KR20100072494A - 반도체 나노 결정 복합체 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 구현예에 따른 나노 결정 복합체는 반도체 나노 결정을 포함하는 매트릭스 및 상기 매트릭스의 적어도 일부 면 위에 코팅되어 있고, 산소 투과율 및 수분 투과율이 낮은 고분자를 포함하는 차단층을 포함한다. 따라서, 반도체 나노 결정 복합체는 복합체 내부로 수분과 산소가 침투되는 것을 방지함으로써, 반도체 나노 결정의 고유한 특성이 유지되고 응용 소자의 안정성 및 수명이 향상된다.
반도체 나노 결정 복합체, 차단층, 산소 투과율, 수분 투과율

Description

반도체 나노 결정 복합체{Semiconductor Nanocrystal Composite}
본 발명은 반도체 나노 결정 복합체에 관한 것이다.
반도체 나노 결정(semiconductor nanocrystal, quantum dot 이라고도 함)은 수 나노 크기의 결정 구조를 가진 반도체 물질로서, 수백에서 수천 개 정도의 원자로 구성되어 있다. 반도체 나노 결정은 크기가 매우 작기 때문에 단위 부피당 표면적이 넓고, 양자 구속(quantum confinement) 효과 등을 나타낸다. 따라서 반도체 물질 자체의 고유한 특성과는 다른 독특한 물리화학적 특성을 나타낸다. 특히, 나노 결정의 크기를 조절하는 방법 등을 통하여 나노 결정의 광전자로서의 특성을 조절할 수 있으며, 디스플레이 소자 또는 생체 발광 표시 소자 등으로의 응용 개발이 이루어지고 있다. 아울러 중금속을 함유하지 않은 반도체 나노 결정은 환경 친화적이며 인체에 안전하기 때문에 발광 재료로서 다양한 장점을 가진다. 이러한 우수한 특성과 다양한 응용 가능성을 가진 반도체 나노 결정은 크기, 구조, 균일도 등을 조절하여 여러 가지 합성 기술들이 개발되고 있다.
한편, 반도체 나노 결정은 고분자 또는 무기 물질로 구성된 매트릭 스(matrix) 내에 포함될 수 있으며, 이를 반도체 나노 결정 복합체(composite)라고 한다. 이때, 복합체 내에 존재하는 반도체 나노 결정이 산소, 수분 등에 노출되는 경우, 반도체 나노 결정에 결함이 발생하거나 산화 반응 등이 일어나기 때문에, 반도체 나노 결정의 고유한 특성이 변할 수 있다. 또한 반도체 나노 결정 복합체를 제조하는 경우, 산 또는 염기 촉매나 매트릭스로 사용되는 유기물에 포함된 작용기에 의하여도 반도체 나노 결정의 고유한 특성이 변할 수 있다.
본 발명의 일 구현예는 반도체 나노 결정 복합체 내부로 수분과 산소가 침투되는 것을 방지함으로써 반도체 나노 결정의 고유한 특성을 유지하고 응용 소자의 안정성 및 수명을 향상하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따른 나노 결정 복합체는 반도체 나노 결정을 포함하는 매트릭스 및 상기 매트릭스의 적어도 일부 면 위에 코팅되어 있고, 산소 투과율 및 수분 투과율이 낮은 고분자를 포함하는 차단층을 포함한다.
상기 고분자는 투명한 소수성 고분자일 수 있다.상기 고분자는 산소 투과율이 상대 습도 0 %에서 10,000 mL/㎡/day 이하이거나 상대 습도 90 %에서 100,000 mL/㎡/day 이하일 수 있으며, 수분 투과율이 상대 습도 90 %에서 10,000 g/㎡/day 이하일 수 있다.
상기 고분자는 한 개 이상의 단량체가 중합될 수 있다. 상기 고분자의 구체적인 예로는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트, 폴리(에틸렌- 비닐알코올), 폴리(에틸렌-비닐클로라이드), 폴리(비닐리덴클로라이드-스티렌), 폴리(비닐리덴클로라이드-비닐클로라이드), 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 등이 있다.
상기 차단층의 두께는 10 nm 내지 100μm 수 있다.
상기 차단층의 적어도 일부 면 아래에 코팅되어 있는 한 개 이상의 기능성층을 더 포함할 수 있다. 상기 기능성층은 접착성 고분자를 포함할 수 있으며, 구체적인 예로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 등이 있다. 또한, 상기 차단층과 상기 기능성층의 두께의 합은 10 nm 내지 100μm 일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따른 광전환형 표시 소자는 발광 다이오드 및 상기 나노 결정 복합체를 포함한다. 또한, 상기 발광 다이오드는 청색 또는 자외선 영역의 발광 다이오드일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따른 전류 구동형 표시 소자는 상기 나노 결정 복합체를 포함한다.
기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 반도체 나노 결정 복합체는 복합체 내부로 수분과 산소가 침투되는 것을 방지함으로써, 반도체 나노 결정의 고유한 특성이 유지되 고 응용 소자의 안정성 및 수명이 향상된다.
이하, 본 발명의 구현예를 도면을 참고로 하여 상세히 설명하기로 한다. 　다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도면에서 여러 층을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 판 등의 부분이 다른 부분 “위에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 “바로 위에” 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 판 등의 부분이 다른 부분 “아래에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 “바로 아래에” 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
그러면, 본 발명의 일 구현예에 따른 나노 결정 복합체에 대하여 도 1을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 나노 결정 복합체의 단면도이다.
본 발명의 일 구현예에 따른 나노 결정 복합체는 반도체 나노 결정(2)을 포함하는 매트릭스(1) 및 상기 매트릭스의 적어도 일부 면 위에 코팅되어 있고, 산소 투과율 및 수분 투과율이 낮은 고분자를 포함하는 차단층(3)을 포함한다. 차단층(3)은 매트릭스(1)와는 별개로 형성된 후, 매트릭스(1) 위에 코팅되기 때문에, 매트릭스(1)와 산화 또는 환원 반응 등의 화학 반응이 일어나지 않는다. 또한 차단층(3)은 산소 투과율과 수분 투과율이 낮은 고분자를 내부에 포함하고 있기 때문 에, 산소 또는 수분이 매트릭스(1) 내부로 침투하는 것을 방지한다. 나아가 상기 나노 결정 복합체가 표시 소자 등에 응용되는 경우, 그 소자의 안정성 및 수명이 향상된다.
차단층(3)은 매트릭스(1)의 모든 면을 둘러싸고 있다. 또는 모든 면을 둘러싸지 않고, 산소 또는 수분과 접촉할 수 있는 면만을 둘러싸는 경우에도 매트릭스(1)를 외부로부터 차단하는 효과가 매우 좋다. 그러나 차단층(3)이 매트릭스(1)의 일부 면만을 코팅하고 있거나 또는 산소 또는 수분과 접촉할 수 있는 면의 일부만을 코팅하고 있는 경우에도, 산소 또는 수분이 그 코팅된 면으로는 침투하지 못하기 때문에, 산소 또는 수분의 차단 효과가 차단층(3)이 전혀 없는 경우보다 우수하다.
상기 고분자는 투명한 소수성 고분자일 수 있으며, 이 경우 산소 또는 수분의 차단의 효과가 우수하다.
상기 고분자의 산소 투과율은 상대 습도 약 0 %에서 약 10,000 mL/㎡/day 이하이거나 상대 습도 약 90 %에서 약 100,000 mL/㎡/day 이하일 수 있다. 이 경우, 산소가 매트릭스(1) 내부로 침투하는 것을 보다 효율적으로 방지할 수 있다. 아울러 산소 투과율의 측정 조건은 상대 습도 약 0 %인 경우 온도가 약 20℃일 수 있으며, 상대 습도 약 90 %인 경우 온도가 약 23℃일 수 있다.
상기 고분자의 수분 투과율은 상대 습도 90 %에서 10,000 g/㎡/day 이하일 수 있다. 이 경우, 수분이 매트릭스(1) 내부로 침투하는 것을 보다 효율적으로 방지할 수 있다. 아울러 수분 투과율의 측정 조건은 상대 습도가 90 %인 경우 온도 가 약 38℃일 수 있다.
상기 고분자는 한 개의 단량체가 중합될 수도 있고, 두 개 이상의 단량체가 공중합될 수도 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르; 나일론 등의 폴리아미드; 폴리비닐클로라이드; 폴리비닐알코올; 폴리비닐리덴클로라이드; 폴리스티렌 등이 있다. 이때 폴리에틸렌은 고밀도 폴리에틸렌을 사용하는 경우 수분 투과율 및 산소 투과율이 더욱 낮다. 또는 폴리(에틸렌-비닐알코올), 폴리(에틸렌-비닐클로라이드), 폴리(비닐리덴클로라이드-스티렌), 폴리(비닐리덴클로라이드-비닐클로라이드) 등의 공중합체가 있다. 또는 상기 열거한 고분자들이 적절하게 공중합되거나 혼합될 수 있다.
차단층(3)의 두께는 10 nm 내지 100일 수 있다.
차단층(3)의 적어도 일부 면 아래에는 코팅되어 있는 한 개 이상의 기능성층을 더 포함할 수 있다. 기능성층은 접착성 고분자를 포함할 수 있다. 이 경우, 차단층(3)과 매트릭스(1) 사이의 접착성을 보강해주기 때문에, 차단층(3)이 매트릭스(1)로부터 탈락되는 것을 방지함으로써, 산소 및 수분 차단 효과를 보완해줄 수 있다. 또한, 차단층(3)이 친수성 고분자인 경우, 기능성층으로 투명한 소수성 고분자를 포함할 수 있으며, 이 경우, 산소 및 수분 차단 효과를 보완해줄 수 있다.
상기 접착성 고분자의 예로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등이 있으며, 이들이 공중합되어 사용될 수도 있으며, 혼합되어 사용될 수도 있다.
기능성층은 여러 개의 층으로 이루어질 수도 있다. 또한, 차단층(3)과 매트 릭스(1) 사이의 적어도 일부 면에 기능성층이 형성되어 있는 경우 접착성 등의 효과가 있다. 나아가 차단층(3)과 매트릭스(1) 사이의 모든 면에 기능성층이 형성되어 있는 경우, 접착성 등의 효과는 더욱 커진다.
차단층(3)과 기능성층의 두께의 합은 약 10 nm 내지 약 100μm 일 수 있다. 이 경우, 차단층(3) 또는 기능성층이 절단되는 부분 없이 매트릭스(1) 위에 형성될 수 있으며, 매트릭스(1) 내부에 포함되어 있는 반도체 나노 결정(2)의 성능을 효과적으로 발현할 수 있다.
매트릭스(1)는 유기물 또는 무기물이 사용될 수 있다. 유기물의 예로는 폴리실록산, 에폭시, 폴리아크릴레이트 등이 있다. 무기물의 예로는 실리카, 지르코니아 등이 있다.
또한, 매트릭스는 2종 이상의 혼합체 또는 복합체일 수 있다. 예컨대, 나노결정과 폴리실록산이 하나의 복합체를 이루고, 유기물 또는 무기물 내부에 상기 복합체를 포함하는 것일 수 있다.
반도체 나노 결정은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 Ⅱ-Ⅵ족 반도체 화합물, Ⅱ-Ⅴ족 반도체 화합물, Ⅲ-Ⅵ족 반도체 화합물, Ⅲ-Ⅴ족 반도체 화합물, Ⅳ-Ⅵ족 반도체 화합물, Ⅱ-Ⅲ-Ⅵ족 화합물, Ⅱ-Ⅳ-Ⅵ족 화합물, Ⅱ-Ⅳ-Ⅴ족 화합물 및 이들의 합금 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.
상기 II족 원소로는 Zn, Cd, Hg, 또는 이들의 조합이 사용될 수 있으며, 상기 III족 원소로는Al, Ga, In, Ti 또는 이들의 조합이 사용될 수 있으며, 상기 IV족 원소로는 Si, Ge, Sn, Pb, 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다. 상기 V족 원소 로는 P, As, Sb, Bi 또는 이들의 조합이 사용될 수 있으며, 상기 VI족 원소로는 O, S, Se, Te, 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다.
II-VI족 반도체 화합물은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe 등의 이원소 화합물 또는 CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe 등의 삼원소 화합물 또는 CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 등의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 또한, III-V족 반도체 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 등의 이원소 화합물 또는 GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP, AlGaN, AlGaP, AlGaAs, AlGaSb, InGaN, InGaP, InGaAs, InGaSb, AlInN, AlInP, AlInAs, AlInSb 등의 삼원소 화합물 또는 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 등의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 등의 이원소 화합물 또는 SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 등의 삼원소 화합물 또는 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 등의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 상기 IV족 화합물은 Si, Ge 등의 단일 원소 화합물 또는 SiC, SiGe 등의 이원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
반도체 나노 결정은 코어-쉘 구조일 수 있다. 상기 쉘은 한 개 이상의 층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 쉘은 II-VI족 반도체, III-V족 반도체, IV-VI족 반도체, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
반도체 나노결정은 두 종류 이상의 물질로 구성된 다층 구조일 수 있다. 이러한 다층 구조 반도체 나노결정은 각 층 사이의 계면에 두 종류 이상의 물질의 합금층(alloy interlayer)층을 포함할 수 있고, 또한 합금층이 물질 조성의 기울기를 갖는 합금층(gradient alloy)일 수 있다
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 나노 결정 복합체를 포함하는 광전환형 표시 소자를 제공한다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 광전환형 표시 소자의 단면도이다.
Ag 등으로 이루어진 기판(5)을 준비한다. 기판(5)은 오목부를 포함하고 있다. 기판(5) 위에 청색 또는 자외선 영역에 해당하는 발광 다이오드 칩(4)이 형성되어 있다.
발광 다이오드 칩(4) 위에 반도체 나노 결정(2a)을 포함하는 매트릭스(1a)가 형성되어 있다. 이때 반도체 나노 결정(2a)는 적색, 녹색, 청색 등의 나노 결정일 수 있다. 또한 매트릭스(1a)는 유기물 또는 무기물일 수 있다. 반도체 나노 결정(2a)은 매트릭스(1a) 내에 분산되어 존재하고, 기판(5)의 오목부에 도포되어 발광 다이오드 칩(4)을 덮는다. 폴리실록산 수지 및/또는 PFT로 발광 다이오드 칩이 도포한 후, 그 위에 반도체 나노 결정(2a)을 포함하는 매트릭스(1a)를 형성할 수도 있다.
반도체 나노 결정(2a)은 발광 다이오드 칩(4)의 발광 에너지를 흡수한 후, 여기된 에너지를 다른 파장으로 빛으로 내보낸다. 반도체 나노 결정(2a)은 발광 파장이 다양하게 조절되며 색순도가 뛰어나다. 예를 들어, 적색 나노 결정과 녹색 나노 결정을 청색 발광 다이오드 칩과 조합하면 하나의 백색 발광 다이오드를 제조할 수 있다. 또는 적색, 녹색 및 청색 나노 결정과 자외선 발광 다이오드 칩을 조합하면 하나의 백색 발광 다이오드를 제조할 수 있다. 또는 다양한 파장을 발광할 수 있는 나노 결정과 발광 다이오드 칩을 조합하면, 여러 가지 파장의 빛을 나타내는 발광 다이오드를 제조할 수 있다.
매트릭스(1a) 위에는 기능성층(6)이 형성되어 있다. 이때 기능성층(6)은 접착성 고분자를 포함할 수 있으며, 한 개 이상의 층으로 구성될 수 있다. 그러나 기능성층(6)은 생략될 수도 있다.
기능성층(6) 위에는 차단층(3a)이 형성될 수 있다. 이때 차단층(3a)은 매트릭스(1a)가 산소 및 수분에 노출될 수 있는 부분을 덮고 있다. 차단층(3a)은 산소 투과율 및 수분 투과율이 낮은 고분자가 포함된다.
반도체 나노 결정(2a), 매트릭스(1a), 차단층(3a) 및 기능성층(6)과 그 관계, 사용되는 물질은 전술한 도 1의 설명이 동일하게 적용되므로 생략한다.
본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 상기 나노 결정 복합체를 포함하는 전류 구동형 표시 소자를 제공한다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 전류 구동형 표시 소자의 단면도이다.
표시 소자로는 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode, OLED) 등이 있다. 일반적으로 유기 발광 다이오드는 두 개의 전극 사이에 유기 발광층을 형성하고, 2 개의 전극으로부터 각각 전자(electron)와 정공(hole)을 유기 발광층 내로 주입시켜 전자와 정공의 결합에 따른 여기자(exciton)를 생성하고, 이 여기자가 여기 상태로부터 기저 상태로 떨어질 때 광이 발생하는 원리를 이용한 소자이다.
예를 들어, 유기 기판(10) 위에 양극(anode)(20)이 위치한다. 상기 양극 물질로는 정공의 주입이 가능하도록 높은 일 함수(work function)를 갖는 물질로 이루어지는 것이 바람직한데, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐 산화물의 투명산화물 등이 사용될 수 있다.
양극(20) 위에는 정공 전달층(hole transport layer, HTL)(30), 발광층(emission layer, EL)(40), 전자 전달층(electron transport layer, ETL)(50)이 차례로 형성되어 있다. 정공 전달층(30)은 p 형 반도체를 포함할 수 있으며, 전자 전달층(50)은 n형 반도체 또는 금속 산화물을 포함할 수 있다. 상기 발광층(40)은 본 발명의 일 구현예에 따른 나노 결정 복합체를 포함한다.
전자 전달층(50) 위에는 음극(cathode)(60)이 형성되어 있다. 상기 음극 물질로는 통상 전자 전달층(50)으로 전자주입이 용이하도록 일 함수가 작은 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 납, 세슘, 바륨 등과 같은 금속 및 이들의 합금; LiF/Al, LiO2/Al, LiF/Ca, LiF/Al, 및 BaF2/Ca과 같은 다층 구조 물질 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 양극(20), 정공 전달층(30), 발광층(40), 전자 전달층(50), 및 음극(60) 각각을 제조하는 방법과 이들을 조립하는 방법 자체는 당해 분야에서 널리 알려진 사항이므로 본 명세서에서 자세한 설명을 생략하기로 한다.
이하, 실시예를 들어 본 발명에 대해서 더욱 상세하게 설명할 것이나, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
녹색 나노 결정(CdSe/CdSZnS)을 포함하는 클로로포름 용액에 폴리실록산 수지 1 mL를 섞고 진공으로 클로로포름을 완전히 제거하여 나노 결정 복합체를 제조하였다. 오목부가 포함된 Ag 기판을 준비하였다. 오목부에 445nm 청색 발광 다이오드 칩을 실장하였다. 청색 발광 다이오드 칩을 덮을 수 있도록 폴리실록산 수지를 5 ㎕를 도포한 후, 150 ℃로 유지된 오븐에 약 1시간 동안 보관하고, 다시 상온으로 내렸다. 상기 제조된 나노 결정 복합체 용액 15 ㎕를 경화된 폴리실록산 수지 위에 도포하여 균일한 두께로 코팅하였다. 다음, 150 ℃로 유지된 오븐에 약 1시간 동안 보관한 후 상온으로 냉각함으로써, 발광 다이오드를 제작하였다.
다음, 폴리비닐알코올(Mw= 2000) 0.25g을 물 5 mL에 넣고 80 ℃에서 교반하여 완전히 녹였다. 상기 제작된 발광 다이오드 위에 상기 제조된 폴리비닐알코올 용액을 도포하고 100 ℃로 유지된 오븐에 1 시간 동안 보관하였다. 다음, 상온으로 냉각함으로써, 차단층이 형성된 발광 다이오드를 제작하였다.
<실시예 2>
녹색 나노 결정(CdSe/CdSZnS) 및 실리카 복합체 0.025 g을 곱게 갈아서 폴리실록산수지 0.5 mL와 섞은 후 탈포함으로써, 나노 결정 복합체를 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
<실시예 3>
청색 발광 다이오드 칩을 덮을 수 있도록 폴리실록산 수지를 5 ㎕를 도포한 후, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 얹은 상태로 150 ℃의 오븐에 1 시간 동안 넣은 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일하게 실시하였다.
<실시예 4>
차단층을 형성하기 전에 클로로포름에 용해된 폴리스티렌 용액(Mw=200,000, 0.1 g) 5 mL를 발광 다이오드 위에 도포하여 경화시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
<비교예 1>
폴리비닐알코올 용액을 도포하여 오븐에 경화시키는 과정을 수행하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
<비교예 2>
폴리비닐알코올 용액을 도포하여 오븐에 경화시키는 과정을 수행하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일하게 수행하였다.
<비교예 3>
폴리비닐알코올 용액을 도포하여 오븐에 경화시키는 과정을 수행하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일하게 수행하였다.
전력 전환 효율(power conversion efficiency)의 측정
상기 실시예 1 내지 3과 상기 비교예 1 내지 3에서 제조된 발광 다이오드를 20 mA에서 구동하여 시간에 따른 전력 전환 효율을 그래프로 나타내었다. 도 4는 실시예 1 및 비교예 1에 따른 표시 소자의 전력 전환 효율을 나타내는 그래프이며, 도 5는 실시예 2 및 비교예 2에 따른 표시 소자의 전력 전환 효율을 나타내는 그래프이며, 도 6은 실시예 3 및 비교예 3에 따른 표시 소자의 전력 전환 효율을 나타내는 그래프이다. 각각의 그래프에서 알 수 있는 것처럼, 차단층이 형성된 발광 다이오드의 효율이 더 높다는 것을 알 수 있고, 더 오랫동안 더 안정적으로 구동되 는 것을 알 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 나노 결정 복합체의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 광전환형 표시 소자의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 전류 구동형 표시 소자의 단면도이다.
도 4는 실시예 1 및 비교예 1에 따른 표시 소자의 전력 전환 효율을 나타내는 그래프이다.
도 5는 실시예 2 및 비교예 2에 따른 표시 소자의 전력 전환 효율을 나타내는 그래프이다.
도 6은 실시예 3 및 비교예 3에 따른 표시 소자의 전력 전환 효율을 나타내는 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 1a: 매트릭스 2, 2a: 반도체 나노 결정
3, 3a: 차단층 4: 발광 다이오드 칩
5, 10: 기판 6: 기능성층
20: 양극 (anode)
30: 정공 전달층(HTL) 40: 발광층(EL)
50: 전자 전달층(ETL) 60: 음극 (cathode)

Claims (17)

  1. 반도체 나노 결정을 포함하는 매트릭스; 및
    상기 매트릭스의 적어도 일부 면 위에 코팅되어 있고, 산소 투과율 및 수분 투과율이 낮은 고분자를 포함하는 차단층;
    을 포함하는 나노 결정 복합체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고분자는 투명한 소수성 고분자인 나노 결정 복합체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고분자는 산소 투과율이 상대 습도 0 %에서 10,000 mL/㎡/day 이하이거나 상대 습도 90 %에서 100,000 mL/㎡/day 이하인 나노 결정 복합체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고분자는 수분 투과율이 상대 습도 90 %에서 10,000 g/㎡/day 이하인 나노 결정 복합체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고분자는 한 개 이상의 단량체가 중합되어 있는 나노 결정 복합체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고분자는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트, 폴리(에틸렌-비닐알코올), 폴리(에틸렌-비닐클로라이드), 폴리(비닐리덴클로라이드-스티렌), 폴리(비닐리덴클로라이드-비닐클로라이드), 이들의 공중합체 또는 이들의 혼합물인 반도체 나노 결정 복합체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 차단층의 두께는 10 nm 내지 100μm 인 나노 결정 복합체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 차단층의 적어도 일부 면 아래에 코팅되어 있는 한 개 이상의 기능성층 을 더 포함하는 나노 결정 복합체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기능성층은 접착성 고분자를 포함하는 나노 결정 복합체.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 기능성층은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 이들의 공중합체 또는 이들의 혼합물인 나노 결정 복합체.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 차단층과 상기 기능성층의 두께의 합은 10 nm 내지 100μm 인 나노 결정 복합체.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 매트릭스는 유기물 또는 무기물을 포함하는 나노 결정 복합체.
  13. 제1항에 있어서, 상기 반도체 나노 결정은 Ⅱ-Ⅵ족 반도체 화합물, Ⅱ-Ⅴ족 반도체 화합물, Ⅲ-Ⅵ족 반도체 화합물, Ⅲ-Ⅴ족 반도체 화합물, Ⅳ-Ⅵ족 반도체 화합물, Ⅱ-Ⅲ-Ⅵ족 화합물, Ⅱ-Ⅳ-Ⅵ족 화합물, Ⅱ-Ⅳ-Ⅴ족 화합물 및 이들의 합금 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 반도체 나노 결정 복합체
  14. 제1항에 있어서, 상기 반도체 나노 결정은 코어-쉘 구조를 갖는 것인 반도체 나노 결정 복합체.
  15. 발광 다이오드 및 제1항 내지 제 14 항 중 어느 한 항의 나노 결정 복합체를 포함하는 광전환형 표시 소자.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 청색 또는 자외선 영역의 발광 다이오드인 광전환형 표시 소자.
  17. 제1항 내지 제 14 항 중 어느 한 항의 나노 결정 복합체를 포함하는 전류 구동형 표시 소자.
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