KR20190032022A - 복합 무기 발광 재료, 발광 필름, 이를 포함하는 엘이디 패키지, 발광다이오드 및 발광장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무기 발광 입자의 표면을 에워싸는 다공성 코팅을 포함하는 무기 발광체와, 상기 다공성 코팅을 구성하는 기공으로 침투할 수 있는 산란제를 포함하는 복합 무기 발광 재료에 관한 것이다. 본 발명에 따른 복합 무기 발광 재료는 산란 특성 및 발광 특성이 우수하기 때문에, 본 발명의 재료를 적용하여 양호한 발광 휘도를 구현할 수 있다. 또한, 본 발명의 복합 무기 발광 재료는 양자 효율 및 발광 효율이 뛰어나다. 따라서 본 발명에 따른 복합 무기 발광 재료는 우수한 발광 특성이 요구되는 발광 필름, 엘이디 패키지, 무기 발광다이오드 및 표시장치와 같은 발광장치에 적용될 수 있다.

Description

복합 무기 발광 재료, 발광 필름, 이를 포함하는 엘이디 패키지, 발광다이오드 및 발광장치{COMPOSITE INORGANIC LIGHT EMITTING MATERIAL, LITHE EMITTING FLIM, LED PACKAGE, LIGHT EMITTING DIODE AND LIGHT EMITTING APPARATUS HAVING THEREOF}
본 발명은 발광 재료에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발광 효율 및 산란 특성이 개선된 복합 무기 발광 재료와, 이를 이용한 발광 필름, 엘이디 패키지, 발광다이오드 및 발광장치에 관한 것이다.
정보화 시대가 진행되면서 대량의 정보를 처리하여 이를 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전하고 있다. 이에 부응하여, 액정표시장치(Liquid Crystal Display device; LCD), 유기발광다이오드 표시장치(organic light emitting diode display device; OLED) 등과 같은 다양한 평판표시장치가 개발되어 각광받고 있다.
그 중에서도 액정표시장치는 2개의 기판 사이에 개재되는 액정층으로 이루어지는 액정 패널을 가지는데, 액정 패널로 전압을 인가하면, 액정층에서 전기장이 생성되고, 전기장에 의하여 액정층을 구성하는 액정 분자들의 배열 방향이 바뀌면서 영상을 표시한다. 액정 패널은 자체적으로 발광할 수 없기 때문에 별도의 광원이 되는 백라이트 유닛이 필수적이다. 백라이트 유닛은 광을 방출하는 광원과, 광원에서 방출된 빛을 면광원으로 변환하는 도광판 및 각종 확산 필름 등을 필요로 한다. 최근에 빛을 내는 광원으로는 발광다이오드(light emitting diode, 엘이디)를 많이 사용하고 있다.
특히, 컬러 필터를 사용하는 액정표시장치는 백색광을 구현할 필요가 있다. 이를 위하여, 엘이디를 구성하는 엘이디 칩에서 방출하는 청색광과, 청색광의 일부를 흡수하여 여기 발광하는 황색광 등의 혼합광을 통하여 백색광을 구현할 수 있다. 청색광의 일부를 흡수하는 형광체로서 YAG 형광체를 사용하였으나, 색재현성에 한계가 있어서 최근에는 황색 형광체를 양자점(Quantum dot; QD)으로 대체하고 있다.
그런데, 액정표시장치를 구동할 때 엘이디 칩에서 발생하는 고온의 열로 인하여 양자점 형광체가 쉽게 열화되기 때문에, 충분한 발광 특성을 구현하는데 한계가 있다. 아울러, 엘이디 칩에서 방출된 빛이 양자점 형광체에서 충분히 산란되지 못하여 발광 휘도가 저하되어, 고가의 양자점을 다수 사용하지 않으면 충분한 백색광이 발생하지 못하는 문제가 있다.
반면, 양자점의 함량을 증가시키게 되면, 양자점이 인접한 양자점과 매우 근접하게 배치되면서, 이른바 FRET(Fluorescence Resonance Energy Transfer; Forster Resonance Energy Transfer) 현상에 의하여 인접한 양자점으로 에너지가 전달되면서, 양자 효율이 저하되고, 이로 인하여 원하는 발광 효율을 얻지 못하는 문제가 발생한다.
본 발명의 목적은 산란 특성이 우수한 복합 무기 발광 재료, 이를 이용한 발광 필름, 엘이디 칩, 발광다이오드 및 표시장치와 같은 발광장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 양자 효율이 우수하여 발광 효율이 개선된 복합 무기 발광 재료, 이를 이용한 발광 필름, 엘이디 칩, 발광다이오드 및 발광장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 무기 발광 입자의 표면을 에워싸는 다공성 코팅을 포함하는 무기 발광체; 및 상기 다공성 코팅을 구성하는 기공으로 침투할 수 있는 산란제를 포함하는 복합 무기 발광 재료를 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 상기 복합 무기 발광 재료를 포함하는 발광 필름, 엘이디 패키지와, 상기 발광 필름 및/또는 엘이디 패키지를 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 상기 복합 무기 발광 재료가 발광물질층에 포함되어 있는 무기 발광다이오드 및 상기 무기 발광다이오드를 포함하는 무기 발광장치를 제공한다.
본 발명에 따른 복합 무기 발광 재료는 무기 발광 입자의 표면을 에워싸는 다공성 코팅으로 이루어지는 무기 발광체와, 다공성 코팅을 구성하는 기공에 침투할 수 있는 산란제를 포함한다.
무기 발광 입자의 조성과 성분을 변경함으로써, 다양한 파장이 광을 방출할 수 있다. 다공성 코팅을 적용하여 발광을 구현하는 무기 발광 입자가 소정 거리 이하로 근접하지 못하게 되므로, FRET 현상에 의하여 인접한 무기 발광 입자로 에너지가 전달되어 발광 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 무기 발광체의 표면에 산란제가 침투하여, 무기 발광 입자로부터 방출된 빛을 외부로 효율적으로 투과, 산란시킬 수 있게 된다. 따라서 본 발명에서 제안하는 복합 무기 발광 재료를 사용하여, 발광 효율 및 휘도가 개선된 발광 필름, 엘이디 패키지, 발광다이오드 및 발광장치 등에 널리 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 복합 무기 발광 재료의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다. 도 1에서 상부는 복합 무기 발광 재료의 다공성 표면에 산란제가 배치된 형태를 나타내고, 하부는 복합 무기 발광 재료를 구성하는 무기 발광체의 단면 구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 복합 무기 발광 재료가 포함된 발광 필름의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 복합 무기 발광 재료가 적용된 발광 필름을 포함하는 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 표시장치를 구성하는 표시패널을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 복합 무기 발광 재료가 봉지재에 적용된 엘이디 패키지를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 복합 무기 발광 재료를 발광물질층에 적용한 무기 발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 무기 발광다이오드를 적용한 무기 발광 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 각각 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 형광체의 표면에 다공성 코팅이 형성된 무기 발광체의 기공 형태를 보여주는 투과전자현미경(TEM) 사진이다.
도 10은 본 발명의 다른 예시적인 실시형태에 따라 형광체의 표면에 다공성 코팅이 형성된 무기 발광체의 단면 구조를 보여주는 TEM 사진이다.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 복합 무기 발광 재료의 인가 전압에 따른 휘도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 필요한 경우에 첨부하는 도면을 참조하면서 본 발명을 설명한다.
[복합 무기 발광 재료]
도 1은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 제조되는 복합 무기 발광 재료를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 복합 무기 발광 재료(100)는 무기 발광 입자(110)의 표면을 에워싸는 다공성 코팅(120)으로 이루어지는 무기 발광체(102)와, 상기 무기 발광체(102)의 표면을 형성하는 다공성 코팅(120)을 구성하는 기공(122) 내에 침투할 수 있는 산란제(130)를 포함한다.
본 발명에 따른 복합 무기 발광 재료(100)에서 실질적으로 발광을 구현하는 무기 발광 입자(110)는 나노 형광체(phosphor) 또는 양자점(quantum dot)이나 양자 막대(quantum rod, QR)과 같은 양자 발광 입자일 수 있다. 일례로, 이들 무기 발광 입자(120)는 광원으로부터 방출된 1차광을 받으면, 전자가 기저 상태(ground state)에서 들뜬 상태(excited state)가 되고, 들뜬 상태에서 기저 상태로 떨어질 때 광자를 내놓으면서 다른 파장 대역의 빛, 즉 2차광을 방출한다. 또는 무기 발광 입자(120)는 발광다이오드에서 2개의 마주하는 전극으로부터 각각 생성된 정공과 전자에 의해 여기된 엑시톤을 형성하면서 일정 파장 대역의 빛을 방출할 수 있다.
무기 발광 입자(110)로서 적색(Red) 형광체, 녹색(Green) 형광체 및/또는 황색(Yellow) 형광체를 사용할 수 있다. 예를 들어, 적색 형광체는 규소계, 질화물계, 황화물계 및 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 적색 형광체는 600 내지 660 nm 범위의 파장에서 발광 피크를 가지는, 즉 이 범위의 피크 파장을 가지는 형광체일 수 있고, 녹색 형광체 또는 황색 형광체는 530 내지 560 nm 범위의 피크 파장을 가지는 형광체일 수 있다. 예를 들어, 적색 형광체는 KSF(K2SiF6:Mn4 +), KTF(K2TiF6:Mn4 +), Ca2Si5N8:Eu2 +, Sr2Si5N8:Eu2 +, Ba2Si5N8:Eu2 +, CaAlSiN3:Eu2+, SrS:Eu2 +, CaS:Eu2 + 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. 녹색 형광체는 SiAlON:Eu2 +, SrSi2O2N2:Eu2+ 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있는 소재를 사용할 수 있으며, 황색 형광체는 YAG(Y3Al5O12:Ce3 +) 등의 소재를 사용할 수 있다.
다른 선택적인 실시형태에서, 무기 발광 입자(110)는 양자점 또는 양자 막대와 같은 나노 무기 발광 입자일 수 있다. 양자점 또는 양자 막대는 불안정한 상태의 전자가 전도대 에너지 준위에서 가전자대 에너지 준위로 내려오면서 발광하는 무기 입자이다. 이들 나노 무기 발광 입자는 흡광 계수(extinction coefficient)가 매우 크고 무기 입자 중에서는 양자 효율(quantum yield)도 우수하므로 강한 형광을 발생시킨다. 또한, 나노 무기 발광 입자의 크기에 따라 발광 파장이 변경되므로, 나노 무기 발광 입자의 크기를 조절하면 가시광선 전 영역대의 빛을 얻을 수 있으므로 다양한 컬러를 구현할 수 있다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 양자점 또는 양자 막대는 단일 구조를 가질 수도 있다. 다른 예시적인 실시형태에서, 양자점 또는 양자 막대는 중심에 빛을 방출하는 코어(core, 110a)와, 코어(110a)의 표면에서 코어(110a)를 보호하기 위하여 쉘(shell, 110b)이 둘러싸고 있는 이종 구조(heterologous structure)를 가질 수 있으며, 쉘(110b)의 표면으로 양자점 또는 양자 막대를 용매에 분산시키기 위한 리간드 성분이 둘러쌀 수 있다. 이때, 쉘(110b)은 하나의 쉘로 이루어질 수도 있고, 다수의 쉘(multi shells)로 이루어질 수도 있다. 코어(110a) 및/또는 쉘(110b)을 구성하는 반응 전구체의 반응성과 주입 속도, 리간드의 종류 및 반응 온도 등에 따라 이들 나노 무기 발광 입자의 성장 정도, 결정 구조 등을 조절할 수 있으며, 이에 따라 에너지 밴드갭의 조절에 따른 다양한 파장대의 광 방출을 유도할 수 있다.
예를 들어, 양자점 또는 양자 막대는 코어(110a)를 구성하는 성분의 에너지 밴드갭(energy bandgap)이 쉘(110b)의 에너지 밴드갭에 의해 둘러싸인 구조로서, 전자와 정공이 코어를 향해 이동하여 코어(110a) 내에서 전자와 정공의 재결합이 이루어지면서 에너지를 빛으로 발산하는 발광체인 타입- 코어/쉘 구조를 가질 수 있다.
양자점 또는 양자 막대가 타입-Ⅰ 코어(110a)/쉘(110b) 구조를 이루는 경우, 코어(110a)는 실질적으로 발광이 일어나는 부분으로, 코어(110a)의 크기에 따라 양자점 또는 양자 막대의 발광 파장이 결정된다. 양자구속효과(quantum confine effect)를 받기 위해서 코어(110a)는 각각의 소재에 따라 엑시톤 보어 반경(exciton Bohr radius)보다 작은 크기를 가져야 하며, 해당 크기에서 광학적 밴드갭(optical band gap)을 가져야 한다.
한편, 양자점 또는 양자 막대를 구성하는 쉘(110b)은 코어(110a)의 양자구속효과를 촉진하고 양자점 또는 양자 막대의 안정성을 결정한다. 단일 구조의 콜로이드 양자점 또는 양자 막대의 표면에 드러난 원자들은 내부 원자들과 달리 화학 결합에 참여하지 못한 전자상태(lone pair electron)를 가지고 있다. 이들 표면 원자들의 에너지 준위는 양자점 또는 양자 막대의 전도대(conduction band edge)와 가전자대(valence band edge) 사이에 위치하여 전하들을 트랩(trap)할 수 있어 표면 결함(surface defect)이 형성된다. 표면 결함에 기인하는 엑시톤의 비-발광 결합 과정(non-radiative recombination process)으로 인하여 양자점 또는 양자 막대의 발광 효율이 감소할 수 있으며, 트랩된 전하들이 외부 산소 및 화합물과 반응하여 양자점 또는 양자 막대의 화학적 조성의 변형을 야기하거나, 양자점 또는 양자 막대의 전기적/광학적 특성이 영구적으로 상실될 수 있다.
코어(110a) 표면에 쉘(110b)이 효율적으로 형성될 수 있기 위해서는, 쉘(110b)을 구성하는 재료의 격자 상수(lattice constant)는 코어(110a)를 구성하는 재료의 격자 상수와 비슷하여야 한다. 코어(110a)의 표면을 쉘(110b)로 에워쌈으로써, 코어(110a)의 산화를 방지하여 양자점 또는 양자 막대의 화학적 안정성을 향상시키고, 물이나 산소와 같은 외부 인자에 의한 코어(110a)의 광퇴화 현상을 방지할 수 있다. 또한, 코어(110a) 표면에서의 표면 트랩에 기인하는 엑시톤의 손실을 최소화하고, 분자 진동에 의한 에너지 손실을 방지하여, 양자 효율을 향상시킬 수 있다.
양자점 또는 양자 막대는 양자구속효과를 가지는 반도체 나노 결정 또는 금속산화물 입자일 수 있다. 예를 들어, 양자점 또는 양자 막대는 Ⅱ-Ⅵ족, Ⅲ-V족, Ⅳ-Ⅵ족 또는 I-Ⅲ-Ⅵ족의 나노 반도체 화합물을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 양자점 또는 양자 막대를 구성하는 코어(110a) 및/또는 쉘(110b)은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgTe 또는 이들의 조합과 같은 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 나노 결정; GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, InSb 또는 이들의 조합과 같은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 나노 결정; PbS, PbSe, PbTe 또는 이들의 임의의 조합과 같은 Ⅳ-Ⅵ족 화합물 반도체 나노 결정; AgGaS2, AgGaSe2, AgGaTe2, AgInS2, CuInS2, CuInSe2, CuGaS2, CuGaSe2 또는 이들의 조합과 같은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족 화합물 반도체 나노 결정; ZnO, TiO2 또는 이들의 조합과 같은 금속 산화물 나노 입자; CdSe/ZnSe, CdSe/ZnS, CdS/ZnSe, CdS/ZnS, ZnSe/ZnS, InP/ZnS ZnO/MgO 또는 이들의 임의의 조합과 같은 코어(110a)/쉘(110b) 구조의 나노 결정일 수 있다. 반도체 나노 입자는 Eu, Er, Tb, Tm, Dy과 같은 희토류 원소 또는 이들의 임의의 조합으로 도핑(doping)되거나 도핑되지 않거나, 또는 Mn, Cu, Ag, Al과 같은 전이 금속 원소 또는 이들의 임의의 조합으로 도핑될 수 있다.
예를 들어, 양자점 또는 양자 막대를 구성하는 코어(110a)는 ZnSe, ZnTe, CdSe, CdTe, InP, ZnCdS, CuxIn1 - xS, CuxIn1 - xSe, AgxIn1 - xS 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. 또한, 양자점 또는 양자 막대를 구성하는 쉘(110b)은 ZnS, GaP, CdS, ZnSe, CdS/ZnS, ZnSe/ZnS, ZnS/ZnSe/CdSe, GaP/ZnS, CdS/CdZnS/ZnS, ZnS/CdSZnS, CdXZn1 - xS 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다.
한편, 양자점은 균질 합금(homogeneous alloy) 양자점 또는 경도 합금(gradient alloy) 양자점과 같은 합금 양자점(alloy QD; 일례로, CdSxSe1 -x, CdSexTe1-x, ZnxCd1 - xSe)일 수도 있다.
무기 발광체(102)를 구성하는 다공성 코팅(120)은 전술한 무기 발광 입자(110)의 표면을 에워싸고 있다. 본 명세서에서 코팅이라는 용어는 캡슐, 또는 전술한 코어/쉘 구조의 발광 입자와 구별하기 위해서 제 2 쉘이라는 용어가 상호 교환적으로 사용될 수 있다.
일례로, 다공성 코팅(120)은 실리카(SiO2), 티타니아(TiO2), 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2), 산화아연(ZnO), 니오븀(Niobium), 지크코늄(zirconium), 세륨(cerium), 실리케이트(silicate)로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나의 소재로 이루어질 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 다공성 코팅(120)은 마이크로포러스(microporous) 코팅, 메조포러스(mesoporous) 코팅, 및/또는 매크로포러스(macroporous) 코팅일 수 있다. 본 명세서에서 마이크로포러스 코팅이란, 기공(122)의 평균 직경이 2 ㎚ 미만인 다공성 코팅을 의미하고, 메조포러스 코팅이란, 기공(122)의 평균 직경이 2 ㎚ 이상 50 ㎚ 미만인 다공성 코팅을 의미하며, 매크로포러스 코팅은 기공(122)의 평균 직경이 50 ㎚ 이상의 다공성 코팅을 의미한다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 다공성 코팅(120)은 메조포러스 기공(122)을 가질 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 다공성 코팅(120)은 공침법, 수열합성법, 자기조립법, 주형법, 양극산화법, 전기화학적 에칭, 졸-겔법, 배위화학 등의 공정을 적용하고, 다공성 코팅(120)의 전구체와 기공 형성제를 첨가하는 방법을 사용하여, 무기 발광 입자(110)의 표면을 에워싸도록 구성될 수 있다.
일례로, 다공성 실리카를 얻기 위하여 실리카 전구체(예를 들어, 테트라에톡시 오르쏘실리케이트, TEOS)를 무기 발광체와 기공 형성제가 분산된 용액에 첨가하면, 알콕시실란이 가수분해되어 실리카 올리고머를 형성하고, 실리카/기공형성제의 1차 입자(primary particle)이 형성된 뒤에, 1차 입자가 응집하면서 적절한 크기의 기공, 예를 들어 메조포어(mesopore)가 성장하는 3단계 반응을 통하여, 다공성 실리카 코팅이 형광체 표면을 에워싸는 무기 발광체를 제조할 수 있다.
이때, 무기 발광 입자(110)의 표면에 다공성 코팅(120)을 형성하기 위해 사용되는 기공 형성제는 다공성 표면을 형성하기 위해 사용될 수 있는 임의의 기공 형성제를 사용할 수 있다. 예를 들어, 기공 형성제는 양이온성 계면활성제, 예를 들어 알킬 암모늄염, 알킬피리디늄염, 알킬이마다졸리늄염, 제4급 암모늄염 및/또는 제1급~제3급 지방족 아민염을 사용할 수 있다. 구체적으로, 기공형성제는 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(cetyltrimethylammonium brominde; CTAB), 테트라데실트리메틸암모늄 브로마이드(tetradecylmethylammonium bromide; TTAB), 세틸메틸암모늄 클로라이드(cetylmethylammonium chloride; CTAC), 헥사데실트리메틸암모늄 브로마이드(hexadecyltrimethylammonium bromide; HTAB), N-도데실피리디늄 클로라이드(N-dodecyl pyridinium chloride), 및/또는 벤잘코늄 클로라이드(benzalkonium chloride, alkyldimethyl benzylammonium chloride)을 사용할 수 있다.
무기 발광체(102)는 무기 발광 입자(110)의 표면을 에워싸는 다공성 코팅(120)을 포함하고 있다. 따라서 실질적으로 발광을 구현하는 무기 발광 입자(110)가 소정 거리 이하로 근접할 수 없게 된다. 종래 단순히 무기 발광 입자(110)만으로 이루어진 발광체의 경우, 무기 발광 입자(donor 무기 발광 입자)가 인접한 무기 발광 입자(acceptor 무기 발광 입자)와 일정 거리 이내로 근접하게 되면, donor 무기 발광 입자에서 방출된 빛이 acceptor 무기 발광 입자로 흡수된다. 이에 따라 donor 무기 발광 입자에서 방출된 에너지가 donor 무기 발광 입자의 발광으로 방출되지 않고 인접한 acceptor 무기 발광 입자를 여기시키면서, acceptor 무기 발광 입자의 형광을 유도하는 형광공명에너지전이(Fluorescence Resonance Energy Transfer; Forster Resonance Energy Transfer; FRET) 현상이 초래된다. 이에 따라 양자 효율이나 발광 효율이 저하되는 문제가 발생한다.
하지만, 본 발명에 따른 무기 발광체(102)는 무기 발광 입자(110)의 표면을 에워싸는 다공성 코팅(120)이 형성되므로, 실질적으로 발광을 구현하는 무기 발광 입자(110)와 인접한 무기 발광 입자가 FRET 현상을 야기할 수 있을 정도고 가깝게 배치되지 않는다. 이처럼, 본 발명에 따른 무기 발광체(102)를 사용함으로써, FRET 현상을 방지할 수 있으므로 의도하였던 양자 효율 또는 발광 효율을 구현할 수 있다. 이러한 효과와 관련해서, 다공성 코팅(120)의 두께는 예를 들어 5 내지 100 nm일 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
한편, 본 발명에 따른 복합 무기 발광 재료(100)는 전술한 무기 발광체(102)의 최-외각을 구성하는 다공성 코팅(120)에 형성된 기공(122)으로 침투할 수 있는 산란제(130)를 포함한다. 기공(122)에 침투할 수 있는 산란제(130)에 의하여, 무기 발광체(102)로부터 방출되는 2차광이 외부로 효율적으로 산란될 수 있다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 산란제(130)는 실리콘(silicon), 실리카(silica), 알루미나(alumina), 티타니아(TiO2), 지르코니아(ZrO2), 황산바륨(BaSO4), 산화아연(ZnO), 불화마그네슘(MgF) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 무기 산란제를 포함할 수 있다. 다른 예시적인 실시형태에서, 산란제(130)는 아크릴계(예를 들어 폴리메틸메타크릴레이트계) 수지, 스티렌계 수지, 우레탄계 수지, 멜라민계 수지, 벤조구아나민계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 유기 비드로 이루어질 수 있다.
이때, 무기 발광체(102)로부터 방출되는 2차광의 산란 효과를 극대화하기 위해서 산란제(130)의 굴절률은 무기 발광 입자(120)의 굴절률보다 작지만, 후술하는 매트릭스 수지(220, 도 2 참조; 520, 도 5 참조)의 굴절률보다 큰 것을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 굴절률이 가장 높은 무기 발광 입자(120)로부터 중간 굴절률을 가지는 산란제(130) 및 가장 낮은 굴절률을 가지는 매트릭스 수지로 2차광이 방출되면서, 굴절률 차이에 기인하는 반사율을 줄이면서 외부로 투과, 산란되는 빛의 양을 극대화하여, 휘도 및 발광 특성을 향상시킬 수 있다.
산란제(130)는 다공성 코팅(120) 표면에 다수 형성되는 기공(122)에 침투할 수 있는 크기를 가지는 것이 바람직하다. 기공(122)에 침투하지 못한 산란제(130)는 분산 용매 중에서 서로 응집하면서 원하는 산란 효과를 유도하지 못할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 복합 무기 발광 재료(100)에서 무기 발광체(102) 100 중량부에 대하여 산란제(130)는 1 내지 30 중량부의 비율로 첨가되는 것이 바람직하다. 무기 발광체(102) 100 중량부에 대하여 산란제(130)의 함량이 1 중량부 미만이면 향상된 산란 효과를 기대하기 어렵고, 산란제(130)의 함량이 30 중량부를 초과하더라도 산란 효과는 더 이상 증가하지 않을 뿐만 아니라, 산란제(130)끼리 응집하면서 오히려 산란 효과가 감소할 수 있기 때문이다.
본 발명에 따른 복합 무기 발광 재료(100)는 무기 발광 입자(110) 표면으로 소정 두께를 가지는 다공성 코팅(120)이 형성된 무기 발광체(102)를 갖는다. 무기 발광 입자(110)가 소정 거리 이하로 근접하지 못하게 되어, FRET 현상에 따른 발광 효율의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 다공성 코팅(120) 표면에 다수 형성된 기공(122) 내부로 침투할 수 있는 산란제(130)가 배치되면서, 무기 발광체(102)에서 방출된 2차광을 효율적으로 산란시켜, 발광 휘도를 개선할 수 있다. 또한, 무기 발광 입자(110)의 종류를 달리함으로써, 다양한 파장대의 광을 방출하여 다양한 색상을 구현할 수 있다.
[발광 필름, 엘이디 패키지 및 표시장치]
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 복합 무기 발광 재료는 우수한 발광 효율, 다양한 색상 구현, 광퇴화 현상이나 FRET 현상을 방지할 수 있다. 본 발명에 따른 복합 무기 발광 재료는 발광이 요구되는 표시장치에 적용될 수 있는데, 본 실시형태에서는 복합 무기 발광 재료가 발광 필름, 엘이디 패키지 및 이들을 포함하는 표시장치에 적용되는 경우를 설명한다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 발광 필름을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 발광 필름(200)은 무기 발광 입자(110)를 에워싸는 다공성 코팅(120)으로 이루어진 무기 발광체(102, 도 1 참조) 및 다공성 코팅(120)에 형성된 다수의 기공(122)으로 침투할 수 있는 산란제(130)를 포함하는 복합 무기 발광 재료(100)와, 복합 무기 발광 재료(100)가 분산된 매트릭스 수지(220)를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 복합 무기 발광 재료(100)를 분산시키는 매트릭스 수지(220)는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지 및/또는 폴리이미드계 수지와 같이 내열성이 우수한 고분자 소재로 이루어질 수 있다.
일례로, 무기 발광 입자(110)는 형광체, 양자점 또는 양자 막대일 수 있는데, 무기 발광 입자(110)가 양자점 또는 양자 막대인 경우에 코어(110a)/쉘(110b)의 이종 구조로 이루어질 수 있다. 무기 발광 입자(110)를 구성하는 코어(110a)의 성분과 크기 등을 조절함으로써, 다양한 색상을 용이하게 구현할 수 있으며, 쉘(110b)을 사용하여 코어(110a)를 보호하여 트랩 에너지 준위를 줄일 수 있다. 또한, 무기 발광 입자(110)의 외측으로 소정 두께를 가지는 다공성 코팅(120)을 형성함으로써, 무기 발광 입자(110) 간 거리가 감소하게 되므로, 인접한 무기 발광 입자(110) 사이에서 야기될 수 있는 FRET 현상을 최소화할 수 있다.
더욱이, 무기 발광체의 최-외각을 형성하는 다공성 코팅(120)을 구성하는 기공(122)으로 산란제(130)가 침투하고 있다. 이때, 산란제(130)의 굴절률은 2차광을 방출하는 무기 발광 입자(110)의 굴절률보다는 작지만, 매트릭스 수지(220)의 굴절률보다 큰 것이 바람직하다. 단순히 무기 발광 입자(120)가 매트릭스 수지(220)에 분산되어 있는 경우, 무기 발광 입자(120)의 굴절률이 매트릭스 수지(220)의 굴절률보다 지나치게 크기 때문에, 무기 발광 입자(110)에서 방출된 2차광의 상당 부분이 외부로 투고, 확산되지 못하고 전반사되고, 이에 따라 발광 필름의 발광 휘도와 발광 효율이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
반면, 본 발명에 따라 무기 발광 입자(110)의 외측에 매트릭스 수지(220)의 굴절률보다 큰 굴절률을 가지는 산란제(130)가 배치되어 있는 복합 무기 발광 재료(100)를 사용하면, 무기 발광 입자(110)의 굴절률과 산란제(130)의 굴절률 차이와 산란제(130)의 굴절률과 매트릭스 수지(220)의 굴절률 차이는, 무기 발광 입자(110)의 굴절률과 매트릭스 수지(220)의 굴절률 차이에 비하여 훨씬 적어진다. 이에 따라, 무기 발광 입자(110)로부터 방출된 2차광 중에서 전반사되는 2차광의 양이 감소하고, 무기 발광 입자(110)에서 방출된 2차광의 대부분이 외부로 투과, 산란되면서 휘도와 발광 효율이 향상될 수 있다.
계속해서, 본 발명에 따른 발광 필름이 적용된 표시장치에 대해서 설명한다. 도 3은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 발광 필름이 포함된 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 4는 도 5의 액정패널을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 액정표시장치(400)는, 액정패널(410)과, 액정패널(410) 하부에 위치하는 백라이트 유닛(470)과, 액정패널(410)과 백라이트 유닛(460) 사이에 위치하는 발광 필름(300)을 포함한다.
도 4를 참조하면, 액정패널(410)은, 서로 마주하는 제 1 및 제 2 기판(420, 450)과, 제 1 및 제 2 기판(420, 450) 사이에 개재되며 액정분자(462)를 포함하는 액정층(460)을 포함한다.
제 1 기판(420) 상에는 게이트 전극(422)이 형성되고, 게이트 전극(422)을 덮으며 게이트 절연막(424)이 형성된다. 또한, 제 1 기판(420) 상에는 게이트 전극(422)과 연결되는 게이트 배선(미도시)이 형성된다.
게이트 절연막(424) 상에는 반도체층(426)이 게이트 전극(422)에 대응하여 형성된다. 반도체층(426)은 산화물 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 한편, 반도체층(426)은 비정질 실리콘으로 이루어지는 액티브층과 불순물 비정질 실리콘으로 이루어지는 오믹 콘택층을 포함할 수 있다.
반도체층(426) 상에는 서로 이격하는 소스 전극(430)과 드레인 전극(432)이 형성된다. 또한, 소스 전극(430)과 연결되는 데이터 배선(미도시)이 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하며 형성된다. 게이트 전극(422), 반도체층(426), 소스 전극(430) 및 드레인 전극(432)은 박막트랜지스터(Tr)를 구성한다.
박막트랜지스터(Tr) 상에는, 드레인 전극(432)을 노출하는 드레인 콘택홀(436)을 갖는 보호층(434)이 형성된다. 보호층(434) 상에는, 드레인 콘택홀(436)을 통해 드레인 전극(432)에 연결되는 제 1 전극인 화소 전극(440)과, 화소 전극(440)과 교대로 배열되는 제 2 전극인 공통 전극(442)이 형성된다.
한편, 제 2 기판(450) 상에는 박막트랜지스터(Tr), 게이트 배선, 데이터 배선 등 비표시영역을 가리는 블랙매트릭스(454)가 형성된다. 또한, 화소영역에 대응하여 컬러필터층(456)이 형성된다.
제 1 및 제 2 기판(420, 450)은 액정층(460)을 사이에 두고 합착되며, 화소 전극(440)과 공통 전극(442) 사이에서 발생되는 전계에 의해 액정층(460)의 액정분자(462)가 구동된다. 도시하지 않았으나, 액정층(460)과 접하여 제 1 및 제 2 기판(420, 450) 각각의 상부에는 배향막이 형성될 수 있으며, 상기 제 1 및 제 2 기판(420, 450) 각각의 외측에는 서로 수직한 투과축을 갖는 편광판이 부착될 수 있다.
다시 도 3으로 돌아가면, 백라이트 유닛(470)은 광원(미도시)을 포함하며 액정패널(410)로 빛을 공급한다. 백라이트 유닛(470)은 광원의 위치에 따라 직하형(direct type)과 측면형(side type)으로 분류될 수 있다.
백라이트 유닛(470)이 직하형인 경우, 백라이트 유닛은 상기 액정패널(410)의 하부를 감싸는 바텀 프레임(미도시)을 포함하고, 광원은 바텀 프레임의 수평면에 다수개가 배열될 수 있다. 한편, 백라이트 유닛(470)이 측면형인 경우, 백라이트 유닛(470)은 액정패널(410)의 하부를 감싸는 바텀 프레임(미도시)을 포함하고, 바텀 프레임의 수평면에 도광판(light guide plate, 미도시)이 배치되며, 광원은 도광판의 적어도 일측에 배치될 수 있다. 이때, 광원은 청색 파장, 일례로 약 430 내지 470 nm 파장대역의 빛을 발광할 수 있다.
발광 필름(300)은, 액정패널(410)과 백라이트 유닛(470) 사이에 위치하며 백라이트 유닛(470)으로부터의 제공되는 빛의 색순도를 향상시킨다. 예를 들어, 발광 필름(300)은 복합 무기 발광 재료(100)와, 복합 무기 발광 재료(100)가 분산되어 있는 매트릭스 수지(320)를 포함할 수 있다. 복합 무기 발광 재료(100)는 형광체, 양자점 또는 양자 막대일 수 있는 무기 발광 입자(110)의 표면을 에워싸는 다공성 코팅(120)으로 이루어지는 무기 발광체(102, 도 1 참조)와, 다공성 코팅(120)에 형성된 다수의 기공(122)으로 침투할 수 있는 산란제(130)를 포함한다. 일례로, 무기 발광 입자(110)는 적색 파장대 또는 녹색 파장대의 빛을 발광할 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 복합 무기 발광 재료(100)는 무기 발광 입자(110) 성분을 달리하는 등의 방법으로 다양한 파장대의 발광을 구현할 수 있다. 특히, 코어(110a)/쉘(110b) 이종 구조를 가지는 무기 발광 입자(110)를 채택함으로써, 무기 발광 입자(110)의 양자 효율을 배가할 수 있으며, 광퇴화 현상을 방지할 수 있다. 아울러, 무기 발광 입자(110)의 외측으로 소정 두께를 가지는 다공성 코팅(120)을 형성하여 무기 발광 입자(110)가 지나치게 가깝게 배열되는 것을 방지하여 FRET 현상을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 무기 발광체(102, 도 1 참조)의 최-외각을 형성하는 다공성 코팅(120)의 기공(122) 내부에 산란제(130)가 침투하여, 무기 발광 입자(110)로부터 방출되는 2차광을 효율적으로 외부로 투과, 산란시킴으로써, 발광 필름(300)을 포함하는 액정표시장치(400)의 휘도 및 발광 효율을 향상시킨다.
계속해서, 본 발명에 따른 복합 무기 발광 재료가 적용될 수 있는 엘이디 패키지(light emitting diode package; LED package)에 대해서 설명한다. 도 5는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 엘이디 패키지를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 엘이디 패키지(500)는 엘이디 칩(502)과, 엘이디 칩(502)을 덮는 봉지부(encapsulation part, 510)를 포함한다. 봉지부(510)는 무기 발광 입자(110)의 외측을 에워싸는 다공성 코팅(120)으로 이루어지는 무기 발광체(102, 도 1 참조)와, 다공성 코팅(120)을 구성하는 기공(122)으로 침투할 수 있는 산란제(130)를 포함하는 복합 무기 발광 재료(100)가 발광 소재로 포함된다. 봉지부(510)는 또한 복합 무기 발광 재료(100)를 분산시킬 수 있는 봉지용 수지로서의 매트릭스 수지(520)를 포함할 수 있다. 일례로, 복합 무기 발광 재료(100)는 에폭시계 수지, 실리콘계 수지 및/또는 폴리이미드계 수지와 같은 방열 특성이 양호한 매트릭스 수지(520)에 의하여 분산될 수 있다.
도 2에 도시한 발광 필름(200)의 경우와 유사하게, 무기 발광 입자(110)의 외측에 매트릭스 수지(220)의 굴절률보다 큰 굴절률을 가지는 산란제(130)가 배치되어 있는 복합 무기 발광 재료(100)를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 이에 따라, 무기 발광 입자(110)로부터 방출된 2차광 중에서 전반사되는 2차광의 양이 감소하고, 무기 발광 입자(110)에서 방출된 2차광의 대부분이 외부로 투과, 산란되면서 휘도와 발광 효율이 향상될 수 있다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 엘이디 패키지(500)는 백색 발광을 구현할 수 있는 백색 엘이디 패키지일 수 있다. 백색광을 구현하기 위한 하나의 방법은 자외선 발광이 가능한 엘이디 칩(502)을 광원으로 이용하고, 봉지부(510) 내에 적색(R), 녹색(G), 청색(B)으로 발광할 수 있는 본 발명에 따른 복합 무기 발광 재료(100)를 조합할 수 있다. 백색광을 구현하기 위한 다른 방법은 예를 들어, 청색을 발광하는 엘이디 칩(502)을 사용하고, 청색 빛을 흡수할 수 있는 황색, 녹색 및/또는 적색으로 발광할 수 있는 복합 무기 발광 재료(100)를 조합하는 방법이 이용될 수 있다.
예를 들어, 엘이디 칩(502)은 약 430 내지 470 nm 파장의 빛을 발광하는 청색 엘이디 칩일 수 있으며, 복합 무기 발광 재료(100)를 구성하는 무기 발광 입자(110)는 녹색 파장대 및/또는 적색 파장대의 빛을 발광하는 형광체, 양자점 또는 양자 막대일 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 청색 엘이디 칩(502)은 사파이어(Sapphire)를 기재(substrate)로 사용하며 청색 피크 파장을 가지는 소재를 여기용 광원으로 적용할 수 있다. 일례로, 청색 발광다이오드 칩을 구성하는 소재는 GaN, InGaN, InGaN/GaN, BaMgAl10O7:Eu2 +, CaMgSi2O6:Eu2 + 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 결코 아니다.
이 경우, 청색을 발광하는 광원의 발광에 의해 조사되는 청색 광을 강하게 흡수하여 소정 범위의 발광 파장을 가지는 무기 발광 입자(110)를 사용할 수 있다. 이들 무기 발광 입자(110)는 예를 들어 청색 발광다이오드 칩(502) 상에 도포되어 전체적으로 백색 발광다이오드를 구현할 수 있다.
또한, 엘이디 패키지(500)는, 케이스(530)와, 엘이디 칩(502)에 제 1 및 제 2 와이어(552, 554)를 통해 각각 연결되며 케이스(530) 외부로 노출되는 제 1 및 제 2 전극리드(542, 544)를 더욱 포함할 수 있다. 케이스(530)는, 바디(532)와 바디(532)의 상부면으로부터 돌출되어 반사면의 역할을 하는 측벽(534)을 포함하며, 엘이디 칩(502)은 바디(532) 상에 배치되어 측벽(534)에 의해 둘러싸인다.
전술한 바와 같이, 무기 발광 입자(110)의 조성 및 성분을 달리하여 다양한 파장대의 발광을 구현할 수 있다. 코어(110a)/쉘(110) 이종 구조를 가지는 무기 발광 입자(110)를 채택하여 무기 발광 입자(110)의 양자 효율을 향상시키고, 광퇴화 현상을 억제할 수 있다. 소정 두께를 가지는 다공성 코팅(120)을 무기 발광 입자(110)의 외측에 형성하여 FRET 현상을 방지할 수 있다. 아울러, 다공성 코팅(120)을 구성하는 기공(122) 내부에 산란제(130)가 배치됨으로써, 무기 발광 입자(110)로부터 방출되는 2차광의 산란 특성 및 휘도 특성을 개선할 수 있다. 이에 따라, 복합 무기 발광 재료(100)를 포함하는 엘이디 패키지(500)의 휘도가 증가할 수 있으며, 엘이디 패키지(500)를 포함하는 액정표시장치의 휘도가 크게 향상된다.
[무기 발광다이오드 및 발광장치]
본 발명에 따라 제조되는 복합 무기 발광 재료는 발광 효율 및 산란 특성이 우수하고, 다양한 파장대의 발광이 가능한 이점을 가지기 때문에, 예를 들어 양자점 발광다이오드(quantum-dot light emitting diode; QD-LED 또는 QLED)와 같은 무기 발광다이오드의 발광물질층의 소재로 사용될 수 있다. 도 6은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 발광 입자가 발광물질층에 적용된 정상(normal) 구조를 가지는 무기 발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따른 무기 발광다이오드(600)는 제 1 전극(610)과, 제 1 전극과 마주하는 제 2 전극(620)과, 제 1 전극(610)과 제 2 전극(620) 사이에 위치하며, 발광물질층(Emitting material layer; EML, 650)을 포함하는 발광층(630)을 포함한다. 일례로, 발광층(630)은 제 1 전극(610)과 발광물질층(650) 사이에 위치하는 제 1 전하이동층(640)과, 발광물질층(650)과 제 2 전극(620) 사이에 위치하는 제 2 전하이동층(660)을 더욱 포함할 수 있다.
본 발명의 제 1 실시형태에서, 제 1 전극(610)은 정공 주입 전극과 같은 양극(anode)일 수 있다. 제 1 전극(610)은 유리 또는 고분자일 수 있는 기판(도 6에 미도시) 상에 형성될 수 있다. 일례로, 제 1 전극(610)은 인듐-주석-산화물(indium-tin-oxide; ITO), 인듐-아연-산화물(indium-zinc-oxide; IZO), 인듐-주석-아연-산화물(indium-tin-zinc oxide; ITZO), 인듐-구리-산화물(indium-copper-oxide; ICO), 주석산화물(SnO2), 인듐산화물(In2O3), 카드뮴:산화아연(Cd:ZnO), 불소:산화주석(F:SnO2), 인듐:산화주석(In:SnO2), 갈륨:산화주석(Ga:SnO2) 및 알루미늄:산화아연(Al:ZnO; AZO)을 포함하는 도핑되거나 도핑되지 않은 금속 산화물일 수 있다. 선택적으로, 제 1 전극(610)은 전술한 금속 산화물 이외에도 니켈(Ni), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 이리듐(Ir) 또는 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)를 포함하는 금속 소재 또는 비금속 소재로 이루어질 수 있다.
본 발명의 제 1 실시형태에서, 제 2 전극(620)은 전자 주입 전극과 같은 음극(cathode)일 수 있다. 일례로 제 2 전극(620)은 Ca, Ba, Ca/Al, LiF/Ca, LiF/Al, BaF2/Al, CsF/Al, CaCO3/Al, BaF2/Ca/Al, Al, Mg, Au:Mg 또는 Ag:Mg로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극(610)과 제 2 전극(620)은 30 내지 300 nm의 두께로 적층될 수 있다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 하부 발광 타입의 발광다이오드인 경우에, 제 1 전극(610)은 ITO, IZO, ITZO, AZO와 같은 투명 도전성 금속으로 이루어질 수 있으며, 제 2 전극(620)은 Ca, Ba, Ca/Al, LiF/Ca, LiF/Al, BaF2/Al, Al, Mg, Ag:Mg 합금 등을 사용할 수 있다.
발광층(630)을 구성할 수 있는 제 1 전하이동층(640)은 제 1 전극(610)과 발광물질층(650) 사이에 위치한다. 본 발명의 제 1 실시형태에서, 제 1 전하이동층(640)은 발광물질층(650)으로 정공을 공급하는 정공이동층일 수 있다. 일례로, 제 1 전하이동층(640)은 제 1 전극(610)과 발광물질층(650) 사이에서 제 1 전극(610)에 인접하게 위치하는 정공주입층(hole injection layer; HIL, 642)과, 제 1 전극(610)과 발광물질층(650) 사이에서 발광물질층(650)에 인접하게 위치하는 정공수송층(hole transport layer; HTL, 644)을 포함한다.
정공주입층(642)은 제 1 전극(610)에서 발광물질층(650)으로 정공의 주입을 용이하게 한다. 일례로, 정공주입층(642)은 폴리(에틸렌디옥시티오펜):폴리스티렌술포네이트(poly(ethylenedioxythiophene):polystyrenesulfonate; PEDOT:PSS), 테트라플루오로-테트라시아노-퀴노디메탄(tetrafluoro-tetracyano-quinodimethane; F4-TCNQ)이 도핑된 4,4',4"-트리스(디페닐아미노)트리페닐아민(4,4',4"-tris(diphenylamino)triphenylamine; TDATA); 예를 들어 F4-TCNQ가 도핑된 아연 프탈로시아닌(zinc phthalocyanine; ZnPc)과 같은 p-도핑된 프탈로시아닌, F4-TCNQ가 도핑된 N,N'-디페닐-N,N'-비스(1-나프틸)-1,1'-바이페닐-4,4"-디아민(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naphtyl)-1,1'-biphenyl-4,4"-diamine; α-NPD), 헥사아자트리페닐렌-헥사니트릴(hexaazatriphenylene-hexanitrile; HAT-CN) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 유기물로 이루어질 수 있지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 일례로 F4-TCNQ와 같은 도펀트는 호스트에 대하여 1 내지 30 중량%의 비율로 도핑될 수 있다. 정공주입층(642)은 발광다이오드(600)의 구조 및 형태에 따라 생략될 수 있다.
정공수송층(644)은 제 1 전극(610)에서 발광물질층(650)으로 정공을 전달한다. 정공수송층(144)은 무기물 또는 유기물로 이루어질 수 있다. 일례로, 정공수송층(144)이 유기물로 이루어지는 경우, 정공수송층(144)은 4,4'-N,N'-디카바졸릴-바이페닐(4,4'-N,N'-dicarbazolyl-biphenyl; CBP), N,N'-디페닐-N,N'-비스(1-나프틸)-1,1'-바이페닐-4,4"-디아민(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naphtyl)-1,1'-biphenyl-4,4"-diamine; α-NPD), N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-(1,1'-바이페닐)-4,4'-디아민(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine; TPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스(페닐)-스파이로(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-spiro; spiro-TPD), N,N'-디(4-(N,N'-디페닐-아미노)페닐-N,N'-디페닐벤지딘(N,N'-di(4-(N,N'-diphenyl-amino)phenyl)-N,N'-diphenylbenzidine; DNTPD), 4,4',4"-트리스(N-카바졸릴-트리페닐아민(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)-triphenylamine; TCTA)와 같은 아릴 아민류, 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리(페닐렌비닐렌)(poly(phenylenevinylene)), 구리프탈로시아닌(copper phthalocyanine), 방향족 3차아민(aromatictertiary amine) 또는다핵방향족 3차아민(polynuclear aromatic tertiary amine), 4,4'-비스(p-카바졸릴)-1,1'-바이페닐화합물(4,4'-bis(p-carbazolyl)-1,1'-biphenyl compound), N,N,N',N'-테트라아릴벤지딘(N,N,N',N'-tetraarylbenzidine), PEDOT:PSS 및 그 유도체, 폴리-N-비닐카바졸(Poly(N-vinylcarbazole); PVK) 및 그 유도체, 폴리[2-메톡시-5-(2-에틸헥실록시)-1,4-페닐렌비닐렌](poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene]; MEH-PPV)이나 폴리[2-메톡시-5-(3',7'-디메틸옥틸록시)1,4-페닐렌비닐렌](poly[2-methoxy-5-(3',7'-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylenevinylene]; MOMO-PPV)와 같은 폴리(파라)페닐렌비닐렌(poly(p)phenylenevinylene) 및 그 유도체, 폴리메타크릴레이트및 그 유도체, 폴리(9,9-옥틸플루오렌) (poly(9,9-octylfluorene)) 및 그 유도체, 폴리(스파이로-플루오렌)(poly(spiro-fluorene)) 및 그 유도체, N,N'-디(나프탈렌-l-yl)-N,N'-디페닐-벤지딘(N,N'-di(naphthalene-l-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine; NPB), 트리스(3-메틸페닐페닐아미노)-트리페닐아민 (tris(3-methylphenylphenylamino)-triphenylamine; m-MTDATA), 폴리(9,9'-디옥틸플루오레닐-2,7-디일)-코-(4,4'-(N-(4-섹-부틸페닐)디페닐아민(poly(9,9'-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4'-(N-(4-sec-butylphenyl)diphenylamine; TFB), 폴리(4-부틸페닐-디페닐아민)(Poly(4-butylphenyl-dipnehyl amine); poly-TPD), 스파이로-NPB(spiro-NPB)및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 유기물로 이루어질 수 있다.
정공수송층(144)이 무기물로 이루어지는 경우, 정공수송층(144)은 NiO, MoO3, Cr2O3, Bi2O3 또는 p-형 ZnO와 같은 금속 산화물이나 티오시안구리(CuSCN), Mo2S, p-형 GaN과 같은 비-산화 등가물 또는 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 무기물로 이루어질 수 있다.
도면에서는 제 1 전하이동층(640)을 정공주입층(642)과 정공수송층(144)으로 구분하였으나, 제 1 전하이동층(140)은 단일층으로 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 정공주입층(142)이 생략되고 제 1 전하이동층(140)은 정공수송층(144)만으로 이루어질 수도 있다.
정공주입층(142) 및 정공수송층(144)을 포함하는 제 1 전하이동층(140)은 진공 기상 증착법, 스퍼터링법을 포함하는 진공 증착 공정이나, 스핀 코팅(spin coating), 드롭 코팅(drop coating), 딥 코팅(dip coating), 스프레이 코팅(spray coating), 롤 코팅(roll coating), 플로 코팅(flow coating)은 물론이고, 캐스팅 공정, 스크린 인쇄 또는 잉크젯 프린팅 방식과 같은 용액 공정을 단독 또는 조합하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 정공주입층(142)과 정공수송층(144)의 두께는 10 nm 내지 200 nm, 바람직하게는 10 nm 내지 100 nm일 수 있지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 발광물질층(650)은 본 발명에 따른 복합 무기 발광 재료(100)로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 발광물질층(650)은 코어(110a)/쉘(110b)의 이종 구조의 무기 발광 입자(110)의 표면을 에워싸는 다공성 코팅(120)으로 이루어지는 무기 발광체(102, 도 1 참조)와, 다공성 코팅(120)을 구성하는 기공(122)에 침투할 수 있는 산란제(130)를 포함하는 복합 무기 발광 재료(100)를 포함한다. 특히, 양자점 또는 양자 막대와 같은 무기 발광 입자(110)를 발광물질층(650)의 발광 재료로 사용하면, 개별 화소의 색순도를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 높은 순도의 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 발광으로 구성된 백색광을 구현할 수 있다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 발광물질층(650)은 용매에 복합 무기 발광 재료(100)가 포함된 분산 용액을 코팅하는 용액 공정을 통하여 제 1 전하이동층(640) 상에 코팅하고, 용매를 휘발시켜 형성할 수 있다. 발광물질층(650)을 형성하는 방법으로서 스핀 코팅, 드롭 코팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅, 롤 코팅, 플로 코팅은 물론이고, 캐스팅 공정, 스크린 인쇄 또는 잉크젯 프린팅 방식과 같은 용액 공정을 단독 또는 조합하여 적층될 수 있다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 발광물질층(650)은 440 nm, 530 nm, 620 nm의 PL 발광 특성을 가지는 무기 발광 입자(110)인 양자점 또는 양자 막대를 포함하여 백색 발광다이오드를 제작할 수 있다. 선택적으로, 발광물질층(650)은 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나의 색을 가지는 발광 나노 입자인 양자점 또는 양자 막대를 포함하며, 그 중 어느 하나의 색으로 개별적으로 발광하도록 구현될 수 있다.
한편, 제 2 전하이동층(660)은 발광물질층(650)과 제 2 전극(620) 사이에 위치한다. 본 실시형태에서, 제 2 전하이동층(660)은 발광물질층(650)으로 전자를 공급하는 전자이동층일 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 제 2 전하이동층(660)은 제 2 전극(620)과 발광물질층(650) 사이에서 제 2 전극(620)에 인접하게 위치하는 전자주입층(electron injection layer; EIL, 662)과, 제 2 전극(620)과 발광물질층(650) 사이에서 발광물질층(650)에 인접하게 위치하는 전자수송층(electron transport layer; ETL, 664)을 포함한다.
전자주입층(662)은 제 2 전극(620)에서 발광물질층(650)으로의 전자 주입을 용이하게 한다. 예를 들어 전자주입층(662)은 Al, Cd, Cs, Cu, Ga, Ge, In, Li과 같은 금속에 불소가 도핑되거나 결합된 소재로 이루어지거나, Al, Mg, In, Li, Ga, Cd, Cs, Cu 등으로 도핑되거나 도핑되지 않은 이산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화지르코늄(ZrO), 산화주석(SnO2), 산화텅스텐(WO3), 산화탄탈륨(Ta2O3)와 같은 금속 산화물로 이루어질 수 있다.
전자수송층(664)은 발광물질층(650)으로 전자를 전달한다. 전자수송층(664)은 무기물 및/또는 유기물로 이루어질 수 있다. 전자수송층(664)이 무기물로 이루어지는 경우, 전자수송층(664)은 Al, Mg, In, Li, Ga, Cd, Cs, Cu 등으로 도핑되거나 도핑되지 않은 이산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화아연마그네슘(ZnMgO), 산화지르코늄(ZrO), 산화주석(SnO2), 산화텅스텐(WO3), 산화탄탈륨(Ta2O3), 산화하프늄(HfO3), 산화알루미늄(Al2O3), 산화지르코늄실리콘(ZrSiO4), 산화바륨티타늄(BaTiO3), 산화바륨지르코늄(BaZrO3)와 같은 금속/비금속 산화물 및/또는 Al, Mg, In, Li, Ga, Cd, Cs, Cu 등으로 도핑되거나 도핑되지 않은 CdS, ZnSe, ZnS와 같은 반도체 입자, Si3N4와 같은 질화물 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 무기물로 이루어질 수 있다.
전자수송층(664)이 유기물로 이루어지는 경우, 전자수송층(664)은 옥사졸계 화합물, 이소옥사졸계 화합물, 트리아졸계 화합물, 이소티아졸계 화합물, 옥사디아졸계 화합물, 티아디자올계 화합물, 페난트롤린(phenanthroline)계 화합물, 페릴렌(perylene)계 화합물, 벤족사졸계 화합물, 벤조티아졸계 화합물, 벤즈이미다졸계 화합물, 파이렌(pyrene)계 화합물, 트리아진계 화합물이나 알루미늄 착물과 같은 유기물을 사용할 수 있다. 구체적으로, 전자수송층(664)을 구성할 수 있는 유기 물질은 3-(바이페닐-4-일)-5-(4-테트라부틸페닐)-4-페닐-4H-1,2,4-트리아졸(3-(biphenyl-4-yl)-5-(4-tertbutylphenyl)-4-phenyl-4H-1,2,4-triazole, TAZ), 바소큐프로인(bathocuproine, 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; BCP), 2,2',2"-(1,3,5-벤자인트리일)-트리스(1-페닐-1-H-벤즈이미아졸)(2,2',2"-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole); TPBi), 2-[4-(9,10-디-2-나프탈레닐-2-안트라세닐)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(2-[4-(9,10-Di-2-naphthalenyl-2-anthracenyl)phenyl]-1-phenyl-1H-benzimidazole), 트리스(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄(Tris(8-hydroxyquinoline)aluminum; Alq3), 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)-4-페닐페놀레이트 알루미늄(Ⅲ)(bis(2-methyl-8-quninolinato)-4-phenylphenolatealuminum (Ⅲ); Balq), 비스(2-메틸-퀴놀리나토)(트리페닐실록시), 8-하이드록시-퀴놀리나토 리튬(8-hydroxy-quinolinato lithium, Liq), 알루미늄(Ⅲ)(bis(2-methyl-quinolinato)(tripnehylsiloxy) aluminum (Ⅲ); Salq) 및 이들의 조합으로 구성되는 소재에서 선택될 수 있지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
제 1 전하이동층(640)과 유사하게, 도 6에서 제 2 전하이동층(660)을 전자주입층(662)과 전자수송층(664)의 2층으로 도시하였으나, 제 2 전하이동층(660)은 전자수송층(664)의 1층으로만 이루어질 수도 있다. 또한, 전술한 무기물로 이루어지는 전자 수송 재료에 세슘카보네이트를 블렌딩한 전자수송층(664)의 1층으로 제 2 전하이동층(660)을 형성할 수도 있다.
전자주입층(662) 및/또는 전자수송층(664)을 포함하는 제 2 전하이동층(660)은 진공 기상 증착법, 스퍼터링법을 포함하는 진공 증착 공정이나, 스핀 코팅, 드롭 코팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅, 롤 코팅, 플로 코팅은 물론이고, 캐스팅 공정, 스크린 인쇄 또는 잉크젯 프린팅 방식과 같은 용액 공정을 단독 또는 조합하여 사용할 수 있다. 일례로, 전자주입층(662) 및 전자수송층(664)은 10 내지 200 nm, 바람직하게는 10 내지 100 nm의 두께로 적층될 수 있다.
예를 들어, 제 1 전하이동층(640)을 구성하는 정공수송층(644)이 유기물로 이루어지고, 제 2 전하이동층(660)이 무기물로 이루어지는 혼성 전하이동층(charge transport layer; CTL)을 도입하는 경우, 발광다이오드(600)의 발광 특성이 향상될 수 있다.
한편, 정공이 발광물질층(650)을 지나 제 2 전극(620)으로 이동하거나, 전자가 발광물질층(650)을 지나 제 1 전극(610)으로 가는 경우, 소자의 수명과 효율에 감소를 가져올 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따른 발광다이오드(600)는 발광물질층(650)에 인접하여 적어도 1개의 엑시톤 차단층이 위치할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 발광다이오드(600)는 정공수송층(644)과 발광물질층(650) 사이에 전자의 이동을 제어, 방지할 수 있는 전자차단층(electron blocking layer, EBL)이 위치할 수 있다.
일례로, 전자차단층은 TCTA, 트리스[4-(디에틸아미노)페닐]아민(tris[4-(diethylamino)phenyl]amine),N-(바이페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민, 트리-p-톨릴아민(tri-p-tolylamine), 1,1-비스(4-(N,N-디(p-톨릴)아미노)페닐)사이클로헥산(1,1-bis(4-(N,N'-di(ptolyl)amino)phenyl)cyclohexane; TAPC), m-MTDATA, 1,3-비스(N-카바졸릴)벤젠(1,3-bis(N-carbazolyl)benzene; mCP),3,3'-비스(N-카바졸릴)-1,1'-바이페닐(3,3'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl; mCBP), Poly-TPD,프탈로시아닌구리(copper phthalocyanine; CuPc), DNTPD 및/또는1,3,5-트리스[4-(디페닐아미노)페닐]벤젠(1,3,5-tris[4-(diphenylamino)phenyl]benzene; TDAPB) 등으로 이루어질 수 있다.
또한, 발광물질층(650)과 전자수송층(664) 사이에 제 2 엑시톤 차단층으로서 정공차단층(hole blocking layer, HBL)이 위치하여 발광물질층(650)과 전자수송층(664) 사이에 정공의 이동을 방지할 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 정공차단층의 소재로서 전자수송층(664)에 사용될 수 있는 옥사디아졸계, 트리아졸계, 페난트롤린계, 벤족사졸계, 벤조티아졸계, 벤즈이미다졸계, 트리아진계, 파이렌계 등의 유도체가 사용될 수 있다.
예를 들어 정공차단층은 발광물질층(650)에 사용된 소재와 비교해서 HOMO(highest occupied molecular orbital; 최고점유분자궤도) 에너지 준위가 낮은 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; BCP), BAlq, Alq3, PBD, 스파이로-PBD 및/또는 Liq 등으로 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같이, 복합 무기 발광 재료(100)를 구성하는 무기 발광 입자(110)의 조성 및 성분에 따라 다양한 컬러의 광을 방출할 수 있으며, 이종 구조의 무기 발광 입자(110)를 사용하여 양자 효율을 향상시킬 수 있다. 다공성 코팅(120)을 사용하여, 무기 발광 입자(110)가 매우 근접하게 배열되는 것을 억제함으로써, FRET 현상에 기인하는 발광 효율의 저하를 방지할 수 있다. 다공성 코팅(120)에 산란제(130)가 침투하여, 무기 발광 입자(110)에서 방출되는 광의 산란 특성 및 휘도 특성을 개선할 수 있다. 이에 따라, 복합 무기 발광 재료(100)를 포함하는 무기 발광다이오드(600)의 발광 효율 및 휘도를 향상시킬 수 있다.
한편, 도 6에서는 일함수 값이 상대적으로 낮은 제 1 전극과 발광물질층 사이에 정공이동층이 위치하고, 일함수가 상대적으로 높은 제 2 전극과 발광물질층 사이에 전자이동층이 위치하는 정상 구조(normal structure)를 가지는 발광다이오드에 대해서 설명하였다. 발광다이오드는 정상 구조가 아닌 반전 구조(inverted structure)를 가질 수 있는데, 이에 대해서 설명한다.
도 7은 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따라, 반전 구조(inverted structure)를 가지는 발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따른 발광다이오드(700)는 제 1 전극(710), 제 1 전극(710)과 마주하는 제 2 전극(720), 제 1 전극(710)과 제 2 전극(720) 사이에 위치하는 발광물질층(750)을 포함하는 발광층(730)을 포함한다. 발광층(730)은, 제 1 전극(710)과 발광물질층(750) 사이에 위치하는 제 1 전하이동층(740)과, 제 2 전극(720)과 발광물질층(750) 사이에 위치하는 제 2 전하이동층(760)을 더욱 포함할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시형태에서, 제 1 전극(710)은 전자 주입 전극과 같은 음극(cathode)일 수 있다. 일례로, 제 1 전극(710)은 ITO, IZO, ITZO, ICO, SnO2, In2O3, Cd:ZnO, F:SnO2, In:SnO2, Ga:SnO2 및 AZO와 같은 도핑되거나 도핑되지 않은 금속 산화물이거나, 전술한 금속 산화물 이외에도 니켈(Ni), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 이리듐(Ir) 또는 탄소나노튜브를 포함하는 소재로 이루어질 수 있다.
본 발명의 제 2 실시형태에서, 제 2 전극(720)은 정공 주입 전극과 같은 양극(anode)일 수 있다. 일례로 제 2 전극(720)은 Ca, Ba, Ca/Al, LiF/Ca, LiF/Al, BaF2/Al, CsF/Al, CaCO3/Al, BaF2/Ca/Al, Al, Mg, Au:Mg 또는 Ag:Mg일 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극(710)과 제 2 전극(720)은 30 내지 300 nm의 두께로 적층될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시형태에서, 제 1 전하이동층(740)은 발광물질층(750)으로 전자를 공급하는 전자이동층일 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 제 1 전하이동층(740)은 제 1 전극(710)과 발광물질층(750) 사이에서 제 1 전극(710)에 인접하게 위치하는 전자주입층(742)과, 제 1 전극(710)과 발광물질층(750) 사이에서 발광물질층(750)에 인접하게 위치하는 전자수송층(744)을 포함한다.
전자주입층(742)은 Al, Cd, Cs, Cu, Ga, Ge, In, Li과 같은 금속에 불소가 도핑되거나 결합된 소재로 이루어지거나, Al, Mg, In, Li, Ga, Cd, Cs, Cu 등으로 도핑되거나 도핑되지 않은 TiO2, ZnO, ZrO, SnO2, WO3, Ta2O3와 같은 금속 산화물로 이루어질 수 있다.
전자수송층(744)은 무기물 및/또는 유기물로 이루어질 수 있다. 전자수송층(744)이 무기물로 이루어지는 경우, 전자수송층(744)은 Al, Mg, In, Li, Ga, Cd, Cs, Cu 등으로 도핑되거나 도핑되지 않은 TiO2, ZnO, ZnMgO, ZrO, SnO2, WO3, Ta2O3, HfO3, Al2O3, ZrSiO4, BaTiO3, BaZrO3와 같은 금속/비금속 산화물 및/또는 Al, Mg, In, Li, Ga, Cd, Cs, Cu 등으로 도핑되거나 도핑되지 않은 CdS, ZnSe, ZnS와 같은 반도체 입자, Si3N4와 같은 질화물 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 무기물로 이루어질 수 있다.
전자수송층(744)이 유기물로 이루어지는 경우, 전자수송층(744)은 옥사졸계 화합물, 이소옥사졸계 화합물, 트리아졸계 화합물, 이소티아졸계 화합물, 옥사디아졸계 화합물, 티아디자올계 화합물, 페난트롤린(phenanthroline)계 화합물, 페릴렌(perylene)계 화합물, 벤족사졸계 화합물, 벤조티아졸계 화합물, 벤즈이미다졸계 화합물, 파이렌(pyrene)계 화합물, 트리아진계 화합물이나 알루미늄 착물과 같은 유기물을 사용할 수 있다. 구체적으로, 전자수송층(744)을 구성할 수 있는 유기 물질은 TAZ, BCP, TPBi, 2-[4-(9,10-디-2-나프탈레닐-2-안트라세닐)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸, Alq3, Balq, LIQ, Salq 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 유기물로 이루어질 수 있지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 제 1 전하이동층(740)은 전자수송층(744)의 1층으로만 이루어질 수도 있다. 또한, 전술한 무기 입자물로 이루어지는 전자 수송 재료에 세슘카보네이트를 블렌딩한 전자수송층(744)의 1층으로 제 1 전하이동층(740)을 형성할 수도 있다. 일례로, 전자주입층(742) 및 전자수송층(744)은 10 내지 200 nm, 바람직하게는 10 내지 100 nm의 두께로 적층될 수 있다.
발광물질층(750)은 무기 발광 입자(110)의 표면을 에워싸는 다공성 코팅(120)으로 이루어지는 무기 발광체(102, 도 1 참조)와, 다공성 코팅(120)의 기공(122)에 침투할 수 있는 산란제(130)를 포함하는 복합 무기 발광 재료(100)로 이루어질 수 있다. 무기 발광 입자(110)는 코어(110a)/쉘(110b)의 이종 구조를 가지는 양자점 또는 양자 막대일 수 있다.
발광물질층(750)이 양자점 또는 양자 막대와 같은 무기 발광 입자로 이루어지는 경우, 용매에 양자점 또는 양자 막대를 포함하는 용액을 이용한 공정을 통하여 제 1 전하이동층(740), 예를 들어 전자수송층(744) 상에 도포된 뒤에, 용매를 휘발시킴으로써 발광물질층(750)을 형성한다.
한편, 본 발명의 제 2 실시형태에서, 제 2 전하이동층(760)은 발광물질층(750)으로 정공을 공급하는 정공이동층일 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 제 2 전하이동층(760)은 제 2 전극(720)과 발광물질층(750) 사이에서 제 2 전극(720)에 인접하게 위치하는 정공주입층(762)과, 제 2 전극(720)과 발광물질층(750) 사이에서 발광물질층(750)에 인접하게 위치하는 정공수송층(764)을 포함한다.
정공주입층(762)은 PEDOT:PSS, F4-TCNQ이 도핑된 TDATA, 예를 들어 F4-TCNQ가 도핑된 ZnPc와 같은 p-도핑된 프탈로시아닌, F4-TCNQ가 도핑된α-NPD, HAT-CN 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 물질로 이루어질 수 있지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 일례로 F4-TCNQ와 같은 도펀트는 호스트에 대하여 1 내지 30 중량%의 비율로 도핑될 수 있다. 정공주입층(762)은 발광다이오드(700)의 구조 및 형태에 따라 생략될 수 있다.
정공수송층(764)은 무기물 또는 유기물로 이루어질 수 있다. 일례로, 정공수송층(764)이 유기물로 이루어지는 경우, 정공수송층(764)은 CBP, α-NPD, TPD, spiro-TPD, DNTPD, TCTA와 같은 아릴 아민류, 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리(페닐렌비닐렌)(poly(phenylenevinylene)), 구리프탈로시아닌(copper phthalocyanine), 방향족 3차아민또는다핵방향족 3차아민, 4,4'-비스(p-카바졸릴)-1,1'-바이페닐화합물, N,N,N',N'-테트라아릴벤지딘, PEDOT:PSS 및 그 유도체, 폴리-N-비닐카바졸및 그 유도체, MEH-PPV나 MOMO-PPV와 같은 폴리(파라)페닐렌비닐렌및 그 유도체, 폴리메타크릴레이트 및 그 유도체, 폴리(9,9-옥틸플루오렌) 및 그 유도체, 폴리(스파이로-플루오렌) 및 그 유도체, NPB, m-MTDATA, TFB, poly-TPD, piro-NPB및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 유기물로 이루어질 수 있다.
정공수송층(764)이 무기물로 이루어지는 경우, 정공수송층(764)은 NiO, MoO3, Cr2O3, Bi2O3 또는 p-형 ZnO와 같은 금속 산화물이나 티오시안구리(CuSCN), Mo2S, p-형 GaN과 같은 비-산화 등가물 또는 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 무기물로 이루어질 수 있다.
제 2 전하이동층(760)은 단일층으로 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 정공주입층(762)이 생략되고 제 2 전하이동층(760)은 정공수송층(764)만으로 이루어질 수도 있고, 전술한 정공 수송 유기물에 정공 주입 물질(일례로 PEDOT:PSS)가 도핑되어 이루어질 수도 있다. 정공주입층(762)과 정공수송층(764)의 두께는 10 nm 내지 200 nm, 바람직하게는 10 nm 내지 100 nm일 수 있지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
제 1 실시형태와 유사하게, 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따른 발광다이오드(700)는 발광물질층(750)에 인접하여 적어도 1개의 엑시톤 차단층이 위치할 수 있다. 예를 들어, 발광다이오드(700)는 발광물질층(750)과 정공수송층(764) 사이에 위치하여 전자의 이동을 제어, 방지할 수 있는 전자차단층 및/또는 전자수송층(644)과 발광물질층(750) 사이에 위치하여 정공의 이동을 제어, 방지할 수 있는 정공차단층을 더욱 포함할 수 있다.
무기 발광 입자(110)의 조성 및 성분에 따라 다양한 컬러의 광을 방출할 수 있으며, 이종 구조의 무기 발광 입자(110)를 사용하여 양자 효율을 향상시킬 수 있다. 다공성 코팅(120)을 채택하여, 무기 발광 입자(110)가 소정 거리 이하로 근접하게 배열될 수 없게 되어, FRET 현상에 기인하는 발광 효율의 저하를 방지할 수 있다. 다공성 코팅(120)에 산란제(130)가 침투하여, 무기 발광 입자(110)에서 방출되는 광의 산란 특성 및 휘도 특성을 개선할 수 있다. 이에 따라, 복합 무기 발광 재료(100)를 포함하는 무기 발광다이오드(700)의 발광 효율 및 휘도를 향상시킬 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 복합 무기 발광 재료가 발광물질층에 적용된 무기 발광다이오드는 조명 장치나 표시장치와 같은 발광장치에 적용될 수 있다. 일례로, 본 발명에 따라 복합 무기 발광 재료가 발광물질층에 적용된 발광다이오드를 가지는 발광장치에 대해서 설명한다. 도 8은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 무기 발광 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 무기 발광 표시장치(800)는, 기판(810)과, 기판(810) 상에 위치하는 구동 소자인 박막트랜지스터(Tr)와, 박막트랜지스터(Tr)에 연결되는 발광다이오드(D)를 포함한다.
기판(810) 상에는 산화물 반도체 물질 또는 다결정 실리콘으로 이루어지는 반도체층(822)이 형성된다. 반도체층(822)이 산화물 반도체 물질로 이루어질 경우, 반도체층(822) 하부에는 차광패턴(도시하지 않음)이 형성될 수 있으며, 차광패턴은 반도체층(822)으로 빛이 입사되는 것을 방지하여 반도체층(822)이 빛에 의해 열화되는 것을 방지한다. 이와 달리, 반도체층(822)은 다결정 실리콘으로 이루어질 수도 있으며, 이 경우 반도체층(822)의 양 가장자리에 불순물이 도핑되어 있을 수 있다.
반도체층(822) 상부에는 절연물질로 이루어진 게이트 절연막(824)이 형성된다. 게이트 절연막(824)은 산화 실리콘(SiO2) 또는 질화 실리콘(SiNx)과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다. 게이트 절연막(824) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 게이트 전극(830)이 반도체층(822)의 중앙에 대응하여 형성된다.
게이트 전극(830) 상부에는 절연물질로 이루어진 층간 절연막(832)이 형성된다. 층간 절연막(832)은 산화실리콘(SiO2)이나 질화실리콘(SiNx)과 같은 무기절연물질로 형성되거나, 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토 아크릴(photo-acryl)과 같은 유기절연물질로 형성될 수 있다.
층간 절연막(832)은 반도체층(822)의 양측을 노출하는 제 1 및 제 2 콘택홀(834, 836)을 갖는다. 제 1 및 제 2 콘택홀(834, 836)은 게이트 전극(830)의 양측에서 게이트 전극(830)과 이격되어 위치한다. 층간 절연막(832) 상에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어지는 소스 전극(840)과 드레인 전극(842)이 형성된다.
소스 전극(840)과 드레인 전극(842)은 게이트 전극(830)을 중심으로 이격되어 위치하며, 각각 상기 제 1 및 제 2 콘택홀(834, 836)을 통해 상기 반도체층(822)의 양측과 접촉한다.
반도체층(822), 게이트 전극(830), 소스 전극(840), 드레인 전극(842)은 구동 소자인 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다.
도 8에서, 박막트랜지스터(Tr)는 반도체층(822)의 상부에 게이트 전극(830), 소스 전극(840) 및 드레인 전극(842)이 위치하는 코플라나(coplanar) 구조를 가진다. 이와 달리, 박막트랜지스터(Tr)는 반도체층의 하부에 게이트 전극이 위치하고 반도체층의 상부에 소스 전극과 드레인 전극이 위치하는 역 스태거드(inverted staggered) 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 반도체층은 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있다.
도시하지 않았으나, 게이트 배선과 데이터 배선이 서로 교차하여 화소영역을 정의하며, 게이트 배선과 데이터 배선에 연결되는 스위칭 소자가 더 형성된다. 스위칭 소자는 구동 소자인 박막트랜지스터(Tr)에 연결된다. 또한, 파워 배선이 게이트 배선 또는 데이터 배선과 평행하게 이격되어 형성되며, 일 프레임(frame) 동안 구동소자인 박막트랜지스터(Tr)의 게이트 전극의 전압을 일정하게 유지되도록 하기 위한 스토리지 캐패시터가 더 구성될 수 있다.
한편, 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(842)을 노출하는 드레인 콘택홀(852)을 가지는 보호층(850)이 박막트랜지스터(Tr)를 덮으며 형성된다.
보호층(850) 상에는 드레인 콘택홀(852)을 통해 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(842)에 연결되는 제 1 전극(910)이 각 화소 영역 별로 분리되어 형성된다. 제 1 전극(910)은 양극(anode) 또는 음극(cathode)일 수 있으며, 일함수 값이 비교적 큰 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극(910)은 ITO, IZO, ITZO, ICO, SnO2, In2O3, Cd:ZnO, F:SnO2, In:SnO2, Ga:SnO2 및 AZO와 같은 도핑되거나 도핑되지 않은 금속 산화물이거나, 전술한 금속 산화물 이외에도 니켈(Ni), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 이리듐(Ir) 또는 탄소나노튜브를 포함하는 금속 소재로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 발광 표시장치(800)가 상부 발광 방식(top-emission type)인 경우, 제 1 전극(910) 하부에는 반사전극 또는 반사층이 더욱 형성될 수 있다. 예를 들어, 반사전극 또는 반사층은 알루미늄-팔라듐-구리(aluminum-paladium-copper: APC) 합금으로 이루어질 수 있다.
또한, 보호층(850) 상에는 제 1 전극(910)의 가장자리를 덮는 뱅크층(868)이 형성된다. 뱅크층(868)은 화소영역에 대응하여 제 1 전극(910)의 중앙을 노출한다.
제 1 전극(910) 상에는 본 발명에 따른 복합 무기 발광 재료(100)를 포함하는 발광층(930)이 형성된다. 발광층(930)은 발광물질층으로만 이루어질 수도 있으나, 발광 효율을 높이기 위하여 다수의 전하 이동층을 가질 수 있다. 일례로, 제 1 전극(910)과 발광층(930) 사이에 제 1 전하 이동층(640, 740, 도 6 및 7 참조)가 형성되고, 발광층(930)과 제 2 전극(920) 사이에 제 2 전하 이동층(660, 760, 도 6 및 7 참조)가 더욱 형성될 수 있다.
발광층(930)이 형성된 기판(810) 상부로 제 2 전극(920)이 형성된다. 제 2 전극(920)은 표시영역의 전면에 위치하며 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어질 수 있으며, 음극 또는 양극일 수 있다. 예를 들어, 제 2 전극(920)은 Ca, Ba, Ca/Al, LiF/Ca, LiF/Al, BaF2/Al, CsF/Al, CaCO3/Al, BaF2/Ca/Al, Al, Mg, Au:Mg 또는 Ag:Mg일 수 있다.
예를 들어, 복합 무기 발광 재료(100)는 무기 발광 입자(110)의 표면을 에워싸는 다공성 코팅(120)으로 이루어지는 무기 발광체(102, 도 1 참조)와, 다공성 코팅(120)에 형성된 다수의 기공(122)으로 침투할 수 있는 산란제(130)를 포함한다. 본 발명에 따른 복합 무기 발광 재료(100)를 구성하는 무기 발광 입자(110)는 코어(110a)/쉘(110b)의 이종 구조로 이루어질 수 있다. 코어(110a)를 구성하는 성분들의 조성비를 달리하거나, 쉘(110b)의 두께를 조절하여 다양한 파장대의 발광을 구현할 수 있다. 또한, 다공성 코팅(120)이 무기 발광 입자(110)가 근접하게 배치되는 것을 방지하여 FRET 현상에 의한 발광 효율의 저하를 방지한다. 산란제(130)가 다공성 코팅(120)에 침투하여, 무기 발광 입자(110)로부터 방출되는 빛이 효율적으로 산란될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 복합 무기 발광 재료(100)가 적용된 무기 발광다이오드(D)의 휘도 및 발광 효율이 향상되면서, 무기 발광 표시장치(800)의 휘도 및 발광 효율이 또한 향상될 수 있다.
이하, 예시적인 실시형태를 통하여 본 발명을 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예에 기재된 기술사상으로 한정되지 않는다.
합성예 1: 무기 발광체 합성
코어-쉘 구조를 가지는 양자점의 표면에 다공성 실리카 코팅(제 2 쉘)이 에워싸고 있는 무기 발광체를 다음과 같은 방법으로 합성하였다. 0.5 mL chloroform에 양자점(InP/ZnS2/ZnS; 발광 피크 628 nm) 3.0 μM을 2.5 mL(137.5 μM) 기공형성제 Cetyltrimethylammonium bromide(CTAB) 수용액 (55 mM)과 혼합하고, 교반을 진행하여 균질한 microemulsion을 형성하였다. 혼합물을 50℃에서 약 15분간 가열하여, chloroform을 증발시키고, CTAB로 안정된 맑은 양자점 수용액을 형성하였다. 양자점 수용액을 50℃로 가열된 45 mL NaOH 용액(13 mM)으로 희석하고, 0.5 mL의 TEOS(tetraethyl orthosilicate)와 3 mL의 ethylacetate를 첨가하고, 15분 동안 교반, 반응을 지속하였다. 천천히 상온으로 냉각하고, 실리카로 인코팅레이션된 양자점을 에탄올로 반복적으로 세정하여 미반응 전구체 등을 제거하여, 양자점 표면에 다공성 실리카 코팅이 에워싸고 있는 무기 발광체를 합성하였다.
합성예 2: 무기 발광체 합성
기공형성제인 CTAB의 함량을 5.0 mL(275 μM)로 조정한 것을 제외하고 합성예 1의 절차를 반복하여, 양자점 표면에 다공성 실리카 코팅이 에워싸고 있는 무기 발광체를 합성하였다.
합성예 3: 무기 발광체 합성
기공형성제인 CTAB의 함량을 10.0 mL(550 μM)로 조정한 것을 제외하고 합성예 1의 절차를 반복하여, 양자점 표면에 다공성 실리카 코팅이 에워싸고 있는 무기 발광체를 합성하였다.
합성예 4: 무기 발광체 합성
기공형성제인 CTAB의 함량을 5.0 mL(550 μM)로 조정하고, TEOS의 첨가량을 1.0 mL로 조정한 것을 제외하고 합성예 1의 절차를 반복하여, 양자점 표면에 다공성 실리카 코팅이 에워싸고 있는 무기 발광체를 합성하였다.
합성예 5: 무기 발광체 합성
기공형성제인 CTAB의 함량을 5.0 mL(550 μM)로 조정하고, TEOS의 첨가량을 1.5 mL로 조정한 것을 제외하고 합성예 1의 절차를 반복하여, 양자점 표면에 다공성 실리카 코팅이 에워싸고 있는 무기 발광체를 합성하였다.
실험예 1: 무기 발광체 표면의 기공 크기 및 균일도 확인
합성예 1 내지 합성예 5에서 합성된 무기 발광체의 외곽을 구성하는 다공성 실리카 코팅에 형성된 기공의 크기와 균일도를 투사전자현미경으로 측정하였다. 합성예 1과 합성예 2에서 각각 제조된 무기 발광체 표면에 대한 전자현미경 측정 사진을 도 9a와 도 9b에 각각 나타낸다. 합성예 1 내지 합성예 3에서 각각 제조된 무기 발광체의 실리카 표면에 형성된 기공의 평균 크기는 각각 5~7 nm, 3~4 nm, 2~6 nm이었다. 또한, 합성예 1과 합성예 2에서 각각 제조된 무기 발광체 표면에 기공이 매우 균일하게 형성된 것을 확인하였다. 또한, 합성예 2에서 제조된 무기 발광체의 단면 구조에 대한 TEM 사진을 도 10에 나타낸다. 양자점 표면에 다공성 실리카 코팅이 균일하게 형성된 것을 확인하였다. 합성예 4와 5에서 TEOS의 함량을 증가시키더라도 실리카 코팅 표면에 형성된 기공의 크기는 합성예 2와 동일하였다.
실시예 1: 복합 무기 발광 재료 제조
합성예 2에서 합성한 무기 발광체를 기준으로 5 중량%의 무기 산란제인 극성 처리된 TiO2 (평균 입자 크기 3 nm)를 첨가한 복합 무기 발광 재료를 제조하였다. 이어서 후술하는 발광 특성을 평가하였다.
비교예 1: 양자점
다공성 실리카 코팅이 에워싸지 않은 양자점을 사용하여 후술하는 발광 특성을 평가하였다.
비교예 2: 무기 발광체
산란제를 첨가하지 않고, 다공성 실리카 코팅이 양자점을 에워싸고 있는 무기 발광체를 사용하여 후술하는 발광 특성을 평가하였다.
비교예 3: 복합 무기 발광 재료 제조
무기 산란제로서 평균 입자 크기가 6 nm인 TiO2를 무기 발광체 대비 5 중량% 첨가한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 복합 무기 발광 재료를 제조하여 후술하는 발광 특성을 평가하였다.
실험예 2: 무기 발광 재료의 물성 평가
실시예 1과, 비교예 1-3에서 각각 제조한 발광 재료에 대하여 휘도 및 발광 양자효율(photoluminescence quantum yield; PLQY, 내부 양자 효율)의 발광 특성과 안정성을 평가하였다. 측정 조건은 536 nm의 녹색 파장, 6 V에서 발광 휘도를 비교하였으며, 합성예 1에서 합성된 무기 발광체의 초기 발광 파장은 각각 628 nm, 휘도는 697 cd/㎡이었으며, 안정성은 120℃에서 30분이 경과한 시점에서 휘도를 측정하여 평가하였다. 본 실시예에 따른 복합 무기 발광 재료의 물성 측정 결과를 하기 표 1과 도 11에 나타낸다.
복합 무기 발광 재료의 물성 평가
실시예 휘도(cd/㎡) PLQY(%) 안정성(cd/㎡)
1 1243 42.84 안정적
비교예 1(양자점) 485 Lamp off 168
비교예 2(산란제 없음) 697 5.08 안정적
비교예 3(직경이 큰 산란제) 988 Lamp off 안정적
표 1 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 양자점만을 사용한 경우(비교예 1)에 비하여, 양자점 표면에 다공성 실리카 코팅이 에워싸는 경우(비교예 2)에 휘도가 증가하였으나, 발광 양자효율은 5.08%에 불과하였다. 또한, 산란제가 다공성 실리카 코팅의 기공에 침투할 수 없는 경우(비교예 3)에는 휘도가 증가하기는 하였으나, 산란제끼리 응집되는 문제가 발생하였다. 반면, 본 발명에 따라 양자점 표면에 다공성 실리카 코팅이 에워싸고 있으며 다공성 실리카 코팅 표면의 기공으로 침투할 수 있는 산란제를 첨가한 경우(실시예), 양자점만을 사용한 경우에 비해서는 휘도가 156.2%, 산란제를 사용하지 않은 경우에 비해서는 휘도가 78.3%. 기공에 침투하지 못한 산란제를 사용한 경우에 비해서는 휘도가 25.8% 향상되었다. 따라서 본 발명에 따르면, 휘도 및 발광 효율이 향상된 무기 복합 발광 재료를 제조할 수 있으며, 이를 이용하여 발광 필름, 엘이디 패키지, 발광장치 등에 적용할 수 있다는 것을 확인하였다.
상기에서는 본 발명의 예시적인 실시형태 및 실시예에 기초하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명이 상기 실시형태 및 실시예에 기재된 기술사상으로 한정되는 것은 아니다. 오히려 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 전술한 실시형태 및 실시예를 토대로 다양한 변형과 변경을 용이하게 추고할 수 있다. 하지만, 이러한 변형과 변경은 모두 본 발명의 권리범위에 속한다는 점은, 첨부하는 청구범위에서 분명하다.
100: 복합 무기 발광 재료 102: 무기 발광체
110: (무기) 발광 입자 110a: 코어
110b: 쉘 120: 다공성 코팅
122: 기공 130: 산란제
200, 300: 발광 필름
220, 320, 520: 매트릭스 수지
400: 액정표시장치 500: 엘이디 패키지
600, 700: 무기 발광다이오드 800: 무기 발광 표시장치

Claims (13)

  1. 무기 발광 입자의 표면을 에워싸는 다공성 코팅을 포함하는 무기 발광체; 및
    상기 다공성 코팅을 구성하는 기공으로 침투할 수 있는 산란제
    를 포함하는 복합 무기 발광 재료.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 다공성 코팅은 실리카(SiO2), 티타니아(TiO2), 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2), 산화아연(ZnO), 니오븀(Niobium), 지크코늄(zirconium), 세륨(cerium), 실리케이트(silicate)로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나의 소재로 이루어지는 복합 무기 발광 재료.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 무기 발광 입자는 양자점 또는 양자 막대를 포함하는 복합 무기 발광 재료.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 산란제의 굴절률은 상기 무기 발광 입자의 굴절률보다 작은 복합 무기 발광 재료.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 산란제는 실리콘(silicon), 실리카(silica), 알루미나(alumina), 티타니아(TiO2), 지르코니아(ZrO2), 황산바륨(BaSO4), 산화아연(ZnO), 불화마그네슘(MgF) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 무기 산란제를 포함하는 복합 무기 발광 재료.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 산란제는 아크릴계 수지, 스티렌 수지, 우레탄 수지, 멜라민 수지, 벤조구아나민 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 유기 비드로 이루어지는 복합 무기 발광 재료.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 하나의 항에 기재된 무기 발광 복합 재료; 및
    상기 무기 발광 복합 재료가 분산된 매트릭스 수지
    를 포함하는 발광 필름.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 산란제의 굴절률은 상기 매트릭스 수지의 굴절률보다 큰 발광 필름.
  9. 액정 패널;
    상기 액정 패널 하부에 위치하며 광원을 포함하는 백라이트 유닛;
    상기 액정 패널과 상기 백라이트 유닛 사이에 위치하는 제 7항에 기재된 발광 필름
    을 포함하는 액정표시장치.
  10. 엘이디 칩; 및
    상기 엘이디 칩을 덮고 제 1 항 내지 제 6항 중 어느 하나의 항에 기재된 복합 무기 발광 재료를 포함하는 봉지부
    를 포함하는 엘이디 패키지.
  11. 제 10항에 기재된 엘이디 패키지를 포함하는 백라이트 유닛; 및
    상기 백라이트 유닛 상부에 위치하는 액정 패널
    을 포함하는 액정표시장치.
  12. 제 1 전극;
    상기 제 1 전극과 마주하는 제 2 전극; 및
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하며, 제 1 항 내지 제 6항 중 어느 하나의 항에 기재된 복합 무기 발광 재료를 포함하는 발광층
    을 포함하는 무기 발광다이오드.
  13. 기판;
    상기 기판 상부에 위치하고, 제 12항에 기재된 무기 발광다이오드; 및
    상기 기판과 상기 무기 발광다이오드 사이에 위치하며 상기 무기 발광다이오드에 연결되는 구동 소자
    를 포함하는 무기 발광장치.
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