KR101777136B1 - 양자 발광 소자 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 청색 양자 발광층을 고효율의 인광 또는 형광 물질을 이용하여 청색 발광 효율이 향상된 고효율의 양자 발광 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 양자 발광 소자는, 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터와 접속된 제 1 전극; 상기 제 1 전극을 노출시키는 뱅크 절연막; 노출된 상기 제 1 전극 상에 차례로 형성된 정공 주입층과 정공 수송층; 상기 정공 수송층 상에 형성되며, 각각 적색 양자점과 녹색 양자점으로 형성된 적색 발광층과 녹색 발광층; 상기 적색 발광층과 녹색 발광층을 포함한 상기 기판 전면에 형성된 하이브리드 연결층; 상기 하이브리드 연결층 전면에 형성되며, 청색 형광 물질 또는 청색 인광 물질로 형성된 청색 발광층; 및 상기 청색 발광층 상에 차례로 형성된 전자 수송층과 제 2 전극을 포함한다.

Description

양자 발광 소자 및 이의 제조 방법{QUANTUM-DOT LIGHT EMITTING DIODE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명은 양자 발광 소자에 관한 것으로, 청색 발광 특성이 향상된 고효율의 양자 발광 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
정보화 사회에서 디스플레이(Display)는 시각정보 전달매체로서 그 중요성이 한층 강조되고 있으며, 향후 주요한 위치를 점하기 위해서는 저소비전력화, 박형화, 경량화, 고화질화 등의 요건을 충족시켜야 한다. 이러한 디스플레이 중 발광 재료를 이용하여 표시가 가능하며, 슬림화가 가능하며, 색순도가 높고 또한, 장시간 구동이 가능한 양자 발광 소자가 근래 연구되고 있다.
양자점(Quantum Dot; QD)은 반도체 나노 입자이다. 직경이 나노미터 크기의 양자점은 불안정한 상태의 전자가 전도대에서 가전자대로 내려오면서 발광하는데, 양자점의 입자가 작을수록 짧은 파장의 빛이 발생하고, 입자가 클수록 긴 파장의 빛이 발생한다. 이는 기존의 반도체 물질과 다른 독특한 전기적이며 광학적인 특성이다. 따라서 양자점의 크기를 조절하면 원하는 파장의 가시광선을 표현하고, 여러 크기의 양자점과 양자점 성분을 달리하여 다양한 색을 동시에 구현할 수 있다.
일반적인 유기 발광 표시 소자는 발광층의 재료로 유기 발광 재료를 사용하며, 유기 발광 재료를 사용하는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED)는 소자의 종류에 따라 백색, 적색, 청색 등 단일색을 구현하는데, 많은 빛을 화려하게 표현하기에는 한계가 있다.
이에 반해, 양자 발광 소자는 발광층의 재료로 양자점을 사용하는 표시 소자로, 양자점의 크기를 제어하여 원하는 천연색을 구현할 수 있으며, 색재현율이 좋고 휘도 또한 발광 다이오드에 뒤쳐지지 않아 차세대 광원으로 주목 받는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)의 단점을 보완할 수 있는 소재로 각광받고 있다.
이하, 일반적인 양자 발광 소자의 구조를 설명한다.
도 1a는 일반적인 양자 발광 소자의 단면도이며, 도 1b는 일반적인 양자 발광 소자의 밴드갭 에너지 다이어그램도이다. 그리고, 도 2는 적색, 녹색 및 청색 양자점의 밴드갭 에너지를 나타낸 다이어그램도이다.
도 1a를 참조하면, 일반적인 양자 발광 소자는 기판(100), 기판(100) 상에 형성되며 서로 대향된 제 1 전극(10) 및 제 2 전극(50), 제 1 전극(10)과 제 2 전극(50) 사이에 형성된 양자 발광층(30), 제 1 전극(10)과 양자 발광층(30) 사이에 형성된 정공 수송층(20), 그리고, 양자 발광층(30)과 제 2 전극(50) 사이에 형성된 전자 수송층(40)을 포함하여 이루어진다.
양자 발광층(30)은 직경이 나노미터 크기인 복수개의 양자점(60)으로 구성되며, 용매에 복수개의 양자점(60)을 분산시켜 용액 공정(Solution Process)으로 복수개의 양자점(60)이 분산된 용매를 정공 수송층(20) 상에 도포하고 용매를 휘발시켜 형성된다.
양자점(60)은 코어(Core)(60a), 쉘(Shell)(60b) 및 리간드(Ligand)(60c)로 이루어진다. 빛을 내는 역할을 하는 코어(60a)를 감싸며 코어(60a)의 표면에 형성되는 쉘(60b)은 코어(60a)를 보호하는 역할을 한다. 그리고, 쉘(60b)을 감싸도록 쉘(60b)의 표면에는 리간드(60c)가 형성되며, 리간드(60c)는 양자 발광층(30) 형성시 양자점(60)이 용매에 잘 분산될 수 있도록 도와주는 역할을 한다.
그런데, 도 1b와 같이, 양자점(60)은 내부에서 외부로 갈수록 밴드갭이 커짐을 알 수 있다. 즉, 쉘(60b)은 코어(60a)보다 밴드갭이 크고, 리간드(60c)는 쉘(60b)보다 밴드갭이 크다. 따라서, 정공 수송층(20)이 제 1 전극(10)에서 양자점(60)으로 정공을 수송 및 주입하고, 전자 수송층(40)이 제 2 전극(50)에서 양자점(60)으로 전자를 수송 및 주입할 때, 낮은 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)준위를 갖는 리간드(60c)는 정공과 전자의 높은 에너지 장벽으로 작용하여, 정공과 전자가 양자점(60)으로 원활하게 주입되지 못하게 하여 양자 발광 소자의 효율이 떨어지게 된다.
더욱이, 도 2와 같이, 적색 양자점(60R), 녹색 양자점(60G) 및 청색 양자점(60B)은 모두 밴드갭 에너지가 상이하며, 특히 청색 양자점(60B)의 밴드갭 에너지가 적색 양자점(60R)과 녹색 양자점(60G)에 비해 커 발광 효율이 낮다. 또한, 청색 양자점(60B)은 매우 작은 크기의 입자를 합성해야 하는데, 현재까지 합성법의 개발이 어려워 양자 발광 소자의 풀 컬러(Full Color)를 구현하는 데는 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 청색 인광 물질 또는 청색 형광 물질을 이용하여 청색 발광층을 형성함으로써, 청색 발광 효율이 향상된 고효율의 양자 발광 소자 및 이의 제조 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양자 발광 소자는, 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터와 접속된 제 1 전극; 상기 제 1 전극을 노출시키는 뱅크 절연막; 노출된 상기 제 1 전극 상에 차례로 형성된 정공 주입층과 정공 수송층; 상기 정공 수송층 상에 형성되며, 각각 적색 양자점과 녹색 양자점으로 형성된 적색 발광층과 녹색 발광층; 상기 적색 발광층과 녹색 발광층을 포함한 상기 기판 전면에 형성된 하이브리드 연결층; 상기 하이브리드 연결층 전면에 형성되며, 청색 형광 물질 또는 청색 인광 물질로 형성된 청색 발광층; 및 상기 청색 발광층 상에 차례로 형성된 전자 수송층과 제 2 전극을 포함한다.
상기 청색 형광 물질 또는 청색 인광 물질은 진공 증착이 가능한 물질이다.
상기 제 1 전극은 투명 도전성 물질로 형성되며, 상기 제 2 전극은 불투명 도전성 물질로 형성된다.
또한, 동일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양자 발광 소자의 제조 방법은, 기판 상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 박막 트랜지스터와 접속된 제 1 전극을 형성하는 단계; 상기 제 1 전극의 일부 영역을 노출시키는 뱅크 절연막을 형성하는 단계; 노출된 상기 제 1 전극 상에 정공 주입층과 정공 수송층을 차례로 형성하는 단계; 상기 정공 수송층 상에 각각 적색 양자점과 녹색 양자점으로 적색 발광층과 녹색 발광층을 형성하는 단계; 상기 적색 발광층과 녹색 발광층 전면에 하이브리드 연결층을 형성하고, 상기 하이브리드 연결층 전면에 청색 형광 물질 또는 청색 인광 물질로 청색 발광층을 형성하는 단계; 및 상기 청색 발광층 상에 차례로 전자 수송층과 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 적색 발광층과 녹색 발광층은 잉크 젯(Ink Jet), 노즐 코팅(Nozzle Coating), 스프레이 코팅(Spray Coating), 롤 프린팅(Roll Printing)과 같은 용액 공정 방법으로 형성한다.
상기 하이브리드 연결층과 청색 발광층은 진공 증착 방법으로 형성한다.
상기와 같은 본 발명의 양자 발광 소자 및 이의 제조 방법은 효율 및 색재현율이 좋지 못한 청색 양자점 대신 기판 전면에 청색 형광 물질 또는 청색 인광 물질을 증착하여 청색 발광층을 형성함으로써, 양자 발광 소자의 수명, 효율 및 색재현율을 향상시킬 수 있다.
도 1a는 일반적인 양자 발광 소자의 단면도.
도 1b는 일반적인 양자 발광 소자의 밴드갭 에너지 다이어그램도.
도 2는 적색, 녹색 및 청색 양자점의 밴드갭 에너지를 나타낸 다이어그램도.
도 3은 본 발명의 양자 발광 소자의 단면도.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 양자 발광 소자의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 양자 발광 소자 및 이의 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 양자 발광 소자의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 양자 발광 소자는 기판(200) 상에 형성된 박막 트랜지스터(TFT), 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극과 접속된 제 1 전극(220), 제 1 전극(220)을 노출시키는 뱅크 절연막(230), 제 1 전극(220) 상에 형성된 적색, 녹색, 청색 발광층(250R, 250G, 250B), 및 적색, 녹색, 청색 발광층(250R, 250G, 250B) 상에 형성된 제 2 전극(280)을 포함한다.
기판(200)의 종류는 특별히 한정되지 않고 다양하게 가능하며, 유리 기판, 플라스틱 기판 또는 실리콘 기판 등이 가능하다. 기판(200) 상에는 액티브층, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된다. 그리고, 박막 트랜지스터(TFT)를 포함한 기판(200) 상에 보호막(210)이 형성되며, 보호막(210)은 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극을 노출시키는 화소 콘택홀을 포함한다. 따라서, 보호막(210) 상에 형성된 제 1 전극(220)은 화소 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극과 전기적으로 접속된다.
제 1 전극(220)은 양극으로, 틴 옥사이드(Tin Oxide; TO), 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO), 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO), 인듐 틴 징크 옥사이드(Indium Tin Zinc Oxide; ITZO) 등과 같은 투명 도전성 물질로 형성된다. 따라서, 적색, 녹색, 청색 발광층(250R, 250G, 250B)에서 발생된 광이 투명한 제 1 전극(220)을 통과하여 기판(200)을 통해 하부로 방출된다.
제 1 전극(220) 상에는 제 1 전극(220)으로부터 주입된 정공을 적색, 녹색, 청색 발광층(250R, 250G, 250B)에 전달하기 위한 정공 주입층(240a)과 정공 수송층(240b)이 차례로 형성된다. 이 때, 정공 주입층(240a)과 정공 수송층(240b)을 하나의 층으로 형성할 수도 있으며, 이 경우에는 재료비를 절감하고, 생산성과 수율을 향상시킬 수 있다. 또한, 정공 주입층(240a)과 정공 수송층(240b)을 하나의 층으로 형성함으로써 전하가 이동하는 계면(Interface)을 감소시켜 구동 전압을 낮출 수 있어 양자 발광 소자의 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
정공 수송층(240b) 상에 형성된 적색 발광층(250R)과 녹색 발광층(250G)은 뱅크 절연막(230)으로 구분된다. 뱅크 절연막(230)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질로 형성되어 제 1 전극(220)의 일부를 노출시킨다.
적색 발광층(250R)과 녹색 발광층(250G)은 1nm~100nm의 직경을 갖는 나노 크기의 양자점들로 이루어지며, 양자점은 2-6족 또는 3-5족의 나노 반도체 화합물을 포함한다. 예를 들어, 양자점을 이루는 나노 반도체 화합물은 카드뮴셀레나이드(CdSe), 카드뮴설파이드(CdS), 카드뮴텔레라이드(CdTe), 징크셀레나이드(ZnSe), 징크텔레라이드(ZnTe), 징크설파이드(ZnS), 머큐리텔레라이드(HgTe), 인듐 아세나이드(InAs), Cd1-xZnxSe1-ySy', CdSe/ZnS, 인듐 포스포러스(InP) 및 갈륨 아세나이드(GaAs) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
또한, 양자점은 빛을 내는 역할을 하는 코어(Core), 코어를 감싸며 코어의 표면에 형성되어 코어를 보호하는 쉘(Shell) 및 쉘을 감싸며 쉘의 표면에 형성된 리간드(Ligand)로 이루어진다. 리간드는 적색 발광층(250R)과 녹색 발광층(250G)을 형성할 때, 양자점이 용매에 잘 분산될 수 있도록 도와주는 역할을 한다. 이 때, 적색 발광층(250R)과 녹색 발광층(250G)을 구성하는 적색 양자점과 청색 양자점은 그 크기가 달라 각각 다른 색을 방출한다.
그런데, 상술한 바와 같이 청색 양자점의 밴드갭 에너지가 적색 양자점과 녹색 양자점에 비해 커 청색 발광 효율이 낮고, 청색 양자점의 합성법 개발이 미흡하여 일반적인 양자 발광 소자는 풀 컬러(Full Color)를 구현하기 어렵다.
따라서, 본 발명의 양자 발광 소자는, 청색 양자점 대신 청색 형광 물질 또는 청색 인광 물질로 청색 발광층(250B)을 형성한다. 청색 형광 물질은 DPVBi(4,4'-bis(2,2'-diphenyl vinyl) -1,1'-biphenyl), 스피로-DPVBi, 스피로-6P(Spiro-sexyphenyl), 디스틸벤젠(Distyrylbenzene; DSB), 디스티릴아릴렌(Distyrylarylene; DSA) 등과 같은 저분자 물질 또는 폴리플루오렌 (Polyfluorene; PFO)계 고분자 또는 폴리파라페닐비닐렌(Poly(p-phenylene vinylene; PPV)계 고분자 등과 같은 물질이다. 그리고, 청색 인광 물질은 FIrpic(Iridium(Ⅲ)bis[2-(2',4'- difluorophenyl)-pyridinato-N,C2']picolinate) 등과 같은 물질이다.
청색 형광 물질과 청색 인광 물질은 진공 증착이 가능한 물질로, 청색 발광층(250B)은 적색 발광층(250R)과 녹색 발광층(250G)을 포함한 기판(200) 전면에 형성된다. 그리고, 적색 발광층(250R) 및 녹색 발광층(250G)과 청색 발광층(250B) 사이에 하이브리드 연결층(Hybrid Connecting Layer; HCL)(260)을 형성한다. 하이브리드 연결층(260)은 적색 발광층(250R) 및 녹색 발광층(250G)과 청색 발광층(250B) 사이의 전하 균형(Charge Balance)을 조절한다.
구체적으로, 하이브리드 연결층(260)은 적색 발광층(250R) 및 녹색 발광층(250G) 상에 형성되어 적색 발광층(250R) 및 녹색 발광층(250G)으로 전자를 주입 또는 수송하는 전자 주입층 또는 전자 수송층 역할을 하며, 청색 발광층(250B)으로 정공을 주입 또는 수송하는 정공 주입층 또는 정공 수송층 역할을 하여 전하 균형을 조절한다.
또한, 청색 발광층(250B)이 적색 발광층(250R) 및 녹색 발광층(250G)과 중첩 형성되어 있으므로, 청색 발광층(250B)으로부터 출사된 청색광이 적색 발광층(250R) 및 녹색 발광층(240G)으로부터 출사되는 광에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 하이브리드 연결층(260)은 청색 발광층(250B)으로부터 출사되는 청색광이 적색 발광층(250R) 및 녹색 발광층(250G)에서 출사되는 광에 영향을 주지 않을 수 있도록 전하 균형을 조절하는 기능을 수행한다.
그리고, 청색 발광층(250B) 상에는 제 2 전극(280)으로부터 주입된 전자를 발광층(250R, 250G, 250B)에 전달하기 위한 전자 수송층(270)과 전자 주입층이 차례로 형성되며, 도면에서는 전자 수송층(270)만을 도시하였다. 전자 수송층(270)은 알루미늄 퀴놀레이트(AlQ3)과 같이 전자 수송 능력이 뛰어난 물질로 형성되며, 전자 주입층은 리튬 플로라이드(LiF)와 같은 금속화합물을 사용할 수 있다. 또한, 전자 수송층(270)과 전자 주입층 역시 선택적으로 정공 주입층, 정공 수송층(240a, 240b)과 같이 하나의 층으로 형성할 수도 있다.
전자 수송층(270) 상에 형성된 제 2 전극(280)은 적색, 녹색, 청색 발광층(250R, 250G, 250B)에 전자를 공급하는 음극으로, 일함수가 낮은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca) 등과 같은 불투명 도전성 물질 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 특히, 제 2 전극(280)은 적색, 녹색, 청색 발광층(250R, 250G, 250B)에서 방출된 광이 반사되어 기판(200)을 통해 하부로 발광하도록 반사율이 높은 금속 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 양자 발광 소자는 제 1 전극(220)과 제 2 전극(280) 사이에 전압을 인가하면 제 1 전극(220)으로부터 정공이, 제 2 전극(280)으로부터 전자가 주입되어 적색, 녹색, 청색 발광층(250R, 250G, 250B)에서 재결합하여 엑시톤(exciton)이 생성된다. 그리고, 엑시톤이 기저상태로 떨어지면서 빛이 하부(Bottom)로 방출하게 된다.
이하, 본 발명의 양자 발광 소자의 제조 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 양자 발광 소자의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 4a를 참조하면, 기판(200) 상에 박막 트랜지스터(TFT)를 형성한다. 도시하지는 않았으나, 박막 트랜지스터(TFT)는 액티브층, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함한다. 박막 트랜지스터(TFT)를 포함한 기판(200) 상에 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질로 보호막(210)을 형성한다. 보호막(210)은 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극을 노출시키는 화소 콘택홀을 포함하며, 화소 콘택홀을 포함한 보호막(210) 상에 제 1 전극(220)을 형성한다.
제 1 전극(220)은 양극으로, 스퍼터링 방법 등의 증착 방법으로 틴 옥사이드(Tin Oxide: TO), 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide: ITO), 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide: IZO), 인듐 틴 징크 옥사이드(Indium Tin Zinc Oxide: ITZO) 등과 같은 투명 도전성 물질로 형성하며, 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극과 전기적으로 접속된다.
그리고, 도 4b와 같이, 제 1 전극(220)이 형성된 기판(200) 상에 제 1 전극(220)의 일부 영역을 노출시키는 뱅크 절연막(230)을 형성한다. 뱅크 절연막(230)은 후술할 적색, 녹색, 청색 발광층(250R, 250G, 250B)을 서로 격리시키기 위한 것이다.
도 4c와 같이, 뱅크 절연막(230)을 통해 노출된 제 1 전극(220) 상에 정공 주입층(240a)과 정공 수송층(240b)을 차례로 형성한다. 정공 주입층(240a)과 정공 수송층(240b)은 제 1 전극(220)으로부터 주입된 정공을 적색, 녹색, 청색 발광층(250R, 250G, 250B)에 전달하기 위한 것이다. 정공 주입층(240a)과 정공 수송층(240b)은 각각 정공 주입 물질과 정공 수송 물질을 잉크 젯(Ink Jet), 노즐 코팅(Nozzle Coating), 스프레이 코팅(Spray Coating), 롤 프린팅(Roll Printing) 등과 같은 용액 공정(Soluble Process) 방법으로 형성한다.
또한, 정공 주입층(240a)과 정공 수송층(240b)을 하나의 층으로 형성할 수도 있다. 이 경우에는 하나의 층이 정공 주입층(240a)과 정공 수송층(240b)의 기능을 수행하여 재료비를 절감하고, 생산성과 수율을 향상시킬 수 있다. 또한, 정공 주입층(240a)과 정공 수송층(240b)을 하나의 층으로 형성하여 전하가 이동하는 계면(Interface)을 감소시켜 구동 전압을 낮출 수 있어 양자 발광 소자의 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
도 4d와 같이, 정공 수송층(240B) 상에 적색 발광층(250R)과 녹색 발광층(250G)을 형성한다. 적색 발광층(250R)과 녹색 발광층(250G)은 각각 용매에 적색 양자점과 녹색 양자점을 분산시켜 정공 주입층과 정공 수송층과 같이 용액 공정으로 형성된다. 이 때, 적색 양자점과 녹색 양자점의 리간드는 양자점을 용매에 잘 분산시키기 위한 것이며 용매는 휘발된다.
이어, 도 4e와 같이, 적색 발광층(250R)과 녹색 발광층(250G)이 형성된 기판(200) 전면에 진공 증착 방법으로 하이브리드 연결층(260)과 청색 발광층(250B)을 차례로 형성한다. 청색 발광층(250B)은 청색 양자점 대신 진공 증착이 가능한 청색 형광 물질 또는 청색 인광 물질로 형성된다. 이는, 청색 양자점의 밴드갭 에너지가 적색 양자점과 녹색 양자점에 비해 커 청색 발광 효율이 낮고, 청색 양자점의 개발이 어려워 풀 컬러(Full Color)를 구현하기 어렵기 때문이다.
하이브리드 연결층(260)은 적색 발광층(250R) 및 녹색 발광층(250G) 상에 형성되어 적색 발광층(250R) 및 녹색 발광층(250G)으로 전자를 주입 또는 수송하는 전자 주입층 또는 전자 수송층 역할을 한다. 동시에 하이브리드 연결층(260)은 청색 발광층(250B)으로 정공을 주입 또는 수송하는 정공 주입층 또는 정공 수송층 역할을 하여 전하 균형을 조절한다.
또한, 청색 발광층(250B)이 적색 발광층(250R) 및 녹색 발광층(250G)과 중첩 형성되어 있으므로 청색 발광층(250B)으로부터 출사된 청색광이 적색 발광층(250R) 및 녹색 발광층(250G)으로부터 출사되는 광에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 하이브리드 연결층(260)은 청색 발광층(250B)으로부터 출사되는 청색광이 적색 발광층(250R) 및 녹색 발광층(250G)으로 출사되는 광에 영향을 주지 않을 수 있도록 전하 균형을 조절한다.
이어, 도 4f와 같이, 청색 발광층(250B) 상에 적색, 녹색, 청색 발광층(250R, 250G, 250B)에 전자를 전달하기 위한 전자 수송층(270)과 전자 주입층을 차례로 형성하며, 도면에서는 전자 수송층(270)만을 도시하였다. 전자 수송층(270)은 알루미늄 퀴놀레이트(AlQ3)과 같이 전자 수송 능력이 뛰어난 물질로 형성되며, 전자 주입층은 리튬 플로라이드(LiF)와 같은 금속화합물을 사용할 수 있다. 또한, 전자 수송층(270)과 전자 주입층 역시 선택적으로 정공 주입층, 정공 수송층(240a, 240b)과 같이 하나의 층으로 형성할 수도 있다.
그리고, 전자 수송층(270) 상에 형성된 제 2 전극(280)은 적색, 녹색, 청색 발광층(250R, 250G, 250B)에 전자를 공급하는 음극으로, 일함수가 낮은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca) 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 특히, 제 2 전극(280)은 적색, 녹색, 청색 발광층(250R, 250G, 250B)에서 방출된 광이 반사되어 기판(200)을 통해 하부로 발광하도록 반사율이 높은 금속 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
상기와 같이, 본 발명의 양자 발광 소자는 적색 발광층(250R), 녹색 발광층(250G)은 용액 공정을 통해 형성하며, 하이브리드 연결층(260), 청색 발광층(250B)은 진공 증착 방법을 통해 형성한다. 즉, 적색 발광층(250R)과 녹색 발광층(250G)은 용액 공정으로 형성하여 양자 발광 소자의 제조 비용을 절감하고, 발광 효율이 좋지 못한 청색 발광층(250B)은 청색 형광 물질 또는 청색 인광 물질을 이용한 진공 증착 방법으로 형성한다.
특히, 청색 발광층(250B)은 청색 양자점을 이용한 용액 공정으로 형성할 경우 스카이 블루(Sky Blue)가 표시될 수 있으나, 효율, 수명, 구동 전압의 특성이 좋은 진공 증착용 청색 형광 물질 또는 청색 인광 물질을 이용하여 딥 블루(deep blue)가 표시될 수 있도록 한다.
즉, 청색 발광층(250B)이 딥 블루를 구현해야 색재현율 및 시감이 향상되는데 용액 공정으로 청색 발광층(250B)을 형성할 경우에 스카이 블루를 표시하게 되며 수명 및 효율에 좋지 않으며, 구동 전압이 높아지는 문제가 발생된다. 그러나, 본 발명의 청색 발광층(250B)은 진공 증착용 청색 형광 물질 또는 청색 인광 물질로 형성하여 딥 블루를 표시하며, 수명 및 효율을 향상시킬 수 있으며, 구동 전압을 낮출 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
200: 기판 210: 보호막
220: 제 1 전극 230: 뱅크 절연막
240a: 정공 주입층 240b: 정공 수송층
250R: 적색 발광층 250G: 녹색 발광층
250B: 청색 발광층 260: 하이브리드 연결층
270: 전자 수송층 280: 제 2 전극

Claims (6)

  1. 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터와 접속된 제 1 전극;
    상기 제 1 전극을 노출시키며 서브 화소들을 구획하는 뱅크 절연막;
    노출된 상기 제 1 전극 상에 차례로 형성된 정공 주입층과 정공 수송층;
    상기 정공 수송층 상에 형성되며, 각각 적색 양자점과 녹색 양자점으로 형성된 적색 발광층과 녹색 발광층;
    상기 적색 발광층과 녹색 발광층을 포함한 상기 기판 전면에 형성된 하이브리드 연결층;
    상기 하이브리드 연결층 전면에 형성되며, 청색 형광 물질 또는 청색 인광 물질로 형성된 청색 발광층; 및
    상기 청색 발광층 상에 차례로 형성된 전자 수송층과 제 2 전극을 포함하며,
    상기 적색 발광층 및 상기 녹색 발광층과 비중첩되는 상기 서브 화소의 상기 정공 수송층은 상기 하이브리드 연결층과 접하는 양자 발광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 청색 형광 물질 또는 청색 인광 물질은 진공 증착이 가능한 물질인 양자 발광 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 투명 도전성 물질로 형성되며, 상기 제 2 전극은 불투명 도전성 물질로 형성되는 양자 발광 소자.
  4. 기판 상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 박막 트랜지스터와 접속된 제 1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제 1 전극의 일부 영역을 노출시키며 서브 화소들을 구획하는 뱅크 절연막을 형성하는 단계;
    노출된 상기 제 1 전극 상에 정공 주입층과 정공 수송층을 차례로 형성하는 단계;
    상기 정공 수송층 상에 각각 적색 양자점과 녹색 양자점으로 적색 발광층과 녹색 발광층을 형성하는 단계;
    상기 적색 발광층과 녹색 발광층 전면에 하이브리드 연결층을 형성하고, 상기 하이브리드 연결층 전면에 청색 형광 물질 또는 청색 인광 물질로 청색 발광층을 형성하는 단계; 및
    상기 청색 발광층 상에 차례로 전자 수송층과 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 적색 발광층 및 상기 녹색 발광층과 비중첩되는 상기 서브 화소의 상기 정공 수송층은 상기 하이브리드 연결층과 접하는 양자 발광 소자의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 적색 발광층과 녹색 발광층은 잉크 젯(Ink Jet), 노즐 코팅(Nozzle Coating), 스프레이 코팅(Spray Coating), 롤 프린팅(Roll Printing)과 같은 용액 공정 방법으로 형성하는 양자 발광 소자의 제조 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 하이브리드 연결층과 청색 발광층은 진공 증착 방법으로 형성하는 양자 발광 소자의 제조 방법.
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