KR20080074548A - Quantum-dot electroluminescence device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 발광 소자를 개념적으로 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view conceptually illustrating a quantum dot light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 양자점의 구조를 개념적으로 도시한 단면도이다. 2 is a cross-sectional view conceptually illustrating a structure of a quantum dot according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 발광 소자의 제조 방법을 개념적으로 도시한 단면도들이다. 3 to 6 are cross-sectional views conceptually illustrating a method of manufacturing a quantum dot light emitting device according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 양자점 발광 소자의 전류-전압(I-V) 특성을 나타내는 그래프이다. 7 is a graph showing current-voltage (I-V) characteristics of a quantum dot light emitting device manufactured according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100: 양자점 발광 소자100: quantum dot light emitting device
110: 베이스 기판 120: 제1 전극 층110: base substrate 120: first electrode layer
130: p-형 물질 층 140: 양자점 발광 층130: p-type material layer 140: quantum dot light emitting layer
142: 양자점 144: 제1 무기물 142: quantum dot 144: first inorganic
145: 금속 이온 150: n-형 물질 층145: metal ion 150: n-type material layer
160: 제2 전극 층 250: 다른 형태의 양자점160: second electrode layer 250: another type of quantum dot
151: 코어(core)부 152: 셸(shell)부 151: core portion 152: shell portion
본 발명은 양자점 발광 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 내구성 및 구동 안정성이 우수한 양자점 발광 소자 및 공정 효율이 우수한 상기 양자점 발광 소자의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a quantum dot light emitting device and a method of manufacturing the same, to a quantum dot light emitting device excellent in durability and driving stability and to a method of manufacturing the quantum dot light emitting device excellent in process efficiency.
양자점 발광 소자[QD-EL(quantum dot electroluminescence) device 또는 ND-EL (nanodot electroluminescence) device]란, 전원이 인가되면 무기물 반도체 입자인 양자점(Quantum dot)의 크기에 따라 서로 다른 특정 파장 영역의 광을 발광할 수 있는 소자를 말한다. A quantum dot electroluminescence (QD-EL) device or a ND-EL (nanodot electroluminescence) device, when a power is applied, emits light in a specific wavelength region depending on the size of a quantum dot, which is an inorganic semiconductor particle. Refers to an element capable of emitting light.
일반적으로 양자점의 습식합성 및 분산에 필요한 유기물은 소자제조 후 소자안정성 및 구동안정성 면에서 부정적인 영향을 미친다. 종래의 양자점 발광소자는 대부분 정공수송층(Hole transport layer: HTL)위에 양자점을 배열하고 전자수송층(Electron transport layer: ETL)으로써 단분자 유기물을 진공 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 최근에는 n-형 무기물질의 전구체 용액을 코팅한 후 열처리하여 박막을 형성하여 발광소자를 제작 할 수 있는 습식 공정을 사용하기도 한다. In general, organic materials necessary for wet synthesis and dispersion of quantum dots have a negative effect on device stability and driving stability after device fabrication. Conventional quantum dot light emitting devices may be manufactured by arranging quantum dots on a hole transport layer (HTL) and vacuum depositing monomolecular organic material as an electron transport layer (ETL). Recently, a wet process may be used in which a precursor solution of an n-type inorganic material is coated and then heat treated to form a thin film to manufacture a light emitting device.
그러나 습식공정으로 무기물 전구체(precursor)를 사용하여 n-형 무기물 박막(inorganic thin film)을 형성하는 경우, 유기용매에 양자점 입자들이 녹아서 양자점 입자들로 형성된 막이 손상되는 현상이 발생하는 문제가 있다. However, in the case of forming an n-type inorganic thin film using an inorganic precursor by a wet process, quantum dot particles are dissolved in an organic solvent, thereby causing a phenomenon in which a film formed of quantum dot particles is damaged.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원의 발명자는 사슬모양의 분자 양쪽에 기능기(functional group)가 존재하여 이웃한 양자점들 사이를 결속할 수 있는 유기 가교제(organic cross-linking agent)를 사용하여 양자점구속효과 (quantum confinement-effect)를 유지하고 양자점 박막의 화학적.기계적 안정성을 담보하여 습식 소자 제작공정을 가능케 할 수 있는 기술을 개발하기도 하였다. In order to solve this problem, the inventors of the present application use an organic cross-linking agent that has a functional group on both sides of the chain-shaped molecule to bind between neighboring quantum dots. We have also developed a technology that enables the manufacturing of wet devices by maintaining the quantum confinement-effect and ensuring the chemical and mechanical stability of the quantum dot thin film.
그러나 이러한 소자제작 공정 및 소자구조(예를 들면, ITO/고분자(ETL)/ 양자점/무기물/금속전극)("/" 표시는 적층 되어 있음을 표시하는 기호이며 동시에 이종물질간의 계면(interface)를 나타냄)에서는 ITO/고분자 또는 양자점/무기물 등, 유기물-무기물 의 이종접합 계면(hetero-junction interface)의 약점 때문에 전자 또는 정공 등에 의한 전류로 인하여, 계면 사이의 박리(delamination)현상이 발생할 수 있고, 소자열화(device degradation)의 원인이 될 수 있다. However, the device fabrication process and device structure (for example, ITO / polymer (ETL) / quantum dot / inorganic / metal electrode) ("/" mark is a symbol indicating that the stacked, and at the same time the interface between different materials In the case of ITO / polymer or quantum dot / inorganic material, due to the weakness of hetero-junction interface of organic-inorganic material, delamination between interfaces may occur due to current by electrons or holes, It may cause device degradation.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 내구성 및 구동 특성이 우수한 양자점 발광 소자를 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a quantum dot light emitting device that is excellent in durability and driving characteristics, to solve the problems of the prior art described above.
본 발명의 다른 목적은 고가의 장비 사용 없이도 상온 및 상압 하에서 용이하게 상기 양자점 발광 소자를 제조할 수 있는 제조 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of easily manufacturing the quantum dot light emitting device under normal temperature and pressure without using expensive equipment.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따른 양자점 발광 소자는 제1 무기물, 및 상기 제1 무기물에 의하여 상기 제1 무기물 내부에서 속박되어 있는, 다수의 양자점(quantum dot)들로 이루어진 양자점 발광 층을 구비하고 있다. A quantum dot light emitting device according to an aspect of the present invention for achieving the object of the present invention as described above, a plurality of quantum dots, which are bound within the first inorganic material by the first inorganic material, and the first inorganic material It has a quantum dot light emitting layer made of.
구체적인 일례로서, 상기 양자점 발광 소자는 제1 전극 층, 상기 제1 전극 층 상에 형성되고 전원이 인가되면 정공을 상기 양자점 발광 층에 수송 및 전달하는 p-형 물질 층, 상기 p-형 물질 층 상에 형성되고 전원이 인가되면 광을 발생하는 상기 양자점 발광 층, 상기 양자점 발광 층 상에 형성되고 전원이 인가되면 전자를 상기 양자점 발광 층에 수송 및 전달하는 n-형 물질 층, 및 상기 n-형 물질 층 상에 형성되고 제1 전극 층에 대응하는 제 2전극 층을 포함할 수 있다. As a specific example, the quantum dot light emitting device is formed on the first electrode layer, the p-type material layer for transporting and transferring holes to the quantum dot light emitting layer when the power is applied, the p-type material layer The quantum dot light emitting layer formed on and generating light when power is applied, the n-type material layer formed on the quantum dot light emitting layer and transferring and transferring electrons to the quantum dot light emitting layer when power is applied, and the n- And a second electrode layer formed on the layer of material material and corresponding to the first electrode layer.
본 발명의 일 특징에 따른 양자점 발광 소자의 제조 방법은 제1 전극 층 상에 p-형 물질 층을 형성하는 단계, 양자점 발광 층을 형성하는 단계, 상기 양자점 발광 층 상에 n-형 물질 층을 형성하는 단계, 및 상기 n-형 물질 층 상에 제2 전극 층을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a quantum dot light emitting device according to an aspect of the present invention includes forming a p-type material layer on a first electrode layer, forming a quantum dot light emitting layer, and forming an n-type material layer on the quantum dot light emitting layer. Forming, and forming a second electrode layer on the n-type material layer.
구체적으로, 상기 양자점 발광 층을 형성하는 단계는 i) 상기 p-형 물질 층 상에 다수의 양자점들을 배열하는 단계, ii) 상기 양자점들에 금속염 용액을 가하여 상기 양자점 주위에 금속 이온 분위기를 형성하는 단계, 및 iii) 상기 금속 이온 분위기 하에서 상기 양자점들에 염기성 용액을 가하는 단계를 포함한다. 상기 "가한다"의 의미는 용액 내에 부재를 직접 담그는 방법, 용액을 도포하는 방법 등 다양한 실시 형태를 포함한다. Specifically, forming the quantum dot light emitting layer comprises i) arranging a plurality of quantum dots on the p-type material layer, ii) adding a metal salt solution to the quantum dots to form a metal ion atmosphere around the quantum dots And iii) adding a basic solution to the quantum dots under the metal ion atmosphere. The meaning of “add” includes various embodiments such as a method of directly immersing a member in a solution, a method of applying a solution, and the like.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and the contents described in the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited to the embodiments. Like reference numerals in the drawings denote like elements.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 발광 소자를 개념적으로 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view conceptually illustrating a quantum dot light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도1을 참조하면, 본 실시예에 따른 양자점 발광 소자(100)는 베이스 기판(110), 제1 전극 층(120), p-형 물질 층(130), 양자점 발광 층(140), n-형 발광 층(150) 및 제2 전극 층(160)을 포함한다. Referring to FIG. 1, the quantum dot
상기 베이스 기판(110)으로는 유리 등의 투명 재질의 기판이 사용된다. 상기 양자점 발광 소자(100)에 의하여 발생된 광은 상기 베이스 기판(110)을 통하여 외부로 방출될 수 있다. As the
상기 베이스 기판(110)을 제외한 상기 양자점 발광 소자(100)의 최외곽에는 각각 제1 전극 층(120) 및 제2 전극 층(160)이 배치된다. 본 실시예에서 상기 제1 전극 층(120)은 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide; ITO) 등의 투명 박막으로 이루어진다. 반면에 제2 전극 층(160)은 알루미늄(Al) 등의 금속으로 이루어진다. The
본 실시예는 단면 디스플레이 장치를 염두한 실시예로서, 이와 다르게 상기 제2 전극 층(160) 또한 투명 전극으로 구성함으로써 본 발명에 따른 양자점 발광 소자를 양면 디스플레이 장치 등에 채용할 수도 있다. 이 경우, 상기 베이스 기판(110)은 투명 전극으로서의 제2 전극 층(160)을 보호하기 위하여 상기 제2 전극 층(160) 상에도 배치될 수 있다. In the present embodiment, a single-side display device is conceivable. Alternatively, the
상기 p-형 물질 층(130)은 p-형 폴리머 층 또는 p-형 무기물 층으로 이루어진다. 경우에 따라서는 p-형 저분자 유기물로 이루어질 수도 있다.The p-
상기 p-형 물질 층(130)은 OLED 소자 등에서와 같이 정공 수송 층(Hole transport layer: HTL) 또는 정공 전달 층으로서의 기능을 수행한다. 본 실시에에서는, 상기 p-형 물질 층(130)을 단층으로 구성하였으나, 정공 수송 또는 정공 전달 기능을 보다 효율적으로 구현하기 위하여 서로 다른 복수의 물질 층들로 이루어질 수도 있다.The p-
상기 p-형 폴리머 층으로서는, PPV, PVK, PEDOT 등의 고분자 화합물 층이 사용될 수 있다. 또한, 상기 p-형 무기물 층(130)으로서는, 니켈 옥사이드(NiO) 또는 티오시안산구리(I)(CuSCN) 등의 무기물 층이 사용될 수 있다. As the p-type polymer layer, a polymer compound layer such as PPV, PVK, or PEDOT may be used. In addition, as the p-type
양자점 발광 소자(100) 전체를 유기물을 제외한 무기물로만 구성(organic-free QD-EL device)하는 것이 소자의 성능에 보다 바람직하므로, 상기 p-형 무기물 층(130)으로서 무기물 층을 적용하는 것이 바람직하다.It is preferable to configure the entire quantum dot
상기 양자점 발광 층(140)은 외부로부터 전원이 공급되어 상기 제1 전극 층(120) 및 제2 전극 층(160)에 의하여 전계가 형성되면, 양자점(142)의 전기 광학적 특성에 따라 광을 발생시킨다. 상기 양자점(142)의 입자 사이즈를 조절함으로써, 다양한 컬러 구현이 가능하다. When the quantum dot
상기 양자점 발광 층(140)은 무기물로만 구성된다. 즉, 상기 양자점 발광 층(140)은 반도체 무기 입자인 다수의 양자점(142)들 및 상기 양자점(142)을 내부에 함포하고 상기 양자점 발광 층(140)을 무기막 층으로 구현하기 위한 제1 무기물(144)로 이루어진다. 즉, 상기 양자점(142)들은 상기 제1 무기물(144)과 일종의 혼성체를 이루어 상기 제1 무기물(144) 내에 임베디드(embedded) 되어 있다. 상기 양자점 발광 층(140)을 무기물 성분으로만 이루어진 층으로 구현하기 위한 자세한 방법은 후술하도록 한다. 상기 양자점(142)들은 상기 제1 무기물(144)에 의하여 고정 및 안정화될 수 있다. 상기 양자점 발광 층(140)은 발광 영역이 모두 무기물로서 이루어져 있어 내열성이 매우 우수한 특성을 갖는다.The quantum dot
상기 제1 무기물로는, 금속산화물(metal-oxide) 화합물 또는 금속황화물(metal-sulfide) 화합물이 사용되며, 상기 두 계열의 화합물을 동시에 사용할 수도 있다. 구체적으로, 상기 제1 무기물로는 산화마그네슘(MgO), 산화아연(ZnO), 황화아연(ZnS), 산화이트륨(Y2O3) 등의 무기 화합물이 사용될 수 있고, 상기 화합물들은 단독으로 또는 둘 이상의 조합에 의하여 사용될 수 있다.As the first inorganic material, a metal oxide compound or a metal sulfide compound is used, and the two series compounds may be used simultaneously. Specifically, as the first inorganic material, inorganic compounds such as magnesium oxide (MgO), zinc oxide (ZnO), zinc sulfide (ZnS), and yttrium oxide (Y 2 O 3 ) may be used, and the compounds may be used alone or in combination. It can be used by a combination of two or more.
상기 양자점(142)으로서는, 카드뮴 셀레나이드(CdSe) 등으로 이루어진 무기 입자를 사용하며, 구체적으로 상기 양자점(142)은 CdSe, CdTe, CdS, ZnSe, ZnTe, ZnS, InP, GaP, GaInP2 또는 상기 화합물들의 Cu-도핑물질, Mn-도핑물질 중에서 선택된 반도체 화합물을 포함할 수 있다. 본 실시예에서는, 양자점(142)이 단일한 물질로 이루어진 경우를 예시하였으나, 이와 다르게 상기 양자점(142)는 2종 이상의 물질로 이루어질 수도 있다. 즉, 2종 이상의 물질을 포함함으로써, 상기 양자점(142) 자체의 내구성 및 내열성을 강화시킬 수 있다. As the
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 양자점의 구조를 개념적으로 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view conceptually illustrating a structure of a quantum dot according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 양자점(250)은 코어부(core part)(251) 및 셸부(shell part)(252)로 이루어진다. 상기 코어부(251)는 전술한 카드뮴 셀레나이드 등이 사용될 수 있다. 셸부(252)는 상기 코어부(251)를 감싸도록 상기 코어부(250)의 표면에 형성된다. 상기 셸부(252)는 황화아연(ZnS) 또는 카드뮴 설파이드(CdS) 등의 무기 화합물로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 양자점(250)은 코어부(251)의 외부에 일종의 코팅 막이 형성되어 있어, 내구성 및 내열성이 매우 우수하다. Referring to FIG. 2, the
도 1을 다시 참조하면, 상기 양자점 발광 층(140) 상에는 n-형 물질 층(150)이 형성된다. 상기 n-형 물질 층으로서는, 단분자로 이루어진 단분자 층, n-형 폴리머 층, n-형 무기물 층 등이 사용될 수 있다. Referring back to FIG. 1, an n-
상기 단분자로서는 Alq3계열의 단분자가 사용될 수 있고, 상기 n-형 폴리머 층으로서는, 전자 수송 또는 전달 기능을 갖는 공지의 고분자 화합물 등이 사용될 수 있다. As the single molecule, a single molecule of Alq3 series may be used, and as the n-type polymer layer, a known polymer compound having an electron transport or transfer function may be used.
상기 n-형 무기물 층은 이산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 지르코늄 옥사이드(ZrO2) 등의 무기 화합물로 이루어질 수 있다.The n-type inorganic layer may be formed of an inorganic compound such as titanium dioxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), zirconium oxide (ZrO 2 ), or the like.
전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 양자점 발광 소자(100)은 무기물로만 이루어지는 것이 바람직하다. As described above, the quantum dot
따라서, 상기 양자점 발광 층(140)은 제1 무기물을 포함하고, 상기 n-형 물질 층(150)은 제2 무기물로 이루어지며 p-형 물질 층(130)은 제3 무기물로 이루어지는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 양자점 발광 소자는 유기물이 배제되어, 소자 열화 등의 유기물에 기인한 문제점을 해소할 수 있고, 나아가 양자점 발광 소자 의 안정성을 개선할 수 있다. Accordingly, the quantum dot
상기 제2 전극 층(160)은 상기 n-형 물질 층(150) 상에 형성된다. 상기 제2 전극 층(160)은 외부로부터 전원이 공급되면 상기 제1 전극 층(120)과 함께 동작하여 양자점 발광 소자의 내부에 정공과 전자를 주입하여, 양자점 발광 층(140) 에서 정공-전자의 재결합에 의한 광을 발생할 수 있도록 하는 역할을 한다. The
본 실시예에서, 상기 제2 전극 층(160)으로서는, 알루미늄(Al) 등의 금속 박막 층이 사용된다. 그러나, 양자점 발광 소자(100)를 양면 발광 형 디스플레이 장치 등에 적용하기 위하여, 상기 제2 전극 층(160)도 전술한 제1 전극 층(120)과 마찬가지로 투명 전극으로 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 양자점 발광 소자(100)상기 제2 전극 층(160)을 보호하기 위하여 유리로 이루어진 투명 기판 등의 보호 기판을 더 포함할 수 있다. In the present embodiment, as the
이하에서는, 상기 양자점 발광 소자(100)의 제조 방법에 대하여 상세하게 설명하도록 한다. Hereinafter, a method of manufacturing the quantum dot
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 발광 소자의 제조 방법을 개념적으로 도시한 단면도들이다.3 to 6 are cross-sectional views conceptually illustrating a method of manufacturing a quantum dot light emitting device according to an embodiment of the present invention.
도 3은 베이스 기판 상에 p-형 물질 층을 형성하고 상기 p-형 물질 층 상에 다수의 양자점들을 배열시킨 모습을 개념적으로 도시한 단면도이다. FIG. 3 is a cross-sectional view conceptually illustrating forming a p-type material layer on a base substrate and arranging a plurality of quantum dots on the p-type material layer.
베이스 기판(120) 상에는 p-형 물질 층(130)이 형성된다. 상기 p-형 물질 층(130)은 p-형 물질의 재료적 특성에 따라 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 스퍼터링 방식, 진공 증착 방식(화학적, 물리적), 습식 방식 등을 들 수 있다. 또한, 상기 p-형 물질이 무기물인 경우, 무기물 전구체 화합물을 이용한 화학적 방법으로 p-형 물질 층(120)을 형성할 수도 있다. The p-
상기 p-형 물질 층(120) 상에는 다수의 양자점(142)들이 배열된다. A plurality of
도 4는 도 2의 "A"부분을 확대하여 도시한 확대도이다. 4 is an enlarged view illustrating an enlarged portion “A” of FIG. 2.
상기 양자점(142)의 습식 합성 및 분산 과정에는 유기 용매 등의 유기물이 불가피하게 사용된다. 따라서, 상기 양자점(142)의 표면에는 양자점(142)의 합성과정에서 사용된 계면 활성제 등의 유기 화합물(surface ligand)(143)이 분포되어 있다. 이러한, 유기 화합물 역시 후술될 공정에 의하여 제거되는 것이 바람직하다. In the wet synthesis and dispersion process of the
도 5는 양자점들에 금속염을 가하여 금속 이온 분위기를 형성한 모습을 개념적으로 보여주는 단면도이다. 5 is a cross-sectional view conceptually showing a state in which a metal ion is formed by applying a metal salt to quantum dots.
도 5를 참조하면, 양자점(142) 주변에는 금속 이온(145)이 침투되어 이온 분위기가 형성된다. 이를 위하여 금속 이온(145)이 일정한 농도로 녹아 있는 수용액 또는 알코올 용액에 상기 양자점(142) 들이 배열되어 있는 베이스 기판(110)을 일정 시간 담지한다. 본 실시예에서는, 금속염 용액인 상기 수용액 또는 알코올 용액에 양자점(142)들을 담지하는 방식을 사용하였으나, 이와 다르게 금속염 용액을 표면에 공급하여 금속 이온 분위기를 형성할 수도 있을 것이다. Referring to FIG. 5,
상기 금속염 용액으로는, 마그네슘 금속염 등을 사용할 수 있으며, 예를 들면 마그네슘 아세테이트[Mg(OOCCH3)2] 등의 금속염 용액을 사용할 수 있다.With the metal salt solution, it is possible to use a magnesium salt such as, for example, can be used a metal salt solution, such as magnesium acetate [Mg (OOCCH 3) 2] .
도 6은 상기 금속 이온 분위기 하에 있는 양자점들에 염기성 용액을 가하여 양자점 주위에 무기물 층을 형성한 모습을 보여주는 단면도이다. FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the formation of an inorganic layer around the quantum dots by adding a basic solution to the quantum dots in the metal ion atmosphere.
도 6을 참조하면, 전술한 이온 분위기 하에 있는 양자점(142)들에 수산화 나트륨(NaOH), 수산화암모늄(NH4OH) 등의 염기성 수용액 또는 알코올 용액을 처리하여 침투된 금속 이온(예를 들면, Mg2 +)이 무기물인 금속 산화물(144)(예를 들면, MgO) 등으로 전환될 수 있다. 이러한 과정에서, 양자점(142)들 사이에 생성된 금속 산화물(144)은 양자점(142)들 사이를 결합시키는 동시에 전기적 절연체 역할을 하는 스페이서(spacer)와 같은 기능을 수행함으로써, 양자점(142)의 양자구속효과(quantum-confinement effect)가 유지되도록 한다. 이로써, 양자점(142)들이 함포되고 무기물로만 이루어진 양자점 발광 층(140)이 형성될 수 있다. Referring to FIG. 6, metal ions (eg, infiltrated) are treated by treating a
한편, 상기와 같은 공정이 완료되면 표면에 분포한 유기 화합물(143)도 아울러 제거될 수 있다.Meanwhile, when the above process is completed, the
양자점 발광 층(140)을 형성하는 동안의 이루어지는 화학적 반응을 요약하면 하기 반응식 1과 같다. 하기 반응식 1은 금속염 용액으로서는 마그네슘 아세테이트를 사용한 경우의 반응식을 예시한 것이다. To summarize the chemical reaction during the formation of the quantum dot
이와 같이 형성된 양자점 발광 층(140)은 화학적 및 기계적으로 안정하므로, 진공 증착, 졸-겔법, 습식 방식 등의 방법으로 상기 양자점 발광 층(140) 상에 다양한 유기물 및 무기물 막을 형성할 수 있다. 따라서, 상기 양자점 발광 층(140) 상에 형성될 n-형 물질 층(150) 보다 다양한 방법으로 안정적으로 형성할 수 있다. 특히, 상기 n-형 무기물질의 전구체 용액을 이용하여 습식 박막 공정(solution process)에 의하여 별도의 장비 없이 상온 및 상압 조건 하에서 용이하게 n-형 물질 층(150)을 무기물로 형성할 수 있다. Since the quantum dot
상기와 같은 방법에 의하면, 종래의 습식 방식에 의한 n-형 물질 층(150)을 형성할 때 발생되었던, 양자점(142) 층의 손상 등의 문제를 방지할 수 있다.According to the above method, it is possible to prevent problems such as damage to the
한편, 전술한 바와 같이 p-형 물질 층(130), n-형 물질 층(150) 및 양자점 발광 층(140)에 모두 무기물을 적용할 경우, 유기물이 없는(organic-free)의 양자점 발광 소자 등의 무기물 기반(inorganic-based)의 광 소자를 제조할 수 있다. On the other hand, when the inorganic material is applied to all of the p-
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 양자점 발광 소자의 전류-전압(I-V) 특성을 나타내는 그래프이다. 7 is a graph showing current-voltage (I-V) characteristics of a quantum dot light emitting device manufactured according to an embodiment of the present invention.
전류-전압 특성을 알아보기 위하여, p-형 물질 층(130)으로서는 PPV를 사용하고, n-형 물질 층(150)으로서는 습식 공정으로 생성된 비정질의 이산화 티타늄(TiO2)을 사용하고, 발광층으로는 MgO로 안정화된 양자점 층(CdSe-MgO)으로 이루어진 양자점 발광 소자를 사용하였다.In order to examine the current-voltage characteristics, PPV is used as the p-
도 7을 참조하면, 턴-온 전압이 3V 미만으로 낮은 값을 보였으며, 턴-온 전 압 이상에서 안정한 발광 특성을 나타내었다. 이는 일반적인 유기전계발광 소자(OLED)의 턴-온 전압과 동등 또는 낮은 수준이다. Referring to FIG. 7, the turn-on voltage showed a low value of less than 3 V, and showed stable light emission characteristics above the turn-on voltage. This is equivalent to or lower than the turn-on voltage of a typical organic electroluminescent device (OLED).
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 양자점 발광 층이 무기물로만 이루어져 있어 내구성, 내열성 및 구동 안정성이 우수한 양자점 발광 소자를 제공할 수 있다. As described above, according to the present invention, the quantum dot light emitting layer is made of only an inorganic material, thereby providing a quantum dot light emitting device having excellent durability, heat resistance, and driving stability.
또한, 본 발명에 따르면, 소자의 구동 및 안정성에 부정적인 영향을 미치는 유기물이 존재하지 않는 양자점 발광 소자를 제조할 수 있다. 나아가, 전술한 바와 같이 p-형 물질 층 및 n-형 물질 층을 무기물로 구성할 경우, 상기 양자점 발광 소자 전체를 무기물 기반의 소자로써 제조할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to manufacture a quantum dot light emitting device in which there is no organic substance that negatively affects the driving and stability of the device. Furthermore, when the p-type material layer and the n-type material layer are composed of inorganic materials as described above, the entire quantum dot light emitting device may be manufactured as an inorganic material device.
또한, 본 발명에 따르면, 양자점들을 무기물로 고정 및 안정화 시킴과 동시에 양자점의 양자구속효과를 효과적으로 유지시킬 수 있다. In addition, according to the present invention, the quantum dots can be fixed and stabilized with inorganic materials, and at the same time, the quantum confinement effect of the quantum dots can be effectively maintained.
본 발명에 따른 양자점 발광 소자의 제조 방법을 사용하면, 고가의 장비 사용 하지 않으면서, 양자점 발광 소자를 상온, 상압 또는 공기 중에서 용이하게 제작할 수 있어 다양한 형태의 소자 제작과 응용분야를 창출할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제조 방법은 발광 소자 분야 외에도 광전지 및 태양전지 분야, 광센서 분야 등에서 효과적으로 적용될 수 있을 것이다. By using the method of manufacturing the quantum dot light emitting device according to the present invention, it is possible to easily manufacture the quantum dot light emitting device in room temperature, atmospheric pressure or air without using expensive equipment, thereby creating various types of device fabrication and application fields. . Therefore, the manufacturing method of the present invention may be effectively applied in the field of photovoltaic cells, solar cells, optical sensors, etc. in addition to the light emitting device field.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므 로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, although the present invention has been described with reference to limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.
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