KR20080062907A - Fabricating methode of electroluminescent device - Google Patents

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KR20080062907A
KR20080062907A KR1020060139094A KR20060139094A KR20080062907A KR 20080062907 A KR20080062907 A KR 20080062907A KR 1020060139094 A KR1020060139094 A KR 1020060139094A KR 20060139094 A KR20060139094 A KR 20060139094A KR 20080062907 A KR20080062907 A KR 20080062907A
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light emitting
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채기성
김진욱
김성희
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

A method of fabricating an electroluminescent device is provided to reduce swelling by reducing solubility of a soft mold in a quantum dot solution. A method of fabricating an electroluminescent device includes the steps of: preparing a substrate(101); forming a first electrode(103) on the substrate; forming a first conductive organic layer(104) on the first electrode; preparing a quantum dot solution(130) dispersed in a hydrophilic organic solvent; forming a quantum dot layer in a gel state by transferring the quantum dot solution onto the first conductive organic layer through a soft lithography; forming a second conductive organic layer(106) on the quantum dot layer; and forming a second electrode(107) on the second conductive organic layer.

Description

유기전계 발광소자의 제조방법{FABRICATING METHODE OF ELECTROLUMINESCENT DEVICE}Manufacturing method of organic electroluminescent device {FABRICATING METHODE OF ELECTROLUMINESCENT DEVICE}

도 1은 종래의 일반적인 유기전계 발광소자를 나타낸 개념도.1 is a conceptual view showing a conventional general organic light emitting device.

도 2는 상기 유기전계 발광소자의 밴드다이어그램(band diagram).2 is a band diagram of the organic light emitting device.

도 3은 본 발명에 따른 유기전계 발광소자를 나타낸 개념도.3 is a conceptual view showing an organic light emitting device according to the present invention.

도 4는 용매에 분산된 형태의 양자점을 나타낸 도면.4 shows quantum dots in a form dispersed in a solvent.

도 5는 양자점 용액에 있어서 용매와 양자점 사이의 상의 관계를 나타낸 그래프.5 is a graph showing the relationship between a phase and a solvent in a quantum dot solution.

도 6a~ 도 6c는 소프트리소그래피를 이용한 양자점 형성방법을 나타낸 도면.6A-6C illustrate a method of forming quantum dots using soft lithography.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

101 : 기판 103 : 제1전극101 substrate 103 first electrode

104 : 정공수송층 105 : 유기발광층104: hole transport layer 105: organic light emitting layer

106 : 전자수송층 107 : 제2전극106: electron transport layer 107: second electrode

130 : 발광층 150 : 소프트몰드130: light emitting layer 150: soft mold

130 : 양자점 용액130: quantum dot solution

본 발명은 유기전계 발광소자의 제조방법에 관한 것으로, 더 자세하게는 기판에 요철을 형성하여 요철부에 유기발광물질을 인쇄하여 유기전계 발광소자를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing an organic light emitting device, and more particularly, to a method of manufacturing an organic light emitting device by forming an unevenness on a substrate and printing an organic light emitting material on the uneven portion.

21세기는 정보화 사회가 될 것으로 예상되는데, 이에 따라 어디에서나 손쉽게 정보를 얻을 필요가 있기 때문에 멀티미디어용 고성능 평판표시소자의 개발이 중요시되고 있다. 특히, 통신 및 컴퓨터에 관련하여 반도체와 표시장치의 소자개발에 관련한 기술개발이 중요시되고 있고 있다. 그 중 천연색표시소자로써 주목받는 소자가 유기전계 발광소자이다.It is expected that the 21st century will be an information society, and accordingly, it is important to develop a high performance flat panel display device for multimedia because it is necessary to easily obtain information from anywhere. In particular, technology development related to device development of semiconductors and display devices is becoming important in relation to communication and computers. Among them, an organic electroluminescent device is an element attracting attention as a color display device.

도 1은 종래의 일반적인 유기전계 발광소자를 나타낸 개념도이며, 도 2는 상기 유기전계 발광소자의 밴드다이어그램(band diagram)이다.1 is a conceptual diagram illustrating a conventional organic EL device, and FIG. 2 is a band diagram of the organic EL device.

도 1에 도시된 바와 같이, 유기전계 발광소자는 일함수(work function)가 높은 금속전극과 낮은 금속전극 사이에 발광물질이 삽입되는 구조로 되어 있다. 일함수가 높은 금속전극은 발광물질에 정공을 주입하는 양극(anode;3)으로 사용되고 낮은 금속전극은 발광물질에 전자를 주입하는 음극(cathode;7)으로 사용된다.As shown in FIG. 1, the organic light emitting diode has a structure in which a light emitting material is inserted between a metal electrode having a high work function and a low metal electrode. The metal electrode having a high work function is used as an anode 3 for injecting holes into the light emitting material and the low metal electrode is used as a cathode 7 for injecting electrons into the light emitting material.

이때, 발광된 빛이 발광소자 외부로 발산되게 하기 위하여 한쪽 전극은 발광파장영역에서 빛의 흡수가 거의 없는 투명한 물질을 사용한다. 투명전극으로는 ITO(Indium Tin Oxide)가 가장 많이 사용되며, 이 금속은 통상 정공이 주입되는 양극(3)으로 사용된다. 음극(7)으로는 전자의 주입을 용이하게 하기 위해 일반적으로 일함수가 낮은 금속을 사용한다.In this case, in order to emit the emitted light to the outside of the light emitting device, one electrode uses a transparent material having almost no light absorption in the emission wavelength region. Indium Tin Oxide (ITO) is most commonly used as the transparent electrode, and this metal is usually used as the anode 3 into which holes are injected. As the cathode 7, a metal having a low work function is generally used to facilitate the injection of electrons.

유기전계 발광소자의 발광의 원리는 다음과 같다. 일함수가 높은 양극(3)과 낮은 음극(7)에서 각각 정공과 전자가 발광층(5)에 주입되면, 상기 발광층(5) 내에 엑시톤(exciton)이 생성되며, 이 엑시톤이 발광, 소멸(decay)함에 따라 도 2에 도시된 발광층(15)의 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)와 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)의 에너지 차이에 해당하는 빛이 발생하게 된다.The principle of light emission of the organic light emitting device is as follows. When holes and electrons are injected into the light emitting layer 5 at the anode 3 and the cathode 7 having a high work function, excitons are generated in the light emitting layer 5, and the excitons emit light and decay. As a result, light corresponding to the energy difference between the low unoccupied molecular orbital (LUMO) and the highest occupied molecular orbital (HOMO) of the light emitting layer 15 shown in FIG. 2 is generated.

상기 유기전계 발광소자에 사용되는 유기물질로는 도전성이 있으며 발광효율이 좋은 Alq3와 같은 유기물질을 사용하였으며, 일함수가 높은 양극으로는 ITO(Indium Tin Oxide), 일함수가 작은 음극으로는 금속을 사용하는 것이 일반적이었다.As the organic material used in the organic light emitting device, an organic material such as Alq3, which is conductive and has good luminous efficiency, was used.Indium tin oxide (ITO) as a cathode having a high work function, and a metal as a cathode having a small work function It was common to use

그러나, 종래 유기전계 발광소자에 사용되는 유기발광물질은 유기물로 구성되어 있기 때문에 구동전압을 높이는 등 높은 에너지를 가하게 되는 경우, 유기물질의 분해가 일어나 수명이 짧아지며 원하는 파장대의 발광효율이 낮아지는 문제점이 있었다.However, since the organic light emitting material used in the conventional organic light emitting device is composed of organic material, when high energy is applied such as driving voltage is increased, the organic material is decomposed to shorten the lifespan and lower the luminous efficiency of the desired wavelength band. There was a problem.

이러한 문제점을 해결하기 위해 발광층으로 양자점(Quantum Dot)을 이용한 유기전계 발광소자가 개발되었다.In order to solve this problem, an organic light emitting device using a quantum dot as a light emitting layer has been developed.

양자점(quantum dot)이란 나노크기의 반도체 물질이다. 원자가 분자를 이루고, 분자는 클러스터라고 하는 작은 분자들의 집합체를 구성하어 나노입자를 이루는데, 이러한 나노입자들이 특히 반도체 특성을 띠고 있을 때 이를 양자점이라고 한다.Quantum dots are nanoscale semiconductor materials. Atoms form molecules, and molecules form clusters of small molecules called clusters that form nanoparticles, which are called quantum dots, especially when they have semiconducting properties.

양자점은 외부에서 에너지를 받아 들뜬 상태에 이르면, 자체적으로 해당하는 에너지 밴드갭에 따른 에너지를 방출하는 특성이 있는데, 양자점으로부터 나오는 빛의 파장을 조절하는 파라미터는 양자점의 크기이다. 따라서, 양자점의 크기를 조절하여 다양한 파장대의 광을 얻을 수 있는 장점이 있다.When the quantum dot reaches the excited state from the outside, the quantum dot itself emits energy according to the corresponding energy band gap. The parameter controlling the wavelength of light emitted from the quantum dot is the size of the quantum dot. Therefore, there is an advantage that the light of various wavelengths can be obtained by adjusting the size of the quantum dot.

상기한 다양한 파장대의 양자점의 발광특성을 이용하여 유기전계 발광소자의 유기발광층으로 이용할 수 있다. 특히 적, 녹, 청색 빛의 파장을 이루는 양자점을 이용하여 유기전계 발광소자의 유기발광층을 형성하는 방법으로는 일반적으로 진공 증착방법과 액상 양자점을 이용한 잉크젯 인쇄방법이나 노광방식에 의한 선택적 성막방법이 있으며, 각기 장단점을 가지고 있다.The light emitting characteristics of the quantum dots in the various wavelength bands may be used as the organic light emitting layer of the organic light emitting diode. In particular, the method of forming the organic light emitting layer of the organic light emitting device using the quantum dots forming the wavelength of red, green, and blue light is generally a vacuum deposition method, an inkjet printing method using a liquid quantum dot, or a selective film formation method by exposure Each has its advantages and disadvantages.

그 중에서도 노광공정을 이용한 기존의 포토리소그래피 공정의 대안으로 소프트 리소그래피 기술이 발전되어 왔으며, 이 공정은 노광공정이 필요없기 때문에 매우 편리하고 획기적 기술이라고 할 수 있다.Among them, soft lithography technology has been developed as an alternative to the conventional photolithography process using the exposure process, and this process is very convenient and innovative because it does not require an exposure process.

소프트 리소그래피는 미세패턴이 형성된 PDMS(polydimethylsiloxane) 몰드와 같은 일래스토머릭 스탬프(elastomeric stamp)를 이용하여 선택영역에 균일한 두께의 박막 형성이 가능하다.Soft lithography can form a thin film of uniform thickness in a selected region by using an elastomeric stamp such as a polydimethylsiloxane (PDMS) mold having a fine pattern.

그러나 종래에 사용되는 PDMS 몰드는 양자점의 용매가 PDMS 몰드 내로 침투됨으로써 패턴의 변형을 일으키는 스웰링(swelling) 현상이 일어나는 문제가 있으며, 기판과의 접촉에 큰 영향을 끼쳐 몰드와 재료와의 분리에 많은 어려움을 가져오기 때문에 고정세 패턴 형성에 어려움이 있었다.However, the conventional PDMS mold has a problem of swelling, which causes deformation of the pattern by infiltrating the solvent of the quantum dot into the PDMS mold, and greatly affects contact with the substrate, thereby causing separation between the mold and the material. Because of the many difficulties, there was a difficulty in forming a high tax pattern.

특히, 비극성 용매로 표면처리를 한 양자점 용액의 경우 양자점의 표면을 둘러싸고 있는 긴 탄화수소 사슬(hydrocarbon-chain)의 말단기의 PDMS와의 스웰링이 증가되어 패턴의 변형이 심해지는 문제점이 있다. In particular, in the case of a quantum dot solution surface-treated with a non-polar solvent, the swelling of the end group of the long hydrocarbon-chain end group surrounding the surface of the quantum dot is increased, so that the deformation of the pattern is severe.

또한, PDMS에 흡착된 양자점 용액의 농도에 따라서도 스웰링의 정도가 달라져서 인쇄 전후에 패턴형성시 많은 문제점이 발생된다.In addition, the degree of swelling also varies depending on the concentration of the quantum dot solution adsorbed on PDMS, which causes many problems in pattern formation before and after printing.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 스웰링이 저감된 유기전계 발광소자를 제공하는 것이다. 또한 양자점 용액의 상태를 최적화함으로서 고품질의 유기전계 발광소자를 제공하는 것이다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide an organic EL device with reduced swelling. In addition, it is to provide a high quality organic EL device by optimizing the state of the quantum dot solution.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기전계 발광소자의 제조방법은, 기판을 준비하는 단계와; 상기 기판 상에 제1전극을 형성하는 단계와; 상기 제1전극 상에 제1전도성 유기물층을 형성하는 단계와; 친수성 유기용매에 분산된 양자점 용액을 준비하는 단계와; 소프트리소그래피로 상기 제1전도성 유기물층 상에 상기 양자점 용액을 전사시켜 겔 상의 양자점층을 형성하는 단계와; 상기 양자점층 상에 제2전도성 유기물층을 형성하는 단계; 및 상기 제2전도성 유기물층 상에 제2전극을 형성하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an organic light emitting display device, the method comprising: preparing a substrate; Forming a first electrode on the substrate; Forming a first conductive organic material layer on the first electrode; Preparing a quantum dot solution dispersed in a hydrophilic organic solvent; Transferring the quantum dot solution onto the first conductive organic material layer by soft lithography to form a quantum dot layer on a gel; Forming a second conductive organic material layer on the quantum dot layer; And forming a second electrode on the second conductive organic material layer.

상기 양자점 용액을 준비하는 단계는 양자점을 친수성 유기용매에 85~95중량%의 농도로 분산시키는 것을 특징으로 한다.The preparing of the quantum dot solution is characterized in that the quantum dot is dispersed in a hydrophilic organic solvent at a concentration of 85 to 95% by weight.

이때, 상기 친수성 유기용매에 양자점을 분산시키는 단계는 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 이소프로필알콜(isopropyl alcohol, IPA) 중 어느 하나를 포함하는 용액에 분산시키는 것을 특징으로 하며, 비점이 낮은 제1용매와 비점이 높은 제2용매를 혼합하고, 상기 혼합된 용매에 양자점을 분산시킬 수도 있다. At this time, the step of dispersing the quantum dots in the hydrophilic organic solvent is characterized in that the dispersion in a solution containing any one of methanol (methanol), ethanol (ethanol), isopropyl alcohol (isoA), The first solvent and the second solvent having a high boiling point may be mixed, and the quantum dots may be dispersed in the mixed solvent.

여기서, 상기 제1용매와 제2용매를 혼합하는 단계는, 제1용매로 메탄올(methanol) 또는 이소프로필알콜(isopropylalcohol)을, 제2용매로 N-메틸피롤리돈(NMP) 또는 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르 메타크릴레이트(PEGMA)를 이용하여 혼합하는 것을 특징으로 한다.Here, in the step of mixing the first solvent and the second solvent, methanol (methanol) or isopropyl alcohol (isopropylalcohol) as the first solvent, N-methylpyrrolidone (NMP) or polyethylene glycol methyl as the second solvent It is characterized by mixing using ether methacrylate (PEGMA).

한편, 상기 소프트리소그래피를 이용하여 유기물층 상에 겔 상의 양자점층을 형성하는 단계는 설정된 패턴이 형성된 소프트몰드를 준비하는 단계와; 상기 소프트몰드의 표면에 상기 양자점 용액을 형성시키는 단계와; 상기 소프트몰드 표면의 양자점 용액을 기판 상에 전사시키는 단계 및 상기 양자점 용액을 큐어링하여 양자점층을 형성하는 단계로 이루로 이루어지는 것을 특징으로 한다. On the other hand, forming the quantum dot layer on the gel on the organic material layer using the soft lithography comprises the steps of preparing a soft mold having a set pattern; Forming the quantum dot solution on a surface of the soft mold; And transferring the quantum dot solution on the surface of the soft mold onto a substrate and forming a quantum dot layer by curing the quantum dot solution.

이때, 상기 소프트몰드는 PDMS(polidimethylsiloxane)를 사용할 수 있다.In this case, the soft mold may use PDMS (polidimethylsiloxane).

이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유기전계 발광소자의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing an organic light emitting diode according to the present invention will be described with reference to the drawings.

도 3은 본 발명에 따른 유기전계 발광소자를 나타낸 개념도이다.3 is a conceptual diagram illustrating an organic light emitting device according to the present invention.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 제1전극(103)과 제2전극(107) 사이에 유기발광층(105)이 삽입되는 구조로 되어 있다. As shown, the organic light emitting diode according to the present invention has a structure in which the organic light emitting layer 105 is inserted between the first electrode 103 and the second electrode 107.

제1전극(103)은 양극으로, 일함수(work function)가 높은 도전성 물질로 형성되며 유기발광층(105)에 정공을 주입한다. 제2전극(107)은 음극으로, 일함수가 낮은 도전성 금속전극으로 형성되며 유기발광층(105)에 전자를 주입한다.The first electrode 103 is an anode, and is formed of a conductive material having a high work function and injects holes into the organic light emitting layer 105. The second electrode 107 is a cathode, is formed of a conductive metal electrode having a low work function, and injects electrons into the organic light emitting layer 105.

유기발광층(105)은 음극에서 발생된 전자를 발광층에 수송하는 전자수송층(electron transport layer, 106)과, 양극에서 발생된 정공을 발광층에 수송하는 정공수송층(hole transport layer, 104) 및 상기 전자수송층(106)과 정공수송층(104)을 통해 공급된 전자와 정공이 만나 엑시톤(exciton)을 형성하여 광을 발생시키는 발광층(emissive layer, 130)으로 이루어지며, 상기 발광층(130)은 양자점으로 형성된다.The organic light emitting layer 105 includes an electron transport layer 106 for transporting electrons generated at the cathode to the light emitting layer, a hole transport layer 104 for transporting holes generated at the anode to the light emitting layer, and the electron transport layer. The electrons and holes supplied through the 106 and the hole transport layer 104 meet to form an exciton to generate light to generate light, and the light emitting layer 130 is formed of a quantum dot. .

이때, 상기 제1전극(103)은 투명한 도전물질로 형성되며, ITO((Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 금속산화물로 형성된다. 제2전극(107)은 일함수가 낮은 금속으로 형성한다.In this case, the first electrode 103 is formed of a transparent conductive material, and is formed of a metal oxide such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), etc. The second electrode 107 has a low work function. Formed of metal.

상기한 유기전계 발광소자에서 사용되는 양자점은 패턴을 형성하는 발광재료로서는 가시광선 영역에 에너지 밴드 갭(band gap)을 갖는 반도체 물질을 이용 가능하다. 바람직하게는 가시광선 영역의 파장을 갖는 것이 적절하며, 필요에 따라 다양한 양자점을 사용할 수 있을 것이다. 예를 들어 CdSe나 InP 등을 이용하여 양자점 발광층을 형성할 수 있다.The quantum dot used in the organic light emitting device may be a semiconductor material having an energy band gap in the visible light region as a light emitting material for forming a pattern. Preferably, it is appropriate to have a wavelength in the visible light region, and various quantum dots may be used as necessary. For example, the quantum dot light emitting layer may be formed using CdSe, InP, or the like.

상기한 양자점은 발광재료를 친수성 용매에 용해 또는 분산(dispersion)이 가능하므로, 액상으로 제조가 가능하다. 따라서, 액상의 물질을 전사하는 소프트 리소그래피에 이용되어 패턴을 형성할 수 있게 된다.The quantum dots can be produced in a liquid phase because the light emitting material can be dissolved or dispersed in a hydrophilic solvent. Thus, it can be used in soft lithography for transferring a liquid material to form a pattern.

도 4는 용매에 분산된 형태의 양자점을 나타낸 것으로, 나노입자로 이루어진 핵(core, 131)과, 핵을 둘러싸고 있는 보호 무기물 껍질(protective inorganic shell, 133), 및 상기 무기물 껍질을 둘러싸고 있는 유기리간드 껍질(organic ligand shell, 135)로 구성된다.Figure 4 shows the quantum dots in the form of dispersed in a solvent, the core (131) consisting of nanoparticles, the protective inorganic shell (133) surrounding the nucleus, and the organic ligand surrounding the inorganic shell Organic ligand shell (135).

상기 핵(131)은 무기물 나노입자로 구성되며 용액 상에서 합성을 통해 양자점을 키울 수 있으며 양자점의 크기는 2~12nm로 조절할 수 있다. 양자점은 전자(electron)와 홀(hole)이 비편재(delocalized)되어 있다. 이때 보호 무기물 껍질(133)은 상기 양자점을 보호하는 역할을 하며, 유기리간드 껍질(135)은 상기 양자점을 보호함과 동시에 양자점을 용매에 분산시키는 역할을 한다.The nucleus 131 is composed of inorganic nanoparticles and can grow quantum dots through synthesis on a solution, the size of the quantum dots can be adjusted to 2 ~ 12nm. Quantum dots are delocalized in electrons and holes. In this case, the protective inorganic shell 133 serves to protect the quantum dots, and the organic ligand shell 135 serves to protect the quantum dots and to disperse the quantum dots in a solvent.

상기한 양자점은 먼저 발광단으로 사용되는 양자점 핵(131)을 형성하고 핵(131)을 보호하기 위해 표면에 보호막(133)을 코팅한 후, 보호막(133)이 형성된 양자점을 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 이소프로필알콜(isopropyl alcohol, IPA) 등을 포함하는 친수성 유기 용매에 넣는 방식으로 만들 수 있다. 이때 상기한 친수성 유기용매에 의해 친수성 리간드 껍질(135)이 만들어지며, 상기 보호막으로는 ZnS 또는 GaN와 같은 무기물을 이용하는 것이 바람직하다.The quantum dot is formed by first forming a quantum dot nucleus 131 to be used as a luminophore and to coat the protective film 133 on the surface to protect the nucleus 131, and then the quantum dot formed with the protective film 133 is methanol, It can be prepared by adding a hydrophilic organic solvent containing ethanol, isopropyl alcohol (IPA) and the like. In this case, the hydrophilic ligand shell 135 is formed by the hydrophilic organic solvent, and as the protective layer, it is preferable to use an inorganic material such as ZnS or GaN.

상기한 방식으로 만들어진 양자점은 소프트리소그래피를 이용하여 유기전계 발광소자의 발광층으로 형성되는데, 용매의 종류와 농도를 조절함으로써 소프트몰드와의 스웰링을 감소시키는 효과가 있다. The quantum dots made in the above-described manner are formed as the light emitting layer of the organic light emitting device using soft lithography, and have an effect of reducing swelling with the soft mold by adjusting the type and concentration of the solvent.

여기서, 스웰링을 가늠할 수 있는 척도를 χ라고 하면 플로리-허긴스 이론(Flory-Huggins Theory)에 따라 다음과 같은 식을 만족한다.Here, if the measure of swelling is χ, the following equation is satisfied according to the Flory-Huggins Theory.

χ=(δmold-δsolvent)2 χ = (δ mold -δ solvent ) 2

상기한 식의 δ는 어떤 물질에 대한 용해도 파라미터(solubility parameter) 를 나타낸 것으로, χ가 클수록 스웰링이 작아지고, χ가 작을수록 스웰링이 커진다. 상기한 식에 따르면 어떤 물질에 있어 소프트몰드와 용매에 대한 용해도 파라미터 차이가 크면 클수록 스웰링이 작아지는 것을 알 수 있다.Δ of the above formula represents a solubility parameter for a substance. The larger the χ, the smaller the swelling, and the smaller the χ, the larger the swelling. According to the above formula, the larger the difference in the solubility parameter for the soft mold and the solvent, the smaller the swelling.

양자점의 경우를 살펴보면 소프트몰드에 대한 용해도 파라미터(δmold)와 발광재료의 용매에 대한 용해도 파라미터(δsolvent)가 차이가 클수록 스웰링이 감소하여 좋은 퍼포먼스를 내게 된다. 이는 양자점의 소프트몰드 또는 용매에 대한 용해도 값의 차이가 작게 되면, 소프트몰드와 용매에 용해되는 정도가 비슷하여 소프트몰드 양자점이 스며드는 현상이 일어나고 결과적으로 양자점 패턴이 변형되는 문제점이 생기기 때문이다. In the case of quantum dots, the greater the difference between the solubility parameter (δ mold ) for the soft mold and the solubility parameter (δ solvent ) for the solvent of the light emitting material, the better the swelling is reduced. This is because when the difference between the solubility values in the soft mold or the solvent of the quantum dots is small, the degree of dissolution in the soft mold and the solvent is similar, so that the phenomenon of the soft mold quantum dots is infiltrated and the quantum dot pattern is deformed as a result.

발광재료의 소프트몰드로 쓰이는 PDMS에 대한 용해도 파라미터는 7.2(cal/cm3)1/2이므로, χ값이 크게 하기 위해서 친수성 용매로 형성된 껍질에 의해 발광재료의 용해도 파라미터(Solubility parameter, δsolvent)가 10(cal/cm3)1/2이상이 되는 용매가 바람직하다.The solubility parameter for PDMS used as soft mold of the light emitting material is 7.2 (cal / cm 3 ) 1/2, so that the solubility parameter (δsolvent) of the light emitting material is changed by the shell formed with hydrophilic solvent to increase the χ value. The solvent which becomes 10 (cal / cm <3> ) 1/2 or more is preferable.

본 발명에서는 친수성 용매를 사용함으로써 χ값을 증가시켜 스웰링을 감소시킬 수 있다. 이에 따라 미세패턴의 형성이 가능하여 고정세 패터닝이 가능하게 된다.In the present invention, the swelling can be reduced by increasing the χ value by using a hydrophilic solvent. As a result, fine patterns can be formed, thereby enabling high-definition patterning.

한편 양자점 용액에서의 양자점의 농도에 따라 양자점의 상(phase)이 결정된다. 소프트리소그래피를 이용하여 패턴을 형성하기 위해서는 겔 상태(gel state)가 바람직하며, 적절한 겔 상태를 만들기 위해 양자점의 농도를 조절할 필요가 있다.The phase of the quantum dots is determined by the concentration of the quantum dots in the quantum dot solution. In order to form a pattern using soft lithography, a gel state is preferable, and it is necessary to adjust the concentration of the quantum dots to make an appropriate gel state.

도 5는 양자점 용액에 있어서 용매와 양자점 사이의 상의 관계를 나타낸 것으로, 양자점의 농도에 따라 액체와 겔 상태 및 고체의 상으로 존재하는 것을 나타낸다. Figure 5 shows the relationship between the phase of the solvent and the quantum dot in the quantum dot solution, it is present in the liquid and gel state and solid phase depending on the concentration of the quantum dot.

본 발명에 따르면 소프트리소그래피를 이용하여 기판에 양자점을 전사시켜야 하므로 겔 상태의 양자점 용액이 가장 적합하며, 그래프의 겔 상태에 해당하는 영역의 농도로 양자점을 유지할 필요가 있다. 이때, 발광층에 적절한 농도로 양자점이 배열되어 발광해야 하는 발광층의 특성상 양자점의 농도가 너무 낮거나 높지 않아야 하므로, 양자점의 농도가 85~95중량%인 것이 바람직하다. According to the present invention, it is necessary to transfer the quantum dots to the substrate using soft lithography, so that the gel quantum dot solution is most suitable, and it is necessary to maintain the quantum dots in the concentration corresponding to the gel state of the graph. In this case, since the concentration of the quantum dots should not be too low or high due to the characteristics of the light emitting layer in which the quantum dots are arranged at a suitable concentration in the light emitting layer, the concentration of the quantum dots is preferably 85 to 95% by weight.

한편, 상기 양자점을 분산시키기 위한 용매로는 제1용매와 제2용매를 혼합하여 사용한다. 이는 용매의 휘발성이 지나치게 좋으면 소프트리소그래피로 전사시 용매가 쉽게 휘발되어 패턴의 균일도(uniformity)가 떨어져 균열(crack)이 생기는 문제점이 있으며, 용매의 휘발성이 지나치게 낮으면 쉽게 양자점이 건조되지 않아 패턴의 평탄도가 떨어지는 문제점이 있기 때문이다. On the other hand, a solvent for dispersing the quantum dots is used by mixing a first solvent and a second solvent. If the volatility of the solvent is too good, the solvent is easily volatilized during soft lithography transfer, and the uniformity of the pattern is reduced, resulting in cracks. This is because there is a problem that the flatness is poor.

따라서, 본 발명에서 사용하는 양자점을 겔 상태로 형성하기 위한 용매로 비점이 낮은 제1용매와 비점이 높은 제2용매를 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 두 가지 용매 중 비점이 낮은 제1용매는 캐리어 용매(carrier solvent), 비점이 높은 제2용매는 프린팅 용매(printing solvent)라고 한다. 이때, 캐리어용매로는 메탄올(methanol)이나 이소프로필알콜(isopropylalcohol) 등이 있으며, 프린팅 용매로는 N-메틸피롤리돈(NMP)이나 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르 메 타크릴레이트(PEGMA) 등이 있다.Therefore, the first solvent having a low boiling point and the second solvent having a high boiling point are used as a solvent for forming the quantum dots used in the gel in the present invention. Here, the first solvent having a low boiling point among the two solvents is a carrier solvent, and the second solvent having a high boiling point is called a printing solvent. At this time, the carrier solvent is methanol (methanol), isopropylalcohol (isopropylalcohol) and the like, the printing solvent is N-methylpyrrolidone (NMP), polyethylene glycol methyl ether methacrylate (PEGMA) and the like.

이하 도 3을 참조하여 상기한 양자점 용액을 소프트몰드를 이용하여 패터닝하여 유기전계 발광소자를 제조하는 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing an organic light emitting diode by patterning the quantum dot solution using a soft mold will be described with reference to FIG. 3.

본 발명에 따른 유기전계 발광소자를 제조하기 위해서는 먼저 투명한 기판(101)을 준비한다.In order to manufacture the organic light emitting device according to the present invention, first, a transparent substrate 101 is prepared.

그 다음 기판(101) 상에 제1전극(103)을 형성한다. 제1전극(103)은 배면 발광 유기전계 발광소자일 경우 투명한 도전성 물질로 형성하며, ITO가 바람직하다. 이 경우 ITO는 일함수가 높은 도전성 금속 산화물로 양극으로 작용한다. Next, the first electrode 103 is formed on the substrate 101. The first electrode 103 is formed of a transparent conductive material in the case of a bottom emission organic light emitting diode, and preferably ITO. In this case, ITO serves as an anode as a conductive metal oxide having a high work function.

그 다음 제1전극(103)이 형성된 기판(101)에 소프트리소그래피를 이용하여 제1전도성 유기물층(104)을 형성한다. 제1전도성 유기물층(104)은 제1전극(103)에서 제공하는 정공을 이후 형성할 발광층(130)에 수송하는 정공수송층에 해당한다.Next, the first conductive organic material layer 104 is formed on the substrate 101 on which the first electrode 103 is formed using soft lithography. The first conductive organic layer 104 corresponds to a hole transport layer that transports holes provided from the first electrode 103 to the light emitting layer 130 to be formed later.

다음으로 상기 제1전도성 유기물층(104)의 상부에 발광층(130)을 형성하는데, 발광층(130)으로는 겔 상태의 본 발명에 따른 양자점 용액을 준비하여, 상기 양자점 용액을 리소그래피를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 한다.Next, a light emitting layer 130 is formed on the first conductive organic material layer 104. As the light emitting layer 130, a quantum dot solution according to the present invention in a gel state is prepared, and the quantum dot solution is formed by lithography. It is characterized by.

양자점 용액을 준비하는 단계는, 양자점을 친수성 유기용매에 85~95중량%의 농도로 분산시키는 것을 특징으로 한다. The preparing of the quantum dot solution is characterized in that the quantum dot is dispersed in a hydrophilic organic solvent at a concentration of 85 to 95% by weight.

이때, 상기 친수성 유기용매에 양자점을 분산시키는 단계는 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 이소프로필알콜(isopropyl alcohol, IPA) 중 어느 하나를 포함하는 용액에 분산시킨다.In this case, the step of dispersing the quantum dots in the hydrophilic organic solvent is dispersed in a solution containing any one of methanol (methanol), ethanol (ethanol), isopropyl alcohol (IPA).

한편, 상기 친수성 유기용매를 이용하여 비점이 높은 제1용매와 비점이 높은 제2용매를 혼합하여, 상기 혼합된 용매에 양자점을 분산시키는 방법으로 양자점 용액을 준비할 수 있다. 이때, 제1용매로는 메탄올(methanol)이나 이소프로필알콜(isopropylalcohol) 등을 사용할 수 있으며, 제2용매로는 N-메틸피롤리돈(NMP)이나 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르 메타크릴레이트(PEGMA) 등을 사용할 수 있다.Meanwhile, the quantum dot solution may be prepared by mixing the first solvent having a high boiling point and the second solvent having a high boiling point by using the hydrophilic organic solvent and dispersing the quantum dots in the mixed solvent. In this case, methanol may be used as the first solvent, isopropylalcohol, and the like, and the second solvent may be N-methylpyrrolidone (NMP) or polyethylene glycol methyl ether methacrylate (PEGMA). Can be used.

이때 사용되는 양자점은 종래의 탄화수소 사슬 대신 친수성 리간드 껍질을 가지며, 또한, 양자점 용액은 양자점 농도가 85~95중량%, 즉, 용액의 함량이 5~15중량%인 것이 바람직하다.In this case, the quantum dot used has a hydrophilic ligand shell instead of the conventional hydrocarbon chain, and the quantum dot solution preferably has a quantum dot concentration of 85 to 95% by weight, that is, a solution content of 5 to 15% by weight.

상기한 양자점 용액을 이용함에 따라, 겔 상태의 양자점 용액을 이용하여 상기한 바와 같이 소프트리소그래피로 간편하게 발광층(130)을 형성할 수 있으며, 도 6a~ 도 6c는 소프트리소그래피(soft lithography)를 이용한 양자점 형성방법을 나타낸 것이다.By using the quantum dot solution described above, the light emitting layer 130 can be easily formed by soft lithography using the quantum dot solution in a gel state, and FIGS. 6A to 6C illustrate quantum dots using soft lithography. It shows the formation method.

먼저, 도 6a와 같이, 양각부(A)와 음각부(B)가 형성되고 형성하고자 하는 미세패턴에 대해 반대의 프로파일을 가지는 소프트몰드(150)를 준비한다. 그 다음 도포하고자 하는 양자점 용액(130)이 도포된 예비기판(152)에 접촉시켜 양각부(A)에 양자점 용액(130)을 피착시킨다.First, as shown in FIG. 6A, an embossed portion A and an engraved portion B are formed, and a soft mold 150 having an opposite profile with respect to a fine pattern to be formed is prepared. Next, the quantum dot solution 130 is deposited on the relief portion A by contacting the preliminary substrate 152 coated with the quantum dot solution 130 to be applied.

이때, 상기 소프트몰드(150)는 탄성이 있는 일래스토머 고분자물질로 형성되며, 특히 고분자물질 중 PDMS(polydimethylsiloxane)로 마련될 수 있다. PDMS는 미세한 양각부분과 음각부분을 갖는 미세패턴의 형성이 용이하면서도 비용이 저렴한 장점이 있다. In this case, the soft mold 150 is formed of an elastomeric polymer material having elasticity, and in particular, may be formed of PDMS (polydimethylsiloxane) of the polymer material. PDMS has the advantage of being easy to form a fine pattern having fine embossed portions and intaglio portions, but at a low cost.

양자점 용액(130)이 피착된 소프트몰드(150)는, 도 6b와 같이, 패턴을 형성 하고자 하는 기판(101) 상에 배치된 후 기판(101)에 접촉되어 양자점 용액(130)을 기판(101)에 전사시키게 된다.The soft mold 150 having the quantum dot solution 130 deposited thereon is disposed on the substrate 101 on which the pattern is to be formed, as shown in FIG. 6B, and then contacted with the substrate 101 to contact the quantum dot solution 130 with the substrate 101. To be transferred).

상기 전사된 양자점 용액(130)은 이후 제1용매와 제2용매를 제거하는 큐어링(curing)의 과정을 거칠 수 있다. 이때 제1용매는 비점이 낮아 쉽게 양자점층의 형성시 휘발되어 소량만 남아있거나 남아있지 않게 되며, 제2용매는 비점이 높아 그대로 남아있게 된다. 따라서 상기 제1용매와 제2용매를 제거하기 위해 큐어링의 과정을 거쳐 양자점층으로 형성된 발광층(130)을 형성한다.The transferred quantum dot solution 130 may then be cured to remove the first solvent and the second solvent. At this time, the first solvent has a low boiling point and is easily volatilized when the quantum dot layer is formed, so that only a small amount or no remaining remains, and the second solvent has a high boiling point and remains as it is. Therefore, the light emitting layer 130 formed of a quantum dot layer is formed through a curing process to remove the first solvent and the second solvent.

기판(101)에 전사된 양자점 용액(130)은 도 6c와 같이, 경화의 과정을 거쳐 이후 발광층(130)으로 작용하게 된다.The quantum dot solution 130 transferred to the substrate 101 acts as a light emitting layer 130 after the curing process, as shown in FIG. 6C.

그 다음, 발광층(130)이 형성된 기판(101) 상에 제2전도성 유기물층(106)을 형성한다. 제2전도성 유기물질층(106)은 이후 형성될 제2전극(107)에서 제공하는 전자를 발광층(130)에 수송하는 전자수송층에 해당한다. Next, the second conductive organic material layer 106 is formed on the substrate 101 on which the light emitting layer 130 is formed. The second conductive organic material layer 106 corresponds to an electron transport layer that transports electrons provided from the second electrode 107 to be formed later to the light emitting layer 130.

그 다음 전자수송층의 상부에 제2전극(107)을 형성하며, 제2전극(107)은 일함수가 작은 금속으로 형성하는 것이 바람직하다. Next, the second electrode 107 is formed on the electron transport layer, and the second electrode 107 is preferably formed of a metal having a small work function.

본 발명에 대해서 구체적으로 기재된 설명은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예를 들어 제1전극을 투명한 도전성 물질로 형성한 것은 기판의 배면으로 빛을 발광하는 경우인 배면발광 유기전계 발광소자에 해당하며, 필요에 따라 제2전극을 투명한 도전성 물질로 형성하는 전면발광 유기전계 발광소자도 제조할 수 있다. The detailed description of the invention should be construed as an illustration of preferred embodiments rather than to limit the scope of the invention. For example, the first electrode formed of a transparent conductive material corresponds to a back light emitting organic electroluminescent device that emits light to the rear surface of the substrate, and a top emitting organic material of forming the second electrode of the transparent conductive material, if necessary. Electroluminescent elements can also be manufactured.

따라서, 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.Therefore, the invention should not be defined by the described embodiments, but should be defined by the claims and their equivalents.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 겔 상태의 양자점 용액을 이용하여 소프트리소그래피로 간편하게 발광층을 형성할 수 있다. 또한 양자점 용액과 소프트몰드와의 용해를 줄여 스웰링을 저감시켜 고품질의 유기전계 발광소자를 제공한다.As described above, according to the present invention, the light emitting layer can be easily formed by soft lithography using the gel quantum dot solution. In addition, by reducing the dissolution of the quantum dot solution and the soft mold to reduce the swelling to provide a high quality organic EL device.

Claims (8)

기판을 준비하는 단계;Preparing a substrate; 상기 기판 상에 제1전극을 형성하는 단계;Forming a first electrode on the substrate; 상기 제1전극 상에 제1전도성 유기물층을 형성하는 단계;Forming a first conductive organic material layer on the first electrode; 친수성 유기용매에 분산된 양자점 용액을 준비하는 단계;Preparing a quantum dot solution dispersed in a hydrophilic organic solvent; 소프트리소그래피로 상기 제1전도성 유기물층 상에 상기 양자점 용액을 전사시켜 겔 상의 양자점층을 형성하는 단계;Transferring the quantum dot solution onto the first conductive organic material layer by soft lithography to form a quantum dot layer on a gel; 상기 양자점층 상에 제2전도성 유기물층을 형성하는 단계; 및Forming a second conductive organic material layer on the quantum dot layer; And 상기 제2전도성 유기물층 상에 제2전극을 형성하는 단계를 포함하는 유기전계 발광소자 제조방법.The method of manufacturing an organic light emitting device comprising the step of forming a second electrode on the second conductive organic material layer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 양자점 용액을 준비하는 단계는 Preparing the quantum dot solution 양자점을 친수성 유기용매에 85~95중량%의 농도로 분산시키는 것을 특징으로 하는 제조방법.A quantum dot is dispersed in a hydrophilic organic solvent at a concentration of 85 to 95% by weight. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 친수성 유기용매에 양자점을 분산시키는 단계는 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 이소프로필알콜(isopropyl alcohol, IPA) 중 어느 하나를 포함하는 용액에 분산시키는 것을 특징으로 하는 제조방법.Dispersing the quantum dot in the hydrophilic organic solvent is a manufacturing method characterized in that the dispersion in a solution containing any one of methanol (methanol), ethanol (ethanol), isopropyl alcohol (isopropyl alcohol, IPA). 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 친수성 유기용매에 양자점을 분산시키는 단계는 Dispersing a quantum dot in the hydrophilic organic solvent 비점이 낮은 제1용매와 비점이 높은 제2용매를 혼합하는 단계와,Mixing the first solvent having a low boiling point and the second solvent having a high boiling point, 상기 혼합된 용매에 양자점을 분산시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 제조방법.Dispersing the quantum dots in the mixed solvent. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제1용매와 제2용매를 혼합하는 단계는, 제1용매로 메탄올(methanol) 또는 이소프로필알콜(isopropylalcohol)을 이용하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 제조방법.The step of mixing the first solvent and the second solvent, characterized in that the mixing using the methanol (methanol) or isopropyl alcohol (isopropylalcohol) as the first solvent. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제1용매와 제2용매를 혼합하는 단계는, 제2용매로 N-메틸피롤리돈(NMP) 또는 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르 메타크릴레이트(PEGMA)를 이용하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 제조방법.In the mixing of the first solvent and the second solvent, N-methylpyrrolidone (NMP) or polyethylene glycol methyl ether methacrylate (PEGMA) as a second solvent is mixed. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 소프트리소그래피를 이용하여 유기물층 상에 겔 상의 양자점층을 형성 하는 단계는, Forming a quantum dot layer on the gel on the organic material layer using the soft lithography, 설정된 패턴이 형성된 소프트몰드를 준비하는 단계;Preparing a soft mold having a set pattern; 상기 소프트몰드의 표면에 상기 양자점 용액을 형성시키는 단계;Forming the quantum dot solution on a surface of the soft mold; 상기 소프트몰드 표면의 양자점 용액을 기판 상에 전사시키는 단계; 및Transferring a quantum dot solution of the soft mold surface onto a substrate; And 상기 양자점 용액을 큐어링하여 양자점층을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 제조방법.Curing the quantum dot solution to form a step of forming a quantum dot layer. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 소프트몰드는 PDMS(polidimethylsiloxane)인 것을 특징으로 하는 제조방법.The soft mold is PDMS (polidimethylsiloxane) characterized in that the manufacturing method.
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