KR20210065670A - 마이크로 구조체 어레이 및 그 제조 방법, 마이크로 발광 다이오드 및 그 제조 방법과 표시 장치 - Google Patents

마이크로 구조체 어레이 및 그 제조 방법, 마이크로 발광 다이오드 및 그 제조 방법과 표시 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20210065670A
KR20210065670A KR1020190154697A KR20190154697A KR20210065670A KR 20210065670 A KR20210065670 A KR 20210065670A KR 1020190154697 A KR1020190154697 A KR 1020190154697A KR 20190154697 A KR20190154697 A KR 20190154697A KR 20210065670 A KR20210065670 A KR 20210065670A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
microstructure
microstructure array
perovskite
array
micro
Prior art date
Application number
KR1020190154697A
Other languages
English (en)
Inventor
명재민
김윤철
안희주
김도훈
Original Assignee
연세대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 연세대학교 산학협력단 filed Critical 연세대학교 산학협력단
Priority to KR1020190154697A priority Critical patent/KR20210065670A/ko
Priority to US16/999,284 priority patent/US11569446B2/en
Publication of KR20210065670A publication Critical patent/KR20210065670A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10—Deposition of organic active material
    • H10K71/18—Deposition of organic active material using non-liquid printing techniques, e.g. thermal transfer printing from a donor sheet
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/20—Changing the shape of the active layer in the devices, e.g. patterning
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/14—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/16—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular crystal structure or orientation, e.g. polycrystalline, amorphous or porous
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/52—Encapsulations
    • H01L33/56—Materials, e.g. epoxy or silicone resin
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/115—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising active inorganic nanostructures, e.g. luminescent quantum dots
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/90—Assemblies of multiple devices comprising at least one organic light-emitting element
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10—Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111—Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10—Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111—Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H10K85/113—Heteroaromatic compounds comprising sulfur or selene, e.g. polythiophene
    • H10K85/1135—Polyethylene dioxythiophene [PEDOT]; Derivatives thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10—Organic polymers or oligomers
    • H10K85/141—Organic polymers or oligomers comprising aliphatic or olefinic chains, e.g. poly N-vinylcarbazol, PVC or PTFE
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30—Coordination compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/50—Organic perovskites; Hybrid organic-inorganic perovskites [HOIP], e.g. CH3NH3PbI3
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/40—Thermal treatment, e.g. annealing in the presence of a solvent vapour
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/80—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass using temporary substrates

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

복수의 오목 마이크로 패턴이 배열된 오목 마이크로 패턴 어레이를 가진 주형을 준비하는 단계, 페로브스카이트 전구체와 친수성 고분자를 포함한 페로브스카이트 전구체 용액을 준비하는 단계, 기판 위에 상기 페로브스카이트 전구체 용액을 도포하는 단계, 상기 페로브스카이트 전구체 용액 위에 상기 주형을 배치하여 상기 복수의 오목 마이크로 패턴 내에 상기 페로브스카이트 전구체 용액을 가두는 단계, 상기 복수의 오목 마이크로 패턴 내에서 상기 페로브스카이트 전구체 용액으로부터 페로브스카이트 나노결정과 친수성 고분자의 복합체를 얻는 단계, 그리고 상기 주형을 제거하여 상기 페로브스카이트 나노결정과 친수성 고분자의 복합체를 포함한 복수의 마이크로 구조체가 배열된 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계를 포함하는 마이크로 구조체 어레이의 제조 방법 및 마이크로 구조체 어레이, 이를 포함하는 마이크로 발광 다이오드 및 그 제조방법, 그리고 표시 장치에 관한 것이다.

Description

마이크로 구조체 어레이 및 그 제조 방법, 마이크로 발광 다이오드 및 그 제조 방법과 표시 장치{MICROSTRUCTURES ARRAY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME AND MICRO LIGHT EMITTING DIODE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME AND DISPLAY DEVICE}
마이크로 구조체 어레이 및 그 제조 방법, 마이크로 발광 다이오드 및 그 제조 방법과 표시 장치에 관한 것이다.
근래 표시 장치의 경량화 및 박형화 추세에 따라 유기 발광 다이오드 또는 양자점 발광 다이오드와 같이 스스로 빛을 내는 발광체를 사용한 발광 소자에 대한 연구가 진행되고 있다.
페로브스카이트(perovskite)는 스스로 빛을 내는 발광체 중 하나로서, 높은 색 순도와 양호한 발광 특성을 기반으로 차세대 발광 소자의 핵심 소재로 주목 받고 있다.
일 구현예는 단순한 공정으로 개선된 성능을 나타낼 수 있는 마이크로 구조체 어레이를 제공한다.
다른 구현예는 상기 마이크로 구조체 어레이의 제조 방법을 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 마이크로 구조체 어레이를 포함하는 마이크로 발광 다이오드를 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 마이크로 발광 다이오드의 제조 방법을 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 마이크로 구조체 어레이 또는 상기 마이크로 발광 다이오드를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 복수의 오목 마이크로 패턴이 배열된 오목 마이크로 패턴 어레이를 가진 주형을 준비하는 단계, 페로브스카이트 전구체와 친수성 고분자를 포함한 페로브스카이트 전구체 용액을 준비하는 단계, 기판 위에 상기 페로브스카이트 전구체 용액을 도포하는 단계, 상기 페로브스카이트 전구체 용액 위에 상기 주형을 배치하여 상기 복수의 오목 마이크로 패턴 내에 상기 페로브스카이트 전구체 용액을 가두는 단계, 상기 복수의 오목 마이크로 패턴 내에서 상기 페로브스카이트 전구체 용액으로부터 페로브스카이트 나노결정과 친수성 고분자의 복합체를 얻는 단계, 그리고 상기 주형을 제거하여 상기 페로브스카이트 나노결정과 친수성 고분자의 복합체를 포함한 복수의 마이크로 구조체가 배열된 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계를 포함하는 마이크로 구조체 어레이의 제조 방법을 제공한다.
상기 친수성 고분자는 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌아민, 폴리아크릴아마이드, 폴리(메타)아크릴레이트, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리옥사졸린, 이들의 유도체 또는 이들의 공중합체를 포함할 수 있다.
상기 페로브스카이트 전구체 용액은 리간드를 더 포함할 수 있다.
상기 리간드는 RCOOH, RNH2, R2NH, R3N, RSH, RH2PO, R2HPO, R3PO, RH2P, R2HP, R3P, ROH, RCOOR, RPO(OH)2, RPOOH, RHPOOH 또는 R2POOH (여기서, R은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40 지방족탄화수소, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40 방향족 탄화수소 또는 이들의 조합이다)로 표현될 수 있다.
상기 페로브스카이트 나노결정과 친수성 고분자의 복합체를 얻는 단계는 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 열처리하는 단계는 약 50 내지 200℃의 온도에서 수행할 수 있다.
상기 마이크로 구조체의 크기는 상기 주형의 오목 마이크로 패턴의 크기와 같거나 그보다 작을 수 있다.
상기 마이크로 구조체의 폭과 길이는 각각 약 80㎛ 이하일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 제1 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 전극 위에 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계, 그리고 상기 마이크로 구조체 어레이 위에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계는 제1 파장 영역의 빛을 내는 제1 페로브스카이트 나노결정을 포함한 복수의 제1 마이크로 구조체가 배열된 제1 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계, 제2 파장 영역의 빛을 내는 제2 페로브스카이트 나노결정을 포함한 복수의 제2 마이크로 구조체가 배열된 제2 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계, 그리고 제3 파장 영역의 빛을 내는 제3 페로브스카이트 나노결정을 포함한 복수의 제3 마이크로 구조체가 배열된 제3 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제1, 제2 및 제3 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계 중 적어도 하나는 상기 마이크로 구조체의 제조 방법으로 수행하는 마이크로 발광 다이오드의 제조 방법을 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 페로브스카이트 나노결정과 친수성 고분자의 복합체를 포함한 복수의 마이크로 구조체가 배열되어 있는 마이크로 구조체 어레이를 제공한다.
상기 친수성 고분자는 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌아민, 폴리아크릴아마이드, 폴리(메타)아크릴레이트, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리옥사졸린, 이들의 유도체 또는 이들의 공중합체를 포함할 수 있다.
상기 복합체는 상기 페로브스카이트 나노결정의 표면에 결합된 리간드를 더 포함할 수 있다.
상기 리간드는 RCOOH, RNH2, R2NH, R3N, RSH, RH2PO, R2HPO, R3PO, RH2P, R2HP, R3P, ROH, RCOOR, RPO(OH)2, RPOOH, RHPOOH 또는 R2POOH (여기서, R은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40 지방족 탄화수소, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40 방향족 탄화수소 또는 이들의 조합이다)로부터 유래될 수 있다.
상기 페로브스카이트 나노결정의 평균 결정 크기는 약 200nm 이하일 수 있다.
상기 마이크로 구조체의 폭과 길이는 각각 약 80㎛ 이하일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 서로 마주하는 제1 전극과 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 상기 마이크로 구조체 어레이를 포함하는 마이크로 발광 다이오드를 제공한다.
상기 마이크로 구조체 어레이는 제1 파장 영역의 빛을 내는 제1 페로브스카이트 나노결정과 친수성 고분자의 복합체를 포함한 복수의 제1 마이크로 구조체가 배열되어 있는 제1 마이크로 구조체 어레이, 제2 파장 영역의 빛을 내는 제2 페로브스카이트 나노결정과 친수성 고분자의 복합체를 포함한 복수의 제2 마이크로 구조체가 배열된 제2 마이크로 구조체 어레이, 그리고 제3 파장 영역의 빛을 내는 제3 페로브스카이트 나노결정과 친수성 고분자의 복합체를 포함한 복수의 제3 마이크로 구조체가 배열된 제3 마이크로 구조체 어레이를 포함할 수 있고, 상기 제1 마이크로 구조체, 상기 제2 마이크로 구조체 및 상기 제3 마이크로 구조체는 인접하게 배치되어 있을 수 있다.
상기 마이크로 발광 다이오드는 서로 다른 색을 표시하는 제1, 제2 및 제3 서브화소를 포함할 수 있고, 상기 제1 서브화소는 상기 제1 마이크로 구조체를 포함할 수 있고, 상기 제2 서브화소는 상기 제2 마이크로 구조체를 포함할 수 있고, 상기 제3 서브화소는 상기 제3 마이크로 구조체를 포함할 수 있다.
상기 마이크로 발광 다이오드는 상기 제1 전극과 상기 마이크로 구조체 어레이 사이 및 상기 제2 전극과 상기 마이크로 구조체 어레이 사이 중 적어도 하나에 위치하는 전하 보조층을 더 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 마이크로 발광 다이오드를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
단순한 공정으로 개선된 성능을 나타낼 수 있는 마이크로 구조체 어레이 및 마이크로 발광 다이오드를 제공한다.
도 1은 일 구현예에 따른 마이크로 구조체 어레이의 일 예를 보여주는 개략도이고,
도 2는 마이크로 구조체에 포함된 복합체의 일 예를 보여주는 개략도이고,
도 3 내지 도 9는 일 구현예에 따른 마이크로 구조체 어레이의 제조 방법의 일 예를 보여주는 개략도이고,
도 10은 일 구현예에 따른 마이크로 발광 다이오드의 서브화소의 배열의 일 예를 보여주는 개략도이고,
도 11은 일 구현예에 따른 마이크로 발광 다이오드를 보여주는 개략도이고,
도 12는 도 11의 마이크로 발광 다이오드의 하나의 서브화소를 보여주는 단면도이고,
도 13 내지 20은 일 구현예에 따른 마이크로 발광 다이오드의 제조 방법의 일 예를 보여주는 개략도이고,
도 21은 실시예 1에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고,
도 22는 실시예 2에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고,
도 23은 실시예 3에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고,
도 24는 실시예 4에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고,
도 25는 실시예 5에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고,
도 26은 실시예 9에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고,
도 27은 실시예 10에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고,
도 28(a)는 실시예 3에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고,
도 28(b)는 비교예 1에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고,
도 29(a)는 실시예 11에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고,
도 29(b)는 비교예 2에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고,
도 30(a)는 실시예 12에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고,
도 30(b)는 비교예 3에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고,
도 31(a)는 실시예 13에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고,
도 31(b)는 비교예 4에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고,
도 32는 실시예 6에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고,
도 33은 도 32의 마이크로 구조체 어레이 내 페로브스카이트 나노결정을 투과전자현미경(TEM)을 사용하여 분석한 결과이고,
도 34는 실시예 1 내지 3과 비교예 1에 따른 마이크로 발광 다이오드의 발광 스펙트럼이고,
도 35는 실시예 3, 11, 12, 13에 따른 마이크로 발광 다이오드에서 하나의 서브화소에서의 발광 특성을 보여주는 사진이고,
도 36은 실시예 11에 따른 마이크로 발광 다이오드의 발광 스펙트럼이고,
도 37은 실시예 3, 7, 8에 따른 마이크로 구조체 어레이의 발광 사진이고,
도 38은 실시예 3, 7, 8에 따른 마이크로 구조체 어레이의 발광 스펙트럼이고,
도 39는 실시예 3, 6과 비교예 1에 따른 마이크로 발광 다이오드의 공기 중 노출시간에 따른 발광 안정성을 보여주는 사진이고,
도 40은 실시예 3, 6과 비교예 1에 따른 마이크로 발광 다이오드의 연속 구동에 따른 발광 안정성을 보여주는 사진이다.
이하, 구현예들에 대하여 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 권리 범위는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하에서 별도의 정의가 없는 한, '치환된'이란, 화합물 중의 수소 원자가 할로겐 원자, 히드록시기, 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, 실릴기, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C3 내지 C20 헤테로아릴기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.
이하에서 ‘조합’이란 혼합 및 둘 이상의 적층 구조를 포함한다.
이하에서, 폭(width)과 길이(length)는 동일 평면 내에서 서로 다른 방향(예컨대 수직 방향)으로 뻗은 크기(dimension)이고, 두께(thickness), 깊이(depth) 또는 높이(height)는 폭과 길이에 대하여 각각 수직 방향으로 뻗은 크기이다. 예컨대 기판 위에 형성된 구조체의 경우, 기판의 면내 방향(x 및 y 방향)으로 뻗은 크기는 각각 폭과 길이일 수 있고 기판의 두께 방향(z 방향)으로 뻗은 크기는 두께, 깊이 또는 높이일 수 있다.
이하 일 구현예에 따른 마이크로 구조체 어레이(microstructures array)에 대하여 도면을 참고하여 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 마이크로 구조체 어레이의 일 예를 보여주는 개략도이고, 도 2는 마이크로 구조체에 포함된 복합체의 일 예를 보여주는 개략도이다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 마이크로 구조체 어레이(100)는 기판(110), 그리고 기판(110) 위에서 소정 방향으로 배열되거나 랜덤하게 배열된 복수의 마이크로 구조체(microstructures)(120)를 포함한다. 복수의 마이크로 구조체(120)는 예컨대 행 및/또는 열을 따라 배열되어 있을 수 있다.
마이크로 구조체(120)는 수 내지 수십 마이크로미터 크기(dimension)를 가진 섬형 발광체(island shaped light emitter)일 수 있으며, 예컨대 정사각형, 직사각형, 육각형 또는 팔각형과 같은 다각형, 원형 또는 타원형의 평면 모양을 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서 크기는 폭(width) 및/또는 길이(length)일 수 있으며, 마이크로 구조체(120)의 평면 모양이 원형 또는 타원형인 경우 폭은 직경(diameter) 또는 장경(long diameter)일 수 있다.
예컨대 마이크로 구조체(120)의 크기는 약 100㎛ 미만일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 80㎛ 이하, 약 70㎛ 이하, 약 60㎛ 이하, 약 50㎛ 이하, 약 40㎛ 이하, 약 30㎛ 이하, 약 20㎛ 이하, 약 15㎛ 이하, 약 10㎛ 이하 또는 약 7㎛ 이하일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 1㎛ 내지 80㎛, 약 1㎛ 내지 70㎛, 약 1㎛ 내지 60㎛, 약 1㎛ 내지 50㎛, 약 1㎛ 내지 40㎛, 약 1㎛ 내지 30㎛, 약 1㎛ 내지 20㎛, 약 1㎛ 내지 15㎛, 약 1㎛ 내지 10㎛ 또는 약 1㎛ 내지 7㎛일 수 있다.
일 예로, 마이크로 구조체(120)는 약 80㎛ 이하의 폭 및 길이를 가진 섬형 발광체일 수 있다. 일 예로, 마이크로 구조체(120)는 약 50㎛ 이하의 폭 및 길이를 가진 섬형 발광체일 수 있다. 일 예로, 마이크로 구조체(120)는 약 30㎛ 이하의 폭 및 길이를 가진 섬형 발광체일 수 있다. 일 예로, 마이크로 구조체(120)는 약 20㎛ 이하의 폭 및 길이를 가진 섬형 발광체일 수 있다. 일 예로, 마이크로 구조체(120)는 약 10㎛ 이하의 폭 및 길이를 가진 섬형 발광체일 수 있다.
마이크로 구조체(120)는 가시광선 파장 영역 중 소정 파장 영역의 빛을 낼 수 있으며, 예컨대 적색 파장 영역, 녹색 파장 영역 및 청색 파장 영역 중 어느 하나의 파장 영역의 빛을 낼 수 있다.
도 2를 참고하면, 마이크로 구조체(120)는 페로브스카이트 나노결정(perovskite nanocrystals)(121)과 친수성 고분자(122)의 복합체(124)를 포함한다. 복합체(124)는 선택적으로 페로브스카이트 나노결정(121)의 표면에 결합 또는 배위되어 있는 리간드(123)를 더 포함할 수 있다. 복합체(124)는 후술하는 바와 같이 페로브스카이트 전구체, 친수성 고분자 및 선택적으로 리간드의 혼합물로부터 얻을 수 있다.
페로브스카이트 나노결정(121)은 가시광선 파장 영역의 빛을 낼 수 있는 반도체 결정으로, 예컨대 적색 파장 영역, 녹색 파장 영역 및 청색 파장 영역 중 어느 하나의 파장 영역의 빛을 낼 수 있다.
페로브스카이트 나노결정(121)은 서브마이크로미터(submicrometer)의 결정 크기를 가질 수 있으며, 예컨대 페로브스카이트 나노결정의 평균 결정 크기는 약 800nm 이하, 약 600nm 이하, 약 500nm 이하, 약 300nm 이하, 약 200nm 이하, 약 150nm 이하, 약 100nm 이하, 약 80nm 이하 또는 약 50nm 이하일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 2nm 내지 800nm, 약 2nm 내지 600nm, 약 2nm 내지 500nm, 약 2nm 내지 300nm, 약 2nm 내지 200nm, 2nm 내지 150nm, 약 2nm 내지 100nm, 약 2nm 내지 80nm 또는 약 2nm 내지 50nm일 수 있다. 이와 같이 서브마이크로미터의 결정 크기를 가짐으로써 결정 내 결함을 줄여 상온에서의 발광 효율의 저하를 방지할 수 있다.
페로브스카이트 나노결정(121)은 비교적 균일한 결정 크기를 가질 수 있으며, 예컨대 페로브스카이트 나노결정의 결정 크기의 표면 편차는 평균 결정 크기의 약 50% 이하, 약 40% 이하, 약 30% 이하, 약 20% 이하 또는 약 10% 이하일 수 있다.
페로브스카이트 나노결정(121)은 양이온과 음이온을 포함한 결정 구조를 가질 수 있으며, 예컨대 층상 구조 또는 비층상 구조일 수 있다. 페로브스카이트 나노결정(121)은 예컨대 ABX3, A2BX4, ABX4, An-1BnX3n+1 또는 L2An-1BnX3n+1 (0<n≤1)로 표현되는 결정 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서 A는 Li+, Na+, K+, Rb+ 및 Cs+와 같은 1가의 무기 양이온; 유기 암모늄 양이온, 유기 아미노 양이온과 같은 1가의 유기 양이온; 또는 이들의 조합일 수 있고, B는 Pb2+, Sn2+, Ge2+, Ga2+, In2+, Al2+, Sb2+, Bi2+ 및 Po2+와 같은 전이금속, 희토류 금속, 알칼리토금속 또는 이들의 조합을 포함하는 금속 양이온일 수 있고, X는 산소 이온 또는 F-, Cl-, Br- 또는 I-와 같은 할라이드 음이온일 수 있고, L은 A와 다른 지방족 또는 방향족 암모늄 양이온 또는 지방족 또는 방향족 아미노 양이온일 수 있다. 유기 암모늄 양이온 또는 유기 아미노 양이온은 예컨대 메틸암모늄(methylammonium), 포름아미디늄(formamidinium) 또는 페닐암모늄(phenylammonium) 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 지방족 또는 방향족 암모늄 양이온 또는 지방족 또는 방향족 아미노 양이온은 예컨대 n-부틸암모늄(n-butyl ammonium), 2-페닐메틸암모늄(2-phenylmethylammonium) 또는 2-페닐에틸암모늄(2-phenylethylammonium) 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 페로브스카이트 나노결정(121)은 할라이드 음이온을 포함한 할라이드 페로브스카이트 나노결정(halide perovskite nanocrystals)일 수 있다.
일 예로, 페로브스카이트 나노결정(121)은 유기 양이온과 금속 양이온을 포함하는 유무기 페로브스카이트 나노결정(organic-inorganic hybrid perovskite nanocrystals)일 수 있다.
일 예로, 페로브스카이트 나노결정(121)은 CH3NH3PbBr3, CH3NH3PbI3, CH3NH3SnBr3, CH3NH3SnI3, CH3NH3Sn1-xPbxBr3, CH3NH3Sn1-xPbxI3, HC(NH2)2PbI3, HC(NH2)2SnI3, (C4H9NH3)2PbBr4, (C6H5CH2NH3)2PbBr4, (C6H5CH2NH3)2PbI4, (C6H5C2H4NH3)2PbBr4, (C6H13NH3)2(CH3NH3)n-1PbnI3n+1 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
친수성 고분자(122)는 페로브스카이트 나노결정(121)을 둘러싸고 있으며 사슬형 또는 가교형 고분자일 수 있다. 친수성 고분자(122)는 후술하는 바와 같이 마이크로 구조체(120)를 형성하는 단계에서 페로브스카이트 전구체 용액과 기판(110) 사이의 표면 에너지(surface energy)를 감소시켜 페로브스카이트 전구체 용액의 기판(110)에 대한 젖음성(wettablility)을 높임으로써 주형(mold)의 오목 마이크로 패턴에 따라 원하는 모양과 크기의 마이크로 구조체를 형성할 수 있도록 할 수 있다. 또한 친수성 고분자(122)는 마이크로 구조체(120) 내에서 페로브스카이트 나노결정(121)이 공기 중의 산소 및/또는 수분에 노출되는 것을 줄임으로써 산소 및/또는 수분에 의한 열화를 방지할 수 있다.
친수성 고분자(122)는 예컨대 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyttolidone, PVP), 폴리에틸렌아민(polyethylenimine, PEI), 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide, PAM), 폴리(메타)아크릴레이트(poly(meta)acrylate), 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol, PVA), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol), 폴리에틸렌옥사이드(polyethyleneoxide), 폴리옥사졸린(polyoxazoline), 이들의 유도체 또는 이들의 공중합체를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
친수성 고분자(122)는 예컨대 페로브스카이트 나노결정(121)과 같거나 그보다 적게 포함될 수 있으며, 예컨대 페로브스카이트 나노결정(121) 100중량부에 대하여 약 0.1 내지 100중량부로 포함될 수 있고, 상기 범위 내에서 약 1 내지 80중량부, 약 1 내지 50중량부, 약 1 내지 30중량부 또는 1 내지 20중량부로 포함될 수 있다.
리간드(123)는 페로브스카이트 나노결정(121)의 표면에 결합 또는 배위되어 있을 수 있다. 리간드(123)는 예컨대 유기 리간드일 수 있고 예컨대 지방족 탄화수소 및/또는 방향족 탄화수소로부터 유래될 수 있다. 리간드는 예컨대 RCOOH, RNH2, R2NH, R3N, RSH, RH2PO, R2HPO, R3PO, RH2P, R2HP, R3P, ROH, RCOOR, RPO(OH)2, RPOOH, RHPOOH 또는 R2POOH (여기서, R은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40 지방족 탄화수소, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40 방향족 탄화수소 또는 이들의 조합이다)로부터 유래될 수 있으며, 예컨대 메탄 티올, 에탄 티올, 프로판 티올, 부탄 티올, 펜탄 티올, 헥산 티올, 옥탄 티올, 도데칸 티올, 헥사데칸 티올, 옥타데칸 티올, 벤질 티올; 메탄 아민, 에탄 아민, 프로판 아민, 부틸 아민, 펜틸 아민, 헥실 아민, 옥틸 아민, 도데실 아민, 헥사데실 아민, 옥타데실 아민, 디메틸 아민, 디에틸 아민, 디프로필 아민, 올레일 아민; 메탄산, 에탄산, 프로판산, 부탄산, 펜탄산, 헥산산, 헵탄산, 옥탄산, 도데칸산, 헥사데칸산, 옥타데칸산, 올레산, 벤조산; 치환 또는 비치환된 메틸 포스핀 (e.g., 트리메틸 포스핀, 메틸디페닐 포스핀 등), 치환 또는 비치환된 에틸 포스핀(e.g., 트리에틸 포스핀, 에틸디페닐 포스핀 등), 치환 또는 비치환된 프로필 포스핀, 치환 또는 비치환된 부틸 포스핀, 치환 또는 비치환된 펜틸 포스핀, 치환 또는 비치환된 옥틸포스핀 (e.g., 트리옥틸포스핀(TOP)) 등의 포스핀; 치환 또는 비치환된 메틸 포스핀 옥사이드(e.g., 트리메틸 포스핀 옥사이드, 메틸디페닐 포스핀옥사이드 등), 치환 또는 비치환된 에틸 포스핀 옥사이드(e.g., 트리에틸 포스핀 옥사이드, 에틸디페닐 포스핀옥사이드 등), 치환 또는 비치환된 프로필 포스핀 옥사이드, 치환 또는 비치환된 부틸 포스핀 옥사이드, 치환 또는 비치환된 옥틸포스핀옥사이드 (e.g., 트리옥틸포스핀옥사이드(TOPO) 등의 포스핀 옥사이드; 다이 페닐 포스핀, 트리 페닐 포스핀 화합물 또는 그의 옥사이드 화합물; C2 내지 C40 포스폰산(phosphonic acid); C2 내지 C40 포스핀산 등에서 유래될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
리간드(123)는 후술하는 바와 같이 마이크로 구조체(120)를 형성하는 단계에서 페로브스카이트 전구체로부터의 결정 성장을 효과적으로 제어하여 페로브스카이트 나노결정(121)이 서브마이크로미터의 결정 크기로 비교적 균일하게 성장할 수 있도록 할 수 있다.
이하 일 구현예에 따른 마이크로 구조체 어레이(100)의 제조 방법을 도면을 참고하여 설명한다.
도 3 내지 도 9는 일 구현예에 따른 마이크로 구조체 어레이의 제조 방법의 일 예를 보여주는 개략도이다.
먼저, 도 3을 참고하면, 마이크로 구조체 어레이(100)를 형성하기 위한 패턴화된 주형(patterned mold)(30)을 준비한다. 패턴화된 주형(30)은 복수의 오목 마이크로 패턴(30a-1)이 소정 방향으로 배열되거나 랜덤하게 배열된 오목 마이크로 패턴 어레이(30a)를 포함한다. 오목 마이크로 패턴(30a-1)은 내부에 빈 공간을 가질 수 있으며, 빈 공간은 후술하는 페로브스카이트 전구체 용액이 가두어지고 마이크로 구조체(120)가 형성되는 영역일 수 있다.
오목 마이크로 패턴(30a-1)의 모양과 크기는 형성하고자 하는 마이크로 구조체(120)에 따라 결정될 수 있으며, 예컨대 오목 마이크로 패턴(30a-1)의 모양 및 크기는 형성하고자 하는 마이크로 구조체(120)의 모양 및 크기와 실질적으로 같도록 설계될 수 있다. 예컨대 오목 마이크로 패턴(30a-1)의 평면 모양은 정사각형, 직사각형, 육각형 또는 팔각형과 같은 다각형, 원형 또는 타원형일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 오목 마이크로 패턴(30a-1)의 크기(dimension)는 약 100㎛ 미만일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 80㎛ 이하, 약 70㎛ 이하, 약 60㎛ 이하, 약 50㎛ 이하, 약 40㎛ 이하, 약 30㎛ 이하, 약 20㎛ 이하, 약 15㎛ 이하, 약 10㎛ 이하 또는 약 7㎛ 이하일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 1㎛ 내지 80㎛, 약 1㎛ 내지 70㎛, 약 1㎛ 내지 60㎛, 약 1㎛ 내지 50㎛, 약 1㎛ 내지 40㎛, 약 1㎛ 내지 30㎛, 약 1㎛ 내지 20㎛, 약 1㎛ 내지 15㎛, 약 1㎛ 내지 10㎛ 또는 약 1㎛ 내지 7㎛일 수 있다. 여기서 크기는 평면 모양에서 폭 및/또는 길이일 수 있다.
오목 마이크로 패턴(30a-1)의 깊이(depth)는 주형(30)의 두께보다 얕을 수 있고, 예컨대 오목 마이크로 패턴(30a-1)의 깊이는 주형(30)의 두께의 약 0.1 내지 0.9배, 약 0.1 내지 0.7배 또는 약 0.1 내지 0.5배일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 패턴화된 주형(30)은 감광성 수지와 탄성 고분자를 사용하여 제조될 수 있다. 예컨대, 도 4(a)를 참고하면, 지지 기판(10) 위에 감광성 수지를 도포하고 사진 식각하여 소정의 모양과 크기의 볼록 패턴(10a)을 형성한다. 볼록 패턴(10a)은 양각/음각이 반전된 것 외에 형성하고자 하는 오목 마이크로 패턴(30a-1)과 실질적으로 동일한 모양과 크기를 가질 수 있다. 이어서 도 4(b)를 참고하면, 볼록 패턴(10a)이 형성된 지지 기판(10) 위에 탄성 고분자 용액을 도포하여 탄성 고분자 막(30S)을 형성한다. 탄성 고분자 용액은 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)와 같은 탄성 고분자와 가교제를 포함할 수 있다. 가교제는 탄성 고분자 100중량부에 대하여 약 0.1 내지 50중량부로 포함될 수 있다. 이어서 탄성 고분자 막(30S)을 경화한다. 경화는 예컨대 열 경화 및/또는 광 경화일 수 있으며, 예컨대 열 경화는 약 50 내지 200℃에서 약 1시간 내지 10시간 동안 수행할 수 있다. 이어서 도 4(c)를 참고하면, 지지 기판(10)과 경화된 탄성 고분자 막(30S)을 분리하여 복수의 오목 마이크로 패턴(30a-1)을 가진 주형(30)을 얻는다.
다음, 페로브스카이트 전구체 용액을 준비한다. 페로브스카이트 전구체 용액은 페로브스카이트 전구체와 친수성 고분자, 그리고 선택적으로 리간드를 포함한다.
페로브스카이트 전구체 용액은 예컨대 양이온과 음이온을 용매에서 혼합하여 준비될 수 있다. 이때 페로브스카이트 전구체 용액은 양이온과 용매를 혼합한 양이온 용액과 음이온과 용매를 혼합한 음이온 용액을 별도로 준비한 후 혼합할 수도 있고 양이온과 음이온을 용매에서 혼합하여 준비할 수도 있다.
양이온은 예컨대 Li+, Na+, K+, Rb+ 및 Cs+와 같은 1가의 무기 양이온; 유기 암모늄 양이온, 유기 아미노 양이온과 같은 1가의 유기 양이온; Pb2+, Sn2+, Ge2+, Ga2+, In2+, Al2+, Sb2+, Bi2+ 및 PO2+와 같은 전이금속, 희토류 금속, 알칼리토금속 또는 이들의 조합을 포함하는 2가의 금속 양이온; 또는 이들의 조합을 제공할 수 있는 화합물의 형태로 공급될 수 있고, 음이온은 예컨대 할라이드 음이온을 제공할 수 있는 화합물의 형태로 공급될 수 있다. 예컨대 1가의 유기 양이온은 알킬암모늄, 아릴암모늄, 아릴알킬암모늄, 알킬아미디늄, 아릴아미디늄, 아릴알킬아미디늄 또는 이들의 조합일 수 있고, 예컨대 메틸암모늄(methylammonium), 포름아미디늄(formamidinium) 또는 페닐암모늄(phenylammonium), n-부틸암모늄(n-butyl ammonium), 2-페닐메틸암모늄(2-phenylmethylammonium) 또는 2-페닐에틸암모늄(2-phenylethylammonium)일 수 있고, CH3NH3, HC(NH2)2, C4H9NH3, C6H5CH2NH3, C6H5C2H4NH3, C6H13NH3 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 2가의 금속 양이온은 예컨대 Pb2+ 또는 Sn2+일 수 있고, 할라이드 음이온은 예컨대 F-, Cl-, Br- 또는 I- 일 수 있다.
친수성 고분자는 예컨대 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌아민, 폴리아크릴아마이드, 폴리(메타)아크릴레이트, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리옥사졸린, 이들의 유도체 또는 이들의 공중합체를 포함할 수 있다.
리간드는 예컨대 지방족 탄화수소 및/또는 방향족 탄화수소를 포함할 수 있으며, 예컨대 RCOOH, RNH2, R2NH, R3N, RSH, RH2PO, R2HPO, R3PO, RH2P, R2HP, R3P, ROH, RCOOR, RPO(OH)2, RPOOH, RHPOOH 또는 R2POOH (여기서, R은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40 지방족 탄화수소, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40 방향족 탄화수소 또는 이들의 조합이다)로부터 유래될 수 있으며, 예컨대 메탄 티올, 에탄 티올, 프로판 티올, 부탄 티올, 펜탄 티올, 헥산 티올, 옥탄 티올, 도데칸 티올, 헥사데칸 티올, 옥타데칸 티올, 벤질 티올; 메탄 아민, 에탄 아민, 프로판 아민, 부틸 아민, 펜틸 아민, 헥실 아민, 옥틸 아민, 도데실 아민, 헥사데실 아민, 옥타데실 아민, 디메틸 아민, 디에틸 아민, 디프로필 아민, 올레일 아민; 메탄산, 에탄산, 프로판산, 부탄산, 펜탄산, 헥산산, 헵탄산, 옥탄산, 도데칸산, 헥사데칸산, 옥타데칸산, 올레산, 벤조산; 치환 또는 비치환된 메틸 포스핀 (e.g., 트리메틸 포스핀, 메틸디페닐 포스핀 등), 치환 또는 비치환된 에틸 포스핀(e.g., 트리에틸 포스핀, 에틸디페닐 포스핀 등), 치환 또는 비치환된 프로필 포스핀, 치환 또는 비치환된 부틸 포스핀, 치환 또는 비치환된 펜틸 포스핀, 치환 또는 비치환된 옥틸포스핀 (e.g., 트리옥틸포스핀(TOP)) 등의 포스핀; 치환 또는 비치환된 메틸 포스핀 옥사이드(e.g., 트리메틸 포스핀 옥사이드, 메틸디페닐 포스핀옥사이드 등), 치환 또는 비치환된 에틸 포스핀 옥사이드(e.g., 트리에틸 포스핀 옥사이드, 에틸디페닐 포스핀옥사이드 등), 치환 또는 비치환된 프로필 포스핀 옥사이드, 치환 또는 비치환된 부틸 포스핀 옥사이드, 치환 또는 비치환된 옥틸포스핀옥사이드 (e.g., 트리옥틸포스핀옥사이드(TOPO) 등의 포스핀 옥사이드; 다이 페닐 포스핀, 트리 페닐 포스핀 화합물 또는 그의 옥사이드 화합물; C2 내지 C40 포스폰산(phosphonic acid); C2 내지 C40 포스핀산 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
용매는 전술한 성분들을 용해 또는 분산시킬 수 있으면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 유기 용매일 수 있으며, 예컨대 디메틸포름아마이드, 디메틸설록사이드 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
페로브스카이트 전구체, 친수성 고분자, 리간드 및 용매는 페로브스카이트 전구체 용액의 총 함량에 대하여 각각 약 5 내지 50 중량%, 약 1 내지 30중량%, 약 0.001 내지 10 중량% 및 잔량으로 포함될 수 있다.
다음, 도 5를 참고하면, 기판(110) 위에 페로브스카이트 전구체 용액(120a)을 도포한다. 도포는 용액 공정으로 수행될 수 있고, 예컨대 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 잉크젯 코팅, 노즐 인쇄, 분사, 적하 및/또는 닥터 블레이드 코팅에 의해 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음, 도 6을 참고하면, 도포된 페로브스카이트 전구체 용액(120a) 위에 전술한 패턴화된 주형(30)을 배치하고 가압한다. 이에 따라, 도 7에서 보는 바와 같이, 페로브스카이트 전구체 용액(120a)은 각 오목 마이크로 패턴(30a-1) 내에 가두어질 수 있다. 이때 전술한 바와 같이 친수성 고분자에 의해 페로브스카이트 전구체 용액(120a)의 기판(110)에 대한 젖음성을 높일 수 있어서 페로브스카이트 전구체 용액(120a)은 오목 마이크로 패턴(30a-1) 내에서 넓게 퍼져 실질적으로 오목 마이크로 패턴(30a-1)의 평면 모양과 실질적으로 동일한 모양으로 가두어질 수 있다.
다음, 기판(110)을 열처리한다. 열처리는 예컨대 약 50 내지 200℃의 온도에서 약 1분 내지 10시간 동안 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이에 따라 도 8에서 보는 바와 같이, 페로브스카이트 전구체 용액(120a)에서 용매가 제거되고 페로브스카이트 전구체로부터 성장된 페로브스카이트 나노결정(121), 친수성 고분자(122), 선택적으로 리간드(123)의 복합체(124)를 얻을 수 있다.
다음 도 9 및 도 1, 2를 참고하면, 기판(110)으로부터 주형(30)을 제거하여 페로브스카이트 나노결정(121), 친수성 고분자(122) 및 선택적으로 리간드(123)를 포함한 복합체(124)를 포함한 복수의 마이크로 구조체(120)를 얻을 수 있다. 마이크로 구조체(120)는 주형(30)의 오목 마이크로 패턴(30a-1)의 크기와 실질적으로 같거나 열처리에 의한 수축 등으로 인해 오목 마이크로 패턴(30a-1)의 크기보다 작아질 수 있다. 도 1을 참고하면, 복수의 마이크로 구조체(120)는 배열되어 마이크로 구조체 어레이(100)를 형성할 수 있다.
이와 같이 본 구현예에 따른 마이크로 구조체 어레이(100)는 오목 마이크로 패턴(30a-1)을 가진 주형(30)을 사용하여 마이크로 구조체(120)가 형성될 소정의 영역(예컨대 후술하는 마이크로 발광 다이오드의 서브화소의 영역)을 미리 정의하고 이러한 소정의 영역에 페로브스카이트 전구체, 친수성 고분자 및 선택적으로 리간드를 포함한 페로브스카이트 전구체 용액을 공급하고 결정화하여 서브마이크로미터 결정 크기를 가진 페로브스카이트 나노결정을 효과적으로 석출할 수 있다. 이에 따라 기존의 페로브스카이트 결정화 단계 및 마이크로 패턴 형성 단계를 별도로 수행한 것과 비교하여 페로브스카이트 결정화 및 마이크로 패턴 형성을 동시에 수행하여 공정을 단순화할 수 있다.
또한 이러한 공정은 비진공상태(예컨대 대기압)에서 수행될 수 있으므로 진공 장치와 같은 별도의 고가 장비가 불필요하여 공정 비용을 낮출 수 있다.
또한 이러한 공정은 오목 마이크로 패턴(30a-1) 내의 한정된 공간에서 페로브스카이트 전구체, 친수성 고분자 및 선택적으로 리간드를 포함한 페로브스카이트 전구체 용액을 사용하여 수행함으로써 친수성 고분자의 높은 기판 젖음성 효과 및 리간드의 페로브스카이트 결정 성장의 제어 효과로 인해 서브마이크로미터의 결정 크기를 가지면서 원하는 모양 및 크기를 가진 마이크로 구조체(120)를 효과적으로 형성할 수 있다.
또한 이러한 공정은 페로브스카이트 전구체 용액을 사용한 용액 공정으로 수행되므로, 낮은 비용으로 대면적 마이크로 발광 다이오드의 제작에 효과적일 수 있다.
마이크로 구조체 어레이(100)는 마이크로 발광 다이오드의 활성층(active layer)으로 적용될 수 있다.
이하, 일 구현예에 따른 마이크로 발광 다이오드에 대하여 도면을 참고하여 설명한다.
도 10은 일 구현예에 따른 마이크로 발광 다이오드의 서브화소의 배열의 일 예를 보여주는 개략도이고, 도 11은 일 구현예에 따른 마이크로 발광 다이오드를 보여주는 개략도이고 도 12는 도 11의 마이크로 발광 다이오드의 하나의 서브화소를 보여주는 단면도이다.
도 10을 참고하면, 일 구현예에 따른 마이크로 발광 다이오드(200)는 복수의 서브화소(PX1, PX2, PX3)를 포함하고 복수의 서브화소(PX1, PX2, PX3)는 열 및/또는 행을 따라 반복적으로 배열된 매트릭스 배열을 가질 수 있다. 서로 다른 색을 표시하는 복수의 서브화소(PX1, PX2, PX3)는 하나의 화소(PX)를 형성할 수 있으며, 예컨대 적색을 표시하는 서브화소, 녹색을 표시하는 서브화소 및 청색을 표시하는 서브화소는 하나의 화소를 이룰 수 있다. 도 10에서는 행 및 열을 따라 반복적으로 배열된 사각형의 서브화소(PX1, PX2, PX3)의 배열을 예시적으로 도시하였으나 이에 한정되지 않고 서브화소(PX1, PX2, PX3)의 모양 및 배열은 다양할 수 있다.
서브화소(PX1, PX2, PX3)는 수 내지 수십 마이크로미터 크기(dimension)를 가진 섬형일 수 있으며, 예컨대 정사각형, 직사각형, 육각형 또는 팔각형과 같은 다각형, 원형 또는 타원형의 평면 모양을 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서 크기는 폭 및/또는 길이일 수 있으며, 서브화소(PX1, PX2, PX3)의 평면 모양이 원형 또는 타원형인 경우 폭은 직경 또는 장경일 수 있다.
서브화소(PX1, PX2, PX3)의 크기는 전술한 마이크로 구조체(120)의 크기와 실질적으로 동일할 수 있으며, 예컨대 약 100㎛ 미만일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 80㎛ 이하, 약 70㎛ 이하, 약 60㎛ 이하, 약 50㎛ 이하, 약 40㎛ 이하, 약 30㎛ 이하, 약 20㎛ 이하, 약 15㎛ 이하, 약 10㎛ 이하 또는 약 7㎛ 이하일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 1㎛ 내지 80㎛, 약 1㎛ 내지 70㎛, 약 1㎛ 내지 60㎛, 약 1㎛ 내지 50㎛, 약 1㎛ 내지 40㎛, 약 1㎛ 내지 30㎛, 약 1㎛ 내지 20㎛, 약 1㎛ 내지 15㎛, 약 1㎛ 내지 10㎛ 또는 약 1㎛ 내지 7㎛일 수 있다.
도 11 및 12를 참고하면, 일 구현예에 따른 마이크로 발광 다이오드(200)는 기판(210); 기판(210) 위에 형성되어 있는 제1 전극(220); 제1 전극(220) 위에 형성되어 있는 전하 보조층(250); 전하 보조층(250) 위에 형성되어 있는 마이크로 구조체(120)를 포함하는 마이크로 구조체 어레이(100); 마이크로 구조체(120) 위에 형성되어 있는 전하 보조층(240); 및 제2 전극(230)을 포함한다.
기판(210)은 예컨대 유리와 같은 무기 물질; 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리아미드, 폴리에테르술폰 또는 이들의 조합과 같은 유기 물질; 또는 실리콘웨이퍼 등으로 만들어질 수 있다.
제1 전극(210)과 제2 전극(230)은 서로 마주할 수 있고, 제1 전극(210)과 제2 전극(230) 중 어느 하나는 애노드(anode)이고 다른 하나는 캐소드(cathode)이다. 일 예로, 제1 전극(210)은 애노드일 수 있고 제2 전극(230)은 캐소드일 수 있다. 일 예로, 제1 전극(210)은 캐소드일 수 있고 제2 전극(230)은 애노드일 수 있다.
제1 전극(210)과 제2 전극(230) 중 적어도 하나는 투광 전극일 수 있으며, 투광 전극은 예컨대 아연산화물, 인듐산화물, 주석산화물, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO) 또는 불소 도핑된 주석 산화물과 같은 도전성 금속 산화물, 또는 얇은 두께의 단일층 또는 복수층의 금속 박막으로 만들어질 수 있다. 제1 전극(210)과 제2 전극(230) 중 어느 하나가 불투광 전극인 경우 예컨대 알루미늄(Al), 은(Ag) 또는 금(Au)과 같은 불투명 도전체로 만들어질 수 있다.
마이크로 구조체(120)는 제1 전극(210)과 제2 전극(230) 사이에 위치한다. 마이크로 구조체(120)는 전술한 바와 같이 페로브스카이트 나노결정(121), 친수성 고분자(122) 및 선택적으로 리간드(123)를 포함하는 복합체(124)를 포함하고, 구체적인 설명은 전술한 바와 같다.
마이크로 구조체 어레이(100)는 가시광선 파장 영역 중 소정 파장 영역의 빛을 낼 수 있는 복수의 마이크로 구조체(120)를 포함할 수 있으며, 예컨대 제1 파장 영역의 빛을 내는 복수의 제1 마이크로 구조체(120R)를 포함하는 제1 마이크로 구조체 어레이; 제2 파장 영역의 빛을 내는 복수의 제2 마이크로 구조체(120G)를 포함하는 제2 마이크로 구조체 어레이; 및 제3 파장 영역의 빛을 내는 복수의 제3 마이크로 구조체(120B)를 포함하는 제3 마이크로 구조체 어레이를 포함할 수 있다. 이때, 제1 마이크로 구조체(120R), 제2 마이크로 구조체(120G) 및 제3 마이크로 구조체(120B)는 인접하게 배치되어 있을 수 있다.
일 예로, 서브화소(PX1)는 제1 마이크로 구조체(120R)를 포함하고 서브화소(PX2)는 제2 마이크로 구조체(120G)를 포함하고 서브화소(PX3)는 제3 마이크로 구조체(120B)를 포함할 수 있다. 일 예로, 제1, 제2 및 제3 파장 영역은 가시광선 파장 영역 중 서로 다른 파장 영역일 수 있으며, 예컨대 적색 파장 영역, 녹색 파장 영역 및 청색 파장 영역 중 하나일 수 있다. 일 예로, 제1 파장 영역은 적색 파장 영역이고 제2 파장 영역은 녹색 파장 영역이고 제3 파장 영역은 청색 파장 영역일 수 있다.
전하 보조층(240, 250)은 정공 보조층 또는 전자 보조층일 수 있으며, 예컨대 정공 주입층, 정공 전달층, 전자 차단층, 전자 주입층, 전자 전달층 및/또는 정공 차단층일 수 있다. 전하 보조층(240, 250)은 유기물, 무기물 및/또는 유무기물을 포함할 수 있다. 전하 보조층(240, 250) 중 어느 하나 또는 둘은 생략될 수 있다.
마이크로 발광 다이오드(200)는 제1 전극(210)과 제2 전극(230)에 따라 기판(110) 측으로 발광하는 배면 발광(bottom emission), 기판(110)의 반대측으로 발광하는 전면 발광(top emission) 또는 기판(110) 측과 기판(110)의 반대측으로 모두 발광하는 양면 발광(dual emission)일 수 있다.
일 예로, 제1 전극(210)이 투광 전극이고 제2 전극(230)이 불투광 전극일 때 마이크로 발광 다이오드(200)는 배면 발광일 수 있다.
일 예로, 제1 전극(210)이 불투광 전극이고 제2 전극(230)이 투광 전극일 때 마이크로 발광 다이오드(200)는 전면 발광일 수 있다.
일 예로, 제1 전극(210)과 제2 전극이 각각 투광 전극일 때 마이크로 발광 다이오드(200)는 양면 발광일 수 있다.
이하 일 구현예에 따른 마이크로 발광 다이오드의 제조 방법을 도면을 참고하여 설명한다.
도 13 내지 20은 일 구현예에 따른 마이크로 발광 다이오드의 제조 방법의 일 예를 보여주는 개략도이다.
도 13(a)를 참고하면, 전사 기판(110a) 위에 전술한 방법에 따라 마이크로 구조체 어레이를 형성하여 복수의 제1 마이크로 구조체(120R)을 포함하는 제1 마이크로 구조체 어레이(100a)를 형성한다.
도 13(b)를 참고하면, 전사 기판(110b) 위에 전술한 방법에 따라 마이크로 구조체 어레이를 형성하여 복수의 제2 마이크로 구조체(120G)을 포함하는 제2 마이크로 구조체 어레이(100b)를 형성한다.
도 13(c)를 참고하면, 전사 기판(110c) 위에 전술한 방법에 따라 마이크로 구조체 어레이를 형성하여 복수의 제3 마이크로 구조체(120B)을 포함하는 제3 마이크로 구조체 어레이(100c)를 형성한다.
도 14를 참고하면, 기판(210) 위에 제1 전극(220)을 형성한다. 제1 전극(220)은 일 방향을 따라 뻗은 복수의 스트라이프 모양일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 각 서브화소에 독립적으로 배치되어 있을 수도 있다. 이어서, 선택적으로 제1 전극(220) 위에 전하 보조층(도시하지 않음)을 형성할 수 있다.
다음, 제1 전극(220) 위에 전사 기판(110a)을 배치하고 복수의 제1 마이크로 구조체(120R)를 제1 전극(220) 위에 전사한다. 이어서 전사 기판(110a)을 제거한다.
도 15를 참고하면, 제1 전극(220) 위에 전사 기판(110b)을 배치하고 복수의 제2 마이크로 구조체(120G)를 제1 전극(220) 위에 전사한다. 제2 마이크로 구조체(120G)는 제1 마이크로 구조체(120R)에 인접하게 위치할 수 있다. 이어서 전사 기판(110b)을 제거한다.
도 16을 참고하면, 제1 전극(220) 위에 전사 기판(110c)을 배치하고 복수의 제3 마이크로 구조체(120B)를 제1 전극(220) 위에 전사한다. 제3 마이크로 구조체(120B)는 제2 마이크로 구조체(120R)에 인접하게 위치할 수 있다. 이어서 전사 기판(110c)을 제거한다.
이에 따라, 복수의 제1 마이크로 구조체(120R)를 포함한 제1 마이크로 구조체 어레이(120a), 제2 마이크로 구조체(120G)를 포함한 제2 마이크로 구조체 어레이(120b) 및 제3 마이크로 구조체(120B)를 포함한 제3 마이크로 구조체 어레이(120c)가 나란히 배열된 마이크로 구조체 어레이(100)가 형성될 수 있다.
도 17을 참고하면, 마이크로 구조체 어레이(100) 위에 제1 전하 보조층(240a)이 형성된 전사 기판(110d)을 배치하고 제1 전하 보조층(240a)을 제1 마이크로 구조체(120R) 위에 전사한다. 이어서 전사 기판(110d)을 제거한다.
도 18을 참고하면, 마이크로 구조체 어레이(100) 위에 제2 전하 보조층(240b)이 형성된 전사 기판(110e)을 배치하고 제2 전하 보조층(240b)을 제2 마이크로 구조체(120G) 위에 전사한다. 이어서 전사 기판(110e)을 제거한다.
도 19를 참고하면, 마이크로 구조체 어레이(100) 위에 제3 전하 보조층(240c)이 형성된 전사 기판(110f)을 배치하고 제3 전하 보조층(240c)을 제3 마이크로 구조체(120B) 위에 전사한다. 이어서 전사 기판(110f)을 제거한다.
이에 따라 마이크로 구조체 어레이(100) 위에 제1, 제2 및 제3 전하 보조층(240a, 240b, 240c)을 형성한다. 제1, 제2 및 제3 전하 보조층(240a, 240b, 240c)는 경우에 따라 생략될 수도 있다.
이어서, 도 20을 참고하면, 제1, 제2 및 제3 전하 보조층(240a, 240b, 240c) 위에 제2 전극(230)이 형성된 전사 기판(110g)을 배치하고 제1, 제2 및 제3 전하 보조층(240a, 240b, 240c) 위에 제2 전극(230)을 전사한다. 이어서 전사 기판(110g)을 제거한다.
이에 따라, 기판(210) 위에 제1 전극(220); 마이크로 구조체 어레이(100); 전하 보조층(240a, 240b, 240c); 및 제2 전극(230)을 포함하는 마이크로 발광 다이오드를 형성할 수 있다.
전술한 마이크로 발광 다이오드는 발광이 요구되는 다양한 전자 장치에 적용될 수 있으며, 예컨대 표시 장치 또는 조명 장치에 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하 실시예를 통하여 상술한 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 　다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 권리범위를 제한하는 것은 아니다.
주형의 제조
준비예 1
300nm 두께의 SiO2가 증착된 p-type Si 기판을 아세톤, 아이소프로필 알코올 및 초순수를 이용하여 순차적으로 세정한다. 이어서 Si 기판에 에폭시계 포토레지스트(SU-8, Microchem Corp.)를 스핀코팅하여 필름을 형성한다. 이어서 필름에 포토리소그래피와 에칭을 순서대로 진행하여 10㎛ x 10㎛ x 10㎛ (폭 x 길이 x 두께)의 육면체 모양의 복수의 볼록 마이크로 패턴을 형성한다. 이어서 볼록 마이크로 패턴 위에 폴리디메틸실록산(PDMS) 베이스와 경화제를 10:1의 중량비로 혼합된 탄성체(Sylgard 184, Dowcorning)를 부어준 후, 80℃에서 3시간 경화한다. 경화된 폴리디메틸실록산(PDMS)을 패턴화된 SiO2 기판으로부터 분리하여 복수의 10㎛ x 10㎛ x 10㎛ (폭 x 길이 x 깊이)의 정사각형 단면의 오목 마이크로 패턴을 가진 폴리디메틸실록산(PDMS) 주형을 얻는다.
준비예 2
SiO2 기판의 볼록 마이크로 패턴을 50㎛ x 50㎛ x 50㎛ (폭 x 길이 x 두께)의 육면체 모양으로 형성한 것을 제외하고 준비예 1과 동일한 방법으로 수행하여 복수의 50㎛ x 50㎛ x 50㎛ (폭 x 길이 x 깊이)의 정사각형 단면의 오목 마이크로 패턴을 가진 폴리디메틸실록산(PDMS) 주형을 얻는다.
준비예 3
SiO2 기판의 볼록 마이크로 패턴을 25㎛ x 25㎛ x 25㎛ (폭 x 길이 x 두께)의 육면체 모양으로 형성한 것을 제외하고 준비예 1과 동일한 방법으로 수행하여 복수의 25㎛ x 25㎛ x 25㎛ (폭 x 길이 x 깊이)의 정사각형 단면의 오목 마이크로 패턴을 가진 폴리디메틸실록산(PDMS) 주형을 얻는다.
준비예 4
SiO2 기판의 볼록 마이크로 패턴을 10㎛(직경) x 10㎛(높이)의 원기둥 모양으로 형성한 것을 제외하고 준비예 1과 동일한 방법으로 수행하여 복수의 10㎛(직경) x 10㎛(깊이)의 원형 단면의 오목 마이크로 패턴을 가진 폴리디메틸실록산(PDMS) 주형을 얻는다.
준비예 5
SiO2 기판의 볼록 마이크로 패턴을 육각형 단면의 기둥 모양으로 형성한 것을 제외하고 준비예 1과 동일한 방법으로 수행하여 복수의 육각형 단면의 오목 마이크로 패턴을 가진 폴리디메틸실록산(PDMS) 주형을 얻는다.
준비예 6
SiO2 기판의 볼록 마이크로 패턴을 팔각형 단면의 기둥 모양으로 형성한 것을 제외하고 준비예 1과 동일한 방법으로 수행하여 복수의 팔각형 단면의 오목 마이크로 패턴을 가진 폴리디메틸실록산(PDMS) 주형을 얻는다.
페로브스카이트 전구체 용액의 제조
제조예 1
메틸암모늄브로마이드(methyl ammonium bromide, MABr, Sigma-Aldrich 사) 150mg, 브롬화 납(lead bromide, PbBr2, Sigma-Aldrich 사) 250mg 및 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP, Sigma-Aldrich 사) 10mg을 N,N-디메틸포름아마이드(N,N-dimethylformamide, DMF, Alfa-aesar 사) 1mL에 용해하여 페로브스카이트 전구체 용액을 준비한다. 준비된 페로브스카이트 전구체 용액은 밀폐된 상태로 스핀 바를 이용하여 상온에서 충분히 교반한다.
제조예 2
폴리비닐피롤리돈을 20mg 사용한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 방법으로 페로브스카이트 전구체 용액을 준비한다.
제조예 3
폴리비닐피롤리돈을 30mg 사용한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 방법으로 페로브스카이트 전구체 용액을 준비한다.
제조예 4
폴리비닐피롤리돈을 40mg 사용한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 방법으로 페로브스카이트 전구체 용액을 준비한다.
제조예 5
폴리비닐피롤리돈을 50mg 사용한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 방법으로 페로브스카이트 전구체 용액을 준비한다.
제조예 6
메틸암모늄브로마이드 150mg, 브롬화 납 250mg 및 폴리비닐피롤리돈 10mg을 디메틸포름아마이드 0.97mL에 용해하고 여기에 올레일아민(oleyl amine) 0.03mL을 첨가하여 페로브스카이트 전구체 용액을 준비한다. 준비된 페로브스카이트 전구체 용액은 밀폐된 상태로 스핀 바를 이용하여 상온에서 충분히 교반한다.
제조예 7
아이오딘화 세슘(cesium iodide, CsI, Sigma-Aldrich 사) 65mg, 요오드화 납(lead iodide, PbI2, Sigma-Aldrich 사) 115mg, 세슘 브롬화물(cesium bromide, CsBr, Sigma-Aldrich 사) 55mg, 브롬화 납(lead bromide, PbBr2, Sigma-Aldrich 사) 90mg 및 폴리-2-에틸-2-옥사졸린(poly-2-ethyl-2-oxazoline, PEOXA, Sigma-Aldrich 사) 60mg을 디메틸설폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO, Alfa-aesar 사) 1mL에 용해하여 페로브스카이트 전구체 용액을 준비한다. 준비된 페로브스카이트 전구체 용액은 밀폐된 상태로 스핀 바를 이용하여 상온에서 충분히 교반한다.
제조예 8
메틸암모늄클로라이드(methyl ammonium chloride, MACl, Sigma-Aldrich 사) 70mg, 세슘브롬화물(CsBr, Sigma-Aldrich 사) 75mg, 브롬화 납(PbBr2, Sigma-Aldrich 사) 130mg 및 폴리비닐피롤리돈(PVP, Sigma-Aldrich 사) 10mg을 다이메틸설폭사이드(DMSO, Alfa-aesar 사) 1mL에 용해하여 페로브스카이트 전구체 용액을 준비한다. 준비된 페로브스카이트 전구체 용액은 밀폐된 상태로 스핀 바를 이용하여 상온에서 충분히 교반한다.
비교제조예 1
폴리비닐피롤리돈을 포함하지 않은 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 방법으로 페로브스카이트 전구체 용액을 준비한다.
평가 I
제조예와 비교제조예에 따른 페로브스카이트 전구체 용액의 접촉각을 평가한다.
접촉각은 ITO와 PEDOT:PSS가 도포된 유리 기판 위에 제조예와 비교제조예에 따른 페로브스카이트 전구체 용액 80㎕를 적하하고 Phoenix 300 접촉각 측정기(SEO 사)를 사용하여 평가한다.
그 결과는 표 1과 같다.
접촉각(도)
제조예 1 10.8
제조예 2 8.2
제조예 3 6.5
제조예 4 2.8
제조예 5 2.1
비교제조예 1 20.4
표 1을 참고하면, 제조예에 따른 페로브스카이트 전구체 용액은 비교제조예에 따른 페로브스카이트 전구체 용액과 비교하여 접촉각이 낮은 것을 확인할 수 있다. 이로부터 제조예에 따른 페로브스카이트 전구체 용액은 비교제조예에 따른 페로브스카이트 전구체 용액과 비교하여 기판에 대한 젖음성이 높을 것을 예상할 수 있다.
실시예 I: 마이크로 구조체 어레이의 형성
실시예 1
정공수송층인 PEDOT:PSS 가 코팅된 ITO 유리 기판 위에 제조예 1에서 얻은 페로브스카이트 전구체 용액 10㎕를 도포한다. 이어서 도포된 페로브스카이트 전구체 용액 위에 준비예 1에 따른 10㎛ x 10㎛ x 10㎛ (폭 x 길이 x 깊이)의 복수의 오목 마이크로 패턴을 가진 PDMS 주형을 위치시키고 가압하면서 100℃에서 20분 동안 열처리한다. 이어서 기판으로부터 PDMS 주형을 제거하여 상기 복수의 오목 마이크로 패턴에 채워진 페로브스카이트 나노결정을 포함한 마이크로 구조체 어레이를 형성한다.
실시예 2
제조예 1에 따른 페로브스카이트 전구체 용액 대신 제조예 2에 따른 페로브스카이트 전구체 용액을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 마이크로 구조체 어레이를 형성한다.
실시예 3
제조예 1에 따른 페로브스카이트 전구체 용액 대신 제조예 3에 따른 페로브스카이트 전구체 용액을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 마이크로 구조체 어레이를 형성한다.
실시예 4
제조예 1에 따른 페로브스카이트 전구체 용액 대신 제조예 4에 따른 페로브스카이트 전구체 용액을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 마이크로 구조체 어레이를 형성한다.
실시예 5
제조예 1에 따른 페로브스카이트 전구체 용액 대신 제조예 5에 따른 페로브스카이트 전구체 용액을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 마이크로 구조체 어레이를 형성한다.
실시예 6
제조예 1에서 얻은 페로브스카이트 전구체 용액 대신 제조예 6에서 얻은 페로브스카이트 전구체 용액을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 마이크로 구조체 어레이를 형성한다.
실시예 7
제조예 1에서 얻은 페로브스카이트 전구체 용액 대신 제조예 7에서 얻은 페로브스카이트 전구체 용액을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 마이크로 구조체 어레이를 형성한다.
실시예 8
제조예 1에서 얻은 페로브스카이트 전구체 용액 대신 제조예 8에서 얻은 페로브스카이트 전구체 용액을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 마이크로 구조체 어레이를 형성한다.
실시예 9
준비예 1에 따른 PDMS 주형 대신 준비예 2에 따른 복수의 50㎛ x 50㎛ x 50㎛ (폭 x 길이 x 깊이)의 정사각형 단면의 오목 마이크로 패턴을 가진 폴리디메틸실록산(PDMS) 주형을 사용한 것을 제외하고 실시예 3과 동일한 방법으로 마이크로 구조체 어레이를 형성한다.
실시예 10
준비예 1에 따른 PDMS 주형 대신 준비예 3에 따른 25㎛ x 25㎛ x 25㎛ (폭 x 길이 x 깊이)의 복수의 오목 마이크로 패턴을 가진 PDMS 주형을 사용한 것을 제외하고 실시예 3과 동일한 방법으로 마이크로 구조체 어레이를 형성한다.
실시예 11
준비예 1에 따른 PDMS 주형 대신 준비예 4에 따른 10㎛(직경) x 10㎛(높이)의 원형 단면 모양의 복수의 오목 마이크로 패턴을 가진 PDMS 주형을 사용하여 마이크로 구조체를 형성한 것을 제외하고 실시예 3과 동일한 방법으로 마이크로 구조체 어레이를 형성한다.
실시예 12
준비예 1에 따른 PDMS 주형 대신 준비예 5에 따른 육각형 단면 모양의 오목 마이크로 패턴을 가진 주형을 사용하여 마이크로 구조체를 형성한 것을 제외하고 실시예 3과 동일한 방법으로 마이크로 구조체 어레이를 형성한다.
실시예 13
준비예 1에 따른 PDMS 주형 대신 준비예 6에 따른 팔각형 단면 모양의 오목 마이크로 패턴을 가진 주형을 사용하여 마이크로 구조체를 형성한 것을 제외하고 실시예 3과 동일한 방법으로 마이크로 구조체 어레이를 형성한다.
비교예 1
제조예 3에 따른 페로브스카이트 전구체 용액 대신 비교제조예 1에 따른 페로브스카이트 전구체 용액을 사용한 것을 제외하고 실시예 3과 동일한 방법으로 마이크로 구조체 어레이를 형성한다.
비교예 2
제조예 3에 따른 페로브스카이트 전구체 용액 대신 비교제조예 1에 따른 페로브스카이트 전구체 용액을 사용하여 마이크로 구조체를 형성한 것을 제외하고 실시예 11과 동일한 방법으로 마이크로 구조체 어레이를 형성한다.
비교예 3
제조예 3에 따른 페로브스카이트 전구체 용액 대신 비교제조예 1에 따른 페로브스카이트 전구체 용액을 사용하여 마이크로 구조체를 형성한 것을 제외하고 실시예 12와 동일한 방법으로 마이크로 구조체 어레이를 형성한다.
비교예 4
제조예 1에 따른 페로브스카이트 전구체 용액 대신 비교제조예 1에 따른 페로브스카이트 전구체 용액을 사용하여 마이크로 구조체를 형성한 것을 제외하고 실시예 13과 동일한 방법으로 마이크로 구조체 어레이를 형성한다.
평가 II
실시예에 따른 마이크로 구조체 어레이를 평가한다.
마이크로 구조체 어레이는 광학 현미경(Olympus 사)과 주사전자현미경(S-5000, Hitachi사)를 사용하여 평가한다.
그 결과는 도 21 내지 25와 같다.
도 21은 실시예 1에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고, 도 22는 실시예 2에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고, 도 23은 실시예 3에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고, 도 24는 실시예 4에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고, 도 25는 실시예 5에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이다.
도 21 내지 25를 참고하면, 실시예에 따른 마이크로 구조체 어레이는 실질적으로 균일한 모양 및 크기의 마이크로 구조체로 형성되었음을 확인할 수 있다.
평가 III
실시예 3, 9 및 10에 따른 마이크로 구조체 어레이를 평가한다.
그 결과는 도 23, 26 및 27과 같다.
도 23은 실시예 3에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고, 도 26은 실시예 9에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고, 도 27은 실시예 10에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이다.
도 23, 26 및 27을 참고하면, 실시예에 따른 마이크로 구조체 어레이는 오목 마이크로 패턴과 실질적으로 동일한 모양 및 크기로 형성되었음을 확인할 수 있다. 이로부터 오목 마이크로 패턴을 가진 주형을 사용하여 원하는 모양과 크기의 마이크로 구조체 어레이를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
평가 IV
실시예 3, 11, 12, 13과 비교예 1 내지 4에 따른 마이크로 구조체 어레이를 평가한다.
그 결과는 도 28 내지 31과 같다.
도 28(a)는 실시예 3에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고, 도 28(b)는 비교예 1에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고, 도 29(a)는 실시예 11에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고, 도 29(b)는 비교예 2에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고, 도 30(a)는 실시예 12에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고, 도 30(b)는 비교예 3에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고, 도 31(a)는 실시예 13에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고, 도 31(b)는 비교예 4에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이다.
도 28 내지 31을 참고하면, 실시예에 따른 마이크로 구조체 어레이는 비교예에 따른 마이크로 구조체 어레이와 비교하여 오목 마이크로 패턴의 모양 및 크기와 가깝게 형성되었음을 확인할 수 있다.
평가 V
실시예 6에 따른 마이크로 구조체 어레이를 평가한다.
도 32는 실시예 6에 따른 마이크로 구조체 어레이의 사진이고 도 33은 도 32의 마이크로 구조체 어레이 내 페로브스카이트 나노결정을 투과전자현미경(JEM-F200, JEOL사)를 사용하여 분석한 결과이다.
도 32 및 33을 참고하면, 실시예 6에 따른 마이크로 구조체 어레이는 오목 마이크로 패턴과 실질적으로 동일한 모양 및 크기로 형성되었음을 확인할 수 있으며 페로브스카이트 나노결정의 결정 크기가 약 4.3nm인 것을 확인할 수 있다.
평가 VI
실시예 1 내지 3과 비교예 1에 따른 마이크로 구조체 어레이에 He-Cd 레이저(λ = 325 nm)를 조사하여 광 발광 (photoluminescence)을 확인한다.
마이크로 구조체 어레이의 광 발광은 마이크로 광 발광 시스템 (micro-photoluminescence system, Dongwoo Optron 사) 을 이용하여 평가한다.
그 결과는 도 34와 같다.
도 34는 실시예 1 내지 3과 비교예 1에 따른 마이크로 발광 다이오드의 발광 스펙트럼이다.
도 34를 참고하면, 실시예 1 내지 3에 따른 마이크로 발광 다이오드는 비교예 1에 따른 마이크로 발광 다이오드와 비교하여 최대 발광 파장에서의 발광 세기가 높은 것을 확인할 수 있다.
평가 VII
실시예 3, 11, 12, 13에 따른 마이크로 구조체 어레이 위에 인듐(In)이 증착된 유리기판을 접촉시켜 마이크로 발광 다이오드를 제조하고, 마이크로 발광 다이오드의 전기 발광 (electroluminescence)을 확인한다.
마이크로 구조체 어레이의 전기 발광은 전기 발광 측정 시스템 (EL measurement system, Dongwoo Optron 사)과 BX-51 광학현미경 (Olympus 사)을 이용하여 평가한다.
그 결과는 도 35 및 36과 같다.
도 35는 실시예 3, 11, 12, 13에 따른 마이크로 발광 다이오드에서 하나의 서브화소에서의 발광 특성을 보여주는 사진이고, 도 36은 실시예 11에 따른 마이크로 발광 다이오드의 발광 스펙트럼이다.
도 35 및 도 36을 참고하면, 실시예에 따른 마이크로 발광 다이오드는 오목 마이크로 패턴의 모양 및 크기와 실질적으로 동일한 마이크로 구조체(서브화소)가 형성되었음을 확인할 수 있다.
평가 VIII
실시예 3에 따른 마이크로 구조체 어레이(녹색), 실시예 7에 따른 마이크로 구조체 어레이(적색) 및 실시예 8에 따른 마이크로 구조체 어레이(청색)를 각각 형성하고, 이러한 녹색, 적색 및 청색 마이크로 구조체에 He-Cd 레이저 (λ = 325 nm)를 조사하여 광 발광 (photoluminescence)을 확인한다.
마이크로 구조체 어레이의 광 발광은 마이크로 광 발광 시스템 (micro-photoluminescence system, Dongwoo Optron 사) 과 BX-51 광학현미경 (Olympus 사)을 이용하여 평가한다.
그 결과는 도 37, 38 및 표 2와 같다.
도 37은 실시예 3, 7, 8에 따른 마이크로 구조체 어레이의 발광 사진이고, 도 38은 실시예 3, 7, 8에 따른 마이크로 구조체 어레이의 발광 스펙트럼이다.
최대발광파장(λmax, nm) 반치폭 (nm)
실시예 3 532.7 19.2
실시예 7 628.1 31.8
실시예 8 440.8 20.6
도 37, 38 및 표 2를 참고하면, 실시예 3, 7, 8에 따른 마이크로 구조체 어레이는 적색 파장 영역, 녹색 파장 영역 및 청색 파장 영역에서 각각 좁은 반치폭으로 양호한 발광 특성을 나타냄을 확인할 수 있다.
평가 IX
실시예 3에 따른 마이크로 구조체 어레이, 실시예 6에 따른 마이크로 구조체 어레이 및 비교예 1에 따른 마이크로 구조체 어레이를 각각 형성하고, 이러한 마이크로 구조체 어레이 위에 각각 인듐(In)이 증착된 유리기판을 접촉시켜 마이크로 발광 다이오드를 제조하고, 마이크로 발광 다이오드의 공기 중 노출 시간에 따른 발광 안정성 및 일정 전압 하에서 연속 구동에 따른 발광 안정성을 확인한다.
마이크로 구조체 어레이의 발광 안정성은 20℃, 1기압 및 상대습도 65% 하에서 전기 발광 측정 시스템 (EL measurement system, Dongwoo Optron 사)과 BX-51 광학현미경 (Olympus 사)을 이용하여 발광 특성의 변화로부터 평가한다.
그 결과는 도 39 및 40과 같다.
도 39는 실시예 3, 6과 비교예 1에 따른 마이크로 발광 다이오드의 공기 중 노출시간에 따른 발광 안정성을 보여주는 사진이고, 도 40은 실시예 3, 6과 비교예 1에 따른 마이크로 발광 다이오드의 연속 구동에 따른 발광 안정성을 보여주는 사진이다.
도 39를 참고하면, 실시예에 따른 마이크로 발광 다이오드는 비교예에 따른 마이크로 발광 다이오드와 비교하여 공기 중 노출시간에 따른 발광 안정성이 우수한 것을 확인할 수 있다.
도 40을 참고하면, 실시예에 따른 마이크로 발광 다이오드는 비교예에 따른 마이크로 발광 다이오드와 비교하여 연속 구동에 따른 발광 안정성이 우수한 것을 확인할 수 있다.
이상에서 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 권리범위에 속하는 것이다.
10, 110, 210: 기판
30: 패턴화된 주형
30a: 오목 마이크로 패턴 어레이
30a-1: 오목 마이크로 패턴
100: 마이크로 구조체 어레이
120: 마이크로 구조체
121: 페로브스카이트 전구체
122: 친수성 고분자
123: 리간드
124: 복합체
200: 마이크로 발광 다이오드
220: 제1 전극
230: 제2 전극
240: 250: 전하 보조층

Claims (20)

  1. 복수의 오목 마이크로 패턴이 배열된 오목 마이크로 패턴 어레이를 가진 주형을 준비하는 단계,
    페로브스카이트 전구체와 친수성 고분자를 포함한 페로브스카이트 전구체 용액을 준비하는 단계,
    기판 위에 상기 페로브스카이트 전구체 용액을 도포하는 단계,
    상기 페로브스카이트 전구체 용액 위에 상기 주형을 배치하여 상기 복수의 오목 마이크로 패턴 내에 상기 페로브스카이트 전구체 용액을 가두는 단계, 그리고
    상기 복수의 오목 마이크로 패턴 내에서 상기 페로브스카이트 전구체 용액으로부터 페로브스카이트 나노결정과 친수성 고분자의 복합체를 얻는 단계, 그리고
    상기 주형을 제거하여 상기 페로브스카이트 나노결정과 친수성 고분자의 복합체를 포함한 복수의 마이크로 구조체가 배열된 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계
    를 포함하는 마이크로 구조체 어레이의 제조 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 친수성 고분자는 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌아민, 폴리아크릴아마이드, 폴리(메타)아크릴레이트, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리옥사졸린, 이들의 유도체 또는 이들의 공중합체를 포함하는 마이크로 구조체 어레이의 제조 방법.
  3. 제1항에서,
    상기 페로브스카이트 전구체 용액은 리간드를 더 포함하는 마이크로 구조체 어레이의 제조 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 리간드는 RCOOH, RNH2, R2NH, R3N, RSH, RH2PO, R2HPO, R3PO, RH2P, R2HP, R3P, ROH, RCOOR, RPO(OH)2, RPOOH, RHPOOH 또는 R2POOH (여기서, R은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40 지방족탄화수소, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40 방향족 탄화수소 또는 이들의 조합이다)로 표현되는 마이크로 구조체 어레이의 제조 방법.
  5. 제1항에서,
    상기 페로브스카이트 나노결정과 친수성 고분자의 복합체를 얻는 단계는 열처리하는 단계를 포함하는 마이크로 구조체 어레이의 제조 방법.
  6. 제5항에서,
    상기 열처리하는 단계는 50 내지 200℃의 온도에서 수행하는 마이크로 구조체 어레이의 제조 방법.
  7. 제1항에서,
    상기 마이크로 구조체의 크기는 상기 주형의 오목 마이크로 패턴의 크기와 같거나 그보다 작은 마이크로 구조체 어레이의 제조 방법.
  8. 제1항에서,
    상기 마이크로 구조체의 폭과 길이는 각각 80㎛ 이하인 마이크로 구조체 어레이의 제조 방법.
  9. 제1 전극을 형성하는 단계,
    상기 제1 전극 위에 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계, 그리고
    상기 마이크로 구조체 어레이 위에 제2 전극을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계는
    제1 파장 영역의 빛을 내는 제1 페로브스카이트 나노결정을 포함한 복수의 제1 마이크로 구조체가 배열된 제1 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계,
    제2 파장 영역의 빛을 내는 제2 페로브스카이트 나노결정을 포함한 복수의 제2 마이크로 구조체가 배열된 제2 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계, 그리고
    제3 파장 영역의 빛을 내는 제3 페로브스카이트 나노결정을 포함한 복수의 제3 마이크로 구조체가 배열된 제3 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계
    를 포함하며,
    상기 제1, 제2 및 제3 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계 중 적어도 하나는 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 수행하는 마이크로 발광 다이오드의 제조 방법.
  10. 페로브스카이트 나노결정과 친수성 고분자의 복합체를 포함한 복수의 마이크로 구조체가 배열되어 있는 마이크로 구조체 어레이.
  11. 제10항에서,
    상기 친수성 고분자는 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌아민, 폴리아크릴아마이드, 폴리(메타)아크릴레이트, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리옥사졸린, 이들의 유도체 또는 이들의 공중합체를 포함하는 마이크로 구조체 어레이.
  12. 제10항에서,
    상기 복합체는 상기 페로브스카이트 나노결정의 표면에 결합된 리간드를 더 포함하는 마이크로 구조체 어레이.
  13. 제12항에서,
    상기 리간드는 RCOOH, RNH2, R2NH, R3N, RSH, RH2PO, R2HPO, R3PO, RH2P, R2HP, R3P, ROH, RCOOR, RPO(OH)2, RPOOH, RHPOOH 또는 R2POOH (여기서, R은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40 지방족 탄화수소, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40 방향족 탄화수소 또는 이들의 조합이다)로부터 유래되는 마이크로 구조체 어레이.
  14. 제10항에서,
    상기 페로브스카이트 나노결정의 평균 결정 크기는 200nm 이하인 마이크로 구조체 어레이.
  15. 제10항에서,
    상기 마이크로 구조체의 폭과 길이는 각각 80㎛ 이하인 마이크로 구조체 어레이.
  16. 서로 마주하는 제1 전극과 제2 전극, 그리고
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 마이크로 구조체 어레이
    를 포함하는 마이크로 발광 다이오드.
  17. 제16항에서,
    상기 마이크로 구조체 어레이는
    제1 파장 영역의 빛을 내는 제1 페로브스카이트 나노결정과 친수성 고분자의 복합체를 포함한 복수의 제1 마이크로 구조체가 배열되어 있는 제1 마이크로 구조체 어레이,
    제2 파장 영역의 빛을 내는 제2 페로브스카이트 나노결정과 친수성 고분자의 복합체를 포함한 복수의 제2 마이크로 구조체가 배열된 제2 마이크로 구조체 어레이, 그리고
    제3 파장 영역의 빛을 내는 제3 페로브스카이트 나노결정과 친수성 고분자의 복합체를 포함한 복수의 제3 마이크로 구조체가 배열된 제3 마이크로 구조체 어레이
    를 포함하고,
    상기 제1 마이크로 구조체, 상기 제2 마이크로 구조체 및 상기 제3 마이크로 구조체는 인접하게 배치되어 있는 마이크로 발광 다이오드.
  18. 제17항에서,
    상기 마이크로 발광 다이오드는 서로 다른 색을 표시하는 제1, 제2 및 제3 서브화소를 포함하고,
    상기 제1 서브화소는 상기 제1 마이크로 구조체를 포함하고,
    상기 제2 서브화소는 상기 제2 마이크로 구조체를 포함하고,
    상기 제3 서브화소는 상기 제3 마이크로 구조체를 포함하는
    마이크로 발광 다이오드.
  19. 제16항에서,
    상기 제1 전극과 상기 마이크로 구조체 어레이 사이 및 상기 제2 전극과 상기 마이크로 구조체 어레이 사이 중 적어도 하나에 위치하는 전하 보조층을 더 포함하는 마이크로 발광 다이오드.
  20. 제16항에 따른 마이크로 발광 다이오드를 포함하는 표시 장치.
KR1020190154697A 2019-11-27 2019-11-27 마이크로 구조체 어레이 및 그 제조 방법, 마이크로 발광 다이오드 및 그 제조 방법과 표시 장치 KR20210065670A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190154697A KR20210065670A (ko) 2019-11-27 2019-11-27 마이크로 구조체 어레이 및 그 제조 방법, 마이크로 발광 다이오드 및 그 제조 방법과 표시 장치
US16/999,284 US11569446B2 (en) 2019-11-27 2020-08-21 Microstructures array and method of manufacturing the same and micro light emitting diode and method of manufacturing the same and display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190154697A KR20210065670A (ko) 2019-11-27 2019-11-27 마이크로 구조체 어레이 및 그 제조 방법, 마이크로 발광 다이오드 및 그 제조 방법과 표시 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210065670A true KR20210065670A (ko) 2021-06-04

Family

ID=75975102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190154697A KR20210065670A (ko) 2019-11-27 2019-11-27 마이크로 구조체 어레이 및 그 제조 방법, 마이크로 발광 다이오드 및 그 제조 방법과 표시 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11569446B2 (ko)
KR (1) KR20210065670A (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114318492B (zh) * 2022-01-04 2023-06-06 苏州大学 一种钙钛矿单晶的制备方法以及光电器件
CN116600613B (zh) * 2023-07-17 2023-09-26 四川京龙光电科技有限公司 一种钙钛矿柔性显示器件制备方法及柔性显示器件

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6829682B2 (ja) 2014-11-06 2021-02-10 エスエヌ ディスプレイ カンパニー リミテッド ペロブスカイト発光素子用の発光層及びその製造方法とこれを利用したペロブスカイト発光素子
CN104861958B (zh) 2015-05-14 2017-02-15 北京理工大学 一种钙钛矿/聚合物复合发光材料及其制备方法
US20210308934A1 (en) * 2017-03-16 2021-10-07 Board Of Regents, The University Of Texas System Nanoimprinting organo-metal perovskites for optoelectronic and photovoltaic applications
KR101992656B1 (ko) 2017-07-03 2019-06-26 한국생산기술연구원 요홈 패턴이 형성된 도너 기판, 그것의 가열을 통한 발광 패턴 형성방법, 발광 패턴, 및 발광 다이오드
US20200075816A1 (en) * 2018-08-30 2020-03-05 Oregon State University Micro-led apparatus with enhanced illumination, and method for forming such
GB201910352D0 (en) * 2019-07-19 2019-09-04 Univ Sheffield LED Arrays

Also Published As

Publication number Publication date
US11569446B2 (en) 2023-01-31
US20210159415A1 (en) 2021-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11056650B2 (en) Film of quantum dot, method for patterning the same and quantum dot light emitting device using the same
US11581504B2 (en) Electroluminescent device, and display device comprising the same
US7928353B2 (en) Displaying device and lighting device employing organic electroluminescence element
US20190189698A1 (en) Semiconducting particles in electronic elements
JP2005538511A (ja) フルカラー有機エレクトロルミネセンス・デバイスの製造方法
US10547018B2 (en) Electroluminescent device, and display device comprising the same
KR20210065670A (ko) 마이크로 구조체 어레이 및 그 제조 방법, 마이크로 발광 다이오드 및 그 제조 방법과 표시 장치
Lee et al. Recent Advances in Patterning Strategies for Full-Color Perovskite Light-Emitting Diodes
DE102008056370A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines organischen strahlungsemittierenden Bauelements und organisches strahlungsemittierendes Bauelement
US20220376217A1 (en) Microstructure array and method of manufacturing the same and micro-light-emitting diode and method of manufacturing the same and display device
KR102627422B1 (ko) 랑뮤어 블로젯 공정을 통한 선편광 양자나노막대 기반 발광 소자 및 그의 제조 방법
Bang et al. 36‐3: novel and simple patterning process of quantum dots via transfer printing for active matrix QD‐LED
CN114361352B (zh) 半导体器件、显示面板及装置、光存储装置及其使用方法
US20220131099A1 (en) Electroluminescent devices with organic transport layers
US12010862B2 (en) Electroluminescent devices with hybrid organic-inorganic transport layers
WO2024116362A1 (ja) 発光素子、表示装置、発光素子の製造方法
US20220131102A1 (en) Electroluminescent devices with hybrid transport layers
US20240014358A1 (en) Light emitting device and display device including the same
WO2023233481A1 (ja) 発光素子およびその製造方法、表示装置並びに酸化ニッケルナノ粒子分散液
US20220282152A1 (en) Electro-luminescent material and electro-luminescent device
KR20240037170A (ko) 전계 발광 소자, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 표시 장치
Li et al. CdSe/ZnS Quantum Dot Patterned Arrays for Full-Color Light-Emitting Diodes in Active-Matrix QLED Display
Nakanishi et al. 58‐2: Distinguished Paper: Active Matrix QD‐LED with Top Emission Structure by UV Lithography for RGB Patterning
KR20230173445A (ko) 올인원공정으로 수행된 페로브스카이트 양자점 필름의 제조방법 및 그를 이용한 뱅크프리 패터닝 공정 기반 페로브스카이트 반도체 소자
Jiang Surface and interface engineering in quantum dot and double-heterojunction nanorod light-emitting diodes

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination