KR20100060210A - 나노 입자의 제조 방법, 발광 소자의 제조 방법 및 표시 기판의 제조 방법 - Google Patents

나노 입자의 제조 방법, 발광 소자의 제조 방법 및 표시 기판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

생산성을 향상시킨 나노 입자의 제조 방법, 발광 소자의 제조 방법 및 표시 기판의 제조 방법이 개시된다. 나노 입자의 제조 방법에서, 폴리에틸렌글리콜에 혼합된 전구체(precursor)를 열분해하고, 폴리에틸렌글리콜 내에서 전구체가 열분해되어 나노 입자를 형성한다. 이에 따라, 독성이 적고, 저가의 용매인 폴리에틸렌글리콜을 이용함으로써 나노 입자의 생산 원가를 절감시켜 생산성을 향상시킬 수 있다.
나노 입자, 양자점, 폴리에틸렌글리콜, PEG, 회수, 소수성 용매

Description

나노 입자의 제조 방법, 발광 소자의 제조 방법 및 표시 기판의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING NANO-PARTICLE, METHOD OF MANUFACTURING LIGHT-EMITTING ELEMENT, AND METHOD OF MANUFACTURING DISPLAY SUBSTRATE}
본 발명은 나노 입자의 제조 방법, 발광 소자의 제조 방법 및 표시 기판의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광을 흡수하여 발광하는 나노 입자의 제조 방법, 발광 소자의 제조 방법 및 표시 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 나노기술이란 나노 크기의 물질로 이루어진 미세한 크기의 재료나 기계를 만드는 기술이다. 보다 구체적으로는, 크기를 규정하는 가로 및 세로 길이, 높이, 지름, 폭 등의 파라미터들이 나노미터의 범위에 포함되는 경우의 재료나 기계를 만드는 기술이 나노기술에 포함된다고 할 수 있다. 상기 나노미터의 범위는 약 1nm 내지 약 100nm일 수 있다.
상기 나노 물질의 형태는 크게 차원에 따라, 0차원, 1차원, 2차원 등으로 구분할 수 있다. 상기 0차원의 나노 물질은 양자점(Quantum dot)을 포함하고, 상기 1차원의 나노 물질은 나노선, 나노막대 등을 포함하며, 상기 2차원의 나노 물질은 나노 디스크를 포함할 수 있다.
나노기술에서, 상기 양자점은 벌크 물질과는 다르게 그 크기나 형태에 의해 광학적, 전기적, 자기적 특성들이 변화한다. 이러한 양자점을 실리콘 반도체 산업이나 금속 박막 제조 기술에 이용함으로써 기술적인 한계를 극복할 수 있을 것으로 기대되고 있다.
한편, 양자점의 합성은 리소그래피, 촉매를 이용한 기체-액체-고체 성장 방법 등 주로 고가 장비를 이용하여 합성되어 왔으나, 최근에는 용액 상에서 합성하여 양자점을 형성할 수 있다. 상기 용액으로 이용되는 화합물로서는 주로 옥타데센(octadecene), 트리옥틸포스핀 옥사이드(trioctylphosphine oxide) 등이 알려져 있고, 이를 주로 이용하고 있다.
그러나, 상기 옥타데센이나 트리옥틸포스핀 옥사이드는 유기 용매들 중에서 상대적으로 비싼 편에 속하므로 양자점 제조 원가를 높이는 요인이 된다. 또한, 상기 옥타데센이나 트리옥틸포스핀 옥사이드는 양자점 제조 후에 폐기되므로, 환경을 오염시킬 수 있다.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 생산성을 향상시킨 나노 입자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 나노 입자의 제조 방법을 포함하는 발광 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 나노 입자의 제조 방법을 포함하는 표시 기 판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 나노 입자의 제조 방법에서, 폴리에틸렌글리콜에 혼합된 전구체(precursor)를 열분해하고, 상기 폴리에틸렌글리콜 내에서 상기 전구체가 열분해되어 나노 입자를 형성한다.
상기 폴리에틸렌글리콜은 중량평균분자량이 약 1500 내지 약 4000일 수 있다.
상기 전구체를 열분해하는 단계에서, 상기 폴리에틸렌글리콜 및 상기 전구체는 약 100℃ 내지 약 300℃에서 교반될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 나노 입자를 형성한 후에, 상기 나노 입자가 형성된 상기 폴리에틸렌글리콜을 상기 폴리에틸렌글리콜보다 소수성이 더 큰 소수성 용매와 혼합시키고, 상기 소수성 용매 내에서 침전된 고체 상태의 폴리에틸렌글리콜을 상기 나노 입자와 분리시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 전구체와 혼합된 상기 폴리에틸렌글리콜은, 상기 나노 입자가 용해된 상기 소수성 용매와 분리된 고체 상태의 폴리에틸렌글리콜을 상변화시켜 회수한 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 소수성 용매는 헥산, 클로로포름, 사이클로헥산 등일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 나노 입자를 형성한 후에, 상기 나노 입자와 혼합된 폴리에틸렌글리콜에, 제2 전이 금속 복합체를 혼합시키고, 상기 폴리에틸렌 글리콜 내에서 상기 제2 전이 금속 복합체를 열분해시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 전이 금속 복합체가 열분해된 물질이, 상기 나노 입자의 표면에 상기 제2 전이 금속 복합체의 제2 전이 금속을 포함하는 스킨층을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 나노 입자의 예로서는, 전이 금속 산화물, 전이 금속 황화물, 전이 금속 셀레늄화물, 전이 금속 텔루르화물, 전이 금속 질화물, 전이 금속 인화물, 전이 금속 비소화물 등을 들 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법에서, 폴리에틸렌글리콜에 혼합된 전구체(precursor)를 열분해시킴으로써 나노 입자를 형성하고, 기판 상에 제1 전극층을 형성한 후에 상기 제1 전극층 상에 상기 나노 입자를 포함하는 발광층을 형성한다. 상기 발광층 상에 제2 전극층을 형성함으로써 상기 발광 소자를 제조할 수 있다.
상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 표시 기판의 제조 방법에서, 폴리에틸렌글리콜에 혼합된 전구체(precursor)를 열분해시킴으로써 나노 입자를 형성하고, 화소 영역이 정의된 기판의 상기 화소 영역에 상기 나노 입자를 포함하는 컬러층을 형성한다.
이와 같은 나노 입자의 제조 방법, 발광 소자의 제조 방법 및 표시 기판의 제조 방법에 따르면, 독성이 적고 저가의 용매인 폴리에틸렌글리콜에서 나노 입자를 합성하고, 합성에 이용된 폴리에틸렌글리콜은 재활용하여 다시 나노 입자의 합성에 이용함으로써 생산 원가를 낮추고 비용을 절감시킬 수 있다. 이에 따라, 나노 입자 제조의 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 폴리에틸렌글리콜에서 나노 입자를 합성한 후, 상기 나노 입자를 발광 소자 및 표시 기판의 제조에 이용함으로써 발광 소자 및 표시 기판의 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
첨부된 도면에 있어서, 기판, 층(막) 또는 패턴들 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 본 발명에 있어서, 각 층(막), 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막) 또는 패턴들의 "상에", "상부에" 또는 "하부"에 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층(막), 패턴 또는 구조물들이 직접 기판, 각 층(막) 또는 패턴들 위에 형성되거나 아래에 위치하는 것을 의미하거나, 다른 층(막), 다른 패턴 또는 다른 구조물들이 기판 상에 추가적으로 형성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 나노 입자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 먼저 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol, PEG)에 제조하고자 하는 나노 입자의 전구체(precursor)를 혼합한다(S10).
상기 폴리에틸렌글리콜은 에틸렌옥사이드(-CH2CH2O-)가 반복적으로 연결된 구조의 화합물로서, 화합물의 양단에 각각 결합된 2개의 알콜기(-OH)를 포함한다. 상기 폴리에틸렌글리콜의 중량평균분자량이 약 1500 미만인 경우에는, 상기 폴리에 틸렌글리콜의 화학적, 물리적 특성을 가질 수 없다. 상기 폴리에틸렌글리콜의 중량평균분자량이 약 4000 초과인 경우에는, 상기 폴리에틸렌글리콜의 융해점이 높아져 상기 나노 입자를 제조하는 공정 내에서 상기 전구체와 혼합되기 어렵다. 따라서, 상기폴리에틸렌글리콜의 중량평균분자량은 약 1500 내지 약 4000일 수 있다.
상기 나노 입자의 전구체는 전이 금속 복합체를 포함할 수 있다. 상기 전이 금속 복합체는 상기 나노 입자를 구성하는 전이 금속을 포함한다. 상기 전이 금속의 예로서는, 금(gold, Au), 은(silver, Ag), 백금(platinum, Pt), 팔라듐(palladium, Pd), 코발트(cobalt, Co), 구리(copper, Cu), 몰리브덴(molybdenum, Mo), 아연(zinc, Zn), 카드뮴(cadmium, Cd), 수은(mercury, Hg), 갈륨(gallium, Ga), 인듐(indium, In), 주석(tin, Sn), 납(lead, Pb) 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다. 상기 전이 금속 복합체의 구체적인 예로서는, 인듐 아세테이트 (indium acetate), 디에틸 아연(diethyl zinc), 카드뮴 아세테이트(cadmium acetate) 등을 들 수 있다.
한편, 상기 전이 금속 복합체는 상기 폴리에틸렌글리콜에 용이하게 혼합되도록 상기 전이 금속 복합체를 제1 용매에 용해시킨 후에, 상기 제1 용매에 용해된 상기 금속 복합체를 상기 폴리에틸렌글리콜에 혼합시킬 수 있다. 상기 제1 용매의 예로서는, 미리스틱산(myristic acid), 올레익산(oleic acid), 올레일아민(oleyl amine) 등을 들 수 있다.
상기 폴리에틸렌글리콜에 상기 전구체를 혼합한 후, 상기 혼합된 용액에 유기 화합물을 더 첨가할 수 있다. 상기 유기 화합물의 예로서는, 산화물(oxide), 황 화물(sulfide), 셀레늄화물(selenide), 텔루르화물(telluride), 질화물(nitride), 인화물(phosphide), 비소화물(arsenide) 등을 들 수 있다. 상기 유기 화합물의 구체적인 예로서는, 트리스(트리메틸실릴)포스핀 (tris(trimethylsilyl)phosphine), 비스(트리메틸실릴)황화합물 (bis(trimethylsilyl)sulfide) 등을 들 수 있다.
또한, 상기 유기 화합물은 상기 폴리에틸렌글리콜에 용이하게 혼합되도록 상기 유기 화합물을 제2 용매에 용해시킨 후에, 상기 제2 용매에 용해된 상기 유기 화합물을 상기 폴리에틸렌글리콜에 혼합시킬 수 있다. 상기 제2 용매의 예로서는, 트리옥틸 포스핀(trioctyl phosphine, TOP) 등을 들 수 있다.
상기 폴리에틸렌글리콜에 혼합된 상기 전구체를 열분해 시킨다(S20).
상기 폴리에틸렌글리콜에 혼합된 상기 전구체는 약 100℃ 내지 약 300℃에서 교반시킴으로써 열분해될 수 있다.
구체적으로, 열분해 반응시 가해지는 온도가 약 100℃ 미만인 경우, 상기 전구체의 열분해 반응에 충분한 에너지를 공급하지 못하므로 상기 전구체의 열분해 반응이 원활하게 진행되지 않을 수 있다. 열분해 반응시 가해지는 온도가 약 300℃ 초과인 경우, 과도한 열에 의해 상기 폴리에틸렌글리콜이 분해되거나 불필요한 화학 반응들이 일어나 상기 전구체의 열분해 반응의 신뢰성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 상기 열분해 반응은 약 100℃ 내지 약 300℃에서 행해질 수 있다.
상기 열분해 반응에 의해, 상기 폴리에틸렌글리콜 내에는 상기 전구체로부터 유래하는 상기 전이 금속이 독립적으로 존재할 수 있다.
상기 폴리에틸렌글리콜 내에서 상기 전구체가 열분해됨으로써 상기 나노 입 자를 형성한다(S30).
구체적으로, 상기 전구체로부터 유래하는 상기 전이 금속에 의해, 상기 나노 입자를 형성할 수 있다. 상기 나노 입자의 구체적인 예로서는, 금(gold, Au), 은(silver, Ag), 백금(platinum, Pt), 팔라듐(palladium, Pd), 코발트(cobalt, Co), 구리(copper, Cu), 몰리브덴(molybdenum, Mo), 인화 인듐(indium phosphide, InP), 셀레늄화 카드뮴 (cadmium selenide, CdSe), 구리 인듐 셀레늄화합물(copper indium selenide, CuInSe2), 구리 인듐 황화합물(copper indium sulfide, CuInS2), 금 인듐 황화합물(gold indium sulfide, AgInS2) 등을 들 수 있다.
도면으로 도시하지 않았으나, 상기 나노 입자를 형성한 후에 상기 나노 입자와 혼합된 폴리에틸렌글리콜에 상기 나노 입자의 전이 금속과 다른 전이 금속을 포함하는 전이 금속 복합체를 첨가하여 상기 나노 입자의 스킨층을 형성할 수 있다. 이에 따라, 코어-쉘 구조의 나노 입자를 형성할 수 있다. 상기 나노 입자의 상기 전이 금속을 "제1 전이 금속"으로 지칭하고, 상기 제1 전이 금속과 다른 상기 스킨층에 포함되는 전이 금속을 "제2 전이 금속"으로 지칭한다. 즉, 상기 나노 입자는 상기 제1 전이 금속을 포함하는 제1 전이 금속 복합체인 전구체로부터 형성되고 상기 코어-쉘 구조의 "코어(core)"로 정의될 수 있고, 상기 스킨층은 상기 제2 전이 금속을 포함하고 상기 코어-쉘 구조의 "쉘(shell)"로 정의될 수 있다.
구체적으로, 상기 나노 입자와 혼합된 폴리에틸렌글리콜에 상기 제2 전이 금속을 포함하는 제2 전이 금속 복합체를 혼합시킬 수 있다. 상기 제2 전이 금속은 상기 제1 전이 금속과 다른 전이 금속일 수 있다. 상기 제2 전이 금속의 예로서는, 금(gold, Au), 은(silver, Ag), 백금(platinum, Pt), 팔라듐(palladium, Pd), 코발트(cobalt, Co), 구리(copper, Cu), 몰리브덴(molybdenum, Mo), 아연(zinc, Zn), 카드뮴(cadmium, Cd), 수은(mercury, Hg), 갈륨(gallium, Ga), 인듐(indium, In), 주석(tin, Sn), 납(lead, Pb) 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.
이어서, 상기 나노 입자와 혼합된 상기 폴리에틸렌글리콜 내에서 상기 제2 전이 금속 복합체를 열분해시킨다. 상기 제2 전이 금속 복합체가 열분해된 물질이 상기 나노 입자의 표면에 상기 제2 전이 금속을 포함하는 상기 스킨층을 형성할 수 있다. 상기 제2 전이 금속 복합체의 열분해 반응 공정은 상기 제1 전이 금속 복합체의 열분해 반응 공정과 유사하다. 따라서, 중복되는 구체적인 설명은 생략한다.
한편, 상기 나노 입자와 혼합된 상기 폴리에틸렌글리콜에는 상기 제2 전이 금속 복합체와 함께 유기 화합물이 더 첨가될 수 있다. 상기 제2 전이 금속 복합체와 함께 첨가되는 상기 유기 화합물은, 상기 제1 전이 금속 복합체와 함께 첨가되는 상기 유기 화합물과 유사하다. 따라서, 중복되는 구체적인 설명은 생략한다.
이하에서 지칭하는 "나노 입자"는 상기와 같은 공정을 거치지 않은 상기 제1 전이 금속을 포함하는 나노 입자 및 상기와 같은 공정을 통해 상기 제1 전이 금속을 포함하는 코어를 둘러싸고 상기 제2 전이 금속을 포함하는 상기 스킨층을 포함하는 나노 입자를 모두 포함하는 것으로 정의한다.
상기 폴리에틸렌글리콜 및 상기 나노 입자를 소수성 용매에 혼합시킨 다(S40).
상기 소수성 용매는 상기 폴리에틸렌글리콜에 비해 상대적으로 소수성이 큰 물질을 포함한다. 상기 소수성 용매의 예로서는, 헥산(hexane), 클로로포름(chloroform), 시클로헥산(cyclohexane) 등을 들 수 있다. 상기 소수성 용매와 상기 폴리에틸렌글리콜 사이에서는, 상기 소수성 용매는 소수성을 갖고, 상기 폴리에틸렌글리콜은 상대적으로 친수성을 갖는 것으로 정의할 수 있다. 상기 소수성 용매는 상기 폴리에틸렌글리콜에 비해 소수성이 크므로, 상기 폴리에틸렌글리콜은 상기 소수성 용매에 용해되지 않는다. 따라서, 상기 소수성 용매와 혼합되기 전까지 액체 상태를 유지하던 상기 폴리에틸렌글리콜은 상기 소수성 용매와 혼합됨으로써 상기 소수성 용매 내에서 응고되어 고체 상태의 침전이 된다.
상기 소수성 용매에 상기 폴리에틸렌글리콜 및 상기 나노 입자를 혼합시키기 전에, 상기 폴리에틸렌글리콜 및 상기 나노 입자를 상기 열분해 반응시의 온도보다 낮은 온도로 식히는 쿨링 단계를 수행할 수 있다. 상기 쿨링 단계는, 약 50℃ 내지 약 70℃에서 수행될 수 있다.
한편, 상기 나노 입자의 크기는 상기 열분해 반응 후에, 상기 폴리에틸렌글리콜을 상기 소수성 용매와 혼합시킬 때까지의 시간을 조절함으로써 그 크기를 조절할 수 있다. 즉, 열분해 반응 후에 상기 소수성 용매와 혼합시키는 시간 간격이 길수록 상기 나노 입자의 크기가 커질 수 있다. 상기 나노 입자의 크기는, 상기 코어 자체의 크기에 의존할 수 있고, 상기 스킨층의 두께에 의존할 수 있다.
이어서, 상기 소수성 용매 내에서 침전된 고체 상태의 폴리에틸렌글리콜을 상기 나노 입자와 분리시킨다(S50).
구체적으로, 상기 고체 상태의 폴리에틸렌글리콜은 상기 소수성 용매와 상분리되므로, 상기 소수성 용매를 일 반응 용기에서 다른 반응 용기로 부음으로써 상기 일 반응 용기에는 상기 고체 상태의 폴리에틸렌글리콜만이 잔류하게 된다. 상기 나노 입자는 상기 소수성 용매에 용해되므로, 상기 소수성 용매를 상기 다른 반응 용기로 부을 때, 상기 나노 입자도 상기 다른 반응 용기로 이동될 수 있다.
상기 소수성 용매 및 상기 나노 입자와 분리된 상기 고체 상태의 폴리에틸렌글리콜은 액체 상태로 상변화시켜 회수한다(S60).
상기 고체 상태의 폴리에틸렌글리콜을 가열하여, 고체 상태에서 액체 상태로 상변화시킬 수 있다. 상기 폴리에틸렌글리콜이 액체 상태로 상변화됨으로써 상기 나노 입자를 제조하는 공정의 최초 단계에서의 폴리에틸렌글리콜과 실질적으로 동일해질 수 있다. 이에 따라, 상변화된 상기 폴리에틸렌글리콜은 상기 나노 입자를 제조하는 공정에 다시 이용될 수 있다. 즉, 상기 상변화된 폴리에틸렌글리콜에 상기 전구체를 혼합하여 상기 나노 입자를 제조하는 공정을 다시 수행할 수 있다.
한편, 상기 소수성 용매에 용해된 상기 나노 입자는, 상기 소수성 용매를 상기 다른 반응 용기에서 제거함으로써 상기 소수성 용매와 분리될 수 있다. 예를 들어, 상기 소수성 용매를 증발시킴으로써 상기 소수성 용매는 제거될 수 있다.
또한, 상기 소수성 용매와 분리된 나노 입자는, 원심 분리를 통해 실질적으로 동일한 크기를 갖는 나노 입자들끼리 구분될 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 나노 입자의 제조 방법에 따르면, 독성이 적고 저가의 용매인 폴리에틸렌글리콜에서 상기 나노 입자를 합성하고, 합성에 이용된 폴리에틸렌글리콜은 재활용하여 다시 나노 입자의 합성에 이용함으로써 생산 원가를 낮추고 비용을 절감시킬 수 있다. 이에 따라, 나노 입자 제조의 생산성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 나노 입자의 제조 방법을 하기의 실시예들을 통해 설명한다.
실시예 1-셀레늄화 카드뮴(CdSe)의 제조
카드뮴 아세테이트 약 0.2mmol 및 올레익산 약 1㎖를 혼합한 후, 혼합된 용액을 진공 환경에서 약 1시간동안 약 100℃로 교반 가열하였다. 교반 가열된 혼합 용액에, 약 1㎖의 트리옥틸 포스핀(trioctyl phosphine, TOP)에 셀레늄 샷(selenium shot) 약 0.8mmol을 첨가하여 셀레늄화 카드뮴(CdSe)의 전구 물질을 제조하였다.
이어서, 폴리에틸렌글리콜(중량평균분자량 약 3350) 약 4g 및 약 1㎖의 올레일아민(oleyl amine)을 질소 환경에서 약 200℃로 약 1시간동안 가열한 뒤, 셀레늄화 카드뮴(CdSe)의 전구 물질을 첨가하여 약 1분 내지 약 1시간 동안 가열하여 평균 지름이 약 4nm인 셀레늄화 카드뮴(CdSe) 나노 입자를 제조하였다.
반응물을 약 60℃로 식히고, 이에 헥산을 가하여 침전된 폴리에틸렌글리콜을 헥산으로부터 분리하였다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예 1에 따른 나노 입자들의 특성을 설명하 기 위한 도면들이다.
도 2a는 폴리에틸렌글리콜에서 반응시간이 약 1분, 약 2분, 약 3분, 약 4분 및 약 5분일 때의 각각의 파장에 따른 셀레늄화 카드뮴(CdSe)의 흡광도를 나타낸 그래프들이다. 도 2a에서, x축은 파장(nm)을 나타내고, y축은 최소값을 0, 최대값을 1로 하여 흡광도의 상대값을 나타낸다. 상기 반응 시간은, 상기 폴리에틸렌글리콜에 셀레늄화 카드뮴(CdSe)의 전구 물질을 첨가하여 가열하면서 반응시킨 시간으로 정의된다.
도 2a를 참조하면, 반응시간이 약 1분에서 약 5분으로 증가할수록 상기 흡광도가 약 0이 되는 파장이 길어지는 것을 알 수 있다. 반응시간이 약 1분인 경우, 약 580nm에서 흡광도가 약 0이 되고, 반응시간이 약 2분인 경우에는 약 600nm에서 흡광도가 약 0이 되며, 반응시간이 약 5분인 경우에는 약 630nm에서 흡광도가 약 0이 된다.
도 2b는 폴리에틸렌글리콜에서 반응시간이 약 1분, 약 2분, 약 3분, 약 4분 및 약 5분일 때의 각각의 파장에 따른 형광 강도를 나타낸 그래프들이다. 도 2b에서, x축은 파장(nm)을 나타내고, y축은 최소 강도를 0, 최대 강도를 1로 하여 형광 강도의 상대값을 나타낸다.
도 2b를 참조하면, 반응시간이 약 1분에서 약 5분으로 증가할수록 상기 형광 강도의 값이 최대가 되는 파장이 길어지는 것을 알 수 있다. 반응시간이 약 1분인 경우, 약 500nm에서 형광 강도가 최대이고, 반응시간이 약 2분인 경우 약 540nm에서 형광 강도가 최대이고, 반응시간이 약 3분인 경우 약 560nm에서 형광 강도가 최 대이고, 반응시간이 약 4분인 경우 약 580nm에서 형광 강도가 최대이며, 반응시간이 약 5분인 경우 약 600nm에서 형광 강도가 최대이다.
도 2a 및 도 2b를 통해서, 폴리에틸렌글리콜에서 합성한 나노 입자는 상기 반응 시간에 따라 흡광도 및 형광 강도를 나타내는 스펙트럼이 단파장에서 장파장으로 이동하는 것을 알 수 있다. 이는, 상기 반응 시간에 따라 상기 나노 입자의 크기가 커짐을 의미한다. 상기 나노 입자의 크기가 커짐에 따라 단파장에 해당하는 블루 계열의 컬러에서, 장파장에 해당하는 레드 계열의 컬러를 나타낸다.
실시예 2-인화 인듐/황화 아연(InP/ZnS)의 제조
폴리에틸렌글리콜(중량평균분자량 약 3350) 약 4g에, 인듐 아세테이트 약 0.4mmol 및 미리스틱산(myristic acid) 약 1.7mmol이 혼합된 용액을 혼합하고, 질소 환경에서 약 1시간동안 약 120℃로 교반 가열하였다. 트리옥틸포스핀(TOP) 약 0.5㎖에 분산된 트리스(트리메틸실릴)포스핀 약 0.2mmol을 약 180℃에서 상기 혼합된 용액에 첨가하여 인화 인듐(InP)의 전구 물질을 형성하였다. 상기 전구 물질을 약 3분 동안 약 180℃로 가열하여 지름이 약 3.7nm인 인화 인듐(InP)을 제조하였다.
이어서, 약 120℃에서 약 1㎖의 트리옥틸포스핀(TOP)에 분산된 디에틸 아연 약 0.3mmol과 비스-(트리메틸실릴)설파이드 약 0.3mmol의 혼합물을 한 방울씩 가한 다음, 약 200℃에서 약 1시간동안 교반 가열하여 인화 인듐(InP)을 둘러싸는 황화 아연(ZnS)을 포함하는 지름이 약 5.1nm인 인화 인듐/황화 아연(InP/ZnS)을 제조하 였다.
반응물을 약 60℃로 식히고, 이에 헥산을 가하여 침전된 폴리에틸렌글리콜을 헥산으로부터 분리하였다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예 2에 따른 나노 입자들을 설명하기 위한 도면들이다.
구체적으로, 도 3a는 폴리에틸렌글리콜에서 합성한 인화 인듐(InP)의 투과전자현미경 사진이다. 도 3a에서, 폴리에틸렌글리콜에서 지름이 약 3.7nm인 인화 인듐(InP)이 형성될 수 있다.
도 3b는 폴리에틸렌글리콜에서 합성한 인화 인듐/황화 아연(InP/ZnS)의 투과전자현미경 사진이다. 도 3b에서, 폴리에틸렌글리콜에서 지름이 약 5.1nm인 인화 인듐/황화 아연(InP/ZnS)이 형성될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예 2에 따른 나노 입자들의 특성을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4a는 폴리에틸렌글리콜에서 반응시간이 약 1분, 약 2분, 약 3분, 약 4분, 약 5분, 약 6분 및 약 7분일 때의 각각의 파장에 따른 인화 인듐/황화 아연(InP/ZnS)의 흡광도를 나타낸 그래프들이다. 도 3a에서, x축은 파장(nm)을 나타내고, y축은 최소값을 0, 최대값을 1로 하여 흡광도의 상대값을 나타낸다. 상기 반응 시간은, 상기 폴리에틸렌글리콜 및 인화 인듐(InP)에 황화 아연(ZnS)의 전구 물질을 첨가하여 가열하면서 반응시킨 시간으로 정의된다.
도 4a를 참조하면, 반응시간이 약 1분에서 약 7분으로 증가할수록 상기 흡광 도가 약 0이 되는 파장이 길어지는 것을 알 수 있다. 반응시간이 약 1분인 경우, 약 600nm에서 흡광도가 약 0이 되고, 반응시간이 약 2분인 경우에는 약 620nm에서 흡광도가 약 0이 되며, 반응시간이 약 7분인 경우에는 약 800nm에서 흡광도가 약 0이 된다.
도 4b는 폴리에틸렌글리콜에서 반응시간이 약 1분, 약 2분, 약 3분, 약 4분, 약 5분, 약 6분 및 약 7분일 때의 각각의 파장에 따른 형광 강도를 나타낸 그래프들이다. 도 4b에서, x축은 파장(nm)을 나타내고, y축은 최소 강도를 0, 최대 강도를 1로 하여 형광 강도의 상대값을 나타낸다.
도 4b를 참조하면, 반응시간이 약 1분에서 약 7분으로 증가할수록 상기 형광 강도의 값이 최대가 되는 파장이 길어지는 것을 알 수 있다. 반응시간이 약 1분인 경우, 약 500nm에서 형광 강도가 최대이고, 반응시간이 약 2분인 경우 약 530nm에서 형광 강도가 최대이고, 반응시간이 약 3분인 경우 약 560nm에서 형광 강도가 최대이고, 반응시간이 약 4분인 경우 약 600nm에서 형광 강도가 최대이고, 반응시간이 약 5분인 경우 약 630nm에서 형광 강도가 최대이고, 반응시간이 약 6분인 경우 약 660nm에서 형광 강도가 최대이며, 반응시간이 약 7분인 경우 약 680nm에서 형광 강도가 최대이다.
도 4a 및 도 4b를 통해서, 폴리에틸렌글리콜에서 합성한 나노 입자는 상기 반응 시간에 따라 흡광도 및 형광 강도를 나타내는 스펙트럼이 단파장에서 장파장으로 이동하는 것을 알 수 있다. 이는, 상기 반응 시간에 따라 상기 나노 입자의 크기가 커짐을 의미한다. 상기 나노 입자의 크기가 커짐에 따라 단파장에 해당하는 레드 계열의 컬러에서, 장파장에 해당하는 블루 계열의 컬러를 나타낸다.
이하, 본 발명에 따른 도 5 내지 도 8을 참조하여 발광 소자의 제조 방법에 관하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
먼저 도 5를 참조하여 발광 소자에 대해서 간단히 설명하기로 한다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 발광 소자(500)는 기판(10) 상에 형성된 제1 전극층(20), 상기 제1 전극층(20) 상에 형성된 발광층(30) 및 상기 발광층(30) 상에 형성된 제2 전극층(40)을 포함한다.
상기 제1 전극층(20)은 상기 발광층(30)으로 정공(hole)을 제공한다. 상기 제2 전극층(40)은 상기 발광층(30)으로 전자(electron)를 제공한다.
상기 발광층(30)은 상기 정공 및 상기 전자를 결합시켜 광을 방출할 수 있다. 상기 발광층(30)은 나노 입자들을 포함할 수 있다. 상기 나노 입자의 예로서는, 금(gold, Au), 은(silver, Ag), 백금(platinum, Pt), 팔라듐(palladium, Pd), 코발트(cobalt, Co), 구리(copper, Cu), 몰리브덴(molybdenum, Mo), 인화 인듐(indium phosphide, InP), 셀레늄화 카드뮴 (cadmium selenide, CdSe), 구리 인듐 셀레늄화합물(copper indium selenide, CuInSe2), 구리 인듐 황화합물(copper indium sulfide, CuInS2), 금 인듐 황화합물(gold indium sulfide, AgInS2), 인화 인듐/황화 아연(InP/ZnS) 등을 들 수 있다.
도면으로 도시하지 않았으나, 상기 발광 소자(50)는 상기 제1 전극층(20)과 상기 발광층(30) 사이에 배치된 정공 주입층 및/또는 정공 수송층을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 발광 소자(50)는 상기 발광층(30)과 상기 제2 전극층(40) 사이에 배치된 전자 주입층 및/또는 전자 수송층을 더 포함할 수 있다.
도 5를 참조하여 본 발명에 따른 발광 소자를 제조하는 방법을 설명하면, 먼저 폴리에틸렌글리콜을 이용하여 나노 입자들을 합성한다. 상기 나노 입자들을 제조하는 방법은 도 1에서 설명한 나노 입자의 제조 방법과 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 구체적인 설명은 생략한다.
상기 나노 입자를 상기 제1 전극층(20)을 포함하는 기판(10) 상에 도포하여 상기 발광층(30)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 나노 입자를 포함하는 용액을 상기 제1 전극층(20)을 포함하는 기판(10) 상에 분사하고, 상기 용액의 용매를 증발시켜 상기 제1 전극층(20) 상에 상기 나노 입자만을 잔류시킴으로써 상기 발광층(30)을 형성할 수 있다. 이어서, 상기 발광층(30)을 포함하는 기판(10) 상에 상기 제2 전극층(40)을 형성함으로써, 본 발명에 따른 상기 발광 소자(50)를 제조할 수 있다.
도 6은 본 발명의 발광 소자를 포함하는 광원을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 발광 소자는 광원에 이용될 수 있다. 본 발명에 따른 광원(100)은 도 5에서 설명한 발광 소자(50), 제1 전극선(60), 제2 전극선(70), 와이어(80) 및 렌즈(90)를 포함할 수 있다.
상기 발광 소자(50)는 도 5에서 설명한 발광 소자와 실질적으로 동일하다. 따라서 중복되는 구체적인 설명은 생략한다. 상기 제1 전극선(60)은 상기 발광 소자(50)의 상기 제1 전극층(20)과 전기적으로 연결된다. 상기 제2 전극선(70)은 상기 제1 전극선(60)과 대향하면서 상기 발광 소자(50)의 상기 제2 전극층(40)과 상기 와이어(80)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 렌즈(90)는 상기 발광 소자(50), 상기 제1 전극선(60), 상기 제2 전극선(70) 및 상기 와이어(80)를 커버하면서 상기 발광 소자(50)가 방출하는 광을 확산시킬 수 있다.
상기 광원(100)은 폴리에틸렌글리콜에서 나노 입자를 합성하고, 상기 나노 입자를 이용하여 상기 발광 소자(50)를 제조할 수 있다. 상기 발광 소자(50)의 제조 방법은 도 5에서 설명한 발광 소자의 제조 방법과 동일하다. 따라서, 중복되는 구체적인 설명은 생략한다. 이어서, 상기 발광 소자(50)를 상기 제1 전극선(60), 상기 제2 전극선(70), 상기 와이어(80) 및 상기 렌즈(50)와 결합시켜 상기 광원(100)을 제조할 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 발광 소자를 포함하는 표시 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7은 발광 소자를 포함하는 표시 기판의 평면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 표시 기판(200)은 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL), 구동 전압 라인(VL), 스위칭 트랜지스터(Qs), 구동 트랜지스터(Qd) 및 발광 소자(50)를 포함한다. 상기 표시 기판(200)의 각 화소 영역(Px)마다 상기 스위칭 트랜지스터(Qs), 상기 구동 트랜지스터(Qd), 상기 발광 소자(50) 및 스토리지 커패시터(Cst)가 형성된다.
상기 게이트 라인(GL)은 상기 표시 기판(200)의 제1 방향으로 연장되고, 상기 데이터 라인(DL)은 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장되어 상기 게이트 라인(GL)과 절연되면서 교차된다. 상기 게이트 라인(GL) 및 상기 데이터 라인(DL)은 상기 스위칭 트랜지스터(Qs)와 연결된다. 상기 구동 전압 라인(VL)은 상기 제1 방향으로 연장되어 상기 게이트 라인(GL)과 평행하게 배치된다. 상기 구동 전압 라인(VL)은 상기 구동 트랜지스터(Qd)와 연결된다. 상기 구동 트랜지스터(Qd)는 상기 스위칭 트랜지스터(Qs)와 전기적으로 연결된다.
상기 스위칭 트랜지스터(Qs)는 상기 게이트 라인(GL)과 연결된 제1 게이트 전극(GE1), 상기 데이터 라인(DL)과 연결된 제1 소스 전극(SE1) 및 상기 제1 소스 전극(SE1)과 이격된 제1 드레인 전극(DE1)을 포함한다.
상기 구동 트랜지스터(Qd)는 상기 제1 드레인 전극(DE1)과 연결된 제2 게이트 전극(GE2), 상기 구동 전압 라인(VL)과 연결된 제2 소스 전극(SE2), 상기 제2 소스 전극(SE2)과 이격된 제2 드레인 전극(DE2)을 포함한다.
상기 발광 소자(50)는 상기 제2 드레인 전극(DE2)과 전기적으로 연결된 제1 전극층, 발광층 및 제2 전극층을 포함한다. 상기 발광 소자(50)는 도 5에서 설명한 발광 소자와 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 구체적인 설명은 생략한다.
도 8은 도 7에 도시된 표시 기판의 구동 트랜지스터 및 발광 소자의 단면도이다.
도 8을 참조하여, 발광 소자를 포함하는 표시 기판의 제조 방법을 설명하면 먼저 베이스 기판(210) 상에 상기 제1 및 제2 게이트 전극들(GE1, GE2)을 형성하 고, 상기 제1 및 제2 게이트 전극들(GE1, GE2)이 형성된 베이스 기판(210) 상에 제1 절연층(220)을 형성한다. 상기 제1 절연층(220)이 형성된 베이스 기판(210) 상에 상기 구동 트랜지스터(Qd)의 액티브 패턴(AP)을 형성하고, 상기 액티브 패턴(AP)을 포함하는 베이스 기판(210) 상에 상기 제1 및 제2 소스 전극들(SE1, SE2)과 상기 제1 및 제2 드레인 전극들(DE1, DE2)을 형성한다. 상기 제1 및 제2 소스 전극들(SE1, SE2)과 상기 제1 및 제2 드레인 전극들(DE1, DE2)이 형성된 베이스 기판(210) 상에 제2 절연층(230) 및 제3 절연층(240)을 순차적으로 형성하고, 상기 제3 절연층(240) 상에 상기 발광 소자(50)의 상기 제1 전극층(20)을 형성한다. 상기 제1 전극층(20)을 형성하는 공정에서, 상기 제1 드레인 전극(DE1)과 상기 제2 게이트 전극(GE2)이 전기적으로 연결될 수 있다.
이어서, 상기 제1 전극층(20)이 형성된 베이스 기판(210) 상에 상기 화소(Px)를 제외한 나머지의 표시 기판(200)의 영역, 예를 들어, 상기 게이트 라인(GL) 및 상기 데이터 라인(DL)이 형성된 영역에 절연 격벽(WA)을 형성한다.
상기 절연 격벽(WA)이 형성된 베이스 기판(210) 상에 나노 입자를 도포하여 발광층(30)을 형성한다. 상기 발광층(30)을 형성하는 단계는 도 5에서 설명한 발광층을 형성하는 단계와 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 구체적인 설명은 생략한다.
이어서, 상기 발광층(50)이 형성된 베이스 기판(210) 상에 제2 전극층(40)을 형성하여 상기 발광 소자(50)를 포함하는 표시 기판(200)을 제조할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 나노 입자를 포함하는 표시 기판을 설명하기 위한 평 면도이고, 도 10은 도 9의 표시 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 표시 기판(202)은 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL), 스위칭 트랜지스터(Qs), 차광 패턴(250), 컬러층(260) 및 화소 전극(PE)을 포함한다. 상기 표시 기판(202)의 각 화소 영역(Px)마다 상기 스위칭 트랜지스터(Qs), 상기 컬러층(260) 및 스토리지 커패시터(Cst)가 형성된다.
상기 게이트 라인(GL)은 상기 표시 기판(200)의 제1 방향으로 연장되고, 상기 데이터 라인(DL)은 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장되어 상기 게이트 라인(GL)과 절연되면서 교차된다. 상기 게이트 라인(GL) 및 상기 데이터 라인(DL)은 상기 스위칭 트랜지스터(Qs)와 연결된다. 상기 스위칭 트랜지스터(Qs)는 상기 게이트 라인(GL)과 연결된 제1 게이트 전극(GE1), 상기 데이터 라인(DL)과 연결된 제1 소스 전극(SE1) 및 상기 제1 소스 전극(SE1)과 이격된 제1 드레인 전극(DE1)을 포함한다.
상기 차광 패턴(250)은 상기 게이트 라인(GL), 상기 데이터 라인(DL) 및 상기 스위칭 트랜지스터(Qs)와 대응되는 베이스 기판(210)의 영역에 형성될 수 있다.
상기 컬러층(260)은 상기 제1 소스 전극(SE1) 및 상기 제1 드레인 전극(DE1)이 형성된 베이스 기판(210) 상에 형성된 제2 절연층(230) 상에 형성될 수 있다. 상기 컬러층(260)은 나노 입자들을 포함한다. 상기 나노 입자의 구체적인 예로서는, 금(gold, Au), 은(silver, Ag), 백금(platinum, Pt), 팔라듐(palladium, Pd), 코발트(cobalt, Co), 구리(copper, Cu), 몰리브덴(molybdenum, Mo), 인화 인듐(indium phosphide, InP), 셀레늄화 카드뮴 (cadmium selenide, CdSe), 구리 인 듐 셀레늄화합물(copper indium selenide, CuInSe2), 구리 인듐 황화합물(copper indium sulfide, CuInS2), 금 인듐 황화합물(gold indium sulfide, AgInS2), 인화 인듐/황화 아연(InP/ZnS) 등을 들 수 있다. 각 화소(Px)에 형성된 상기 컬러층(260)의 컬러는 각각 다를 수 있다. 서로 다른 컬러를 갖는 컬러층(260)은, 상기 나노 입자의 전이 금속의 종류에 의존하거나, 상기 나노 입자의 크기에 의존할 수 있다.
상기 화소 전극(PE)은 상기 스위칭 트랜지스터(Qs)와 전기적으로 연결된다. 상기 화소 전극(PE)은 상기 나노 입자들을 포함하는 상기 컬러층(260)이 형성된 베이스 기판(210) 상에 형성될 수 있다.
도 10을 참조하여, 본 발명에 따른 표시 기판의 제조 방법을 설명하면 상기 베이스 기판(210) 상에 상기 스위칭 트랜지스터(Qs) 및 상기 차광 패턴(250)을 순차적으로 형성한다. 상기 스위칭 트랜지스터(Qs) 및 상기 차광 패턴(250)을 포함하는 상기 베이스 기판(210) 상에 폴리에틸렌글리콜에서 합성한 나노 입자를 도포하여 상기 컬러층(260)을 형성한다. 상기 나노 입자의 제조 방법은, 도 1에서 설명한 나노 입자의 제조 방법과 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 구체적인 설명은 생략한다. 상기 컬러층(260)의 제조에 상기 폴리에틸렌글리콜에서 합성된 나노 입자를 이용함으로써, 색재현성이 우수한 나노 입자의 특성을 유지하면서도 제조 원가를 낮출 수 있다.
이어서, 상기 컬러층(260)이 형성된 베이스 기판(210) 상에 상기 화소 전 극(PE)을 형성함으로써, 상기 표시 기판(202)을 제조할 수 있다.
도면으로 도시하지 않았으나, 스위칭 트랜지스터 및 화소 전극이 형성된 기판과 대향하는 대향 기판에, 상기 화소 전극과 마주하는 화소 영역에 상기 폴리에틸렌글리콜에서 합성된 나노 입자를 포함하는 컬러층을 형성하여 표시 기판을 제조할 수 있다.
본 발명의 나노 입자의 제조 방법, 발광 소자의 제조 방법 및 표시 기판의 제조 방법에 따르면, 독성이 적고 저가의 용매인 폴리에틸렌글리콜에서 나노 입자를 합성하고, 합성에 이용된 폴리에틸렌글리콜은 재활용하여 다시 나노 입자의 합성에 이용할 수 있다. 상기 나노 입자의 제조 방법을, 발광 소자 및 표시 기판의 제조에 이용함으로써 발광 소자 및 표시 기판의 생산성을 향상시킬 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 나노 입자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예 1에 따른 나노 입자들의 특성을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예 2에 따른 나노 입자들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예 2에 따른 나노 입자들의 특성을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 본 발명의 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 발광 소자를 포함하는 광원을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 발광 소자를 포함하는 표시 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 9는 본 발명에 따른 나노 입자를 포함하는 표시 기판을 설명하기 위한 평면도이다.
도 10은 도 9의 표시 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
50: 발광 소자 20: 제1 전극층
30: 발광층 40: 제2 전극층
100: 광원 200, 202: 표시 기판
260: 컬러층

Claims (20)

  1. 폴리에틸렌글리콜에 혼합된 전구체(precursor)를 열분해하는 단계; 및
    상기 폴리에틸렌글리콜 내에서 상기 전구체가 열분해된 물질이 나노 입자를 형성하는 단계를 포함하는 나노 입자의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리에틸렌글리콜은 중량평균분자량이 1500 내지 4000인 것을 특징으로 하는 나노 입자의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 열분해시키는 단계는
    상기 폴리에틸렌글리콜 및 상기 전구체를 100℃ 내지 300℃에서 교반시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 입자의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 나노 입자가 형성된 상기 폴리에틸렌글리콜을 상기 폴리에틸렌글리콜보다 소수성이 더 큰 소수성 용매와 혼합시키는 단계; 및
    상기 소수성 용매 내에서 침전된 고체 상태의 폴리에틸렌글리콜을 상기 나노 입자와 분리시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 입자의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전구체와 혼합된 상기 폴리에틸렌글리콜은,
    상기 나노 입자가 용해된 상기 소수성 용매와 분리된 고체 상태의 폴리에틸렌글리콜을 상변화시켜 회수한 것을 특징으로 하는 나노 입자의 제조 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 소수성 용매는
    헥산, 클로로포름 및 사이클로헥산으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 입자의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 전구체는 제1 전이 금속을 포함하는 제1 전이 금속 복합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 입자의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 나노 입자는
    인화 인듐(indium phosphide, InP) 및 셀레늄화 카드뮴 (cadmium selenide, CdSe)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 입자의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 나노 입자와 혼합된 폴리에틸렌글리콜에, 제2 전이 금속 복합체를 혼합시키는 단계;
    상기 폴리에틸렌글리콜 내에서 상기 제2 전이 금속 복합체를 열분해시키는 단계; 및
    상기 제2 전이 금속 복합체를 열분해하여, 상기 나노 입자의 표면에 상기 제 2 전이 금속 복합체의 제2 전이 금속을 포함하는 스킨층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 입자의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 폴리에틸렌글리콜과 상기 스킨층을 포함하는 나노 입자를, 상기 폴리에틸렌글리콜보다 소수성이 큰 소수성 용매와 혼합시키는 단계; 및
    상기 소수성 용매 내에서 침전된 고체 상태의 폴리에틸렌글리콜을 상기 스킨층을 포함하는 나노 입자와 분리시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 입자의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 전구체와 혼합된 상기 폴리에틸렌글리콜은,
    상기 나노 입자가 용해된 상기 소수성 용매와 분리된 고체 상태의 폴리에틸렌글리콜을 상변화시켜 회수한 것을 특징으로 하는 나노 입자의 제조 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 스킨층은
    황화 아연(zinc sulfide, ZnS)을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 입자의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 나노 입자는
    전이 금속 산화물, 전이 금속 황화물, 전이 금속 셀레늄화물, 전이 금속 텔루르화물, 전이 금속 질화물, 전이 금속 인화물 및 전이 금속 비소화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 입자의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 전이 금속은
    아연(zinc, Zn), 카드뮴(cadmium, Cd), 수은(mercury, Hg), 갈륨(gallium, Ga), 인듐(indium, In), 주석(tin, Sn), 납(lead, Pb) 및 구리(copper, Cu)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 입자의 제조 방법.
  15. 폴리에틸렌글리콜에 혼합된 전구체(precursor)를 열분해시킴으로써 나노 입자를 형성하는 단계;
    기판 상에 제1 전극층을 형성하는 단계;
    상기 제1 전극층 상에 상기 나노 입자를 포함하는 발광층을 형성하는 단계; 및
    상기 발광층 상에 제2 전극층을 형성하는 단계를 포함하는 발광 소자의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 나노 입자를 형성하는 단계는
    상기 폴리에틸렌글리콜과 상기 나노 입자를, 상기 폴리에틸렌글리콜보다 소수성이 더 큰 소수성 용매와 혼합시키는 단계; 및
    상기 소수성 용매 내에서 침전된 고체 상태의 폴리에틸렌글리콜을 상기 나노 입자와 분리시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 전구체와 혼합된 상기 폴리에틸렌글리콜은,
    상기 나노 입자가 용해된 상기 소수성 용매와 분리된 고체 상태의 폴리에틸렌글리콜을 상변화시켜 회수한 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.
  18. 폴리에틸렌글리콜에 혼합된 전구체(precursor)를 열분해시킴으로써 나노 입자를 형성하는 단계; 및
    화소 영역이 정의된 기판의 상기 화소 영역에, 상기 나노 입자를 포함하는 컬러층을 형성하는 단계를 포함하는 표시 기판의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 나노 입자를 형성하는 단계는
    상기 폴리에틸렌글리콜과 상기 나노 입자를, 상기 폴리에틸렌글리콜보다 소수성이 더 큰 소수성 용매와 혼합시키는 단계; 및
    상기 소수성 용매 내에서 침전된 고체 상태의 폴리에틸렌글리콜을 상기 나노 입자와 분리시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 전구체와 혼합된 상기 폴리에틸렌글리콜은,
    상기 나노 입자가 용해된 상기 소수성 용매와 분리된 고체 상태의 폴리에틸 렌글리콜을 상변화시켜 회수한 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
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