KR102559130B1

KR102559130B1 - 표면결함이 개선된 페로브스카이트 나노결정 및 이를 포함하는 잉크

Info

Publication number: KR102559130B1
Application number: KR1020210031958A
Authority: KR
Inventors: 최준; 조관현; 이상윤; 이건호
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2021-03-11
Filing date: 2021-03-11
Publication date: 2023-07-25
Also published as: KR20220127545A

Abstract

본 발명은 무기 페로브스카이트 나노결정에 효율적인 표면 결함 패시베이션 기법을 적용하여 광 물리적 특성을 향상시킨 페로브스카이트 나노결정 및 이를 포함하는 잉크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세슘-납-할로겐화물(cesium lead-halide) 페로브스카이트 나노결정(perovskite nanocrystal; PeNC) 표면에 티오시아네이트 음이온(thiocyanate anions, SCN^-)으로 패시베이션시켜 패시베이션 층이 형성된 표면결함이 개선된 페로브스카이트 나노결정, 및 상기 페로브스카이트 나노결정을 포함하는 적절한 잉크 포뮬레이션을 통하여 잉크젯 프린팅 공정에 적용시킬 수 있는 물리적, 유변학적 특성을 가지는 잉크 조성물에 관한 것이다.

Description

표면결함이 개선된 페로브스카이트 나노결정 및 이를 포함하는 잉크{Perovskite nanocrystal with improved surface defects and ink containing the same}

본 발명은 표면결함이 개선된 페로브스카이트 나노결정 및 잉크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무기 페로브스카이트 나노결정에 효율적인 표면 결함 패시베이션 기법을 적용하여 광 물리적 특성을 향상시킨 페로브스카이트 나노결정 및 이를 포함하는 잉크에 관한 것이다.

최근 몇 년 동안 납-할라이드 페로브스카이트 재료는 뛰어난 광학적 및 전자적 특성으로 인해, 태양전지, 광 검출기, 생체 재료 및 발광 다이오드(LED)를 포함한 많은 응용 분야에서 큰 관심을 끌었다. 특히, 페로브스카이트 나노결정(perovskite nanocrystals; PeNCs)은 우수한 캐리어 이동성, 높은 광 발광 양자 수율(PLQY), 좁은 반전치폭 FWHM(Full-width Half Maximum)으로 매우 높은 색순도, 쉬운 밴드갭 조절로 인한 색상 조정의 용이함 및 더 넓은 스펙트럼 범위, 저온 공정 및 낮은 제조비용으로 용이한 합성 프로세스를 가지고 있어 다른 발광 재료에 비해 디스플레이 산업에서 많은 장점을 가지고 있다. PeNC 솔루션 공정은 기존의 2차원 박막 형성에 비해 훨씬 더 높은 화학적 안정성을 가질 수 있지만, PeNC는 큰 표면 대 부피 비율과 결함이 있는 할로겐 원소로 기인한 결함으로 인해 상당한 표면 결함을 가질 수 있다. 이러한 표면 결함은 구조적 불안정성으로 발광 특성을 심각하게 저하시키고 나노결정의 수명을 떨어뜨려 궁극적으로 디스플레이 장치의 성능을 저하시킬 수 있다.

이에 PeNC의 높은 광학적 특성을 유지하는 표면 결함 패시베이션 방법에 대한 많은 연구가 활발히 진행되고 있다. Pan et al.은 음이온 교환의 자연 붕괴로 인한 분해 산물의 생성으로 인한 안정성 저하 문제를 보완하기 위해 다양한 란탄 족 이온을 도핑하여 할로겐화물이 풍부한 PeNC를 합성하는 방법을 제안했다(G. Pan, et al., Nano Letters 17(12) (2017) 8005-11). Zhang et al.은 PeNC의 장기적인 안정성을 보장하기 위해 쉘로 적층하여 폴리이미드 패시베이션 방법을 연구했다(Jiang, et al., ACS Applied Materials & Interfaces 12(2) (2019) 3080-5). 최근에는 결정질을 향상시키고 트랩 밀도를 낮추기 위해 PeNC 구조의 기능성 첨가제로 티오시아네이트 음이온(thiocyanate anions; SCN^-)이 널리 사용되어 PeNC의 효율성과 안정성을 향상시켰다(M. Lu, et al., The Journal of Physical Chemistry C 123(37) (2019) 22787-92; 및 W. Ke, et al., Advanced Materials 28(26) (2016) 5214-21).

기존 LED는 백색 유기 LED(WOLED)와 컬러 필터를 결합하여 대형 디스플레이를 만드는 방식으로 양산되고, 소형 디스플레이는 RGB(Red-Green-Blue) OLED와 FMM (Fine Metal Mask)로 구성된다. FMM을 사용하여 픽셀 패터닝을 수행할 경우 대형 및 고해상도 디스플레이를 만드는 데 한계가 있으며 증착 공정이 비싸다. 또한, 기존의 WOLED를 백라이트 유닛으로 사용하는 경우, 유기물질의 열화 과정이 다르기 때문에 스펙트럼 변화가 발생하고 전압이 증가함에 따라 재결합 영역이 이동한다. 이러한 문제점을 보완하여 패널 성능과 양산 모두에 가장 적합한 소자 유형은 QD/OLED 소자로 청색 OLED 광원 위에 양자점(QD) 색 변환 층(color conversion layer; CCL)을 추가하여 색 재현성을 높였다.

본 발명에서는 기존 QD 재료에 비해 용액 가공성과 우수한 광학 특성을 가진 PeNC를 CCL로 사용하여 PeNC/OLED 장치에 적용했다. 합성된 PeNC는 잉크젯 프린팅 공정을 위해 적절하게 잉크로 제조된 다음, 블랙 뱅크 재료가 형성된 기판에 픽셀 패터닝 후, 광경화되었다. 잉크젯 패터닝 방법은 다른 패터닝 방법에 비해 공정 단계와 재료 소비를 크게 줄일 수 있다. 또한, 대면적 패널의 손쉬운 생산과 친환경 생산 시스템을 가능하게 한다. 이전 연구에서 본 발명자들은 리간드를 이용한 재 침전 방법으로 합성된 녹색 PeNC를 PeNC/OLED 장치에 효과적으로 적용했다(S. Choi, et al., Journal of Industrial and Engineering Chemistry 85 (2020) 226-39).

본 발명에서는 모든 무기 PeNC를 hot injection 방법으로 합성하고 효율적인 표면 결함 패시베이션 기법을 적용하여 녹색 및 적색 PeNC의 성능을 더욱 향상시켰다. PeNC CCL의 성능을 더욱 향상시키기 위해 픽셀 뱅크가 형성된 기판의 표면 젖음성을 제어하여 충분하고 안정적인 두께의 잉크젯 인쇄 필름을 구현했다. 합성된 모든 무기 할로겐화물 페로브스카이트의 구조는 푸리에 변환 적외선(Fourier transform infrared; FT-IR) 분광법, X-선 회절(X-ray diffraction; XRD) 분석 및 투과전자현미경(transmission electron microscopy; TEM)을 사용하여 분석되었다. 또한, PL 강도의 일주 변화를 관찰하여 장기 안정성을 분석했다. 또한, PeNC 잉크의 최적화된 물리적 및 유변학적 특성을 조사하여 잉크젯 인쇄 프로세스를 제대로 수행했다. 흡수 및 방출 스펙트럼과 색채 특성을 분석하여 PeNC 잉크 및 CCL의 우수한 광 물리적 특성을 확인했다. 제조된 PeNC/OLED 하이브리드 디스플레이 패널의 잉크젯 인쇄 성능과 장치 특성에 대해서도 확인했다.

본 발명의 목적은 세슘-납-할로겐화물(cesium lead-halide) 페로브스카이트 나노결정(perovskite nanocrystal; PeNC)에 효율적인 표면 결함 패시베이션 기법을 적용하여 광 물리적 특성과 안정성을 향상시킨 페로브스카이트 나노결정 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 상기 표면결함이 개선된 페로브스카이트 나노결정을 포함하는 물리적 및 유변학적 특성이 최적화된 잉크 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 잉크 조성물로 잉크젯 프린팅된 OLED 등의 디스플레이용 소자 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 세슘-납-할로겐화물(cesium lead-halide) 페로브스카이트 나노결정(perovskite nanocrystal; PeNC)이 티오시아네이트 음이온(thiocyanate anions, SCN^-)으로 패시베이션된, 표면결함이 개선된 페로브스카이트 나노결정을 제공한다.

여기서, 상기 세슘-납-할로겐화물 페로브스카이트 나노결정은 CsPbBr₃ 또는 CsPbBrI₂일 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 본 발명에 따른 페로브스카이트 나노결정을 포함하는 잉크젯 프린팅용 잉크 조성물을 제공한다.

여기서, 상기 잉크 조성물은 톨루엔(toluene) 또는 헥산(hexane) 중 어느 하나, 광경화성 수지, 광개시제, 계면활성제 및 첨가제로 구성된 군으로부터 하나 이상을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 본 발명에 따른 잉크 조성물을 잉크젯 프린팅된 디스플레이용 소자를 제공한다.

또한, 본 발명은 세슘-납-할로겐화물(cesium lead-halide) 페로브스카이트 나노결정(perovskite nanocrystal; PeNC) 표면에 티오시아네이트 음이온(thiocyanate anions, SCN^-)으로 패시베이션시켜 패시배이션 층을 형성시키는 공정을 포함하는, 표면결함이 개선된 페로브스카이트 나노결정의 제조방법을 제공한다.

아울러, 본 발명은 상기 본 발명에 따른 페로브스카이트 나노결정에 톨루엔(toluene) 또는 헥산(hexane) 중 어느 하나, 광경화성 수지, 광개시제, 계면활성제 및 첨가제를 배합하여 잉크화하는 공정을 포함하는 잉크젯 프린팅용 잉크 조성물의 제조방법을 제공한다.

본 발명에서는 녹색 및 적색 세슘-납-할로겐화물 페로브스카이트 나노결정을 광색역 저비용 디스플레이를 위한 핫 인젝션 방법을 사용하여 합성하였고, 합성된 PeNC의 성능을 더욱 향상시키기 위해 효율적인 표면 결함 패시베이션 기술을 적용하였다.

본 발명에 따른 티오시아네이트 음이온 패시베이션은 녹색 및 빨간색 PeNC의 PLQY를 크게 개선시켰고, 장기적인 PL 안정성을 제한적으로 개선시키는 것을 확인하였다.

또한, 본 발명에서는 합성된 PeNC 용액을 잉크젯 인쇄 가능한 균질 잉크로 제형화하고 적절한 표면 제어로 기판에 균일하게 인쇄하였고, OTS 코팅 기술에 의해 충분히 두꺼운 PeNC/OLED 디스플레이의 CCL을 형성하였다.

본 발명에 따른 합성된 녹색 및 적색 PeNC은 PLQY가 각각 99.7% 및 96.2%로 우수한 광 물리적 특성을 확인하였고, 잉크젯으로 인쇄된 PeNC CCL은 117%의 광색 재현율(wide color reproduction range)로 뛰어난 청색에서 녹색으로, 및 청색에서 적색으로의 변환을 나타냄을 확인하였다.

도 1은 페로브스카이트 CCL을 결합한 청색 OLED의 소자 구조를 보여주는 그림이다.
도 2는 PeNC의 TEM 이미지를 보여주는 그림이다:
(a) CsPbBr₃, (b) SCN-CsPbBr₃, (c) CsPbBrI₂ 및 (d) SCN-CsPbBrI₂.
도 3은 합성된 PeNC의 크기 분포를 보여주는 그림이다:
(a) CsPbBr₃, (b) SCN-CsPbBr₃, (c) CsPbBrI₂, (d) SCN-CsPbBrI₂.
도 4는 합성된 PeNC의 FT-IR 스펙트럼을 보여주는 그림이다:
(a) 녹색 및 (b) 빨간색.
도 5는 합성된 PeNC의 XRD 패턴을 보여주는 그림이다:
(a) 녹색 및 (b) 빨간색.
도 6은 (a) 합성된 PeNC의 UV/Vis 흡수 스펙트럼, (b) 합성된 PeNC의 PL 스펙트럼 및 (c) 합성된 PeNC의 TRPL 스펙트럼을 보여주는 그림이다.
도 7은 PeNC 솔루션 (a) 녹색 및 (b) 빨간색의 장기 PL 안정성 테스트 결과를 보여주는 그림이다.
도 8은 합성된 페로브스카이트 잉크의 분사성 테스트 결과를 보여주는 그림이다:
(a) SCN-CsPbBr₃ 및 (b) SCN-CsPbBrI₂ 및 (c) 점도 값.
도 9는 녹색 및 빨간색 PeNC CCL의 광학 현미경 이미지 (× 300)와 두께 프로파일을 보여주는 그림이다.
도 10은 합성된 PeNC/OLED의 장치 특성을 보여주는 그림이다.
도 11은 (a) 청색 OLED의 EL 스펙트럼과 녹색 및 적색 PeNC CCL의 색 변환 스펙트럼, 및 (b) NTSC TV 값과 비교한 색좌표 값을 보여주는 그림이다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 상세한 설명은 생략할 수 있다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.

본 발명은 세슘-납-할로겐화물(cesium lead-halide) 페로브스카이트 나노결정(perovskite nanocrystal; PeNC)이 티오시아네이트 음이온(thiocyanate anions, SCN^-)으로 패시베이션된, 표면결함이 개선된 페로브스카이트 나노결정을 제공한다.

상기 세슘-납-할로겐화물 페로브스카이트 나노결정은 CsPbBr₃ 또는 CsPbBrI₂인 것이 바람직하다.

상기 패시베이션 층의 두께는 1 ~ 100 nm인 것이 바람직하며, 만일 상기 패시베이션 층의 두께가 100 nm를 초과하면 절연 특성에서 기인하여 전하 주입이 저하된다는 문제가 있다.

상기 패시베이션 층은 스핀 코팅, 바 코팅, 스프레이 코팅, 슬롯다이 코팅, 그라비아 코팅, 블레이드 코팅, 스크린 프린팅, 노즐 프린팅, 잉크젯 프린팅, 전기수력학적 젯 프린팅, 전기분무 또는 일렉트로스피닝을 수행하여 도포될 수 있다.

상기 잉크 조성물은 톨루엔(toluene) 또는 헥산(hexane) 중 어느 하나, 광경화성 수지, 광개시제, 계면활성제 및 첨가제로 구성된 군으로부터 하나 이상을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 잉크 조성물은 잉크젯 프린팅 공정에 적합한 물리적 및 유변학적 특성을 나타내고, 우수한 광 물리적 특성을 나타낸다.

본 발명에 따른 잉크젯 프린팅된 박막은 우수한 광색 재현율(wide color reproduction range)로 뛰어난 청색에서 녹색으로, 및 청색에서 적색으로의 색변환을 나타내고, 우수한 전기 광학 특성을 나타낸다.

상기 나노결정은 극성 용매에 페로브스카이트가 녹아있는 제1 용액 및 비극성 용매에 계면활성제가 녹아있는 제2 용액을 준비한 후, 상기 제1 용액을 상기 제2 용액에 혼합하여 나노결정입자를 형성하는 방법으로 제조할 수 있다.

상기 페로브스카이트 나노결정, 상기 톨루엔(toluene) 또는 헥산(hexane) 중 어느 하나 및 상기 광경화성 수지는 각각 1 : 1 내지 3 : 3 내지 5 중량 비율로 배합할 수 있다.

상기 광경화성 수지는 이소보르닐아크릴레이트(isobornylacrylate) 또는 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드[Diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide] 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 광개시제는 총 잉크 중량의 1 ~ 3 중량% 배합할 수 있다.

상기 계면활성제는 상기 광경화성 수지의 3 ~ 7 중량% 포함되도록 배합할 수 있다.

상기 첨가제는 상기 광경화성 수지의 5 ~ 10 중량% 포함되도록 배합할 수 있다.

상기 첨가제는 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 글리콜 부산물 및 글리세롤로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

이하, 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

이들 실시예 및 실험예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예 및 실험예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명한 것이다.

< 실시예 1> 기재의 준비

납(II) 브로마이드(PbBr₂, ≥98%), 납(II) 요오드화물(PbI₂, 99.999%), 탄산세슘(Cs₂CO₃, 99%), 1-옥타데센(ODE, 90%), 올레일아민(OAm), 헥산 무수(95%), 무수 톨루엔(99.8%), 메틸 아세테이트 무수(MeOAc, 99.5%), 이소보르닐 아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타-/헥사-아크릴레이트, 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드, IGEPAL 520, IGEPAL 630, 디에틸렌 글리콜(99 %), 트리에틸렌 글리콜(99 %), 글리세롤(≥99 %), 암모늄 티오시아네이트(NH₄SCN, 분말) 및 몰리브덴 트리옥사이드(MoO₃, 99.97%)는 Sigma-Aldrich에서 구입한 것으로서 추가 정제 없이 사용되었다. 올레산(OA, 90 %)은 Alfa Aesar에서 구입했다. N, N-비스(나프탈렌-1-일)-N, N-비스(페닐)벤지딘(NPB), 트리스(4-카르바조일-9-일페닐)아민(TCTA), N, N'-디카르바졸릴-3, 5-벤젠(mCP), 비스[2-(4,6-디플루오로페닐)피리디나토-C2, N](피콜리나토)이리듐(III)(FIrpic), 2,2,2''-(1,3,5-벤진트리일)-트리스(1-p페닐-1-H-벤지미다졸)(TPBI) 및 리튬 플루오라이드(LiF)(1nm)는 OSM에서 구입했다. 알루미늄(Al) 및 은(Ag)은 TASCO에서 구입했다. 인듐-주석 산화물(ITO)은 GUNZE에서 구입했다.

< 실시예 2> 녹색 PeNC의 합성

먼저, 50 mL 삼구 플라스크에 Cs₂CO₃(0.814 g), OA(2.5 mL), ODE(30.0 mL)를 첨가하여 올레산 세슘을 제조했다. 이를 탈기시키고 진공하에 120℃에서 1시간 동안 건조시킨 다음 투명한 용액이 얻어질 때까지 N₂ 하에서 150℃로 가열하였다. CsPbBr₃의 합성을 위해, 40.0 mL ODE, 0.552 g PbBr₂, 4.0 mL OA 및 4.0 mL OLA를 50 mL 삼구 플라스크에 채운 후 탈기한 다음, 120℃에서 1시간 동안 진공 건조했다. 용액이 맑아진 후, N₂ 가스를 퍼지하고 온도를 180℃로 올린 후, 제조된 세슘 올레에이트 용액 1.6 mL를 빠르게 주입하였다. 5초 후, 반응 혼합물을 빙수 조에서 25℃로 냉각시켰다. 녹색 미정제 용액에 헥산(48 mL)을 첨가하고 5분 동안 9,000 rpm에서 원심 분리를 수행하였다. 침전물을 헥산 40 mL에 분산시킨 후, 7,500 rpm에서 5분간 원심분리하여 상등액을 얻었다. 준비된 페로브스카이트 용액에 과량의 NH₄SCN을 넣고 30분간 교반하였다. 그 후, 주사기 필터를 사용하여 투명한 황록색 용액을 얻었다.

< 실시예 3> 적색 PeNC의 합성

세슘 올레에이트 용액은 녹색 PeNC와 유사하게 준비되었다. CsPbBrI₂의 합성을 위해, 40.0 mL ODE, 0.184 g PbBr₂, 0.461 g PbI₂, 4.0 mL OA 및 4.0 mL OLA를 50 mL 삼구 플라스크에 넣고 탈기하고 120℃에서 1시간 동안 진공 건조했다. 용액이 맑아진 후 N₂ 가스를 퍼지하고 온도를 180℃로 올린 후 제조된 세슘 올레이트 용액 1.6 mL를 빠르게 주입하였다. 5초 후, 반응 혼합물을 빙수 조에서 25℃로 냉각시켰다. 부르고뉴 원액에 헥산(48 mL)을 첨가하고 9,000 rpm에서 5분간 원심 분리를 수행하였다. 침전물을 헥산 40 mL에 분산시킨 후, 7,500 rpm에서 5분간 원심 분리하여 상등액을 얻었다. 준비된 페로브스카이트 용액에 과량의 NH₄SCN을 넣고 30분간 교반하였다. 그 후, 주사기 필터를 사용하여 투명한 적색 용액을 얻었다.

< 실시예 4> 잉크 제형

인쇄 가능한 나노 복합체 잉크는 후 처리된 PeNC 용액, 톨루엔 및 광경화성 수지를 1 : 2 : 4 비율로 준비했다. 여기에서 사용된 광경화성 수지는 이소보르닐 아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트 및 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드 모노머가 각각 2 : 1 : 1의 비율로 구성되었다. Irgacure 시리즈 광개시제는 총 잉크 중량의 2 wt%로 구성되었다. 총 수지 중량의 5 wt%를 구성하는 계면활성제로서 IGEPAL 520 및 IGEPAL 630은 8 : 2의 비율로 포함되었다. 디 에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜 및 글리세롤은 잉크젯 프린팅 공정에 필요한 최적의 유변학적 특성을 얻기 위해 총 수지 중량의 6 ~ 8 wt%로 포함되었다.

< 실시예 5> PeNC를 사용한 CCL 레이어 제작

잉크젯 인쇄는 19V 및 1kHz 조건에서 10 pl 볼륨 헤드가 장착된 Dimatix 프린터로 수행되었다. 10개 이상의 잉크 방울은 유리 기판상에 블랙 뱅크 패터닝 화소로 적층되었다. 패터닝된 픽셀의 폭은 174 μm, 길이는 50 ㎛이고, 블랙 뱅크 높이는 5.4 μm이었다. 뱅크 포토 레지스트는 락탐 블랙 밀베이스, 아크릴 바인더 폴리머, 다기능 모노머, 옥심에스테르계 광개시제, 및 PGMEA를 용매로 혼합하여 제조 하였다. 뱅크 패턴은 기존의 포토리소그래피 공정을 사용하여 제작되었다. 페로브 스카이트 잉크를 경화시키기 위해, 2,000 mJ UV 광 하에서 1분 동안 균일한 경질 CCL 층을 얻었다. 모든 광경화 공정은 N₂ 분위기에서 수행되었다.

< 실시예 6> PeNC / OLED 하이브리드 디스플레이 장치 제작

도 1과 같이, 하이브리드 PeNC/OLED 장치를 제작했다. 마이크로 캐비티 효과를 고려하여 전면 발광 청색(top-emitting blue) OLED를 제작했다. 전면 발광 청색 OLED를 제조하기 위해, 유리 기판을 아세톤에서 40분 동안 초음파 처리하고 IPA에서 40분 동안 초음파 처리하여 세척했다. 모든 유기 및 금속 층은 3 × 10^-7 Torr의 진공 분위기 하에서 열 증발에 의해 증착되었다. 청색 OLED 소자는 양극(anode)으로 알루미늄(Al)(100 nm), 정공 주입 층(hole injection layer)으로 삼산화 몰리브덴(MoO₃)(5 nm), 정공 주입 층(hole injection layer)으로 N,N0-bis(naphthalen-1-yl)-N,N0-bis(phenyl) benzidine(NPB)(20 nm), 정공 수송 층(hole transport layer)으로 tris(4-carbazoyl-9-ylphenyl)amine(TCTA)(15 nm), 청색 발광층(30 nm)을 위한 호스트/도펀트로서 N,N0 -dicarbazolyl-3, 5-benzene (mCP) 및 16 wt% bis[2-(4,6-difluorophenyl)pyridinato-C2, N](picolinato)iridium(III) (Firpic), 전자 수송 층(electron transport layer)으로 2,20,2"-(1,3,5 benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H- benzimidazole)(TPBi)(25 nm), 전자 주입(electron injection)으로 리튬 플루오라이드(LiF)(1 nm), 음극 전극(cathode electrode)으로 알루미늄(Al)(1 nm), 은(Ag)(15 nm), 및 캡핑 층(capping layer)으로 N,N0-bis(naphthalen-1-yl)-N,N0-bis(phenyl)benzidine(NPB)(60 nm)의 적층된 구조로 구성되었다.

< 실험예 1> 합성된 PeNC의 TEM 분석

합성된 PeNC의 형태를 TEM을 통해 조사하고, SCN 패시베이션 전후의 평균 결정 크기 변화를 측정했다. 합성 후 원심 분리하여 얻은 PeNC 상청액을 TEM 측정에 사용하였다. TEM은 JEOL JEM-2100F로 수행되었다.

PeNC의 표면 결함을 비활성화하기 위해 수많은 접근법과 방법이 개발되었다. 최근에는 티오시아네이트 음이온(SCN-)이 페로브스카이트 결정구조를 안정화하고, 결정질을 개선하며, 트랩 밀도를 감소시키고, 입자 경계를 패시베이션하기 위해 페로브스카이트 태양 전지의 첨가제로 널리 사용되고 있다.

도 2의 (a) ~ (d)에 나타난 바와 같이, 고온 주입법에 의해 합성된 모든 PeNC는 잘 형성된 육면체 구조를 보여 주었고, SCN 패시베이션이 성공적으로 수행되었음을 보여 주었다. 도 2의 (a)는 SCN 패시베이션이 없는 일반 CsPbBr₃의 녹색 결정을 보여주며 평균 입자 크기는 약 7.7 nm였다. 도 2의 (b)는 평균 입자 크기가 약 7.1 nm인 SCN 패시베이션이 적용된 CsPbBr₃ 결정을 보여주었다. 결정의 형태에는 큰 차이가 없었으나 SCN 패시베이션 도입 후 입자 크기가 약간 감소한 것을 확인하였다. 적색 페로브스카이트 CsPbBrI₂도 비슷한 경향을 보였다. 도 2의 (c)와 (d)는 SCN 패시베이션이 있거나 없는 CsPbBrI₂ 결정을 보였고, 평균 입경이 각각 약 8.1 및 8.0 nm였다.

입자 크기 분포는 고해상도 TEM 이미지를 사용하여 분석되었으며 해당 데이터는 도 3에 나타난 바와 같다. 합성된 모든 PeNC는 균일한 입자 분포를 가졌으며 주로 평균 크기의 입자를 포함하였다.

< 실험예 2> 합성된 PeNC의 FT-IR 분석

합성 후 최종 PeNC 용액은 FT-IR을 사용하여 구조적으로 분석되었다. 측정 용 샘플은 KBr로 베어 팔레트(bare pallet)를 만들고, 합성된 PeNC 용액을 상기 팔레트에 떨어뜨린 후 건조하여 준비했다. FT-IR 스펙트럼은 JASCO FT/IR-6100 기기를 사용하여 기록되었다. XRD는 PANalytical Empyrean Alpha-1 X-ray 회절계를 사용하여 수행되었다.

도 4에 나타난 바와 같이, PeNC 합성에 사용된 리간드 OA 및 OAm의 존재는 FT-IR 데이터에서 피크 2750 및 3100 cm^-1에서 확인되었다. 이것은 C-H 결합의 비대칭 진동 때문일 수 있으며, 합성된 PeNC 모두가 강한 피크의 존재를 보여주었다. 또한, 각각의 녹색 및 적색 PeNC에 도입된 SCN의 존재는 신장 진동에 해당하는 2161 및 2148 cm^-1에서 피크로 확인되었다. 이러한 FT-IR 분석을 바탕으로 PeNC의 조성과 리간드의 도입을 확인하였고, SCN 패시베이션이 잘 되었음을 확인했다.

< 실험예 3> 합성된 PeNC의 XRD 분석

합성된 PeNC의 결정 구조를 추가로 연구하기 위해 XRD 분석을 수행했다. 최종 합성 용액을 베어 유리(bare glass)에 적가하여 2000 rpm에서 1분 동안 스핀 코팅하고 그 위로 drop wise로 떨어뜨려 drop casting으로 측정을 준비했다.

도 5에 나타난 바와 같이, 합성된 녹색 PeNC의 XRD 패턴은 CsPbBr₃의 경우 2θ = 15.38°, 21.52°, 및 30.58°에서, SCN-CsPbBr₃의 경우 2θ = 15.02°, 21.50°, 및 30.56°에서 강한 피크로 나타났다. 이들 피크는 입방정 페로브스카이트 구조의 바람직한 형태를 확인했다. 적색 PeNCs의 XRD 패턴은 CsPbBrI₂의 경우 2θ = 14.44°, 20.90°, 및 29.38°에서 강한 피크를 보여주었고, 이는 입방 결정 구조를 나타내는 것이었다. 그러나 SCN 패시베이션 샘플은 2θ = 13.32°, 18.00°, 23.04°, 26.84°, 31.80°, 및 38.22°에서 피크를 보였으며, 이는 약간 왜곡된 사방정계 구조를 나타내는 것이었다. Br- 음이온으로만 구성된 녹색 PeNC와 달리, I- 이온을 포함하는 적색 PeNC에 SCN 패시베이션을 적용한 경우, I- 및 Br-의 이온 크기가 다르기 때문에 완전한 패시베이션을 수행할 수 없었다. 또한, 조해성 특성을 갖는 NH₄SCN로 첨가된 다른 수분 등의 불순물이 첨가되어, 완벽한 입방체 구조를 달성하지 못한 것으로 보였다.

< 실험예 4> 합성된 PeNC의 흡광도 분석

최종 합성 용액을 원심분리한 후, 상층액을 이용하여 흡광도를 측정하였다. PLQY 및 FWHM은 Absolute PL Quantum yield spectrometer Quantaurus-QY를 사용하여 측정하였다. PL 스펙트럼 및 일주 변이는 Scinco FS-2 형광 분광기를 사용하여 측정하였다.

도 6에 나타난 바와 같이, 최종 합성 후 용액 형태로 획득한 녹색 PeNC는 정상 및 SCN 패시베이션 샘플 모두에서 약 500 nm에서 매우 강한 흡광도를 보였고, 이들의 흡수는 약 530 nm에서 빠르게 감소했다. 적색 PeNC는 두 샘플 모두에서 500 nm 미만의 강한 흡광도를 보였고, 이들의 흡수는 650 nm 대역 주변에서 감소하였다. 따라서, 청색광(450 nm)을 녹색 및 적색 방출로 변환하는 CCL로 사용하기에 매우 적합한 흡수 스펙트럼을 달성하였다. 또한, 스핀-코팅 공정을 통해 얻은 녹색 및 적색 페로브스카이트 박막은 450 nm에서 가장 강한 흡수율을 보였고 장파장 대역에서는 흡수율이 감소하였다. 녹색 및 빨간색 PeNC에 SCN 패시베이션을 도입해도 흡광도 스펙트럼에 큰 영향을 주지 않았다.

페로브스카이트 용액과 스핀 코팅된 필름의 방출 파장, PLQY 및 FWHM은 도 6 (b)에 나와 있으며 해당 데이터는 표 1에 나열되어 있다.

Sample		PLQY (%)	Maximum PL Wavelength (nm)	PL Peak FWHM (nm)
Green	CsPbBr₃ solution	64.3%	528 nm	18.42 nm
	SCN-CsPbBr₃ solution	99.7%	527 nm	18.68 nm
	CsPbBr₃ film	58.4%	512 nm	19.82 nm
	SCN-CsPbBr₃ film	93.2%	510 nm	21.44 nm
Red	CsPbBrI₂ solution	75.6%	658 nm	29.84 nm
	SCN-CsPbBrI₂ solution	96.2%	659 nm	29.90 nm
	CsPbBrI₂ film	61.9%	637 nm	32.45 nm
	SCN-CsPbBrI₂ film	85.7%	641 nm	32.35 nm

PL 파장 피크는 450nm 청색광으로 여기한 후 관찰되었다. 정상적인 CsPbBr₃ 용액은 528 nm에서 최대 PL 강도를 나타냈다. SCN-CsPbBr₃ 용액은 527 nm에서 최대 강도를 가졌고, 이는 SCN 패시베이션이 PL 방출 파장에 거의 영향을 미치지 않음을 나타내는 것이다. 일반 CsPbBr₃ 필름 및 SCN- 패시베이션된 CsPbBr₃ 필름은 각각 512 및 510 nm 에서 최대 PL 방출을 나타냈으며, 이는 CsPbBr₃ 용액의 최대 방출 파장에서 16 ~ 17 nm의 청색 이동의 결과이다. 페로브스카이트 용액을 스핀 코팅하여 필름을 형성했을 때 주변의 습기와 산소에 의해 약간의 구조적 변화가 발생할 가능성이 있다.

Red PeNCs도 비슷한 결과를 보여주었다. 정상적인 CsPbBrI₂ 용액은 658 nm에서 최대 PL 강도를 보였고 SCN-CsPbBrI₂ 용액은 659 nm에서 최대를 나타냈다. 일반 CsPbBrI₂ 필름 및 SCN- 패시베이션된 CsPbBrI₂ 필름은 각각 637 및 641 nm에서 최대 PL 방출을 나타내었으며, 이는 CsPbBrI₂ 용액의 최대 방출 파장에서 18 ~ 21 nm의 청색 이동의 결과였다. 적색 PeNC의 경우 필름화 후 디스플레이 패널의 적색 발광에 더 적합한 색상이 구현되었다. 최적화된 SCN 패시베이션 공정을 통해 녹색 및 적색 PeNC 용액 및 필름의 PLQY가 크게 증가한 것으로 나타났다(표 1 참조).

일반 CsPbBr₃ 용액과 필름은 각각 64.3% 및 58.4%의 PLQY를 나타냈다. SCN 부동 태화 용액과 필름은 각각 99.7%와 93.2%로 매우 높은 값을 보였다. 정상적인 CsPbBrI2 용액과 필름은 각각 75.6%와 61.9%의 PLQY를 보였고, SCN- 패시베이션된 샘플은 각각 96.2%와 85.7%를 보였다. 각각은 녹색 PeNC로 유사한 결과를 보였다. 준비된 샘플의 FWHM은 표 1과 같이 매우 낮은 값을 나타내어 디스플레이 패널에서 고순도 색상을 표현할 수 있는 가능성을 확인했다. 제조된 녹색 노멀 CsPbBr₃ 용액 및 필름의 FWHM은 각각 18.42 및 19.82 nm였고, SCN- 패시베이션된 CsPbBr₃ 샘플도 각각 18.68 및 21.44 nm의 낮은 값을 가졌다. 적색 노멀 CsPbBrI₂ 용액과 필름은 각각 29.84와 32.45 nm의 FWHM 값을 보였고, SCN- 패시베이션된 샘플은 각각 29.90 및 32.35 nm의 값을 나타냈다. 특히, 준비된 적색 샘플은 다른 페로브스카이트 적색 LED 연구에서 보다 낮은 FWHM 값을 가졌다. 따라서 고온 주입 합성 및 SCN 패시베이션에 최적화된 모든 준비된 샘플은 PeNC/OLED 장치의 CCL로 사용하기 위해 용액 및 필름 상태 모두에서 우수한 PLQY 및 FWHM 값을 나타냈다. 마지막으로 준비된 PeNC의 시간 분해 PL(TRPL) 측정이 수행되었으며 평균 수명이 25.9 ~ 52.3 ns 범위인 다중 지수 붕괴 흔적이 나타났다. halide-ion-control band gap과 decay 수명 사이에는 역 상관관계가 있었다. PL 감쇠 시간과 PLQY를 고려할 때, 준비된 녹색 및 적색 PeNC는 비방 사 감쇠가 거의 없는 바람직한 광학 특성을 나타냄을 확인했다. PLQY 및 비 복사 붕괴에서 관찰된 경향은 이러한 할로겐화물 페로브스카이트의 고유한 광학적 특성에 기인할 수 있다.

< 실험예 5> 합성된 PeNC의 PL 강도 분석

주변 조건(25℃, 60 % 습도)에서 준비된 PeNC의 장기 안정성을 비교하기 위해 시간이 지남에 따라 PL 강도를 관찰했다. 4주 동안의 연속적인 PL 강도는 도 7 (a)에 나타내었다. 1일, 2일, 4일, 7일에 측정한 후 28일까지 매주 간격으로 측정을 수행했다. PL 수명 측정은 Edinburgh Instruments의 TRPL-FS5를 사용하여 수행했다.

합성된 녹색 PeNC 용액은 28일까지 PL 강도에 거의 차이가 없었으나 약간의 증가를 보였다. 정상 CsPbBr3 샘플은 초기 PL 강도에 비해 2일과 4일째에 PL의 강도가 증가한 것으로 나타났으며 증가된 PL 강도는 28일까지 거의 유지되고 약간 감소했다. 한편, SCN- 패시베이션된 CsPbBr₃ 샘플의 초기 PL 강도는 일반 CsPbBr₃의 두 배였다. 그 강도는 2일째에 증가했고 28일까지 매우 안정적이었다. 그 결과, SCN 패시베이션은 녹색 CsPbBr₃ PeNC에 도입시 광학적 특성뿐만 아니라 장기적인 PL 안정성도 향상시키는 것으로 확인되었다. 합성된 모든 녹색 PeNC의 PL 강도에는 심각한 저하가 없었다. 적색 PeNC의 경우 정상 CsPbBrI₂ 샘플은 초기 PL 강도가 유지되고 28일까지 약간 증가한 것으로 나타났다.

그러나 도 7(b)에 나타난 바와 같이, SCN- 패시베이션된 CsPbBrI₂ 샘플은 최대 1주일 동안 적색 PL이 약간 증가한 후 PL 파장 대역이 다음과 같이 두 번째 주(빨간색 원)에 갑자기 녹색 영역으로 이동하여 강도가 급격히 증가했다. 그 후 증가 된 강도는 28일까지 초기 강도 수준으로 급격히 떨어졌다. 이는 주변의 수분 및 산소와 반응하여 SCN-CsPbBrI₂의 사방정계 구조가 악화된 결과인 것으로 보인다. 이전 문헌에서 볼 수 있듯이 CsPbBrI₂ 구조는 PbX₂, CsX, PbOx, CsOH, CsPbBr₃ (α) 및 노란색 상의 CsPbI₃ (δ)를 포함하는 산물로 분해된다. 방출 파장 대역의 녹색으로의 이동은 거의 CsPbBr₃ (α)에서 기인하며, 이는 주로 CsPbBrI₂가 습한 환경에 노출될 때 발생하는 현상이다. 모든 무기 페로브스카이트 물질의 경우 분해 메커니즘이 충분히 연구되지 않았다. 그러나 구조적 열화 및 방출 피크 이동으로 확인된 경우 불안정성은 주로 Pb-X의 결합 강도가 낮기 때문에 발생함을 알 수 있었다. 특히 Pb-I 결합은 약한 것으로 알려져 있다. 이러한 이유로 요오드가 포함된 페로브스카이트 구조는 구조적 안정성이 떨어진다. 대조적으로 Pb-Br은 강한 결합 강도를 가지고 있으며 CsPbBr₃ (α)는 결정 구조 내에서 완충액으로 작용할 수 있다. 따라서 CsPbBr₃이 CsPbBrI₂ 보다 안정적이라고 설명할 수 있다.

< 실험예 6> 합성된 PeNC의 유변학적 특성 및 잉크의 분사 안정성 분석

잉크젯 프린팅 공정에 맞게 배합된 PeNC 잉크의 유변학적 특성을 측정하고, 잉크젯 프린터를 사용하여 드롭 와처를 사용하여 제조된 잉크의 분사 안정성을 분석했다. 점도 값은 Brookfield Programmable Digital Viscometer DV-II + Pro LV를 사용하여 수집되었다. 표면 장력은 Kruss Digital Tensiometer K9를 사용하여 분석되었다. 전기 전도도 측정은 Myron L Ultrameter II를 사용하여 수행되었다. 잉크젯 인쇄 테스트는 Dimatix 프린터 DMP-2800을 사용하여 수행되었다.

유변학적 특성 측정을 위한 녹색 및 적색 잉크는 SCN- 패시베이션된 샘플이었다. 적합한 잉크젯 잉크가 되려면 25℃에서의 점도와 표면 장력을 각각 1 cP ~ 10 cP 및 20 mN / m ~ 70 mN / m 범위에서 제어해야 한다. 또한, 잉크는 안정적인 주입을 위해 넓은 온도 범위에서 점도 변화가 낮아야 한다.

먼저, 제조된 PeNC 잉크의 점도를 10 ~ 50℃의 온도 범위에서 측정하였고, 그 결과는 도 8 (c)와 표 2에 나타내었다.

	Test temp. (℃)	SCN-CsPbBr₃ (Green)	SCN-CsPbBrI₂ (Red)
Viscosity (cP)	10	12.81	10.74
	20	9.16	7.52
	30	6.93	5.2
	40	4.83	4.01
	50	3.45	2.98
Surface tension (mN/m)	25	36.3	40.2
Electric conductivity (mS/m)	25	305	411
pH	25	6.8	6.7

제조된 모든 PeNC 잉크는 감소하는 경향을 나타냈다. 모든 제조된 PeNC 잉크는 온도가 증가함에 따라 점도가 감소하는 경향을 나타냈다. 또한, 온도에 따른 측정 잉크의 점도 범위는 잉크젯 프린터의 작동에 적합한 범위 내에 있음을 확인하였다.

제조된 PeNC 잉크의 표면 장력, 전기 전도도 및 pH 값을 측정하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

측정 결과, 배합된 페로브스카이트 잉크의 표면 장력 값도 잉크젯 인쇄에 적합한 범위 내에 있었다. 제조된 페로브스카이트 입자는 많은 이온 결합으로 구성된 결정질 물질이기 때문에 잉크의 전도도는 다른 유기 염료 잉크보다 약간 높았지만 값은 여전히 안정적인 분사를 위한 경계 값인 800 mS/m 미만이었다. 제조된 잉크에 잉크젯 장비의 발화 전압과 주파수를 최적화한 결과, 드롭 워처에 의해 측정된 도 8 (b) 및 (c)와 같이 액체의 꼬리 길이, 방울 부피 및 방울 속도가 적절한 모양을 나타냄을 확인했다.

< 실험예 7> 잉크젯 인쇄된 PeNC 필름의 이미지 분석

블랙 뱅크가 형성된 기판에 10 pl 노즐을 사용하여 3, 5, 8 및 11방울 후 잉크젯 인쇄된 PeNC 필름의 두께 프로파일 및 광학 현미경 이미지를 관찰하였고, 그 결과는 도 9에 나타내었다. 잉크젯 인쇄 테스트는 Dimatix 프린터 DMP-2800을 사용하여 수행되었다.

제조된 빨간색 잉크는 처음에 안정적인 박막을 형성하기 위해 녹색보다 몇 방울 더 필요했다. 제조된 청색 OLED의 발광이 매우 강했기 때문에 청색 발광을 효율적으로 차단하기 위해서는 PeNC CCL 층의 두께와 PeNC 잉크의 PLQY를 증가시키는 것이 중요했다. 비극성 용매 베이스인 제조된 PeNC 잉크의 안정적인 증착을 위해 기존 UV/오존 처리와는 다른 기판 표면 제어가 필요했다. UV/오존 처리는 친수성을 증가시켰기 때문에 준비된 PeNC 잉크는 픽셀에서 안정적인 박막을 형성하지 않고 대신 뱅크 벽의 끝까지 올라와 인접 픽셀을 침범했다. 이에, 소수성 꼬리를 가지고 소수성을 증가시키는 옥타데실트리클로로실란(OTS)을 사용했다. 소수성을 높이기 위해 뱅크와 기판 표면에 OTS를 90초 동안 코팅한 후 잉크젯 프린팅을 성공적으로 수행하여 안정적인 CCL 필름을 형성했다. PeNC 잉크의 액적 수를 제어함으로써 CCL의 두께를 미세 제어할 수 있었으며 뱅크 높이를 초과하는 충분한 CCL 레이어 두께를 11 방울로 구현할 수 있었다. 녹색과 적색의 더 넓은 색 재현 범위를 구현하려면 더 두꺼운 CCL 레이어가 필요했지만 현재 뱅크 형성 기술은 뱅크 높이를 높이는 데 한계가 있었다. 뱅크의 높이를 높이기 위해 뱅크의 폭을 넓게 고려하면 패널의 휘도 특성이 저하되는 문제가 있었다.

< 실험예 8> PeNC / OLED의 전기 광학 특성 분석

다양한 수의 PeNC 잉크 방울로 형성된 잉크젯 인쇄 CCL이 있는 청색 OLED 및 PeNC/OLED 장치의 전기 광학 특성을 측정하였고, 그 결과는 도 10에 나타내었다.

청색 OLED의 최대 휘도, 전류 효율 및 외부 양자 효율 (EQE)은 31,673 cd/m² (@ 9.5V), 10.9Cd/A (@ 7V) 및 5.73% (@ 7V)였다. PeNC 잉크를 5방울 떨어뜨린 녹색 페로브스카이트 CCL을 적용했을 때 22,260 cd/m², 7.71 Cd/A, 3.58%로 변경되었다. 잉크젯 인쇄 방울이 8방울과 11방울로 증가함에 따라 각각 17,554 cd/m², 6.39 Cd/A, 2.51%, 14,134 cd/m², 5.27 Cd/A 및 1.65 %가 되었다(청색 OLED와 동일한 용적에서). 이는 CCL 층의 두께가 증가함에 따라 청색광 차단 능력과 색 재현 범위가 향상되었지만 밝기 및 EQE와 같은 장치 특성은 절충 관계에 있었기 때문이다. 11 방울 적층의 경우 6 μm 이상의 CCL 층 두께에도 불구하고, 휘도가 14,000 이상으로 유지되어 매우 우수한 특성을 나타냈다.

PeNC 잉크를 5방울 떨어뜨린 적색 페로브스카이트 CCL을 적용했을 때 최대 휘도, 전류 효율 및 EQE 값은 21,330 cd/m², 6.63 Cd/A, 3.22%였다. 잉크젯 인쇄 방울이 8 방울과 11 방울로 증가함에 따라 각각 6274 cd/m², 3.85 Cd/A, 1.89%, 4986 cd/m², 2.80 Cd/A 및 1.61%가 되었다. 변환 층의 두께가 증가함에 따라 적색 PeNC CCL은 녹색 PeNC CCL보다 청색 파장 방출 영역에서 더 빠른 감소를 나타냈다. 따라서 적색 PeNC CCL은 더 나은 색상 차단 성능을 나타냈다. 도 10에서 보는 바와 같이 11방울 적층 후에도 블랙 뱅크의 최대 높이보다 높은 높이에서 약간의 청색 방출 누출이 발생하는 것을 확인하였다. 이는 잉크 내부의 PeNC 농도를 더 높이거나 광산란제를 추가하여 해결할 수 있다. 그러나 잉크젯 인쇄 과정에서 배출이 잘되지 않는다.

< 실험예 9> PeNC / OLED의 스펙트럼 및 색좌표 분석

청색 OLED의 전계 발광(EL) 스펙트럼과 제조된 PeNC CCL에 의해 변환된 녹색 및 적색 PL 스펙트럼을 측정하였고, 그 결과는 도 11 (a)에 나타내었다. 잉크젯으로 인쇄된 PeNC CCL의 색좌표 값은 M6100 IVL 테스트 시스템을 사용하여 측정되었으며, 그 결과는 도 11 (b)에 나타내었다. M6100 OLED IVL 테스트 시스템은 PeNC/OLED 하이브리드 디스플레이 장치의 전류-전압-휘도(IVL) 특성을 측정했다.

제조된 청색 OLED 백라이트의 좌표는 (0.13, 0.09)이었다. 제조된 녹색 PeNC CCL은 (0.12, 0.74)의 좌표를 나타내었고, 적색 PeNC CCL은 (0.70, 0.29)의 좌표를 나타내어, 두 가지 모두 생생한 색상의 넓은 색 영역을 나타냈다. 따라서 제조된 장치의 색 재현 범위는 NTSC(National Television System Committee) TV 값의 색 재현 범위보다 17% 더 넓었다. 이는 합성된 PeNC가 우수한 광학적 특성을 가질 뿐만 아니라 최적화된 잉크젯 프린팅 및 기판 처리를 통해 두껍고 안정적인 CCL을 형성했기 때문이었다. 이러한 결과는 고효율의 넓은 색 영역 디스플레이 패널을 제조하기 위한 잠재적인 응용을 반영하는 것이다.

Claims

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CsPbBr₃ 또는 CsPbBrI₂이 티오시아네이트 음이온(thiocyanate anions; SCN^-)으로 패시베이션된 페로브스카이트 나노결정, 톨루엔(toluene) 또는 헥산(hexane) 중 어느 하나, 광경화성 수지, 광개시제, 계면활성제 및 첨가제를 포함하되,
여기서,
상기 페로브스카이트 나노결정, 상기 톨루엔(toluene) 또는 헥산(hexane) 중 어느 하나 및 상기 광경화성 수지는 각각 1 : 1 내지 3 : 3 내지 5 중량 비율로 배합하고,
상기 광개시제는 총 잉크 중량의 1 ~ 3 중량% 배합하며,
상기 계면활성제는 상기 광경화성 수지의 3 ~ 7 중량% 포함되도록 배합하고,
상기 첨가제는 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜 및 글리세롤로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 상기 광경화성 수지의 5 ~ 10 중량% 포함되도록 배합하는 것을 특징으로 하는,
잉크젯 프린팅용 잉크 조성물.
제3항의 잉크 조성물을 잉크젯 프린팅된 색 변환 층(color conversion layer; CCL).
제4항의 색 변환 층(color conversion layer; CCL)을 전면 발광 청색(top-emitting blue) OLED 상부에 적층된 구조의 디스플레이 장치.
제3항의 잉크 조성물을 잉크젯 프린팅된 디스플레이용 소자.
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CsPbBr₃ 또는 CsPbBrI₂이 티오시아네이트 음이온(thiocyanate anions; SCN^-)으로 패시베이션된 페로브스카이트 나노결정, 톨루엔(toluene) 또는 헥산(hexane) 중 어느 하나 및 광경화성 수지를 각각 1 : 1 내지 3 : 3 내지 5 중량 비율로 배합하되,
여기서,
광개시제를 총 잉크 중량의 1 ~ 3 중량% 배합하며,
계면활성제를 상기 광경화성 수지의 3 ~ 7 중량% 포함되도록 배합하고,
첨가제로서 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜 및 글리세롤로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 상기 광경화성 수지의 5 ~ 10 중량% 포함되도록 배합하여 잉크화하는 공정을 포함하는,
잉크젯 프린팅용 잉크 조성물의 제조방법.