KR20210077257A - Process of manufacturing light emitting film having inorganic luminescent particle, process of light emitting device and inorganic light emitting diode having inorganic luminescnent particle - Google Patents

Process of manufacturing light emitting film having inorganic luminescent particle, process of light emitting device and inorganic light emitting diode having inorganic luminescnent particle Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing a thin film by heat-treating a thin film made of inorganic light-emitting particles in a high-vacuum condition and performing hydrothermal treatment, and to a method for manufacturing a light emitting diode and a light emitting device including the thin film. By the two-step heat treatment according to the present invention, the inorganic light-emitting particles are stabilized by removing surface defects of the inorganic light-emitting particles, and the luminous efficiency of the inorganic light-emitting particles is improved. The thin film with improved luminous efficiency may be applied to a light emitting film interposed between a liquid crystal panel and a backlight unit in a liquid crystal display device or together with other light emitting sheets in the backlight unit, to a color conversion layer disposed adjacent to an array panel, and to a light emitting material layer constituting the inorganic light emitting diode.

Description

무기발광입자를 포함하는 발광 필름의 제조 방법, 발광장치 및 무기발광다이오드의 제조 방법{PROCESS OF MANUFACTURING LIGHT EMITTING FILM HAVING INORGANIC LUMINESCENT PARTICLE, PROCESS OF LIGHT EMITTING DEVICE AND INORGANIC LIGHT EMITTING DIODE HAVING INORGANIC LUMINESCNENT PARTICLE}Method of manufacturing a light emitting film containing inorganic light emitting particles, a light emitting device and a method of manufacturing an inorganic light emitting diode

본 발명은 발광 필름 및 발광장치를 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무기발광입자의 발광 효율이 개선된 발광 필름을 제조하는 방법과 무기발광입자를 포함하는 발광장치 및 무기발광다이오드를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a light emitting film and a light emitting device, and more particularly, to a method for manufacturing a light emitting film having improved luminous efficiency of inorganic light emitting particles, and manufacturing a light emitting device and an inorganic light emitting diode comprising inorganic light emitting particles it's about how to

정보 통신 기술 및 전자공학 기술이 발전하면서 종래의 음극선관 표시장치(CRT)를 대신하는 다양한 평판표시장치가 연구되고 있다. 평판표시장치 중에서도 CRT에 비하여 박형 및 경량화를 구현할 수 있는 액정표시장치(liquid crystal display(LCD) device), 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED)를 도입한 유기발광장치 및 양자점 발광다이오드(Quantum Dot Light Emitting Diode; QLED 또는 QD-LED)를 도입한 양자점 발광표시장치가 주목을 받고 있다. With the development of information communication technology and electronic engineering technology, various flat panel display devices replacing the conventional cathode ray tube display (CRT) are being studied. Among flat panel displays, liquid crystal display (LCD) devices that can realize thinner and lighter weight compared to CRTs, organic light emitting diodes (OLEDs), and quantum dot light emitting diodes (OLEDs) are introduced. A quantum dot light emitting display device incorporating a Dot Light Emitting Diode (QLED or QD-LED) is attracting attention.

유기발광표시장치와 양자점 발광표시장치는 각각 자-발광 소자인 유기발광다이오드 또는 양자점 발광다이오드를 필수적 구성요소로 포함한다. 백라이트 유닛을 필요로 하는 비-발광 소자인 액정표시장치에 비하여, 유기발광표시장치와 양자점 발광표시장치는 박형 및 경량화를 더욱 구현할 수 있다. 또한 유기발광다이오드와 양자점 발광다이오드는 액정표시패널에 비하여 소비전력 측면에서도 유리하여, 저-전압 구동이 가능하고, 응답 속도가 빠른 장점을 가지고 있다. 아울러, 유기발광다이오드와 양자점 발광다이오드는 제조 공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 액정표시장치 보다 많이 절감할 수 있는 장점이 있다. The organic light emitting display device and the quantum dot light emitting display device each include an organic light emitting diode or a quantum dot light emitting diode, which is a self-light emitting device, as essential components. Compared to a liquid crystal display, which is a non-light emitting device that requires a backlight unit, the organic light emitting display device and the quantum dot light emitting display device can be further reduced in thickness and weight. In addition, organic light emitting diodes and quantum dot light emitting diodes are advantageous in terms of power consumption compared to liquid crystal display panels, and thus have advantages of low-voltage driving and fast response speed. In addition, since the organic light emitting diode and the quantum dot light emitting diode have a simple manufacturing process, there is an advantage in that the production cost can be greatly reduced compared to the conventional liquid crystal display device.

유기발광표시장치 또는 양자점 표시장치는 적색(Red, R), 녹색(Green, G) 및 청색(Blue, B) 화소영역 별로 적색 발광층, 녹색 발광층, 청색 발광층을 형성하여 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue) 빛을 발광함으로써, 풀 컬러 영상을 구현한다. 최근에는 화소영역 전체에 대하여 백색을 발광하는 발광다이오드를 형성하고 컬러필터 또는 색 변환층을 이용하는 적색/녹색/청색/백색 구조의 유기발광표시장치 또는 양자점 표시장치가 주로 사용된다. An organic light emitting display device or a quantum dot display device forms a red light emitting layer, a green light emitting layer, and a blue light emitting layer for each red (Red, R), green (Green, G), and blue (Blue, B) pixel area to form a red (Red), green ( By emitting green and blue light, a full-color image is realized. Recently, an organic light emitting diode or quantum dot display having a red/green/blue/white structure in which a light emitting diode emitting white light is formed over the entire pixel area and using a color filter or a color conversion layer is mainly used.

그런데, 무기발광입자인 양자점이나 양자막대는 산소나 습기에 취약하고, 내열성이 좋지 않다. 따라서 무기발광입자를 합성하거나 무기발광입자를 포함하는 발광표시장치를 제조할 때, 고온의 공정 및 외부의 공기나 습기에 노출된 무기발광입자가 열화되면서, 발광표시장치의 발광 효율과 발광 수명이 저하된다. However, quantum dots or quantum rods, which are inorganic light emitting particles, are vulnerable to oxygen or moisture and have poor heat resistance. Therefore, when synthesizing inorganic light emitting particles or manufacturing a light emitting display device containing inorganic light emitting particles, the inorganic light emitting particles exposed to high temperature processes and external air or moisture deteriorate, so that the luminous efficiency and luminous lifespan of the light emitting display device are reduced. is lowered

본 발명의 목적은 무기발광입자의 발광 효율을 향상시킬 수 있는 발광 필름의 제조 방법, 발광 효율이 향상된 무기발광입자로 이루어진 발광물질층을 포함하는 무기발광다이오드의 제조 방법 및 발광 효율이 향상된 무기발광입자로 이루어진 색 변환층을 가지는 발광장치를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다. An object of the present invention is a method for manufacturing a light emitting film capable of improving the luminous efficiency of inorganic light emitting particles, a method for manufacturing an inorganic light emitting diode comprising a light emitting material layer made of inorganic light emitting particles with improved light emitting efficiency, and inorganic light emitting with improved luminous efficiency An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a light emitting device having a color conversion layer made of particles.

일 측면에서, 본 발명은 무기발광입자로 이루어진 발광 필름을 준비하는 단계; 상기 발광 필름을 챔버에 로딩하고, 진공 분위기 및 180 내지 230℃의 온도에서 열 처리(thermal annealing)를 수행하는 단계; 및 상기 열 처리된 상기 발광 필름이 로딩된 상기 챔버에서 수열 처리(hydro thermal annealing)를 수행하는 단계를 포함하는 발광 필름을 제조하는 방법을 제공한다.In one aspect, the present invention comprises the steps of preparing a light emitting film made of inorganic light emitting particles; loading the light emitting film into a chamber, and performing thermal annealing in a vacuum atmosphere and a temperature of 180 to 230°C; and performing hydro thermal annealing in the chamber in which the heat-treated light emitting film is loaded.

다른 측면에서, 본 발명은 어레이 패널을 준비하는 단계; 상기 어레이 패널 상부에 무기발광입자로 이루어진 색 변환층을 배치하는 단계; 상기 색 변환층이 배치된 상기 어레이 패널을 챔버에 로딩하고, 진공 분위기 및 180 내지 230℃의 온도에서 열 처리를 수행하는 단계; 및 상기 열 처리된 상기 색 변환층이 배치된 상기 어레이 패널이 로딩된 상기 챔버에서 수열 처리를 수행하는 단계를 포함하는 발광장치를 제조하는 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention comprises the steps of preparing an array panel; disposing a color conversion layer made of inorganic light emitting particles on the array panel; loading the array panel on which the color conversion layer is disposed into a chamber, and performing heat treatment in a vacuum atmosphere and a temperature of 180 to 230°C; and performing hydrothermal treatment in the chamber in which the array panel on which the heat-treated color conversion layer is disposed is loaded.

또 다른 측면에서, 본 발명은 제 1 전극 상에 제 1 전하이동층을 형성하는 단계; 상기 제 1 전하이동층 상에 무기발광입자를 포함하는 발광물질층을 형성하는 단계; 상기 발광물질층이 형성된 박막을 챔버에 로딩하고, 진공 분위기 및 180 내지 230℃의 온도에서 열 처리를 수행하는 단계; 및 상기 열 처리된 상기 박막이 로딩된 상기 챔버에서 수열 처리를 수행하는 단계를 포함하는 무기발광다이오드를 제조하는 방법을 제공한다. In another aspect, the present invention comprises the steps of forming a first charge transfer layer on the first electrode; forming a light emitting material layer including inorganic light emitting particles on the first charge transfer layer; loading the thin film on which the light emitting material layer is formed into a chamber, and performing heat treatment in a vacuum atmosphere and a temperature of 180 to 230°C; and performing hydrothermal treatment in the chamber in which the heat-treated thin film is loaded.

본 발명은 고열 상태 및/또는 외부의 산소나 수분과 반응하여 열화(degradation)된 무기발광입자를 포함하는 발광 필름, 색 변환층 및/또는 무기발광다이오드의 발광물질층과 같은 박막을 고-진공 조건에서 1차로 열처리하고, 2차로 수열 처리하여 무기발광재료의 발광 효율을 향상시키는 방법을 제안한다. The present invention provides a high-vacuum thin film, such as a light emitting film, a color conversion layer, and/or a light emitting material layer of an inorganic light emitting diode, comprising inorganic light emitting particles that are degraded by reaction with oxygen or moisture outside in a high temperature state and/or We propose a method for improving the luminous efficiency of inorganic light-emitting materials by first heat-treating under the conditions and secondly performing hydrothermal treatment.

본 발명의 공정을 도입하여, 무기발광입자로부터 유기 리간드가 이탈하는 것을 최소화할 수 있고, 무기발광입자 표면에서 빈격자점과 같은 표면 결함을 최소화하며, 산화막을 제거하고, 무기발광입자 표면에 유기 리간드를 강하게 결합시켜, 무기발광입자를 안정시킨다. 이에 따라, 무기발광재료에서 전하의 재결합에 의한 엑시톤이 안정적으로 형성되면서, 무기발광입자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 공정을 도입하여, 발광 효율이 향상된 발광 필름, 무기발광다이오드 및 발광장치를 구현할 수 있다. By introducing the process of the present invention, it is possible to minimize the separation of the organic ligand from the inorganic light-emitting particles, minimize surface defects such as vacant lattice dots on the surface of the inorganic light-emitting particles, remove the oxide film, and organic light-emitting particles on the surface of the inorganic light-emitting particles By strongly binding the ligand, the inorganic luminescent particles are stabilized. Accordingly, excitons are stably formed by recombination of charges in the inorganic light emitting material, and the luminous efficiency of the inorganic light emitting particles can be improved. By introducing the process of the present invention, it is possible to implement a light emitting film, an inorganic light emitting diode and a light emitting device with improved luminous efficiency.

도 1은 고온 조건에서 외부 산소와 반응하여 무기발광입자 표면의 유기 리간드가 이탈하고 산화막이 형성되면서 무기발광입자가 열화(degradation)되는 과정을 개략적으로 보여주는 모식도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명에 따라 발광 효율이 개선된 무기발광입자를 제조하기 위한 공정에 적용될 수 있는 진공 챔버를 포함한 장비를 개략적으로 나타낸 모식도이다. 도 2a는 고-진공 열 처리 단계를 개략적으로 나타내고, 도 2b는 수열 처리 단계를 개략적으로 나타낸다.
도 3은 열화된 무기발광입자가 본 발명의 공정을 통하여 발광 효율이 개선된 무기발광입자로 변환되는 과정을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 발광 효율이 개선된 색 변환층을 포함하는 발광장치의 일례로서, 마이크로 엘이디가 도입된 발광표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 중복되는 부분을 회피하기 위하여, 적색 서브픽셀 영역으로만 박막트랜지스터를 상세히 나타내고, 나머지 서브픽셀 영역에서 박막트랜지스터의 구성은 생략하였다.
도 5a 내지 도 5d는 각각 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 발광 효율이 개선된 색 변환층을 포함하는 발광장치를 각각의 단계에 따라 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 예시적인 실시형태에 따라 발광 효율이 개선된 색 변환층을 포함하는 발광장치의 일례로서, 발광다이오드가 도입된 발광표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 중복되는 부분을 회피하기 위하여, 적색 서브픽셀 영역으로만 박막트랜지스터를 상세히 나타내고, 나머지 서브픽셀 영역에서 박막트랜지스터의 구성은 생략하였다.
도 7a 내지 도 7c는 각각 본 발명의 다른 예시적인 실시형태에 따라 발광 효율이 개선된 색 변환층을 포함하는 발광장치를 각각의 단계에 따라 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 예시적인 실시형태에 따라 발광 효율이 개선된 발광물질층을 포함하는 무기발광다이오드를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9a 내지 도 9d는 각각 본 발명의 다른 예시적인 실시형태에 따라 발광 효율이 개선된 발광물질층을 포함하는 무기발광다이오드를 각각의 단계에 따라 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 실시예에 따라 각각의 공정에서 발광 필름의 표면 형태를 보여주는 전자현미경(TEM) 사진이다. 도 10a는 경화 공정을 진행하기 전, 도 10b는 경화 공정 직후, 도 10c는 고-진공 열 처리 후, 도 10d는 수열 처리 후에 수득된 발광 필름을 나타낸다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시예에 따라 발광 필름을 구성하는 무기발광입자 표면에 부착된 유기 리간드의 결합력을 알아보기 위한 방출기체분석-질량분석(Evolved gas analysis-mass spectrometry, EGA-MS) 결과를 보여주는 그래프이다. 도 11a는 경화 공정을 진행하기 전, 도 11b는 고-진공 열처리 및 수열 처리 후의 발광 필름을 분석한 결과이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 실시예에 따라 발광 필름을 구성하는 무기발광입자 표면에 부착된 유기 리간드의 결합력을 알아보기 위한 기체크로마토그래피-질량분석(gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS) 결과를 보여주는 그래프이다. 도 12a는 경화 공정을 진행하기 전, 도 12b는 고-진공 열처리 및 수열 처리 후의 발광 필름을 분석한 결과이다.
1 is a schematic diagram schematically showing a process in which an inorganic light emitting particle is degraded as an organic ligand on the surface of an inorganic light emitting particle is separated and an oxide film is formed by reacting with external oxygen under a high temperature condition.
2A and 2B are schematic diagrams schematically showing equipment including a vacuum chamber that can be applied to a process for producing inorganic light-emitting particles with improved luminous efficiency according to the present invention, respectively. Fig. 2a schematically shows the high-vacuum heat treatment step, and Fig. 2b schematically shows the hydrothermal treatment step.
3 is a schematic diagram schematically showing a process in which deteriorated inorganic light-emitting particles are converted into inorganic light-emitting particles having improved luminous efficiency through the process of the present invention.
4 is a cross-sectional view schematically illustrating a light emitting display device to which a micro LED is introduced as an example of a light emitting device including a color conversion layer having improved luminous efficiency according to an exemplary embodiment of the present invention. In order to avoid overlapping portions, the thin film transistor is shown in detail only in the red sub-pixel region, and the configuration of the thin film transistor in the remaining sub-pixel region is omitted.
5A to 5D are cross-sectional views schematically showing a light emitting device including a color conversion layer having improved luminous efficiency according to an exemplary embodiment of the present invention according to respective steps.
6 is a cross-sectional view schematically illustrating a light emitting display device to which a light emitting diode is introduced as an example of a light emitting device including a color conversion layer having improved light emitting efficiency according to another exemplary embodiment of the present invention. In order to avoid overlapping portions, the thin film transistor is shown in detail only in the red sub-pixel region, and the configuration of the thin film transistor in the remaining sub-pixel region is omitted.
7A to 7C are cross-sectional views schematically showing a light emitting device including a color conversion layer having improved luminous efficiency according to another exemplary embodiment of the present invention according to respective steps.
8 is a cross-sectional view schematically illustrating an inorganic light emitting diode including a light emitting material layer having improved light emitting efficiency according to another exemplary embodiment of the present invention.
9A to 9D are cross-sectional views schematically showing an inorganic light emitting diode including a light emitting material layer having improved light emitting efficiency according to another exemplary embodiment of the present invention according to each step.
10A to 10D are electron microscope (TEM) pictures showing the surface morphology of a light emitting film in each process according to an embodiment of the present invention. 10A shows the light emitting film obtained before the curing process, FIG. 10B immediately after the curing process, FIG. 10C after high-vacuum heat treatment, and FIG. 10D after hydrothermal treatment.
11a and 11b are emission gas analysis-mass spectrometry (EGA-MS) for determining the binding force of the organic ligand attached to the surface of the inorganic light emitting particle constituting the light emitting film according to an embodiment of the present invention; ) is a graph showing the results. FIG. 11A is an analysis result of a light emitting film before the curing process, and FIG. 11B is a high-vacuum heat treatment and hydrothermal treatment.
12a and 12b are gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) for examining the binding force of the organic ligand attached to the surface of the inorganic light-emitting particle constituting the light-emitting film according to an embodiment of the present invention; This is a graph showing the results. FIG. 12A is a result of analyzing the light emitting film before the curing process, and FIG. 12B is the high-vacuum heat treatment and hydrothermal treatment.

이하, 첨부하는 도면을 참조하면서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

양자점(Quantum dot, QD) 및 양자막대(Quantum Rod, QR)과 같은 무기발광 입자를 포함하는 발광 필름은 포토레지스트(photo resist, PR) 공정뿐만 아니라, 잉크젯 인쇄 공정과 같은 용액 공정을 통하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 열-경화성 타입의 잉크 조성물은 무기발광입자, 고분자, 고굴절률 소재 및 용매가 포함되며, 통상적으로 무기발광입자는 잉크 조성물 중에 대략 30 중량%의 비율로 포함된다. 무기발광입자를 포함하는 열-경화성 필름의 두께는 통상적으로 6 ㎛ 이상이며, 열을 가하는 소성 공정에 의하여 무기발광입자의 발광 효율이 저하되는 문제가 있는데, 이에 대하여 설명한다. A light emitting film containing inorganic light emitting particles such as quantum dots (QD) and quantum rods (QR) can be formed through a solution process such as an inkjet printing process as well as a photo resist (PR) process. can For example, the heat-curable type ink composition includes inorganic light-emitting particles, a polymer, a high refractive index material, and a solvent, and the inorganic light-emitting particles are typically included in the ink composition in a proportion of about 30% by weight. The thickness of the heat-curable film including the inorganic light emitting particles is usually 6 μm or more, and there is a problem in that the luminous efficiency of the inorganic light emitting particles is lowered by the firing process applying heat, which will be described.

도 1은 고온 조건에서 외부 산소와 반응하여 무기발광입자 표면의 유기 리간드가 이탈하고 산화막이 형성되면서 무기발광입자가 열화(degradation)되는 과정을 개략적으로 보여주는 모식도이다. 무기발광입자(100)는 양자점(quantum dots, QDs) 또는 양자막대(quantum rods, QRs)와 같은 나노 무기발광입자로 이루어질 수 있다. 양자점 또는 양자막대는 불안정한 상태의 전자가 전도대 에너지 준위에서 가전자대 에너지 준위로 내려오면서 발광하는 나노 무기 입자이다. 1 is a schematic diagram schematically showing a process in which an inorganic light emitting particle is degraded as an organic ligand on the surface of an inorganic light emitting particle is separated and an oxide film is formed by reacting with external oxygen under a high temperature condition. The inorganic light emitting particles 100 may be formed of nano inorganic light emitting particles such as quantum dots (QDs) or quantum rods (QRs). Quantum dots or quantum rods are nano-inorganic particles that emit light as electrons in an unstable state descend from the conduction band energy level to the valence band energy level.

이들 나노 무기발광입자(100)는 흡광 계수(extinction coefficient)가 매우 크고 무기 입자 중에서는 양자 효율(quantum yield)도 우수하므로 강한 형광을 발생시킨다. 또한, 나노 무기발광입자(100)의 크기에 따라 발광 파장이 변경되므로, 나노 무기발광입자(100)의 크기를 조절하면 가시광선 전 영역대의 빛을 얻을 수 있으므로 다양한 컬러를 구현할 수 있다. These nano-inorganic light-emitting particles 100 have a very high extinction coefficient and also have excellent quantum yield among inorganic particles, thereby generating strong fluorescence. In addition, since the emission wavelength is changed according to the size of the inorganic light emitting nano particles 100, by adjusting the size of the inorganic light emitting nano particles 100, light in the entire range of visible light can be obtained, so that various colors can be realized.

하나의 예시적인 실시형태에서, 양자점 또는 양자막대와 같은 무기발광입자(100)는 단일 구조를 가질 수도 있다. 다른 예시적인 실시형태에서, 양자점 또는 양자막대와 같은 무기발광입자(100)는 코어(core, 110)/쉘(shell, 120)의 이종 구조를 가질 수 있고, 쉘(120)의 표면에 결합하거나 유리되는 다수의 유기 리간드(130)를 포함할 수 있다. 이때, 쉘(120)은 하나의 쉘로 이루어질 수도 있고, 다수의 쉘(multi shells)로 이루어질 수도 있다. In one exemplary embodiment, the inorganic light emitting particles 100 such as quantum dots or quantum rods may have a single structure. In another exemplary embodiment, the inorganic light emitting particles 100 such as quantum dots or quantum rods may have a heterogeneous structure of a core 110 / shell 120, bonded to the surface of the shell 120, or A plurality of free organic ligands 130 may be included. In this case, the shell 120 may be formed of one shell or a plurality of shells (multi shells).

코어(110) 및/또는 쉘(120)로 합성될 수 있는 반응 전구체 종류, 코어(110) 및/또는 쉘(120)을 합성하기 위한 반응 전구체의 주입 속도, 반응 온도, 쉘(120)의 표면에 연결되는 유기 리간드(130)의 종류 등에 따라, 나노 무기발광입자(100)의 성장 정도 및 결정 구조 등을 조절할 수 있다. 나노 무기발광입자(100)의 에너지 밴드갭이 조절되면서 다양한 파장대의 광 방출을 유도할 수 있다. The type of reactive precursor that can be synthesized into the core 110 and/or the shell 120 , the injection rate of the reactive precursor for synthesizing the core 110 and/or the shell 120 , the reaction temperature, and the surface of the shell 120 . The growth degree and crystal structure of the nano-inorganic light-emitting particles 100 may be adjusted according to the type of the organic ligand 130 connected to the . As the energy band gap of the inorganic light emitting nano particles 100 is adjusted, light emission of various wavelength bands may be induced.

예를 들어, 양자점 또는 양자막대와 같은 무기발광입자(100)는 코어(110)의 에너지 밴드갭(energy bandgap)이 쉘(120)의 에너지 밴드갭에 의해 둘러싸인 구조의 발광 입자인 타입-° 코어/쉘 구조를 가질 수 있다. 무기발광입자(300)가 타입-Ⅰ 코어/쉘 구조를 가지는 경우, 전자와 정공이 코어(110)를 향해 이동하여 코어(110) 내에서 전자와 정공의 재결합이 이루어지면서 에너지를 빛으로 발산하기 때문에, 코어(110)의 두께에 따라 무기발광입자(100)의 발광 파장을 조절할 수 있다. For example, the inorganic light emitting particles 100 such as quantum dots or quantum rods are type-° cores in which the energy bandgap of the core 110 is surrounded by the energy bandgap of the shell 120 . It can have a /shell structure. When the inorganic light emitting particle 300 has a type-I core/shell structure, electrons and holes move toward the core 110 and recombination of electrons and holes occurs in the core 110 to emit energy as light. Therefore, it is possible to adjust the emission wavelength of the inorganic light emitting particle 100 according to the thickness of the core 110 .

다른 예시적인 실시형태에서, 양자점 또는 양자막대와 같은 무기발광입자(100)는 코어(110)의 밴드갭 에너지와 쉘(120)의 밴드갭 에너지가 어긋나게(staggered) 존재하여, 전자와 정공이 코어와 쉘 중에서 서로 반대 방향으로 이동하는 발광 입자인 타입 Ⅱ 코어/쉘 구조를 가질 수도 있다. 타입 Ⅱ 코어/쉘 구조의 경우, 쉘(120)의 두께와 밴드갭의 위치에 따라 무기발광입자(100)의 발광 파장을 조절할 수 있다. In another exemplary embodiment, the inorganic light emitting particles 100 such as quantum dots or quantum rods exist in which the band gap energy of the core 110 and the band gap energy of the shell 120 are staggered, so that electrons and holes are separated from the core. It may have a type II core/shell structure, which is a light emitting particle moving in opposite directions among the and the shell. In the case of the type II core/shell structure, the emission wavelength of the inorganic light emitting particles 100 may be adjusted according to the thickness of the shell 120 and the position of the band gap.

또 다른 예시적인 실시형태에서, 양자점 또는 양자막대와 같은 무기발광입자(100)는 코어(110)의 에너지 밴드갭이 쉘(120)의 에너지 밴드갭보다 큰 구조의 발광 입자인 리버스 타입-Ⅰ(reverse type-Ⅰ) 코어/쉘 구조를 가질 수 있다. 리버스 타입-Ⅰ 코어/쉘 구조의 경우, 쉘(320)의 두께에 따라 무기발광입자(100)의 발광 파장을 조절할 수 있다. In another exemplary embodiment, the inorganic light-emitting particles 100 such as quantum dots or quantum rods are reverse-type-I (reversed type-I), which are light-emitting particles having a structure in which the energy band gap of the core 110 is larger than that of the shell 120. It may have a reverse type-I) core/shell structure. In the case of the reverse type-I core/shell structure, the emission wavelength of the inorganic light emitting particles 100 may be adjusted according to the thickness of the shell 320 .

일례로, 양자점 또는 양자막대와 같은 무기발광입자(100)가 타입-Ⅰ 코어/쉘 구조를 이루는 경우, 코어(110)는 실질적으로 발광이 일어나는 부분으로, 코어(110)의 크기에 따라 무기발광입자(100)의 발광 파장이 결정된다. 양자구속효과(quantum confine effect)를 받기 위해서 코어는 각각의 소재에 따라 엑시톤 보어 반경(exciton Bohr radius)보다 작은 크기를 가져야 하며, 해당 크기에서 광학적 밴드갭(optical band gap)을 가져야 한다. For example, when the inorganic light-emitting particles 100 such as quantum dots or quantum rods form a type-I core/shell structure, the core 110 is a portion in which light is emitted substantially, and inorganic light is emitted according to the size of the core 110 . The emission wavelength of the particle 100 is determined. In order to receive the quantum confine effect, the core must have a size smaller than the exciton Bohr radius according to each material, and must have an optical band gap at the corresponding size.

양자점 또는 양자막대와 같은 무기발광입자(100)를 구성하는 쉘(120)은 코어(110)의 양자구속효과를 촉진하고, 무기발광입자(100)의 안정성을 결정한다. 단일 구조의 콜로이드 양자점 또는 양자막대와 같은 무기발광입자(100)의 표면에 드러난 원자들은 내부 원자들과 달리 화학 결합에 참여하지 못한 전자상태(lone pair electron)를 가지고 있다. 이들 표면 원자들의 에너지 준위는 무기발광입자(100)의 전도대(conduction band edge)와 가전자대(valence band edge) 사이에 위치하여 전하들을 포획(trap)할 수 있기 때문에, 무기발광입자(100)에서 표면 결함(surface defect)이 야기될 수 있다. 표면 결함에 기인하는 엑시톤의 비-발광 재결합 과정(non-radiative recombination process)으로 인하여 무기발광입자(100)의 발광 효율이 감소할 수 있으며, 포획된 전하들이 외부 산소 및 화합물과 반응하여 무기발광입자(100)의 화학적 조성이 변형되거나, 무기발광입자(100)의 전기적/광학적 특성이 영구적으로 상실될 수 있다. The shell 120 constituting the inorganic light emitting particles 100 such as quantum dots or quantum rods promotes the quantum confinement effect of the core 110 and determines the stability of the inorganic light emitting particles 100 . Atoms exposed on the surface of the inorganic light emitting particle 100, such as colloidal quantum dots or quantum rods of a single structure, have electron states (lone pair electrons) that do not participate in chemical bonding, unlike internal atoms. Since the energy level of these surface atoms is located between the conduction band edge and the valence band edge of the inorganic light emitting particle 100 and can trap charges, in the inorganic light emitting particle 100 A surface defect may be caused. Due to the non-radiative recombination process of excitons due to surface defects, the luminous efficiency of the inorganic light emitting particles 100 may decrease, and the captured charges react with external oxygen and compounds to react with the inorganic light emitting particles. The chemical composition of (100) may be changed, or the electrical/optical properties of the inorganic light emitting particles 100 may be permanently lost.

코어(110)의 표면에 쉘(120)이 효율적으로 형성될 수 있기 위해서는, 쉘(120)을 구성하는 재료의 격자 상수(lattice constant)는 코어(110)를 구성하는 재료의 격자 상수와 비슷하여야 한다. 코어(110)의 표면을 쉘(120)로 에워쌈으로써, 코어(110)의 산화를 방지하여 무기발광입자(100)의 화학적 안정성을 향상시키고, 물이나 산소와 같은 외부 인자에 의한 코어(110)의 광퇴화 현상을 방지할 수 있다. 또한, 코어(110) 표면에서의 전하 포획에 기인하는 엑시톤의 손실을 최소화하고, 분자 진동에 의한 에너지 손실을 방지하여, 무기발광입자(100)의 양자 효율을 향상시킬 수 있다. In order for the shell 120 to be efficiently formed on the surface of the core 110 , the lattice constant of the material constituting the shell 120 should be similar to the lattice constant of the material constituting the core 110 . do. By enclosing the surface of the core 110 with the shell 120, oxidation of the core 110 is prevented to improve the chemical stability of the inorganic light emitting particle 100, and the core 110 caused by external factors such as water or oxygen. ) to prevent photodegeneration. In addition, it is possible to minimize the loss of excitons due to charge trapping on the surface of the core 110 and prevent energy loss due to molecular vibration, thereby improving the quantum efficiency of the inorganic light emitting particles 100 .

하나의 예시적인 실시형태에서, 코어(110) 및 쉘(120)은 양자 구속 효과를 가지는 반도체 나노 결정, 금속 산화물 나노 결정일 수 있다. 일례로, 코어(110) 및/또는 쉘(120)을 형성할 수 있는 반도체 나노 결정은, 주기율표 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 나노 결정, 주기율표 Ⅲ-V족 화합물 반도체 나노 결정, 주기율표 Ⅳ-Ⅵ족 화합물 반도체 나노 결정, 주기율표 I-Ⅲ-Ⅵ족 화합물 반도체 나노 결정 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. In one exemplary embodiment, the core 110 and the shell 120 may be semiconductor nanocrystals or metal oxide nanocrystals having a quantum confinement effect. For example, the semiconductor nanocrystal capable of forming the core 110 and/or the shell 120 may include a group II-VI compound semiconductor nanocrystal in the periodic table, a group III-V compound semiconductor nanocrystal in the periodic table, and a group IV-VI compound in the periodic table. It may be selected from the group consisting of semiconductor nanocrystals, group I-III-VI compound semiconductor nanocrystals of the periodic table, and combinations thereof.

구체적으로, 코어(110) 및/또는 쉘(120)을 형성할 수 있는 주기율표 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 나노 결정은 MgS, MgSe, MgTe, CaS, CaSe, CaTe, SrS, SrSe, SrTe, BaS, BaSe, BaTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnSeS, ZnTeSe, ZnO, CdS, CdSe, CdTe, CdSeS, CdZnS, CdSeTe, CdO, HgS, HgSe, HgTe, CdZnTe, HgCdTe, HgZnSe, HgZnTe, CdS/ZnS, CdS/ZnSe, CdSe/ZnS, CdSe/ZnSe, ZnSe/ZnS, ZnS/CdSZnS, CdS/CdZnS/ZnS, ZnS/ZnSe/CdSe 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. 코어(110) 및/또는 쉘(120)을 형성할 수 있는 주기율표 Ⅲ-V족 화합물 반도체 나노 결정은 AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, AlGaAs, InGaAs, InGaP, AlInAs, AlInSb, GaAsN, GaAsP, GaAsSb, AlGaN, AlGaP, InGaN, InAsSb, InGaSb, AlGaInP, AlGaAsP, InGaAsP, InGaAsSb, InAsSbP, AlInAsP, AlGaAsN, InGaAsN, InAlAsN, GaAsSbN, GaInNAsSb 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. Specifically, the group II-VI compound semiconductor nanocrystals of the periodic table capable of forming the core 110 and/or the shell 120 are MgS, MgSe, MgTe, CaS, CaSe, CaTe, SrS, SrSe, SrTe, BaS, BaSe. , BaTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnSeS, ZnTeSe, ZnO, CdS, CdSe, CdTe, CdSeS, CdZnS, CdSeTe, CdO, HgS, HgSe, HgTe, CdZnTe, HgCdSe, CdSZnS/ZnS, HgTe, , CdSe/ZnS, CdSe/ZnSe, ZnSe/ZnS, ZnS/CdSZnS, CdS/CdZnS/ZnS, ZnS/ZnSe/CdSe, and combinations thereof. The group III-V compound semiconductor nanocrystals of the periodic table capable of forming the core 110 and/or the shell 120 are AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, AlGaAs, InGaAs, InGaP, AlInAs, AlInSb, GaAsN, GaAsP, GaAsSb, AlGaN, AlGaP, InGaN, InAsSb, InGaSb, AlGaInP, AlGaAsP, InGaAsP, InGaAsSb, InAsSbP, AlInAsP, AlGaAsN As It may be selected from the group consisting of combinations.

코어(110) 및/또는 쉘(120)을 형성할 수 있는 주기율표 Ⅳ-Ⅵ족 화합물 반도체 나노 결정은 TiO2, SnO2, SnS, SnS2, SnTe, PbO, PbO2, PbS, PbSe, PbTe, PbSnTe 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. 또한, 코어(110) 및/또는 쉘(120)을 형성할 수 있는 주기율표 I-Ⅲ-Ⅵ족 화합물 반도체 나노 결정은 AgGaS2, AgGaSe2, AgGaTe2, AgInS2, CuInS2, CuInSe2, Cu2SnS3, CuGaS2, CuGaSe2 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. Group IV-VI compound semiconductor nanocrystals capable of forming the core 110 and/or the shell 120 are TiO 2 , SnO 2 , SnS, SnS 2 , SnTe, PbO, PbO 2 , PbS, PbSe, PbTe, It may be selected from the group consisting of PbSnTe and combinations thereof. In addition, the I-III-VI compound semiconductor nanocrystals capable of forming the core 110 and/or the shell 120 are AgGaS 2 , AgGaSe 2 , AgGaTe 2 , AgInS 2 , CuInS 2 , CuInSe 2 , Cu 2 SnS 3 , CuGaS 2 , CuGaSe 2 and combinations thereof may be selected from the group consisting of.

필요에 따라, 코어(110) 및/또는 쉘(120)은 InP/ZnS, InP/ZnSe, GaP/ZnS와 같이 주기율표 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 나노 결정 및 주기율표 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 나노 결정과 같이 상이한 족의 화합물 반도체 나노 결정이 다수의 층을 형성할 수도 있다. If necessary, the core 110 and/or the shell 120 may include a group III-V compound semiconductor nanocrystal of the periodic table, such as InP/ZnS, InP/ZnSe, GaP/ZnS, and a group II-VI compound semiconductor nanocrystal of the periodic table. Compound semiconductor nanocrystals of different groups may form multiple layers.

또한, 코어(110) 및/또는 쉘(120)을 형성할 수 있는 금속 산화물 나노 결정은 주기율표 Ⅱ족 또는 Ⅲ족 금속 산화물 결정일 수 있다. 일례로, 코어(110) 및/또는 쉘(120)에 적용될 수 있는 금속 산화물 나노 결정은 MgO, CaO, SrO, BaO, Al2O3 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. 선택적으로, 코어(110) 및/또는 쉘(120)을 구성하는 반도체 나노 결정은 Eu, Er, Tb, Tm, Dy과 같은 희토류 원소 또는 이들의 임의의 조합으로 도핑(doping)되거나 도핑되지 않거나, 또는 Mn, Cu, Ag, Al, Mg과 같은 전이금속 원소 또는 이들의 임의의 조합으로 도핑될 수 있다.In addition, the metal oxide nanocrystals capable of forming the core 110 and/or the shell 120 may be group II or III metal oxide crystals of the periodic table. For example, the metal oxide nanocrystals that may be applied to the core 110 and/or the shell 120 may be selected from the group consisting of MgO, CaO, SrO, BaO, Al 2 O 3 and combinations thereof. Optionally, the semiconductor nanocrystals constituting the core 110 and/or the shell 120 are doped or undoped with rare earth elements such as Eu, Er, Tb, Tm, Dy or any combination thereof, Alternatively, it may be doped with a transition metal element such as Mn, Cu, Ag, Al, Mg, or any combination thereof.

예를 들어, 양자점 또는 양자막대와 같은 무기발광입자(100)를 구성하는 코어(110)는 ZnSe, ZnTe, CdSe, CdTe, InP, ZnCdS, CuxIn1-xS, CuxIn1-xSe, AgxIn1-xS 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 또한, 양자점 또는 양자막대와 같은 무기발광입자(100)를 구성하는 쉘(120)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 있지만, 이에 한정되지 않는다. 대안적으로, 무기발광입자(100)는 균질 합금(homogeneous alloy) 양자점/양자막대 또는 경도 합금(gradient alloy) 양자점/양자막대와 같은 합금 양자점/양자막대(alloy QDs/alloy QRs; 일례로, CdSxSe1-x, CdSexTe1-x, ZnxCd1-xSe)일 수도 있다.For example, the core 110 constituting the inorganic light emitting particles 100 such as quantum dots or quantum bars is ZnSe, ZnTe, CdSe, CdTe, InP, ZnCdS, Cu x In 1-x S, Cu x In 1-x It may be selected from the group consisting of Se, Ag x In 1-x S, and combinations thereof, but is not limited thereto. In addition, the shell 120 constituting the inorganic light emitting particles 100 such as quantum dots or quantum bars are ZnS, GaP, CdS, ZnSe, CdS/ZnS, ZnSe/ZnS, ZnS/ZnSe/CdSe, GaP/ZnS, CdS/ It may be selected from the group consisting of CdZnS/ZnS, ZnS/CdSZnS, Cd X Zn 1-x S, and combinations thereof, but is not limited thereto. Alternatively, the inorganic light emitting particle 100 is an alloy quantum dot / quantum rod (alloy QDs / quantum rods; for example, CdS, such as a homogeneous alloy (homogeneous) quantum dots / quantum rods or gradient alloy (gradient alloy) quantum dots / quantum rods; x Se 1-x , CdSe x Te 1-x , Zn x Cd 1-x Se).

다른 하나의 예시적인 실시형태에서, 무기발광입자(100)는 페로브스카이트(Perovskite) 구조를 가지는 양자점 또는 양자 막대일 수 있다. 페로브스카이트 구조의 양자점 또는 양자 막대와 같은 무기발광입자(100)는 발광 성분인 코어(110)를 가지며, 필요에 따라 쉘(120)을 가질 수 있다. 일례로, 페로브스카이트 구조를 가지는 무기발광입자(100)의 코어(110)는 하기 일반식의 구조를 가질 수 있다.In another exemplary embodiment, the inorganic light emitting particles 100 may be quantum dots or quantum rods having a perovskite structure. The inorganic light emitting particles 100 such as quantum dots or quantum rods having a perovskite structure have a core 110 that is a light emitting component, and may have a shell 120 if necessary. For example, the core 110 of the inorganic light emitting particle 100 having a perovskite structure may have a structure of the following general formula.

[일반식][general meal]

[ABX3][ABX 3 ]

일반식에서, A는 유기암모늄 또는 알칼리 금속임; B는 2가의 전이금속, 희토류 금속, 알칼리토류 금속, Pb, Sn, Ge, Ga, In, Al, Sb, Bi, Po 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 금속임; X는 Cl, Br, I 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 할로겐 원자임.In the general formula, A is organoammonium or alkali metal; B is a metal selected from the group consisting of divalent transition metals, rare earth metals, alkaline earth metals, Pb, Sn, Ge, Ga, In, Al, Sb, Bi, Po, and combinations thereof; X is a halogen atom selected from the group consisting of Cl, Br, I, and combinations thereof.

예를 들어, 일반식에서 A가 유기암모늄인 경우, 무기발광입자(100)는 유무기 하이브리드 페로브스카이트 구조를 형성한다. 일반식의 A를 구성하는 유기암모늄은 아미디늄계 유기이온, (CH3NH3)n, ((CxH2x+1)nNH3)2(CH3NH3)n, (CnH2n+1NH3)2, (CF3NH3), (CF3NH3)n, ((CxF2x+1)nNH3)2(CF3NH3)n, ((CxF2x+1)nNH3)2 또는 (CnF2n+1NH3)2)(n은 1 이상인 정수, x는 1이상인 정수)일 수 있다. 일례로, 유기암모늄은 치환되지 않거나 치환된 C1~C10 알킬암모늄일 수 있다. 구체적으로, 일반식에서 A를 구성하는 유기암모늄은 메틸암모늄(methyl ammonium) 또는 에틸암모늄(ethyl ammonium)일 수 있다. 또한, 일반식에서 A를 구성하는 알칼리 금속은 Na, K, Rb, Cs 및/또는 Fr일 수 있다. 이 경우, 무기발광입자(100)는 무기금속 페로브스카이트 구조를 형성할 수 있다.For example, when A is organic ammonium in the general formula, the inorganic light emitting particles 100 form an organic-inorganic hybrid perovskite structure. Organoammonium constituting general formula A is an amidinium-based organic ion, (CH 3 NH 3 ) n , ((C x H 2x+1 ) n NH 3 ) 2 (CH 3 NH 3 ) n , (C n H 2n+1 NH 3 ) 2 , (CF 3 NH 3 ), (CF 3 NH 3 ) n , ((C x F 2x+1 ) n NH 3 ) 2 (CF 3 NH 3 ) n , ((C x F 2x+1 ) n NH 3 ) 2 or (C n F 2n+1 NH 3 ) 2 ) (n is an integer greater than or equal to 1, and x is an integer greater than or equal to 1). As an example, the organoammonium may be unsubstituted or substituted C 1 -C 10 alkylammonium. Specifically, the organic ammonium constituting A in the general formula may be methyl ammonium or ethyl ammonium. In addition, the alkali metal constituting A in the general formula may be Na, K, Rb, Cs and/or Fr. In this case, the inorganic light emitting particles 100 may form an inorganic metal perovskite structure.

예를 들어, 페로브스카이트 구조를 가지는 무기발광입자(100)의 코어(110)가 유무기 하이브리드 페로브스카이트 구조를 가지는 경우, 유무기 하이브리드 페로브스카이트는 유기 양이온이 위치하는 유기평면 사이에 금속양이온이 위치하는 무기평면이 끼어 있는 층상 구조를 갖는다. 이때, 유기물과 무기물의 유전율 차이가 크기 때문에, 엑시톤은 유무기 하이브리드 페로브스카이트 격자 구조를 구성하는 무기평면 내에 속박되어, 높은 색 순도를 가지는 빛을 발광할 수 있는 이점을 갖는다. 또한, 페로브스카이트 구조를 가지는 무기발광입자(100)의 코어(110)가 무기 하이브리드 페로브스카이트 구조를 가지는 경우, 재료의 안정성이 향상된다. For example, when the core 110 of the inorganic light emitting particle 100 having a perovskite structure has an organic-inorganic hybrid perovskite structure, the organic-inorganic hybrid perovskite is between the organic planes in which the organic cations are located. It has a layered structure in which an inorganic plane in which metal cations are located is sandwiched. At this time, since the dielectric constant difference between the organic material and the inorganic material is large, the excitons are constrained in the inorganic plane constituting the organic-inorganic hybrid perovskite lattice structure, and have the advantage of emitting light having high color purity. In addition, when the core 110 of the inorganic light emitting particle 100 having a perovskite structure has an inorganic hybrid perovskite structure, the stability of the material is improved.

페로브스카이트 구조를 가지는 무기발광입자(100)의 코어(110)에서 각 성분의 조성 비율, 할로겐(X) 원자의 구성 성분의 종류 및 조성 비율을 조정하여, 다양한 파장대로 발광하는 코어를 합성할 수 있다. 또한, 다른 양자점 또는 양자막대(100)를 구성하는 코어(110)와 달리, 페로브스카이트 구조는 안정적인 격자 구조를 이루고 있기 때문에, 페로브스카이트 구조를 가지는 코어(110)는 매우 안정적인 결정 구조를 갖게 되고, 발광 효율이 향상될 수 있다. In the core 110 of the inorganic light-emitting particle 100 having a perovskite structure, by adjusting the composition ratio of each component, the type and composition ratio of the constituent components of halogen (X) atoms, a core emitting light in various wavelength bands is synthesized can do. In addition, unlike the core 110 constituting the other quantum dots or quantum rod 100, the perovskite structure has a stable lattice structure, so the core 110 having the perovskite structure has a very stable crystal structure. , and luminous efficiency can be improved.

한편, 무기발광입자(100)의 표면에 결합하는 유기 리간드(130)는 특별히 한정되지 않는다. 일례로, 유기 리간드(130)는 음전하(-)를 띠는 유기 리간드인 X-타입 유기 리간드일 수 있다. 일례로, 음전하(-)를 띠는 X-타입 유기 리간드(130)는 카르복실레이트기(carbozylate, -COO-), 포스포네이트기(phosphonate) 및 티올레이트기(thiolate)로 구성되는 군에서 선택되는 음전하 작용기를 통하여 쉘(120)의 표면에 결합할 수 있다. On the other hand, the organic ligand 130 coupled to the surface of the inorganic light emitting particle 100 is not particularly limited. For example, the organic ligand 130 may be an X-type organic ligand that is an organic ligand having a negative charge (-). For example, the X-type organic ligand 130 having a negative charge (-) is a carboxylate group (carbozylate, -COO - ), a phosphonate group (phosphonate) and a thiolate group (thiolate) from the group consisting of It may bind to the surface of the shell 120 through the selected negatively charged functional group.

하나의 예시적인 실시형태에서, 음전하(-)를 띠는 X-타입 유기 리간드(130)는 말단 카르복실레이트기를 통하여 쉘(120)의 표면에 결합할 수 있다. 이때, X-타입 유기 리간드(130)를 구성하는 음전하 작용기, 예를 들어 카르복실레이트기(-COO-)는 쉘(120)을 구성하는 금속 물질과 전기적 상호작용을 통하여 결합될 수 있다. 일례로, 말단 카르복실레이트기를 가지는 유기 리간드(130)는 C5-C30 포화 또는 불포화 지방산, 바람직하게는 C8-C20 포화 또는 불포화 지방산에서 유래할 수 있다. 보다 구체적으로, 말단 카르복실레이트기를 가지는 유기 리간드(130)는 옥탄산(ocatnoic acid, 카프릴산, CH3(CH2)6COOH), 데칸산(decanoic acid, CH3(CH2)8COOH), 도데칸산(dodecanoic acid), 라우르산(CH3(CH2)10COOH), 미리스트산(mydristic acid, 1-테트라디카노산, CH3(CH2)12COOH), 팔미트산(palmitic acid, n-헥사데칸산, CH3(CH2)14COOH), 스테아르산(stearic acid, n-옥타데칸산, CH3(CH2)16COOH), 올레산(oleic acid, 시스-9-옥타데케논산, CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH) 등과 같은 포화 또는 불포화 지방산에서 유래할 수 있다. In one exemplary embodiment, the negatively charged X-type organic ligand 130 may bind to the surface of the shell 120 through a terminal carboxylate group. In this case, a negatively charged functional group constituting the X-type organic ligand 130 , for example, a carboxylate group (-COO ) may be coupled to a metal material constituting the shell 120 through electrical interaction. For example, the organic ligand 130 having a terminal carboxylate group may be derived from a C 5 -C 30 saturated or unsaturated fatty acid, preferably a C 8 -C 20 saturated or unsaturated fatty acid. More specifically, the organic ligand 130 having a terminal carboxylate group is octanoic acid (ocatnoic acid, caprylic acid, CH 3 (CH 2 ) 6 COOH), decanoic acid (decanoic acid, CH 3 (CH 2 ) 8 COOH) ), dodecanoic acid, lauric acid (CH 3 (CH 2 ) 10 COOH), mydristic acid (1-tetradicanoic acid, CH 3 (CH 2 ) 12 COOH), palmitic acid ( palmitic acid, n-hexadecanoic acid, CH 3 (CH 2 ) 14 COOH), stearic acid (stearic acid, n-octadecanoic acid, CH 3 (CH 2 ) 16 COOH), oleic acid (cis-9- octadekenonic acid, CH 3 (CH 2 ) 7 CH=CH(CH 2 ) 7 COOH), and the like, from saturated or unsaturated fatty acids.

다른 선택적인 실시형태에서, 유기 리간드(130)는 비공유 전자쌍을 통하여 쉘(120)을 구성하는 금속 물질 표면에 결합하는 유기 리간드인 L-타입 리간드일 수 있다. 일례로, 비공유 전자쌍을 가지는 유기 리간드(130)는 아민기, 티올기, 포스핀기 및 포스핀 옥사이드기로 구성되는 군에서 선택되는 작용기의 비공유 전자쌍을 통하여 쉘(120)을 구성하는 금속 물질의 표면에 배위결합을 통해 상호작용할 수 있다. 일례로, 비공유 전자쌍을 가지는 유리 리간드(130)의 말단이 아민기(아미노기)를 가지는 경우, 아민기를 구성하는 질소 원자의 비공유 전자쌍을 통하여 쉘(120)을 구성하는 금속 양이온과 배위결합을 통하여 강하게 결합한다. In another alternative embodiment, the organic ligand 130 may be an L-type ligand, which is an organic ligand that binds to the surface of the metal material constituting the shell 120 through a lone pair of electrons. For example, the organic ligand 130 having a lone pair of electrons is on the surface of the metal material constituting the shell 120 through a lone pair of a functional group selected from the group consisting of an amine group, a thiol group, a phosphine group, and a phosphine oxide group. They can interact through coordination bonds. For example, when the end of the free ligand 130 having a lone pair of electrons has an amine group (amino group), the metal cation constituting the shell 120 through the lone pair of electrons of the nitrogen atom constituting the amine group through a coordination bond. combine

예를 들어, 비공유 전자쌍을 가지는 유기 리간드(130)는 C1-C10 알킬 아민(예를 들어 1가, 2가 또는 3가의 알킬 아민), 바람직하게는 C1-C5 직쇄 또는 측쇄의 알킬 아민, C4-C8 지환족(alicyclic) 아민, 바람직하게는 C5-C8 지환족 아민, C5-C20 방향족 아민, 바람직하게는 C5-C10 방향족 아민, C1-C10 직쇄 또는 측쇄의 알킬 포스핀(예를 들어 1가, 2가 또는 3가의 알킬 포스핀), 바람직하게는 C1-C5 직쇄 또는 측쇄의 알킬 포스핀, C1-C10 직쇄 또는 측쇄의 알킬 포스핀 옥사이드(예를 들어 1가, 2가 또는 3가의 알킬 포스핀 옥사이드), 바람직하게는 C1-C5 직쇄 또는 측쇄의 알킬 포스핀 옥사이드, 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. For example, the organic ligand 130 having a lone pair of electrons may be a C 1 -C 10 alkyl amine (eg monovalent, divalent or trivalent alkyl amine), preferably a C 1 -C 5 straight or branched alkyl amine. Amine, C 4 -C 8 alicyclic amine, preferably C 5 -C 8 alicyclic amine, C 5 -C 20 aromatic amine, preferably C 5 -C 10 aromatic amine, C 1 -C 10 straight-chain or branched alkyl phosphines (eg monovalent, divalent or trivalent alkyl phosphines), preferably C 1 -C 5 straight or branched alkyl phosphines, C 1 -C 10 straight or branched alkyl Phosphine oxides (eg monovalent, divalent or trivalent alkyl phosphine oxides), preferably C 1 -C 5 straight or branched alkyl phosphine oxides, and combinations thereof. have.

하나의 예시적인 실시형태에서, 비공유 전자쌍을 가지는 유리 리간드(130)는 트리스(2-아미노에틸)아민(Tris(2-aminoethy)amine, TAEA), 트리스(2-(아미노메틸)아민과 같은 3가 아민은 물론이고, N-부틸-N-에틸에탄-1,2-디아민(N-butyl-N-ethylethane-1,2-diamine), 에틸렌디아민(ethylene diamine), 펜타에틸렌헥사민(pentaethylenehexamine), 올레일아민과 같은 알킬 아민, 사이클로헥산-1,2-디아민(cyclohexane-1,2-diamine)이나 사이클로헥센-1,2-디아민(cyclohexene-1,2-diamine)과 같은 지환족폴리아민, 2,3-디아미노피리딘(2,3-diaminopyridine)과 같은 방향족 아민 및 이들의 조합을 포함하지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. In one exemplary embodiment, the free ligand 130 having a lone pair of electrons is 3, such as tris(2-aminoethyl)amine (Tris(2-aminoethy)amine, TAEA), tris(2-(aminomethyl)amine). As well as amines, N-butyl-N-ethylethane-1,2-diamine, ethylene diamine, pentaethylenehexamine , alkyl amines such as oleylamine, cycloaliphatic polyamines such as cyclohexane-1,2-diamine or cyclohexene-1,2-diamine, aromatic amines such as 2,3-diaminopyridine and combinations thereof, but the present invention is not limited thereto.

무기발광입자(100)를 포함하는 발광 필름 등의 박막을 형성할 때, 기재 상면에 잉크젯 노즐 등을 이용하여 무기발광입자(100)를 포함하는 용액을 코팅하고, 200℃ 이상의 고온에서 경화 공정을 수행하는 게 일반적이다. 양자점 또는 양자막대와 같은 나노 무기발광입자(100)가 고온에 지속적으로 노출되고, 외부의 산소 또는 수분과 반응하면, 무기발광입자(100)의 표면에 결합된 유기 리간드(130)의 상당 부분이 이탈, 분리되고, 무기발광입자(100)를 구성하는 코어(110) 및/또는 쉘(120)이 산화되어 열화된다. 고온의 열 에너지에 의하여 쉘(120) 표면에 배위결합을 형성하였던 유기 리간드(130) 중에서 상당 부분의 유기 리간드가 쉘(120) 표면에 이탈하여, 유리 리간드(130b)로 잔류한다. When forming a thin film such as a light emitting film including the inorganic light emitting particles 100, a solution containing the inorganic light emitting particles 100 is coated on the upper surface of the substrate using an inkjet nozzle, etc., and the curing process is performed at a high temperature of 200 ° C. or higher. It is common to do When the nano-inorganic light-emitting particles 100 such as quantum dots or quantum rods are continuously exposed to high temperatures and react with external oxygen or moisture, a significant portion of the organic ligand 130 bound to the surface of the inorganic light-emitting particles 100 is It is separated and separated, and the core 110 and/or the shell 120 constituting the inorganic light emitting particle 100 is oxidized and deteriorated. A substantial portion of the organic ligands 130 , which have formed coordination bonds on the surface of the shell 120 by high-temperature thermal energy, are separated from the surface of the shell 120 and remain as the free ligands 130b.

무기발광입자(100a)를 구성하는 쉘(120)의 표면에는 일부의 유기 리간드(130a)만 결합하게 되므로, 무기발광입자(100a)의 표면이 노출되고, 열화된 무기발광입자(100a)의 영역에 따라 열팽창 계수의 차이가 발생한다. 또한, 일부의 유기 리간드(130a)만 결합하여 충분히 보호되지 못한 무기발광입자(100a)의 표면 및 내부로 공정 중의 활성 산소 또는 수분이 침투하면서, 무기발광입자(100a)의 산화가 가속되어, 쉘(120)의 표면 및 내부에 산화막(150)이 형성된다. Since only a portion of the organic ligand 130a is bound to the surface of the shell 120 constituting the inorganic light emitting particle 100a, the surface of the inorganic light emitting particle 100a is exposed, and the area of the deteriorated inorganic light emitting particle 100a Accordingly, a difference in the coefficient of thermal expansion occurs. In addition, as active oxygen or moisture in the process penetrates into the surface and inside of the inorganic light-emitting particle 100a that is not sufficiently protected by binding only a portion of the organic ligand 130a, the oxidation of the inorganic light-emitting particle 100a is accelerated, and the shell An oxide film 150 is formed on the surface and inside of 120 .

일부의 유기 리간드(130a)만 결합하면서 외부로 노출된 무기발광 입자(100a)의 쉘(120) 표면에 드러난 원자들은 화학 결합에 참여하지 못한 고립 전자쌍(lone pair electron)을 갖는다. 이들 표면 원자들의 에너지 준위로 인하여 전하들이 포획되면서, 무기발광입자(100a)에 표면 결함이 초래된다. 또한, 쉘(120) 표면에 산화막이 형성되면서 쉘(120)을 구성하는 성분의 격자 상수와 코어(110)을 구성하는 성분의 격자상수가 어긋나게 되고, 쉘(120)의 표면에 빈격자점(vacancy)이 형성된다. Atoms exposed on the surface of the shell 120 of the inorganic light emitting particle 100a exposed to the outside while binding only a portion of the organic ligand 130a have lone pair electrons that do not participate in chemical bonding. As charges are captured due to the energy level of these surface atoms, a surface defect is caused in the inorganic light emitting particle 100a. In addition, as an oxide film is formed on the surface of the shell 120, the lattice constant of the component constituting the shell 120 and the lattice constant of the component constituting the core 110 are shifted, and the vacant lattice point ( vacancy) is formed.

다시 말하면, 고온 공정 전의 무기발광입자(100)가 고온 및 활성 산소에 노출됨에 따라, 쉘(120)의 표면에 결합한 유기 리간드(130) 중에서 상당 부분이 유실, 이탈되어 유리 리간드(130b)로 변환된다. 일부의 유기 리간드(130a)만 결합하고 있는 무기발광입자(100a) 표면에 산화막(150)이 형성되고/형성되거나 빈격자점 등의 표면 결함이 초래되면서, 산화막(150) 및 표면 결함에 의하여 열화된 무기발광입자(100a)에서 엑시톤 구속(exciton confinement) 효율이 떨어진다. 산화막(150) 및/또는 표면 결함이 형성된 무기발광입자(100a)에서 엑시톤이 발광하지 못하고 소멸(quenching)하여 무기발광입자(100a)의 발광 효율이 저하될 수 있다. 아울러, 표면에 포획된 전하로 인하여 무기발광입자(100a)의 전기적, 광학적 특성이 상실되는 문제가 발생한다. In other words, as the inorganic light emitting particles 100 before the high temperature process are exposed to high temperature and active oxygen, a significant portion of the organic ligands 130 bound to the surface of the shell 120 are lost and separated and converted into free ligands 130b. do. The oxide film 150 is formed on the surface of the inorganic light emitting particle 100a to which only a portion of the organic ligand 130a is bound and/or surface defects such as vacant lattice dots are caused, and deterioration due to the oxide film 150 and surface defects. The exciton confinement efficiency is lowered in the inorganic light emitting particles 100a. Excitons do not emit light in the oxide film 150 and/or the inorganic light-emitting particles 100a having surface defects, but are quenched, thereby reducing the luminous efficiency of the inorganic light-emitting particles 100a. In addition, there is a problem in that the electrical and optical properties of the inorganic light emitting particles 100a are lost due to the charges trapped on the surface.

하지만, 본 발명에 따르면 무기발광입자(100a)를 포함하는 박막에 대하여 2단계의 공정을 부가하여 무기발광입자(100a)의 표면 결함을 제거하여 무기발광입자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명에 따라 발광 효율이 개선된 무기발광입자를 제조하기 위한 공정에 적용될 수 있는 진공 챔버를 포함한 장비를 개략적으로 나타낸 모식도이다. 도 2a는 고-진공 열 처리 단계를 개략적으로 나타내고, 도 2b는 수열 처리 단계를 개략적으로 나타낸다. 도 3은 열화된 무기발광입자가 본 발명의 공정을 통하여 발광 효율이 개선된 무기발광입자로 변환되는 과정을 개략적으로 나타낸 모식도이다.However, according to the present invention, a two-step process is added to the thin film including the inorganic light emitting particles 100a to remove surface defects of the inorganic light emitting particles 100a, thereby improving the luminous efficiency of the inorganic light emitting particles. 2A and 2B are schematic diagrams schematically showing equipment including a vacuum chamber that can be applied to a process for producing inorganic light-emitting particles with improved luminous efficiency according to the present invention, respectively. Fig. 2a schematically shows the high-vacuum heat treatment step, and Fig. 2b schematically shows the hydrothermal treatment step. 3 is a schematic diagram schematically showing a process in which deteriorated inorganic light-emitting particles are converted into inorganic light-emitting particles having improved luminous efficiency through the process of the present invention.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 무기발광입자(100)를 포함하는 코팅 조성물은 기재(260)의 일면에 코팅되고, 열 경화 처리에 의하여 발광 필름(250)을 형성한다. 일례로, 초기 무기발광입자(100)를 포함하는 코팅 조성물은 스핀 코팅, 드롭 코팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅, 롤 코팅, 플로 코팅, 캐스팅 공정, 스크린 인쇄 또는 잉크젯 프린팅 방식과 같은 용액 공정을 단독 또는 조합하여 기재(260)의 일면에 코팅될 수 있다. 대략 200 내지 250℃의 고온 조건에서 열 경화 공정을 수행하여, 용매를 휘발시키고, 무기발광입자(100)로 이루어진 발광 필름(250)이 기재(260) 일면에 형성된다. 일례로, 기재(260)는 웨이퍼 또는 다른 광학 시트일 수 있다. Referring to FIGS. 2A and 2B , the coating composition including the inorganic light emitting particles 100 is coated on one surface of the substrate 260 , and a light emitting film 250 is formed by thermal curing treatment. As an example, the coating composition including the initial inorganic light emitting particles 100 is a solution process such as spin coating, drop coating, dip coating, spray coating, roll coating, flow coating, casting process, screen printing or inkjet printing method alone or In combination, it may be coated on one surface of the substrate 260 . A thermal curing process is performed at a high temperature of approximately 200 to 250° C. to volatilize the solvent, and the light emitting film 250 made of the inorganic light emitting particles 100 is formed on one surface of the substrate 260 . In one example, the substrate 260 may be a wafer or other optical sheet.

기재(260)를 포함하거나 포함하지 않은 발광 필름(250)은 진공 챔버(210)로 로딩되어(loaded), 진공 챔버(210) 내부의 서셉터(212) 상에 안착, 재치된다. 진공 챔버(210)는 진공 펌프(220), 마이크로 플라즈마 처리부(230) 및 수증기 공급부(240)와 각각 연결되어 있으며, 일례로 화학기상증착(chemical vapor deposition, CVD) 챔버일 수 있다. 또한, 발광 필름(250)이 안착되는 서셉터(212)는 진공 펌프(220)와 연결되는 배기실(도시하지 않음)로부터 상향 연장되는 원통 형상의 AlN 등의 세라믹으로 서포터(도시하지 않음)에 의해 지지될 수 있다. 아울러, 서셉터(212)에는 가열형 히터(도시하지 않음)가 매립될 수 있는데, 히터(도시하지 않음)는 히터 전원(도시하지 않음)에 의해 급전되어, 서셉터(212)를 가열하여, 그 상부에 안착된 발광 필름(250)에 대하여 고-진공 열처리가 수행될 수 있다. 또한, 서셉터(212)에는 전극(도시하지 않음)이 매립되고, 전극(도시하지 않음)에 정합기(도시하지 않음)를 개재하여 바이어스 인가용 고주파 전원(도시하지 않음)이 접속될 수 있다. 필요에 따라, 서셉터(212)에는 그 상부에 안착된 발광 필름(250)를 지지, 승강하기 위한 지지 핀(도시하지 않음)이 서셉터(212)의 표면에 대하여 돌출 및 함몰 가능하게 구비될 수 있다. 아울러, 진공 챔버(210)의 측벽에는 가스 도입부(도시하지 않음)이 구비되고, 가스 도입부(도시하지 않음)을 구성하는 가스 방사 홀(도시하지 않음)은 각각 수소 이온 공급 라인(232) 및 수증기 공급 라인(242)와 각각 연결된다. The light emitting film 250 with or without the substrate 260 is loaded into the vacuum chamber 210 , is seated on the susceptor 212 inside the vacuum chamber 210 , and is mounted. The vacuum chamber 210 is connected to the vacuum pump 220 , the micro plasma processing unit 230 , and the water vapor supply unit 240 , and may be, for example, a chemical vapor deposition (CVD) chamber. In addition, the susceptor 212 on which the light emitting film 250 is seated is made of a ceramic such as AlN in a cylindrical shape extending upward from an exhaust chamber (not shown) connected to the vacuum pump 220 to the supporter (not shown). can be supported by In addition, a heating type heater (not shown) may be embedded in the susceptor 212, the heater (not shown) is powered by a heater power supply (not shown) to heat the susceptor 212, High-vacuum heat treatment may be performed on the light emitting film 250 seated thereon. In addition, an electrode (not shown) may be embedded in the susceptor 212 , and a high frequency power supply (not shown) for bias application may be connected to the electrode (not shown) via a matching device (not shown). . If necessary, the susceptor 212 may be provided with a support pin (not shown) for supporting and elevating the light emitting film 250 seated thereon to be protruding and recessed with respect to the surface of the susceptor 212 . can In addition, a gas introduction part (not shown) is provided on the side wall of the vacuum chamber 210 , and a gas emission hole (not shown) constituting the gas introduction part (not shown) is provided with a hydrogen ion supply line 232 and water vapor, respectively. They are respectively connected to the supply line 242 .

고-진공 열처리 단계에서, 진공 챔버(210)에 연결된 진공 펌프(220)를 가동하여 진공 챔버(210)의 내부에 진공 조건이 구현된다. 반면, 마이크로 플라즈마 처리부(230) 및 수증기 공급부(240)와 진공 챔버(210) 사이에 각각 배치되는 밸브(234, 244)는 본 단계에서 폐쇄된다. 고-진공 조건에서 1차로 발광 필름(250)에 대한 고온의 열처리(thermal annealing)가 수행된다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 고-진공 열처리 공정은 1X10-3 torr 내지 1X10-4 torr의 진공 조건에서 30분에서 내지 1시간 진행될 수 있고, 180 내지 230℃의 온도에서 수행될 수 있다. In the high-vacuum heat treatment step, a vacuum condition is implemented in the vacuum chamber 210 by operating the vacuum pump 220 connected to the vacuum chamber 210 . On the other hand, the valves 234 and 244 respectively disposed between the microplasma processing unit 230 and the water vapor supply unit 240 and the vacuum chamber 210 are closed in this step. A high-temperature heat treatment (thermal annealing) is performed on the light emitting film 250 primarily in a high-vacuum condition. In one exemplary embodiment, the high-vacuum heat treatment process may be performed in a vacuum condition of 1X10 -3 torr to 1X10 -4 torr for 30 minutes to 1 hour, and may be performed at a temperature of 180 to 230°C.

도 3을 참조하면, 고온의 열 경화 공정에서 고온의 열 처리 및 외부 활성 산소 및 수분과 반응하여, 표면 결함이 야기된 열화 무기발광입자(100a)에 함유된 산소 분자 및 수소 분자는, 고-진공 열처리 공정에 의하여 제거된다. 이에 따라, 열화된 무기발광입자(100a) 표면에 형성된 산화막(150)이 해리된 상태(150a)가 되어 무기발광입자(100b) 표면에서 제거된다. 하지만, 고-진공 열처리 공정에 따라 변환된 무기발광입자(100b)의 표면 결함은 완전히 제거되지 못하고, 열 경화 공정에 의해 생성된 부산물이 무기발광입자(100b)에 잔류한다. Referring to FIG. 3 , oxygen molecules and hydrogen molecules contained in the deteriorated inorganic light-emitting particles 100a that cause surface defects by reacting with high-temperature heat treatment and external active oxygen and moisture in the high-temperature thermal curing process are high- It is removed by a vacuum heat treatment process. Accordingly, the oxide film 150 formed on the surface of the deteriorated inorganic light emitting particle 100a becomes a dissociated state 150a and is removed from the surface of the inorganic light emitting particle 100b. However, the surface defects of the inorganic light-emitting particles 100b converted according to the high-vacuum heat treatment process are not completely removed, and by-products generated by the thermal curing process remain in the inorganic light-emitting particles 100b.

본 발명에서는 고-진공 열처리 단계 이후에 수증기 및 필요에 따라 수소 이온이 존재하는 상태에서 수열 공정을 수행한다. 수열 공정을 수행할 수 있도록, 마이크로 플라즈마 처리부(230)로부터 수소 이온 공급 라인(232)을 통하여 수소 이온이 진공 챔버(210)로 공급되고, 수증기 공급부(240)로부터 수증기 공급 라인(242)을 통하여 수증기가 진공 챔버(210)로 공급된다. 수소 이온 및 수증기를 각각 진공 챔버(210) 내부로 제공할 수 있도록, 마이크로 플라즈마 처리부(230)와 진공 챔버(210)를 연결하는 수소 이온 공급 라인(232)에 설계된 수소 이온 밸브(234)와, 수증기 공급부(240)와 진공 챔버(210)를 연결하는 수증기 공급 라인(242)에 설계된 수증기 밸브(244)는 각각 개방된다. 일례로, 수소 이온 밸브(234)와 수증기 밸브(244)는 매스 플로우 컨트롤러(mass flow controller, MFC) 등의 유량 제어기일 수 있다. In the present invention, after the high-vacuum heat treatment step, the hydrothermal process is performed in the presence of water vapor and, if necessary, hydrogen ions. In order to perform the hydrothermal process, hydrogen ions are supplied from the microplasma processing unit 230 through the hydrogen ion supply line 232 to the vacuum chamber 210 , and from the water vapor supply unit 240 through the water vapor supply line 242 . Water vapor is supplied to the vacuum chamber 210 . A hydrogen ion valve 234 designed in a hydrogen ion supply line 232 connecting the microplasma processing unit 230 and the vacuum chamber 210 to provide hydrogen ions and water vapor into the vacuum chamber 210, respectively; The steam valve 244 designed in the steam supply line 242 connecting the steam supply unit 240 and the vacuum chamber 210 is opened, respectively. For example, the hydrogen ion valve 234 and the water vapor valve 244 may be flow controllers such as a mass flow controller (MFC).

진공 챔버(210) 내부로 수소 이온을 공급하는 마이크로 플라즈마 처리부(230)는 수소 가스 공급부(도시하지 않음)로부터 제공된 수소를 고온에서 플라즈마 처리하여 수소 이온으로 변환한다. 수소 가스를 마이크로 플라즈마 처리부(230)로 공급하고, 플라즈마 처리에 의하여 변환된 수소 이온을 마이크로 플라즈마 처리부(230)로부터 진공 챔버(210) 내부로 공급할 수 있도록, 질소 가스(N2), 헬륨, 아르곤, 크립톤, 제논 가스와 같은 비활성 가스가 캐리어 가스 또는 희석 가스로서 수소 이온과 함께 제공될 수 있다. The micro-plasma processing unit 230 supplying hydrogen ions into the vacuum chamber 210 converts hydrogen provided from a hydrogen gas supply unit (not shown) into plasma-treated hydrogen ions at a high temperature. To supply hydrogen gas to the microplasma processing unit 230 and supply hydrogen ions converted by plasma processing from the microplasma processing unit 230 to the inside of the vacuum chamber 210 , nitrogen gas (N 2 ), helium, argon An inert gas such as , krypton or xenon gas may be provided along with hydrogen ions as a carrier gas or a diluent gas.

이때, 플라즈마 처리된 수소 이온은 희석 가스 및 캐리어 가스를 포함하는 전체 가스 중에 대략 2 내지 4%의 부피비를 가질 수 있다. 예를 들어, 수소 이온과, 캐리어 가스(희석 가스)를 포함하는 전체 가스는 대략 500 내지 5000 mL/min (sccm, standard cubic centimeter per minute)의 양으로 제공될 수 있으며, 수소 이온은 10 내지 200 sccm의 양으로 제공될 수 있다. 만약 진공 챔버(210)로의 수소 이온의 공급량이 10 sccm 미만이면, 열화된 무기발광입자(100A)에 형성된 산화막(150)을 비롯한 표면 결함이 제거되지 않을 수 있고, 수소 이온의 공급량이 200 sccm을 초과하면, 과잉 공급된 수소 이온으로 인하여 공정이 위험해질 수 있다. In this case, the plasma-treated hydrogen ions may have a volume ratio of about 2 to 4% in the total gas including the dilution gas and the carrier gas. For example, the total gas including hydrogen ions and a carrier gas (diluent gas) may be provided in an amount of approximately 500 to 5000 mL/min (sccm, standard cubic centimeter per minute), and the hydrogen ions are 10 to 200 It may be provided in an amount of sccm. If the supply amount of hydrogen ions to the vacuum chamber 210 is less than 10 sccm, surface defects including the oxide film 150 formed on the deteriorated inorganic light emitting particles 100A may not be removed, and the supply amount of hydrogen ions is 200 sccm. If exceeded, the process may become hazardous due to an oversupply of hydrogen ions.

수증기를 수증기 공급부(240)로부터 진공 챔버(210)으로 공급하기 위하여, 질소 가스(N2), 헬륨, 아르곤, 크립톤, 제논 가스와 같은 비활성 가스와 같은 캐리어 가스 또는 희석 가스로서 수증기와 함께 제공될 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 진공 챔버(210)에 공급되는 전체 가스(수소 이온을 공급하기 위한 캐리어(희석) 가스, 수증기를 공급하기 위한 캐리어(희석) 가스 및 수증기를 포함)에 대하여 수증기의 부피가 10 내지 50 ppmv(parts per million volume), 바람직하게는 30 내지 50 ppmv가 될 수 있도록 수증기가 진공 챔버(210)에 공급될 수 있다. 진공 챔버(210) 내부에 공급되는 수증기의 양이 10 ppmv 미만이면, 무기발광입자(300) 주변에 잔류하는 부산물이 제거되지 않으며, 진공 챔버(210) 내부에 공급되는 수증기의 양이 50 ppmv를 초과하면, 수열 조건이 어긋나면서 부산물이 완전히 제거되지 않을 수 있다. In order to supply water vapor from the water vapor supply unit 240 to the vacuum chamber 210, a carrier gas such as nitrogen gas (N 2 ), an inert gas such as helium, argon, krypton, or xenon gas or a diluent gas to be provided with water vapor. can In one exemplary embodiment, with respect to the total gas supplied to the vacuum chamber 210 (including carrier (dilution) gas for supplying hydrogen ions, carrier (dilution) gas for supplying water vapor, and water vapor), Water vapor may be supplied to the vacuum chamber 210 so that the volume may be 10 to 50 parts per million volume (ppmv), preferably 30 to 50 ppmv. If the amount of water vapor supplied into the vacuum chamber 210 is less than 10 ppmv, the by-product remaining around the inorganic light emitting particles 300 is not removed, and the amount of water vapor supplied into the vacuum chamber 210 is 50 ppmv. If it exceeds, the hydrothermal condition may be violated and the by-product may not be completely removed.

한편, 도 2a 및 도 2b에서는 플라즈마 처리된 수소 이온과 수증기가 별개의 경로를 통하여 진공 챔버(210) 내부로 공급되는 경우를 도시하였다. 이와 달리, 플라즈마 처리된 수소 이온과 수증기는 단일 경로를 통하여 진공 챔버(210) 내부로 공급될 수 있다. 전술한 경우와 유사하게, 수소 이온과 수증기는 캐리어 가스 또는 희석 가스를 이용하여 공급될 수 있으며, 수소 이온, 수증기 및 캐리어 가스는 대략 500 내지 5000 sccm의 유량으로 공급될 수 있다. 이때, 수소 이온은 진공 챔버(210)로 공급되는 전체 가스를 기준으로 2 내지 4 부피%일 수 있고, 수증기는 10 내지 50 ppmv, 바람직하게는 30 내지 50 ppmv이며, 희석 가스는 97.997 내지 95.995 내지 97.997 부피%일 수 있다. Meanwhile, FIGS. 2A and 2B illustrate a case in which plasma-treated hydrogen ions and water vapor are supplied into the vacuum chamber 210 through separate paths. Alternatively, plasma-treated hydrogen ions and water vapor may be supplied into the vacuum chamber 210 through a single path. Similar to the case described above, hydrogen ions and water vapor may be supplied using a carrier gas or a diluent gas, and hydrogen ions, water vapor and carrier gas may be supplied at a flow rate of approximately 500 to 5000 sccm. At this time, hydrogen ions may be 2 to 4 vol% based on the total gas supplied to the vacuum chamber 210, water vapor is 10 to 50 ppmv, preferably 30 to 50 ppmv, and the dilution gas is 97.997 to 95.995 to 97.997% by volume.

예시적인 실시형태에서, 플라즈마 처리에 의하여 변환된 수소 이온 및 소량의 수증기가 진공 챔버(210) 내부에 공급된 상태에서 대략 180 내지 230℃의 온도에서 대략 5 내지 20분 동안 수열 처리가 수행될 수 있다. In an exemplary embodiment, hydrothermal treatment may be performed at a temperature of approximately 180 to 230° C. for approximately 5 to 20 minutes in a state in which hydrogen ions converted by plasma treatment and a small amount of water vapor are supplied to the inside of the vacuum chamber 210 . have.

도 2b 및 도 3을 참조하면, 마이크로 플라즈마 처리부(230)로부터 공급되는 수소 이온과, 수증기 공급부(240)로부터 공급되는 수증기에 의한 수열 처리에 의하여, 해리 상태로 변환된 산화막(150a)이 완전히 제거된다. 뿐만 아니라, 수열 처리에 의하여, 무기발광입자(100C)의 표면 결함과 부산물이 완전히 제거되고, 무기발광입자(100C)를 구성하는 코어(110) 및 쉘(120)을 구성하는 분자가 재배열된다. 이에 따라, 열 경화 공정에 의하여 이탈된 유기 리간드(130b)의 일부 유기 리간드와, 열 경화 공정에도 불구하고 무기발광입자(100A)에 결합한 유기 리간드(130a)를 포함하여, 상대적으로 결합력이 우수한 유기 리간드(130d)가 수열 처리된 무기발광입자(100C)의 쉘(120) 표면에 강하게 결합한다. 쉘(120)의 표면에 강하게 결합한 유기 리간드(130d)는 표면 결함이 제거된 무기발광입자(100C)를 보호하고, 무기발광입자(100C)의 안정성을 향상시킨다. 2B and 3 , the oxide film 150a converted into a dissociated state is completely removed by hydrothermal treatment with hydrogen ions supplied from the microplasma processing unit 230 and water vapor supplied from the water vapor supply unit 240 . do. In addition, by hydrothermal treatment, the surface defects and by-products of the inorganic light-emitting particles 100C are completely removed, and the molecules constituting the core 110 and the shell 120 constituting the inorganic light-emitting particles 100C are rearranged. . Accordingly, including some organic ligands of the organic ligands 130b released by the thermal curing process and the organic ligands 130a bonded to the inorganic light emitting particles 100A despite the thermal curing process, the organic ligands having relatively excellent bonding strength The ligand 130d is strongly bound to the surface of the shell 120 of the hydrothermal-treated inorganic light emitting particle 100C. The organic ligand 130d strongly bound to the surface of the shell 120 protects the inorganic light-emitting particles 100C from which surface defects are removed, and improves the stability of the inorganic light-emitting particles 100C.

아울러, 무기발광입자(100C) 표면의 빈격자점과 같은 표면 결함이 제거되고, 무기발광입자(100C)를 구성하는 코어(110) 및 쉘(120)에서 어긋난 격자 상수가 초기 상태로 회복되면서, 무기발광입자(100C) 표면에 포획된 전하가 최소화된다. 무기발광입자(100C) 표면으로 전하가 포획되지 않으면서, 무기발광입자(100C)의 엑시톤 구속 효과 또는 양자 구속 효과가 향상된다. 따라서, 고-진공 열처리 및 수열 처리된 무기발광입자(100C)는 열 경화되기 전의 무기발광입자(100)의 양자 효율 및 발광 효율과 매우 유사한 수준의 양자 효율 및 발광 효율을 갖게 된다. In addition, surface defects such as void lattice points on the surface of the inorganic light-emitting particle 100C are removed, and the lattice constant shifted from the core 110 and the shell 120 constituting the inorganic light-emitting particle 100C is restored to the initial state, Charges trapped on the surface of the inorganic light emitting particles 100C are minimized. The exciton confinement effect or quantum confinement effect of the inorganic light emitting particle 100C is improved while the charge is not captured on the surface of the inorganic light emitting particle 100C. Accordingly, the high-vacuum heat treatment and hydrothermal treatment of the inorganic light emitting particles 100C have quantum efficiency and luminous efficiency at a level very similar to the quantum efficiency and luminous efficiency of the inorganic light emitting particle 100 before thermal curing.

하나의 예시적인 실시형태에서, 발광 필름(250)은 액정표시장치에 적용되는 발광 시트, 발광다이오드로부터 발광된 빛의 파장을 변환시키는 색 변환층 및/또는 발광다이오드를 구성하는 발광물질층일 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 발광 필름(250)은 액정표시장치를 구성하는 액정 패널과 백라이트 유닛 사이에 개재된 발광 시트일 수 있다. 다른 예시적인 실시형태에서, 발광 필름(250)은 액정표시장치의 백라이트 유닛을 구성하는 도광판과, 도광판의 측면에 배치되는 발광 소자 사이에 배치될 수 있다. 또 다른 예시적인 실시형태에서, 발광 필름(250)은 백라이트 유닛 중에서 액정 패널에 인접한 광학 시트로 적용될 수 있다. 또 다른 예시적인 실시형태에서, 발광 필름(250)은 백라이트 유닛을 구성하는 도광판에 인접하게 배치되며, 확산시트 및 집광시트를 포함하는 광학시트의 상부 및/또는 하부에 배치되거나, 광학시트 사이에 개재될 수 있다. In one exemplary embodiment, the light emitting film 250 may be a light emitting sheet applied to a liquid crystal display device, a color conversion layer for converting the wavelength of light emitted from a light emitting diode, and/or a light emitting material layer constituting the light emitting diode. . In one exemplary embodiment, the light emitting film 250 may be a light emitting sheet interposed between the liquid crystal panel constituting the liquid crystal display and the backlight unit. In another exemplary embodiment, the light emitting film 250 may be disposed between the light guide plate constituting the backlight unit of the liquid crystal display and the light emitting element disposed on the side surface of the light guide plate. In another exemplary embodiment, the light emitting film 250 may be applied as an optical sheet adjacent to the liquid crystal panel in the backlight unit. In another exemplary embodiment, the light emitting film 250 is disposed adjacent to the light guide plate constituting the backlight unit, disposed above and/or below the optical sheet including the diffusion sheet and the light collecting sheet, or between the optical sheets. may be interposed.

계속해서, 본 발명에 따라 발광 효율이 향상된 무기발광입자를 포함하는 발광 필름의 일례로서, 무기발광입자를 포함하는 색 변환층이 도입된 발광장치 및 그 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 발광 효율이 개선된 색 변환층을 포함하는 발광장치의 일례로서, 마이크로 엘이디가 도입된 발광표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.Subsequently, as an example of a light emitting film including inorganic light emitting particles having improved luminous efficiency according to the present invention, a light emitting device into which a color conversion layer including inorganic light emitting particles is introduced and a manufacturing method thereof will be described. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating a light emitting display device to which a micro LED is introduced as an example of a light emitting device including a color conversion layer having improved luminous efficiency according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 발광표시장치(300)는 기판(310), 기판(310) 상부에 배치되는 박막트랜지스터(Tr) 및 마이크로 엘이디(D1)을 포함하는 어레이 패널(AP)과, 무기발광입자로 이루어지는 색 변환층(380)과, 색 변환층(380) 상부의 평탄화층(390)을 포함할 수 있다. As shown in FIG. 4 , a light emitting display device 300 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a substrate 310 , a thin film transistor Tr and a micro LED D1 disposed on the substrate 310 . It may include an array panel AP, a color conversion layer 380 made of inorganic light emitting particles, and a planarization layer 390 on the color conversion layer 380 .

기판(310) 상에는 게이트라인(도시하지 않음)과 데이터라인(도시하지 않음)이 배치되어 적색서브픽셀(R-SP) 영역, 녹색서브픽셀(G-SP) 영역 및 청색서브픽셀(B-SP)이 각각 정의된다. 각각의 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP) 영역은, 후술하는 마이크로 엘이디(D1)에 대응하는 발광영역(EA)과, 박막트랜지스터(Tr)가 배치되는 구동영역(DA)이 또한 정의된다. 이때, 색 변환층(380)은 적어도 적색서브픽셀(R-SP) 영역과 녹색서브픽셀(G-SP) 영역에 대응하여 형성될 수 있다. A gate line (not shown) and a data line (not shown) are disposed on the substrate 310 to provide a red sub-pixel (R-SP) region, a green sub-pixel (G-SP) region, and a blue sub-pixel (B-SP). ) are respectively defined. Each of the sub-pixels R-SP, G-SP, and B-SP regions includes an emission region EA corresponding to a micro LED D1 to be described later and a driving region DA in which the thin film transistor Tr is disposed. This is also defined. In this case, the color conversion layer 380 may be formed to correspond to at least the red sub-pixel (R-SP) area and the green sub-pixel (G-SP) area.

기판(310)은 유리 기판, 얇은 플렉서블(flexible) 기판 또는 고분자 플라스틱 기판일 수 있다. 예를 들어, 플렉서블 기판은 polyimide(PI), polyethersulfone(PES), polyethylenenaphthalate(PEN), polyethylene Terephthalate(PET) 및 polycarbonate(PC) 중 어느 하나로 형성될 수 있다The substrate 310 may be a glass substrate, a thin flexible substrate, or a polymer plastic substrate. For example, the flexible substrate may be formed of any one of polyimide (PI), polyethersulfone (PES), polyethylenenaphthalate (PEN), polyethylene terephthalate (PET), and polycarbonate (PC).

기판(310) 상부에 박막트랜지스터(Tr)가 형성된다. 필요에 따라, 기판 상부(310) 상부에 버퍼층(도시하지 않음)이 형성되고, 버퍼층 상에 박막트랜지스터(Tr)가 형성될 수 있다. A thin film transistor Tr is formed on the substrate 310 . If necessary, a buffer layer (not shown) may be formed on the upper substrate 310 , and a thin film transistor Tr may be formed on the buffer layer.

구체적으로, 기판(310) 상부에 반도체층(320)이 형성된다. 반도체층(320)은 산화물 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 반도체층(620)이 산화물 반도체 물질로 이루어지는 경우, 반도체층(320) 하부에 차광패턴(도시하지 않음)이 형성될 수 있다. 차광패턴(도시하지 않음)은 반도체층(320)으로 빛이 입사되는 것을 방지하여 반도체층(320)이 빛에 의하여 열화되는 것을 방지한다. 선택적으로, 반도체층(320)은 다결정 실리콘으로 이루어질 수도 있으며, 이 경우 반도체층(320)은 중앙의 채널 영역과, 양 가장자리에 불순물이 도핑되는 소스 및 드레인 영역으로 구분될 수 있다. Specifically, the semiconductor layer 320 is formed on the substrate 310 . The semiconductor layer 320 may be formed of an oxide semiconductor material. When the semiconductor layer 620 is made of an oxide semiconductor material, a light blocking pattern (not shown) may be formed under the semiconductor layer 320 . The light blocking pattern (not shown) prevents light from being incident on the semiconductor layer 320 and prevents the semiconductor layer 320 from being deteriorated by the light. Optionally, the semiconductor layer 320 may be made of polycrystalline silicon. In this case, the semiconductor layer 320 may be divided into a central channel region and source and drain regions doped with impurities at both edges.

반도체층(320) 상부에 절연 물질로 이루어지는 게이트 절연막(324)이 기판(310) 전면에 형성된다. 게이트 절연막(324)은 산화실리콘(SiOx) 또는 질화실리콘(SiNx)과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다. A gate insulating layer 324 made of an insulating material is formed on the semiconductor layer 320 over the entire surface of the substrate 310 . The gate insulating layer 324 may be made of an inorganic insulating material such as silicon oxide (SiO x ) or silicon nitride (SiN x ).

게이트 절연막(324) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 게이트 전극(330)이 반도체층(320)의 중앙에 대응하여 형성된다. 도 4에서 게이트 절연막(324)은 기판(310) 전면에 형성되어 있으나, 게이트 절연막(324)은 게이트 전극(330)과 동일한 모양으로 패터닝 될 수도 있다. A gate electrode 330 made of a conductive material such as metal is formed on the gate insulating layer 324 to correspond to the center of the semiconductor layer 320 . Although the gate insulating layer 324 is formed on the entire surface of the substrate 310 in FIG. 4 , the gate insulating layer 324 may be patterned in the same shape as the gate electrode 330 .

게이트 전극(330) 상부에는 절연 물질로 이루어진 층간 절연막(332)이 기판(310) 전면에 형성된다. 일례로, 층간 절연막(332)은 산화실리콘(SiOx) 또는 질화실리콘(SiNx)과 같은 무기 절연 물질로 형성되거나, 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토 아크릴(photo-acryl)과 같은 유기 절연 물질로 형성될 수 있다. An interlayer insulating layer 332 made of an insulating material is formed on the entire surface of the substrate 310 on the gate electrode 330 . For example, the interlayer insulating layer 332 is formed of an inorganic insulating material such as silicon oxide (SiO x ) or silicon nitride (SiNx), or made of an organic insulating material such as benzocyclobutene or photo-acryl. can be formed.

층간 절연막(332)은 반도체층(320)의 양측 상면을 노출하는 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(334, 336)을 갖는다. 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(334, 336)은 게이트 전극(330)의 양측에서 게이트 전극(330)과 이격되어 위치한다. 일례로, 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(334, 336)은 게이트 절연막(324) 내에도 형성될 수 있다. 선택적으로, 게이트 절연막(324)이 게이트 전극(330)과 동일한 모양으로 패터닝 될 경우, 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(334, 336)은 층간 절연막(332) 내에만 형성된다. The interlayer insulating layer 332 has first and second semiconductor layer contact holes 334 and 336 exposing top surfaces of both sides of the semiconductor layer 320 . The first and second semiconductor layer contact holes 334 and 336 are positioned at both sides of the gate electrode 330 to be spaced apart from the gate electrode 330 . For example, the first and second semiconductor layer contact holes 334 and 336 may also be formed in the gate insulating layer 324 . Optionally, when the gate insulating layer 324 is patterned to have the same shape as the gate electrode 330 , the first and second semiconductor layer contact holes 334 and 336 are formed only in the interlayer insulating layer 332 .

층간 절연막(332) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 소스 전극(342)과 드레인 전극(344)이 형성된다. 소스 전극(342)과 드레인 전극(344)은 게이트 전극(330)을 중심으로 이격되어 위치하며, 각각 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(334, 336)을 통해 반도체층(320)의 양측과 접촉한다. 드레인 전극(344)은 마이크로 엘이디(D1)에 신호를 인가하는 제 1 전극으로 기능할 수 있다. A source electrode 342 and a drain electrode 344 made of a conductive material such as metal are formed on the interlayer insulating layer 332 . The source electrode 342 and the drain electrode 344 are spaced apart from each other with respect to the gate electrode 330 , and are respectively formed on both sides of the semiconductor layer 320 through the first and second semiconductor layer contact holes 334 and 336 , respectively. contact The drain electrode 344 may function as a first electrode that applies a signal to the micro LED D1 .

반도체층(320), 게이트 전극(330), 소스 전극(342) 및 드레인 전극(344)은 박막트랜지스터(Tr)를 이루며, 박막트랜지스터(Tr)는 구동 소자(driving element)로 기능한다. 도 4에 예시된 박막트랜지스터(Tr)는 반도체층(320)의 상부에 게이트 전극(330), 소스 전극(342) 및 드레인 전극(344)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. The semiconductor layer 320 , the gate electrode 330 , the source electrode 342 , and the drain electrode 344 form a thin film transistor Tr, and the thin film transistor Tr functions as a driving element. The thin film transistor Tr illustrated in FIG. 4 has a coplanar structure in which a gate electrode 330 , a source electrode 342 , and a drain electrode 344 are positioned on the semiconductor layer 320 . Alternatively, the thin film transistor Tr may have an inverted staggered structure in which a gate electrode is positioned under a semiconductor layer and a source electrode and a drain electrode are positioned above the semiconductor layer. In this case, the semiconductor layer may be made of amorphous silicon.

도 4에 도시하지 않았으나, 게이트라인과 데이터라인이 서로 교차하여 각각의 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP) 영역을 정의하며, 게이트라인과 데이터라인에 연결되는 스위칭 소자가 더 형성된다. 상기 스위칭 소자는 구동 소자인 박막트랜지스터(Tr)에 연결된다. 또한, 파워라인이 데이터라인과 평행하게 이격되어 형성되며, 일 프레임(frame) 동안 구동 소자인 박막트랜지스터(Tr)의 게이트 전극(330)의 전압을 일정하게 유지되도록 하기 위한 스토리지 캐패시터가 더 구성될 수 있다. 아울러, 도시하지 않았으나, 각각의 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP) 영역의 층간 절연막(332) 상부에는 도전성 소재로 이루어지는 제 2 전극이 위치할 수 있다. Although not shown in FIG. 4 , the gate line and the data line cross each other to define each sub-pixel (R-SP, G-SP, B-SP) region, and a switching element connected to the gate line and the data line is further provided. is formed The switching element is connected to a thin film transistor Tr as a driving element. In addition, the power line is formed to be spaced apart from the data line in parallel, and a storage capacitor is further configured to keep the voltage of the gate electrode 330 of the thin film transistor Tr, which is the driving element, constant during one frame. can In addition, although not shown, a second electrode made of a conductive material may be positioned on the interlayer insulating layer 332 of each subpixel (R-SP, G-SP, B-SP) region.

소스 전극(342)과 드레인 전극(344) 상부에는 제 1 보호층(350)이 기판(310) 전면에 형성된다. 제 1 보호층(350)은 상면이 평탄하며, 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(344)을 노출하는 드레인 컨택홀(352)을 갖는다. 도 4에서, 드레인 컨택홀(352)은 제 2 반도체층 컨택홀(336) 바로 위에 형성된 것으로 도시되어 있으나, 제 2 반도체층 컨택홀(336)과 이격되어 형성될 수 있다. 제 1 보호층(350)은 산화실리콘(SiOx) 또는 질화실리콘(SiNx)과 같은 무기 절연 물질로 형성되거나, 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토 아크릴(photo-acryl)과 같은 유기 절연 물질로 형성될 수 있다. 제 1 보호층(350) 상에 마이크로 엘이디(D1)가 배치되는데, 일례로 마이크로 엘이디(D1)는 제 1 보호층(350)의 일부를 제거하여 형성되는 오목부에 배치될 수 있다. A first passivation layer 350 is formed on the entire surface of the substrate 310 on the source electrode 342 and the drain electrode 344 . The first passivation layer 350 has a flat top surface and has a drain contact hole 352 exposing the drain electrode 344 of the thin film transistor Tr. In FIG. 4 , the drain contact hole 352 is illustrated as being formed directly on the second semiconductor layer contact hole 336 , but may be formed to be spaced apart from the second semiconductor layer contact hole 336 . The first passivation layer 350 is formed of an inorganic insulating material such as silicon oxide (SiO x ) or silicon nitride (SiNx), or formed of an organic insulating material such as benzocyclobutene or photo-acryl. can be The micro LED D1 is disposed on the first protective layer 350 . For example, the micro LED D1 may be disposed in a recess formed by removing a portion of the first protective layer 350 .

마이크로 엘이디(D1)는 n-형 반도체층(430), n-형 반도체층(430) 상에 배치되는 다중양자우물(multi-quantum-well; MQW) 구조를 가지는 활성층(440), 활성층(440) 상에 배치되는 p-형 반도체층(450), p-형 반도체층(450)의 일부와 접촉하는 p-형 전극(410), 활성층(440) 및 p-형 반도체층(450)의 일부를 식각하여 노출되는 n-형 반도체층(430)의 일부와 접촉하는 n-형 전극(420)으로 구성될 수 있다. 선택적으로, 마이크로 엘이디(D1)는 n-형 반도체층(430)의 하부에 배치되는 도핑하지 않은 GaN층(도시하지 않음) 및/또는 p-형 반도체층(450) 상에 배치되며, 투명 도전성 물질로 이루어지는 오믹컨택층(도시하지 않음)을 더욱 포함할 수 있다. The micro LED D1 includes an n-type semiconductor layer 430 , an active layer 440 having a multi-quantum-well (MQW) structure disposed on the n-type semiconductor layer 430 , and an active layer 440 . ) disposed on the p-type semiconductor layer 450 , the p-type electrode 410 in contact with a portion of the p-type semiconductor layer 450 , the active layer 440 , and a portion of the p-type semiconductor layer 450 . The n-type electrode 420 in contact with a portion of the n-type semiconductor layer 430 exposed by etching may be formed. Optionally, the micro LED D1 is disposed on the undoped GaN layer (not shown) and/or the p-type semiconductor layer 450 disposed under the n-type semiconductor layer 430 , and is transparent conductive. An ohmic contact layer (not shown) made of a material may be further included.

n-형 반도체층(430)은 활성층(440)에 전자를 공급하기 위한 층으로, GaN 반도체층에 Si, Ge, Se, Te 또는 탄소(C)와 같은 n-형 불순물을 도핑하여 형성될 수 있다. 활성층(440)은 주입되는 전자와 정공이 결합하여 광을 발산한다. 도면에 구체적으로 나타내지는 않았으나, 활성층(440)을 구성하는 다중양자우물 구조는 복수의 장벽층과 우물층이 교대로 배치되며, 우물층은 InGaN층으로 구성되고 장벽층은 GaN으로 구성되지만, 이에 한정되지 않는다. p-형 반도체층(450)은 활성층(440)에 정공을 주입하기 위한 층으로, GaN 반도체층에 Mg, Zn 및 Be와 같은 p-형 불순물이 도핑되어 형성될 수 있다. 오믹컨택층(도시하지 않음)은 p-형 GaN층(450)과 p-형 전극(410) 사이에 배치되는데, ITO, IGZO, IZO와 같은 투명 금속산화물로 이루어질 수 있다. 한편, p-형 전극(410)과 n-형 전극(420)은 Ni, Au, Pt, Ti, Al, Cr, 이들의 합금 또는 이들의 조합으로 구성되는 금속 소재로 이루어지는 단층 또는 다층으로 구성될 수 있다. The n-type semiconductor layer 430 is a layer for supplying electrons to the active layer 440 and may be formed by doping the GaN semiconductor layer with n-type impurities such as Si, Ge, Se, Te, or carbon (C). have. The active layer 440 emits light by combining injected electrons and holes. Although not specifically shown in the drawing, in the multi-quantum well structure constituting the active layer 440 , a plurality of barrier layers and well layers are alternately disposed, the well layer is composed of an InGaN layer, and the barrier layer is composed of GaN, not limited The p-type semiconductor layer 450 is a layer for injecting holes into the active layer 440 , and may be formed by doping the GaN semiconductor layer with p-type impurities such as Mg, Zn, and Be. An ohmic contact layer (not shown) is disposed between the p-type GaN layer 450 and the p-type electrode 410 and may be formed of a transparent metal oxide such as ITO, IGZO, or IZO. On the other hand, the p-type electrode 410 and the n-type electrode 420 may be composed of a single layer or multiple layers made of a metal material composed of Ni, Au, Pt, Ti, Al, Cr, alloys thereof, or combinations thereof. can

이와 같은 구조의 마이크로 엘이디(D1)에서 p-형 전극(410) 및 n-형 전극(420)에 전압이 인가되면, n-형 GaN층(430) 및 p-형 GaN층(450)으로부터 활성층(440)으로 각각 전자와 정공이 주입되고, 활성층(440) 내에서 엑시톤이 생성, 소멸되면서, 광이 발광하여 외부로 발산한다. 마이크로 엘이디(D1)에서 발광하는 광의 파장은 활성층(450)의 다중양자우물 구조의 장벽층의 두께를 조절하여 조절할 수 있다. 일례로, 마이크로 엘이디(D1)는 청색으로 발광할 수 있고, 마이크로 엘이디(D1)는 약 10 내지 100 ㎛의 두께로 형성될 수 있다. When a voltage is applied to the p-type electrode 410 and the n-type electrode 420 in the micro LED D1 having such a structure, the active layer is formed from the n-type GaN layer 430 and the p-type GaN layer 450 . Electrons and holes are respectively injected into 440 , and as excitons are generated and destroyed in the active layer 440 , light is emitted and emitted to the outside. The wavelength of light emitted from the micro LED D1 may be adjusted by adjusting the thickness of the barrier layer of the multi-quantum well structure of the active layer 450 . For example, the micro LED D1 may emit blue light, and the micro LED D1 may be formed to a thickness of about 10 to 100 μm.

도시하지 않았으나, 마이크로 엘이디(D1)는 기판 상에 버퍼층을 형성하고, 버퍼층 상에 GaN 박막을 성장시켜 제작될 수 있다. 이때, GaN 박막을 성장시키기 위한 기판은 사파이어, 실리콘, GaN, 실리콘 카바이드(SiC), 갈륨비소(GaAs), 산화아연(ZnO) 등이 사용될 수 있다. 또한, 도면에서는 마이크로 엘이디(D1)가 제 1 보호층(350) 상에 배치된 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이러한 특정 구조의 마이크로 엘이디(D1)로 한정되지 않으며, 수직구조 마이크로 엘이디 및 수평구조 마이크로 엘이디와 같이 다양한 구조의 마이크로 엘이디가 적용될 수 있다. Although not shown, the micro LED D1 may be manufactured by forming a buffer layer on a substrate and growing a GaN thin film on the buffer layer. In this case, as a substrate for growing the GaN thin film, sapphire, silicon, GaN, silicon carbide (SiC), gallium arsenide (GaAs), zinc oxide (ZnO), or the like may be used. In addition, although the drawings show that the micro LED D1 is disposed on the first protective layer 350, the present invention is not limited to the micro LED D1 having such a specific structure, and a vertical micro LED and a horizontal micro LED Like the LED, micro LEDs of various structures can be applied.

마이크로 엘이디(D1)가 전사된 제 1 보호층(350) 상에 제 2 보호층(370)이 형성된다. 제 2 보호층(370)은 산화실리콘(SiOx), 질화실리콘(SiNx)과 같은 무기 절연 물질 및/또는 포토아크릴과 같은 유기 절연 물질로 형성될 수 있다. A second protective layer 370 is formed on the first protective layer 350 to which the micro LED D1 is transferred. The second passivation layer 370 may be formed of an inorganic insulating material such as silicon oxide (SiO x ), silicon nitride (SiN x ), and/or an organic insulating material such as photoacrylic.

한편, 전술한 바와 같이, 제 1 보호층(350)에는 드레인 컨택홀(352) 및 제 2 전극 컨택홀(도시하지 않음)이 형성되어, 박막트랜지스터(Tr)를 구성하는 드레인 전극(344) 및 제 2 전극(도시하지 않음)이 노출된다. 제 1 보호층(350) 상에는 indium-tin-oxide(ITO), indium-zinc-oxide(IZO), indium-tin-zinc oxide(ITZO), indium-gallium-zinc-oxide(IGZO)와 같은 금속 산화물로 이루어지는 제 1 연결전극(372) 및 제 2 연결전극(374)이 형성된다. 드레인 컨택홀(352) 및 제 1 연결전극(372)을 통하여, 드레인 전극(344) 및 마이크로 엘이디(D1)의 n-형 전극(420)이 전기적으로 접속된다. 제 2 전극 컨택홀(도시하지 않음) 및 제 2 연결전극(374)을 통하여, 제 2 전극(도시하지 않음) 및 마이크로 엘이디(D1)의 p-형 전극(410)이 전기적으로 접속된다. Meanwhile, as described above, a drain contact hole 352 and a second electrode contact hole (not shown) are formed in the first protective layer 350 , and a drain electrode 344 constituting the thin film transistor Tr and A second electrode (not shown) is exposed. A metal oxide such as indium-tin-oxide (ITO), indium-zinc-oxide (IZO), indium-tin-zinc oxide (ITZO), or indium-gallium-zinc-oxide (IGZO) is formed on the first passivation layer 350 . A first connection electrode 372 and a second connection electrode 374 made of The drain electrode 344 and the n-type electrode 420 of the micro LED D1 are electrically connected through the drain contact hole 352 and the first connection electrode 372 . The second electrode (not shown) and the p-type electrode 410 of the micro LED D1 are electrically connected through the second electrode contact hole (not shown) and the second connection electrode 374 .

각각의 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP) 영역 중에서 발광영역(EA)이 아닌 영역으로 뱅크(376) 또는 반사절연막이 배치된다. 뱅크(376) 또는 반사절연막은 각각의 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP) 영역에 형성된 마이크로 엘이디(D1)로부터 발광된 광 중에서 마이크로 엘이디(D1)의 측면으로 방출되는 광을 반사시켜, 마이크로 엘이디(D1)의 광 효율을 향상시킬 수 있다. 뱅크(376) 또는 반사절연막은 광 반사를 위한 미세 입자를 포함하는 절연 물질로 이루어질 수 있는데, 산화 티타늄(TiO2) 입자가 분산된 산화실리콘(SiOx) 또는 질화실리콘(SiNx)의 절연 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.A bank 376 or a reflective insulating layer is disposed in an area other than the emission area EA among the subpixels R-SP, G-SP, and B-SP areas. The bank 376 or the reflective insulating film blocks the light emitted to the side of the micro LED D1 from among the light emitted from the micro LED D1 formed in each of the sub-pixels R-SP, G-SP, and B-SP regions. By reflecting it, the light efficiency of the micro LED D1 can be improved. The bank 376 or the reflective insulating layer may be made of an insulating material including fine particles for light reflection, and an insulating material of silicon oxide (SiO x ) or silicon nitride (SiN x ) in which titanium oxide (TiO 2 ) particles are dispersed. may be made, but is not limited thereto.

선택적인 실시형태에서, 제 1 평탄화층(350)과 마이크로 엘이디(D1) 사이에 반사패턴(360)이 더욱 배치될 수 있다. 반사패턴(360)은 각각의 마이크로 엘이디(D1)에서 발광된 광 중에서 마이크로 엘이디(D1)의 하측으로 방출되는 광을 상부로 다시 반사시켜, 복수의 마이크로 엘이디(D120)의 광 효율을 향상시킬 수 있다. In an optional embodiment, a reflective pattern 360 may be further disposed between the first planarization layer 350 and the micro LED D1 . The reflection pattern 360 reflects the light emitted from the lower side of the micro LED D1 among the light emitted from each micro LED D1 back to the upper side, thereby improving the optical efficiency of the plurality of micro LEDs D120. have.

이러한 반사패턴(124)은 반사 효율이 높은 금속 물질, 예를 들어, 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)과 같은 물질로 이루어질 수도 있으나, 이에 제한되지 않는다. 마이크로 엘이디(D1) 하부에 반사패턴(360)이 형성되는 경우, 반사패턴(360) 상부에 제 1 절연층(362)이 형성되어, 반사패턴(360)과 마이크로 엘이디(D1)를 절연시킨다. The reflection pattern 124 may be formed of a metal material having high reflection efficiency, for example, aluminum (Al) or silver (Ag), but is not limited thereto. When the reflective pattern 360 is formed under the micro LED D1, a first insulating layer 362 is formed on the reflective pattern 360 to insulate the reflective pattern 360 from the micro LED D1.

한편, 각각의 마이크로 엘이디(D1)는 활성층(440)으로부터 청색 광을 방출하는데, 적색 및 녹색 서브픽셀(R-SP, G-SP) 영역에서는 각각의 마이크로 엘이디(D1)의 상부로 단파장의 빛을 장파장의 빛으로 변환하여 출사하는 적색 변환패턴(382) 및 녹색 변환패턴(384)을 포함하는 색 변환층(380)이 배치된다. Meanwhile, each of the micro LEDs D1 emits blue light from the active layer 440 , and in the red and green sub-pixels R-SP and G-SP regions, the light of a short wavelength goes to the upper portion of each micro LED D1 . A color conversion layer 380 including a red conversion pattern 382 and a green conversion pattern 384 that converts and emits light of a long wavelength is disposed.

이는 청색 광이 적색 광 및 녹색 광 대비 단파장으로, 단파장의 광에 대해 적색 및 녹색 변환패턴(382, 384)의 발광 효율이 조금 더 우수하며, 적색 및 녹색 변환패턴(382 384)은 그 특성 상 상대적으로 단파장인 청색 광을 상대적으로 장파장대인 적색 광 및 녹색 광으로 변환시키는 것이 상대적으로 장파장대인 적색 광 및 녹색 광을 상대적으로 단파장인 청색 광으로 변환시키는 것과 비교해서, 수명 등의 측면에서 더 우수하기 때문이다. 하지만, 마이크로 엘이디(D1)가 반드시 청색 광을 발광하지는 않으며, 적색 광 또는 녹색 광을 발광하는 마이크로 엘이디로 이루어질 수도 있다.This is because blue light has a shorter wavelength compared to red light and green light, and the luminous efficiency of the red and green conversion patterns 382 and 384 for short wavelength light is slightly better, and the red and green conversion patterns 382 and 384 have a shorter wavelength than the light of the short wavelength. Conversion of relatively short-wavelength blue light into relatively long-wavelength red and green light is superior in terms of lifespan, etc., compared to converting relatively long-wavelength red and green light into relatively short-wavelength blue light. because it does However, the micro LED D1 does not necessarily emit blue light, and may be formed of a micro LED that emits red light or green light.

적색 서브픽셀(R-SP)의 발광영역(EA)에서 마이크로 엘이디(D1)에서 방출된 청색(B) 광은 제 1 색변환패턴(382)을 통과하여 제 1 컬러의 파장으로 변환된다. 예를 들어, 제 1 색변환패턴(382)은 적색으로 발광하는 무기발광입자로 이루어질 수 있다. The blue (B) light emitted from the micro LED D1 in the emission area EA of the red sub-pixel R-SP passes through the first color conversion pattern 382 and is converted into the wavelength of the first color. For example, the first color conversion pattern 382 may be formed of inorganic light-emitting particles emitting light in red.

일례로, 제 1 컬러는 피크 파장이 약 600 nm 내지 700 nm인 적색(red) 광일 수 있다. 하지만, 제 1 컬러인 적색 광의 파장이 상기 예시에 한정되지 않으며, 본 기술분야에서 적색(R) 광으로 인식될 수 있는 파장 범위를 모두 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 적색 서브픽셀(R-SP) 영역에서 마이크로 엘이디(D1)으로부터 발광된 청색(B) 광의 대부분이 적색(R) 파장 대역의 광으로 변환되면서 광 추출 효율이 향상된다. For example, the first color may be red light having a peak wavelength of about 600 nm to 700 nm. However, it should be understood that the wavelength of red light, which is the first color, is not limited to the above example, and includes all wavelength ranges that can be recognized as red (R) light in the art. Most of the blue (B) light emitted from the micro LED D1 in the red sub-pixel (R-SP) region is converted to light of the red (R) wavelength band, and thus the light extraction efficiency is improved.

또한, 녹색 서브픽셀(G-SP)의 발광영역(EA)에 대응해서는 제 2 색변환패턴(384)이 위치하는데, 녹색 서브픽셀(G-SP)에 배치된 마이크로 엘이디(D1)에서 방출된 청색(B) 광은 제 2 색변환패턴(384)을 통과하여 제 2 컬러의 파장으로 변환된다. 예를 들어, 제 2 색변환패턴(384)은 녹색으로 발광하는 무기발광입자로 이루어질 수 있다. 일례로, 제 2 컬러는 피크 파장이 약 495 nm 내지 570 nm인 녹색(red) 광일 수 있다. 하지만, 제 2 컬러인 녹색 광의 파장이 상기 예시에 한정되지 않으며, 본 기술분야에서 녹색(G) 광으로 인식될 수 있는 파장 범위를 모두 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 녹색 서브픽셀(R-SP) 영역에서 마이크로 엘이디(D1)으로부터 발광된 청색(B) 광의 대부분이 녹색(G) 파장 대역의 광으로 변환되면서 광 추출 효율이 향상된다. In addition, the second color conversion pattern 384 is positioned to correspond to the emission area EA of the green sub-pixel G-SP, and is emitted from the micro LED D1 disposed in the green sub-pixel G-SP. The blue (B) light passes through the second color conversion pattern 384 and is converted into the wavelength of the second color. For example, the second color conversion pattern 384 may be formed of inorganic light-emitting particles emitting green light. For example, the second color may be green (red) light having a peak wavelength of about 495 nm to 570 nm. However, it should be understood that the wavelength of green light, which is the second color, is not limited to the above example, and includes all wavelength ranges that can be recognized as green (G) light in the art. Most of the blue (B) light emitted from the micro LED D1 in the green sub-pixel (R-SP) region is converted into light of the green (G) wavelength band, so that light extraction efficiency is improved.

반면, 청색 서브픽셀(B-SP) 영역에서, 마이크로 엘이디(D1)에서 청색(B) 광은 그대로 방출되므로, 청색 서브픽셀(B-SP) 영역에는 색 변환층이 형성되지 않는다. 일례로, 제 1 및 제 2 색변환패턴(382, 384) 및 컬러필터(388)에 대응하여, 청색 서브픽셀(B-SP)에 형성된 마이크로 엘이디(D1)의 상부에 투명 수지, 예를 들어 OCA(optically clear adhesive)가 배치될 수 있다. On the other hand, in the blue sub-pixel (B-SP) region, since the blue (B) light is emitted from the micro LED D1 as it is, the color conversion layer is not formed in the blue sub-pixel (B-SP) region. For example, in response to the first and second color conversion patterns 382 and 384 and the color filter 388, a transparent resin, for example, is formed on the micro LED D1 formed in the blue sub-pixel B-SP. An optically clear adhesive (OCA) may be disposed.

제 1 색변환패턴(382) 및 제 2 색변환패턴(384)을 포함하는 색 변환층(380)은 무기발광입자(100C, 도 5d 참조)인 색 변환 물질을 포함한다. 일례로, 무기발광입자(100C)는 양자점 및/또는 양자막대일 수 있다. The color conversion layer 380 including the first color conversion pattern 382 and the second color conversion pattern 384 includes a color conversion material that is an inorganic light emitting particle 100C (refer to FIG. 5D ). As an example, the inorganic light emitting particles 100C may be quantum dots and/or quantum bars.

선택적인 실시형태에서, 색 변환층(380)은 적색 및 녹색 서브픽셀(R-SP, G-SP) 영역 전체에 걸쳐 형성되며, 적록색 무기발광입자로 이루어지는 단일 색 변환층으로 이루어질 수도 있다. 또한, 색 변환층은 청색 서브픽셀(B-SP) 영역을 제외한 적색, 녹색 및 청색 서브픽셀(R-SP, G-SP)의 전 영역에 형성되며, 적색 무기발광입자로 이루어지는 단일 색 변환층으로 이루어질 수도 있다 In an optional embodiment, the color conversion layer 380 is formed over the red and green sub-pixels R-SP and G-SP regions, and may be formed of a single color conversion layer made of red-green inorganic light-emitting particles. In addition, the color conversion layer is formed in all areas of the red, green, and blue sub-pixels (R-SP, G-SP) except for the blue sub-pixel (B-SP) area, and a single color conversion layer made of red inorganic light-emitting particles. may be made with

또한, 적색 및 녹색 서브픽셀(R-SP, G-SP)에 형성된 색변환패턴(382, 384) 상부에 컬러필터(388)가 각각 형성될 수 있다. 컬러필터(388)는 마이크로 엘이디(D1)에서 생성된 빛 중에서 특정 파장 대역의 빛만을 투과시키는 안료 또는 염료를 포함한다. 컬러 필터(388)를 채택하여, 발광표시장치(300)는 풀-컬러를 구현할 수 있다.In addition, color filters 388 may be formed on the color conversion patterns 382 and 384 formed in the red and green sub-pixels R-SP and G-SP, respectively. The color filter 388 includes a pigment or dye that transmits only light of a specific wavelength band among the light generated by the micro LED D1. By adopting the color filter 388, the light emitting display device 300 can realize full-color.

일례로, 컬러필터(388)는 황색 염료 또는 황색 안료로 이루어질 수 있다. 선택적으로, 적색 서브픽셀(R-SP) 영역에 형성된 컬러필터 패턴은 적색 염료 또는 적색 안료로 이루어지고, 녹색 서브픽셀(G-SP) 영역에 형성된 컬러필터 패턴은 녹색 염료 또는 녹색 안료로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 적색 및 녹색 서브픽셀(R-SP, G-SP) 영역에서 마이크로 엘이디(D1)에서 발광된 청색(B) 광은 각각의 컬러필터 패턴을 통과하여, 각각 적색(R) 광 및 녹색(G) 광으로 방출되고, 청색 서브픽셀(B-SP) 영역에서는 청색(B) 광이 방출된다.For example, the color filter 388 may be formed of a yellow dye or a yellow pigment. Optionally, the color filter pattern formed in the red sub-pixel (R-SP) area may be formed of a red dye or red pigment, and the color filter pattern formed in the green sub-pixel (G-SP) area may be formed of a green dye or green pigment. have. Accordingly, the blue (B) light emitted from the micro LED D1 in the red and green sub-pixels (R-SP, G-SP) region passes through each color filter pattern, and the red (R) light and green light, respectively, pass through each color filter pattern. (G) light is emitted, and blue (B) light is emitted in the blue sub-pixel (B-SP) region.

뱅크(376) 또는 반사절연막, 색 변환층(380) 및 컬러필터(388) 및 투명 수지의 상부에 제 3 보호층(390)이 형성된다. 일례로, 제 3 보호층(390)은 산화실리콘(SiOx), 질화실리콘(SiNx)과 같은 무기 절연 물질 및/또는 포토아크릴과 같은 유기 절연 물질로 형성될 수 있다. 필요한 경우, 제 3 보호층(390) 상부에 봉지 또는 배리어 역할을 수행하는 인캡슐레이션 필름(도시하지 않음)이 배치될 수 있다. 다른 예시적인 실시형태에서, 발광표시장치(300)는 하부 발광(bottom-emission) 방식일 수 있다. 이때, 컬러필터는 기판(310)과 마이크로 엘이디(D1) 사이에 배치되고, 색 변환층은 마이크로 엘이디(D1)와 컬러필터 사이에 배치될 수 있다. A third protective layer 390 is formed on the bank 376 or the reflective insulating film, the color conversion layer 380 and the color filter 388 , and the transparent resin. For example, the third passivation layer 390 may be formed of an inorganic insulating material such as silicon oxide (SiO x ), silicon nitride (SiN x ), and/or an organic insulating material such as photoacrylic. If necessary, an encapsulation film (not shown) serving as an encapsulation or barrier may be disposed on the third protective layer 390 . In another exemplary embodiment, the light emitting display device 300 may be a bottom-emission type. In this case, the color filter may be disposed between the substrate 310 and the micro LED D1 , and the color conversion layer may be disposed between the micro LED D1 and the color filter.

마이크로 엘이디(D1)를 포함하는 어레이 패널과, 본 발명에 따라 발광 효율이 향상된 무기발광입자를 포함하는 색 변환층(380)이 형성된 발광표시장치(300)를 제조하는 공정에 대하여 도 5a 내지 도 5d를 참조하면서 설명한다. 5A to FIG. 5A to FIG. 5A to FIG. 5A to FIG. 5A for a process of manufacturing an array panel including a micro LED D1 and a color conversion layer 380 including an inorganic light emitting particle having improved luminous efficiency according to the present invention. It will be described with reference to 5d.

도 5a에 나타낸 바와 같이, 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP) 영역이 정의된 기판(310) 상부의 구동영역(DA)에 박막트랜지스터(Tr)를 형성하고, 발광영역(EA)에 마이크로 엘이디(D1)를 전사하여 어레이 패널(AP)을 형성, 준비한다. 예를 들어, 기판(310) 상부의 구동영역(DA)에 비정질 실리콘층 및 보호층을 배치하고, 에피 성장 공정에 적용되는 대략 900 내지 1300℃의 열을 가하여 폴리실리콘층으로 변환한다. 이어서, 보호층을 제거하고, 폴리실리콘층 상에 박막트랜지스터(Tr)를 형성한다. As shown in FIG. 5A , the thin film transistor Tr is formed in the driving area DA above the substrate 310 in which the sub-pixels R-SP, G-SP, and B-SP areas are defined, and the light emitting area ( EA) to form and prepare an array panel (AP) by transferring the micro LED (D1). For example, an amorphous silicon layer and a protective layer are disposed in the driving region DA on the substrate 310 , and heat of about 900 to 1300° C. applied to the epitaxial growth process is applied to convert the polysilicon layer. Then, the protective layer is removed, and a thin film transistor Tr is formed on the polysilicon layer.

폴리실리콘으로 이루어지는 박막트랜지스터 소자(Tr)의 구조와 제조 방법은 매우 다양하지만, 일례로 다음과 같은 공정을 통해 제조될 수 있다. 폴리실리콘층 상에 게이트 절연막(324)을 형성한다. 이후, 게이트 절연막(324) 상에 게이트 전극(330)을 형성한다. 이후, 폴리실리콘층에 이온을 주입하여 소스 영역 및 드레인 영역을 형성한다. 이후, 게이트 절연막(324) 및 게이트 전극(330) 상에 층간 절연막(332)을 형성한다. 이후, 소스 영역 및 드레인 영역 상부의 게이트 절연막(324) 및 층간 절연막(332)에 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(334, 336을 형성한다. 이후, 층간 절연막(332) 상에 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(334, 336)을 통해 소스 영역 및 드레인 영역에 접속되는 소스 전극(342) 및 드레인 전극(344)을 형성한다.Although the structure and manufacturing method of the thin film transistor element Tr made of polysilicon are very diverse, for example, it may be manufactured through the following process. A gate insulating film 324 is formed on the polysilicon layer. Thereafter, a gate electrode 330 is formed on the gate insulating layer 324 . Thereafter, ions are implanted into the polysilicon layer to form a source region and a drain region. Thereafter, an interlayer insulating layer 332 is formed on the gate insulating layer 324 and the gate electrode 330 . Thereafter, first and second semiconductor layer contact holes 334 and 336 are formed in the gate insulating layer 324 and the interlayer insulating layer 332 over the source region and the drain region. Thereafter, first and second semiconductor layer contact holes 334 and 336 are formed on the interlayer insulating layer 332 . A source electrode 342 and a drain electrode 344 connected to the source region and the drain region through the second semiconductor layer contact holes 334 and 336 are formed.

한편, 발광영역(EA)에서는 제 1 보호층(350) 상에 반사패턴(360) 및 절연층(362)을 형성하고, 제 1 보호층(350)의 일부를 제거하여 형성되는 오목부에 마이크로 엘이디(D1)를 전사하여, 발광영역(EA)에 마이크로 엘이디(D1)를 배치한다. On the other hand, in the light emitting area EA, a reflective pattern 360 and an insulating layer 362 are formed on the first passivation layer 350, and a part of the first passivation layer 350 is removed to form a microcavity. The LED D1 is transferred, and the micro LED D1 is disposed in the light emitting area EA.

일례로, 마이크로 엘이디(D1)는 기판 상에 에피 성장을 통해 제조될 수 있다. 에피 성장 공정에 의하여, 각각 질화물 반도체로 이루어지는 n-형 반도체층(430), 활성층(440) 및 p-형 반도체층(450)을 형성할 수 있다. 일례로, 질화물계 반도체 소재로 이루어지는 마이크로 엘이디(D1)는 사파이어 성장 기판 상에 금속유기화학증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD) 공정을 통해 형성할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, MBE(Molecular Beam Epitaxy), PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), VPE(Vapor Phase Epitaxy)등의 방법을 통해서도 구현될 수 있다. MOCVD 공정은 대략 900 ~1300℃에서 진행될 수 있다.As an example, the micro LED D1 may be manufactured through epitaxial growth on a substrate. By the epitaxial growth process, the n-type semiconductor layer 430 , the active layer 440 , and the p-type semiconductor layer 450 each made of a nitride semiconductor may be formed. For example, the micro LED D1 made of a nitride-based semiconductor material may be formed on a sapphire growth substrate through a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) process, but is not limited thereto. For example, it may be implemented through a method such as Molecular Beam Epitaxy (MBE), Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD), Vapor Phase Epitaxy (VPE), or the like. MOCVD process may be performed at about 900 ~ 1300 ℃.

이어서, 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(342)과 마이크로 엘이디(D1)의 n-형 전극(420)을 연결하는 제 1 연결전극(372)과, 마이크로 엘이디(D1)의 p-형 전극(410)과 제 2 전극(도시하지 않음)을 연결하는 제 2 연결전극(374)을 형성한다. 예를 들어, 제 1 연결전극(372) 및 제 2 연결전극(374)은, 박막트랜지스터(Tr) 및 박막트랜지스터(Tr)에 의해 구동되는 마이크로 엘이디(D1)가 배치된 기판(310) 상에, 제 1 보호막(350)을 형성하는 공정, 드레인 컨택홀(352) 및 도시하지 않은 제 2 전극 컨택홀을 형성하는 공정과, 금속을 증착하는 공정을 통해 형성될 수 있다. Next, a first connection electrode 372 connecting the drain electrode 342 of the thin film transistor Tr and the n-type electrode 420 of the micro LED D1, and the p-type electrode of the micro LED D1 ( A second connection electrode 374 connecting the 410 and the second electrode (not shown) is formed. For example, the first connection electrode 372 and the second connection electrode 374 are formed on the substrate 310 on which the thin film transistor Tr and the micro LED D1 driven by the thin film transistor Tr are disposed. , a process of forming the first passivation layer 350 , a process of forming a drain contact hole 352 and a second electrode contact hole (not shown), and a process of depositing a metal.

도 5b에 나타낸 바와 같이, 어레이 패널(AP)이 형성된 각각의 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)에서 발광영역(EA)의 외측으로 뱅크(376) 또는 반사절연막을 포토레지스트 공정을 이용하여 형성한다. As shown in FIG. 5B , in each subpixel R-SP, G-SP, and B-SP in which the array panel AP is formed, the bank 376 or a reflective insulating film is photoresist to the outside of the light emitting area EA. formed using the process.

이어서, 도 5c에 나타낸 바와 같이, 무기발광입자(100a)를 포함하는 색 변환층(380)을 적색 및 녹색 서브픽셀(R-SP, G-SP)의 발광영역(EA)을 구성하는 마이크로 엘이디(D1)의 상부에 형성한다. 일례로, 적색 서브픽셀(R-SP) 영역의 발광영역(EA)은 적색 무기발광입자를 포함하는 제 1 색변환패턴(382)이 배치되고, 녹색 서브픽셀(G-SP) 영역의 발광영역(EA)은 녹색 무기발광입자를 포함하는 제 2 색변환패턴(384)이 배치된다. Next, as shown in FIG. 5C , the color conversion layer 380 including the inorganic light emitting particles 100a is applied to the micro LED constituting the light emitting area EA of the red and green subpixels R-SP and G-SP. It is formed on top of (D1). For example, the first color conversion pattern 382 including red inorganic light emitting particles is disposed in the light emitting area EA of the red subpixel R-SP area, and the light emitting area of the green subpixel G-SP area is disposed. In (EA), a second color conversion pattern 384 including green inorganic light emitting particles is disposed.

일례로, 색 변환층(380)을 형성하기 위하여, 적색 또는 녹색의 무기발광입자(100A)를 포함하는 코팅 용액을 용액 공정을 이용하여, 적색 및 녹색 서브픽셀(R-SP, G-SP) 영역의 마이크로 엘이디(D1) 상부에 코팅한 뒤, 열 경화 공정을 진행하여 용매를 휘발시켜, 적색 및 녹색 서브픽셀(R-SP, G-SP)의 발광영역(EA)으로 색변환패턴(382, 384)으로 이루어진 색 변환층(380)을 형성할 수 있다. 색 변환층(380)을 형성하기 위한 용액 공정은 특별히 제한되지 않으며, 스핀 코팅, 드롭 코팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅, 롤 코팅, 플로 코팅, 캐스팅 공정, 스크린 인쇄 또는 잉크젯 프린팅 방식과 같은 용액 공정을 단독 또는 조합할 수 있다. 이어서, 열 경화 공정에 의하여 코팅 용액 중의 용매를 휘발시켜, 무기발광입자(100A)로 이루어진 박막 형태의 색 변환층(380)을, 적색 및 녹색 서브픽셀(R-SP, G-SP) 영역에 형성된 마이크로 엘이디(D1) 상부에 형성한다. For example, in order to form the color conversion layer 380, a coating solution including the red or green inorganic light emitting particles 100A is applied using a solution process to form the red and green sub-pixels (R-SP, G-SP). After coating on the top of the micro LED (D1) of the area, a thermal curing process is performed to volatilize the solvent, and the color conversion pattern 382 is converted into the light emitting area (EA) of the red and green sub-pixels (R-SP, G-SP). , 384) may be formed as a color conversion layer 380 . The solution process for forming the color conversion layer 380 is not particularly limited, and a solution process such as spin coating, drop coating, dip coating, spray coating, roll coating, flow coating, casting process, screen printing or inkjet printing method is used. They may be used alone or in combination. Then, by volatilizing the solvent in the coating solution by a thermal curing process, the color conversion layer 380 in the form of a thin film made of the inorganic light emitting particles 100A is applied to the red and green sub-pixels (R-SP, G-SP) regions. It is formed on the formed micro LED (D1).

이어서, 색 변환층(380) 상부에 포토레지스트 등의 공정을 이용하여 컬러필터(388)를 형성한다. 한편, 청색 서브픽셀(B-SP) 영역의 마이크로 엘이디(D1) 상부에는 색변환패턴 및 컬러필터가 형성되지 않으며, 색변환패턴 및 컬러필터에 대응하여 투명 수지(도면부호 미부여)가 배치될 수 있다. Next, a color filter 388 is formed on the color conversion layer 380 using a process such as photoresist. On the other hand, a color conversion pattern and a color filter are not formed on the micro LED D1 of the blue sub-pixel (B-SP) area, and a transparent resin (reference numeral not assigned) is disposed corresponding to the color conversion pattern and the color filter. can

이때, 각각의 색변환패턴(382, 384)을 형성하는 무기발광입자(100A)는 고온의 열 경화 공정 및 외부의 활성 산소 및 수분과 반응하여, 유기 리간드 중에서 상당 부분의 유기 리간드가 유리된 상태(130b)로 유실되고, 일부의 유기 리간드(130a)만 쉘(120)의 표면에 결합하여 안정성이 저하된다. 또한, 무기발광입자(100A) 표면에 산화막(150)이 형성되거나 빈격자점 등의 표면 결함이 초래되면서, 발광 효율이 저하된다. At this time, the inorganic light emitting particles 100A forming each of the color conversion patterns 382 and 384 react with a high-temperature thermal curing process and external active oxygen and moisture, so that a significant portion of the organic ligands are released from the organic ligands. It is lost to (130b), and only a portion of the organic ligand 130a binds to the surface of the shell 120, thereby reducing stability. In addition, as the oxide film 150 is formed on the surface of the inorganic light emitting particle 100A or surface defects such as voids are caused, the luminous efficiency is lowered.

하지만, 본 발명에 따르면, 색 변환층(380)이 상부에 형성된 어레이 패널(AP)을 진공 챔버(220, 도 2a 참조)에 로딩하고, 1차로 고-진공 조건에서 열처리(예를 들어, 1X10-3 torr 내지 1X10-4 torr의 진공 조건, 180 내지 230℃의 온도에서 30분에서 내지 1시간)를 수행하고, 2차로 플라즈마 처리에 의하여 변환된 수소 이온 및 소량의 수증기가 존재하는 조건에서 수열 처리(예를 들어, 진공 챔버로 공급되는 전체 가스 중에서 수소 이온은 2 내지 4 부피%, 수증기는 10 내지 50 ppmv로 공급하고, 180 내지 230℃의 온도에서 대략 5 내지 20분)를 수행한다(도 2b 참조). 색 변환층(380)이 형성된 어레이 패널(AP)에 대한 고-진공 열처리 및 수열 처리는 전술한 광학 필름(250)에 대한 열처리 및 수열 처리와 실질적으로 동일하게 수행될 수 있다. However, according to the present invention, the array panel AP on which the color conversion layer 380 is formed is loaded into the vacuum chamber 220 (refer to FIG. 2A ), and firstly heat-treated in a high-vacuum condition (eg, 1X10) -3 torr to 1X10 -4 torr under vacuum conditions, 180 to 230°C for 30 minutes to 1 hour), and secondly, hydrothermal heat in the presence of hydrogen ions converted by plasma treatment and a small amount of water vapor treatment (e.g., 2 to 4% by volume of hydrogen ions and 10 to 50 ppmv of water vapor in the total gas supplied to the vacuum chamber, and approximately 5 to 20 minutes at a temperature of 180 to 230°C) is performed ( see Fig. 2b). The high-vacuum heat treatment and hydrothermal treatment for the array panel AP on which the color conversion layer 380 is formed may be substantially the same as the above-described heat treatment and hydrothermal treatment for the optical film 250 .

이에 따라, 도 5d에 나타낸 바와 같이, 2 단계의 열처리 공정이 완료되면, 색 변환층(380)을 구성하는 무기발광입자(100C)는 산화막 및 표면 결함이 제거된 상태이다. 또한, 2 단계의 열처리 공정에 의하여 변환된 무기발광입자(100C)를 구성하는 쉘(120)의 표면에 다수의 유기 리간드(130d)가 강하게 결합하면서, 무기발광입자(100C)를 안정화시킨다. 안정화된 무기발광입자(100C)에서 엑시톤 구속 효과 및 양자 구속 효과가 저하되지 않기 때문에, 무기발광입자(100C)의 발광 효율이 향상될 수 있다. Accordingly, as shown in FIG. 5D , when the two-step heat treatment process is completed, the inorganic light emitting particles 100C constituting the color conversion layer 380 are in a state in which the oxide film and surface defects are removed. In addition, while a plurality of organic ligands 130d are strongly bound to the surface of the shell 120 constituting the inorganic light-emitting particles 100C converted by the two-step heat treatment process, the inorganic light-emitting particles 100C are stabilized. Since the exciton confinement effect and the quantum confinement effect are not reduced in the stabilized inorganic light emitting particle 100C, the luminous efficiency of the inorganic light emitting particle 100C may be improved.

한편, 도 5c 및 도 5d에서는 색 변환층(380) 상부에 컬러필터(388) 및 인캡슐레이션 필름(390)이 형성된 상태에서 고-진공 열처리 공정 및 수열 처리 공정이 진행되는 것으로 도시하였다. 이와 달리, 고-진공 열처리 공정 및 수열 처리 공정은 마이크로 엘이디(D1) 상부에 색 변환층(380)만이 형성된 상태에서 수행될 수도 있다. Meanwhile, in FIGS. 5C and 5D , the high-vacuum heat treatment process and the hydrothermal treatment process are illustrated in a state in which the color filter 388 and the encapsulation film 390 are formed on the color conversion layer 380 . Alternatively, the high-vacuum heat treatment process and the hydrothermal treatment process may be performed in a state in which only the color conversion layer 380 is formed on the micro LED D1.

도 4a 내지 도 5에서는 발광다이오드로서 마이크로 엘이디가 각각의 서브픽셀에 형성된 발광표시장치를 설명하였다. 발광표시장치에서 광을 방출하는 발광다이오드는 마이크로 엘이디에 한정되지 않는데, 이에 대하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 다른 예시적인 실시형태에 따라 발광 효율이 개선된 색 변환층을 포함하는 발광장치로서 발광다이오드가 도입된 발광표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. A light emitting display device in which a micro LED is formed in each sub-pixel as a light emitting diode has been described with reference to FIGS. 4A to 5 . The light emitting diode that emits light in the light emitting display device is not limited to the micro LED, but this will be described. 6 is a cross-sectional view schematically illustrating a light emitting display device to which a light emitting diode is introduced as a light emitting device including a color conversion layer having improved luminous efficiency according to another exemplary embodiment of the present invention.

발광표시장치(500)는 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP)이 정의된 기판(510), 제 1 기판(510)과 마주하는 인캡슐레이션 필름(590)을 포함한다. 기판(510)은 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) 영역이 정의되고, 각각의 서브픽셀 영역은 발광다이오드(D2)가 배치되는 발광영역(EA)과 박막트랜지스터(Tr)가 형성되는 구동영역(DA)으로 구분될 수 있다. 기판(510) 상부에는 박막트랜지스터(Tr)와 발광다이오드(D2)가 배치되어 어레이 패널(AP)을 형성한다. 인캡슐레이션 필름(590)의 적색 및 녹색 서브픽셀(R-SP, G-SP) 영역은 무기발광입자로 이루어진 색 변환층(580)이 위치한다. The light emitting display device 500 has a substrate 510 on which red, green, blue, and white subpixels R-SP, G-SP, B-SP, and W-SP are defined, and faces the first substrate 510 . and an encapsulation film 590 . The substrate 510 has red, green, blue, and white sub-pixel (R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) regions defined, and each sub-pixel region has a light emitting diode (D2) disposed therein. It may be divided into a light emitting area EA and a driving area DA in which the thin film transistor Tr is formed. A thin film transistor Tr and a light emitting diode D2 are disposed on the substrate 510 to form an array panel AP. In the red and green sub-pixels (R-SP, G-SP) regions of the encapsulation film 590 , a color conversion layer 580 made of inorganic light emitting particles is positioned.

기판(510)은 투명한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 기판(510)은 유리 기판, 얇은 플렉서블 기판 또는 고분자 플라스틱 기판일 수 있다. 인캡슐레이션 필름(590)은 투명 또는 불투명한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 인캡슐레이션 필름(590)은 유리, 폴리이미드와 같은 플라스틱, 금속 포일 등으로 이루어질 수 있다.The substrate 510 may be made of a transparent material. For example, the substrate 510 may be a glass substrate, a thin flexible substrate, or a polymer plastic substrate. The encapsulation film 590 may be made of a transparent or opaque material. For example, the encapsulation film 590 may be made of glass, plastic such as polyimide, metal foil, or the like.

발광표시장치(500)의 표시면, 예를 들어, 기판(510)의 하부 및/또는 인캡슐레이션 필름(590)의 상면에는 외부광의 반사를 줄이기 위한 편광판(도시하지 않음)이 부착될 수 있다. 예를 들어, 편광판(도시하지 않음)은 원형 편광판일 수 있고, 우원 편광판(right-handed circular polarization plate) 또는 좌원 편광판(left-handed circular polarization plate)일 수 있다. 선택적으로, 인캡슐레이션 필름(590) 또는 편광판(도시하지 않음) 상에 커버 윈도우(도시하지 않음)가 부착될 수 있다. 이때, 기판(510)과 커버 윈도우(도시하지 않음)가 플렉서블 소재로 이루어진 경우, 플렉서블 표시장치를 구성할 수 있다.A polarizing plate (not shown) for reducing reflection of external light may be attached to the display surface of the light emitting display device 500 , for example, the lower portion of the substrate 510 and/or the upper surface of the encapsulation film 590 . . For example, the polarizing plate (not shown) may be a circular polarizing plate, and may be a right-handed circular polarization plate or a left-handed circular polarization plate. Optionally, a cover window (not shown) may be attached on the encapsulation film 590 or a polarizing plate (not shown). In this case, when the substrate 510 and the cover window (not shown) are made of a flexible material, a flexible display device may be configured.

또한, 인캡슐레이션 필름(590)과 발광다이오드(D2) 사이, 예를 들어, 색 변환층(580)과 발광다이오드(D2) 사이에는 접착층(560)이 배치될 수 있다. 접착층(560)은 OCR로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 도시하지 않았으나, 기판(510) 상에는, 서로 교차하여 상기 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) 영역을 정의하는 게이트라인과 데이터라인이 형성되고, 게이트라인 또는 데이터라인과 평행하게 연장되며 이격하는 파워라인이 형성된다.Also, an adhesive layer 560 may be disposed between the encapsulation film 590 and the light emitting diode D2 , for example, between the color conversion layer 580 and the light emitting diode D2 . The adhesive layer 560 may be formed of OCR, but is not limited thereto. Although not shown, on the substrate 510 , gate lines and data lines crossing each other defining regions of the red, green, blue, and white subpixels R-SP, G-SP, B-SP, and W-SP are formed. A power line extending parallel to and spaced apart from the gate line or the data line is formed.

각각의 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP)에는 구동 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 위치한다. 예를 들어, 박막트랜지스터(Tr)는 기판(510) 상부에 배치되는 반도체층(520), 반도체층(520) 상부에 형성되는 게이트 절연막(524), 반도체층(520)의 중앙 영역에 대응되게 형성되는 게이트 전극(530), 게이트 전극(530)을 덮는 층간 절연막(532), 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(534, 536)을 통하여 반도체층(520)과 접촉하는 소스 전극(542) 및 드레인 전극(544)을 포함할 수 있다. A thin film transistor Tr as a driving element is positioned in each of the subpixels R-SP, G-SP, B-SP, and W-SP. For example, the thin film transistor Tr may correspond to the central region of the semiconductor layer 520 disposed on the substrate 510 , the gate insulating layer 524 formed on the semiconductor layer 520 , and the semiconductor layer 520 . The formed gate electrode 530 , the interlayer insulating layer 532 covering the gate electrode 530 , and the source electrode 542 contacting the semiconductor layer 520 through the first and second semiconductor layer contact holes 534 and 536 . and a drain electrode 544 .

발광다이오드(D2)는 구동 소자인 박막트랜지스터(Tr)에 전기적으로 연결된다. 또한, 각각의 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP)에는 박막트랜지스터(Tr), 게이트라인, 데이터라인에 전기적으로 연결되는 스위칭 소자와, 스위칭 소자와 파워배선에 연결되는 스토리지 캐패시터가 기판(510) 상에 형성될 수 있다. 게이트라인에 인가된 게이트 신호에 따라 스위칭 소자가 턴-온(turn-on) 되면, 데이터라인에 인가된 데이터 신호가 스위칭 소자를 통해 구동 소자인 박막트랜지스터(Tr)의 게이트 전극(530)과 스토리지 캐패시터의 일 전극에 인가된다.The light emitting diode D2 is electrically connected to the thin film transistor Tr as a driving element. In addition, each subpixel (R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) has a thin film transistor (Tr), a switching element electrically connected to a gate line, and a data line, and a switching element and a power wiring. A connected storage capacitor may be formed on the substrate 510 . When the switching element is turned on according to the gate signal applied to the gate line, the data signal applied to the data line passes through the switching element to the gate electrode 530 of the thin film transistor Tr as the driving element and the storage. applied to one electrode of the capacitor.

박막트랜지스터(Tr)는 게이트 전극(530)에 인가된 데이터 신호에 따라 턴-온 되며, 그 결과 데이터 신호에 비례하는 전류가 파워배선으로부터 구동 소자인 박막트랜지스터(Tr)를 통하여 발광다이오드(D2)로 흐르게 되고, 발광다이오드(D2)는 박막트랜지스터(Tr)를 통하여 흐르는 전류에 비례하는 휘도로 발광한다. The thin film transistor Tr is turned on according to the data signal applied to the gate electrode 530 , and as a result, a current proportional to the data signal is generated from the power wiring through the thin film transistor Tr as a driving element to the light emitting diode D2 . and the light emitting diode D2 emits light with a luminance proportional to the current flowing through the thin film transistor Tr.

박막트랜지스터(Tr) 상에는 보호층(550)이 형성된다. 보호층(550)은 상면이 평탄하며, 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(544)을 노출하는 드레인 컨택홀(552)을 갖는다. A protective layer 550 is formed on the thin film transistor Tr. The protective layer 550 has a flat top surface and has a drain contact hole 552 exposing the drain electrode 544 of the thin film transistor Tr.

발광다이오드(D)는 평탄화층(550) 상에 위치하며 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(544)에 연결되는 제 1 전극(610)과, 제 1 전극(610) 상에 순차 적층되는 발광층(620) 및 제 2 전극(630)을 포함한다.The light emitting diode D is located on the planarization layer 550 and includes a first electrode 610 connected to the drain electrode 544 of the thin film transistor Tr, and a light emitting layer sequentially stacked on the first electrode 610 ( 620 and a second electrode 630 .

1 전극(610)은 각각의 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) 영역 별로 분리되어 형성된다. 제 1 전극(610)은 양극(anode)일 수 있으며, 일함수(work function) 값이 비교적 큰 도전성 물질, 예를 들어 투명 도전성 산화물(transparent conductive oxide; TCO)로 이루어질 수 있다. The first electrode 610 is formed separately for each sub-pixel (R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) area. The first electrode 610 may be an anode, and may be made of a conductive material having a relatively large work function value, for example, a transparent conductive oxide (TCO).

한편, 본 실시형태에 따른 발광표시장치(500)가 상부 발광 방식(top-emission type)인 경우, 제 1 전극(610) 하부에는 반사전극 또는 반사층이 더욱 형성될 수 있다. 예를 들어, 반사전극 또는 상기 반사층은 알루미늄-팔라듐-구리(aluminum-palladium-copper: APC) 합금으로 이루어질 수 있다. 또한, 평탄화층(550) 상에는 제 1 전극(610)의 가장자리를 덮는 뱅크층(554)이 형성된다. 뱅크층(660)은 화소 영역에 대응하여 제 1 전극(710)의 중앙을 노출한다.Meanwhile, when the light emitting display device 500 according to the present embodiment is a top-emission type, a reflective electrode or a reflective layer may be further formed under the first electrode 610 . For example, the reflective electrode or the reflective layer may be made of an aluminum-palladium-copper (APC) alloy. Also, a bank layer 554 covering an edge of the first electrode 610 is formed on the planarization layer 550 . The bank layer 660 exposes the center of the first electrode 710 corresponding to the pixel area.

제 1 전극(610) 상에 발광층(620)이 형성된다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 발광층(620)은 발광물질층(emitting material layer; EML)의 단층 구조를 가질 수 있다. 일례로, 발광층(620)을 구성하는 발광물질층(EML)은 양자점 및/또는 양자막대와 같은 무기발광입자로 이루어지거나, 호스트 및/또는 도펀트인 유기발광재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 유기 도펀트는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 등으로 발광하는 인광 재료, 형광 재료 및/또는 지연형광물질을 포함할 수 있다. 이와 달리, 발광층(620)은 발광물질층 이외에도, 다수의 전하이동층 및/또는 엑시톤 차단층을 가질 수 있다(도 8 참조). 발광층(620)은 1개일 수도 있고, 2개 이상의 발광층이 탠덤 구조를 형성할 수도 있다. A light emitting layer 620 is formed on the first electrode 610 . In one exemplary embodiment, the light emitting layer 620 may have a single-layer structure of an emitting material layer (EML). For example, the light emitting material layer (EML) constituting the light emitting layer 620 may be made of inorganic light emitting particles such as quantum dots and/or quantum bars, or may be made of an organic light emitting material serving as a host and/or dopant. For example, the organic dopant may include a phosphorescent material, a fluorescent material, and/or a delayed fluorescent material emitting light in red (R), green (G), blue (B), or the like. Alternatively, the emission layer 620 may include a plurality of charge transfer layers and/or exciton blocking layers in addition to the emission material layer (see FIG. 8 ). There may be one light emitting layer 620, and two or more light emitting layers may form a tandem structure.

발광층(620)이 형성된 기판(410) 상부로 제 2 전극(630)이 형성된다. 제 2 전극(630)은 표시 영역의 전면에 위치하며 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어져 음극(cathode)으로 이용될 수 있다. 발광다이오드(D2)를 구성하는 제 1 전극(610), 발광층(620) 및 제 2 전극(630)의 소재 및 두께 등의 구성은 도 8의 구성과 실질적으로 동일할 수 있다. A second electrode 630 is formed on the substrate 410 on which the emission layer 620 is formed. The second electrode 630 is located on the entire surface of the display area and is made of a conductive material having a relatively small work function value and may be used as a cathode. Materials and thicknesses of the first electrode 610 , the light emitting layer 620 , and the second electrode 630 constituting the light emitting diode D2 may be substantially the same as those of FIG. 8 .

아울러, 도시하지 않았으나, 인캡슐레이션 필름(590) 상의 적색, 녹색 및 청색 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP) 영역 각각에 대응하여, 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 패턴으로 이루어지는 컬러필터가 배치될 수 있다. 적색, 녹색, 청색 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)에서 발광다이오드(D2)로부터 발광된 백색 빛은 각각 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 패턴(도시하지 않음)을 통과하여, 각각 적색, 녹색 및 청색 광이 인캡슐레이션 필름(590)을 통과하여 표시되고, 백색 서브픽셀(W-SP) 영역에서는 인캡슐레이션 필름(590)을 통해 백색 광이 표시된다.In addition, although not shown, corresponding to each of the red, green, and blue sub-pixel (R-SP, G-SP, B-SP) regions on the encapsulation film 590, the red, green, and blue color filter patterns are formed. A color filter may be disposed. The white light emitted from the light emitting diode D2 in the red, green, and blue subpixels R-SP, G-SP, and B-SP passes through the red, green and blue color filter patterns (not shown), respectively, Red, green, and blue light are respectively displayed through the encapsulation film 590 , and white light is displayed through the encapsulation film 590 in the white sub-pixel (W-SP) region.

인캡슐레이션 필름(590)의 적색 및 녹색 서브픽셀(R-SP, G-SP) 영역 중에서 발광다이오드(D2)에 대응되는 발광영역(EA)에 각각 제 1 색변환패턴(582) 및 제 2 색변환패턴(584)으로 이루어지는 색 변환층(580)이 배치된다. 즉, 발광다이오드(D2)로부터 백색(W) 광이 발광되는 경우, 색 변환층(580)은 적색 및 녹색 서브픽셀(R-SP, G-SP) 영역에 형성되고, 청색 및 백색 서브픽셀(B-SP, W-SP)에는 형성되지 않는다. The first color conversion pattern 582 and the second color conversion pattern 582 and the second light emitting area EA corresponding to the light emitting diode D2 among the red and green subpixels R-SP and G-SP areas of the encapsulation film 590, respectively A color conversion layer 580 including a color conversion pattern 584 is disposed. That is, when white (W) light is emitted from the light emitting diode D2 , the color conversion layer 580 is formed in the red and green sub-pixels R-SP and G-SP regions, and the blue and white sub-pixels ( B-SP, W-SP) is not formed.

도 4에서 설명한 색변환패턴(382, 384)과 마찬가지로, 제 1 및 제 2 색변환패턴(582, 584)은 각각 적색으로 발광하는 무기발광입자(100C)와, 녹색으로 발광하는 무기발광입자(100C, 도 7c 참조)를 포함한다. 제 1 색변환패턴(582)은 발광다이오드(D2)에서 발광한 빛을 제 1 컬러, 예를 들어 피크(peak) 파장 범위가 600 nm 내지 700 nm 범위의 적색(R) 광으로 변환시킨다. 제 2 색변환패턴(584)은 발광다이오드(D2)에서 발광한 빛을 제 2 컬러, 예를 들어 피크 파장 범위가 약 495 nm 내지 570 nm인 녹색(G) 광으로 변환시킨다. Similar to the color conversion patterns 382 and 384 described in FIG. 4 , the first and second color conversion patterns 582 and 584 each include an inorganic light-emitting particle 100C that emits light in red and an inorganic light-emitting particle that emits light in green. 100C, see FIG. 7C). The first color conversion pattern 582 converts light emitted from the light emitting diode D2 into a first color, for example, red (R) light having a peak wavelength range of 600 nm to 700 nm. The second color conversion pattern 584 converts the light emitted from the light emitting diode D2 into a second color, for example, green (G) light having a peak wavelength range of about 495 nm to 570 nm.

발광다이오드(D2)에서 발광된 백색(W) 광은 적색 서브픽셀(R-SP) 영역에 대응되게 형성되는 제 1 색변환패턴(582)을 통과하면서, 백색(W) 광을 구성하는 빛 중에서 적색(R) 광보다 단파장 대역의 빛인 청색(B) 파장 및 녹색(G) 파장의 광이 적색(R) 파장의 광으로 변환되면서, 인캡슐레이션 필름(590)으로 방출되어 광 추출 효율이 향상된다. The white (W) light emitted from the light emitting diode D2 passes through the first color conversion pattern 582 formed to correspond to the red subpixel (R-SP) region, and among the light constituting the white (W) light. As the light of the blue (B) wavelength and the green (G) wavelength, which is light of a shorter wavelength band than the red (R) light, is converted into light of the red (R) wavelength, it is emitted to the encapsulation film 590 to improve the light extraction efficiency. do.

또한, 발광다이오드(D2)에서 발광된 백색(W) 광은 녹색 서브픽셀(G-SP) 영역에 대응되게 위치하는 제 2 색변환패턴(584)을 통과하면서, 백색(W) 광을 구성하는 빛 중에서 녹색(G) 광보다 단파장 대역의 빛인 청색(B) 파장의 광이 녹색(G) 파장의 광으로 변환되면서, 인캡슐레이션 필름(590)으로 방출되어 광 추출 효율이 향상된다. In addition, the white (W) light emitted from the light emitting diode D2 passes through the second color conversion pattern 584 positioned to correspond to the green sub-pixel (G-SP) region and constitutes the white (W) light. Light of a blue (B) wavelength, which is light of a shorter wavelength band than green (G) light, is converted into light of a green (G) wavelength, and is emitted to the encapsulation film 590 to improve light extraction efficiency.

한편, 청색 서브픽셀(B-SP)에서 색 변환층(580)이 형성되지 않는다. 일반적으로 광의 파장을 변환할 때 상대적으로 낮은 에너지의 광(장파장의 광)을 상대적으로 높은 에너지의 광(단파장의 광)으로 변환시키는 것은 어렵다. 이런 이유로, 청색 서브픽셀(B-SP에서 높은 에너지의 광이 방출되기 때문에, 색 변환층(580)을 통해서 백색(W) 광을 청색(B) 광으로 변환시키는 것은 쉽지 않다. 아울러, 백색 서브픽셀(W-SP) 영역에는 컬러필터층(도시하지 않음) 및 색 변환층(580)이 형성되지 않는다. Meanwhile, the color conversion layer 580 is not formed in the blue subpixel B-SP. In general, when converting a wavelength of light, it is difficult to convert light of a relatively low energy (light of a long wavelength) into light of a relatively high energy (light of a short wavelength). For this reason, since high-energy light is emitted from the blue subpixel (B-SP), it is not easy to convert the white (W) light into the blue (B) light through the color conversion layer 580. In addition, the white sub-pixel (B-SP) is not easy to convert. A color filter layer (not shown) and a color conversion layer 580 are not formed in the pixel W-SP region.

발광다이오드(D2)를 포함하는 어레이 패널과, 발광 효율이 향상된 무기발광입자를 포함하는 색 변환층(580)이 형성된 발광표시장치(500)를 제조하는 공정에 대하여 도 7a 내지 도 7c를 참조하면서 설명한다. 7A to 7C for a process of manufacturing an array panel including a light emitting diode D2 and a light emitting display device 500 in which a color conversion layer 580 including inorganic light emitting particles having improved luminous efficiency is formed Explain.

먼저, 도 7a에 나타낸 바와 같이, 각각의 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) 영역이 정의된 기판(510) 상부의 구동영역(DA)에 박막트랜지스터(Tr)를 형성하고, 발광영역(EA)에 발광다이오드(D2)를 배치하여, 어레이 패널(AP)을 형성, 준비한다. 어레이 패널(AP)을 구성하는 박막트랜지스터(Tr)의 구조 및 형성 공정은 도 5a를 참조하면서 설명한 것과 실질적으로 동일할 수 있다. First, as shown in FIG. 7A , the thin film transistor Tr in the driving area DA above the substrate 510 in which the respective subpixels R-SP, G-SP, B-SP, and W-SP areas are defined. ), and arrange the light emitting diodes D2 in the light emitting area EA to form and prepare the array panel AP. The structure and formation process of the thin film transistor Tr constituting the array panel AP may be substantially the same as described with reference to FIG. 5A .

발광다이오드(D2)를 형성하기 위하여, 보호층(550) 상부에 제 1 전극(610)을 각각의 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP) 영역으로 패터닝한다. 제 1 전극(610)이 패터닝(patterning)되면, 일례로 포토레지스트 공정을 이용하여, 각각의 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP)의 발광영역(EA)의 외측으로 뱅크층(554)을 패터닝한다. 뱅크층(554)은 폴리이미드 등의 수지로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이어서, 제 1 전극(610) 상부에 용액 공정이나 증착 공정을 이용하여, 각각의 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP)의 발광영역(EA)으로 발광층(620)을 형성하고, 발광층(620) 상부에 제 2 전극(620)을 기판(510) 전면에 형성하여, 어레이 패널(AP)을 제조한다. In order to form the light emitting diode D2, the first electrode 610 is patterned on the passivation layer 550 into regions of each of the sub-pixels R-SP, G-SP, B-SP, and W-SP. When the first electrode 610 is patterned, the light emitting area EA of each of the sub-pixels R-SP, G-SP, B-SP, and W-SP is formed using, for example, a photoresist process. The bank layer 554 is patterned outward. The bank layer 554 may be formed of a resin such as polyimide, but is not limited thereto. Next, using a solution process or a deposition process on the first electrode 610 , the light emitting layer 620 is formed into the light emitting area EA of each of the subpixels R-SP, G-SP, B-SP, and W-SP. ) and forming the second electrode 620 on the light emitting layer 620 on the entire surface of the substrate 510 to manufacture the array panel AP.

이어서, 도 7b에 나타낸 바와 같이, 인캡슐레이션 필름(590)의 일면 중에서 적색 및 녹색 서브픽셀(R-SP, G-SP)의 발광영역(EA)에 대응되는 영역으로 무기발광입자(100a)를 포함하는 색 변환층(580)을 형성하고, 인캡슐레이션 필름(590)의 일면에 형성된 색 변환층(580)과, 어레이 패널(AP)을 접착층(550)을 통해 합지한다. Subsequently, as shown in FIG. 7B , the inorganic light-emitting particles 100a are areas corresponding to the light-emitting areas EA of the red and green sub-pixels R-SP and G-SP on one surface of the encapsulation film 590 . A color conversion layer 580 including a color conversion layer 580 is formed, and the color conversion layer 580 formed on one surface of the encapsulation film 590 and the array panel AP are laminated through an adhesive layer 550 .

일례로, 적색 서브픽셀(R-SP) 영역의 발광영역(EA)은 적색 무기발광입자를 포함하는 제 1 색변환패턴(582)이 배치되고, 녹색 서브픽셀(G-SP) 영역의 발광영역(EA)은 녹색 무기발광입자를 포함하는 제 2 색변환패턴(584)이 배치된다. 적색 또는 녹색의 무기발광입자(100A)를 포함하는 코팅 용액을 용액 공정을 이용하여, 인캡슐레이션 필름(590) 중에서 적색 및 녹색 서브픽셀(R-SP, G-SP)의 발광영역(EA)에 대응되는 영역으로 코팅하고, 열 경화 공정을 진행하여 용매를 휘발시켜, 인캡슐레이션 필름(590)의 일면 중에서 적색 및 녹색 서브픽셀(R-SP, G-SP)의 발광영역(EA)으로 색변환패턴(582, 584)으로 이루어진 색 변환층(580)을 형성할 수 있다. 색 변환층(380)을 형성하기 위한 용액 공정은 전술한 마이크로 엘이디(D1, 도 5b 참조)를 포함한 발광표시장치와 실질적으로 동일할 수 있다. For example, a first color conversion pattern 582 including red inorganic light emitting particles is disposed in the light emitting area EA of the red sub-pixel R-SP area, and the light emitting area of the green sub-pixel G-SP area is disposed. In (EA), a second color conversion pattern 584 including green inorganic light emitting particles is disposed. The light emitting area (EA) of the red and green sub-pixels (R-SP, G-SP) in the encapsulation film 590 using a coating solution containing the red or green inorganic light-emitting particles 100A using a solution process. Coating with an area corresponding to , and volatilizing the solvent by performing a thermal curing process, from one surface of the encapsulation film 590 to the light emitting area EA of the red and green sub-pixels R-SP and G-SP A color conversion layer 580 including color conversion patterns 582 and 584 may be formed. A solution process for forming the color conversion layer 380 may be substantially the same as that of the light emitting display device including the aforementioned micro LED (D1, see FIG. 5B ).

이때, 각각의 색변환패턴(582, 584)을 형성하는 무기발광입자(100A)는 고온의 열 경화 공정 및 외부의 활성 산소 및 수분과 반응하여, 유기 리간드 중에서 상당 부분의 유기 리간드가 유리된 상태(130b)로 유실되고, 일부의 유기 리간드(130a)만 쉘(120)의 표면에 결합하여 안정성이 저하된다. 또한, 무기발광입자(100A) 표면에 산화막(150)이 형성되거나 빈격자점 등의 표면 결함이 초래되면서, 발광 효율이 저하된다. At this time, the inorganic light emitting particles 100A forming each of the color conversion patterns 582 and 584 react with a high-temperature thermal curing process and external active oxygen and moisture, so that a significant portion of the organic ligands are liberated from the organic ligands. It is lost to (130b), and only a portion of the organic ligand 130a binds to the surface of the shell 120, thereby reducing stability. In addition, as the oxide film 150 is formed on the surface of the inorganic light emitting particle 100A or surface defects such as voids are caused, the luminous efficiency is reduced.

하지만, 본 발명에 따르면, 어레이 패널(AP)과, 인캡슐레이션 필름(590)의 일면에 색 변환층(580)이 형성된 표시 패널을 진공 챔버(220, 도 2a 참조)에 로딩하고, 1차로 고-진공 조건에서 열처리를 수행하고, 2차로 플라즈마 처리에 의하여 변환된 수소 이온 및 소량의 수증기가 존재하는 조건에서 수열 처리를 수행한다(도 2b 참조). 어레이 패널(AP)과 인캡슐레이션 필름(590)의 일면에 색 변환층(580)이 형성된 표시 패널에 대한 고-진공 열처리 및 수열 처리는 광학 필름(250)에 대한 열처리 및 수열 처리와 실질적으로 동일하게 수행될 수 있다. However, according to the present invention, the array panel AP and the display panel on which the color conversion layer 580 is formed on one surface of the encapsulation film 590 are loaded into the vacuum chamber 220 (refer to FIG. 2A ), and firstly The heat treatment is performed under high-vacuum conditions, and secondly, hydrothermal treatment is performed under conditions in which hydrogen ions converted by plasma treatment and a small amount of water vapor exist (see FIG. 2B ). The high-vacuum heat treatment and hydrothermal treatment for the display panel in which the color conversion layer 580 is formed on one surface of the array panel AP and the encapsulation film 590 is substantially the same as the heat treatment and hydrothermal treatment for the optical film 250 . The same can be done.

이에 따라, 도 7c에 나타낸 바와 같이, 2 단계의 열처리 공정이 완료되면, 색 변환층(580)을 구성하는 무기발광입자(100C)는 산화막 및 표면 결함이 제거되고, 무기발광입자(100C)를 구성하는 쉘(120)의 표면에 다수의 유기 리간드(130d)가 강하게 결합한다. 안정화된 무기발광입자(100C)에서 엑시톤 구속 효과 및 양자 구속 효과가 저하되지 않기 때문에, 무기발광입자(100C)의 발광 효율이 향상될 수 있다. Accordingly, as shown in FIG. 7c, when the two-step heat treatment process is completed, the inorganic light-emitting particles 100C constituting the color conversion layer 580 have an oxide film and surface defects removed, and the inorganic light-emitting particles 100C are formed. A plurality of organic ligands 130d are strongly bound to the surface of the shell 120 constituting it. Since the exciton confinement effect and the quantum confinement effect are not reduced in the stabilized inorganic light emitting particle 100C, the luminous efficiency of the inorganic light emitting particle 100C may be improved.

전술한 실시형태에서는 발광 시트와 같은 발광 필름과, 색 변환층을 가지는 발광장치 및 그 제조 방법에 대하여 설명하였다. 이와 달리, 본 발명에 따른 공정은 무기발광다이오드를 제조할 때에도 적용될 수 있다. 도 8은 본 발명의 다른 예시적인 실시형태에 따라 발광 효율이 개선된 발광물질층을 포함하는 무기발광다이오드를 개략적으로 나타낸 단면도이다.In the above-described embodiment, a light-emitting device having a light-emitting film such as a light-emitting sheet, a color conversion layer, and a method for manufacturing the same have been described. Alternatively, the process according to the present invention can also be applied when manufacturing an inorganic light emitting diode. 8 is a cross-sectional view schematically illustrating an inorganic light emitting diode including a light emitting material layer having improved light emitting efficiency according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 8에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 무기발광다이오드(D)는 제 1 전극(710)과, 제 1 전극(710)과 마주하는 제 2 전극(730)과, 제 1 전극(710)과 제 2 전극(730) 사이에 위치하는 발광층(720)을 포함한다. 발광층(720)은 발광물질층(Emitting material layer, EML, 740)을 포함한다. 선택적인 실시형태에서, 발광층(720)은 제 1 전극(710)과 발광물질층(740) 사이에 위치하는 제 1 전하이동층(charge transfer layer 1; CTL1, 750)과, 발광물질층(740)과 제 2 전극(730) 사이에 위치하는 제 2 전하이동층(charge transfer layer 2; CTL2, 760)을 포함한다. 아울러, 발광층(720)은 발광물질층(740)과 제 1 전하이동층(750) 사이에 위치하는 제 1 엑시톤 차단층인 전자차단층(electron blocking layer; EBL, 도시하지 않음)) 및/또는 발광물질층(740)과 제 2 전하이동층(760) 사이에 위치하는 제 2 엑시톤 차단층인 정공차단층(hole blocking layer; HBL, 도시하지 않음)을 더욱 포함할 수 있다. As shown in FIG. 8 , the inorganic light emitting diode D according to an exemplary embodiment of the present invention includes a first electrode 710 , a second electrode 730 facing the first electrode 710 , and a first The light emitting layer 720 is positioned between the electrode 710 and the second electrode 730 . The emission layer 720 includes an emitting material layer (EML) 740 . In an alternative embodiment, the light emitting layer 720 includes a first charge transfer layer (CTL1, 750 ) positioned between the first electrode 710 and the light emitting material layer 740 , and the light emitting material layer 740 . ) and a second charge transfer layer (CTL2, 760) positioned between the second electrode 730 . In addition, the light emitting layer 720 is a first exciton blocking layer located between the light emitting material layer 740 and the first charge transfer layer 750 (electron blocking layer (EBL, not shown)) and / or A second exciton blocking layer, a hole blocking layer (HBL, not shown), positioned between the light emitting material layer 740 and the second charge transfer layer 760 may be further included.

제 1 전극(710)은 정공 주입 전극과 같은 양극(anode)일 수 있다. 제 1 전극(710)은 유리 또는 고분자 소재를 포함할 수 있는 기판(510, 도 6 참조) 상에 형성될 수 있다. 일례로, 제 1 전극(710)은 일함수(work function) 값이 비교적 큰 도전성 물질, 예를 들어 투명 도전성 산화물(transparent conductive oxide; TCO)로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 제 1 전극(710)은 indium-tin-oxide(ITO), indium-zinc-oxide(IZO), indium-tin-zinc oxide(ITZO), indium-copper-oxide(ICO), SnO2, In2O3, Cd:ZnO), F:SnO2, In:SnO2), Ga:SnO2 및 Al:ZnO(AZO)을 포함하는 도핑되거나 도핑되지 않은 금속 산화물을 포함할 수 있다. 선택적으로, 제 1 전극(710)은 전술한 금속 산화물 이외에도 니켈(Ni), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 이리듐(Ir) 또는 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)를 더욱 포함할 수 있다.The first electrode 710 may be an anode such as a hole injection electrode. The first electrode 710 may be formed on a substrate 510 (refer to FIG. 6 ) that may include glass or a polymer material. For example, the first electrode 710 may be formed of a conductive material having a relatively high work function value, for example, a transparent conductive oxide (TCO). Specifically, the first electrode 710 is indium-tin-oxide (ITO), indium-zinc-oxide (IZO), indium-tin-zinc oxide (ITZO), indium-copper-oxide (ICO), SnO 2 , doped or undoped metal oxides including In 2 O 3 , Cd:ZnO), F:SnO 2 , In:SnO 2 ), Ga:SnO 2 , and Al:ZnO(AZO). Optionally, the first electrode 710 is formed of nickel (Ni), platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), iridium (Ir) or carbon nanotube (CNT) in addition to the above-described metal oxide. It may include more.

제 2 전극(730)은 전자 주입 전극과 같은 음극(cathode)일 수 있다. 일례로 제 2 전극(730)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(710)과 제 2 전극(730)은 각각 5 내지 300 nm, 바람직하게는 10 내지 200 nm의 두께로 형성될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. The second electrode 730 may be a cathode such as an electron injection electrode. For example, the second electrode 730 may include Ca, Ba, Ca/Al, LiF/Ca, LiF/Al, BaF 2 /Al, CsF/Al, CaCO 3 /Al, BaF 2 /Ca/Al, Al, Mg, It may be made of Au:Mg or Ag:Mg. For example, the first electrode 710 and the second electrode 730 may each be formed to a thickness of 5 to 300 nm, preferably 10 to 200 nm, but is not limited thereto.

하나의 예시적인 실시형태에서, 무기발광다이오드(D3)가 하부 발광 타입인 경우, 제 1 전극(710)은 ITO, IZO, ITZO, AZO와 같은 투명 도전성 금속으로 이루어질 수 있으며, 제 2 전극(730)은 Ca, Ba, Ca/Al, LiF/Ca, LiF/Al, BaF2/Al, Al, Mg, Ag:Mg 합금 등을 사용할 수 있다. In one exemplary embodiment, when the inorganic light emitting diode D3 is a bottom light emitting type, the first electrode 710 may be made of a transparent conductive metal such as ITO, IZO, ITZO, or AZO, and the second electrode 730 may be made of a transparent conductive metal such as ITO, IZO, ITZO, or AZO. ) may be Ca, Ba, Ca/Al, LiF/Ca, LiF/Al, BaF 2 /Al, Al, Mg, Ag:Mg alloy, or the like.

발광물질층(740)은 양자점 또는 양자막대일 수 있는 무기발광입자(100C, 도 9d 참조)로 이루어진다. 발광물질층(740)이 양자점 또는 양자막대와 같은 무기 발광입자(100C)를 포함하는 경우, 무기발광입자를 비극성 용매 및/또는 극성 용매에 분산시킨 용액을 이용하여 발광물질층(740)을 형성할 수 있다. The light emitting material layer 740 is made of inorganic light emitting particles 100C (refer to FIG. 9D ) that may be quantum dots or quantum bars. When the light-emitting material layer 740 includes inorganic light-emitting particles 100C such as quantum dots or quantum bars, the light-emitting material layer 740 is formed using a solution in which the inorganic light-emitting particles are dispersed in a non-polar solvent and/or a polar solvent. can do.

제 1 전하이동층(750)은 발광물질층(740)으로 정공을 공급하는 정공이동층(hole transfer layer)일 수 있다. 일례로, 제 1 전하이동층(750)은 제 1 전극(710)과 발광물질층(740) 사이에서 제 1 전극(710)에 인접하게 위치하는 정공주입층(hole injection layer; HIL, 752)과, 제 1 전극(710)과 발광물질층(740) 사이에서 발광물질층(740)에 인접하게 위치하는 정공수송층(hole transport layer; HTL, 754)을 포함할 수 있다. The first charge transfer layer 750 may be a hole transfer layer that supplies holes to the light emitting material layer 740 . For example, the first charge transfer layer 750 may include a hole injection layer (HIL) 752 positioned adjacent to the first electrode 710 between the first electrode 710 and the light emitting material layer 740 . and a hole transport layer (HTL) 754 positioned adjacent to the light emitting material layer 740 between the first electrode 710 and the light emitting material layer 740 .

정공주입층(752)은 제 1 전극(710)에서 발광물질층(740)으로 정공의 주입을 용이하게 한다. 일례로, 정공주입층(752)은 poly(ethylenedioxythiophene):polystyrenesulfonate(PEDOT:PSS); tetrafluoro-tetracyano-quinodimethane(F4-TCNQ)이 도핑된 4,4',4"-tris(diphenylamino)triphenylamine(TDATA); 예를 들어 F4-TCNQ가 도핑된 zinc phthalocyanine(ZnPc)과 같은 p-도핑된 프탈로시아닌; F4-TCNQ가 도핑된 N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naphtyl)-1,1'-biphenyl-4,4"-diamine(α-NPD); hexaazatriphenylene-hexanitrile(HAT-CN) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 유기물로 이루어질 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. 일례로 F4-TCNQ와 같은 도펀트는 호스트에 대하여 1 내지 30 중량%의 비율로 도핑될 수 있다. 정공주입층(752)은 무기발광다이오드(D3)의 구조 및 형태에 따라 생략될 수 있다. The hole injection layer 752 facilitates the injection of holes from the first electrode 710 to the light emitting material layer 740 . For example, the hole injection layer 752 may include poly(ethylenedioxythiophene):polystyrenesulfonate (PEDOT:PSS); 4,4',4"-tris(diphenylamino)triphenylamine (TDATA) doped with tetrafluoro-tetracyano-quinodimethane (F4-TCNQ); p-doped, e.g. zinc phthalocyanine (ZnPc) doped with F4-TCNQ phthalocyanine: N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naphtyl)-1,1'-biphenyl-4,4"-diamine(α-NPD) doped with F4-TCNQ; It may be made of an organic material selected from the group consisting of hexaazatriphenylene-hexanitrile (HAT-CN) and combinations thereof, but the present invention is not limited thereto. For example, a dopant such as F4-TCNQ may be doped in a ratio of 1 to 30 wt% based on the host. The hole injection layer 752 may be omitted depending on the structure and shape of the inorganic light emitting diode D3.

정공수송층(754)은 제 1 전극(710)에서 발광물질층(740)으로 정공을 전달한다. 정공수송층(254)은 무기물 또는 유기물로 이루어질 수 있다. 정공수송층(754)이 유기물로 이루어지는 경우, 정공수송층(754)은 4,4'-Bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl(CBP, CBDP)와 같은 4,4'-bis(p-carbazolyl)-1,1'-biphenyl compounds; N,N'-Di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine(NPB, NPD), N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine(TPD), N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-spiro(spiro-TPD), N,N'-di(4-(N,N'-diphenyl-amino)phenyl)-N,N'-diphenylbenzidine(DNTPD), 4,4',4"-tris(N-carbazolyl)-triphenylamine(TCTA), tetra-N-phenylbenzidine(TPB), tris(3-methylphenylphenylamino)-triphenylamine(m-MTDATA), poly(9,9'-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4'-(N-(4-sec-butylphenyl)diphenylamine(TFB), poly(4-butylphenyl-dipnehyl amine)(poly-TPD), spiro-NPB 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 방향족 아민(aromatic amine) 또는 다핵방향족 3차 아민(polynuclear aromatic amine)인 아릴 아민류; polyaniline, polypyrrole, PEDOT:PSS와 같은 도전성 폴리머; poly(N-vinylcarbazole)(PVK) 및 그 유도체, poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene](MEH-PPV)이나 poly[2-methoxy-5-(3',7'-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylenevinylene](MOMO-PPV)와 같은 폴리(파라)페닐렌비닐렌(poly(para)phenylenevinylene) 및 그 유도체, 폴리메타크릴레이트 및 그 유도체, 폴리(9,9-옥틸플루오렌) 및 그 유도체, 폴리(스파이로-플루오렌)) 및 그 유도체와 같은 폴리머; copper phthalocyanine(CuPc)과 같은 금속 착화합물; 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 유기물로 이루어질 수 있다. The hole transport layer 754 transfers holes from the first electrode 710 to the light emitting material layer 740 . The hole transport layer 254 may be formed of an inorganic material or an organic material. When the hole transport layer 754 is made of an organic material, the hole transport layer 754 is 4,4'-bis(p) such as 4,4'-Bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl(CBP, CBDP). -carbazolyl)-1,1'-biphenyl compounds; N,N'-Di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine(NPB, NPD), N,N'-diphenyl-N,N '-bis(3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine(TPD), N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)- spiro(spiro-TPD), N,N'-di(4-(N,N'-diphenyl-amino)phenyl)-N,N'-diphenylbenzidine(DNTPD), 4,4',4"-tris(N -carbazolyl)-triphenylamine(TCTA), tetra-N-phenylbenzidine(TPB), tris(3-methylphenylphenylamino)-triphenylamine(m-MTDATA), poly(9,9'-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co- (4,4'-(N-(4-sec-butylphenyl)diphenylamine(TFB), poly(4-butylphenyl-dipnehyl amine)(poly-TPD), spiro-NPB, and combinations thereof. Aryl amines that are aromatic amines or polynuclear aromatic amines; conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, and PEDOT:PSS; poly(N-vinylcarbazole) (PVK) and its derivatives, poly[2- methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene](MEH-PPV) or poly[2-methoxy-5-(3',7'-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylenevinylene](MOMO-PPV) ) such as poly(para)phenylenevinylene and its derivatives, polymethacrylate and its derivatives, poly(9,9-octylfluorene) and its derivatives, poly(spiro-flu) Oren )) and polymers such as derivatives thereof; metal complexes such as copper phthalocyanine (CuPc); and an organic material selected from the group consisting of combinations thereof.

정공수송층(754)이 무기물로 이루어지는 경우, 정공수송층(754)은 금속 산화물 나노 결정, 비-산화 등가물 나노 결정 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 무기물로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 정공수송층(254)에 사용될 수 있는 금속 산화물 나노 결정은 ZnO, TiO2, CoO, CuO, Cu2O, FeO, In2O3, MnO, NiO, PbO, SnOx, Cr2O3, V2O5, Ce2O3, MoO3, Bi2O3, ReO3 및 이들의 조합에서 선택될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 한편 비-산화 등가물 나노 결정은 티오시안구리(CuSCN), Mo2S, p-형 GAN 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 선택적으로, 정공수송층(754)은 전술한 금속 산화물 나노 결정 및 비-산화 등가물 나노 결정은 p-형 도펀트로 도핑될 수 있다. 일례로, p-형 도펀트는 Li+, Na+, K+, Sr+, Ni2+, Mn2+, Pb2+, Cu+, Cu2+, Co2+, Al3+, Eu3+, In3+, Ce3+, Er3+, Tb3+, Nd3+, Y3+, Cd2+, Sm3+, N, P, As 및 이들의 조합에서 선택될 있으나, 이에 한정되지 않는다.When the hole transport layer 754 is made of an inorganic material, the hole transport layer 754 may be made of an inorganic material selected from the group consisting of metal oxide nanocrystals, non-oxidized equivalent nanocrystals, and combinations thereof. For example, metal oxide nanocrystals that may be used in the hole transport layer 254 are ZnO, TiO 2 , CoO, CuO, Cu 2 O, FeO, In 2 O 3 , MnO, NiO, PbO, SnOx, Cr 2 O 3 , V2 O 5 , Ce 2 O 3 , MoO 3 , Bi 2 O 3 , ReO 3 , and combinations thereof, but is not limited thereto. Meanwhile, non-oxidized equivalent nanocrystals include, but are not limited to, copper thiocyanate (CuSCN), Mo 2 S, p-type GAN, and the like. Optionally, the hole transport layer 754 may be doped with the above-described metal oxide nanocrystals and non-oxidized equivalent nanocrystals with a p-type dopant. For example, the p-type dopant may include Li+, Na+, K+, Sr+, Ni 2+ , Mn 2+ , Pb 2+ , Cu + , Cu 2+ , Co 2+ , Al 3+ , Eu 3+ , In 3+ , Ce 3+ , Er 3+ , Tb 3+ , Nd 3+ , Y 3+ , Cd 2+ , Sm 3+ , N, P, As, and combinations thereof, but is not limited thereto.

도 8에서 정공이동층일 수 있는 제 1 전하이동층(750)은 정공주입층(752)과 정공수송층(754)으로 구분되어 있다. 이와 달리, 제 1 전하이동층(750)은 하나의 층으로 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 제 1 전하이동층(750)은 정공주입층(752)이 생략되고 정공수송층(754)만으로 이루어질 수도 있고, 전술한 정공 수송 유기물에 정공 주입 물질(일례로 PEDOT:PSS)이 도핑되어 이루어질 수도 있다. In FIG. 8 , the first charge transport layer 750 , which may be a hole transport layer, is divided into a hole injection layer 752 and a hole transport layer 754 . Alternatively, the first charge transfer layer 750 may be formed of one layer. For example, the first charge transport layer 750 may include only the hole transport layer 754 without the hole injection layer 752 , and doping the hole transport organic material with a hole injection material (eg PEDOT:PSS). may be done.

제 2 전하이동층(760)은 발광물질층(740)과 제 2 전극(730) 사이에 위치한다. 제 2 전하이동층(760)은 발광물질층(740)으로 전자를 공급하는 전자이동층(electron transfer layer)일 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 제 2 전하이동층(760)은 제 2 전극(730)과 발광물질층(740) 사이에서 제 2 전극(730)에 인접하게 위치하는 전자주입층(electron injection layer; EIL, 762)과, 제 2 전극(730)과 발광물질층(740) 사이에서 발광물질층(740)에 인접하게 위치하는 전자수송층(electron transport layer; ETL, 764)을 포함할 수 있다. The second charge transfer layer 760 is positioned between the light emitting material layer 740 and the second electrode 730 . The second charge transfer layer 760 may be an electron transfer layer that supplies electrons to the light emitting material layer 740 . In one exemplary embodiment, the second charge transfer layer 760 is an electron injection layer positioned adjacent to the second electrode 730 between the second electrode 730 and the light emitting material layer 740 . an EIL, 762 , and an electron transport layer (ETL) 764 positioned adjacent to the light emitting material layer 740 between the second electrode 730 and the light emitting material layer 740 .

전자주입층(762)은 제 2 전극(730)으로부터 발광물질층(740)으로의 전자 주입을 용이하게 한다. 예를 들어, 전자주입층(762)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. The electron injection layer 762 facilitates electron injection from the second electrode 730 into the light emitting material layer 740 . For example, the electron injection layer 762 is made of a material doped or combined with fluorine to a metal such as Al, Cd, Cs, Cu, Ga, Ge, In, Li, or Al, Mg, In, Li, Ga Titanium dioxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), zirconium oxide (ZrO), tin oxide (SnO 2 ), tungsten oxide (WO 3 ), tantalum oxide (Ta), doped or undoped with , Cd, Cs, Cu, etc. 2 O 3 ), such as a metal oxide.

전자수송층(764)은 발광물질층(740)으로 전자를 전달한다. 전자수송층(764)은 무기물 및/또는 유기물로 이루어질 수 있다. The electron transport layer 764 transfers electrons to the light emitting material layer 740 . The electron transport layer 764 may be formed of an inorganic material and/or an organic material.

발광물질층(740)이 무기발광입자(100C, 도 9d 참조)를 포함하는 경우, 발광물질층(740)과의 계면 결함을 방지하여 소자를 구동할 때 안정성을 확보할 수 있도록 전자수송층(764)은 무기물로 이루어질 수 있다. 전자수송층(764)이 전하 이동도(mobility)가 우수한 무기물로 이루어지는 경우, 제 2 전극(730)에서 제공되는 전자의 전달 속도가 향상될 수 있고, 전자 농도가 크기 때문에, 발광물질층(740)으로 전자가 효율적으로 수송될 수 있다When the light emitting material layer 740 includes the inorganic light emitting particles 100C (see FIG. 9D ), the electron transport layer 764 prevents interfacial defects with the light emitting material layer 740 to ensure stability when driving the device. ) may be made of an inorganic material. When the electron transport layer 764 is made of an inorganic material having excellent charge mobility, the transfer rate of electrons provided from the second electrode 730 may be improved, and since the electron concentration is large, the light emitting material layer 740 . electrons can be transported efficiently

또한, 발광물질층(740)이 무기발광입자(100C)를 포함하는 경우, 무기발광입자(100C)의 가전자대(valence band; VB) 에너지 준위는 매우 깊다(deep). 통상적으로 전자 전달 특성을 가지는 유기 화합물의 HOMO 에너지 준위는 무기 발광 입자의 가전자대(VB) 에너지 준위보다 얕다(shallow). 이 경우, 제 1 전극(710)으로부터 무기발광입자(100C)를 포함하는 발광물질층(740)으로 주입된 정공이 유기 화합물로 이루어지는 전자수송층(764)을 지나 제 2 전극(730)으로 누설(leakage)되는 문제가 발생할 수 있다. In addition, when the light emitting material layer 740 includes the inorganic light emitting particles 100C, the energy level of the valence band (VB) of the inorganic light emitting particles 100C is very deep. In general, the HOMO energy level of the organic compound having electron transport properties is shallower than the valence band (VB) energy level of the inorganic light emitting particle. In this case, holes injected from the first electrode 710 into the light emitting material layer 740 including the inorganic light emitting particles 100C pass through the electron transport layer 764 made of an organic compound and leak to the second electrode 730 ( leakage) may occur.

따라서, 하나의 예시적인 실시형태에서, 전자수송층(764)은 가전자대(VB) 에너지 준위가 상대적으로 깊은(deep) 무기물로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 가전자대(VB) 에너지 준위와, 전도대(conduction band) 에너지 준위 사이의 에너지 밴드갭(Eg)이 넓은 무기물을 전자수송층(764)의 소재로 사용할 수 있다. 이 경우, 무기발광입자(100C)를 포함하는 발광물질층(740)으로 주입된 정공이 전자수송층(764)으로 누설되지 않으며, 제 2 전극(730)으로부터 제공되는 전자가 효율적으로 발광물질층(740)에 주입될 수 있다. Accordingly, in one exemplary embodiment, the electron transport layer 764 may be formed of an inorganic material having a relatively deep valence band (VB) energy level. Preferably, an inorganic material having a wide energy band gap (Eg) between the valence band (VB) energy level and the conduction band energy level may be used as the material of the electron transport layer 764 . In this case, holes injected into the light emitting material layer 740 including the inorganic light emitting particles 100C do not leak into the electron transport layer 764, and electrons provided from the second electrode 730 are efficiently transferred to the light emitting material layer ( 740).

하나의 예시적인 실시형태에서, 전자수송층(764)은 금속 산화물 나노 결정, 반도체 나노 결정, 질화물 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 무기물로 이루어질 수 있다. 바람직하게는 전자수송층(764)은 금속 산화물 나노 결정으로 이루어질 수 있다. In one exemplary embodiment, the electron transport layer 764 may be made of an inorganic material selected from the group consisting of metal oxide nanocrystals, semiconductor nanocrystals, nitrides, and combinations thereof. Preferably, the electron transport layer 764 may be formed of metal oxide nanocrystals.

전자수송층(764)에 적용될 수 있는 금속 산화물 나노 결정은 아연(Zn), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta), 하프늄(Hf), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr), 바륨(Ba) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 금속의 산화물을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 전자수송층(764)을 형성하는 금속 산화물은 티타늄산화물(TiO2), 아연산화물(ZnO), 아연마그네슘산화물(ZnMgO), 아연칼슘산화물(ZnCaO), 지르코늄산화물(ZrO2), 주석산화물(SnO2), 주석마그네슘산화물(SnMgO), 텅스텐산화물(WO3), 탄탈륨산화물(Ta2O3), 하프늄산화물(HfO3), 알루미늄산화물(Al2O3), 바륨티타늄산화물(BaTiO3), 바륨지르코늄산화물(BaZrO3) 및 이들의 조합을 포함하지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. 전자수송층(764)에 적용될 수 있는 반도체 나노 결정은 CdS, ZnSe, ZnS 등을 포함하고, 질화물은 Si3N4를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. Metal oxide nanocrystals applicable to the electron transport layer 764 include zinc (Zn), calcium (Ca), magnesium (Mg), titanium (Ti), tin (Sn), tungsten (W), tantalum (Ta), and hafnium. It may include an oxide of a metal selected from the group consisting of (Hf), aluminum (Al), zirconium (Zr), barium (Ba), and combinations thereof. More specifically, the metal oxide forming the electron transport layer 764 is titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), zinc magnesium oxide (ZnMgO), zinc calcium oxide (ZnCaO), zirconium oxide (ZrO 2 ), tin Oxide (SnO 2 ), tin magnesium oxide (SnMgO), tungsten oxide (WO 3 ), tantalum oxide (Ta 2 O 3 ), hafnium oxide (HfO 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), barium titanium oxide (BaTiO) 3 ), barium zirconium oxide (BaZrO 3 ), and combinations thereof, but the present invention is not limited thereto. The semiconductor nanocrystals applicable to the electron transport layer 764 include CdS, ZnSe, ZnS, and the like, and the nitride includes Si 3 N 4 , but is not limited thereto.

하나의 예시적인 실시형태에서, 전자수송층(ETL, 764)의 LUMO(또는 전도대) 에너지 준위는 발광물질층(EML, 740)의 LUMO 에너지 준위와 유사하도록 설계되는 반면, 전자수송층(ETL, 764)의 HOMO(또는 가전자대) 에너지 준위는 발광물질층(EML, 740)의 HOMO 에너지 준위보다 깊게 설계될 수 있다. 필요한 경우, 전자수송층(764)은 무기 나노 입자에 n-도핑된(n-도펀트) 성분을 포함할 수 있다. 전자수송층(764)에 포함될 수 있는 n-도핑된 성분은 Al, Mg, In, Li, Ga, Cd, Cs, Cu 등으로 구성되는 금속의 양이온, 특히 3가 양이온을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. In one exemplary embodiment, the LUMO (or conduction band) energy level of the electron transport layer (ETL, 764) is designed to be similar to the LUMO energy level of the light emitting material layer (EML, 740), whereas the electron transport layer (ETL, 764) The HOMO (or valence band) energy level of may be designed to be deeper than the HOMO energy level of the light emitting material layer EML 740 . If necessary, the electron transport layer 764 may include an n-doped (n-dopant) component in the inorganic nanoparticles. The n-doped component that may be included in the electron transport layer 764 includes, but is not limited to, cations of metals composed of Al, Mg, In, Li, Ga, Cd, Cs, Cu, and the like, particularly trivalent cations. .

전자수송층(764)이 유기물로 이루어지는 경우, 전자수송층(764)은 옥사졸계 화합물, 이소옥사졸계 화합물, 트리아졸계 화합물, 이소티아졸계 화합물, 옥사디아졸계 화합물, 티아디아졸계 화합물, 페난트롤린(phenanthroline)계 화합물, 페릴렌(perylene)계 화합물, 벤족사졸계 화합물, 벤조티아졸계 화합물, 벤즈이미다졸계 화합물, 트리아진계 화합물이나 알루미늄 착물과 같은 유기물을 사용할 수 있다. When the electron transport layer 764 is made of an organic material, the electron transport layer 764 is an oxazole-based compound, an isoxazole-based compound, a triazole-based compound, an isothiazole-based compound, an oxadiazole-based compound, a thiadiazole-based compound, or phenanthroline. )-based compound, perylene-based compound, benzoxazole-based compound, benzothiazole-based compound, benzimidazole-based compound, triazine-based compound, or an organic material such as an aluminum complex may be used.

구체적으로, 전자수송층(764)을 구성할 수 있는 유기 물질은 3-(biphenyl-4-yl)-5-(4-tertbutylphenyl)-4-phenyl-4H-1,2,4-triazole(TAZ), bathocuproine(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; BCP), 2,2',2"-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole)(TPBi), tris(8-hydroxyquinoline)aluminum(Alq3),bis(2-methyl-8-quninolinato)-4-phenylphenolatealuminum (Ⅲ)(BAlq), bis(2-methyl-quinolinato)(tripnehylsiloxy) aluminum (Ⅲ)(Salq) 및 이들의 조합으로 구성되는 소재에서 선택될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. Specifically, the organic material constituting the electron transport layer 764 is 3-(biphenyl-4-yl)-5-(4-tertbutylphenyl)-4-phenyl-4H-1,2,4-triazole (TAZ) , bathocuproine (2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; BCP), 2,2',2"-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1- H-benzimidazole)(TPBi), tris(8-hydroxyquinoline)aluminum(Alq 3 ),bis(2-methyl-8-quninolinato)-4-phenylphenolatealuminum (III)(BAlq), bis(2-methyl-quinolinato)( tripnehylsiloxy) aluminum (III) (Salq) and a combination thereof may be selected from the group consisting of, but the present invention is not limited thereto.

도 8에서 제 2 전하이동층(760)은 전자주입층(762)과 전자수송층(764)의 2층으로 도시하였다. 선택적으로, 제 2 전하이동층(760)은 전자수송층(764)의 1층으로만 이루어질 수도 있다. 또한, 전술한 무기물로 이루어지는 전자 수송 재료에 세슘카보네이트를 블렌딩한 전자수송층(764)의 1층으로 제 2 전하이동층(760)을 형성할 수도 있다. In FIG. 8 , the second charge transfer layer 760 is illustrated as two layers of an electron injection layer 762 and an electron transport layer 764 . Optionally, the second charge transfer layer 760 may be formed of only one layer of the electron transport layer 764 . In addition, the second charge transfer layer 760 may be formed as one layer of the electron transport layer 764 in which cesium carbonate is blended with the electron transport material made of the aforementioned inorganic material.

한편, 제 1 전하이동층(750)을 구성하는 정공수송층(754)이 유기물로 이루어지고, 제 2 전하이동층(760)이 무기물로 이루어지는 혼성 전하이동층을 도입하는 경우, 발광다이오드(D)의 발광 특성이 향상될 수 있다. On the other hand, when a hybrid charge transfer layer including the hole transport layer 754 constituting the first charge transfer layer 750 is made of an organic material and the second charge transfer layer 760 is made of an inorganic material is introduced, the light emitting diode (D) of the light emitting characteristics can be improved.

선택적인 실시형태에서, 정공이 발광물질층(740)을 지나 제 2 전극(730)으로 이동하거나, 전자가 발광물질층(740)을 지나 제 1 전극(710)으로 이동하는 경우, 소자의 수명과 효율에 감소를 가져올 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 무기발광다이오드(D)는 발광물질층(740)에 인접하여 적어도 1개의 엑시톤 차단층이 위치할 수 있다. 예를 들어, 무기발광다이오드(D)는 정공수송층(754)과 발광물질층(740) 사이에 전자의 이동을 제어, 방지할 수 있는 전자차단층(electron blocking layer, EBL, 도시하지 않음)이 위치할 수 있다. In an alternative embodiment, the lifetime of the device when holes migrate past the luminescent material layer 740 to the second electrode 730 , or electrons migrate past the luminescent material layer 740 to the first electrode 710 . and may lead to a decrease in efficiency. To prevent this, in the inorganic light emitting diode D, at least one exciton blocking layer may be positioned adjacent to the light emitting material layer 740 . For example, the inorganic light emitting diode D has an electron blocking layer (EBL, not shown) capable of controlling and preventing the movement of electrons between the hole transport layer 754 and the light emitting material layer 740 . can be located

일례로, 전자차단층(도시하지 않음)은 TCTA, 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, tri-p-tolylamine, 1,1-bis(4-(N,N'-di(ptolyl)amino)phenyl)cyclohexane(TAPC), m-MTDATA, 1,3-bis(N-carbazolyl)benzene(mCP), 3,3'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl(mCBP), Poly-TPD, CuPc, DNTPD 및/또는1,3,5-tris[4-(diphenylamino)phenyl]benzene(TDAPB) 등으로 이루어질 수 있다. For example, the electron blocking layer (not shown) is TCTA, tris[4-(diethylamino)phenyl]amine),N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9) -Phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine, tri-p-tolylamine, 1,1-bis(4-(N,N'-di(ptolyl)amino) phenyl)cyclohexane(TAPC), m-MTDATA, 1,3-bis(N-carbazolyl)benzene(mCP), 3,3'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl(mCBP), Poly- It may be made of TPD, CuPc, DNTPD and/or 1,3,5-tris[4-(diphenylamino)phenyl]benzene (TDAPB).

또한, 발광물질층(740)과 전자수송층(764) 사이에 제 2 엑시톤 차단층으로서 정공차단층(hole blocking layer, HBL, 도시하지 않음)이 위치하여 발광물질층(740)과 전자수송층(764) 사이에서의 정공의 이동을 방지할 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 정공차단층(도시하지 않음)의 소재로서 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, 트리아진계 화합물이나 알루미늄 착물과 같은 유기물을 사용할 수 있다. 예를 들어 정공차단층(도시하지 않음)은 발광물질층(740)에 사용된 소재와 비교해서 HOMO 에너지 준위가 깊은 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; BCP), BAlq, Alq3, 2-biphenyl-4-yl-5-(4-t-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole(PBD), 스파이로-PBD 및/또는 lithium quinolate(Liq) 등으로 이루어질 수 있다.In addition, a hole blocking layer (HBL, not shown) as a second exciton blocking layer is positioned between the light emitting material layer 740 and the electron transport layer 764 , so that the light emitting material layer 740 and the electron transport layer 764 are located. ) to prevent the movement of holes between them. In an exemplary embodiment, as a material of the hole blocking layer (not shown), an oxazole-based compound, an isoxazole-based compound, a triazole-based compound, an isothiazole-based compound, an oxadiazole-based compound, a thiadizaol-based compound, and phenanthroline An organic material such as a (phenanthroline)-based compound, a perylene-based compound, a benzoxazole-based compound, a benzothiazole-based compound, a benzimidazole-based compound, a triazine-based compound, or an aluminum complex may be used. For example, the hole blocking layer (not shown) has a higher HOMO energy level than the material used for the light emitting material layer 740 is 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline. (2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; BCP), BAlq, Alq3, 2-biphenyl-4-yl-5-(4-t-butylphenyl)-1,3,4- oxadiazole (PBD), spiro-PBD and/or lithium quinolate (Liq), or the like.

도 8에 도시한 무기발광다이오드(D3)를 제조하는 공정에 대하여 도 9a 내지 도 9d를 참조하면서 설명한다. 먼저, 도 9d에 나타낸 바와 같이, 제 1 전극(910)의 상면에 정공주입층(752) 및 정공수송층(754)을 순차적으로 형성하여 제 1 전하이동층(750)을 형성한다. 정공주입층(752) 및 정공수송층(754)을 포함하는 제 1 전하이동층(750)은 진공 기상 증착법, 스퍼터링법과 같은 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), 캐스팅 공정, 스크린 인쇄 또는 잉크젯 프린팅 방식과 같은 용액 공정을 단독 또는 조합하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 정공주입층(752)과 정공수송층(754)의 두께는 각각 10 nm 내지 200 nm, 바람직하게는 10 nm 내지 100 nm일 수 있지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.A process for manufacturing the inorganic light emitting diode D3 shown in FIG. 8 will be described with reference to FIGS. 9A to 9D . First, as shown in FIG. 9D , a hole injection layer 752 and a hole transport layer 754 are sequentially formed on the upper surface of the first electrode 910 to form a first charge transfer layer 750 . The first charge transfer layer 750 including the hole injection layer 752 and the hole transport layer 754 is formed by a vacuum deposition process such as vacuum vapor deposition or sputtering, spin coating, drop coating, It may be formed by using a solution process such as dip coating, spray coating, roll coating, flow coating, casting process, screen printing or inkjet printing alone or in combination. . For example, the thickness of the hole injection layer 752 and the hole transport layer 754 may be 10 nm to 200 nm, preferably 10 nm to 100 nm, respectively, but the present invention is not limited thereto.

이어서, 도 9b에 나타낸 바와 같이, 제 1 전하이동층(750) 상부에 무기발광입자(100A)로 이루어진 발광물질층(740)을 형성한다. 발광물질층(740)을 형성하기 위하여, 초기의 무기발광입자(100, 도 1 참조)를 비극성 용매 및/또는 극성 용매에 분산시킨 용액을 이용할 수 있다. 무기발광입자(100)가 분산된 용액을 제 1 전하이동층(750) 상에 도포한 뒤에, 용매를 휘발시킴으로써 발광물질층(740)을 형성한다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 무기발광입자(100)를 포함하는 발광물질층(740)을 형성하기 위하여, 스핀 코팅, 드롭 코팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅, 롤 코팅, 플로 코팅, 캐스팅 공정, 스크린 인쇄 또는 잉크젯 프린팅 방식과 같은 용액 공정을 단독 또는 조합할 수 있다. 이어서, 코팅된 조성물에 대하여 열 경화를 진행하여 용매를 휘발시켜, 무기발광입자(100A)로 이루어진 발광물질층(740)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 9B , a light emitting material layer 740 made of inorganic light emitting particles 100A is formed on the first charge transfer layer 750 . In order to form the light emitting material layer 740, a solution in which the inorganic light emitting particles 100 (see FIG. 1) are dispersed in a non-polar solvent and/or a polar solvent may be used. After a solution in which the inorganic light emitting particles 100 are dispersed is applied on the first charge transfer layer 750 , the light emitting material layer 740 is formed by volatilizing the solvent. In one exemplary embodiment, in order to form the light emitting material layer 740 including the inorganic light emitting particles 100, spin coating, drop coating, dip coating, spray coating, roll coating, flow coating, casting process, screen Solution processes such as printing or inkjet printing may be used alone or in combination. Then, the coated composition is thermally cured to volatilize the solvent to form the light emitting material layer 740 made of the inorganic light emitting particles 100A.

그런데, 발광물질층(740)을 형성하는 무기발광입자(100A)는 고온의 열 경화 공정 및 외부의 활성 산소 및 수분과 반응하여, 유기 리간드 중에서 상당 부분의 유기 리간드가 유리된 상태(130b)로 유실되고, 일부의 유기 리간드(130a)만 쉘(120)의 표면에 결합하여 안정성이 저하된다. 또한, 무기발광입자(100A) 표면에 산화막(150)이 형성되거나 빈격자점 등의 표면 결함이 초래되면서, 발광 효율이 저하된다. By the way, the inorganic light emitting particles 100A forming the light emitting material layer 740 react with a high temperature thermal curing process and external active oxygen and moisture, so that a significant portion of the organic ligands from among the organic ligands are freed (130b). It is lost, and only a portion of the organic ligand 130a binds to the surface of the shell 120 , thereby reducing stability. In addition, as the oxide film 150 is formed on the surface of the inorganic light emitting particle 100A or surface defects such as voids are caused, the luminous efficiency is reduced.

하지만, 본 발명에 따르면, 제 1 전극(710) 상에 제 1 전하이동층(750) 및 발광물질층(740)이 형성된 발광 소자를 진공 챔버(220, 도 2a 참조)에 로딩하고, 1차로 고-진공 조건에서 열처리를 수행하고, 2차로 플라즈마 처리에 의하여 변환된 수소 이온 및 소량의 수증기가 존재하는 조건에서 수열 처리를 수행한다(도 2b 참조). 제 1 전하이동층(750) 및 발광물질층(740)이 형성된 발광 소자에 대한 고-진공 열처리 및 수열 처리는 광학 필름(250)에 대한 열처리 및 수열 처리와 실질적으로 동일하게 수행될 수 있다. However, according to the present invention, the light emitting device having the first charge transfer layer 750 and the light emitting material layer 740 formed on the first electrode 710 is loaded into the vacuum chamber 220 (refer to FIG. 2A ), and firstly The heat treatment is performed under a high-vacuum condition, and the hydrothermal treatment is performed under a condition in which hydrogen ions converted by plasma treatment and a small amount of water vapor exist (see FIG. 2B ). High-vacuum heat treatment and hydrothermal treatment for the light emitting device on which the first charge transfer layer 750 and the light emitting material layer 740 are formed may be substantially the same as the heat treatment and hydrothermal treatment for the optical film 250 .

이에 따라, 도 7c에 나타낸 바와 같이, 2 단계의 열처리 공정이 완료되면, 발광물질층(740)을 구성하는 무기발광입자(100C)는 산화막 및 표면 결함이 제거된 상태이고, 이러한 2 단계의 열처리 공정에 의하여 변환된 무기발광입자(100C)를 구성하는 쉘(120)의 표면에 다수의 유기 리간드(130d)가 강하게 결합하면서, 무기발광입자(100C)를 안정화시킨다. 안정화된 무기발광입자(100C)에서 엑시톤 구속 효과 및 양자 구속 효과가 저하되지 않기 때문에, 무기발광입자(100C)의 발광 효율이 향상될 수 있다. Accordingly, as shown in FIG. 7C , when the two-step heat treatment process is completed, the inorganic light-emitting particles 100C constituting the light-emitting material layer 740 are in a state in which the oxide film and surface defects are removed, and the two-step heat treatment process is performed. A plurality of organic ligands 130d are strongly bound to the surface of the shell 120 constituting the inorganic light-emitting particles 100C converted by the process, thereby stabilizing the inorganic light-emitting particles 100C. Since the exciton confinement effect and the quantum confinement effect are not reduced in the stabilized inorganic light emitting particle 100C, the luminous efficiency of the inorganic light emitting particle 100C may be improved.

이어서, 도 9d에 나타낸 바와 같이, 발광물질층(740) 상부에, 전자수송층(764) 및 전자주입층(762)을 순차적으로 형성하여 제 2 전하이동층(760)을 형성한다. 전자주입층(762) 및/또는 전자수송층(764)을 포함하는 제 2 전하이동층(760)은 진공 기상 증착법, 스퍼터링법과 같은 진공 증착 공정이나, 스핀 코팅, 드롭 코팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅, 롤 코팅, 플로 코팅, 캐스팅 공정, 스크린 인쇄 또는 잉크젯 프린팅 방식과 같은 용액 공정을 단독 또는 조합하여 형성될 수 있다. 일례로, 전자주입층(762) 및 전자수송층(764)은 각각 10 내지 200 nm, 바람직하게는 10 내지 100 nm의 두께로 형성될 수 있다. Next, as shown in FIG. 9D , an electron transport layer 764 and an electron injection layer 762 are sequentially formed on the light emitting material layer 740 to form a second charge transfer layer 760 . The second charge transfer layer 760 including the electron injection layer 762 and/or the electron transport layer 764 is a vacuum deposition process such as vacuum vapor deposition or sputtering, spin coating, drop coating, dip coating, spray coating, It may be formed by a solution process such as roll coating, flow coating, casting process, screen printing or inkjet printing method alone or in combination. For example, the electron injection layer 762 and the electron transport layer 764 may be formed to have a thickness of 10 to 200 nm, preferably 10 to 100 nm, respectively.

이어서, 증착 공정을 이용하여, 제 2 전하이동층(760) 상에 제 2 전극(730)을 형성하여, 무기발광다이오드(D3)를 제조한다. Next, the inorganic light emitting diode D3 is manufactured by forming the second electrode 730 on the second charge transfer layer 760 using a deposition process.

한편, 도 9c 및 도 9d에서는 발광물질층(740)을 형성한 직후에 고-진공 열처리 공정 및 수열 처리 공정이 진행되는 것으로 도시하였다. 이와 달리, 고-진공 열처리 공정 및 수열 처리 공정은 제 2 전하이동층(760)이 형성된 이후 또는 제 2 전극(730)이 형성된 이후에도 진행될 수 있다. Meanwhile, in FIGS. 9C and 9D , a high-vacuum heat treatment process and a hydrothermal treatment process are performed immediately after the light emitting material layer 740 is formed. Alternatively, the high-vacuum heat treatment process and the hydrothermal treatment process may be performed after the second charge transfer layer 760 is formed or after the second electrode 730 is formed.

이하, 예시적인 실시형태를 통하여 본 발명을 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예에 기재된 기술사상으로 한정되지 않는다. Hereinafter, the present invention will be described through exemplary embodiments, but the present invention is not limited to the technical ideas described in the following examples.

실시예: 발광 필름 제조Example: Preparation of light emitting film

아크릴레이트계 수지로 이루어진 기재의 일면에 올레일아민, 트리옥틸포스핀 및 도데칸티올 등의 유기 리간드가 결합된 적색 양자점(InP/ZnSe/ZnS)을 포함하는 용액(유기 용매 헥산)을 코팅하고 230℃의 온도에서 30분 동안 열 경화시켜 박막 형태(두께 10 ㎛)의 발광 필름을 제조하였다. 박막 형태의 발광 필름을 CVD 챔버에 로딩하고, CVD 챔버에 1X10-4 torr의 고-진공을 도입하고, 230℃의 온도에서 1시간 동안 1차로 열처리하였다. 이어서, 플라즈마 처리한 수소 이온을 캐리어 가스로 희석하여 CVD 챔버에 공급하고, 수증기가 CVD 챔버 내의 전체 가스를 기준으로 30 ppmv가 될 수 있도록 CVD 챔버에 공급하면서(전체 가스는 500 sccm, 수소 이온은 10 sccm의 유량으로 공급), 200℃의 온도에서 20분 동안 수열 처리하여, 최종적으로 양자점으로 이루어진 발광 필름을 제조하였다. A solution (organic solvent hexane) containing red quantum dots (InP/ZnSe/ZnS) to which organic ligands such as oleylamine, trioctylphosphine, and dodecanethiol are bound on one surface of a substrate made of an acrylate-based resin is coated and A light emitting film in the form of a thin film (thickness of 10 µm) was prepared by thermal curing at a temperature of 230°C for 30 minutes. The light emitting film in the form of a thin film was loaded into a CVD chamber, a high-vacuum of 1X10 -4 torr was introduced into the CVD chamber, and a first heat treatment was performed at a temperature of 230°C for 1 hour. Then, the plasma-treated hydrogen ions are diluted with a carrier gas and supplied to the CVD chamber, and while supplying water vapor to the CVD chamber so as to be 30 ppmv based on the total gas in the CVD chamber (total gas is 500 sccm, hydrogen ions are supplied at a flow rate of 10 sccm), hydrothermal treatment at a temperature of 200° C. for 20 minutes, to finally prepare a light emitting film made of quantum dots.

비교예: 발광 필름 제조Comparative Example: Light-emitting film production

수열 처리 단계를 대신하여, 수증기를 공급하지 않은 상태에서 2차 열처리 공정을 수행한 것을 제외하고, 실시예에서와 동일한 물질 및 절차를 반복하여 발광 필름을 제조하였다. Instead of the hydrothermal treatment step, the same materials and procedures as in Example were repeated to prepare a light emitting film, except that the secondary heat treatment process was performed in a state in which water vapor was not supplied.

실험예 1: 양자점의 EQE, Wp, FWHM 평가Experimental Example 1: EQE, Wp, FWHM evaluation of quantum dots

실시예 및 비교예에서 각각의 단계 전후에 얻어진 양자점의 외부양자효율(external quantum efficiency, EQE, %), 피크발광파장(peak wavelength, Wp, nm) 및 반치폭(full width at half maximum, FWHM, nm)을 평가하였다. 코팅 및 열 경화 처리 이전의 양자점(초기 샘플), 열 경화 이후의 양자점, 1차 열처리 공정 이후의 양자점 및 2차 수열 처리 공정 이후의 양자점 각각에 대한 양자점의 평가 결과를 하기 표 1에 나타낸다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 수열 처리를 진행하지 않은 비교예에서 최종적으로 제조된 양자점의 EQE는 초기 양자점 대비 82.8%에 불과하였다. 반면, 실시예에서 최종적으로 제조된 양자점의 EQE는 초기 양자점 대비 96.4%로, 2 단계의 상이한 열처리를 통하여 양자점의 발광 효율이 크게 회복되었다. External quantum efficiency (EQE, %), peak emission wavelength (Wp, nm) and full width at half maximum (FWHM, nm) of quantum dots obtained before and after each step in Examples and Comparative Examples ) was evaluated. The evaluation results of quantum dots for each quantum dot (initial sample) before coating and thermal curing treatment (initial sample), quantum dots after thermal curing, quantum dots after the first heat treatment process, and quantum dots after the secondary hydrothermal treatment process are shown in Table 1 below. As shown in Table 1, the EQE of the quantum dots finally prepared in Comparative Example without hydrothermal treatment was only 82.8% compared to the initial quantum dots. On the other hand, the EQE of the quantum dots finally prepared in Examples was 96.4% compared to the initial quantum dots, and the luminous efficiency of the quantum dots was largely recovered through two different heat treatments.

양자점의 EQE, Wp 및 FWHM 변화Changes in EQE, Wp and FWHM of quantum dots 샘플Sample 경화 전before curing 경화 후after curing 진공 열처리 후After vacuum heat treatment 수열 처리 후*After hydrothermal treatment*
실시예

Example
EQE (%)EQE (%) 33.133.1 26.826.8 27.627.6 31.931.9
EQE 유지율 (%)EQE retention (%) 100100 81.081.0 83.483.4 96.496.4 Wp (nm)Wp (nm) 641641 643643 642642 641641 FWHM (nm)FWHM (nm) 3838 3939 3838 3838
비교예

comparative example
EQE (%)EQE (%) 33.233.2 26.326.3 27.127.1 27.527.5
EQE 유지율 (%)EQE retention (%) 100100 79.279.2 81.681.6 82.882.8 Wp (nm)Wp (nm) 641641 642642 642642 641641 FWHM (nm)FWHM (nm) 3838 3838 3838 3838 *: 비교예에서는 수증기 도입하지 않고 열 처리 진행*: In the comparative example, heat treatment proceeded without introducing steam

실험예 2: 양자점의 형태 변화 측정Experimental Example 2: Measurement of shape change of quantum dots

실시예에서 제조된 발광 필름을 구성하는 양자점의 형태를 각각의 공정 단계 전후에서 전자현미경(TEM)을 이용하여 측정하였다. 측정 결과를 도 10a(코팅 및 열 경화 이전의 초기 양자점), 도 10b(열 경화 이후 양자점), 도 10c(1차 열처리 이후 양자점), 도 10d(수열 처리 이후 양자점)에 나타낸다. 초기 양자점은 매우 얇은 산화막과 소량의 표면 결함이 존재하며, 상대적으로 균일한 결정 상태로 존재하였다(도 10a). 열 경화 공정 이후에는 고온에 노출되고 외부의 활성 산소 및 수분에 노출되어, 산화막이 형성되고 다수의 표면 결함이 존재하였다(도 10b). 1차 고-진공 열처리 이후에는 활성 산소 분자 및 수분의 수소 분자가 제거되면서 양자점 표면에 형성된 산화막의 결합이 해리되면서 제거되었으나, 부산물과 일부 표면 결함이 여전히 존재하였다(도 10c). 한편, 수열 처리 이후에는 해리된 산화막이 완전히 제거되었으며, 표면 결함이 수열 처리에 의하여 완전히 제거되고, 코어 및 쉘을 형성하는 분자가 재배열되면서, 부산물 역시 완전히 제거되면서, 균일하고 고-결정 상태의 양자점으로 회복되었다(도 10d). The shape of quantum dots constituting the light emitting film prepared in Examples was measured using an electron microscope (TEM) before and after each process step. The measurement results are shown in Fig. 10a (initial quantum dots before coating and thermal curing), Fig. 10b (quantum dots after thermal curing), Fig. 10c (quantum dots after primary heat treatment), and Fig. 10d (quantum dots after hydrothermal treatment). The initial quantum dots had a very thin oxide film and a small amount of surface defects, and existed in a relatively uniform crystalline state (FIG. 10a). After the thermal curing process, exposed to high temperature and exposed to external active oxygen and moisture, an oxide film was formed and a number of surface defects were present (FIG. 10b). After the first high-vacuum heat treatment, as active oxygen molecules and hydrogen molecules of moisture were removed, the bond of the oxide film formed on the quantum dot surface was dissociated and removed, but by-products and some surface defects were still present (FIG. 10c). On the other hand, after the hydrothermal treatment, the dissociated oxide film is completely removed, the surface defects are completely removed by the hydrothermal treatment, the molecules forming the core and the shell are rearranged, and the by-products are also completely removed, resulting in a uniform and highly crystalline state. It was recovered as quantum dots (Fig. 10d).

실험예 3: 유기 리간드의 결합력 평가Experimental Example 3: Evaluation of binding force of organic ligands

실시예에서 제조된 발광 필름을 구성하는 양자점의 초기 상태와 수열 처리가 완료된 양자점의 표면에 결합한 유기 리간드의 결합력을 평가하였다. The initial state of the quantum dots constituting the light emitting film prepared in Examples and the binding force of the organic ligand bound to the surface of the quantum dots after hydrothermal treatment was evaluated.

우선, 각각의 샘플에 대하여 EGA-MS 분석을 수행하였다. EGA-MS 분석을 수행하기 위하여, 온도를 50℃에서부터 시작하여, 20분 간격을 두고 20℃씩 상승시켜 최고 800℃까지 상승시켰다. Interface 온도, 입구(inlet) 온도, 오븐(oven) 온도는 각각 300℃로 설정하였고, 컬럼은 EGA 컬럼을 사용하였다. 소스 온도는 230℃이고, 캐리어 가스는 He을 사용하였다. 초기 양자점 샘플에 대한 EGA-MS 분석 결과를 도 11a, 수열 처리 이후의 양자점 샘플에 대한 EGA-MS 분석 결과를 도 11b에 나타낸다. 도 11a에 나타낸 바와 같이, 초기 양자점 중에서 결합력이 약한 유기 리간드들은 200℃ 이하의 온도에서 양자점과의 결합력이 해리되면서, 분해되어 양자점에서 이탈하였다. 특히, 초기 양자점 샘플에서는 86℃ 및 178℃의 온도에서 양자점과의 결합이 해리되는 다수의 유기 리간드들이 존재한다는 점을 확인하였다. First, EGA-MS analysis was performed on each sample. In order to perform the EGA-MS analysis, the temperature was increased to a maximum of 800°C by starting at 50°C and increasing by 20°C at intervals of 20 minutes. Interface temperature, inlet temperature, and oven temperature were each set to 300 °C, and an EGA column was used as the column. The source temperature was 230° C., and He was used as the carrier gas. The results of EGA-MS analysis of the initial quantum dot sample are shown in FIG. 11A, and the results of EGA-MS analysis of the quantum dot sample after hydrothermal treatment are shown in FIG. 11B. As shown in FIG. 11a , organic ligands with weak binding force among the initial quantum dots were decomposed and separated from the quantum dots while the binding force with the quantum dots was dissociated at a temperature of 200° C. or less. In particular, in the initial quantum dot sample, it was confirmed that there are a number of organic ligands that are dissociated from binding to quantum dots at temperatures of 86°C and 178°C.

반면, 도 11b에 나타낸 바와 같이, 초기 양자점 샘플에서 86℃ 및 178℃의 온도에서 양자점과의 결합이 해리되는 유기 리간드들은 수열 처리에 의하여 탄소계 부산물 등의 불순물 또는 결함 분자들과 함께 모두 제거되어, 213℃ 이하에서 분해되는 유기 리간드는 존재하지 않았다. 이는 고-진공 열처리 및 수열 처리를 통하여, 양자점에 대한 결합력이 우수한 유기 리간드들이 선택적으로 양자점에 강하게 결합하면서, 양자점의 발광 효율이 회복된 것으로 해석된다. On the other hand, as shown in FIG. 11b, organic ligands, which are dissociated from bonding with quantum dots at temperatures of 86°C and 178°C in the initial quantum dot sample, are all removed together with impurities or defective molecules such as carbon-based by-products by hydrothermal treatment. , there was no organic ligand decomposed at 213°C or lower. This is interpreted that the luminous efficiency of the quantum dots is recovered while the organic ligands having excellent binding force to the quantum dots are selectively strongly bound to the quantum dots through high-vacuum heat treatment and hydrothermal treatment.

동일한 샘플을 대상으로 GC-MS 분석을 수행하였다. GC-MS 분석을 수행하기 위하여, 입구 온도 280℃로 설정하고, 컬럼은 HP-5를 사용하고, 소스 온도를 230℃로 설정하였다. 캐리어 가스는 He을 사용하고, 용매는 톨루엔, 농도를 1%로 설정하였다. 초기 샘플에 대한 GC-MS 분석 결과를 도 12a에 나타내고, 수열 처리 이후의 샘플에 대한 GC-MS 분석 결과를 도 12b에 나타낸다. 또한, 체류시간(retention time)에 따라 검출된 각각의 피크에 대한 추정 성분 분석 결과를 표 2에 나타낸다. 도 12a에 나타낸 바와 같이, 초기 양자점 샘플은 200℃ 이하의 온도(86℃/178℃)에서 양자점으로부터 이탈하는 결합력이 약한 다수의 유기 리간드를 포함하고 있다. 반면, 도 12b에 나타낸 바와 같이, 고-진공 열처리 및 수열 처리된 양자점 샘플은 결합력이 약한 대부분의 유기 리간드와 잔류 불순물 등의 부산물이 양자점 표면에서 제거되었다. 이러한 결과는, 수열 처리 이후의 양자점 샘플에는 양자점 표면에 대한 결합력이 우수한 리간드(l-dodecanethiol, dodecyl sulfide, 1-(dodecyldisulfanyl)dodecane)들만 선택적으로 결합하면서, 양자점 샘플의 발광 효율이 개선된 것을 의미한다. GC-MS analysis was performed on the same sample. To perform GC-MS analysis, the inlet temperature was set at 280°C, the column was HP-5, and the source temperature was set at 230°C. The carrier gas was He, the solvent was toluene, and the concentration was set to 1%. The GC-MS analysis result of the initial sample is shown in FIG. 12A, and the GC-MS analysis result of the sample after hydrothermal treatment is shown in FIG. 12B. In addition, the estimated component analysis results for each peak detected according to the retention time are shown in Table 2. As shown in FIG. 12A , the initial quantum dot sample contains a plurality of organic ligands with weak binding force that escape from the quantum dots at a temperature of 200° C. or less (86° C./178° C.). On the other hand, as shown in FIG. 12b , in the quantum dot sample subjected to high-vacuum heat treatment and hydrothermal treatment, most of the organic ligands with weak binding force and byproducts such as residual impurities were removed from the surface of the quantum dot. These results indicate that the quantum dot sample has improved luminous efficiency while selectively binding only ligands (l-dodecanethiol, dodecyl sulfide, 1-(dodecyldisulfanyl)dodecane) with excellent binding to the quantum dot surface to the quantum dot sample after hydrothermal treatment. do.

양자점의 GC-MS 분석GC-MS analysis of quantum dots 체류시간(RT)Residence time (RT) 추정 성분putative component 10.210.2 tetrahydro-2H-pyran-2-on (용매로 추정)tetrahydro-2H-pyran-2-on (presumed solvent) 11.6811.68 2-oxepanone (용매로 추정)2-oxepanone (presumed solvent) 16.5616.56 2,5,8,11-tetraoxatridecan-13-ol2,5,8,11-tetraoxatridecan-13-ol 17.13/17.1517.13/17.15 1-dodeanethiol1-dodeanethiol 19.77/22.5219.77/22.52 2,5,8,11,14-pentaoxahexadecan-16-ol2,5,8,11,14-pentaoxahexadecan-16-ol 24.9424.94 2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-(2-Methoxyethoxy)ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethox2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-(2-Methoxyethoxy)ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethox 27.3427.34 2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-(2-Methoxyethoxy)ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethanol2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-(2-Methoxyethoxy)ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethanol 28.2928.29 dodecyl sulfidedodecyl sulfide 30.4430.44 2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-(2-Methoxyethoxy)ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethox2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-(2-Methoxyethoxy)ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethox 31.34/31.3531.34/31.35 1-(dodecyldisulfanyl)dodecane1-(dodecyldisulfanyl)dodecane

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. In the above, the present invention has been described based on exemplary embodiments and examples of the present invention, but the present invention is not limited to the technical ideas described in the above embodiments and examples. Rather, those skilled in the art to which the present invention pertains can easily propose various modifications and changes based on the above-described embodiments and examples. However, it is clear from the appended claims that all such modifications and variations are within the scope of the present invention.

100, 100A, 100B, 100C: 무기발광입자
110: 코어
120: 쉘
130, 130a, 130b, 130c, 130d: 유기 리간드
210: 진공 챔버
220: 진공 펌프
230: 마이크로 플라즈마 처리부
240: 수증기 공급부
250: 발광 필름
300, 500: 발광표시장치
310, 510: 기판
380, 580: 색 변환층
710: 제 1 전극
720: 발광층
730: 제 2 전극
740: 발광물질층
D, D1, D2: 발광다이오드
Tr: 박막트랜지스터
100, 100A, 100B, 100C: inorganic light emitting particles
110: core
120: shell
130, 130a, 130b, 130c, 130d: organic ligands
210: vacuum chamber
220: vacuum pump
230: micro plasma processing unit
240: water vapor supply unit
250: light emitting film
300, 500: light emitting display device
310, 510: substrate
380, 580: color conversion layer
710: first electrode
720: light emitting layer
730: second electrode
740: light emitting material layer
D, D1, D2: light emitting diode
Tr: thin film transistor

Claims (13)

무기발광입자로 이루어진 발광 필름을 준비하는 단계;
상기 발광 필름을 챔버에 로딩하고, 진공 분위기 및 180 내지 230℃의 온도에서 열 처리(thermal annealing)를 수행하는 단계; 및
상기 열 처리된 상기 발광 필름이 로딩된 상기 챔버에서 수열 처리(hydro thermal annealing)를 수행하는 단계를 포함하는 발광 필름을 제조하는 방법.
Preparing a light emitting film made of inorganic light emitting particles;
loading the light emitting film into a chamber, and performing thermal annealing in a vacuum atmosphere and a temperature of 180 to 230°C; and
and performing hydro thermal annealing in the chamber loaded with the heat-treated light emitting film.
어레이 패널을 준비하는 단계;
상기 어레이 패널 상부에 무기발광입자로 이루어진 색 변환층을 배치하는 단계;
상기 색 변환층이 배치된 상기 어레이 패널을 챔버에 로딩하고, 진공 분위기 및 180 내지 230℃의 온도에서 열 처리를 수행하는 단계; 및
상기 열 처리된 상기 색 변환층이 배치된 상기 어레이 패널이 로딩된 상기 챔버에서 수열 처리를 수행하는 단계를 포함하는 발광장치를 제조하는 방법.
preparing an array panel;
disposing a color conversion layer made of inorganic light emitting particles on the array panel;
loading the array panel on which the color conversion layer is disposed into a chamber, and performing heat treatment in a vacuum atmosphere and a temperature of 180 to 230°C; and
and performing hydrothermal treatment in the chamber in which the array panel on which the heat-treated color conversion layer is disposed is loaded.
제 1 전극 상에 제 1 전하이동층을 형성하는 단계;
상기 제 1 전하이동층 상에 무기발광입자를 포함하는 발광물질층을 형성하는 단계;
상기 발광물질층이 형성된 박막을 챔버에 로딩하고, 진공 분위기 및 180 내지 230℃의 온도에서 열 처리를 수행하는 단계; 및
상기 열 처리된 상기 박막이 로딩된 상기 챔버에서 수열 처리를 수행하는 단계를 포함하는 무기발광다이오드를 제조하는 방법.
forming a first charge transfer layer on the first electrode;
forming a light emitting material layer including inorganic light emitting particles on the first charge transfer layer;
loading the thin film on which the light emitting material layer is formed into a chamber, and performing heat treatment in a vacuum atmosphere and a temperature of 180 to 230°C; and
Method of manufacturing an inorganic light emitting diode comprising the step of performing a hydrothermal treatment in the chamber in which the heat-treated thin film is loaded.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 청구항에 있어서, 상기 열 처리를 수행하는 단계는 1 X 10-3 torr 내지 1 X 10-4 torr 범위의 진공 조건에서 수행되는 방법.
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the performing the heat treatment is performed under vacuum conditions ranging from 1 X 10 -3 torr to 1 X 10 -4 torr.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 청구항에 있어서, 상기 수열 처리를 수행하는 단계는 수증기 및 수소 이온의 존재 하에서 180 내지 230℃의 온도에서 수행되는 방법.
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein performing the hydrothermal treatment is performed at a temperature of 180 to 230°C in the presence of water vapor and hydrogen ions.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 청구항에 있어서, 상기 수열 처리를 수행하는 단계에서 수증기는 상기 진공 챔버에 공급되는 전체 가스의 부피를 기준으로 10 내지 50 ppmv(parts per million volume)의 양으로 공급되고, 플라즈마 처리에 의하여 형성된 수소 이온은 10 내지 200 sccm(standard cubic centimeter per minute)의 유량으로 공급되는 방법.
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein in the step of performing the hydrothermal treatment, the amount of water vapor is 10 to 50 ppmv (parts per million volume) based on the volume of the total gas supplied to the vacuum chamber. A method in which hydrogen ions formed by plasma treatment are supplied at a flow rate of 10 to 200 sccm (standard cubic centimeter per minute).
제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 청구항에 있어서, 상기 무기발광입자는 양자점(Quantum dots) 또는 양자막대(Quantum Rods)를 포함하는 발광 필름을 제조하는 방법.
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the inorganic light emitting particles are quantum dots or quantum rods.
제 2항에 있어서, 상기 어레이 패널은 기판과, 상기 기판 상부에 배치되는 박막트랜지스터와, 상기 기판 상부에 배치되고 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되는 발광다이오드를 포함하는 방법.
The method of claim 2 , wherein the array panel includes a substrate, a thin film transistor disposed on the substrate, and a light emitting diode disposed on the substrate and electrically connected to the thin film transistor.
제 8항에 있어서, 상기 발광다이오드는 제 1 전극과, 상기 제 2 전극과 마주하는 제 2 전극과, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 발광물질층을 포함하는 방법.
The method of claim 8 , wherein the light emitting diode includes a first electrode, a second electrode facing the second electrode, and a light emitting material layer positioned between the first electrode and the second electrode.
제 9항에 있어서, 상기 발광다이오드는 백색(W) 광을 방출하는 방법.
10. The method of claim 9, wherein the light emitting diode emits white (W) light.
제 8항에 있어서, 상기 발광다이오드는 마이크로 발광다이오드(micro light emitting diode)를 포함하는 방법.
9. The method of claim 8, wherein the light emitting diode comprises a micro light emitting diode.
제 11항에 있어서, 상기 마이크로 발광다이오드는 청색(B) 파장 대역의 광을 방출하는 방법.
The method of claim 11 , wherein the micro light emitting diode emits light in a blue (B) wavelength band.
제 3항에 있어서, 상기 발광물질층을 형성하는 단계 이후에, 상기 발광물질층 상에 제 2 전하이동층을 형성하는 단계와 상기 제 2 전하이동층 상에 제 2 전극을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 방법. 4. The method of claim 3, wherein after the forming of the light emitting material layer, forming a second charge transfer layer on the light emitting material layer and forming a second electrode on the second charge transfer layer How to include.
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