KR20100026590A - Inorganic fluorescent device and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An inorganic luminescence element and a manufacturing method thereof are provided to improve mechanical strength and lifetime by using a fluorescent layer including a nanowire. CONSTITUTION: A first electrode is formed in the upper one side of a substrate(110) with a bar shape. A second electrode(140) is formed into a bar shape in parallel to be separated with the first electrode in the other side of the substrate. A fluorescent layer is formed between the first electrode(120) and the second electrode. The fluorescent layer(230) comprises a plurality of nanowires formed by an inorganic light emitting material. The Nanowire is formed to the vertical or horizontal direction to the bar-shaped first electrode.

Description

무기 발광 소자와 이의 제조방법{Inorganic Fluorescent Device and Method for Manufacturing the same}Inorganic Fluorescent Device and Method for Manufacturing the same

본 발명은 무기 발광 소자와 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 형광층이 무기발광재료로 형성되는 나노와이어로 이루어짐으로써 높은 기계적 강도와 긴 수명을 가지며, 전체적으로 균일하면서 높은 발광 효율을 유지하면서 낮은 구동 전압으로 구동될 수 있는 무기 발광 소자와 이의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an inorganic light emitting device and a method of manufacturing the same. More specifically, the fluorescent layer is made of a nanowire formed of an inorganic light emitting material has a high mechanical strength and a long life, while maintaining a uniform and high luminous efficiency overall The present invention relates to an inorganic light emitting device capable of being driven at a low driving voltage and a method of manufacturing the same.

발광 소자는 제1전극과 제2전극 사이에 형성되는 형광층을 구비하며, 형광층은 유기 형광 재료 또는 무기 형광 재료를 포함하는 형광물질로 이루어진다. 상기 발광 소자는 제1전극과 제2전극 사이에 인가되는 전압에 의하여 형광 재료가 여기되어 가시광선을 방출하게 된다. 상기 발광 소자는 PDP 또는 OLED와 같은 평판 디스플레이의 발광 소자로서 사용되거나 액정 디스플레이 장치의 백라이트로 사용되고 있다. The light emitting device includes a fluorescent layer formed between the first electrode and the second electrode, and the fluorescent layer is made of a fluorescent material including an organic fluorescent material or an inorganic fluorescent material. In the light emitting device, a fluorescent material is excited by a voltage applied between the first electrode and the second electrode to emit visible light. The light emitting element is used as a light emitting element of a flat panel display such as a PDP or an OLED or as a backlight of a liquid crystal display device.

상기 형광층이 무기 형광 재료을 포함하는 발광 소자는 무기 형광 재료가 주로 수지와 같은 기지상에 분말상으로 분산되는 형태로 형성된다. 상기 발광 소자는 높은 기계적 강도와 열적 안정성과 긴 수명을 가지나, 높은 구동 전압을 필요로 하 며, 발광 휘도가 낮으며 청색의 구현에 어려운 점이 있다. 반면, 상기 형광층이 유기 형광 재료를 포함하는 발광 소자는 높은 발광 효율을 가지면서 낮은 구동 전압을 필요로 하나 열적 안정성이 낮으며 낮은 수명이 문제가 된다. The light emitting device in which the fluorescent layer includes an inorganic fluorescent material is formed in a form in which the inorganic fluorescent material is mainly dispersed in powder form on a matrix such as a resin. The light emitting device has high mechanical strength, thermal stability, and long life, but requires a high driving voltage, has low light emission luminance, and is difficult to realize blue. On the other hand, a light emitting device in which the fluorescent layer includes an organic fluorescent material requires high driving efficiency and low driving voltage, but has low thermal stability and low lifespan.

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명은 형광층이 무기 발광 재료로 형성되는 나노와이어로 이루어짐으로써 높은 기계적 강도와 긴 수명을 가지며, 전체적으로 균일하면서 높은 발광 효율을 유지하면서 낮은 구동 전압으로 구동될 수 있는 무기 발광 소자와 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention for solving the above problems has a high mechanical strength and a long lifetime by being made of a nanowire formed of an inorganic light emitting material, it can be driven at a low driving voltage while maintaining a uniform and high luminous efficiency overall An object of the present invention is to provide an inorganic light emitting device and a method of manufacturing the same.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 무기 발광 소자는 제1전극과 상기 제1전극의 상부에 형성되며, 무기 발광 재료로 형성되는 복수의 나노와이어를 포함하는 형광층 및 상기 형광층의 상부에 형성되는 제2전극을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 무기 발광 소자는 기판과 상기 기판의 상부 일측에 바 형상으로 형성되는 제1전극과 상기 기판의 상부 타측에 상기 제1전극과 이격되어 평행하게 바 형상으로 형성되는 제2전극 및 상기 제1전극과 제2전극 사이에 형성되며, 무기 발광 재료로 형성되는 복수의 나노와이어를 포함하는 형광층을 포함하여 형성될 수 있다. An inorganic light emitting device for achieving the above object is formed on the first electrode and the first electrode, a fluorescent layer comprising a plurality of nanowires formed of an inorganic light emitting material and formed on the fluorescent layer It characterized in that it comprises a second electrode. In addition, the inorganic light emitting device of the present invention includes a substrate and a first electrode formed in a bar shape on one side of the substrate and a second electrode formed in a bar shape in parallel with the first electrode spaced apart from the first electrode on the other side of the substrate; It may be formed between the first electrode and the second electrode, including a fluorescent layer including a plurality of nanowires formed of an inorganic light emitting material.

또한, 본 발명이 무기 발광 재료는 적색 형광체로서 CaS:Eu, ZnS:Sm, ZnS:Mn, Y2O2S:Eu, Y2O2S:Eu,Bi, Gd2O3:Eu, (Sr,Ca,Ba,Mg)P2O7:Eu,Mn, CaLa2S4:Ce; SrY2S4: Eu, (Ca,Sr)S:Eu, SrS:Eu, Y2O3:Eu, YVO4:Eu,Bi로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 형성될 수 있다.In addition, the inorganic light emitting material of the present invention is a red phosphor, CaS: Eu, ZnS: Sm, ZnS: Mn, Y 2 O 2 S: Eu, Y 2 O 2 S: Eu, Bi, Gd 2 O 3 : Eu, ( Sr, Ca, Ba, Mg) P 2 O 7 : Eu, Mn, CaLa 2 S 4 : Ce; SrY 2 S 4 : Eu, (Ca, Sr) S: Eu, SrS: Eu, Y 2 O 3 : Eu, YVO 4 It may be formed of any one or a mixture thereof selected from the group consisting of: Eu, Bi. .

또한, 본 발명의 무기 발광 재료는 녹색 형광체로서 ZnS:Tb(Host:dopant), ZnS:Ce,Cl, ZnS:Cu,Al, Gd2O2S:Tb, Gd2O3:Tb,Zn, Y2O3: Tb,Zn, SrGa2S4:Eu, Y2SiO5:Tb, Y2Si2O7:Tb, Y2O2S:Tb, ZnO:Ag, ZnO:Cu,Ga, CdS:Mn, BaMgAl10O17:Eu,Mn, (Sr,Ca,Ba)(Al,Ga)2S4:Eu, Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu,Mn, YBO3:Ce,Tb, Ba2SiO4:Eu, (Ba,Sr)2SiO4:Eu, Ba2(Mg,Zn)Si2O7:Eu, (Ba,Sr)Al2O4:Eu, Sr2Si3O8.2SrCl2:Eu로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 형성될 수 있다.In addition, the inorganic light emitting material of the present invention is a green phosphor, ZnS: Tb (Host: dopant), ZnS: Ce, Cl, ZnS: Cu, Al, Gd 2 O 2 S: Tb, Gd 2 O 3 : Tb, Zn, Y 2 O 3 : Tb, Zn, SrGa 2 S 4 : Eu, Y 2 SiO 5 : Tb, Y 2 Si 2 O 7 : Tb, Y 2 O 2 S: Tb, ZnO: Ag, ZnO: Cu, Ga, CdS: Mn, BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn, (Sr, Ca, Ba) (Al, Ga) 2 S 4 : Eu, Ca 8 Mg (SiO 4 ) 4 Cl 2 : Eu, Mn, YBO 3 : Ce, Tb, Ba 2 SiO 4 : Eu, (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu, Ba 2 (Mg, Zn) Si 2 O 7 : Eu, (Ba, Sr) Al 2 O 4 : Eu, Sr 2 Si 3 O 8 .2SrCl 2 : Eu may be formed of any one or a mixture thereof.

또한, 본 발명의 무기 발광 재료는 청색 형광체로서 SrS:Ce, ZnS:Tm, ZnS:Ag,Cl, ZnS:Te, Zn2SiO4:Mn, YSiO5:Ce, (Sr,Mg,Ca)10(PO4)6Cl2:Eu, BaMgAl10O17:Eu, BaMg2Al16O27:Eu로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 형성될 수 있다.In addition, the inorganic light emitting material of the present invention is a blue phosphor, SrS: Ce, ZnS: Tm, ZnS: Ag, Cl, ZnS: Te, Zn 2 SiO 4 : Mn, YSiO 5 : Ce, (Sr, Mg, Ca) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu, BaMgAl 10 O 17 : Eu, BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu may be formed of any one or a mixture thereof.

또한, 본 발명의 무기 발광 재료는 YAG(Yittrium, Alumium, Garnet) 또는 CaAl2O3와 SrAl2O3를 합성한 CaxSrx -1Al2O3:Eu+2를 이용한 화합물로 형성될 수 있다. Further, the inorganic light emitting material of the present invention, YAG (Yittrium, Alumium, Garnet) or CaAl 2 O 3 and SrAl 2 O 3 a Ca x Sr x -1 Al 2 O 3 synthesized: be formed of the compound with Eu +2 Can be.

또한, 본 발명의 나노와이어는 그 직경이 1㎚ - 300㎚이며, 길이가 2㎚ - 500um를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 나노와이어는 상기 제1전극의 평면에 수평한 방향 또는 수직한 방향으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 나노와이어는 상기 제1전극의 바 형상에 수평한 방향 또는 수직한 방향으로 형성될 수 있다. In addition, the nanowires of the present invention may be formed to have a diameter of 1 nm to 300 nm and a length of 2 nm to 500 um. In addition, the nanowires may be formed in a direction horizontal to or perpendicular to the plane of the first electrode. In addition, the nanowires may be formed in a direction horizontal to or perpendicular to the bar shape of the first electrode.

또한, 본 발명의 무기 발광 소자의 제조방법은 제1전극 또는 기판 상에 촉매 금속 패턴을 형성하는 촉매 금속 패턴 형성단계 및 상기 촉매 금속 패턴이 형성된 상기 제1전극 또는 기판 상에 상기에 언급한 형광층을 이루는 나노와이어를 형성하는 나노와이어 형성단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 촉매 금속 패턴은 금, 니켈 및 크롬 중에서 선택되는 어느 하나의 금속촉매에 의하여 나노 사이즈의 입자 상태 또는 박막 상태로 형성될 수 있다. 또한, 상기 나노와이어 형성단계는 thermal CVD, laser ablation CVD(LACVD), plasma enhanced CVD(PECVD), LPCVD, MOCVD 중에서 선택되는 어느 하나의 방법으로 이루어질 수 있다.In addition, the method of manufacturing an inorganic light emitting device of the present invention includes a catalyst metal pattern forming step of forming a catalyst metal pattern on a first electrode or a substrate and the above-mentioned fluorescence on the first electrode or substrate on which the catalyst metal pattern is formed. It characterized in that it comprises a nanowire forming step of forming a layered nanowire. In addition, the catalyst metal pattern may be formed in a nano sized particle state or a thin film state by any one metal catalyst selected from gold, nickel and chromium. In addition, the nanowire forming step may be made by any one method selected from thermal CVD, laser ablation CVD (LACVD), plasma enhanced CVD (PECVD), LPCVD, MOCVD.

본 발명에 따른 무기 발광 소자는 형광층이 무기 발광 재료로 형성되는 나노와이어로 이루어짐으로써 높은 기계적 강도와 긴 수명을 가지며, 전체적으로 균일하면서 높은 발광 효율을 유지하면서 낮은 구동 전압으로 구동될 수 있는 될 수 있는 효과가 있다. The inorganic light emitting device according to the present invention has a high mechanical strength and a long lifetime by being made of nanowires in which the fluorescent layer is formed of an inorganic light emitting material, and can be driven with a low driving voltage while maintaining a uniform and high luminous efficiency as a whole. It has an effect.

또한, 본 발명에 따른 무기 발광 소자는 형광층이 나노와이어로 이루어짐에 따라 균일한 박막으로 형성될 수 있는 효과가 있다. 또한, 상기 형광층은 나노와이어로 형성되므로 저전압으로 구동되는 경우에 형광체에서 전체적으로 전자가 균일하게 여기될 수 있으므로 충분한 발광 휘도를 얻을 수 있게 된다. In addition, the inorganic light emitting device according to the present invention has an effect that can be formed into a uniform thin film as the fluorescent layer is made of nanowires. In addition, since the fluorescent layer is formed of nanowires, electrons may be uniformly excited in the phosphor as a whole when driven at a low voltage, thereby obtaining sufficient emission luminance.

또한, 본 발명에 따른 무기 발광 소자의 제조 방법은 무기 발광 재료에 의하여 나노와이어로 형성되는 형광층을 균일하고 용이하게 형성할 수 있는 효과가 있다. In addition, the method of manufacturing an inorganic light emitting device according to the present invention has the effect of uniformly and easily forming a fluorescent layer formed of nanowires by an inorganic light emitting material.

이하에서 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 무기 발광 소자와 이의 제조방법을 보다 상세하게 설명하고자 한다. Hereinafter, an inorganic light emitting device and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 무기 발광 소자에 대하여 설명한다. First, an inorganic light emitting device according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 무기 발광 소자의 개략적인 수직 단면도를 나타낸다. 도 1b는 도 1a의 발광 소자에 대한 개략적인 평면도를 나타낸다.1A is a schematic vertical cross-sectional view of an inorganic light emitting device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1B is a schematic plan view of the light emitting device of FIG. 1A.

본 발명의 실시예에 따른 무기 발광 소자(100)는, 도 1a와 도 1b를 참조하면, 제1전극(120)과 형광층(130) 및 제2전극(140)을 포함하여 형성된다. 또한, 상기 무기 발광 소자(100)는 제1전극(120)의 하부에 형성되는 기판(110)을 더 포함하여 형성될 수 있다. 1A and 1B, an inorganic light emitting device 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a first electrode 120, a fluorescent layer 130, and a second electrode 140. In addition, the inorganic light emitting device 100 may further include a substrate 110 formed under the first electrode 120.

또한, 상기 형광층(130)은 무기 발광 재료에 의하여 형성되는 다수의 나노와이어(130a)로 이루어지므로, 나노와이어의 특성에 따라 높은 기계적 강도와 긴 수명을 가지게 된다. 또한, 상기 형광층(130)은 전체적으로 균일하면서 높은 발광 효율을 유지하면서 낮은 구동 전압으로 구동된다. 즉, 상기 무기 발광 소자(100)는 형광층이 나노 사이즈의 나노와이어로 형성되므로 낮은 구동 전압에서도 발광이 가능하게 된다. 따라서, 상기 무기 발광 소자(100)는 기존의 무기 발광 소자에 비하여 낮은 구동 전압으로 구동되는 것이 가능하며 높은 발광 효율을 갖게 된다. 또한, 상기 무기 발광 소자(100)는 높은 발광 효율을 가지게 됨에 따라 청색의 구현이 용이하게 된다. In addition, since the fluorescent layer 130 is formed of a plurality of nanowires 130a formed of an inorganic light emitting material, the fluorescent layer 130 has high mechanical strength and a long lifetime according to the characteristics of the nanowires. In addition, the fluorescent layer 130 is driven at a low driving voltage while maintaining a uniform and high luminous efficiency. That is, the inorganic light emitting device 100 is formed of a nano-sized nanowire with a fluorescent layer, so that light emission can be performed even at a low driving voltage. Therefore, the inorganic light emitting device 100 can be driven at a lower driving voltage than the conventional inorganic light emitting device and has a high luminous efficiency. In addition, since the inorganic light emitting device 100 has high luminous efficiency, it is easy to implement blue.

상기 기판(110)은 바람직하게는 세라믹 기판, 실리콘 웨이퍼 기판, 유리 기판 또는 폴리머 기판으로 이루어진다. 특히, 상기 무기 발광 소자(100)가 투명 디스플레이장치에 사용되는 경우에, 기판(110)은 유리기판 또는 투명 플라스틱으로 이루어진다. 상기 유리 기판은 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 폴리머 기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에릴렌나프탈레이트(PEN), 폴리이미드와 같은 폴리머 재질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 무기 발광 소자(100)는 사용되는 평판 디스플레이 장치의 구조에 따라 기판의 상부에 박막 트랜지스터, 반도체층, 절연층이 형성될 수 있다.The substrate 110 is preferably made of a ceramic substrate, silicon wafer substrate, glass substrate or polymer substrate. In particular, when the inorganic light emitting device 100 is used in a transparent display device, the substrate 110 is made of a glass substrate or a transparent plastic. The glass substrate may be made of silicon oxide. In addition, the polymer substrate may be formed of a polymer material such as polyethylene terephthalate (PET), polyerylene naphthalate (PEN), and polyimide. In addition, the inorganic light emitting device 100 may have a thin film transistor, a semiconductor layer, and an insulating layer formed on the substrate, depending on the structure of the flat panel display device used.

상기 제1전극(120)은 박막으로 형성되며 음극 또는 양극으로 형성된다. 또한, 상기 제1전극(120)은 형광층(130)과 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다. 상기 제1전극(120)은 알루미늄(Al), 주석(Sn), 텅스텐(W), 금(Au), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 니켈(Ni), 티타늄(Ti)과 같은 금속층으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1전극(120)은 인듐주석 산화물(Indium Tin Oxide:ITO), 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide:IZO), 불소도핑 주석산화물(F-doped Tin Oxide:FTO), 산화아연(Zinc Oxide)과 같은 투명 도전성 산화물에 의한 투명층으로 형성될 수 있다.The first electrode 120 is formed of a thin film and formed of a cathode or an anode. In addition, the first electrode 120 may be formed to be electrically connected to the fluorescent layer 130. The first electrode 120 includes aluminum (Al), tin (Sn), tungsten (W), gold (Au), chromium (Cr), molybdenum (Mo), palladium (Pd), platinum (Pt), and nickel ( Ni) and titanium (Ti). In addition, the first electrode 120 may be formed of indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), fluorine-doped tin oxide (FTO), and zinc oxide (Zinc). It may be formed of a transparent layer made of a transparent conductive oxide such as oxide.

상기 형광층(130)은 복수의 나노와이어(130a)가 박막의 층상을 이루도록 형성된다. 또한, 상기 형광층(130)은 제1전극(120) 및 제2전극(140)과 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 나노와이어(130a)는 길이 방향이 제1전극(120)의 평면과 평행한 방향이 되도록 배열된다. 즉, 상기 나노와이어(130a)는 제1전극(120)의 평면을 따라 제1전극(120)의 일측으로부터 타측으로 가로지르도록 형성된다.The fluorescent layer 130 is formed such that a plurality of nanowires 130a forms a layer of a thin film. In addition, the fluorescent layer 130 may be formed to be electrically connected to the first electrode 120 and the second electrode 140. In addition, the nanowires 130a are arranged such that the longitudinal direction thereof is parallel to the plane of the first electrode 120. That is, the nanowires 130a are formed to cross from one side of the first electrode 120 to the other side along the plane of the first electrode 120.

상기 나노와이어(130a)는 길이가 직경보다 큰 와이어 형상으로 형성되며, 그 직경이 1㎚ - 300㎚이며, 길이가 2㎚ - 500um를 갖도록 형성된다. 상기 나노와이어(130a)의 직경이 작아지면, 보다 균일한 박막으로 형광층(130)을 형성할 수 있게 된다. 한편, 상기 나노와이어(130a)의 직경이 300㎚보다 크게 되면 형광층(130)의 두께가 부분적으로 두꺼워지게 되여 형광층(130)의 평탄도가 저하되는 문제가 있다. 또한, 상기 나노와어어는 그 길이를 500um이상으로 형성하기 어려운 점이 있다. The nanowires 130a are formed in a wire shape having a length larger than the diameter, and have a diameter of 1 nm-300 nm and a length of 2 nm-500 um. When the diameter of the nanowires 130a is reduced, the fluorescent layer 130 may be formed of a more uniform thin film. On the other hand, when the diameter of the nanowires 130a is greater than 300 nm, the thickness of the fluorescent layer 130 is partially thickened, thereby lowering the flatness of the fluorescent layer 130. In addition, the nanowires are difficult to form the length of 500um or more.

상기 나노와이어(130a)는 무기 발광 재료로 형성된다. 상기 무기 발광 재료는 색상에 따라 다양한 무기 형광체가 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 무기 발광 재료는 적색 형광체로서 CaS:Eu, ZnS:Sm, ZnS:Mn, Y2O2S:Eu, Y2O2S:Eu,Bi, Gd2O3:Eu, (Sr,Ca,Ba,Mg)P2O7:Eu,Mn, CaLa2S4:Ce; SrY2S4: Eu, (Ca,Sr)S:Eu, SrS:Eu, Y2O3:Eu, YVO4:Eu,Bi와 같은 형광체가 사용될 수 있다. 또한, 상기 무기 발광 재료는 녹색 형광체로서 ZnS:Tb(Host:dopant), ZnS:Ce,Cl, ZnS:Cu,Al, Gd2O2S:Tb, Gd2O3:Tb,Zn, Y2O3: Tb,Zn, SrGa2S4:Eu, Y2SiO5:Tb, Y2Si2O7:Tb, Y2O2S:Tb, ZnO:Ag, ZnO:Cu,Ga, CdS:Mn, BaMgAl10O17:Eu,Mn, (Sr,Ca,Ba)(Al,Ga)2S4:Eu, Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu,Mn, YBO3:Ce,Tb, Ba2SiO4:Eu, (Ba,Sr)2SiO4:Eu, Ba2(Mg,Zn)Si2O7:Eu, (Ba,Sr)Al2O4:Eu, Sr2Si3O8.2SrCl2:Eu와 같은 형광체가 사용될 수 있다. 또한, 상기 무기 발광 재료는 청색 형광체로서 SrS:Ce, ZnS:Tm, ZnS:Ag,Cl, ZnS:Te, Zn2SiO4:Mn, YSiO5:Ce, (Sr,Mg,Ca)10(PO4)6Cl2:Eu, BaMgAl10O17:Eu, BaMg2Al16O27:Eu 와 같은 형광체가 사용될 수 있다. 또한, 상기 무기 발광 재료는 YAG(Yittrium, Alumium, Garnet)와 같은 백색형광체가 사용될 수 있다. 또한, 상기 무기 발광 재료는 CaAl2O3와 SrAl2O3를 합성한 CaxSrx -1Al2O3:Eu+2를 이용한 화합물 무기 발광 재료가 사용될 수 있다. 즉, 상기 무기 발광 재료는 모체를 형성하는 호스트(host)와 모체의 내부에서 발광의 중심이 되는 도펀트를 포함하여 형성된다. The nanowires 130a are formed of an inorganic light emitting material. Various inorganic phosphors may be used as the inorganic light emitting material. For example, the inorganic light emitting material is a red phosphor, CaS: Eu, ZnS: Sm, ZnS: Mn, Y 2 O 2 S: Eu, Y 2 O 2 S: Eu, Bi, Gd 2 O 3 : Eu, ( Sr, Ca, Ba, Mg) P 2 O 7 : Eu, Mn, CaLa 2 S 4 : Ce; Phosphors such as SrY 2 S 4 : Eu, (Ca, Sr) S: Eu, SrS: Eu, Y 2 O 3 : Eu, YVO 4 : Eu, Bi may be used. In addition, the inorganic light emitting material is a green phosphor, ZnS: Tb (Host: dopant), ZnS: Ce, Cl, ZnS: Cu, Al, Gd 2 O 2 S: Tb, Gd 2 O 3 : Tb, Zn, Y 2 O 3 : Tb, Zn, SrGa 2 S 4 : Eu, Y 2 SiO 5 : Tb, Y 2 Si 2 O 7 : Tb, Y 2 O 2 S: Tb, ZnO: Ag, ZnO: Cu, Ga, CdS: Mn, BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn, (Sr, Ca, Ba) (Al, Ga) 2 S 4 : Eu, Ca 8 Mg (SiO 4 ) 4 Cl 2 : Eu, Mn, YBO 3 : Ce, Tb, Ba 2 SiO 4 : Eu, (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu, Ba 2 (Mg, Zn) Si 2 O 7 : Eu, (Ba, Sr) Al 2 O 4 : Eu, Sr 2 Si 3 O 8 Phosphors such as .2SrCl 2 : Eu can be used. In addition, the inorganic light emitting material is a blue phosphor, SrS: Ce, ZnS: Tm, ZnS: Ag, Cl, ZnS: Te, Zn 2 SiO 4 : Mn, YSiO 5 : Ce, (Sr, Mg, Ca) 10 (PO 4 ) A phosphor such as 6Cl 2 : Eu, BaMgAl 10 O 17 : Eu, BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu may be used. In addition, as the inorganic light emitting material, a white phosphor such as YAG (Yittrium, Alumium, Garnet) may be used. In addition, the inorganic light emitting material may be a compound inorganic light emitting material using Ca x Sr x -1 Al 2 O 3 : Eu +2 synthesized with CaAl 2 O 3 and SrAl 2 O 3 . That is, the inorganic light emitting material includes a host forming a mother and a dopant serving as a center of light emission in the mother.

한편, 상기 형광층(130)은 나노와이어(130a)의 사이에 형성되는 공간을 포함하는 형광층(130)의 상부에 형성되는 평탄화층(135)이 형성될 수 있다. 상기 평탄화층(135)은 사용되는 형광체의 전기 특성에 따라 유전층 또는 전기 전도층으로 형성될 수 있다. 상기 형광체가 SnO2:Eu, CdS:Ag와 같이 전기 전도성이 있는 경우에 형광체 표면에 전하가 축적되지 않게 되므로 평탄화층(135)은 유전층 또는 절연층으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 형광체가 전기 전도성이 없는 ZnS:Cu,Al ZnS:Ag,ClY2O2S:Eu와 같은 형광체로 형성되는 저전압 여기시 형광체 표면에 전하가 축적되는 현상이 발생하여 이를 방지하기 위하여 평탄화층(135)은 전기 전도층으로 형성될 수 있다. 상기 평탄화층(135)은 나노와이어(130a) 사이의 공간을 충진하여 형광층(130)이 전체적으로 평탄하게 되도록 한다. 상기 평탄화층(135)은 유전체 또는 고분자 수지 또는 산화물로 형성될 수 있다.On the other hand, the fluorescent layer 130 may be formed with a planarization layer 135 formed on the fluorescent layer 130 including a space formed between the nanowires (130a). The planarization layer 135 may be formed as a dielectric layer or an electrically conductive layer according to the electrical characteristics of the phosphor used. When the phosphor is electrically conductive, such as SnO 2 : Eu, CdS: Ag, since charges are not accumulated on the surface of the phosphor, the planarization layer 135 may be formed as a dielectric layer or an insulating layer. In addition, when the phosphor is formed of a phosphor such as ZnS: Cu, Al ZnS: Ag, ClY 2 O 2 S: Eu having no electrical conductivity, charges may accumulate on the surface of the phosphor to be flattened to prevent this. Layer 135 may be formed of an electrically conductive layer. The planarization layer 135 fills the space between the nanowires 130a so that the fluorescent layer 130 is generally flat. The planarization layer 135 may be formed of a dielectric or a polymer resin or an oxide.

상기 제2전극(140)은 박막으로 형성되며 제1전극(120)과 반대의 극으로 형성된다. 또한, 상기 제2전극(140)은 형광층(130)과 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2전극(140)은 알루미늄(Al), 주석(Sn), 텅스텐(W), 금(Au), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 니켈(Ni), 티타늄(Ti)과 같은 금속층으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2전극(140)은 인듐주석 산화물(Indium Tin Oxide:ITO), 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide:IZO), 불소도핑 주석산화물(F-doped Tin Oxide:FTO), 산화아연(Zinc Oxide)과 같은 투명 도전성 산화물에 의한 투명층으로 형성될 수 있다. 한편, 상기 제1전극(120)이 금속층으로 형성되는 경우에, 제2전극(140)은 투명층으로 형성된다. 상기 제1전극(120)이 투명층으로 형성되는 경우에, 제2전극(140)은 금속층으로 형성되며 빛을 반사하는 반사층으로 형성될 수 있다. The second electrode 140 is formed of a thin film and formed as a pole opposite to the first electrode 120. In addition, the second electrode 140 may be formed to be electrically connected to the fluorescent layer 130. In addition, the second electrode 140 includes aluminum (Al), tin (Sn), tungsten (W), gold (Au), chromium (Cr), molybdenum (Mo), palladium (Pd), platinum (Pt), It may be formed of a metal layer such as nickel (Ni) or titanium (Ti). In addition, the second electrode 140 may be formed of indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), fluorine-doped tin oxide (FTO), and zinc oxide (Zinc). It may be formed of a transparent layer made of a transparent conductive oxide such as oxide. Meanwhile, when the first electrode 120 is formed of a metal layer, the second electrode 140 is formed of a transparent layer. When the first electrode 120 is formed of a transparent layer, the second electrode 140 may be formed of a metal layer and a reflective layer that reflects light.

다음은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무기 발광 소자에 대하여 설명한다.Next, an inorganic light emitting device according to another embodiment of the present invention will be described.

도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무기 발광 소자의 개략적인 수직 단면도를 나타낸다. 도 2b는 도 2a의 발광 소자에 대한 개략적인 평면도를 나타낸다.2A is a schematic vertical cross-sectional view of an inorganic light emitting device according to another embodiment of the present invention. FIG. 2B is a schematic plan view of the light emitting device of FIG. 2A.

본 발명의 다른 실시예에 따른 무기 발광 소자(200)는, 도 2a와 도 2b를 참조하면, 제1전극(120)과 형광층(230) 및 제2전극(140)을 포함하여 형성된다. 또한, 상기 무기 발광 소자(200)는 제1전극(120)의 하부에 형성되는 기판(110)을 더 포함하여 형성될 수 있다. 2A and 2B, the inorganic light emitting device 200 according to another embodiment of the present invention is formed to include the first electrode 120, the fluorescent layer 230, and the second electrode 140. In addition, the inorganic light emitting device 200 may further include a substrate 110 formed under the first electrode 120.

본 발명의 다른 실시예에 따른 무기 발광 소자(200)는 도 1a와 도 1b의 실시예에 따른 무기 발광 소자(100)와 형광층(230)의 구조만 다르게 형성되며 다른 구성요소는 동일하게 형성된다. 따라서, 이하에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 무기 발광 소자(200)는 형광층(230)을 중심으로 설명한다. 또한, 상기 무기 발광 소자(200)는 1a와 도 1b에 따른 무기 발광 소자(100)과 동일 또는 유사한 부분은 동일한 도면부호를 사용하며, 여기서 상세한 설명을 생략한다.In the inorganic light emitting device 200 according to another embodiment of the present invention, only the structures of the inorganic light emitting device 100 and the fluorescent layer 230 according to the embodiments of FIGS. 1A and 1B are formed differently, and other components are formed in the same manner. do. Therefore, the inorganic light emitting device 200 according to another embodiment of the present invention will be described below with reference to the fluorescent layer 230. In addition, the inorganic light emitting device 200 is the same as or similar to the inorganic light emitting device 100 according to 1a and 1b uses the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted.

상기 형광층(230)은 복수의 나노와이어(230a)에 의한 박막층으로 형성된다. 또한, 상기 나노와이어(230a)는 무기 발광 재료로 형성된다. 상기 무기 발광 재료는 상기에서 설명한 바 있으므로 여기서 상세한 설명은 생략한다. The fluorescent layer 230 is formed of a thin film layer formed by a plurality of nanowires 230a. In addition, the nanowires 230a are formed of an inorganic light emitting material. Since the inorganic light emitting material has been described above, a detailed description thereof will be omitted.

상기 형광층(230)은 복수의 나노와이어(230a)가 제1전극(120)의 평면과 수직 방향으로 배열되도록 형성된다. 즉, 상기 형광층(230)은 나노와이어(230a)의 길이 방향이 제1전극(120)의 평면과 수직한 방향이 되도록 배열된다. 따라서, 상기 발광층(230)은 상대적으로 두꺼운 박막층으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 발광 층(230)은 무기 발광 소자(200)가 전체적으로 굴곡되는 경우에도 나노와이어(230a)가 손상되는 것을 최소화하여 무기 발광 소자의 굴곡성을 증가시킬 수 있게 된다. The fluorescent layer 230 is formed such that the plurality of nanowires 230a are arranged in a direction perpendicular to the plane of the first electrode 120. That is, the fluorescent layer 230 is arranged such that the length direction of the nanowires 230a is perpendicular to the plane of the first electrode 120. Thus, the light emitting layer 230 may be formed of a relatively thick thin film layer. In addition, the light emitting layer 230 may increase the flexibility of the inorganic light emitting device by minimizing damage to the nanowires 230a even when the inorganic light emitting device 200 is bent as a whole.

또한, 상기 형광층(230)은 나노와이어(230a)의 사이에 형성되는 공간을 포함하는 형광층(230)의 상부에 형성되는 평탄화층(235)이 형성될 수 있다.In addition, the fluorescent layer 230 may have a planarization layer 235 formed on the fluorescent layer 230 including a space formed between the nanowires 230a.

다음은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무기 발광 소자에 대하여 설명한다.Next, an inorganic light emitting device according to still another embodiment of the present invention will be described.

도 3a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무기 발광 소자의 개략적인 수직 단면도를 나타낸다. 도 3b는 도 3a의 발광 소자에 대한 개략적인 평면도를 나타낸다.3A is a schematic vertical cross-sectional view of an inorganic light emitting device according to another embodiment of the present invention. 3B is a schematic plan view of the light emitting device of FIG. 3A.

본 발명의 다른 실시예에 따른 무기 발광 소자(300)는, 도 3a와 도 3b를 참조하면, 제1전극(320)과 형광층(330) 및 제2전극(340)을 포함하여 형성된다. 또한, 상기 무기 발광 소자(300)는 제1전극(320)의 하부에 형성되는 기판(310)을 더 포함하여 형성될 수 있다. 3A and 3B, the inorganic light emitting device 300 according to another embodiment of the present invention is formed to include the first electrode 320, the fluorescent layer 330, and the second electrode 340. In addition, the inorganic light emitting device 300 may further include a substrate 310 formed under the first electrode 320.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무기 발광 소자(300)는 도 2a와 도 2b의 실시예에 따른 무기 발광 소자(200)가 90도 회전된 구조와 유사한 구조로 형성된다. 즉, 도 2a와 도 2b의 실시예에 따른 무기 발광 소자(200)는 판상으로 형성되는 제1전극(120)과 제1전극(120)의 평면에 수직으로 배열되는 나노와이어(230a)에 의한 형광층(230) 및 제2전극(140)이 순차적으로 적층되어 형성되는 구조이다. 이에 비하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 무기 발광 소자(300)는 하나의 평면 구조에 서 제1전극(320)과 제2전극(340)이 서로 이격되어 격벽구조로 형성되며 그 사이에 형광층(330)이 형성되고, 형광층(330)의 나노와이어(330a)는 제1전극(320)과 제2전극(340)과 수직한 방향으로 배열되도록 형성된다. 또한, 상기 기판(310)은 제1전극(320)과 제2전극(340) 및 형광층(330)의 하면에 형성된다. 따라서, 상기 무기 발광 소자(300)는 기존의 PDP의 방전셀 구조와 유사하게 형성된다. In the inorganic light emitting device 300 according to another embodiment of the present invention, the inorganic light emitting device 200 according to the embodiments of FIGS. 2A and 2B is formed to have a structure similar to that of 90 degrees. That is, the inorganic light emitting device 200 according to the exemplary embodiment of FIGS. 2A and 2B is formed by the nanowires 230a arranged perpendicular to the plane of the first electrode 120 and the first electrode 120 formed in a plate shape. The fluorescent layer 230 and the second electrode 140 are sequentially stacked. In contrast, in the inorganic light emitting device 300 according to another embodiment of the present invention, the first electrode 320 and the second electrode 340 are spaced apart from each other in one planar structure to form a partition structure, and a fluorescent layer therebetween. 330 is formed, and the nanowires 330a of the fluorescent layer 330 are formed to be arranged in a direction perpendicular to the first electrode 320 and the second electrode 340. In addition, the substrate 310 is formed on the bottom surface of the first electrode 320, the second electrode 340, and the fluorescent layer 330. Therefore, the inorganic light emitting device 300 is formed similarly to the discharge cell structure of the conventional PDP.

또한, 상기 형광층(330)은 나노와이어의 사이에 형성되는 공간을 포함하는 형광층(330)의 상부에 형성되는 평탄화층(335)이 형성될 수 있다.In addition, the fluorescent layer 330 may be formed with a planarization layer 335 formed on top of the fluorescent layer 330 including a space formed between the nanowires.

상기 무기 발광 소자(300)는 제1전극(320)과 제2전극(340)을 투명 도전층으로 형성할 필요가 없게 되므로 발광 효율을 증가시킬 수 있게 된다. 또한, 상기 무기 발광 소자(300)는 형광층(330)이 외부로 직접 발광을 하는 구조이므로 전체적으로 발광 휘도가 증가하게 된다.Since the inorganic light emitting device 300 does not need to form the first electrode 320 and the second electrode 340 as a transparent conductive layer, the light emission efficiency can be increased. In addition, the inorganic light emitting device 300 has a structure in which the fluorescent layer 330 emits light directly to the outside, thereby increasing the overall luminance.

다음은 본 발명의 실시예에 따른 무기 발광 소자 제조 방법에 대하여 설명한다. Next, an inorganic light emitting device manufacturing method according to an exemplary embodiment of the present invention will be described.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무기 발광 소자 제조 방법에 대한 순서도를 나타낸다. 도 5는 나노와이어를 합성하는 챔버의 개략적인 구성을 나타낸다. 도 6은 나노와이어를 합성하는 다른 챔버의 개략적인 구성을 나타낸다.4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an inorganic light emitting device according to an embodiment of the present invention. 5 shows a schematic configuration of a chamber for synthesizing nanowires. 6 shows a schematic configuration of another chamber for synthesizing nanowires.

본 발명의 실시예에 따른 무기 발광 소자 제조방법은, 도 4를 참조하면, 촉매 금속 패턴 형성단계(S10)와 나노와이어 형성단계(S20)를 포함하여 형성될 수 있다. In the inorganic light emitting device manufacturing method according to an embodiment of the present invention, referring to Figure 4, it may be formed including a catalyst metal pattern forming step (S10) and nanowire forming step (S20).

한편, 상기 무기 발광 소자 제조방법은 촉매 금속 패턴 형성 단계(S10) 전에 제1전극 형성 과정을 더 포함하며, 나노와이어 형성단계(S20) 후에 제2전극 형성 과정을 더 포함할 수 있다. 다만, 상기 제1전극 형성과정과 제2전극 형성과정은 스퍼터링 방법 또는 화학기상 증착 방법과 같이 일반적으로 알려진 방법에 의하여 실시되므로 여기서 상세한 설명은 생략한다. 또한, 상기 형광층에 평탄화층을 형성하는 과정은 반도체 공정에서 사용되는 박막 형성 방법에 의하여 형성될 수 있다. 따라서, 이하에서는 상기 무기 발광 소자의 형광층을 형성하는 과정을 중심으로 설명한다. The inorganic light emitting device manufacturing method may further include a first electrode forming process before the catalyst metal pattern forming step S10 and a second electrode forming process after the nanowire forming step S20. However, since the first electrode forming process and the second electrode forming process are performed by a generally known method such as a sputtering method or a chemical vapor deposition method, a detailed description thereof will be omitted. In addition, the process of forming the planarization layer on the fluorescent layer may be formed by a thin film forming method used in a semiconductor process. Therefore, the following description will focus on the process of forming the fluorescent layer of the inorganic light emitting device.

상기 촉매 금속 패턴 형성단계(S10)는 나노와이어를 형성하고자 하는 제1전극(도 1a, 도 2a의 무기 발광 소자) 또는 기판(도 3a의 무기 발광 소자)의 표면에 금속 촉매 패턴을 형성하는 단계이다. 상기 형광층을 구성하는 나노와이어의 형성을 위하여는 나노와이어 형성을 위한 촉매가 필요하게 된다. 따라서, 상기 촉매 금속 패턴 형성단계(S10)는 제1전극 또는 기판 상에 금속 촉매를 나노 사이즈의 입자 상태로 도포하게 된다. 상기 금속 촉매는 입자 형태 또는 박막 형태로 형성된다. 상기 촉매 금속 패턴은 촉매 금속을 나노 크기의 입자상으로 제1전극의 상면에 분사하여 형성할 수 있다. 또한, 상기 촉매 금속 패턴은 촉매 금속을 제1전극의 상면에 박막으로 도포한 후에 가열하여 나노 사이즈로 응집시켜 형성할 수 있다. 상기 금속 촉매는 바람직하게는 금 또는 니켈과 크롬 같은 전이 금속으로 이루어질 수 있다.The catalyst metal pattern forming step (S10) is a step of forming a metal catalyst pattern on the surface of the first electrode (inorganic light emitting device of Figure 1a, 2a) or the substrate (inorganic light emitting device of Figure 3a) to form nanowires to be. In order to form the nanowires constituting the fluorescent layer, a catalyst for forming the nanowires is required. Therefore, in the catalyst metal pattern forming step (S10), the metal catalyst is coated on the first electrode or the substrate in a nano-sized particle state. The metal catalyst is formed in the form of particles or a thin film. The catalyst metal pattern may be formed by spraying the catalyst metal on the upper surface of the first electrode in the form of nano-sized particles. In addition, the catalyst metal pattern may be formed by coating the catalyst metal on the upper surface of the first electrode in a thin film and then heating to agglomerate to a nano size. The metal catalyst may preferably consist of transition metals such as gold or nickel and chromium.

상기 나노와이어 형성단계(S20)는 금속 촉매 패턴이 형성된 제1전극 또는 기판 상에 형광층을 이루는 나노와이어를 합성하여 형성하는 단계이다. 상기 나노와이어 형성단계(S20)는 각 적색, 녹색, 청색 형광체 별로 각각의 소스 물질을 사용하여 진행된다. The nanowire forming step (S20) is a step of synthesizing and forming nanowires forming a fluorescent layer on a first electrode or a substrate on which a metal catalyst pattern is formed. The nanowire forming step (S20) is performed using a source material for each red, green, and blue phosphor.

상기 나노와이어의 합성은 VLS(vapor-liquid-solid)방식을 이용한다. 또한, 상기 나노와이어의 합성은 CVD(chemical vapor deposition) 방식 중에서 thermal CVD, laser ablation CVD(LACVD), plasma enhanced CVD(PECVD), LPCVD, MOCVD등이 사용될 수 있다. Synthesis of the nanowires uses a vapor-liquid-solid (VLS) method. In addition, the synthesis of the nanowires may be used, such as thermal CVD, laser ablation CVD (LACVD), plasma enhanced CVD (PECVD), LPCVD, MOCVD in the chemical vapor deposition (CVD) method.

상기 thermal CVD와 LACVD는 형광체의 호스트를 구성하는 소스 물질(CaS, ZnS, Y2O2S, Gd2O3, SrGa2S4, Y2SiO5, Gd2O3S, SrS, CaAl2O3, SrAl2O3, BaAl2O3와 같은 host물질들)에 열을 가하거나 레이저를 이용해서 증기(vapor) 상태를 만들고, 이송 가스(Ar, Ar:O2, Ar:H2, O2, H2, CF4등)을 이용하여 금속 촉매 패턴이 형성된 제1전극 또는 기판의 상편으로 이동시킨다. 이때, 이동된 vapor상태의 소스 물질들이 금속 촉매가 있는 제1전극 또는 기판 위에서 나노와이어 형태로 성장하게 된다. 또한, 상기 형광체의 도펀트를 구성하는 소스 물질도 같은 챔버(chamber)에서 또는 다른 챔버(chamber)에서 공급되어 함께 증착시켜(co-deposition) 나노와이어를 합성한다. 따라서, 상기 다수의 나노와이어는 형광층을 이루게 된다. The thermal CVD and LACVD are source materials (CaS, ZnS, Y 2 O 2 S, Gd 2 O 3 , SrGa 2 S 4 , Y 2 SiO 5 , Gd 2 O 3 S, SrS, CaAl 2) Host materials such as O 3 , SrAl 2 O 3 , BaAl 2 O 3 ), or use a laser to create a vapor state and transfer gas (Ar, Ar: O 2 , Ar: H 2 , O 2 , H 2 , CF 4, etc.) to move to the upper side of the first electrode or the substrate on which the metal catalyst pattern is formed. At this time, the transferred vapor source materials are grown in the form of nanowires on the first electrode or the substrate having the metal catalyst. In addition, the source material constituting the dopant of the phosphor is also supplied in the same chamber or in another chamber (co-deposition) to synthesize the nanowires. Therefore, the plurality of nanowires form a fluorescent layer.

상기 반응 챔버는, 도 5와 도 6을 참조하면, 일측에서 타측으로 이송 가스가 공급되며, 증기 상태로 증발되는 소스 물질이 안착되는 부분과 기판이 안착되는 부분이 이송 가스의 흐름 방향을 따라 순차적으로 위치하게 된다. 한편, 도 5에 따른 챔버는 일차형으로 형성되어 형광체를 구성하는 소스 물질이 하나의 공간에 위치하게 된다. 또한, 도 6에 따른 챔버는 형광체가 다수의 소스 물질로부터 합성되는 경우에 각 소스 물질을 별도의 공간에 위치시킬 수 있게 된다. 5 and 6, the transfer gas is supplied from one side to the other side, and a portion on which the source material to be vaporized in a vapor state is seated and a portion on which the substrate is seated sequentially along the flow direction of the transfer gas. Will be located. On the other hand, the chamber according to Figure 5 is formed in a primary shape so that the source material constituting the phosphor is located in one space. In addition, the chamber according to FIG. 6 allows each source material to be placed in a separate space when phosphors are synthesized from a plurality of source materials.

상기 챔버의 내부에 위치하는 소스 물질은 공급되는 열 또는 레이저에 의하여 증기 상태로 변환되며 이송 가스에 의하여 기판의 상부로 이송되어 나노와이어를 합성하게 된다. 상기 챔버의 분위기는 대기압에서 고진공(high vacuum)까지 다양하게 이용될 수 있다. 또한, 상기 챔버의 온도는 호스트(host)물질 및 도펀트(dopant)물질이 증기 상태로 될 때까지 필요한 온도를 유지하게 된다. 따라서, 상기 챔버는 열을 가하여 소스 물질을 증발시키는 경우에 낮게는 400℃에서 높게는 3,500℃정도의 온도로 유지된다. 또한, 상기 챔버는 Laser ablation를 이용하는 경우에 소스 물질에 레이저를 조사시켜 증기 상태로 만든 후에 이송 가스를 이용하여 기판 위로 이송하여 나노와이어를 성장시킬 수 있다. 또한, 상기 PECVD 및 MOCVD를 이용해서도 나노와이어를 합성하여 형성할 수 있는데, 이때는 화학 반응 가스들을 이용하여 금속 촉매가 형성된 제1전극 또는 기판 위에 나노와이어를 합성한다. The source material located inside the chamber is converted into a vapor state by the heat or laser supplied and transferred to the upper portion of the substrate by the transfer gas to synthesize the nanowires. The atmosphere of the chamber can be used in various ways from atmospheric pressure to high vacuum. In addition, the temperature of the chamber maintains the required temperature until the host material and the dopant material become vapor. Therefore, the chamber is maintained at a temperature of as low as 400 ° C and as high as 3,500 ° C when the source material is evaporated by applying heat. In addition, in the case of using laser ablation, the chamber may irradiate a laser to the source material to make a vapor state, and then transfer it onto a substrate using a transfer gas to grow nanowires. In addition, the nanowires may be synthesized using the PECVD and the MOCVD. In this case, the nanowires are synthesized on the first electrode or the substrate on which the metal catalyst is formed using chemical reaction gases.

또한, 상기 나노와이어는 호스트와 도펀트의 타겟을 동시에 스퍼터링하여 형성하는 스퍼터링 방법에 의하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 나노와이어는 상압 화학증착법에 의하여 형성될 수 있다. 상압증착 공정의 온도는 700℃에서 1100℃이며, 시간은 1분에서 300분이다. In addition, the nanowires may be formed by a sputtering method formed by sputtering a target of a host and a dopant at the same time. In addition, the nanowires may be formed by atmospheric chemical vapor deposition. The temperature of the atmospheric deposition process is from 700 ° C. to 1100 ° C., and the time is from 1 minute to 300 minutes.

또한, 상기 나노와이어 형성단계(S20)는 제1기판에 합성된 나노와이어를 소성하는 소성공정을 추가로 포함할 수 있다. 상기 소성 공정은 질소 또는 아르곤 분위기에서 500℃ 내지 1300℃의 온도에서 실시되며, 공정 시간은 1분에서 300분이다. 따라서, 상기 합성된 나노와이어는 소성 과정을 통하여 최종적으로 나노와이어 형광체로 형성된다. In addition, the nanowire forming step (S20) may further include a firing process for firing the nanowires synthesized on the first substrate. The firing process is carried out at a temperature of 500 ℃ to 1300 ℃ in nitrogen or argon atmosphere, the process time is from 1 minute to 300 minutes. Therefore, the synthesized nanowires are finally formed as nanowire phosphors through a sintering process.

한편, 상기 나노와이어 형성단계(S20)는 호스트 및 도펀트를 동시에 공급하여 나노와이어를 합성함으로써, 합성된 나노와이어의 결정성이 증가하며, 발광이 형광체 내에서 전체적으로 진행되므로 발광 휘도가 증가하게 된다. On the other hand, in the nanowire forming step (S20) by synthesizing the nanowires by supplying a host and a dopant at the same time, the crystallinity of the synthesized nanowires increases, and since the light emission proceeds as a whole in the phosphor, the emission luminance is increased.

본 발명의 실시예에 따른 무기 발광 소자는 형광층을 일차원 형상인 단결정의 나노와이어로 형성하여 저전압하에서 구동이 가능하며 높은 발광 효율과 발광 휘도 및 높은 수명을 갖도록 하는 것이 가능하게 된다. 또한, 상기 무기 발광 소자는 발광 효율과 발광 휘도가 충분히 증가함에 따라 기존의 무기 발광 재료에서 구현이 어려웠던 청색의 발현이 가능하게 된다.In the inorganic light emitting device according to the embodiment of the present invention, the fluorescent layer is formed of a single-crystal nanowire having a one-dimensional shape, which enables driving under low voltage, and has high luminous efficiency, luminous brightness, and high lifetime. In addition, the inorganic light emitting device is capable of expressing blue color, which is difficult to implement in the conventional inorganic light emitting material, as the light emitting efficiency and the light emitting brightness are sufficiently increased.

따라서, 상기 무기 발광 소자는 현재 상용화되고 있는 유기 발광 표시 장치(OLED)의 발광부에 사용될 수 있다. 즉, 상기 OLED는 발광부가 제1전극과 정공수송층과 발광층과 전자수송층 및 제2전극을 포함하는 구성으로 형성되고 있다. 따라서, 상기 무기 발광 소자는 이러한 OLED의 발광부에 적용될 수 있다. Therefore, the inorganic light emitting device may be used in the light emitting part of the OLED which is currently commercially available. In other words, the OLED has a light emitting part including a first electrode, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and a second electrode. Therefore, the inorganic light emitting device can be applied to the light emitting portion of the OLED.

또한, 상기 무기 발광 부재는 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Device) 또는 전계 발광 장치(Field Emitting Device)의 발광부에 적용될 수 있다. In addition, the inorganic light emitting member may be applied to a light emitting part of a plasma display device or a field emitting device.

또한, 상기 무기 발광 소자는 기존의 평판 형상의 박막으로 형성되는 형광층과 달리 형광층이 나노와이어로 형성됨에 따라 투명하면서 물리적으로 휠 수 있는 특성을 가짐에 따라 향후에 투명하고 휠 수 있는 전자 소자에 응용될 수 있다.In addition, the inorganic light emitting device is an electronic device that can be transparent and bend in the future as it has a transparent and physically bendable characteristic as the fluorescent layer is formed of nanowires, unlike a fluorescent layer formed of a conventional thin plate-like thin film. It can be applied to.

도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 무기 발광 소자의 개략적인 수직 단면도를 나타낸다. 1A is a schematic vertical cross-sectional view of an inorganic light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 1b는 도 1a의 발광 소자에 대한 개략적인 평면도를 나타낸다.FIG. 1B is a schematic plan view of the light emitting device of FIG. 1A.

도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무기 발광 소자의 개략적인 수직 단면도를 나타낸다.2A is a schematic vertical cross-sectional view of an inorganic light emitting device according to another embodiment of the present invention.

도 2b는 도 2a의 발광 소자에 대한 개략적인 평면도를 나타낸다.FIG. 2B is a schematic plan view of the light emitting device of FIG. 2A.

도 3a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무기 발광 소자의 개략적인 수직 단면도를 나타낸다.3A is a schematic vertical cross-sectional view of an inorganic light emitting device according to another embodiment of the present invention.

도 3b는 도 3a의 발광 소자에 대한 개략적인 평면도를 나타낸다.3B is a schematic plan view of the light emitting device of FIG. 3A.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무기 발광 소자 제조 방법에 대한 순서도를 나타낸다.4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an inorganic light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 5는 나노와이어를 합성하는 챔버의 개략적인 구성을 나타낸다.5 shows a schematic configuration of a chamber for synthesizing nanowires.

도 6은 나노와이어를 합성하는 다른 챔버의 개략적인 구성을 나타낸다.6 shows a schematic configuration of another chamber for synthesizing nanowires.

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

100, 200, 300: 무기 발광 소자100, 200, 300: inorganic light emitting element

110: 기판 120, 320: 제1전극110: substrate 120, 320: first electrode

130, 230, 330: 형광층 140, 340: 제2전극130, 230, and 330: fluorescent layer 140 and 340: second electrode

Claims (12)

제1전극과 With the first electrode 상기 제1전극의 상부에 형성되며, 무기 발광 재료로 형성되는 복수의 나노와이어를 포함하는 형광층 및A fluorescent layer formed on the first electrode and including a plurality of nanowires formed of an inorganic light emitting material; 상기 형광층의 상부에 형성되는 제2전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 무기 발광 소자.Inorganic light emitting device, characterized in that it comprises a second electrode formed on the fluorescent layer. 기판과 Substrate 상기 기판의 상부 일측에 바 형상으로 형성되는 제1전극과 A first electrode formed in a bar shape on an upper side of the substrate; 상기 기판의 상부 타측에 상기 제1전극과 이격되어 평행하게 바 형상으로 형성되는 제2전극 및 A second electrode formed in a bar shape parallel to the first electrode spaced apart from the first electrode on the other side of the substrate; 상기 제1전극과 제2전극 사이에 형성되며, 무기 발광 재료로 형성되는 복수의 나노와이어를 포함하는 형광층을 포함하는 것을 특징으로 하는 무기 발광 소자.An inorganic light emitting device comprising a fluorescent layer formed between the first electrode and the second electrode, the fluorescent layer including a plurality of nanowires formed of an inorganic light emitting material. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 무기 발광 재료는 적색 형광체로서 CaS:Eu, ZnS:Sm, ZnS:Mn, Y2O2S:Eu, Y2O2S:Eu,Bi, Gd2O3:Eu, (Sr,Ca,Ba,Mg)P2O7:Eu,Mn, CaLa2S4:Ce; SrY2S4: Eu, (Ca,Sr)S:Eu, SrS:Eu, Y2O3:Eu, YVO4:Eu,Bi로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 형성되는 것을 특징으로 하는 무기 발광 소자.The inorganic light emitting material is a red phosphor, CaS: Eu, ZnS: Sm, ZnS: Mn, Y 2 O 2 S: Eu, Y 2 O 2 S: Eu, Bi, Gd 2 O 3 : Eu, (Sr, Ca, Ba, Mg) P 2 O 7 : Eu, Mn, CaLa 2 S 4 : Ce; SrY 2 S 4 : Eu, (Ca, Sr) S: Eu, SrS: Eu, Y 2 O 3 : Eu, YVO 4 : Eu, Bi It is formed of any one or a mixture thereof selected from the group consisting of An inorganic light emitting element. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 무기 발광 재료는 녹색 형광체로서 ZnS:Tb(Host:dopant), ZnS:Ce,Cl, ZnS:Cu,Al, Gd2O2S:Tb, Gd2O3:Tb,Zn, Y2O3: Tb,Zn, SrGa2S4:Eu, Y2SiO5:Tb, Y2Si2O7:Tb, Y2O2S:Tb, ZnO:Ag, ZnO:Cu,Ga, CdS:Mn, BaMgAl10O17:Eu,Mn, (Sr,Ca,Ba)(Al,Ga)2S4:Eu, Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu,Mn, YBO3:Ce,Tb, Ba2SiO4:Eu, (Ba,Sr)2SiO4:Eu, Ba2(Mg,Zn)Si2O7:Eu, (Ba,Sr)Al2O4:Eu, Sr2Si3O8.2SrCl2:Eu로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 형성되는 것을 특징으로 하는 무기 발광 소자.The inorganic light emitting material is a green phosphor, ZnS: Tb (Host: dopant), ZnS: Ce, Cl, ZnS: Cu, Al, Gd 2 O 2 S: Tb, Gd 2 O 3 : Tb, Zn, Y 2 O 3 : Tb, Zn, SrGa 2 S 4 : Eu, Y 2 SiO 5 : Tb, Y 2 Si 2 O 7 : Tb, Y 2 O 2 S: Tb, ZnO: Ag, ZnO: Cu, Ga, CdS: Mn, BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn, (Sr, Ca, Ba) (Al, Ga) 2 S 4 : Eu, Ca 8 Mg (SiO 4 ) 4 Cl 2 : Eu, Mn, YBO 3 : Ce, Tb, Ba 2 SiO 4 : Eu, (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu, Ba 2 (Mg, Zn) Si 2 O 7 : Eu, (Ba, Sr) Al 2 O 4 : Eu, Sr 2 Si 3 O 8 .2SrCl 2 : Inorganic light emitting device, characterized in that formed of any one or a mixture thereof selected from the group consisting of. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 무기 발광 재료는 청색 형광체로서 SrS:Ce, ZnS:Tm, ZnS:Ag,Cl, ZnS:Te, Zn2SiO4:Mn, YSiO5:Ce, (Sr,Mg,Ca)10(PO4)6Cl2:Eu, BaMgAl10O17:Eu, BaMg2Al16O27:Eu로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 형성되는 것을 특징으로 하는 무기 발광 소자.The inorganic light emitting material is a blue phosphor, SrS: Ce, ZnS: Tm, ZnS: Ag, Cl, ZnS: Te, Zn 2 SiO 4 : Mn, YSiO 5 : Ce, (Sr, Mg, Ca) 10 (PO 4 ) 6Cl 2 : Eu, BaMgAl 10 O 17 : Eu, BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu inorganic light emitting device, characterized in that formed of any one or a mixture thereof. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 무기 발광 재료는 YAG(Yittrium, Alumium, Garnet) 또는 CaAl2O3와 SrAl2O3를 합성한 CaxSrx -1Al2O3:Eu+2를 이용한 화합물로 형성되는 것을 특징으로 하는 무기 발광 소자.The inorganic light emitting material is formed of a compound using YAG (Yittrium, Alumium, Garnet) or Ca x Sr x -1 Al 2 O 3 : Eu +2 synthesized with CaAl 2 O 3 and SrAl 2 O 3 Inorganic light emitting device. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 나노와이어는 그 직경이 1㎚ - 300nm이며, 길이가 2㎚ - 500um를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 무기 발광 소자.Inorganic light emitting device, characterized in that the nanowires are formed to have a diameter of 1nm-300nm, and has a length of 2nm-500um. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 나노와이어는 상기 제1전극의 평면에 수평한 방향 또는 수직한 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 무기 발광 소자.The nanowire is an inorganic light emitting device, characterized in that formed in a direction horizontal or perpendicular to the plane of the first electrode. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 나노와이어는 상기 제1전극의 바 형상에 수평한 방향 또는 수직한 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 무기 발광 소자.The nanowires are inorganic light emitting devices, characterized in that formed in a direction horizontal or perpendicular to the bar shape of the first electrode. 제1전극 또는 기판 상에 촉매 금속 패턴을 형성하는 촉매 금속 패턴 형성단계 및 A catalyst metal pattern forming step of forming a catalyst metal pattern on the first electrode or the substrate; 상기 촉매 금속 패턴이 형성된 상기 제1전극 또는 기판 상에 제1항 또는 제2항에 따른 형광층을 이루는 나노와이어를 형성하는 나노와이어 형성단계를 포함하 여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무기 발광 소자 제조방법.And a nanowire forming step of forming a nanowire forming a fluorescent layer according to claim 1 or 2 on the first electrode or the substrate on which the catalyst metal pattern is formed. . 제 10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 촉매 금속 패턴은 금, 니켈 및 크롬 중에서 선택되는 어느 하나의 금속촉매에 의하여 나노 사이즈의 입자 상태 또는 박막 상태로 형성되는 것을 특징으로 하는 무기 발광 소자 제조방법.The catalyst metal pattern is a method of manufacturing an inorganic light emitting device, characterized in that formed by the metal catalyst of any one selected from gold, nickel and chromium in the form of a particle size or a thin film. 제 10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 나노와이어 형성단계는 thermal CVD, laser ablation CVD(LACVD), plasma enhanced CVD(PECVD), LPCVD, MOCVD 중에서 선택되는 어느 하나의 방법으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무기 발광 소자 제조방법.The nanowire forming step is an inorganic light emitting device manufacturing method characterized in that made of any one selected from thermal CVD, laser ablation CVD (LACVD), plasma enhanced CVD (PECVD), LPCVD, MOCVD.
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