KR102239351B1 - 복합전자수송층이 포함된 역구조 양자점 발광 다이오드 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판; 상기 기판 상에 위치하는 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 위치하되, 무기 나노입자 및 유기 고분자를 포함하는 복합전자수송층; 상기 복합전자수송층 상에 위치하는 양자점 발광층; 및 상기 양자점 발광층 상에 위치하는 제2 전극을 포함하는 역구조 양자점 발광 다이오드를 제공한다.
본 발명의 역구조 양자점 발광 다이오드는 높은 전자 이동 특성을 가진 무기 나노입자 전자수송층에 전자이동을 방해할 수 있는 유기 고분자를 물리적으로 혼합함으로써, 전자와 정공간의 불균형 문제를 해결하여 역구조 양자점 발광 다이오드의 전류밀도를 감소시키고 발광효율을 향상 시킬 수 있다.
본 발명의 역구조 양자점 발광 다이오드는 높은 전자 이동 특성을 가진 무기 나노입자 전자수송층에 전자이동을 방해할 수 있는 유기 고분자를 물리적으로 혼합함으로써, 전자와 정공간의 불균형 문제를 해결하여 역구조 양자점 발광 다이오드의 전류밀도를 감소시키고 발광효율을 향상 시킬 수 있다.
Description
본 발명은 복합전자수송층이 포함된 발광 다이오드 에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무기 나노입자와 유기 고분자가 혼합되어 형성된 복합전자수송층을 포함하는 역구조 양자점 발광 다이오드에 관한 것이다.
디스플레이 기술의 발전과 함께, 지난 십 수년 동안 CRT(Cathode Ray Tube), LCD(liquid crystal display), OLED(organic light-emitting-diode; 유기 발광 다이오드), QLED(quantum dot light emitting diode; 양자점 발광 다이오드) 등이 시장에 등장했다. 현재 CRT는 경쟁에 밀려 시장에서 사라졌고, LCD는 가격, 수명, 제품수율 측면에서 장점을 가지고 있다.
OLED는 음극과 양극 사이에 주입된 전자와 정공이 유기물층에서 결합할 때 발생하는 에너지 차이가 빛으로 발광하는 원리로 작동된다. 일반적인 구조는 ITO 양극(anode), 정공 주입층(hole injection layer, HIL), 정공수송층(hoe transport layer, HTL), 발광층(emissive layer, EML), 전자수송층(electron transport layer, ETL), 전자주입층(electron injection layer, EIL) 및 음극(cathode)의 순서로 이루어져 있다. OLED는 LCD에 비하여 디스플레이 두께가 더 얇고, 명암비, 응답속도, 잔상현상, 전력소모 등에서 우수하다.
한편, QLED(양자점 발광 다이오드)는 발광층의 재료로 유기물 대신 양자점을 이용하는 것인데, 양극과 음극으로부터 정공과 전자가 발광층으로 주입되면, 발광층에서 엑시톤을 형성하여 발광 재결합을 통해 빛을 생성하는 원리이다.
양자점(QD:Quantum Dot)은 반도체 나노입자이다. 전자와 정공이 자연스럽게 떨어져 있는 거리를 excitonic Bohr radius라고 하는데 반도체 조성마다 서로 다른 크기를 가지고 있어서 에너지 밴드갭을 변화시킬 수 있고, 양자제한 효과(quantum confinement effect)로 다양한 파장의 빛을 구현할 수 있다.
QLED는 OLED보다 더 다양한 색을 구현할 수 있어 색재현율이 뛰어나고, 소자의 두께를 매우 얇게 할 수 있어 flexible 및 foldable한 특성을 구현할 수 있다. 또한 OLED및 고분자 발광 다이오드(Polymer light emitting diode, PLED)와 유사한 방식의 디스플레이로 전통적인 OLED 제조 공정을 사용할 수 있다.
QLED 중에 iQLED(inverted quantum dot light emitting diode; 역구조 양자점 발광 다이오드)는 기본적인 발광 다이오드 구조와 반대의 구조를 가지고 있다. 즉, 일반적인 OLED가 투명전극으로부터 정공이 주입되는 데 반해, 역구조는 투명전극으로부터 전자가 주입되어 음극 역할을 하며, 금속이 양극역할을 하게 된다. 이는 보다 긴 구동수명을 구현하는데 도움이 된다.
역구조의 양자점 발광 다이오드는 발광층 형성 후에 정공수송층을 형성함으로써, 정공수송층 재료의 선택이 보다 자유로울 수 있게 하였다. 이로 인해, 구동 전압 감소, 효율 향상, 소비전력 감소 및 수명증가의 효과를 얻을 수 있다.
그러나 iQLED도 문제점이 있는데, 소자 내에서 전자 이동이 활발한 반면 정공의 전달은 더뎌서, 전자와 정공의 불균형으로 인한 소자 효율이 감소한다는 것이다.
그래서 iQLED소자의 효율을 높이기 위해 양자점 발광층으로 전자와 정공이 균형 있게 주입될 수 있도록 하는 연구가 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 무기 나노입자 및 유기고분자를 혼합하여 형성된 복합전자수송층을 포함하는 것을 특징으로 하는 역구조 양자점 발광 다이오드 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태는 기판; 상기 기판 상에 위치하는 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 위치하되, 무기 나노입자 및 유기 고분자를 포함하는 복합전자수송층; 상기 복합전자수송층 상에 위치하는 양자점 발광층; 및 상기 양자점 발광층 상에 위치하는 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 역구조 양자점 발광 다이오드를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 무기 나노입자는 금속산화물 입자를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 무기 나노입자는 산화아연(ZnO), 산화아연마그네슘(ZnMgO), 산화알루미늄아연(Al3ZnO), 이산화티타늄(TiO2), 산화마그네슘(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 산화주석(SnO), 이산화주석(SnO2), 산화탄탈륨(Ta2O3), 산화아연주석(ZnSnO) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 유기고분자는 PVP(Polyvinylpyrrolidone), PVA(Polyvinyl Alcohol), PMMA(poly methyl methacrylate), PEI(poly etherimide) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 복합전자수송층은 상기 무기 나노입자와 상기 유기고분자가 물리적으로 혼합된 구조일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 무기 나노입자 및 상기 유기고분자의 질량비는 1:1 내지 20:1로 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 양자점 발광층 및 상기 제2 전극 사이에 위치하는 정공수송층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 정공수송층 및 상기 제2 전극 사이에 위치하는 정공주입층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태는 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극 상에 무기 나노입자 및 유기 고분자를 포함하는 복합전자수송층을 형성하는 단계; 상기 복합전자수송층 상에 양자점 발광층을 형성하는 단계; 및 상기 양자점 발광층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 역구조 양자점 발광다이오드 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 복합 전자수송층을 형성하는 단계는 용액공정을 통하여 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 금속산화물 입자는 산화아연(ZnO), 산화아연마그네슘(ZnMgO), 산화알루미늄아연(Al3ZnO), 이산화티타늄(TiO2), 산화마그네슘(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 산화주석(SnO), 이산화주석(SnO2), 산화탄탈륨(Ta2O3), 산화아연주석(ZnSnO) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 유기고분자는 PVP(Polyvinylpyrrolidone), PVA((Polyvinyl Alcohol), PMMA(polymethylmethacrylate), PEI(polyetherimide) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 복합 전자수송층을 형성하는 단계에서, 상기 무기나노입자 및 상기 유기고분자의 질량비는 1:1 내지 20:1일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 높은 전자 이동 특성을 가진 무기 나노입자 전자수송층에 전자이동을 방해할 수 있는 유기 고분자를 물리적으로 혼합함으로써, 전자와 정공간의 불균형 문제를 해결하여 역구조 양자점 발광 다이오드의 전류밀도를 감소시키고 발광효율을 향상 시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합전자수송층이 포함된 역구조 양자점 발광 다이오드의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합전자수송층의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합전자수송층이 포함된 역구조 양자점 발광 다이오드의 제조방법이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합전자수송층이 포함된 역구조 양자점 발광 다이오드의 전압에 따른 전류 밀도 변화 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합전자수송층이 포함된 역구조 양자점 발광 다이오드의 전압에 따른 휘도 변화 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합전자수송층의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합전자수송층이 포함된 역구조 양자점 발광 다이오드의 제조방법이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합전자수송층이 포함된 역구조 양자점 발광 다이오드의 전압에 따른 전류 밀도 변화 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합전자수송층이 포함된 역구조 양자점 발광 다이오드의 전압에 따른 휘도 변화 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 다이오드와 소자는 동일한 의미이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 역구조 양자점 발광 다이오드를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합전자수송층이 포함된 역구조 양자점 발광 다이오드의 모식도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 역구조 양자점 발광 다이오드는, 기판(10); 상기 기판(10) 상에 위치하는 제1 전극(20); 상기 제1 전극(20) 상에 위치하되, 무기 나노입자 및 유기 고분자를 포함하는 복합전자수송층(30); 상기 복합전자수송층(30) 상에 위치하는 양자점 발광층(40); 및 상기 양자점 발광층(40) 상에 위치하는 제2 전극(70)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
기판(10)은 예를 들면, 실리콘(Si), 실리콘 카바이드(SiC), 사파이어(Al2O3), 갈륨비소(GaAs), 유리(glass)를 포함할 수 있으나, 본 발명의 기술분야에서 자명한 것이면 이를 제한하지 않는다.
제1전극(20)은 기판(10) 상에 위치할 수 있다. 제1전극(20)은 음극(cathode)으로 인듐-주석-산화물(indium-tin-oxide; ITO), 인듐-아연-산화물(indium-zinc-oxide; IZO), 인듐-주석-아연-산화물(indium-tin-zinc oxide; ITZO), 인듐-구리-산화물(indium-copper-oxide; ICO), 인듐-텅스텐-산화물 (indium-tungsten-oxide; IWO), 불소주석산화물 (fluorine-tin-oxide; FTO), 주석산화물(SnO2), 인듐산화물(In2O3), 카드뮴:산화아연(Cd:ZnO), 불소:산화주석(F:SnO2), 인듐:산화주석(In:SnO2), 갈륨:산화주석(Ga:SnO2) 및 알루미늄:산화아연(Al:ZnO; AZO), 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
복합전자수송층(30)은 제1전극(20) 상에 위치할 수 있다. 복합전자수송층(30)은 무기 나노입자 및 유기 고분자를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 무기 나노입자는 금속산화물 입자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속산화물 입자는 산화아연(ZnO), 산화아연마그네슘(ZnMgO), 산화알루미늄아연(Al3ZnO), 이산화티타늄(TiO2), 산화마그네슘(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 산화주석(SnO), 이산화주석(SnO2), 산화탄탈륨(Ta2O3), 산화아연주석(ZnSnO) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한 예를 들어, 상기 복합전자수송층(30)의 유기고분자는, PVP(Polyvinylpyrrolidone), PVA((PolyvinylAlcohol), PMMA(polymethylmethacrylate), PEI(polyetherimide) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 복합전자수송층(30)은, 상기 무기 나노입자와 상기 유기고분자가 물리적으로 혼합된 구조일 수 있다.
기존에 공지된 스핀 코팅 공정으로 무기재료층에 고분자층을 성막 또는 표면개질 시켜 두 개의 전자수송층을 형성하는 기술과는 달리, 본 발명은 처음부터 두 개의 물질을 교반하여 무기 나노입자와 유기고분자가 하나의 전자수송층을 형성할 수 있다.
상기 무기 나노입자 및 상기 유기 고분자의의 질량비는 1:1 내지 20:1로 제공될 수 있고, 바람직하게 2:1 내지 10:1로 제공될 수 있다.
상기 질량비가 10:1을 초과하는 경우에는 전류 밀도의 변화가 원하는 만큼 크지 않고, 2:1미만의 경우에는 휘도가 크게 감소하여 발광 다이오드로서 가치가 떨어질 수 있다. 예를 들어 ZnO 및 상기 PVP의 질량비가 5:1 일 때 휘도가 많이 떨어지지 않으면서 전류밀도의 변화가 상대적으로 커서 바람직한 혼합 비율일 수 있다.
상기 무기 나노입자 및 상기 유기 고분자의 질량비가 적절할 때 외부양자효율(external quantum efficiency)이 커질 수 있다. 외부양자효율이란 결합된 전자가 빛으로 방출 되는 비율이다. 외부양자효율이 클수록 적은 전력으로 소자 구동이 가능하다.
양자점 발광층(40)은 복합전자수송층(30) 상에 위치할 수 있다. 양자점 발광층(40)은 2-6족, 3-5족, 4-6족 또는 4족의 나노 반도체 화합물을 포함할 수 있다. 바람직하게는 2-6족, 3-5을 포함할 수 있다. 양자점은 중심에 빛을 내는 코어 성분이 있고, 그 표면에 코어 보호를 위한 쉘이 둘러싸고 있다. 예를 들어, 상기 양자점 발광층을 이루는 나노 반도체 화합물은 카드뮴셀레나이드(CdSe), 카드뮴설파이드(CdS), 카드뮴 텔레라이드(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 하나를 포함할 수 있다.
정공수송층(50)은 양자점 발광층(40) 상에 위치할 수 있다. 정공수송층(50)이 유기물인 경우에는 CBP(4,4'-N, N'-dicarbazole-biphenyl), α-NPD(N,N'-iphenyl-N,N'-bis(1=naphtyl)-1,1'-biphenyl-4,4''-diamine), TCTA(4,4',4''-tris(N-carbazolyl)-triphenylamine) 및 DNTPD(N, N'-di(4-(N,N'-diphenyl-amino)phenyl)-N.N'-diphenylbenzidine) 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 무기물인 경우에는, NiO 또는 MoO3를 포함할 수 있다.
정공수송층(50)은 양극으로부터 정공 수송을 용이하게 해주고, 양자점 발광층으로 정공(hole)을 전달하는 역할을 한다.
정공주입층(60)은 정공수송층(50) 상에 위치할 수 있다. 정공주입층(60)은 정공 주입을 용이하게 해주는 물질이라면 특정되지 않으며, 유기물 또는 무기물의 적용이 가능하다. 예를 들어, HAT-CN(헥사아자트리페닐렌-헥사니트릴;hexaazatriphenylene-hexanitrile), 산화몰리브덴(MoO3), 산화텅스텐(WO3) 및 산화바나듐 (V2O5) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
제2전극(70)은 정공주입층(60) 상에 위치할 수 있다. 제2전극은 양극(anode)으로 Ca, Ba, Ca/Al(칼슘과 알루미늄 적층), LiF/Ca, LiF/Al, BaF2/Al, CsF/Al, CaCO3/Al, BaF2/Ca/Al, Al, Mg, Au:Mg 및 Ag:Mg 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 /의 기호는 /앞 물질과 /뒤 물질이 적층 되어 있는 형태를 의미한다.
본 명세서에서, 역구조 양자점 발광다이오드(iQLED; inverted quantum dot light emitting diode)란 기본적인 발광 다이오드 구조와 반대의 구조를 가지고 있는 발광 다이오드를 의미한다. 구체적으로, 일반적인 OLED가 투명전극으로부터 정공이 주입되는 데 반해, 역구조는 투명전극으로부터 전자가 주입되어 음극 역할을 하며, 금속이 양극역할을 한다.
상기 역구조 양자점 발광 다이오드의 발광 원리는, 음극(cathode)에서는 전자가 나와 전자수송층을 거쳐서 발광층으로 가고, 양극(anode)에서는 정공이 나와서 정공수송층을 거쳐서 발광층으로 가서, 발광층에서 전자-정공이 만나 엑시톤을 형성하고 이 에너지에 의해 발광층의 발광재료가 여기 상태 (excited state)가 되는데 바닥상태(ground state)로 에너지 전이가 되면서 빛을 발산하게 되는 것이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합전자수송층의 모식도이다.
전자수송층은 음극과 양자점 발광층 사이에서 전자 주입 장벽을 낮추고 정공이 발광층으로부터 넘어오는 것을 방지하는 역할을 하여, 전자가 발광층 내로 효율적으로 주입될 수 있도록 한다.
상기 복합전자수송층에 포함되는 물질인 무기 나노 입자에 유기 고분자를 혼합함으로써 전자 이동을 방해하여 전류밀도를 낮출 수 있다.
도 3은 본 발명의 역구조 양자점 발광 다이오드 제조방법의 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 역구조 양자점 발광 다이오드 제조방법은, 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계(S100); 상기 제1 전극 상에 무기 나노입자 및 유기 고분자를 포함하는 복합전자수송층을 형성하는 단계(S200); 상기 복합전자수송층 상에 양자점 발광층을 형성하는 단계(S300); 및 상기 양자점 발광층 상에 제2 전극을 형성하는 단계(S400); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 기판 상에 제1 전극을 형성할 수 있다(S100).
예를 들어, 이때의 기판은 유리(glass)일 수 있다.
상기 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계(S100)는 증착 공정 또는 용액 공정으로 수행될 수 있다.
다음으로, 제1 전극 상에 무기 나노입자 및 유기 고분자를 포함하는 복합전자수송층을 형성할 수 있다(S200).
상기 복합전자수송층을 형성하는 단계(S200)는 용액공정을 통해서 수행될 수 있다.
용액 공정이란 재료를 용매에 용해하여 잉크화 한 후 스핀코팅, 잉크젯 프린팅, 그라비아 프린팅, 노즐 프린팅, 슬릿 코팅, 스크린 프린팅, 디스팬싱, 전기수력학적 프린팅, 전기 스피닝, 바코팅과 같은 습식 공정을 통해 기판 위에 증착시키는 방법이다. 용액공정을 진공증착 공정과 비교할 때 재료 사용 효율이 높고, 설비 투자 비용이 낮으며, 대면적화에 유리하다.
다음으로, 복합전자수송층 상에 양자점 발광층을 형성할 수 있다(S300).
상기 양자점 발광층을 형성하는 단계(S300)는 용액공정을 통해서 수행될 수 있다.
다음으로, 양자점 발광층 상에 제2 전극을 형성할 수 있다(S400).
상기 제2전극을 형성하는 단계(S400)는 증착공정을 통해서 수행될 수 있다. 바람직하게는, 열증착공정일 수 있다.
증착이란 기체 상태의 금속 입자를 금속, 플라스틱과 같은 물체 표면에 수 마이크로미터의 얇은 고체 막을 입히는 방법이다. 그 중에 열증착공정은 가장 일반적인 물리적 기상 증착법으로 진공상태에서 높은 열을 금속원에 가해 기화한 다음 상대적으로 낮은 온도의 기판에 박막을 형성하는 공정이다.
또한, 상기 복합전자수송층 상에 양자점 발광층을 형성하는 단계(S300)및 상기 양자점 발광층 상에 제2 전극을 형성하는 단계(S400)사이에 정공수송층 및 정공주입층 중에 선택되는 어느 하나를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 정공수송층 및 상기 정공주입층 형성 단계는 열증착공정을 통해서 수행될 수 있다.
실시예1 - 복합전자수송층 제조
본 발명의 일 실시예에 따른 복합전자수송층 용액을 제조하였다.
PVP용액 제조
Isopropyl alcohol(IPA, Sigma-Aldrich社)에 polyvinylpyrrolidone(Mw~ 55,000, Sigma-Aldrich社)을 5mg/ml(0.64 wt.%)의 농도로 제조하였다.
복합전자수송층 용액 제조
상기 PVP용액과 ZnO NPs solution (N-slot-11, avantama社)을 ZnO 및 PVP의 질량비가 1:1 비율로 혼합하여, 200rpm으로 6시간 동안 교반하여 복합전자수송층 용액을 제조하였다.
실시예2 내지 7
상기 실시예1에서의 ZnO 및 PVP의 질량비가 하기의 표1과 같이 변화시켜 제조한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 조건으로 복합전자수송층 용액을 제조하였다.
| ZnO:PVP 질량비 | 실시예1 (1:1) |
실시예6 (2:1) |
실시예3 (3:1) |
실시예4 (4:1) |
실시예5 (5:1) |
실시예2 (10:1) | 실시예7 (20:1) |
| Weight percernt(wt.%) | 24.0 | 11.3 | 7.9 | 6.0 | 4.9 | 2.5 | 1.3 |
비교예
ZnO NPs solution를 전자수송층으로 사용하였고, PVP를 혼합하지 않았다.
실시예A
본 발명의 일 실시예에 따른 역구조 양자점 발광 다이오드를 제조하였다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합전자수송층이 포함된 역구조 양자점 발광 다이오드의 제조방법이다.
먼저, 용액공정을 이용하여 ITO상에 복합전자수송층을 코팅하고 120℃에서 30분간 열처리하였다. 다음으로, 다시 용액공정을 이용하여 복합전자수송층 상에 양자점 발광층을 코팅하고 100℃, 질소분위기에서 30분간 열처리하였다. 이후에 CBP(정공수송층), 산화몰리브덴(정공주입층) 및 알루미늄(양극)을 열증착 공정으로 성막하여 제조하였다.
실험예
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합전자수송층이 포함된 역구조 양자점 발광 다이오드의 전압에 따른 전류 밀도 변화 그래프이다.
도4을 참조하면, 실시예 모두 비교예에 비해 실시예의 전류밀도가 감소한 것을 확인할 수 있다. 이는 복합전자수송층에 포함된 유기 고분자의 전자 이동 방해로 인해 전류밀도가 감소한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합전자수송층이 포함된 역구조 양자점 발광 다이오드의 전압에 따른 휘도 변화 그래프이다.
도5를 참조하면, 실시예2 및 5는 비교예에 비해 휘도가 다소 감소하였고, 실시예6은 휘도가 매우 크게 감소하였다.
도4 및 도5를 참조하면, 휘도가 크게 감소하지 않으면서도, 전류밀도를 확연히 낮출 수 있는 실시예5의 비율로 복합전자수송층을 제조하는 것이 바람직할 것이다.
| 질량비율 | Max luminance (Cd/m2) |
EQE(External quantum efficiency, 외부 양자 효율)(%) | Max current efficiency (Cd/A) |
||||
| 1,000 Cd/m2 |
10,000 Cd/m2 |
50,000 Cd/m2 |
max | ||||
| 비교예 | ZnO:PVP 용액=10:0 | 206,200 | 0.69 | 2.38 | 7.68 | 8.22 | 32.767 |
| 실시예2 | ZnO:PVP 용액=10:1 | 164,600 | 2.38 | 5.82 | 6.95 | 7.06 | 27.829 |
| 실시예5 | ZnO:PVP 용액=5:1 | 157,700 | 3.89 | 7.51 | 8.05 | 8.59 | 32.914 |
| 실시예6 | ZnO:PVP 용액=2:1 | 51,540 | 1.47 | 2.26 | 2.06 | 2.60 | 10.19 |
상기 표2는 실시예2, 5 및 6이 적용된 역구조 양자점 발광 다이오드의 효율 변화를 나타낸 것이다.
상기 표2에서 보듯이, 실시예5는 비교예에 비해 휘도가 다소 감소하였으나, 외부양자효율은 8.59%, 전류효율은 32.914Cd/A로 비교예 보다 우수한 것을 확인할 수 있었다. 특히 낮은 휘도에서의 외부양자효율은 비교예에 비해 매우 개선된다는 것을 알 수 있었다.
종합하여 보면, PVP를 첨가하지 않은 비교예에 비해, ZnO 및 PVP를 5:1의 질량비로 첨가한 실시예5는 외부양자효율과 전류효율이 개선되었다.
본 발명의 실시예에 따르면, 높은 전자 이동 특성을 가진 무기 나노입자 전자수송층에 전자이동을 방해할 수 있는 유기 고분자를 물리적으로 혼합함으로써, 전자와 정공간의 불균형 문제를 해결하여 역구조 양자점 발광 다이오드의 전류밀도를 감소시키고 발광효율을 향상 시킬 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 기판 20: 제1전극 30: 복합전자수송층
40: 양자점 발광층 50: 정공수송층 60: 정공주입층
70: 제2전극
40: 양자점 발광층 50: 정공수송층 60: 정공주입층
70: 제2전극
Claims (13)
- 기판;
상기 기판 상에 위치하는 제1 전극;
상기 제1 전극 상에 위치하되, 무기 나노입자 및 유기 고분자를 포함하는 복합전자수송층;
상기 복합전자수송층 상에 위치하는 양자점 발광층; 및
상기 양자점 발광층 상에 위치하는 제2 전극을 포함하고,
상기 복합전자수송층은 상기 무기 나노입자와 상기 유기고분자가 물리적으로 혼합된 구조인 것을 특징으로 하고,
상기 무기 나노입자 및 상기 유기고분자의 질량비는 5:1 내지 10:1인 것을 특징으로 하고,
상기 유기 고분자에 의해 전류 밀도가 감소하는 것을 특징으로 하는 역구조 양자점 발광 다이오드. - 제1항에 있어서,
상기 무기 나노입자는 금속산화물 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 역구조 양자점 발광 다이오드. - 제2항에 있어서,
상기 금속산화물 입자는 산화아연(ZnO), 산화아연마그네슘(ZnMgO), 산화알루미늄아연(Al3ZnO), 이산화티타늄(TiO2), 산화마그네슘(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 산화주석(SnO), 이산화주석(SnO2), 산화탄탈륨(Ta2O3), 산화아연주석(ZnSnO) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 역구조 양자점 발광 다이오드. - 제1항에 있어서,
상기 유기고분자는 PVP(Polyvinylpyrrolidone), PVA((PolyvinylAlcohol), PMMA(polymethylmethacrylate), PEI(polyetherimide) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 역구조 양자점 발광 다이오드. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 양자점 발광층 및 상기 제2 전극 사이에 위치하는 정공수송층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역구조 양자점 발광 다이오드. - 제7항에 있어서,
상기 정공수송층 및 상기 제2 전극 사이에 위치하는 정공주입층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역구조 양자점 발광 다이오드. - 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계;
상기 제1 전극 상에 무기 나노입자 및 유기 고분자를 포함하는 복합전자수송층을 형성하는 단계;
상기 복합전자수송층 상에 양자점 발광층을 형성하는 단계; 및
상기 양자점 발광층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 복합전자수송층은 상기 무기 나노입자와 상기 유기고분자가 물리적으로 혼합된 구조인 것을 특징으로 하고,
상기 무기 나노입자 및 상기 유기고분자의 질량비는 5:1 내지 10:1인 것을 특징으로 하고,
상기 유기 고분자에 의해 전류 밀도가 감소하는 것을 특징으로 하는 역구조 양자점 발광다이오드 제조방법. - 제9항에 있어서,
상기 복합 전자수송층을 형성하는 단계는 용액공정을 통하여 수행되는 것을 특징으로 하는 역구조 양자점 발광다이오드 제조방법. - 제9항에 있어서,
상기 무기 나노입자는 산화아연(ZnO), 산화아연마그네슘(ZnMgO), 산화알루미늄아연(Al3ZnO), 이산화티타늄(TiO2), 산화마그네슘(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 산화주석(SnO), 이산화주석(SnO2), 산화탄탈륨(Ta2O3), 산화아연주석(ZnSnO) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 역구조 양자점 발광 다이오드 제조방법. - 제9항에 있어서,
상기 유기고분자는 PVP(Polyvinylpyrrolidone), PVA((Polyvinyl Alcohol), PMMA(polymethylmethacrylate), PEI(polyetherimide) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 역구조 양자점 발광 다이오드 제조방법. - 삭제
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|---|---|---|---|
| KR1020190148107A KR102239351B1 (ko) | 2019-11-18 | 2019-11-18 | 복합전자수송층이 포함된 역구조 양자점 발광 다이오드 |
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| KR102239351B1 true KR102239351B1 (ko) | 2021-04-13 |
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| KR (1) | KR102239351B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116355460A (zh) * | 2021-12-27 | 2023-06-30 | 广东聚华印刷显示技术有限公司 | 复合溶液及其制备方法、电致发光器件 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150107249A (ko) * | 2014-03-13 | 2015-09-23 | 한국과학기술연구원 | 고분자 표면 개질층을 이용한 양자점 단일층 발광 다이오드 |
| KR101945128B1 (ko) * | 2017-11-08 | 2019-02-01 | 단국대학교 산학협력단 | 양자점 발광 다이오드 및 그 제조 방법 |
| KR20190108389A (ko) * | 2018-03-14 | 2019-09-24 | 삼성전자주식회사 | 전계 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치 |
-
2019
- 2019-11-18 KR KR1020190148107A patent/KR102239351B1/ko active
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| KR20190108389A (ko) * | 2018-03-14 | 2019-09-24 | 삼성전자주식회사 | 전계 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116355460A (zh) * | 2021-12-27 | 2023-06-30 | 广东聚华印刷显示技术有限公司 | 复合溶液及其制备方法、电致发光器件 |
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