 아크릴(acrylic)계 화합물, 이미드(imide)계 화합물, 아미드(amide)계 화합물등일 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에서 유기발광다이오드는 양자점을 갖는 유기발광 패턴을 구비하여, 유기발광다이오드의 색재현율을 향상시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광다이오드의 단면도이다. 제 2 실시예에서는 격벽을 더 포함하는 것을 제외하고, 앞서 설명한 제 1 실시예에 따른 유기발광다이오드와 동일한 구성요소를 가진다. 따라서, 제 1 실시예와 동일한 구성 요소에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하며, 제 1 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호 및 명칭을 부여하기로 한다.
도 2를 참조하면, 유기발광다이오드는 제 1 전극(101), 유기발광패턴(103) 및 제 2 전극(105), 절연 패턴(102) 및 격벽(106)을 포함한다.
격벽(106)은 절연 패턴(102)상에 배치된다. 격벽(106)은 제 1 전극(101)의 발광영역(101b)을 노출하는 개구를 가진다. 즉, 잉크젯 프린팅 방식으로 유기발광 패턴(103)을 형성할 경우, 격벽(106)은 하나의 유기발광 패턴(103)이 서로 다른 화소에 형성되는 것을 방지하는 역할을 한다.
격벽(106)은 유기발광패턴의 형성물질에 포함된 유기용매에 영향을 받지 않는 물질로서, 본 발명의 실시예에서 격벽(106)의 재료를 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 격벽(106)은 유기계 화합물 또는 무기계 화합물을 포함할 수 있다. 상기 유기화합물의 예로서는 아크릴계 화합물, 비닐계 화합물, 이미드계 화합물, 아미드계 화합물등을 들 수 있다. 또, 상기 무기화합물의 예로서는 산화실리콘, 질화 실리콘등을 들 수 있다.
본 발명의 실시예에서 유기발광다이오드는 액티브 매트릭스(active matrix)형에 한정하여 설명하였으나, 이에 한정되지 아니하고 본 발명의 실시예들을 통해 패시브 매트릭스(passive matrix)형에 적용 및 실시할 수 있다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기발광다이오드의 제조 공정을 설명하기 위해 도시한 단면도들이다.
도 3a를 참조하면, 유기발광다이오드를 형성하기 위해, 먼저 기판(100)상에 제 1 전극(101)을 형성한다. 여기서, 제 1 전극(101)을 기판(100)상에 형성하기 위해, 기판(100)상에 도전막을 형성한 뒤, 각 화소단위로 패터닝한다. 상기 도전막은 광투과성 도전막, 광반사성 도전막 또는 이들의 이중막일 수 있다. 예를 들어, 상기 광투과성 도전막으로는 인듐 틴 옥사이드(Indium tin oxide;ITO), 인듐 징크 옥사이드(Indium zinc oxide;IZO 또는 갈륨(Ga)계 화합물등으로 형성될 수 있다. 상기 광반사성 도전막으로는 알루미늄(Al), 알루미늄-네오디뮴(AlNd), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr)등으로 형성될 수 있다. 상기 도전막은 진공 증착법 또는 스퍼터링법을 통해 형성할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에서 이에 한정되는 것은 아니다.
이에 더하여, 제 1 전극(101)을 형성하기 전에, 기판(100)상에 서로 교차된 다수의 게이트 배선들(미도시), 데이터 배선들(미도시) 및 상기 게이트 배선들 및 데이터 배선들의 교차에 의하여 정의되는 각 화소에 배치된 적어도 하나의 박막트랜지스터를 형성할 수 있다. 이때, 제 1 전극(101)은 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결된다.
이에 더하여, 제 1 전극(101)을 형성한 후에, 제 1 전극(101)의 일부를 노출하는 절연 패턴(102)을 더 형성할 수 있다. 절연 패턴(102)은 제 1 전극(101)과 후술될 제 2 전극(102)사이에서 발생할 수 있는 쇼트 불량을 방지한다.
절연 패턴(102)을 형성하기 위해, 제 1 전극(101)을 덮도록 기판(100)상에 절연막을 형성한다. 이후, 상기 절연막을 식각하여 제 1 전극(101)의 일부를 노출하는 개구를 갖는 절연 패턴(102)을 형성한다. 이때, 절연 패턴(102)은 제 1 전극(101)의 에지부를 덮으며 형성된다. 이는, 제 1 전극(101)의 에지부에서 발생하는 전하집중현상에 의해, 제 1 전극(101)의 에지부와 후술될 제 2 전극(105)사이에서 유기발광 패턴(103)이 손상되어, 쇼트불량이 발생될 수 있기 때문이다.
절연 패턴(102)에 의해서, 제 1 전극(101)은 광이 발생하는 발광 영역(101a) 및 발광영역(101a)의 주변에 배치된 비발광 영역(101b)으로 구분된다.
도 3b를 참조하면, 제 1 전극을 형성한 후, 예비 유기발광 패턴(113)이 형성된 인쇄 롤(210)을 제공한다.
예비 유기발광 패턴(113)은 양자점(104) 및 양자점(104)의 표면에 형성된 유기 리간드(114)를 포함하는 유기발광 조성물을 이용하여 인쇄 롤(210)에 형성할 수 있다.
여기서, 양자점(104)은 코아(core;104a) 및 코아(104a)의 표면에 형성된 쉘(shell;104b)을 포함한다. 코아(104a)는 코아 형성물질의 종류 및 코아(104a)의 크기를 조절하여 다양한 색상을 구현할 수 있다. 예를 들어, 코아(104a)의 형성물질의 예로서는 셀렌화 카드뮴(CdSe) 또는 인화 인듐(InP) 중 어느 하나일 수 있다. 쉘(104b)은 코아(104a)를 보호하는 역할을 한다. 이때, 쉘(104b)을 형성하는 물질의 예로서는 황화 아연(ZnS) 또는 질화 갈륨(GaN) 중 어느 하나일 수 있다.
유기 리간드(114)는 양자점(104)을 표면처리하여 형성할 수 있다. 표면 처리 의 일예로서, 양자점(104)을 유기 용매에 분산시켜, 양자점(104)의 표면에 유기 리간드를 형성할 수 있다. 상기 유기 용매의 종류에 의해 유기 리간드(114)의 특성이 결정된다. 이때, 상기 유기 용매가 친수성을 가질 경우, 유기 리간드(114)는 친수성을 가진다. 여기서, 상기 유기 용매는 에틸렌 글리콜 n-부틸 에테르 아세테이트(Ethylene glycol n-butyl ether acetate), 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol methyl ether acetate), 프로필렌 카보네이트 N-메틸 피로디온(Propylene carbonate N-methyl pyrrolidone), 2-아미노-2-메틸-1-1-프로판올( 2-amino-2-methyl-1-1-propanol), 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르(Dipropylene glycol methyl ether), 이소프로필 알코올(Isopropyl alcohol), 프로필렌 글리콜 메틸 에테르(Propylene glycol methyl ether), 4-하이드록시-4-메틸-2-페타논(4-hydroxy-4methyl-2-pentanone), 2-아미노에탄티올(2-aminoethanethiol)중 어느 하나일 수 있다.
여기서, 유기 리간드(114)에 의해, 양자점(104)은 용액상에 안정하게 분산될 수 있다. 이로써, 예비 유기 발광패턴(113)은 유기발광 조성물을 인쇄 롤에 용이하게 형성할 수 있다.
이에 더하여, 유기발광 조성물은 양자점(104)을 제 1 전극(101)상에 고정하기 위한 수지를 더 포함할 수 있다. 상기 수지는 양자점(104)으로 전자 및 정공이 효율적으로 제공할 수 있는 유기물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 수지는 티오펜(thiophene)계 화합물, 아세틸렌(acetylene)계 화합물, 피롤(pyrrole)계 화합물, 아닐린(aniline)계 화합물등일 수 있다.
도 3c를 참조하면, 제 1 전극(101)상에 인쇄 롤(210)의 예비 유기발광 패턴(113)을 전사하여, 제 1 전극(101)상에 양자점(104)을 구비하는 유기발광 패턴(103)을 형성한다. 이후, 유기발광 패턴(103)에 경화 공정을 더 추가할 수 있다. 예를 들어, 상기 경화 공정은 열 또는 자외선을 통해 수행될 수 있다.
이로써, 코아(104a)/쉘(104b)의 구조를 갖는 양자점을 포함하는 유기발광 패턴(103)을 형성할 수 있다.
이에 더하여, 제 1 전극(101) 및 유기발광 패턴(103)사이에 제 1 전하 주입층 또는 제 1 전하수송층중 적어도 어느 하나를 더 형성할 수 있다. 또한, 유기발광 패턴(103) 및 제 2 전극(105)사이에 제 2 전하 주입층 또는 제 2 전하수송층중 적어도 어느 하나가 더 형성할 수 있다. 이로써, 유기 발광패턴(103)으로 제 1 및 제 2 전하들이 더욱 원활하게 제공될 수 있어, 유기발광 다이오드의 발광 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 3d를 참조하면, 유기발광 패턴(103)을 형성한 후, 유기발광 패턴(103)상에 제 2 전극(105)을 형성하여 유기발광다이오드를 형성할 수 있다. 제 2 전극(105)은 공통전극으로 형성할 수 있다. 제 2 전극(105)은 알루미늄(Al), 알루미늄-네오디뮴(AlNd), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr)등으로 형성될 수 있다. 상기 제 2 전극(105)은 진공 증착법 또는 스퍼터링법을 통해 형성할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에서, 제 2 전극(105)의 형성물질을 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에서, 유기발광 패턴(103)은 양자점의 표면에 유기 리간드를 갖는 유기발광 조성물을 이용한 롤 프린팅(Roll Printing)법으로 형성할 수 있 다. 따라서, 색 재현율이 뛰어난 대면적의 유기발광 다이오드를 용이하게 제조할 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 유기발광다이오드의 제조 공정을 설명하기 위해 도시한 단면도들이다. 제 4 실시예에서는 마이크로 콘텍트 프린팅(Micro Contact Printing)법을 이용하여 유기발광 패턴을 형성하는 것을 제외하고, 앞서 설명한 제 3 실시예에 따른 유기발광 다이오드의 제조 공정과 동일하다. 따라서, 제 4 실시예에서는 제 3 실시예와 동일한 제조공정에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하며, 제 3 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호 및 명칭을 부여하기로 한다.
도 4a를 참조하면, 유기발광 다이오드를 형성하기 위해, 제 1 전극(101)이 형성된 기판(100)을 제공한다.
이후, 제 1 전극(101)상으로 예비 유기발광 패턴(213)이 형성된 스템프(220)를 제공한다.
스템프(220)는 유기발광 패턴이 형성될 영역과 대응된 돌기부(220a)를 갖는다. 여기서, 스템프(220)는 폴리디메틸실록산(poly dimethyl siloxane)으로 형성된 몰드일 수 있다. 이로써, 스템프(220)는 소수성의 특성을 가진다.
예비 유기발광 패턴(213)은 양자점(104) 및 양자점(104)의 표면에 형성된 유기 리간드(114)를 갖는 유기발광 조성물을 스템프(220)에 코팅하여 형성된다. 이때, 유기 리간드(114)는 친수성을 가지기 위해, 양자점(104)을 친수성의 유기 용매에 분산시킨다.
도 4b를 참조하면, 제 1 전극(101)상으로 스템프(220)를 제공한 후, 제 1 전극(101)에 스템프(220)를 접촉시킨다. 여기서, 제 1 전극(101) 및 스템프(220)의 돌기부(220a)는 서로 접촉하게 된다. 이때, 돌기부(220a)상에 있던 예비 유기발광 패턴(213)이 제 1 전극(101)으로 전사된다.
도 4c를 참조하면, 제 1 전극(101)으로 예비 유기발광 패턴(213)이 전사된 후, 스템프를 제거하여, 제 1 전극(101)상에 유기발광 패턴(103)을 형성한다.
이에 더하여, 유기발광 패턴(103)을 형성하기 전에 스템프(220)의 예비 유기발광 패턴(213)이 제 1 전극(101)으로 전사가 더 잘 이루어질 수 있도록, 제 1 전극(101)상에 친수화 표면처리를 더 수행할 수 있다. 상기 친수화 표면처리의 일예로서는 플라즈마 처리일 수 있다.
도 4d를 참조하면, 유기발광 패턴(103)을 형성한 후, 제 2 전극(105)을 형성함으로써, 유기발광 다이오드를 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 양자점의 표면에 친수성 유기 리간드를 치환하여, 마이크로 콘텍트 프린팅(Micro Contact Printing)법으로 양자점을 구비하는 유기발광 패턴을 형성할 수 있다. 이로써, 유기발광 패턴을 형성하기 위한 노광-현상-식각 공정을 포함하는 패턴 공정을 수행하지 않고, 제 1 전극상에 유기발광 패턴을 직접적으로 전사시켜 형성할 수 있다. 따라서, 유기발광 패턴의 열화를 방지할 수 있어, 수명이 향상되며 색 재현율이 뛰어나 유기발광 다이오드를 제조할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 유기발광 다이오드의 제조 공정을 설명하기 위해 도시한 단면도들이다. 제 5 실시예에서는 잉크젯 프린 팅(Ink-Jet Printing)법을 이용하여 유기발광 패턴을 형성하는 것을 제외하고, 앞서 설명한 제 4 실시예에 따른 유기발광 다이오드의 제조 공정과 동일하다. 따라서, 제 5 실시예에서는 제 4 실시예와 동일한 제조공정에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하며, 제 4 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호 및 명칭을 부여하기로 한다.
도 5a를 참조하면, 유기발광 다이오드를 형성하기 위해, 제 1 전극(101), 제 1 전극(101)을 노출하는 개구를 가지며, 제 1 전극(101)의 에지부를 덮는 절연 패턴(102)이 형성된 기판(100)을 제공한다.
절연 패턴(102)상에 격벽(106)을 형성한다. 격벽(106)은 유기발광 조성물에 포함된 유기용매에 영향을 받지 않는 물질로 형성한다. 예를 들면, 격벽(106)은 유기계 화합물 또는 무기계 화합물을 포함할 수 있다. 상기 유기화합물의 예로서는 아크릴계 화합물, 비닐계 화합물, 이미드계 화합물, 아미드계 화합물등을 들 수 있다. 또, 상기 무기화합물의 예로서는 산화실리콘, 질화 실리콘등을 들 수 있다.
즉, 격벽을 형성하기 위해, 절연 패턴(102)을 포함하는 기판 전면에 예비 격벽을 형성한다. 이후, 상기 예비 격벽을 식각하여, 절연 패턴(102)상에 배치된 격벽(106)을 형성한다. 이때, 격벽(106)은 절연 패턴(102)의 개구를 노출하도록 형성된다.
도 5b를 참조하면, 격벽(106)을 형성한 후, 잉크젯 장치(330)을 이용하여 유기발광 조성물을 제 1 전극(101)으로 적하하여, 제 1 전극(101)상에 예비 유기발광 패턴(313)을 형성한다. 여기서, 격벽(106)은 유기발광 조성물이 적하될 경우, 다른 영역으로 번지는 것을 방지한다.
유기발광 조성물은 양자점(104) 및 양자점(104)의 표면에 형성된 유기 리간드(114)를 갖는다. 유기 리간드(114)는 양자점(104)을 유기용매에 분산시킴으로써 형성할 수 있다. 이때, 유기 리간드(114)는 양자점(104)이 용액상에 분산시키는 역할을 한다. 이외에, 유기 리간드(114)는 잉크젯 프린팅법으로 유기발광 패턴을 형성하기 위한 유기발광 조성물의 점도 및 표면장력을 조절하는 역할을 한다. 여기서, 유기발광 조성물의 점도는 2 내지 4cP를 가질 수 있다. 이는 유기발광 조성물의 점도가 2cP미만이면, 양자점(104)의 함유량이 상대적으로 감소되어, 유기발광 다이오드의 휘도가 저하된다. 반면, 유기발광 조성물의 점도가 4cP초과하면, 잉크젯 장치의 노즐이 막힐 수 있기 때문이다. 여기서, 유기발광 조성물의 표면장력은 유기발광 조성물의 토출량 및 토출 타이밍 조절의 제어를 고려하여, 25 내지 40dyne/cm를 가질 수 있다.
도 5c를 참조하면, 예비 유기발광 패턴(313)을 형성한 후, 예비 유기발광 패턴을 경화하여 유기발광 패턴(103)을 형성한다. 이로써, 유기발광 패턴(103)은 코아(104a)/쉘(104b)구조를 갖는 양자점을 포함한다.
유기발광 패턴(103)을 형성한 후, 유기발광 패턴(103)상에 제 2 전극을 형성하여 유기발광 다이오드를 완성한다.
따라서, 앞서 설명한 본 발명의 실시예들에서와 같이, 유기발광 다이오드는 양자점을 포함하는 유기발광 패턴을 구비하여, 색재현율을 향상시킬 수 있다.
또한, 양자점을 포함하는 유기발광 패턴을 진공증착법에 의해 형성하지 않 고, 롤 프린팅(Roll Printing)법, 마이크로 콘텍트 프린팅(Micro Contact Printing)법, 잉크젯 프린팅(Ink-Jet Printing)법등과 같은 습식공정을 형성할 수 있다. 이와 같은, 습식공정은 공정 장비 및 공정이 단순하여, 생산성의 향상 및 비용 절감을 감축할 수 있다는 잇점이 있다. 이와 더불어, 유기발광 패턴을 형성하기 위해, 패터닝 공정없이 기판상에 유기발광 패턴을 직접적으로 형성할 수 있어, 유기발광 패턴의 정밀도 및 균일한 두께를 갖는 박막을 형성할 수 있다. 또한, 유기발광 패턴의 열화를 방지할 수 있어, 유기발광 다이오드의 수명을 향상시킬 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따르는 유기발광다이오드는 양자점을 포함하는 유기발광 패턴을 구비하여, 유기발광 다이오드의 색재현율을 향상시킬 수 있다.
또한, 양자점의 표면에 유기 리간드를 치환하는 공정을 수행함으로써, 상기 유기발광 패턴은 습식공정을 통해 형성할 수 있어, 생산성의 향상 및 비용 절감을 감축할 수 있다.
이와 더불어, 유기발광 패턴을 형성하기 위해, 패터닝 공정없이 기판상에 유기발광 패턴을 직접적으로 형성할 수 있어, 유기발광 패턴의 정밀도 및 균일한 두께를 갖는 박막을 형성할 수 있다. 또한, 유기발광 패턴의 열화를 방지할 수 있어, 유기발광 다이오드의 수명을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (15)

  1. 각 화소별로 패터닝되어 기판상에 배치되며 광이 발생하는 발광영역 및 상기 발광영역의 주변에 배치되는 비발광 영역으로 구분되는 제 1 전극;
    상기 제 1 전극의 비 발광 영역에 배치되며 이웃하는 상기 제 1 전극들의 에지부를 덮고 단면이 사다리꼴 형상인 절연 패턴;
    상기 절연 패턴의 윗면 영역내에 배치되어 상기 발광 영역을 노출하는 개구를 형성하고 단면이 직사각형 형상인 격벽;
    상기 제 1 전극상에 배치되며 표면에 친수성 유기 리간드가 형성된 광 발생 양자점(quantum dot)들을 포함하는 유기발광 패턴; 및
    상기 유기발광 패턴 및 격벽을 덮으며 기판 전면에 일체로 형성된 제 2 전극을 포함하며 상기 유기발광 패턴은 양측 가장자리 영역이 상기 격벽 및 상기 절연패턴과 접촉하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 양자점은 광을 발생하는 코아 및 상기 코아의 표면에 형성되어 상기 코아를 보호하는 쉘을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 코아는 셀렌화 카드뮴(CdSe) 또는 인화 인듐(InP) 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 쉘은 황화 아연(ZnS) 또는 질화 갈륨(GaN) 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 기판상에 도전막을 형성한 뒤 각 화소단위로 패터닝하여 제 1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제 1 전극을 덮는 절연막을 상기 기판 상에 형성하는 단계;
    상기 절연막을 식각하여 이웃하는 상기 제 1 전극들의 에지부를 덮으며 발광영역을 노출하는 개구를 형성하고 단면이 사다리꼴 형상인 절연 패턴을 형성하는 단계;
    상기 기판상에 상기 절연 패턴을 덮는 예비 격벽을 형성하는 단계;
    상기 예비 격벽을 식각하여 상기 절연 패턴의 윗면 영역내에 배치되어 상기 발광 영역을 노출하는 개구를 형성하고 단면이 직사각형 형상인 격벽을 형성하는 단계;
    광을 발생하는 양자점을 친수성 유기용매로 표면처리하여 상기 양자점의 표면에 친수성 유기 리간드를 형성하는 단계;
    상기 제 1 전극상에 상기 광을 발생하는 양자점을 포함하는 유기발광 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 유기발광 패턴 및 격벽을 덮으며 기판 전면에 일체로 형성된 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하며 상기 유기발광 패턴은 양측 가장자리 영역이 상기 격벽 및 상기 절연패턴과 접촉하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드의 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 유기용매는 에틸렌 글리콜 n-부틸 에테르 아세테이트(Ethylene glycol n-butyl ether acetate), 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol methyl ether acetate), 프로필렌 카보네이트 N-메틸 피로디온(Propylene carbonate N-methyl pyrrolidone), 2-아미노-2-메틸-1-1-프로판올( 2-amino-2-methyl-1-1-propanol), 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르(Dipropylene glycol methyl ether), 이소프로필 알코올(Isopropyl alcohol), 프로필렌 글리콜 메틸 에테르(Propylene glycol methyl ether), 4-하이드록시-4-메틸-2-페타논(4-hydroxy-4methyl-2-pentanone) 및 2-아미노에탄티올(2-aminoethanethiol)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드의 제조 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 유기발광 패턴은 잉크젯 프린팅(Ink-Jet Printing)법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드의 제조 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
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