KR101664197B1 - 양자점 전자 장치 - Google Patents

Abstract

양자점 전자 장치가 제공된다. 상기 양자점 전자 장치는, 제1 인캡슐레이션층, 상기 제1 인캡슐레이션층 위에 배치되는 제1 전극, 상기 제1 전극 위에 배치되는 양자점 패턴, 상기 양자점 패턴 위에 배치되는 제2 전극, 및 상기 제2 전극 위에 배치되는 제2 인캡슐레이션층을 포함한다. 상기 양자점 패턴은 음각 전사 인쇄 방법에 형성될 수 있다.

Description

양자점 전자 장치{QUANTUM DOT ELECTRONIC DEVICE}

본 발명은 양자점 전자 장치에 관한 것이다.

변형 가능한 고해상도 엘이디(LED)는 플렉시빌리티(flexibility, 굴곡성)과 스트레처빌리티(stretchability, 신축성)가 중요한 특성이 되는 웨어러블 전자 장치의 정보 표시를 위한 핵심 구성이다. 최근 변형 가능한 엘이디를 구현하기 위한 노력들이 많이 이루어지고 있지만 초박막 웨어러블 전자 장치를 구현하는데 한계가 있다.

또, 최근에 양자점의 발광 특성을 이용한 발광 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 양자점은 수 나노미터 크기의 결정 구조를 가진 반도체 물질로, 높은 색순도와 자체 발광 특성을 갖고 크기 조절에 의한 색조절이 용이한 장점을 가지고 있다. 그러나, 양자점의 RGB 패턴을 형성하기 위해서는 잉크젯 또는 스크린 인쇄와 같은 기술이 제안되고 있으나, 이러한 기술로는 고집적의 초박막 웨어러블 발광 장치를 구현하기 어렵다.

대한민국 공개특허공보 제2010-0093858호(2010.08.26.) 대한민국 공개특허공보 제2011-0007166호(2011.01.21.)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 성능이 우수한 고집적 양자점 전자 장치를 제공한다.

본 발명은 초박막 웨어러블 양자점 전자 장치를 제공한다.

본 발명의 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 명확해 질 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 전자 장치는, 제1 인캡슐레이션층, 상기 제1 인캡슐레이션층 위에 배치되는 제1 전극, 상기 제1 전극 위에 배치되는 양자점 패턴, 상기 양자점 패턴 위에 배치되는 제2 전극, 및 상기 제2 전극 위에 배치되는 제2 인캡슐레이션층을 포함한다.

상기 양자점 전자 장치는 상기 제1 전극과 상기 양자점 패턴 사이에 배치되는 제1 전하 전달층과 상기 제2 전극과 상기 양자점 패턴 사이에 배치되는 제2 전하 전달층을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 인캡슐레이션층, 상기 제1 전극, 상기 제1 전하 전달층, 상기 양자점 패턴, 상기 제2 전하 전달층, 상기 제2 전극, 및 상기 제2 인캡슐레이션층의 두께의 합은 3㎛ 이하일 수 있고, 상기 제1 전극, 상기 제1 전하 전달층, 상기 양자점 패턴, 상기 제2 전하 전달층, 및 상기 제2 전극의 두께의 합은 300nm 이하일 수 있다.

상기 양자점 패턴은, 도우너 기판에 양자점층을 형성하는 단계, 상기 양자점층을 스탬프를 이용하여 픽업하는 단계, 상기 스탬프를 이용하여 상기 양자점층을 음각 기판에 접촉시키는 단계, 및 상기 스탬프를 상기 음각 기판으로부터 분리시키는 단계를 포함하는 음각 전사 인쇄 방법에 의해 형성될 수 있다. 상기 음각 기판의 표면 에너지는 상기 스탬프의 표면 에너지보다 클 수 있다. 상기 음각 전사 인쇄 방법에 의한 상기 양자점 패턴의 전사율은 5㎛×5㎛ 크기 이상에서 99% 이상일 수 있다. 상기 양자점 패턴의 크기는 20㎛×20㎛ 크기 이하일 수 있다.

상기 양자점 패턴은, 레드 양자점 패턴, 그린 양자점 패턴, 및 블루 양자점 패턴을 포함할 수 있고, 상기 양자점 전자 장치는 웨어러블 양자점 발광 장치일 수 있다. 상기 양자점 패턴은, CdSe/Zns 양자점 및 CdSe/CdS/ZnS 양자점 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 콜로이드 나노결정 물질로 형성될 수 있다.

상기 제1 인캡슐레이션층은 제1 보호층과 제1 접착층을 포함할 수 있고, 상기 제2 인캡슐레이션층은 제2 보호층과 제2 접착층을 포함할 수 있다. 상기 제1 보호층과 상기 제2 보호층은 폴리(p-자일릴렌)으로 형성될 수 있고, 상기 제1 접착층과 상기 제2 접착층은 에폭시 수지로 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 양자점 전자 장치는, 기판 및 상기 기판 위에 배치되는 양자점 패턴을 포함하고, 상기 양자점 패턴은, 도우너 기판에 양자점층을 형성하는 단계, 상기 양자점층을 스탬프를 이용하여 픽업하는 단계, 상기 스탬프를 이용하여 상기 양자점층을 음각 기판에 접촉시키는 단계, 및 상기 스탬프를 상기 음각 기판으로부터 분리시키는 단계를 포함하는 음각 전사 인쇄 방법에 의해 형성될 수 있다.

상기 음각 기판의 표면 에너지는 상기 스탬프의 표면 에너지보다 클 수 있다.

상기 음각 전사 인쇄 방법에 의한 상기 양자점 패턴의 전사율은 5㎛×5㎛ 크기 이상에서 99% 이상일 수 있다. 상기 양자점 패턴의 크기는 20㎛×20㎛ 크기 이하일 수 있다.

상기 양자점 패턴은, 레드 양자점 패턴, 그린 양자점 패턴, 및 블루 양자점 패턴을 포함할 수 있고, 상기 양자점 전자 장치는 양자점 발광 장치일 수 있다. 상기 양자점 패턴은, CdSe/Zns 양자점 및 CdSe/CdS/ZnS 양자점 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 콜로이드 나노결정 물질로 형성될 수 있다.

상기 기판은, 웨어러블 기판, 플렉시블 기판, 또는 플라스틱 기판일 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 음각 전사 인쇄 방법을 이용하는 것에 의해 초소형의 양자점 패턴이 높은 전사율로 전사될 수 있다. 이에 의해, 성능이 우수한 고집적 양자점 전자 장치가 구현될 수 있다. 또, 양자점 발광 장치, 전자 타투 등 다양한 전자 장치로의 적용이 확대될 수 있고, 그 성능이 향상될 수 있다. 또, 상기 음각 전사 인쇄 방법에 의해 양자점 패턴을 형성함으로써 구부림(bending), 구김(crumpling), 주름(wrinkling) 등과 같은 다양한 변형에서도 안정적인 전계 발광을 유지할 수 있는 고해상도의 초박막 웨어러블 양자점 발광 장치가 구현될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 양자점 전자 장치를 나타낸다.
도 2 내지 도 7은 도 1의 양자점 전자 장치의 제조 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 양자점 전자 장치를 나타낸다.
도 9 내지 도 26은 도 8의 양자점 전자 장치의 제조 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 27은 본 발명의 제3 실시예에 따른 양자점 전자 장치를 나타낸다.
도 28은 도 27의 양자점 전자 장치의 제조 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 29a 내지 도 29f는 본 발명의 실시예들에 따른 양자점 발광 장치에 사용된 양자점의 특성을 설명하기 위한 도면들이다.
도 30a는 도 27의 양자점 전자 장치가 적용된 전자 타투를 나타내는 분해 사시도이고, 도 30b는 상기 전자 타투의 단면을 나타내는 SEM 이미지이며, 도 30c와 도 30d는 상기 전자 타투가 사람 피부에 부착된 형상을 찍은 사진을 나타낸다.
도 31a는 본 발명의 실시예들에 따른 음각 전사 인쇄 방법을 개략적으로 나타내고, 도 31b 내지 도 31e는 상기 음각 전사 인쇄 방법에 의해 형성된 양자점 패턴을 나타낸다.
도 32은 음각 전사 인쇄 방법과 스트럭처드 스탬프 인쇄 방법에 의한 양자점 패턴의 전사율의 차이를 설명하기 위한 도면이다.
도 33a 내지 도 33d는 본 발명의 실시예들에 따른 양자점 발광 장치의 해상도에 따른 전계 발광 이미지를 나타낸다.
도 34a 및 도 34b는 본 발명의 실시예들에 따른 양자점 발광 장치의 양자점 패턴에 의해 구현되는 화이트 컬러를 나타낸다.
도 35a 내지 도 35c는 본 발명의 실시예들에 따른 양자점 발광 장치와 혼합 양자점 발광 장치의 시간 분해 광루미네선스를 비교한 그래프이다.
도 36은 본 발명의 실시예들에 따른 양자점 발광 장치와 혼합 양자점 발광 장치의 전계 발광 효율을 비교한 그래프이다.
도 37은 본 발명의 실시예들에 따른 양자점 발광 장치의 구부림 각도에서의 전류 밀도-전압 특성을 나타내는 그래프이다.
도 38a 내지 도 38e는 본 발명의 실시예들에 따른 양자점 발광 장치의 적용예들을 나타낸다.

이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 실시예들을 통해 쉽게 이해될 것이다. 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 따라서, 이하의 실시예들에 의하여 본 발명이 제한되어서는 안 된다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 요소들(elements)을 기술하기 위해서 사용되었지만, 상기 요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이러한 용어들은 단지 상기 요소들을 서로 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 또, 어떤 층(막)이 다른 층(막) 또는 기판 위에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층(막) 또는 기판 위에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 층(막)이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다.

도면들에서 요소의 크기, 또는 요소들 사이의 상대적인 크기는 본 발명에 대한 더욱 명확한 이해를 위해서 다소 과장되게 도시될 수 있다. 또, 도면들에 도시된 요소의 형상이 제조 공정상의 변이 등에 의해서 다소 변경될 수 있을 것이다. 따라서, 본 명세서에서 개시된 실시예들은 특별한 언급이 없는 한 도면에 도시된 형상으로 한정되어서는 안 되며, 어느 정도의 변형을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 양자점 전자 장치를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 양자점 전자 장치(100)는 기판(110) 및 양자점 패턴(120)을 포함한다. 기판(110)은 그 종류에 제한을 받지 않고 전자 장치의 종류에 따라 적절하게 선택될 수 있으며, 예를 들어 웨어러블 기판(wearable substrate), 플렉시블 기판(flexible substrate), 또는 플라스틱 기판(plastic substrate)일 수 있다.

양자점 패턴(120)은 기판(110) 위에 배치될 수 있다. 양자점 패턴(120)은 양자점(quantum dot)을 포함할 수 있다. 양자점은, 예를 들어, CdSe/Zns 양자점, CdSe/CdS/ZnS 양자점, Cu-In-Se 양자점, 또는 PbS 양자점 등을 포함할 수 있으며 이에 한정되지 않는다. 또, 양자점 패턴(120)은 양자점을 포함하는 콜로이드 나노결정 물질로 형성될 수 있다. 상기 양자점은 안정성을 위한 껍질(shell)을 가질 수 있으며, 80% 이상의 발광 양자 수율을 나타낼 수 있다.

양자점 패턴(120)은 음각 전사 인쇄(intaglio transfer printing) 방법(도 2 내지 도 7 참조)에 의해 형성될 수 있다. 상기 음각 전사 인쇄 방법에 의해 20㎛×20㎛ 크기 이하의 양자점 패턴(120)이 기판(110) 위에 균일한 형태와 크기로 형성될 수 있다. 이에 의해, 성능이 우수한 고집적 전자 장치가 구현될 수 있다. 양자점 전자 장치(100)는 발광 장치(light emitting device) 등을 포함하여 다양한 전자 장치에 적용될 수 있다. 특히, 양자점 전자 장치(100)는 웨어러블 전자 장치에 용이하게 적용될 수 있다.

도 2 내지 도 7은 도 1의 양자점 전자 장치의 제조 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면들이다.

도 2를 참조하면, 도우너 기판(10) 위에 양자점층(20)이 형성된다. 양자점층(20)은 양자점을 포함하는 콜로이드 나노결정 물질로 형성될 수 있다. 상기 양자점은, 예를 들어, CdSe/Zns 양자점, CdSe/CdS/ZnS 양자점, Cu-In-Se 양자점, 또는 PbS 양자점 등을 포함할 수 있으며 이에 한정되지 않는다. 도우너 기판(10)은 양자점층(20)을 형성하기 전에 ODTS(octadecyltrichlorosilane) 등으로 표면 처리될 수 있다. 상기 표면 처리에 의해 도우너 기판(10)과 상기 콜로이드 나노결정 물질 사이의 상호 작용이 약해져 상기 콜로이드 나노결정 물질이 도우너 기판(10) 위에서 표면 확산이 활발하게 이루어질 수 있고, 상기 콜로이드 나노결정 물질 내 나노입자들이 서로 뭉쳐져서 균일하게 성장할 수 있다. 또, 상기 표면 처리에 의해 스탬프(30)에 의한 양자점층(20)의 픽업(pick- up)이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있게 된다.

도 3을 참조하면, 양자점층(20)이 스탬프(30)에 의해 도우너 기판(10)으로부터 분리되어 픽업된다. 스탬프(30)를 양자점층(20)에 접촉시킨 후 약 10cm/s의 속도로 분리시키면 스탬프(30)의 하부면과 접촉한 양자점층(20)이 도우너 기판(10)으로부터 분리되어 픽업될 수 있다. 스탬프(30)는 예를 들어 PDMS(polydimethylsiloxane)으로 형성될 수 있다. 도우너 기판(10) 위에 잔존하는 물질은 피라나 용액(piranha solution) 등으로 제거될 수 있다.

도 4를 참조하면, 양자점층(20)이 형성된 스탬프(30)가 음각 기판(40) 위에 정렬되도록 배치된다. 음각 기판(40)은 스탬프(30)의 표면 에너지(PDMS 스탬프의 표면 에너지는 19.8mJ/㎡)보다 큰 표면 에너지를 갖는 물질, 예를 들어 실리콘, 고분자, 유리, 유기물, 산화물 등으로 형성될 수 있다. 음각 기판(40)은 표면에서 내부로 들어간 리세스 영역(40a)을 갖는다.

도 5를 참조하면, 양자점층(20)이 음각 기판(40)에 접촉된다. 양자점층(20)이 음각 기판(40)과 균일하게 접촉되도록 스탬프(30)에 전체적으로 약간의 압력이 가해질 수 있다. 이때, 양자점층(20)은 리세스 영역(40a) 이외의 부분에서 음각 기판(40)과 접촉하고, 리세스 영역(40a)에 대응하는 부분은 음각 기판(40)과 접촉하지 않는다.

도 6을 참조하면, 스탬프(30)가 음각 기판(40)으로부터 분리된다. 음각 기판(40)의 표면 에너지가 스탬프(30)의 표면 에너지보다 크기 때문에 음각 기판(40)과 접촉한 양자점층의 부분(20a)은 스탬프(30)로부터 분리되어 음각 기판(40)의 표면 위에 잔존하게 되고, 리세스 영역(40a)에 대응하는 부분은 스탬프(30)에 그대로 접착된 채로 픽업되어 양자점 패턴(120)을 형성한다. 음각 기판(40) 위에 잔존하는 물질은 피라나 용액 등으로 제거될 수 있다.

도 7을 참조하면, 기판(110)에 스탬프(30)가 얼라인되고, 양자점 패턴(120)이 기판(110)으로 전사된다. 양자점 패턴(120)이 형성된 스탬프(30)를 기판(110)에 접촉시킨 후 분리시킴으로써 양자점 패턴(110)이 스탬프(30)로부터 기판(110)으로 전사될 수 있다. 기판(110)은 웨어러블 기판, 플렉시블 기판, 또는 플라스틱 기판일 수 있으며, 기판(110)에서 양자점 패턴(120)과 접촉하는 부분은 스탬프(30)의 표면 에너지보다 큰 표면 에너지를 갖는 물질로 형성되는 것이 바람직하다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 양자점 전자 장치를 나타낸다.

도 8을 참조하면, 양자점 전자 장치(100)는 기판(110) 및 양자점 패턴(120)을 포함한다. 기판(110)은 그 종류에 제한을 받지 않고 전자 장치의 종류에 따라 적절하게 선택될 수 있으며, 예를 들어 웨어러블 기판, 플렉시블 기판, 또는 플라스틱 기판일 수 있다.

양자점 패턴(120)은 기판(110) 위에 배치될 수 있다. 양자점 패턴(120)은 제1 양자점 패턴(121), 제2 양자점 패턴(122), 및 제3 양자점 패턴(123)을 포함할 수 있다. 양자점 패턴(120)은 양자점(quantum dot)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 양자점 패턴(121)은 레드 양자점(red quantum dot)을 포함하는 레드 양자점 패턴으로, CdSe/CdS/ZnS 양자점 등을 포함하는 콜로이드 나노결정 물질로 형성될 수 있다. 제2 양자점 패턴(122)은 그린 양자점(green quantum dot)을 포함하는 그린 양자점 패턴으로, CdSe/ZnS 양자점 등을 포함하는 콜로이드 나노결정 물질로 형성될 수 있다. 제3 양자점 패턴(123)은 블루 양자점(blue quantum dot)을 포함하는 블루 양자점 패턴으로, CdSe/ZnS 양자점 등을 포함하는 콜로이드 나노결정 물질로 형성될 수 있다. 상기 양자점은 안정성을 위한 두께의 껍질(shell)을 가질 수 있으며, 80% 이상의 발광 양자 수율을 나타낼 수 있다.

제1 양자점 패턴(121), 제2 양자점 패턴(122), 및 제3 양자점 패턴(123)을 포함하는 양자점 패턴(120)은 음각 전사 인쇄 방법(도 8 내지 도 26 참조)에 의해 형성될 수 있다. 상기 음각 전사 인쇄 방법에 의해 20㎛×20㎛ 크기 이하의 양자점 패턴(120)이 기판(110) 위에 균일한 형태와 크기로 형성될 수 있다. 이에 의해, 성능이 우수한 고집적 전자 장치가 구현될 수 있다. 양자점 전자 장치(100)는 발광 장치 등을 포함하여 다양한 전자 장치에 적용될 수 있다. 특히, 양자점 전자 장치(100)는 웨어러블 전자 장치에 용이하게 적용될 수 있다.

도 9 내지 도 26은 도 8의 양자점 전자 장치의 제조 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면들이다. 전술한 실시예와 중복되는 부분에 대한 설명은 생략될 수 있다.

도 9를 참조하면, 도우너 기판(10) 위에 제1 양자점층(21)이 형성된다. 제1 양자점층(21)은 레드 양자점 예를 들어, CdSe/CdS/ZnS 양자점 등을 포함하는 콜로이드 나노결정 물질로 형성될 수 있다. 도우너 기판(10)은 제1 양자점층(21)을 형성하기 전에 ODTS(octadecyltrichlorosilane) 등으로 표면 처리될 수 있다.

도 10을 참조하면, 제1 양자점층(21)이 스탬프(30)에 의해 도우너 기판(10)으로부터 분리되어 픽업된다. 스탬프(30)를 제1 양자점층(21)에 접촉시킨 후 약 10cm/s의 속도로 분리시키면 스탬프(30)의 하부면과 접촉한 제1 양자점층(21)이 도우너 기판(10)으로부터 분리되어 픽업될 수 있다. 스탬프(30)는 예를 들어 PDMS(polydimethylsiloxane)으로 형성될 수 있다.

도 11을 참조하면, 제1 양자점층(21)이 형성된 스탬프(30)가 제1 음각 기판(41) 위에 정렬되도록 배치된다. 제1 음각 기판(41)은 스탬프(30)의 표면 에너지보다 큰 표면 에너지를 갖는 물질, 예를 들어 실리콘, 고분자, 유리, 유기물, 산화물 등으로 형성될 수 있다. 제1 음각 기판(41)은 표면에서 내부로 들어간 리세스 영역(41a)을 갖는다.

도 12를 참조하면, 제1 양자점층(21)이 제1 음각 기판(41)에 접촉된다. 제1 양자점층(21)이 제1 음각 기판(41)과 균일하게 접촉되도록 스탬프(30)에 전체적으로 약간의 압력이 가해질 수 있다. 이때, 제1 양자점층(21)은 리세스 영역(41a) 이외의 부분에서 제1 음각 기판(41)과 접촉하고, 리세스 영역(41a)에 대응하는 부분은 제1 음각 기판(41)과 접촉하지 않는다.

도 13을 참조하면, 스탬프(30)가 제1 음각 기판(41)으로부터 분리된다. 제1 음각 기판(41)의 표면 에너지가 스탬프(30)의 표면 에너지보다 크기 때문에 제1 음각 기판(41)과 접촉한 제1 양자점층의 부분(21a)은 스탬프(30)로부터 분리되어 제1 음각 기판(41)의 표면 위에 잔존하게 되고, 리세스 영역(41a)에 대응하는 부분은 스탬프(30)에 그대로 접착된 채로 픽업되어 제1 양자점 패턴(121)을 형성한다.

도 14를 참조하면, 기판(110)에 스탬프(30)가 얼라인되고, 제1 양자점 패턴(121)이 기판(110)으로 전사된다. 제1 양자점 패턴(121)이 형성된 스탬프(30)를 기판(110)에 접촉시킨 후 분리시킴으로써 제1 양자점 패턴(121)이 스탬프(30)로부터 기판(110)으로 전사될 수 있다. 기판(110)은 웨어러블 기판, 플렉시블 기판, 또는 플라스틱 기판일 수 있으며, 기판(110)에서 양자점 패턴(120)과 접촉하는 부분은 스탬프(30)의 표면 에너지보다 큰 표면 에너지를 갖는 물질로 형성되는 것이 바람직하다.

도 15를 참조하면, 도우너 기판(10) 위에 제2 양자점층(22)이 형성된다. 제2 양자점층(22)은 그린 양자점 예를 들어, CdSe/ZnS 양자점 등을 포함하는 콜로이드 나노결정 물질로 형성될 수 있다. 도우너 기판(10)은 제2 양자점층(22)을 형성하기 전에 ODTS(octadecyltrichlorosilane) 등으로 표면 처리될 수 있다.

도 16을 참조하면, 제2 양자점층(22)이 스탬프(30)에 의해 도우너 기판(10)으로부터 분리되어 픽업된다. 스탬프(30)를 제2 양자점층(22)에 접촉시킨 후 약 10cm/s의 속도로 분리시키면 스탬프(30)의 하부면과 접촉한 제2 양자점층(22)이 도우너 기판(10)으로부터 분리되어 픽업될 수 있다.

도 17을 참조하면, 제2 양자점층(22)이 형성된 스탬프(30)가 제2 음각 기판(42) 위에 정렬되도록 배치된다. 제2 음각 기판(42)은 스탬프(30)의 표면 에너지보다 큰 표면 에너지를 갖는 물질, 예를 들어 실리콘, 고분자, 유리, 유기물, 산화물 등으로 형성될 수 있다. 제2 음각 기판(42)은 표면에서 내부로 들어간 리세스 영역(42a)을 갖는다.

도 18을 참조하면, 제2 양자점층(22)이 제2 음각 기판(42)에 접촉된다. 제2 양자점층(22)이 제2 음각 기판(42)과 균일하게 접촉되도록 스탬프(30)에 전체적으로 약간의 압력이 가해질 수 있다. 이때, 제2 양자점층(22)은 리세스 영역(42a) 이외의 부분에서 제2 음각 기판(42)과 접촉하고, 리세스 영역(42a)에 대응하는 부분은 제2 음각 기판(42)과 접촉하지 않는다.

도 19를 참조하면, 스탬프(30)가 제2 음각 기판(42)으로부터 분리된다. 제2 음각 기판(42)의 표면 에너지가 스탬프(30)의 표면 에너지보다 크기 때문에 제2 음각 기판(42)과 접촉한 제2 양자점층의 부분(22a)은 스탬프(30)로부터 분리되어 제2 음각 기판(42)의 표면 위에 잔존하게 되고, 리세스 영역(42a)에 대응하는 부분은 스탬프(30)에 그대로 접착된 채로 픽업되어 제2 양자점 패턴(122)을 형성한다.

도 20을 참조하면, 기판(110)에 스탬프(30)가 얼라인되고, 제2 양자점 패턴(122)이 기판(110)으로 전사된다. 제2 양자점 패턴(122)이 형성된 스탬프(30)를 기판(110)에 접촉시킨 후 분리시킴으로써 제2 양자점 패턴(122)이 스탬프(30)로부터 기판(110)으로 전사될 수 있다.

도 21을 참조하면, 도우너 기판(10) 위에 제3 양자점층(23)이 형성된다. 제3 양자점층(23)은 블루 양자점 예를 들어, CdSe/ZnS 양자점 등을 포함하는 콜로이드 나노결정 물질로 형성될 수 있다. 도우너 기판(10)은 제3 양자점층(23)을 형성하기 전에 ODTS(octadecyltrichlorosilane) 등으로 표면 처리될 수 있다.

도 22을 참조하면, 제3 양자점층(23)이 스탬프(30)에 의해 도우너 기판(10)으로부터 분리되어 픽업된다. 스탬프(30)를 제3 양자점층(23)에 접촉시킨 후 약 10cm/s의 속도로 분리시키면 스탬프(30)의 하부면과 접촉한 제3 양자점층(23)이 도우너 기판(10)으로부터 분리되어 픽업될 수 있다.

도 23을 참조하면, 제3 양자점층(23)이 형성된 스탬프(30)가 제3 음각 기판(43) 위에 정렬되도록 배치된다. 제3 음각 기판(43)은 스탬프(30)의 표면 에너지보다 큰 표면 에너지를 갖는 물질, 예를 들어 실리콘, 고분자, 유리, 유기물, 산화물 등으로 형성될 수 있다. 제3 음각 기판(43)은 표면에서 내부로 들어간 리세스 영역(43a)을 갖는다.

도 24를 참조하면, 제3 양자점층(23)이 제3 음각 기판(43)에 접촉된다. 제3 양자점층(23)이 제3 음각 기판(43)과 균일하게 접촉되도록 스탬프(30)에 전체적으로 약간의 압력이 가해질 수 있다. 이때, 제3 양자점층(23)은 리세스 영역(43a) 이외의 부분에서 제3 음각 기판(43)과 접촉하고, 리세스 영역(43a)에 대응하는 부분은 제3 음각 기판(43)과 접촉하지 않는다.

도 25를 참조하면, 스탬프(30)가 제3 음각 기판(43)으로부터 분리된다. 제3 음각 기판(43)의 표면 에너지가 스탬프(30)의 표면 에너지보다 크기 때문에 제3 음각 기판(43)과 접촉한 제3 양자점층의 부분(23a)은 스탬프(30)로부터 분리되어 제3 음각 기판(43)의 표면 위에 잔존하게 되고, 리세스 영역(43a)에 대응하는 부분은 스탬프(30)에 그대로 접착된 채로 픽업되어 제3 양자점 패턴(123)을 형성한다.

도 26을 참조하면, 기판(110)에 스탬프(30)가 얼라인되고, 제3 양자점 패턴(123)이 기판(110)으로 전사된다. 제3 양자점 패턴(123)이 형성된 스탬프(30)를 기판(110)에 접촉시킨 후 분리시킴으로써 제3 양자점 패턴(123)이 스탬프(30)로부터 기판(110)으로 전사될 수 있다.

상술한 바와 같이, 음각 전사 인쇄를 3회 수행하는 것에 의해 제1 양자점 패턴(121), 제2 양자점 패턴(122), 및 제3 양자점 패턴(123)을 포함하는 양자점 패턴(120)(예를 들어, RGB 어레이)이 기판(110) 위에 얼라인되어 형성될 수 있다.

도 27은 본 발명의 제3 실시예에 따른 양자점 전자 장치를 나타낸다.

도 27을 참조하면, 양자점 전자 장치(100)는 제1 인캡슐레이션층(encapsulation)(170), 제1 전극(130), 양자점 패턴(120), 제2 전극(140), 및 제2 인캡슐레이션층(180)이 차례로 적층된 구조를 가질 수 있다. 또, 양자점 전자 장치(100)는 양자점 패턴(120)과 제1 전극(130) 사이에 배치된 제1 전하 전달층(150) 및 양자점 패턴(120)과 제2 전극(140) 사이에 배치된 제2 전하 전달층(160)을 더 포함할 수 있다.

양자점 패턴(120)은 양자점(quantum dot)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 양자점 패턴(120)은 CdSe/Zns 양자점, CdSe/CdS/ZnS 양자점 등을 포함하는 콜로이드 나노결정 물질로 형성될 수 있다. 상기 양자점은 안정성을 위한 껍질(shell)을 가질 수 있으며, 80% 이상의 발광 양자 수율을 나타낼 수 있다.

양자점 패턴(120)은 음각 전사 인쇄 방법(도 2 내지 도 7 또는 도 9 내지 도 26 참조)에 의해 형성될 수 있다. 상기 음각 전사 인쇄 방법에 의해 20㎛×20㎛ 크기 이하의 양자점 패턴(120)이 제1 전극(130)과 제2 전극(140) 사이(또는 제1 전하 전달층(150)과 제2 전하전달층(160) 사이)에 균일한 형태와 크기로 형성될 수 있다. 이에 의해, 성능이 우수한 고집적 전자 장치가 구현될 수 있다. 양자점 전자 장치(100)는 발광 장치 등을 포함하여 다양한 전자 장치에 적용될 수 있다. 특히, 양자점 전자 장치(100)는 웨어러블 전자 장치에 용이하게 적용될 수 있다.

양자점 패턴(120)은 제1 양자점 패턴(121), 제2 양자점 패턴(122), 및 제3 양자점 패턴(123)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 양자점 패턴(121)은 레드 양자점을 포함하는 레드 양자점 패턴으로, CdSe/CdS/ZnS 양자점 등을 포함하는 콜로이드 나노결정 물질로 형성될 수 있다. 제2 양자점 패턴(122)은 그린 양자점을 포함하는 그린 양자점 패턴으로, CdSe/ZnS 양자점 등을 포함하는 콜로이드 나노결정 물질로 형성될 수 있다. 제3 양자점 패턴(123)은 블루 양자점을 포함하는 블루 양자점 패턴으로, CdSe/ZnS 양자점 등을 포함하는 콜로이드 나노결정 물질로 형성될 수 있다. 양자점 패턴(120)이 레드 양자점 패턴, 그린 양자점 패턴, 및 블루 양자점 패턴으로 구성되는 경우, 양자점 패턴(120)은 발광층으로 기능할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라 형성된 양자점 패턴(120)에 의해 양자점 전자 장치(100)는 초박막 형태의 양자점 발광 장치 및 전자 타투(electronic tattoos) 등 다양한 어플리케이션으로 확장 및 적용이 가능하고, 높은 전계 발광 성능을 가질 수 있다.

제1 전극(130)은 양극으로 기능하며, 제1 전하 전달층(150)으로 정공의 주입이 용이하도록 높은 일 함수를 갖는 물질, 예를 들어, 인듐주석산화물(ITO) 등의 투명 산화물로 형성될 수 있다.

제2 전극(140)은 음극으로 기능하며, 제2 전하 전달층(160)으로 전자의 주입이 용이하도록 낮은 일 함수를 갖는 물질, 예를 들어, 리튬(Li), 알루미늄(Al) 등의 금속 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 도면에 도시되지 않았지만, 제2 전극(140)은 양자점 전자 장치(100)가 양자점 발광 장치 등으로 구현되도록 양자점 패턴(120)에 대응되게 패터닝될 수 있다.

제1 전하 전달층(150)은 정공 전달층(151)과 정공 주입층(152)을 포함할 수 있다. 정공 전달층(151)은 양자점 패턴(120)에 정공을 쉽게 전달할 수 있는 물질, 예를 들어, TFB(poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4-(N-(4-sec-butylphenyl))diphenylamine)]) 등의 고분자 소재로 형성될 수 있다. 정공 주입층(152)은 계면 특성이 우수하고, 제1 전극(130)으로부터 정공을 쉽게 받거나 전자를 제1 전극(130)에 쉽게 줄 수 있는 물질, 예를 들어, PEDOT:PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate)) 등의 고분자 소재로 형성될 수 있다.

제2 전하 전달층(160)은 전자 전달층으로 양자점 패턴(120)에 전자를 쉽게 전달할 수 있는 물질, 예를 들어, ZnO 등의 금속 산화물 또는 금속 산화물 나노결정 등으로 형성될 수 있다.

제1 인캡슐레이션층(170)은 제1 보호층(171)과 제1 접착층(172)을 포함할 수 있고, 제2 인캡슐레이션층(180)은 제2 보호층(181)과 제2 접착층(182)을 포함할 수 있다. 제1 보호층(171)과 제2 보호층(181)은, 예를 들어, 폴리(p-자일릴렌)(poly(p-xylylene)) 등으로 형성될 수 있고, 양자점 전자 장치(100)의 상부면과 하부면에 배치되어 그 내부의 구성 요소들이 산화되는 것을 방지하는 등 상기 구성 요소들을 보호하고 지지하는 기능을 한다. 제1 접착층(172)과 제2 접착층(182)은, 예를 들어, 에폭시 수지 등으로 형성될 수 있고, 제1 보호층(171)과 제2 보호층(182)이 박리되는 것을 방지하는 기능을 한다.

양자점 패턴(120)이 음각 전사 인쇄 방법에 의해 형성되기 때문에 양자점 전자 장치(100)는 초박막 형태로 형성될 수 있다. 양자점 전자 장치(100)는 3㎛ 이하의 두께를 갖도록 형성될 수 있고, 제1 및 제2 인캡슐레이션층(170, 180)을 제외한 부분인 양자점 패턴(120), 제1 전극(130), 제2 전극(140), 제1 전하 전달층(150), 및 제2 전하 전달층(160)의 총 두께는 300nm 이하가 되도록 형성될 수 있다.

도 28은 도 27의 양자점 전자 장치의 제조 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 28을 참조하면, 실리콘 기판(50) 상에 희생층(60)이 형성된다. 희생층(60)은 열증착 공정을 이용하여 니켈로 형성될 수 있다.

희생층(60) 위에 제1 보호층(171)과 제1 접착층(172)을 포함하는 제1 인캡슐레이션층(170)이 형성된다. 제1 보호층(171)은 스핀 코팅 공정을 이용하여 희생층(60) 위에 폴리(p-자일릴렌)으로 형성될 수 있고, 제1 접착층(172)은 스핀 코팅 공정을 이용하여 제1 보호층(171) 위에 에폭시 수지로 형성될 수 있다. 제1 보호층(171)은 약 500nm의 두께로 형성될 수 있고, 제1 접착층(172)은 700nm의 두께로 형성될 수 있다. 제1 인캡슐레이션층(170)은 형성된 후 자외선에 노출시켜 95℃에서 1분 동안 그리고 150℃에서 30분 동안 어닐링된다. 제1 접착층(172)은 리플로우 공정을 통해 초평탄(ultra-flat) 표면을 갖도록 형성될 수 있다.

제1 인캡슐레이션층(170) 위에 제1 전극(130)이 형성된다. 제1 전극(130)은 스퍼터링 공정(50W, 30분, 5mTorr, 200℃)을 이용하여 제1 인캡술레이션층(170) 위에 증착된 인듐주석산화물층을 패터닝하는 것에 의해 형성될 수 있다. 제1 전극(130)은 자외선/오존으로 표면 처리될 수 있다.

제1 전극(130) 위에 정공 전달층(151)과 정공 주입층(152)을 포함하는 제1 전하 전달층(150)이 형성된다. 정공 주입층(152)은 스핀 코팅 공정(2000rpm, 30초)을 이용하여 제1 전극(130) 위에 PEDOT:PSS로 형성될 수 있다. 정공 주입층(152)은 형성된 후 대기압 120℃에서 10분 동안 어닐링되고, 잔존 용매를 제거하기 위해 글로브 박스(glove box)에서 150℃에서 10분 동안 어닐링된다. 정공 전달층(151)은 스핀 코팅 공정을 이용하여 정공 주입층(152) 위에 m-자일렌 내 0.5wt% TFB로 형성될 수 있고, 글로브 박스에서 150℃에서 어닐링된다.

제1 전하 전달층(150) 위에 양자점 패턴(120)이 형성된다. 양자점 패턴(120)은 제1 양자점 패턴(121), 제2 양자점 패턴(122), 및 제3 양자점 패턴(123)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 양자점 패턴(121)은 레드 양자점을 포함하는 레드 양자점 패턴으로, CdSe/CdS/ZnS 양자점 등을 포함하는 콜로이드 나노결정 물질로 형성될 수 있다. 제2 양자점 패턴(122)은 그린 양자점을 포함하는 그린 양자점 패턴으로, CdSe/ZnS 양자점 등을 포함하는 콜로이드 나노결정 물질로 형성될 수 있다. 제3 양자점 패턴(123)은 블루 양자점을 포함하는 블루 양자점 패턴으로, CdSe/ZnS 양자점 등을 포함하는 콜로이드 나노결정 물질로 형성될 수 있다. 양자점 패턴(120)은 음각 전사 인쇄 방법(도 9 내지 도 26 참조)에 의해 형성될 수 있다. 양자점 패턴(120)운 형성된 후 글로브 박스에서 150℃에서 어닐링된다.

양자점 패턴(120) 위에 제2 전하 전달층(160)이 형성된다. 제2 전하 전달층(160)은 스핀 코팅 공정을 이용하여 양자점 패턴(120) 위에 부탄올 내 ZnO 나노 결정으로 형성될 수 있고, 145℃에서 어닐링된다.

제2 전하 전달층(160) 위에 제2 전극(140)이 형성된다. 제2 전극(140)은 열증착 공정을 이용하여 제2 전하 전달층(160) 위에 증착된 LiAl 합금을 패터닝하는 것에 의해 형성될 수 있다. 제2 전극(140)은 양자점 패턴(120)에 대응되게 패터닝될 수 있다.

제2 전극(140) 위에 제2 보호층(181)과 제2 접착층(182)을 포함하는 제2 인캡슐레이션층(180)이 형성된다. 제2 접착층(182)은 스핀 코팅 공정을 이용하여 제2 전극(140) 위에 에폭시 수지로 형성될 수 있고, 제2 보호층(181)은 스핀 코팅 공정을 이용하여 제2 접착층(182) 위에 폴리(p-자일릴렌)으로 형성될 수 있다. 제2 보호층(181)은 약 500nm의 두께로 형성될 수 있고, 제2 접착층(182)은 700nm의 두께로 형성될 수 있다. 제2 인캡슐레이션층(180)은 형성된 후 자외선에 노출시켜 95℃에서 1분 동안 그리고 150℃에서 30분 동안 어닐링된다. 제2 접착층(182)은 리플로우 공정을 통해 초평탄(ultra-flat) 표면을 갖도록 형성될 수 있다.

희생층(60)을 제거하여 제1 인캡슐레이션층(170)으로부터 실리콘 기판(50)이 분리된다. 이에 의해 양자점 전자 장치(도 27의 100)가 형성될 수 있다. 희생층(60)은 니켈 식각 용액을 이용한 식각 공정에 의해 제거될 수 있다.

도 29a 내지 도 29f는 본 발명의 실시예들에 따른 양자점 발광 장치에 사용된 양자점의 특성을 설명하기 위한 도면들이다. 도 29a는 레드 양자점인 CdSe/CdS/ZnS 양자점의 TEM이미지를 나타내고, 도 29b는 그린 양자점인 CdSe/ZnS 양자점의 TEM이미지를 나타내고, 도 29c는 블루 양자점인 CdSe/ZnS 양자점의 TEM이미지를 나타내고, 도 29d는 상기 레드, 그린, 및 블루 양자점들의 흡수 스펙트럼을 나타내고, 도 29e는 상기 레드, 그린, 및 블루 양자점들의 전계 발광 스펙트럼을 나타내며, 도 29f는 자외선 여기하에서의 레드, 그린, 및 블루 양자점 용액의 사진을 나타낸다. 도 29a 내지 도 29f를 참조하면, CdSe/CdS/ZnS 양자점은 레드 양자점으로서 우수한 기능을 수행할 수 있고, CdSe/ZnS 양자점은 그린 양자점 및 블루 양자점으로서 우수한 기능을 수행할 수 있다.

도 30a는 도 27의 양자점 전자 장치가 적용된 전자 타투를 나타내는 분해 사시도이고, 도 30b는 상기 전자 타투의 단면을 나타내는 SEM 이미지이며, 도 30c와 도 30d는 상기 전자 타투가 사람 피부에 부착된 형상을 찍은 사진을 나타낸다.

도 30a 및 도 30b를 참조하면, 상기 전자 타투는 양자점 패턴(QD), 제1 전극(ITO), 제2 전극(NiAl), 제1 전하 전달층(PEDOT:PSS & TFB), 및 제2 전하 전달층(ZnO)의 두께의 합이 300nm 이하이고, 제1 및 제2 인캡슐레이션층(Poly(p-xylylene) & Epoxy)를 포함하는 총 두께가 3㎛ 이하로, 다양한 변형이 가능하고, 부드러운 곡면의 표지 조직에 콘포말 집적(conformal integrations)이 가능하다. 상기 전자 타투는 초박막이면서 밝기와 효율에서 우수한 성능을 가질 수 있다. 또, 전계 발광 성능은 1000회의 단축 스트레칭 테스트(uniaxial stretching test)(20% 스트레인 적용) 이후에도 안정적으로 유지될 수 있다.

도 30c와 도 30d를 참조하면, 상기 전자 타투가 사람 피부에 의해 구부러진 후에도 구부러지기 전의 전계 발광 성능을 유지할 수 있다. 즉, 상기 전자 타투는 구부러지거나 접히거나 구겨져도 전계 발광 성능의 감소없이 사람 피부, 알루미늄 호일, 유리와 같은 다양한 기판에 라미네이트될 수 있다. 이러한 변형에 의해도 상기 전자 타투는 기계적 또는 전기적 손상을 받지 않는다. 따라서, 상기 양자점 전자 장치는 웨어러블 양자점 발광 장치에 용이하게 적용될 수 있다.

도 31a는 본 발명의 실시예들에 따른 양자점 음각 전사 인쇄 방법을 개략적으로 나타내고, 도 31b 내지 도 31e는 상기 양자점 음각 전사 인쇄 방법에 의해 형성된 양자점 패턴을 나타낸다. 도 31c, 도 31d, 및 도 31e는 각각 도 31b의 제1 영역(i), 제2 영역(ii), 및 제3 영역(iii)을 확대하여 나타낸다.

도 31a를 참조하면, 표면 처리된 도우너 기판(donor substrate)에 그린 양자점층(QD layer)이 형성되고 PDMS 스탬프(PDMS)로 상기 그린 양자점층이 픽업된다. 픽업된 상기 그린 양자점층은 음각 기판(intaglio substrate)에 접촉된 후 상기 PDMS 스탬프에 의해 다시 픽업된다. 이때, 상기 그린 양자점층 중 상기 음각 기판과 접촉하는 부분은 음각 기판에 잔존하게 되고, 상기 음각 기판의 리세스 영역에 대응하여 상기 음각 기판과 접촉하지 않은 부분은 상기 PDMS 스탬프 표면에 그린 양자점 패턴을 형성한다. 상기 그린 양자점 패턴은 상기 PDMS 스탬프에 의해 타겟 기판(target substrate)로 전사된다. 위 공정을 반복 수행하여 상기 타겟 기판에 블루 양자점 패턴과 레드 양자점 패턴이 형성된다.

도 31b 내지 도 31e를 참조하면, 그린 양자점 패턴, 블루 양자점 패턴, 및 레드 양자점 패턴은 형태, 크기, 배열에 상관없이 매우 높은 전사율로 균일하게 전사될 수 있다. 또, 20㎛×20㎛ 크기 이하의 양자점 패턴들도 매우 높은 전사율로 균일하게 전사되는 것으로 나타났다.

도 32는 음각 전사 인쇄 방법과 스트럭처드 스탬프 인쇄 방법에 의한 양자점 패턴의 전사율의 차이를 설명하기 위한 도면이다. 스트럭처드 스탬프 인쇄(structured stamp printing)는 본 발명의 실시예들에 따른 음각 기판을 사용하지 않고 스탬프 표면에 전사하고자 하는 양자점 패턴에 대응하는 구조체를 형성하여 도우너 기판으로부터 타겟 기판으로 양자점 패턴을 바로 전사하는 방법이다.

도 32를 참조하면, 상기 음각 전사 인쇄 방법에 따르면 5㎛×5㎛ 크기의 양자점 패턴도 거의 100%의 높은 전사율로 양자점 패턴이 전사될 수 있지만, 스트럭처드 스탬프 인쇄 방법에 따르면 230㎛×230㎛ 크기의 양자점 패턴도 가장자리 부분에서 전사되지 못하는 것으로 나타났다.

도 33a 내지 도 33d는 본 발명의 실시예들에 따른 양자점 발광 장치의 해상도에 따른 전계 발광 이미지를 나타낸다. 도 33a는 해상도 326ppi의 전계 발광 이미지를 나타내고, 도 33b는 해상도 441ppi의 전계 발광 이미지를 나타내고, 도 33c는 해상도 882ppi의 전계 발광 이미지를 나타내며, 도 33d는 해상도 2460ppi의 전계 발광 이미지를 나타낸다.

도 33a 내지 도 33d를 참조하면, 326 ~ 2460ppi 범위에 있는 고해상도의 얼라인된 픽셀들이 용이하게 형성될 수 있고, 상기 양자점 발광 장치는 초고해상도 디스플레이에 적용될 수 있다.

도 34a 및 도 34b는 본 발명의 실시예들에 따른 양자점 발광 장치의 양자점 패턴에 의해 구현되는 화이트 컬러를 나타낸다.

도 34a 및 도 34b를 참조하면, 레드 양자점 패턴, 그린 양자점 패턴, 및 블루 양자점 패턴으로 구성되는 양자점 패턴을 포함하는 양자점 발광 장치의 전계 발광은 세 개의 구분되는 피크로 이루어지고 각 피크는 레드, 그린, 블루의 각 단색에 대응한다. 상기 양자점 발광 장치의 의해 방출되는 빛은 5V의 구동 전압 하에서 국제 조명 위원회(Commission International de lEclairage, CIE)의 색 좌표계 (0.39, 0.38)에 대응하며, 이는 상기 양자점 발광 장치가 트루 화이트(true white)의 빛을 방출한다는 것을 의미한다.

도 35a 내지 도 35c는 본 발명의 실시예들에 따른 양자점 발광 장치와 혼합 양자점 발광 장치의 시간 분해 광루미네선스를 비교한 그래프이다. 혼합 양자점 발광 장치는 화이트 컬러를 구현하기 위해 하나의 양자점 패턴 내에 레드 양자점, 그린 양자점, 및 블루 양자점이 혼합된 형태의 발광 장치를 의미한다.

도 35a 내지 도 35c를 참조하면, 상기 혼합 양자점 발광 장치에서 그린 양자점과 블루 양자점의 캐리어 수명은 현저하게 감소하고, 레드 양자점의 캐리어 수명은 현저하게 증가한다. 이는 양자점 사이에 에너지 전이가 일어나는 것을 의미하는데, 다른 컬러를 갖는 양자점들이 밀집된 양자점 패턴 내에서 서로 인접하게 위치하기 때문에 양자점들은 광자를 밖으로 방출하는 대신에 낮은 밴드 갭을 갖는 인접한 양자점으로 에너지를 전달한다. 이와 같이 혼합 양자점 발광 장치는 인접하는 다른 컬러의 양자점 간의 에너지 전달로 인해 그 성능이 저하될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들에 따른 양자점 발광 장치는 레드 양자점 패턴, 그린 양자점 패턴, 및 블루 양자점 패턴이 서로 구분되어 형성되기 때문에 서로 다른 컬러의 양자점 간에 에너지 전달이 억제되고, 고효율의 화이트 발광이 가능해진다.

도 36은 본 발명의 실시예들에 따른 양자점 발광 장치와 혼합 양자점 발광 장치의 전계 발광 효율을 비교한 그래프이다. 도 36을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 양자점 발광 장치의 밝기는 다양한 구동 전압에서 상기 혼합 양자점 발광 장치보다 10 ~ 52%까지 향상될 수 있다.

도 37은 본 발명의 실시예들에 따른 양자점 발광 장치의 구부림 각도에서의 전류 밀도-전압 특성을 나타내는 그래프이다. 도 37을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 양자점 발광 장치는 다양한 구부림 각도에서 안정적인 전류 밀도-전압 특성을 나타낸다.

도 38a 내지 도 38e는 본 발명의 실시예들에 따른 양자점 발광 장치의 적용예들을 나타낸다. 도 38a 내지 도 38e를 참조하면, 상기 양자점 발광 장치는 초박박으로 형성될 수 있기 때문에 유리 막대, 배터리, 슬라이드 유리 등 다양한 곡면 기판에 적용될 수 있고, 다양한 형태로 라미네이트되어 사용될 수 있다.

이제까지 본 발명에 대한 구체적인 실시예들을 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려 되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 도우너 기판 20 : 양자점층
30 : 스탬프 40 : 음각 기판
100 : 양자점 전자 장치 110 : 기판
120 : 양자점 패턴 130 : 제1 전극
140 : 제2 전극 150 : 제1 전하 전달층
160 : 제2 전하 전달층 170 : 제1 인캡슐레이션층
180 : 제2 인캡슐레이션층

Claims (17)

1. 제1 인캡슐레이션층;
   상기 제1 인캡슐레이션층 위에 배치되는 제1 전극;
   상기 제1 전극 위에 배치되는 양자점 패턴;
   상기 양자점 패턴 위에 배치되는 제2 전극; 및
   상기 제2 전극 위에 배치되는 제2 인캡슐레이션층을 포함하고,
   상기 양자점 패턴은,
   도우너 기판에 양자점층을 형성하는 단계,
   상기 양자점층을 스탬프를 이용하여 픽업하는 단계,
   상기 스탬프를 이용하여 상기 양자점층을 음각 기판에 접촉시키는 단계, 및
   상기 스탬프를 상기 음각 기판으로부터 분리시키는 단계를 포함하는 음각 전사 인쇄 방법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 양자점 전자 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 전극과 상기 양자점 패턴 사이에 배치되는 제1 전하 전달층과,
   상기 제2 전극과 상기 양자점 패턴 사이에 배치되는 제2 전하 전달층을 더 포함하는 양자점 전자 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제1 인캡슐레이션층, 상기 제1 전극, 상기 제1 전하 전달층, 상기 양자점 패턴, 상기 제2 전하 전달층, 상기 제2 전극, 및 상기 제2 인캡슐레이션층의 두께의 합은 3㎛ 이하이고,
   상기 제1 전극, 상기 제1 전하 전달층, 상기 양자점 패턴, 상기 제2 전하 전달층, 및 상기 제2 전극의 두께의 합은 300nm 이하인 것을 특징으로 하는 양자점 전자 장치.
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5. 제 1 항에 있어서,
   상기 음각 기판의 표면 에너지는 상기 스탬프의 표면 에너지보다 큰 것을 특징으로 하는 양자점 전자 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 음각 전사 인쇄 방법에 의한 상기 양자점 패턴의 전사율은 5㎛×5㎛ 크기 이상에서 99% 이상인 것을 특징으로 하는 양자점 전자 장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 양자점 패턴의 크기는 20㎛×20㎛ 크기 이하인 것을 특징으로 하는 양자점 전자 장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 양자점 패턴은, 레드 양자점 패턴, 그린 양자점 패턴, 및 블루 양자점 패턴을 포함하고,
   상기 양자점 전자 장치는 웨어러블 양자점 발광 장치인 것을 특징으로 하는 양자점 전자 장치.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 양자점 패턴은, CdSe/Zns 양자점 및 CdSe/CdS/ZnS 양자점 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 콜로이드 나노결정 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 양자점 전자 장치.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 인캡슐레이션층은 제1 보호층과 제1 접착층을 포함하고,
    상기 제2 인캡슐레이션층은 제2 보호층과 제2 접착층을 포함하며,
    상기 제1 보호층과 상기 제2 보호층은 폴리(p-자일릴렌)으로 형성되고,
    상기 제1 접착층과 상기 제2 접착층은 에폭시 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 양자점 전자 장치.
11. 기판; 및
    상기 기판 위에 배치되는 양자점 패턴을 포함하고,
    상기 양자점 패턴은,
    도우너 기판에 양자점층을 형성하는 단계,
    상기 양자점층을 스탬프를 이용하여 픽업하는 단계,
    상기 스탬프를 이용하여 상기 양자점층을 음각 기판에 접촉시키는 단계, 및
    상기 스탬프를 상기 음각 기판으로부터 분리시키는 단계를 포함하는 음각 전사 인쇄 방법에 의해 형성되고,
    상기 음각 전사 인쇄 방법에 의한 상기 양자점 패턴의 전사율은 5㎛×5㎛ 크기 이상에서 99% 이상인 것을 특징으로 하는 양자점 전자 장치.
12. 기판; 및
    상기 기판 위에 배치되는 양자점 패턴을 포함하고,
    상기 양자점 패턴은,
    도우너 기판에 양자점층을 형성하는 단계,
    상기 양자점층을 스탬프를 이용하여 픽업하는 단계,
    상기 스탬프를 이용하여 상기 양자점층을 음각 기판에 접촉시키는 단계, 및
    상기 스탬프를 상기 음각 기판으로부터 분리시키는 단계를 포함하는 음각 전사 인쇄 방법에 의해 형성되고,
    상기 양자점 패턴의 크기는 20㎛×20㎛ 크기 이하인 것을 특징으로 하는 양자점 전자 장치.
13. 기판; 및
    상기 기판 위에 배치되는 양자점 패턴을 포함하고,
    상기 양자점 패턴은,
    도우너 기판에 양자점층을 형성하는 단계,
    상기 양자점층을 스탬프를 이용하여 픽업하는 단계,
    상기 스탬프를 이용하여 상기 양자점층을 음각 기판에 접촉시키는 단계, 및
    상기 스탬프를 상기 음각 기판으로부터 분리시키는 단계를 포함하는 음각 전사 인쇄 방법에 의해 형성되고,
    상기 양자점 패턴은, 레드 양자점 패턴, 그린 양자점 패턴, 및 블루 양자점 패턴을 포함하고,
    하기 양자점 전자 장치는 양자점 발광 장치인 것을 특징으로 하는 양자점 전자 장치.
14. 기판; 및
    상기 기판 위에 배치되는 양자점 패턴을 포함하고,
    상기 양자점 패턴은,
    도우너 기판에 양자점층을 형성하는 단계,
    상기 양자점층을 스탬프를 이용하여 픽업하는 단계,
    상기 스탬프를 이용하여 상기 양자점층을 음각 기판에 접촉시키는 단계, 및
    상기 스탬프를 상기 음각 기판으로부터 분리시키는 단계를 포함하는 음각 전사 인쇄 방법에 의해 형성되고,
    상기 양자점 패턴은, CdSe/Zns 양자점 및 CdSe/CdS/ZnS 양자점 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 콜로이드 나노결정 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 양자점 전자 장치.
15. 기판; 및
    상기 기판 위에 배치되는 양자점 패턴을 포함하고,
    상기 양자점 패턴은,
    도우너 기판에 양자점층을 형성하는 단계,
    상기 양자점층을 스탬프를 이용하여 픽업하는 단계,
    상기 스탬프를 이용하여 상기 양자점층을 음각 기판에 접촉시키는 단계, 및
    상기 스탬프를 상기 음각 기판으로부터 분리시키는 단계를 포함하는 음각 전사 인쇄 방법에 의해 형성되고,
    상기 기판은, 웨어러블 기판, 플렉시블 기판, 또는 플라스틱 기판인 것을 특징으로 하는 양자점 전자 장치.
16. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 음각 기판의 표면 에너지는 상기 스탬프의 표면 에너지보다 큰 것을 특징으로 하는 양자점 전자 장치.
17. 삭제

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