KR101381360B1 - 나노결정 3차원 가공방법 및 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 감광성 작용기를 가진 화합물로 표면 배위된 반도체 나노결정 및 광경화성 화합물을 포함하는 감광성 조성물을 기판 위에 도포 및 건조하여 박막을 형성한 후 상기 박막을 3차원 가공하는 것을 특징으로 하는 나노결정 3차원 가공방법 및 이러한 방법에 의해서 수득된 나노결정을 이용하는 표시장치에 관한 것이다. 발명의 방법에 의하면 나노결정을 3차원적으로 배열하여 광결정을 형성하거나 미세 정밀기계기술(MEMS)에 이용하여 디스플레이 소자나 전자기기를 나노크기로 구현할 수 있다.
광감성 나노결정, 감광성 조성물, 이광자 흡수, 3차원 가공(microfabrication), 표시장치

Description

나노결정 3차원 가공방법 및 표시장치{Three Dimensional Microfabrication Method using Photosensitive Nanocrystals and Display Devices}
본 발명은 나노결정 3차원 가공방법 및 표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 감광성 작용기를 가진 화합물로 표면 배위된 반도체 나노결정 및 광경화성 화합물을 포함하는 감광성 조성물을 이용하여 박막을 형성한 후 수득된 박막을 3차원 가공하는 것을 특징으로 하는 공정이 간편하고 정밀도를 향상시킬 수 있는 나노결정 3차원 가공방법 및 표시장치에 관한 것이다.
나노결정은 수 나노 크기의 결정 구조를 가진 물질로, 수백에서 수천 개 정도의 원자로 구성되어 있다. 나노결정은 단위 부피 당 표면적이 넓어 대부분의 원자들이 표면에 존재하게 되고, 양자제한(quantum confinement) 효과 등을 나타내게 되어, 물질 자체의 고유한 특성과는 다른 독특한 전기적, 자기적, 광학적, 화학적, 기계적 특성을 시현한다.
반도체 나노결정은 크기와 조성 등을 조절하여 발광특성 및 전기적 특성을 조절할 수 있으므로 각종 발광소자(LED, EL, 레이저, 홀로그래피, 센서 등) 및 전기소자 (태양전지, 광검출기, 트랜지스터) 등에 다양하게 이용될 수 있다. 나노결정을 이와 같이 다양하게 응용하기 위해서 나노결정을 2차원 또는 3차원 적으로 배열할 필요가 있는데 아직 효과적인 방법은 개발되지 않고 있다.
지금까지 발표된 나노결정의 패턴화 기술들은 주로 기상 증착에 의해 양자점을 패턴화 하는 방법으로 고가의 장비를 필요로 하고 고온공정으로 진행되어야 하는 문제가 있다. 다른 방법으로는 나노결정을 감광성 물질에 단순혼합하여 리소그래피 방식으로 2차원적으로 패턴을 형성하는 방법이 이용되고 있는데, 나노물질이 감광성 물질과 분리되거나 많은 나노물질을 사용하지 못하는 단점이 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 나노결정을 이용해서 3차원 구조를 형성할 수 있는 감광성 나노결정을 이용하는 가공방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 컬러필터가 필요 없으면서 다양한 광원을 활용하여 고휘도, 저소비전력, 저비용 특성을 시현할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 하나의 양상은
감광성 작용기를 가진 화합물로 표면 배위된 나노결정 및 광경화성 화합물을 포함하는 감광성 조성물을 준비하는 단계:
기판 위에 상기 표면 배위된 나노결정 및 광경화성 화합물을 포함하는 감광성 조성물의 박막을 형성하는 단계;
상기 박막을 3차원 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노결정 3차원 가공방법에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 3차원 가공 단계는 나노 임프린트 리소그래피(nano-imprint lithography), 미세접촉 인쇄방법(microcontact printing), 복제 몰딩법(replica molding), 미세전달 몰딩법(microtransfer molding), 마이크로 광조형법(microstereolithography) 등의 방법에 의해서 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 양상은 표시부를 포함하는 표시소자에 있어서, 상기 표시부가 서로 다른 2 가지 이상의 색을 표현하는 광경화성 화합물에 의해 표면배위된 나노결정의 3차원 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시소자에 관한 것이다.
본 발명의 나노결정을 이용한 3차원 가공방법에 의하면 우수한 정밀도로 비교적 간단한 공정에 의해서 발광특성을 갖는 나노결정의 3차원 구조물을 형성할 수 있다. 또한 본 발명의 방법에서는 감광성 작용기를 가진 화합물로 표면 배위된 나노결정 자체가 광결정을 형성 한 후 빛을 받아 효과적으로 화학적으로 형광을 나타내면 물리적인 3차원 구조로 인해 효율이 더 높아져 기존의 칼라필터에 비하여 색 재현 효율이 높아진다. 따라서 본 발명의 방법에 의해 형성된 나노결정의 3차원 구조를 액정표시장치 등에 적용시 휘도를 향상시킬 수 있고 소비전력을 절약할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 나노결정 3차원 구조를 포함하는 액정 표시장치는 액정표시소자의 휘도를 현저하게 향상시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 액정 표시 장치는 고휘도화를 실현할 수 있다.
본 발명에서 가공(microfabrication)이라는 용어는 마이크로 단위의 작은 부품을 제작하는 표면 가공(surface micromachining), 몸체 가공(bulk micromachining), 나노머시닝(nanomachining), 레이저 가공(laser micromachining) 등을 포괄하는 개념이다.
본 발명에서 “나노결정 3차원 구조물”이라 함은 발광 특성을 갖는 나노결정(일명 양자점)을 포함하는 임의의 형태의 구조물을 포함하는 마이크로 단위 또는 나노크기의 3차원 구조물을 의미한다.
본 발명의 나노결정 3차원 가공방법은 감광성 작용기를 가진 화합물에 의해서 표면 배위된 감광성 반도체 나노결정을 이용하여 나노결정 3차원 구조물을 형성하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서는 먼저 감광성 작용기를 가진 화합물로 표면 배위된 나노결정 및 광경화성 화합물을 포함하는 감광성 조성물을 준비한다. 이어서 기판 위에 상기 표면 배위된 나노결정 및 광경화성 화합물을 포함하는 감광 성 조성물을 도포 및 건조하여 나노결정을 포함하는 박막을 형성한다. 끝으로 상기 박막을 3차원 가공함으로써 나노결정 3차원 구조물을 수득할 수 있다.
이하에서 본 발명의 방법의 각 단계에 대해서 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
(i) 감광성 조성물 준비 단계
나노결정의 3차원 구조를 형성하기 위하여 감광성 반도체 나노결정 또는 통상의 반도체 나노결정 및 광경화성 화합물로서 1 이상의 아크릴기 또는 비닐기를 가진 고분자 또는 에스테르계 화합물을 포함하는 감광성 조성물을 준비한다. 이러한 감광성 조성물은 광개시제 및 이광자 흡수 효과를 제공하는 화합물을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 방법에서는 감광성 작용기를 가진 화합물로 표면 배위된 나노결정 자체가 광원(레이저 빔)에 직접 반응하여 고밀도 3차원 패터닝을 유도하기 때문에 나노결정을 감광성 혼합물에 단순 블렌딩하는 기존의 방법보다 삼차원 가공 효율이 향상되고, 이와 같은 방법에 의해서 형성되는 나노결정 3차원 구조에는 나노결정의 혼합비율이 향상되어 발광 효율도 향상된다.
도 1은 본 발명에서 사용되는 감광성 반도체 나노결정의 하나의 바람직한 구현예를 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 1에서, X는 링커로서 반도체 나노결정과 아크릴기 또는 비닐기와 같은 감광성 작용기를 결합(binding)하는 역할을 한다. 감광성 작용기를 가진 화합물들이 반도체 나노결정의 표면을 배위하는 정도는 나노결정과 감광성 작용기를 갖는 화합물을 적절한 비율로 혼합하는 방법에 의해 조절할 수 있다. 반도체 나노결정의 직경은 약 1 내지 약 10 nm 범위 내로서, 반도체 나노결정의 조성과 크기 등을 조절함으로써 원하는 파장의 발광을 얻을 수 있다. 즉, 반도체 나노결정으로부터 청색, 녹색, 및 적색을 포함한 다양한 파장의 광을 용이하게 구현할 수 있다.
본 발명에서 사용가능한 반도체 나노결정은 금속 전구체를 이용하는 화학적 습식방법에 의해 제조된 모든 반도체 나노결정을 포함한다. 예를 들어, 상기 반도체 나노결정은 소정의 금속 전구체를, 필요에 따라 분산제 존재 하에, 유기용매에 주입하고 일정한 온도에서 결정을 성장시키는 방법으로 제조할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 상기 나노결정으로는 반도체 나노결정 이외에 금속산화물 나노결정을 사용할 수도 있다. 금속산화물 나노결정의 예들은 TiO2, ZnO, SiO2, SnO2, WO3, Ta2O3, BaTiO3, BaZrO3, ZrO2, HfO2, Al2O3, Y2O3, ZrSiO4, Fe2O3, Fe3O4, CeO, CrO3 및 이들의 혼합물을 포함하나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다.
반도체 나노결정은 예를 들어, II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 화합물 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe 등의 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe 등의 삼원소 화합물; 및 HggZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 등의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 포함할 수 있다.
상기 III-V족 화합물 반도체는 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 등의 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 등의 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 등의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 포함할 수 있다.
상기 IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 등의 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 등의 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 등의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 포함할 수 있다.
상기 IV족 화합물은 Si, Ge 등의 단일 원소 화합물 또는 SiC, SiGe 등의 이원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 포함하나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다.
또한 상기 반도체 나노결정은 코어 둘레에 오버 코팅을 더 포함하는 코어-쉘 구조의 나노결정일 수 있고, 이 때, 상기 오버 코팅물질은 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 화합물 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 재료로 구성될 수 있다.
상기 II-VI족 화합물은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe 등의 이원소 화합물 또는 CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe 등의 삼원소 화합물 또는 CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 등의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질일 수 있다. 상기 III-V족 화합물 반도체는 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 등의 이원소 화합물 또는 GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP, AlGaN, AlGaP, AlGaAs, AlGaSb, InGaN, InGaP, InGaAs, InGaSb, AlInN, AlInP, AlInAs, AlInSb 등의 삼원소 화합물 또는 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 등의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질일 수 있다. 상기 IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 등의 이원소 화합물 또는 SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 등의 삼원소 화합물 또는 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 등의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질이고, 상기 IV족 화합물은 Si, Ge 등의 단일 원소 화합물 또는 SiC, SiGe 등의 이원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
반도체 나노결정은 두 종류 이상의 물질로 구성된 다층 구조 반도체 나노결정을 사용할 수 있다. 이러한 다층 구조 반도체 나노결정은 각 층 사이의 계면에 두 종류 이상의 물질의 합금층(alloy interlayer)을 포함할 수 있고, 또한 합금층 이 물질 조성의 기울기를 갖는 합금층(gradient alloy)일 수 있다.
본 발명에 있어, 상기 반도체 나노결정의 표면을 배위하는 광경화성 화합물은 이중결합 또는 아크릴기와 같은 광경화성의 작용기가, 선택적으로 알킬렌기, 아마이드기, 페닐렌기, 바이페닐렌기, 에스테르기, 에테르기 등을 통해, 시아나이드, SH, 아민, 카르복실기, 포스포닉 산기 등의 링커와 연결된 화합물로서, 바람직하게는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이다:
X-A-B
상기 식에서,
X는 NC-, HOOC-, HRN-, POOOH-, RS- 또는 RSS- (이 때, R는 수소이거나, 탄소수 1 내지 10 의 포화 또는 불포화 지방족 탄화수소기이고) 이고;
A는 직접결합이거나, 지방족 유기기, 페닐렌기 또는 비페닐렌기이고;
B는 중간 또는 말단에 -CN, -COOH, 할로겐기, 탄소수 1 내지 5의 할로겐화 알킬, 아민기, 탄소수 6 내지 15의 방향족 탄화수소기, 또는 F, Cl, Br, 할로겐화 알킬, R'O- (이 때, R'은 수소 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬임), -COOH, 아민기 또는 -NO2로 치환된 탄소수 6 내지 12의 방향족 탄화수소기를 가질 수 있는, 1 이상의 탄소-탄소 이중결합을 포함한 유기기이다.
보다 바람직하게, 상기 화학식 1 중 A의 지방족 유기기는 -(CR2)n- (이 때, R은 수소이거나, 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고, n은 1 내지 30 의 정수임)와 같은 포화 지방족 탄화수소기, 에스테르 잔기(-COO-)를 포함한 지방족 에스테르기, 아마이드 잔기 (-NHCO-)를 포함한 지방족 아마이드기, 옥시 카르보닐 잔기(-OCO-)를 포함한 지방족 옥시카르보닐기 또는 에테르 잔기(-O-)를 포함한 지방족 에테르기이다. 상기 지방족 유기기는 탄소수 1 ~ 5의 알킬 가지를 가지거나, 쇄 중간에 히드록시, 아민 또는 티올기의 치환기를 가질 수 있다.
또한, 바람직하게는, 상기 화학식 1 중 B는 하기 화학식 2를 가지는 유기기이다:
-CR1=CR2R3
상기 식에서,
R1은 수소, -COOH, 할로겐기, 탄소수 1 내지 5의 알킬 또는 할로겐화 알킬기이고,
R2 및 R3는 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1 내지 30의 알킬, -CN, -COOH, 할로겐기, 탄소수 1 내지 5의 할로겐화 알킬기, 1 이상의 탄소-탄소 이중결합을 포함한 탄소수 2 내지 30의 불포화 지방족 탄화수소기, 탄소수 6 내지 12의 방향족 탄화수소기 또는 1 이상의 수소가 F, Cl, Br, 히드록시, 탄소수 1 내지 5의 할로겐화 알킬, 아민기, R'O- (이 때, R'은 탄소수 1 내지 5의 알킬임), -COOH 또는 -NO2로 치환된 탄소수 6 내지 12의 방향족 탄화수소기이다.
상기 화학식 2의 R2 및 R3에 있어, 탄소수 1 내지 30의 알킬기 또는 1 이상의 탄소-탄소 이중결합을 포함한 탄소수 2 내지 30의 불포화 지방족 탄화수소기는 알킬가지를 가지거나, 필요에 따라 쇄 중간 또는 말단에 히드록시기, 카르복시기 등의 작용기를 가질 수도 있고, 상기 불포화 지방족 탄화수소기에서 이중결합의 수는 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 3 이하이다.
상기 화학식 1로 표시되는 감광성 작용기를 갖는 화합물의 비제한적인 예들은 아크릴산 화합물, 불포화 지방산 화합물, 신남산 화합물, 비닐 벤조산 화합물, 아크릴로 니트릴계 화합물 또는 불포화 니트릴계 화합물, 불포화 아민화합물, 불포화 설파이드 화합물 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 구체적인 예들은 메타크릴산(methacrylic acid), 크로톤산 (crotonic acid), 비닐아세트산 (vinylacetic acid), 티그린산 (tiglic acid), 3,3-디메틸메타크릴산 (3,3-dimethylacrylic acid), 트랜스-2-펜텐산 (trans-2-pentenoic acid), 4-펜텐산(4-pentenoic acid), 트랜스-2-메틸-2-펜텐산 (trans-2-methyl-2-pentenoic acid), 2,2-디메틸-4-펜텐산 (2,2-dimethyl-4-pentenoic acid), 트랜스-2-헥센산(trans-2-hexenoic acid), 트랜스-3-헥센산 (trans-3-hexenoic acid), 2-에틸-2-헥센산 (2-ethyl-2-hexenoic acid), 6-헵텐산 (6-heptenoic acid), 2-옥텐산 (2-octenoic acid), 시트로넬린산 (citronellic acid), 운데실렌산 (undecylenic acid), 미리스톨레산 (myristoleic acid), 팔미톨레산 (palmitoleic acid), 올레산 (oleic acid), 엘라이드산(elaidic acid), 시스-11-엘코센산(cis-11-elcosenoic acid), 유르산(euric acid), 너르본산 (nervonic acid), 트랜스-2,4-펜타디엔산 (trans-2,4-pentadienoic acid), 2,4-헥사디엔산 (2,4-hexadienoic acid), 2,6-헵타디엔산 (2,6-heptadienoic acid), 제란산 (geranic acid), 리놀레산 (linoleic acid), 11,14-에이코사디엔산 (11,14-eicosadienoic acid), 시스-8,11,14-에이코사트리엔산 (cis-8,11,14-eicosatrienoic acid), 아라키돈산 (arachidonic acid), 시스-5,8,11,14,17-에이코사펜타엔산 (cis-5,8,11,14,17-eicosapentaenoic acid), 시스-4,7,10,13,16,19-도코사헥사엔산 (cis-4,7,10,13,16,19-docosahexaenoic acid), 푸마르산 (fumaric acid), 말레산 (maleic acid), 이타콘산 (itaconic acid), 시라콘산 (ciraconic acid), 메사콘산 (mesaconic acid), 트랜스-글루타콘산 (trans-glutaconic acid), 트랜스-베타-히드로뮤콘산 (trans-beta-hydromuconic acid), 트랜스-트라우마트산 (trans-traumatic acid), 트랜스 뮤콘산 (trans-muconic acid), 시스-아코니트산 (cis-aconitic acid), 트랜스-아코니트산 (trans-aconitic acid), 시스-3-클로로아크릴산 (cis-3-chloroacrylic acid), 트랜스-3-클로로아크릴산 (trans-3-chloroacrylic acid), 2-브로모아크릴산 (2-bromoacrylic acid), 2-(트리플루오로메틸)아크릴산 (2-(trifluoromethyl)acrylic acid), 트랜스-스티릴아세트산 (trans-styrylacetic acid), 트랜스-신남산 (trans-cinnamic acid), 알파-메틸신남산 (alpha-methylcinnamic acid), 2-메틸신남산 (2-methylcinnamic acid), 2-플루오로신남산 (2-fluorocinnamic acid), 2-(트리플루오로메틸)신남산 (2-(trifluoromethyl)cinnamic acid), 2-클로로신남산 (2-chlorocinnamic acid), 2-메 톡시신남산 (2-methoxycinnamic acid), 2-히드록시신남산 (2-hydroxycinnamic acid), 2-니트로신남산 (2-nitrocinnamic acid), 2-카르복시신남산 (2-carboxycinnamic acid), 트랜스-3-플루오로신남산 (trans-3-fluorocinnamic acid), 3-(트리플루오로메틸)신남산 (3-(trifluoromethyl)cinnamic acid), 3-클로로신남산 (3-chlorocinnamic acid), 3-브로모신남산 (3-bromocinnamic acid), 3-메톡시신남산 (3-methoxycinnamic acid), 3-히드록시신남산 (3-hydroxycinnamic acid), 3-니트로신남산 (3-nitrocinnamic acid), 4-메틸신남산 (4-methylcinnamic acid), 4-플루오로신남산 (4-fluorocinnamic acid), 트랜스-4-(트리플루오로메틸)-신남산 (trans-4-(trifluoromethyl)-cinnamic acid), 4-클로로신남산 (4-chlorocinnamic acid), 4-브로모신남산 (4-bromocinnamic acid), 4-메톡시신남산 (4-methoxycinnamic acid), 4-히드록시신남산 (4-hydroxycinnamic acid), 4-니트로신남산 (4-nitrocinnamic acid), 3,3-디메톡시신남산 (3,3-dimethoxycinnamic acid), 4-비닐벤조산 (4-vinylbenzoic acid), 알릴 메틸설파이드 (Allyl methyl sulfide), 알릴디설파이드 (allyl disulfide), 디알릴아민 (diallyl amine), 올레일아민 (oleylamine), 3-아미노-1-프로판올 비닐 에테르 (3-amino-1-propanol vinyl ether), 4-클로로신나모니트릴 (4-chlorocinnamonitrile), 4-메톡시신나모니트릴 (4-methoxycinnamonitrile), 3,4-디메톡시신나모니트릴 (3,4-dimethoxycinnamonitrile), 4-디메틸아미노신나모니트릴 (4-dimethylaminocinnamonitrile), 아크릴로니트릴 (acrylonitrile), 알릴시아나이드 (allyl cyanide), 크로토니트릴 (crotononitrile), 메타크릴로니트릴 (methacrylonitrile), 시스-2-펜텐니트릴 (cis-2-pentenenitrile), 트랜스-3-펜텐니트릴 (trans-3-pentenenitrile), 3,7-디메틸-2,6-옥타디엔니트릴 (3,7-dimethyl-2,6-octadienenitrile), 1,4-디시아노-2-부텐 (1,4-dicyano-2-butene) 및 이들의 혼합물을 포함하나, 반드시 이들로 제한되지는 않는다.
본 발명에 따른 감광성 반도체 나노결정을 제조하기 위해서는 소망하는 나노결정 화합물을 제공할 수 있는 금속 전구체를 이용하여 나노결정을 제조한 후, 이를 다시 유기용매에 분산시켜 상기 화학식 1로 표시되는 광경화성 화합물로 처리하여 제조할 수 있다. 처리 방법은 특별히 제한되지 않으며, 나노결정의 분산액을 광경화성 화합물의 존재 하에 환류시켜 제조할 수 있다. 환류시간, 온도, 광경화성 화합물의 농도 등은 나노결정을 배위하는 광경화성 화합물, 분산용매, 나노결정에 따라 적절히 선택할 수 있다. 이 경우, 일단 멀켑토 프로판올과 같이 말단 반응성기를 가진 분산제를 먼저 나노결정의 표면에 배위시킨 후, 이를 상기 말단 반응성기와 반응할 수 있는 광경화성 화합물 (예를 들어, 메타크릴로일 클로라이드)로 반응시켜 최종적으로 광경화성 화합물로 표면 배위된 나노결정을 수득할 수도 있다.
대안으로서, 상기 감광성 작용기를 갖는 화합물의 존재하에 적절한 금속 전구체를 유기 용매내에 주입하여 소정의 온도에서 결정을 성장시킴으로써 직접 광경화성 화합물이 표면 배위된 반도체 나노결정을 수득할 수도 있다. 유기 용매의 종류, 결정 성장온도, 전구체 농도 등은 사용하는 광경화성 화합물, 제조되는 반도체 결정의 종류, 크기, 형태에 따라 적절히 조절할 수 있다.
감광성 조성물에서, 광경화성 화합물은 바람직하게는 2 이상의 아크릴기 및/ 또는 비닐기를 포함하는 다관능성 아크릴레이트계 화합물 또는 다관능성 폴리알킬렌옥사이드 화합물이거나, 또는 1 이상의 아크릴기 및/또는 비닐기를 포함하는 단량체이다.
상기 광경화성 화합물의 바람직한 예는 아릴옥실레이티드 시클로헥실 디아크릴레이트 (Allyloxylated cyclohexyl diacrylate), 비스(아크릴옥시 에틸)히드록실 이소시아뉴레이트 [Bis(acryloxy ethyl)hydroxyl isocyanurate], 비스(아크릴옥시 네오펜틸글리콜)아디페이트 [Bis (acryloxy neopentylglycol) adipate], 비스페놀A 디아크릴레이트 (Bisphenol A diacrylate), 비스페놀A 디메타크릴레이트 (Bisphenyl A dimethacrylate), 1,4-부탄디올 디아크릴레이트 (1,4-butanediol diacrylate), 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트 (1,4-butanediol dimethacrylate), 1,3-부틸렌글리콜 다아크릴레이트 (1,3-butyleneglycol diacrylate), 1,3-부틸렌글리콜 다메타크릴레이트 (1,3-butyleneglycol dimethacrylate), 디시클로펜타닐 디아크릴레이트 (dicyclopentanyl diacrylate), 디에틸렌글리콜디아크릴레이트 (diethyleneglycol diacrylate), 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트 (diethyleneglycol dimethacrylate), 디펜타에리쓰롤헥사아크릴레이트 (dipentaerythirol hexaacrylate), 디펜타에리쓰롤모노히드록시헥사아크릴레이트 (dipentaerythirol monohydroxy pentacrylate), 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트(ditrimethylolprpane tetraacrylate), 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트 (ethyleneglycol dimethacrylate), 글리세롤메타크릴레이트 (glyceol methacrylate), 1,6-헥산디올 디아크릴레이트 (1,6-hexanediol diacrylate), 네오 펜틸글리콜 디메타크릴레이트 (neopentylglycol dimethacrylate), 네오펜틸글리콜 히드록시피바레이트 디아크릴레이트 (neopentylglycol hydroxypivalate diacrylate), 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트 (pentaerythritol triacrylate), 펜타에리쓰리톨 테트라아크릴레이트 (pentaerythritol tetraacrylate), 인산 디메타크릴레이트(phosphoric acid dimethacrylate), 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트(polyetyleneglycol diacrylate), 폴리프로필렌글리콜 디아크릴레이트 (polypropyleneglycol diacrylate), 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트 (tetraethyleneglycol diacrylate), 테트라브로모비스페놀 A 디아크릴레이트 (tetrabromobisphenol A diacrylate), 트리에틸렌글리콜 디비닐에테르 (triethyleneglycol divinylether), 트리글리세롤 디아크릴레이트 (triglycerol diacrylate), 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트 (trimethylolpropane triacrylate), 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트 (tripropyleneglycol diacrylate), 트리스(아크릴옥시에틸)이소시아뉴레이트 [tris(acryloxyethyl)isocyanurate], 인산 트리아크릴레이트 (phosphoric acid triacrylate), 인산 디아크릴레이트 (phosphoric acid diacrylate), 아크릴산 프로파르길 에스테르 (acrylic acid propargyl ester), 말단에 비닐기를 가진 폴리디메틸실록산 (Vinyl teminated Polydimethylsiloxane), 말단에 비닐기를 가진 디페닐실록산-디메틸실록산 공중합체 (Vinyl teminated diphenylsiloxane-dimethylsiloxane copolymer), 말단에 비닐기를 갖는 폴리페닐메틸실록산 (Vinyl teminated Polyphenylmethylsiloxane), 말단에 비닐기를 갖는 트리플루오로메틸실 록산-디메틸실록산 공중합체 (Vinyl teminated trifluoromethylsiloxane-dimethylsiloxane copolymer), 말단에 비닐기를 갖는 디에틸실록산-디메틸실록산 공중합체 (Vinyl teminated diethylsiloxane-dimethylsiloxane copolymer), 비닐메틸실록산 (Vinylmethylsiloxane), 말단에 모노메타크릴옥시프로필기를 갖는 폴리디메틸실록산 (Monomethacryloyloxypropyl Terminated Polydimethyl siloxane), 말단에 모노비닐기를 가지는 폴리디메틸실록산 (Monovinyl Terminated Polydimethyl siloxane), 말단에 모노알릴기 및 모노트리메틸실록시기를 갖는 폴리에틸렌 옥사이드 (Monoallyl-mono trimethylsiloxy terminated polyethylene oxide) 또는 이들의 혼합물을 포함하나, 반드시 이들로 제한되지는 않는다.
본 발명에 따른 조성물에서 감광성 반도체 나노결정과 광경화성 화합물 간의 조성비는 특별히 제한되지는 않으며, 광경화성(경화속도, 경화필름 상태)와 광경화성 화합물과 나노결정의 배위능 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 감광성 조성물은 광개시제 및 이광자 흡수 효과를 제공하는 화합물을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 경우, 통상의 포토리쏘그라피 공정과 달리, 감광성 반도체 나노결정 또는 상기 조성물이 광 개시제가 없는 경우에도 노광시 가교반응을 일으켜 패턴형성을 할 수 있으나, 필요한 경우 광 개시제를 사용할 수도 있다.
본 발명에서 사용가능한 광개시제는 광조사에 의해 자유라디칼을 형성할 수 있는 모든 공지의 개시제를 포함하며, 바람직한 예는 아세토페논계, 벤조인계, 벤조페논계, 티오크산톤계 및 트리아진계 등을 포함한다.
광중합 개시제로 사용되는 아세토페논계 화합물의 구체적인 예를 들면, 2,2'-디에톡시아세토페논, 2,2'-디부톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸프로피오페논, p-t-부틸트리클로로아세토페논, p-t-부틸디클로로아세토페논, 벤조페논, 4-클로로아세토페논, 4,4'-디메틸아미노벤조페논, 4,4'-디클로로벤조페논, 3,3'-디메틸-2-메톡시벤조페논, 2,2'-디클로로-4-페녹시아세토페논, 2-메틸-1-(4-(메틸티오)페닐)-2-모폴리노프로판-1-온,1,2-옥탄디온-1-[4-(페닐디오)페닐]-2(오-벤조일록심), 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모폴리노페닐)-부탄-1-온 등이 있다.
벤조페논계 화합물로는 벤조페논, 벤조일 안식향산, 벤조일 안식향산 메틸, 4-페닐 벤조페논, 히드록시 벤조페논, 아크릴화 벤조페논, 4,4'-비스(디메틸 아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디에틸 아미노) 벤조페논 등이 있다.
티오크산톤계 화합물로는 티오크산톤, 2-크롤티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 이소프로필 티오크산톤, 1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9H-카바졸-3-3-일]-,1-(오-아세틸옥심),2,4-디에틸 티오크산톤, 2,4-디이소프로필 티오크산톤, 2-클로로 티오크산톤 등이 있다.
벤조 인계 화합물로는 벤조 인, 벤조 인 메틸 에테르, 벤조 인 에틸 에테르, 벤조 인 이소프로필 에테르, 벤조 인 이소부틸 에테르, 벤질디메틸케탈 등이 있다.
트리아진계 화합물로는 2,4,6-트리클로로-s-트리아진, 2-페닐-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(3',4'-디메톡시 스티릴)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(4'-메톡시 나프틸)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(p-메톡시 페닐)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(p-트릴)-4,6-비스(트리클 로로 메틸)-s-트리아진, 2-피페닐-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 비스(트리클로로 베틸)-6-스티릴-s-트리아진, 2-(나프토 1-일)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(4-메톡시 나프토 1-일)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-4-트리클로로 메틸(피페로닐)-6-트리아진, 2-4-트리클로로 메틸(4'-메톡시 스티릴)-6-트리아진 등이 있다. 그 밖에 카바졸계 화합물, 디케톤류 화합물, 설포늄 보레이트계 화합물, 디아조계, 비이미다졸계 화합물, 피릴륨 화합물, 유기 퍼옥시드, 술포늄, 요오도늄염, 메르캅토화합물 등이 있다.
본 발명에서 나노결정을 포함하는 감광성 조성물은 이광자 흡수 효과를 갖는 화합물을 포함할 수 있다. 3차원 가공에 있어서 서브 마이크로 수준의 정밀도를 확보하기 위해서는 새로운 차원의 기술이 필요한데, 이광자 흡수현상 (two-photon absorption)에 의한 경화현상을 이용하여 광의 회절한계 이하의 정밀도를 가지는 3차원 구조를 형성할 수 있다. 일광자 흡수는 입사 광의 강도에 따라 선형으로 증감되는 반면, 이광자 흡수는 이차적으로 증감된다. 입사강도가 더 높을수록 고차흡수가 얻어진다. 이광자 흡수는 일광자 흡수에 비해 경화성 조성물내에서 일광자 흡수보다 경감되지 않기 때문에 물질내에서 깊이로 초점된 광원을 사용하여 더욱 깊은 깊이로 물질내에서 분자를 선택적으로 여기시키는 것이 가능하다. 그 결과 3차원 공간해상도 구조를 만드는 것이 가능해진다. 이광자 흡수에 의한 경화현상은 레이저의 첨두출력이 매우 높은 부분에서만 두개의 광자 에너지 (photon energy)를 받아서 흡수하는 현상이다. 따라서 이광자 흡수 현상을 이용할 경우 레이저 광의 초점부의 일부분에서만 경화가 발생하기 때문에 정밀도를 수십나노 수준까지 확보 할 수 있다.
이러한 이광자 흡수 효과를 갖는 화합물은 중합이 가능한 부분(Y)과 2광자 흡수효과를 나타내는 부분(X)의 두 부분을 모두 포함하고 있다. 2광자 흡수효과를 나타내는 부분은
(1) 전자주게 - π전자중심체 - 전자주게,
(2) 전자주게 - π전자중심체 - 전자받게; 및
(3) 전자받게 - π전자중심체 - 전자받게의 세가지 구조로 나눌 수 있다.
이와 같은 구조에서 전자주게 부분은 에테르, 싸이올 에테르, 아민 등이 될 수 있고, 전자받게 부분은 나이트릴, 카보닐기 등이 될 수 있다. 또한 상기 π전자중심체 부분은 벤젠, 테오펜, 스틸벤, 아조 단위의 조합된 구조들이 될 수 있다.
이광자 흡수 효과를 나타내는 부분(X)을 구성하는 부분은 불포화 비닐기의 스타이렌계, 아크릴계, 메타아크릴계와 개환중합으로 폴리머를 만들어 낼 수 있는 바이시클릭 단량체 등을 부가중합형태로 합성하여 제조할 수 있다.
2광자 흡수 현상을 나타내는 부분은 상기한 바와 같이 전자이동의 다리역할을 하는 π전자중심체 즉, 방향족이나 불포화 탄화수소가 결합된 부분으로 연결되어 있으며, 전자주게(donor) 또는 전자받게(acceptor)에 의해 치환된 형태, 즉 샌드위치된 모양의 구조를 갖는다. 본 발명에서 사용가능한 이광자 흡수 물질의 예들은 하기 화학식 3의 물질을 예로 들 수 있다.
Figure 112007067053912-pat00001
상기 이광자 흡수 색소는 두 개의 광자를 동시에 흡수하여 방출할 때 두 배의 에너지가 나오기 때문에 이광자흡수 과정에서 감광성 분자를 효과적으로 여기시킬 수 있게 된다.
본 발명의 3차원 구조를 형성하기 위한 조성물은 상기 감광성 물질에 더하여 상기 TPA물질, 광개시제 및 광증감제를 0.1 ~ 10중량% 내에서 조합하여 선택 할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 감광성 조성물의 점도 조절을 위해 필요에 따라 용제를 사용할 수 있으며, 구체적인 예로는 에틸렌글리콜 아세테이트, 에틸셀로솔브, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 에틸락테이트, 폴리에틸렌글리콜, 시클로헥사논, 프로필렌글리콜메틸에테르 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
(ii) 감광성 조성물의 박막 형성 단계
감광성 나노결정을 포함하는 감광성 조성물이 준비되면, 기판 위에 이러한 조성물을 도포 및 건조하여 박막을 형성한다. 구체적으로, 감광성 반도체 나노결정 및 상기 광경화성 화합물을 적절한 유기용매에 분산시킨 분산액을 기판에 도포하여 반도체 나노결정의 필름을 수득한다. 본 발명에서 이러한 감광성 조성물에 의해 형성되는 박막의 두께는 특별히 제한되지 않는다.
본 단계에서 사용가능한 유기용매는 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 나노결정을 적절히 분산시키고, 도포 후 적절히 제거가 가능한 DMF, 4-히드록시-4-메틸-2-펜타논(4-Hydroxy-4-methyl-2-pentanone), 에틸렌글리콜모노에틸에테르 (Ethylene glycol monoethyl ether) 및 2-메톡시에탄올(2-Methoxyethanol), 클로로포름, 클로로벤젠, 톨루엔, 테트라하이드로 퓨란, 다이클로로메탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸 등과 이들의 혼합물을 사용한다.
박막 형성시 도포 방법은 특별히 제한되지 않으며, 스핀코팅, 딥코팅, 롤코팅, 스크린 코팅, 분무코팅, 스핀 캐스팅, 흐름코팅, 스크린 인쇄, 잉크젯 베이퍼젯팅(Vapor Jetting) 또는 드롭캐스팅 등의 방법을 모두 사용할 수 있다. 한편, 상기와 같이 수득한 필름은 노광 전 30 내지 300℃, 바람직하게는 80 내지 120℃의 온도에서 건조하여 코팅에 사용된 유기용매를 휘발시킬 수 있다.
(iii) 3차원 가공 단계
상기 3차원 가공 단계는 나노 임프린트 리소그래피(nano-imprint lithography), 미세접촉 인쇄방법(microcontact printing), 복제 몰딩법(replica molding), 미세전달 몰딩법(microtransfer molding), 마이크로 광조형법(microstereolithography) 등의 방법에 의해서 수행될 수 있다.
박막을 원하는 패턴을 갖는 광마스크 하에서, 선택적으로 전자기파에 노광한다. 이 경우, 노광부분에서 감광성 작용기 또는 광경화성 화합물간에 가교반응이 일어나 결국 반도체 나노결정의 망목구조가 형성되어 노광부분과 비노광 부분 간에 용해도 차이가 발생하는 바, 후속하는 현상단계에서 현상액으로 처리하면 반도체 나노결정의 패턴을 수득할 수 있다. 노광은 접촉 노광법 또는 비접촉 노광법에 의하며, 노광량은 특별히 제한되지 않고, 필름 두께에 따라 적절히 선택할 수 있다. 바람직하게는 노광량은 50 mJ/㎠ 내지 850 mJ/㎠의 범위이다. 노광량이 부족한 경우, 충분한 가교반응이 일어나기 어렵거나, 포토 블리칭 (photo bleaching)이 일어나 패턴된 양자점의 발광효율이 감소할 수도 있다. 사용하는 광원은 바람직하게는 200㎚ 내지 500㎚, 보다 바람직하게는 300㎚ 내지 400㎚의 유효파장을 가지는 것이 바람직하며, 100 내지 800W 정도의 에너지를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 노광된 필름을 적절한 현상액으로 현상하면 반도체 나노결정의 3차원 구조를 수득할 수 있다. 본 발명에서 사용가능한 현상액의 예는 톨루엔, 클로로포름 같은 유기용매; 약산 및 약염기성용액; 및 순수를 포함한다.
본 발명의 다른3차원 가공 형성방법은 레이저 빔을 이용하여 이광자 중합법 (Two Photon Polymerization)을 이용하여 시행한다. 두 개의 갈바노 거울(galvano mirror)를 사용하여 수평 방향과 수직 방향의 레이저 빔 초점을 일정한 개구율을 갖는 렌즈를 통과시켜 감광성물질을 광경화시키면 3차원 구조를 형성할 수 있다.
나노임프린트 리소그래피(Nanoimprint lithography, NIL) 방법은 나노구조물(nanostructute)이 각인된 스탬프(stamp)를 기재(substrate) 위에 스핀코팅(spin-coating) 또는 디스펜싱 (dispensing)된 레지스트(resist)의 표면에 눌러 나노구조물을 전사하는 방법이다. 구체적으로, 나노구조물이 각인된 투명재질의 스탬프를 제작하고 점착방지막을 처리한다. 그리고 프라이머(primer)층을 형성하고 광경화 수지를 기재 위에 도포한 후 제작한 스탬프를 누르면서 300 ? 400 nm 파장의 자외선을 조사하여 광경화수지를 경화시킨다. 최종적으로 임프린트된 고분자 박막에 RIE(Reactive Ion Etching) 공정을 거쳐 나노구조물이 기재에 전사된다.
스탬프를 이용한 또 다른 방법으로는 소프트 리소그래피가 있으며 구체적으로 미세접촉 인쇄방법 (microcontact printing), 복제몰딩방법 (replica molding), 미세전달 몰딩방법 (microtransfer molding), 모세관내 미세몰딩방법 (micromolding in capillaries), 용매원용 미세몰딩 (solventassisted micromolding) 등의 방법에 의해 3차원 구조를 형성할 수 있다.
마이크로 광조형법 (microstereolithography)을 이용한 미세 3차원 가공방법은 임의의 모양을 가지는 3차원 CAD 모델을 물리적인 모형으로 제작하는 방법이다. 이러한 마이크로광조형법은 기존의 리소그래피 방식으로는 제작하기 어렵거나 불가능한 수백 ㎛에서 수 mm 크기의 3차원 구조를 형성할 수 있다. 서브 마이크로 수 준의 정밀도를 확보하기 위해서는 이광자 흡수현상 (two-photon absorption)에 의한 경화현상을 이용하여 광의 회절한계 이하의 정밀도를 가지는 3차원 구조를 형성할 수 있다. 이광자 흡수에 의한 경화현상은 레이저의 첨두출력이 매우 높은 부분에서만 두개의 광자 에너지 (photon energy)를 받아서 흡수하는 현상이다. 따라서 레이저 광의 초점부의 일부분에서만 경화가 발생하기 때문에 정밀도를 100 nm 수준까지 확보할 수 있다.
본 발명에 의해서는 이상의 방법에 의해 발광특성을 갖는 나노결정이 3차원적으로 배열된 나노결정 3차원 구조물을 수득할 수 있다. 이러한 나노결정 3차원 구조물은 광결정을 형성하거나 미세 정밀기계가공(MEMS)에 이용하여 디스플레이 소자나 전자기기를 나노크기로 구현할 수 있다.
예를 들어 LCD기판 상에 위치된 컬러 필터를 통해 광을 전달 함으로써 액정 디스츨레이들에서 상이한 컬러들을 구현한다. 컬러라필터는 픽셀들을 포함하고, 각각의 픽셀은 3개의 컬러들 적색, 녹색 및 청색을 포함한다. 통상적으로 각각의 서브 픽셀들 사이에서 불투명 영역을 제공하는 블랙 매트릭스(black matrix)물질로 둘러싸이기 때문에, LCD의 박막 트랜지스터들 사이에서 광 누출을 방지한다.
본 발명의 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 발광 패턴들은 각각 적색, 녹색 및 청색 광을 발광한다. 이러한 구조의 패터닝은 액정표시장치의 동작 시 모든 발광영역들에서 동시에 이종의 색상을 갖는 광들을 발생시켜 표시패널로 컬러광을 제공한다. 따라서 본 발명의 표시부를 이용하는 표시장치는 기존의 액정표시장치 등의 컬러필터를 대체할 수 있다.
본 발명에서 백라이트의 광원으로는 자외선 발광 다이오드, 유기 발광 다이오드(OLED), 음극관 또는 면광원을 모두 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 양상은 백라이트부, 구동부 및 표시부를 포함하는 표시 장치에 있어서, 상기 표시부가 서로 다른 2 가지 이상의 색을 발광하는 광경화성 화합물에 의해 표면배위된 나노결정의 3차원 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치에 관한 것이다.
액정디스플레이(LCD)는 매트릭스 형태로 배열된 다수의 액정셀들과 이들 액정셀 각각에 공급될 비디오 신호를 전환하기 위한 다수의 제어용 스위치들로 구성된 액정패널에 의해 백라이트 유닛(Back Light Unit)에서 공급되는 광빔의 투과량이 컬러필터를 통과 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시한다. 상기 액정디스플레이는 두 개의 유리판 사이에 액정을 주입해 상하 유리판에 설치된 전극에 전원을 인가하여 각 화소에서 액정 분자배열이 변화하여 영상을 표시하는 장치로서 크게 표시부(패널부), 구동부, 백라이트부로 구성된다. 상기 표시패널은 백라이트 유닛으로부터 복수의 색상을 갖는 광들을 제공 받아 컬러 이미지를 표시한다.
이하, 실시예 및 제조예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예 및 제조예는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다.
[실시예]
제조예 1: 이중결합을 가진 화합물로 표면배위된 녹색 발광 CdSeS 나노결정 의 제조
환류 콘덴서를 구비한 125ml 플라스크에 트리 옥틸 아민 (Trioctylamine, 이하, TOA로 나타냄) 16g, 올레인산 0.5g 및 카드뮴 옥사이드 0.4mmol을 동시에 투입하고, 교반하면서 반응 혼합물의 온도를 300℃로 승온하였다. 이와 별도로 Se (셀레늄) 분말을 트리옥틸 포스핀 (Tripoctyl phosphine; 이하 TOP로 나타냄)에 녹인 Se-TOP 착물용액(Se 농도: 약 0.25M)과, S(황) 분말을 TOP에 녹인 S-TOP 착물용액 (S 농도: 약 1.0M)을 제조하고, S-TOP 착물 용액0.9ml와 Se-TOP 착물 용액 0.1ml의 혼합물을 교반 중인 상기 반응혼합물에 빠른 속도로 주입한 다음, 4분 정도 더 교반하였다. 반응종결 후, 반응 혼합물의 온도를 빠르게 상온으로 떨어뜨리고, 비용매 (non solvent)인 에탄올을 부가하여 원심 분리하였다. 원심 분리된 침전물을 제외한 상등액은 버리고, 수득한 침전물은 톨루엔에 1wt%의 농도로 분산시켰다. 수득한 나노결정은 광여기 발광 스펙트럼은 대략 520nm 정도에서 나타났으며, 365nm UV 램프 아래에서 녹색으로 발광하였다.
제조예 2: 이중결합을 가진 화합물로 표면배위된 청색 발광 CdSeS 나노결정의 제조
Se-TOP 착물용액에서 Se 농도를 0.06M로 하고, S-TOP 착물용액에서 S 농도를 2.0M로 한 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 방법을 사용하여, 광여기 발광 스펙트럼은 480nm 정도에서 나타나며, 365nm UV 램프 아래에서 청색으로 발광하는 청색발광의 CdSeS 나노결정을 수득하였다.
제조예 3: 이중결합을 가진 화합물로 표면배위된 CdS 나노결정의 제조
TOA 2.5ml를 환류 콘덴서가 설치된 25ml 플라스크에 넣고 교반하면서 온도를 180℃까지 승온하였다. 카드뮴 디티오 디에틸 카바메이트 (Cadmium dithio diethyl carbamate) 50mg을 TOP 0.9ml에 녹여 제조한 용액을 교반중인 상기 TOA에 빠른 속도로 주입하고 약 10분 정도 더 교반시켰다. 반응종료 후, 반응 혼합물의 반응온도를 빠르게 상온으로 떨어뜨리고, 비용매인 에탄올을 부가하여 원심분리하였다. 원심 분리된 침전물을 제외한 상등액은 버리고, 침전물은 톨루엔에 1wt% 농도로 분산시켰다. 상기 분산액에 올레인산을 5mM 농도가 되도록 첨가하고 24시간 동안 교반하면서 70℃에서 환류시켰다. 표면배위 정도를 높이기 위하여, 상기 분산액을 원심분리하고 침전된 양자점을 다시 톨루엔에 분산시킨 후 올레인산을 5mM의 농도로 첨가하여 24시간동안 교반하면서 환류시켰다. 상기 과정을 수 회 되풀이하여 대부분의 표면이 올레인산으로 치환된 양자점을 제조하고, 이를 톨루엔에 분산시켰다. 수득된 나노결정의 광여기 발광 스펙트럼은 510nm 정도에서 나타났으며, 365nm UV 램프 아래에서 청록색으로 발광하였다.
제조예 4: 아크릴기를 가진 화합물로 표면 배위된 CdSeS 나노결정의 제조
제조예 1에서 만든 나노결정이 분산된 톨루엔 용액 2g을 얼음 욕조 하에서 250ml 삼구 플라스크에 투입하고, 상기 분산액에 테트라히드로퓨란 50g과 트리에틸 아민(Triethylamine:TEA) 0.1g을 투입한 후, 질소 하에서 30분간 교반하였다. 적하 깔대기(dropping funnel)를 사용하여, 상기 반응 혼합물에 메타아크릴오일클로라이 드 (methacryloyl chloride) 0.15g을 적하한 후 4시간 동안 반응을 진행하고, 이 때 부가생성물로 생긴 염은 0.1 미크론 필터로 여과 제거하였다. 분별 깔대기내에서 증류수 100ml로 세정하여 반응 혼합물 중 미반응물 및 잔류염을 제거하고, 반도체 나노결정이 분산되어 있는 반응 혼합물 중, 상등액을 분리?제거한 후, 회전증발기 내에서 질소 감압하에 남아있는 분산액 중 용매를 제거하고 침전된 양자점을 다시 톨루엔에 분산시켰다. 상기 과정을 다시 반복하여 표면에 아크릴기가 치환되어 있는 양자점의 톨루엔 분산액을 수득하였다.
제조예 5: 아크릴기를 가진 화합물로 표면 배위된 CdS 나노결정의 제조
환류 콘덴서가 설치된 25ml 플라스크에 TOA 2.5ml를 투입하고 교반하면서 온도를 180℃로 승온하였다. 카드뮴 디티오 디에틸 카바메이트 50mg을 TOP 0.9ml에 녹여 제조한 용액을 교반중인 상기 TOA에 빠른 속도로 주입하고, 약 10분 정도 더 교반시켰다. 반응 종료 후, 반응 혼합물의 반응온도를 가능한 빨리 상온으로 떨어뜨리고, 비용매인 에탄올을 부가하여 원심 분리하였다. 원심 분리된 침전물을 제외한 용액의 상등액은 버리고, 침전은 톨루엔에 1wt% 의 농도로 분산시켰다.
이어서, 3-멀켑토-1-프로판올(3-mercapto-1-propanol)을 상기 양자점의 톨루엔 분산액에 32mM 농도로 첨가하여 10시간 동안 교반하면서 상온에서 환류하고, 원심분리하여 3-멀켑토-1-프로판올로 표면 배위된 양자점을 수득하고, 이를 다시 톨루엔에 1wt% 의 농도로 분산시켰다. 이어서, 상기 분산액 2g에 테트라히드로퓨란 50g과 트리에틸 아민 (Triethylamine:TEA) 0.1g을 투입한 후, 질소 분위기 하에서 30분간 교반하였다. 적하 깔대기(dropping funnel)를 사용하여, 상기 반응 혼합물에 메타아크릴오일클로라이드 (methacryloyl chloride) 0.15g을 적하하고 4시간 동안 반응을 진행하고, 이 때 부가생성물로 생긴 염은 0.1 미크론 필터로 여과 제거하였다. 분별 깔대기 내에서 증류수 100ml로 세정하여 반응 혼합물 중 미반응물 및 잔류염을 제거하고, 반도체 나노결정이 분산되어 있는 반응 혼합물 중, 상등액을 분리한 후, 회전증발기 내에서 질소 감압하에 남아있는 분산액 중 용매를 제거하고 침전된 양자점을 다시 톨루엔에 분산시켰다. 상기 과정을 다시 반복하여 표면에 아크릴기가 치환되어 있는 양자점의 톨루엔 분산액을 수득하였다.
실시예 1: 녹색 발광 CdSeS 나노결정의 3차원 형성
제조예 1에서 합성된 이중결합을 가진 화합물로 표면배위된CdSeS 나노결정의 톨루엔 분산액 (1wt%) 0.1g과 광경화개시제로 2,2-디에톡시아세토페논 0.1g, 이광자 흡수물질로 로다민 B 0.01g, 감광성 물질로 SCR 500 (일본 JSR사, 우레탄아크릴레이트) 5g을 잘 분산시킨 후, IPA로 깨끗이 세척한 유리기판 상에 떨어뜨려 500rpm으로 5초간 및 3000rpm으로 30초간 스핀 코팅하여 반도체 나노결정의 필름을 수득하였다. 이어서 65℃의 가열판에서 1분 동안 1차 건조 후에 95℃의 가열판에서 15분 동안 2차 열처리하여 용매를 제거하였다.
소망하는 3차원 패턴을 Ti:Sapphire 780 nm레이저 빔을 이용하여 1.2 nm 분해능을 갖는 갈바노(Galvano) 스캐너를 이용하여 x, y축 제어를 하였다. 두 개의 갈바노 거울이 수평방향과 수직방향의 레이저 빔을 80 fs 간격으로 일정한 개구율 을 갖는 렌즈를 통과시켜 일정한 속도로 감광성물질을 광경화시킨다. 레이저 빔의 z축 방향에 대한 제어는 피에조 스테이지(piezoelectric stage)를 이용하여 적층 간격을 10 nm 수준으로 조절이 가능하였고, 레이저 빔의 조사시간은 갈바노 셔터와 핀홀(pin hole)을 결합하여 1 ms 수준까지 제어가 가능하도록 하였다. 제작되는 과정을 확인하기 위하여 고배율 렌즈(X 1000)가 부착된 CCD 카메라를 이용하여 모니터링 하였다. 3차원 형상은 2차원 평면좌표에 따라 복셀을 연속적으로 생성하여 한층을 제작하고 z축 방향으로 피에조 스테이지를 이용하여 적층 두께만큼 이동한 다음에 다시 다른 층을 제작하여 만들게 된다. 이 때 복셀은 액상의 광경화 수지가 이광자 흡수중합 현상에 의하여 경화가 되는데 개개의 단위 복셀은 3차원 형상의 정밀도에 직접적인 영향을 끼치게 된다. 이어 프로필렌글리콜메틸에테르아세톤 (PGMEA)로 현상후 IPA로 세정하여 도2와 같은3차원 구조를 형성할 수 있었다.
실시예 2: CdSeS 나노결정의 3차원 형성
제조예 2에서 수득된 녹색 발광 CdSeS를 사용하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 도 3과 같은 미세구조 구조물을 얻을 수 있었다.
실시예 3: CdS 나노결정의 3차원 형성
제조예 3에서 수득된 CdS를 사용하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 도4와 같은 구조물을 얻을 수 있었다.
실시예 4: CdSeS 나노결정의 3차원 형성
제조예 4에서 수득된 CdSeS를 사용하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 구조물을 얻을 수 있었다.
실시예 5: CdS 나노결정의 3차원 형성
제조예 5에서 수득된 CdS를 사용하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 구조물을 얻을 수 있었다.
이상에서 바람직한 구현예를 예로 들어 본 발명을 구체적으로 설명하였으나, 본 발명은 본 발명의 보호범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있으므로, 이러한 다양한 변형예들도 본 발명의 보호 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. 본 발명의 가공방법은 MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)의 가공뿐만 아니라 NEMS (Nano Electro Mechanical Systems)의 가공에도 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 방법에서 사용되는 감광성 작용기를 가진 화합물로 표면배위된 반도체 나노결정의 모식도이고;
도 2 - 도 4는 각각 실시예 1내지 실시예 3에서 제조된 3차원 구조물의 사진이다.

Claims (29)

  1. 감광성 작용기를 가진 화합물로 표면 배위된 나노결정 및 광경화성 화합물을 포함하는 감광성 조성물을 준비하는 단계:
    기판 위에 상기 표면 배위된 나노결정 및 광경화성 화합물을 포함하는 감광성 조성물의 박막을 형성하는 단계;
    상기 박막을 3차원 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노결정 3차원 가공방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 3차원 가공 단계는 나노 임프린트 리소그래피(nano-imprint lithography), 미세접촉 인쇄방법(microcontact printing), 복제 몰딩법(replica molding), 미세전달 몰딩법(microtransfer molding) 또는 마이크로 광조형법(microstereolithography)에 의해서 수행되는 것을 특징으로 하는 나노결정 3차원 가공방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 마이크로 광조형법(microstereolithography)은 이광자 현상을 이용하는 마이크로 광조형법(microstereolithography)인 것을 특징으로 하는 나노결정 3차원 가공방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 박막 형성 단계는 스핀코팅, 딥코팅, 롤코팅, 스크린 코팅, 분무코팅, 스핀 캐스팅, 흐름코팅, 스크린 인쇄, 잉크젯 또는 드롭캐스팅에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 나노결정 3차원 가공방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 나노결정은 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 화합물 및 이들의 혼합물로 구성되는 군에서 선택되는 반도체 나노결정임을 특징으로 하는 나노결정 3차원 가공방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe의 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe의 삼원소 화합물; 및 HggZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질이고,
    상기 III-V족 화합물 반도체는 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb의 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP의 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질이고,
    상기 IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe의 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe의 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질이고,
    상기 IV족 화합물은 Si, Ge의 단일 원소 화합물 또는 SiC, SiGe의 이원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질인 것을 특징으로 하는 나노결정 3차원 가공방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 나노결정은 TiO2, ZnO, SiO2, SnO2, WO3, Ta2O3, BaTiO3, BaZrO3, ZrO2, HfO2, Al2O3, Y2O3, 및 ZrSiO4로 구성되는 군에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 나노결정 3차원 가공방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 감광성 작용기를 갖는 화합물은 하기 화학식 1에 의해 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 나노결정 3차원 가공방법:
    [화학식 1]
    X-A-B
    상기 식에서, X는 NC-, HOOC-, HRN-, POOOH-, RS- 또는 RSS- (이 때, R는 수소이거나, 탄소수 1 내지 10 의 포화 또는 불포화 지방족 탄화수소기이고) 이고; A는 직접결합이거나, 지방족 유기기, 페닐렌기 또는 비페닐렌기이고; B는 중간 또는 말단에 -CN, -COOH, 할로겐기, 탄소수 1 내지 3의 할로겐화 알킬, 아민기, 탄소수 6 내지 15의 방향족 탄화수소기 또는 F, Cl, Br, 할로겐화 알킬, R'O- (이 때, R'은 수소 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬임), -COOH, 아민기 또는 -NO2로 치환된 탄소수 6 내지 12의 방향족 탄화수소기를 가질 수 있는, 1 이상의 탄소-탄소 이중결합을 포함한 유기기이다].
  9. 제 8항에 있어서, 상기 화학식 1 중 A의 지방족 유기기는 포화 지방족 탄화수소기, 지방족 에스테르기, 지방족 아마이드기, 지방족 옥시카르보닐기 또는 지방족 에테르기인 것을 특징으로 하는 나노결정 3차원 가공방법.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 화학식 1 중 B는 하기 화학식 2로 표시되는 유기기인 것을 특징으로 하는 나노결정 3차원 가공방법:
    [화학식 2]
    -CR1=CR2R3
    상기 식에서, R1은 수소, -COOH, 할로겐기, 탄소수 1 내지 5의 알킬 또는 할로겐화 알킬기 이고, R2 및 R3는 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1 내지 30의 알킬, -CN, -COOH, 할로겐기, 탄소수 1 내지 5의 할로겐화 알킬기, 1 이상의 탄소-탄소 이중결합을 포함한 탄소수 2 내지 30의 불포화 지방족 탄화수소기, 탄소수 6 내지 12의 방향족 탄화수소기 또는 1 이상의 수소가 F, Cl, Br, 히드록시, 탄소수 1 내지 5의 할로겐화 알킬, 아민기, R'O- (이 때, R'은 탄소수 1 내지 5의 알킬임), -COOH 또는 -NO2로 치환된 탄소수 6 내지 12의 방향족 탄화수소기임.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 감광성 작용기를 갖는 화합물은 아크릴산 화합물, 불포화 지방산 화합물, 신남산 화합물, 비닐 벤조산 화합물, 아크릴로 니트릴계 화합물 또는 불포화 니트릴계 화합물, 불포화 아민화합물, 불포화 설파이드 화합물 및 이들의 혼합물로 구성되는 군에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 나노결정 3차원 가공방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 감광성 작용기를 갖는 화합물은 메타크릴산(methacrylic acid), 크로톤산 (crotonic acid), 비닐아세트산 (vinylacetic acid), 티그린산 (tiglic acid), 3,3-디메틸메타크릴산 (3,3-dimethylacrylic acid), 트랜스-2-펜텐산 (trans-2-pentenoic acid), 4-펜텐산(4-pentenoic acid), 트랜스-2-메틸-2-펜텐산 (trans-2-methyl-2-pentenoic acid), 2,2-디메틸-4-펜텐산 (2,2-dimethyl-4-pentenoic acid), 트랜스-2-헥센산(trans-2-hexenoic acid), 트랜스-3-헥센산 (trans-3-hexenoic acid), 2-에틸-2-헥센산 (2-ethyl-2-hexenoic acid), 6-헵텐산 (6-heptenoic acid), 2-옥텐산 (2-octenoic acid), 시트로넬린산 (citronellic acid), 운데실렌산 (undecylenic acid), 미리스톨레산 (myristoleic acid), 팔미톨레산 (palmitoleic acid), 올레산 (oleic acid), 엘라이드산(elaidic acid), 시스-11-엘코센산(cis-11-elcosenoic acid), 유르산(euric acid), 너르본산 (nervonic acid), 트랜스-2,4-펜타디엔산 (trans-2,4-pentadienoic acid), 2,4-헥사디엔산 (2,4-hexadienoic acid), 2,6-헵타디엔산 (2,6-heptadienoic acid), 제란산 (geranic acid), 리놀레산 (linoleic acid), 11,14-에이코사디엔산 (11,14-eicosadienoic acid), 시스-8,11,14-에이코사트리엔산 (cis-8,11,14-eicosatrienoic acid), 아라키돈산 (arachidonic acid), 시스-5,8,11,14,17-에이코사펜타엔산 (cis-5,8,11,14,17-eicosapentaenoic acid), 시스-4,7,10,13,16,19-도코사헥사엔산 (cis-4,7,10,13,16,19-docosahexaenoic acid), 푸마르산 (fumaric acid), 말레산 (maleic acid), 이타콘산 (itaconic acid), 시라콘산 (ciraconic acid), 메사콘산 (mesaconic acid), 트랜스-글루타콘산 (trans-glutaconic acid), 트랜스-베타-히드로뮤콘산 (trans-beta-hydromuconic acid), 트랜스-트라우마트산 (trans-traumatic acid), 트랜스 뮤콘산 (trans-muconic acid), 시스-아코니트산 (cis-aconitic acid), 트랜스-아코니트산 (trans-aconitic acid), 시스-3-클로로아크릴산 (cis-3-chloroacrylic acid), 트랜스-3-클로로아크릴산 (trans-3-chloroacrylic acid), 2-브로모아크릴산 (2-bromoacrylic acid), 2-(트리플루오로메틸)아크릴산 (2-(trifluoromethyl)acrylic acid), 트랜스-스티릴아세트산 (trans-styrylacetic acid), 트랜스-신남산 (trans-cinnamic acid), 알파-메틸신남산 (alpha-methylcinnamic acid), 2-메틸신남산 (2-methylcinnamic acid), 2-플루오로신남산 (2-fluorocinnamic acid), 2-(트리플루오로메틸)신남산 (2-(trifluoromethyl)cinnamic acid), 2-클로로신남산 (2-chlorocinnamic acid), 2-메톡시신남산 (2-methoxycinnamic acid), 2-히드록시신남산 (2-hydroxycinnamic acid), 2-니트로신남산 (2-nitrocinnamic acid), 2-카르복시신남산 (2-carboxycinnamic acid), 트랜스-3-플루오로신남산 (trans-3-fluorocinnamic acid), 3-(트리플루오로메틸)신남산 (3-(trifluoromethyl)cinnamic acid), 3-클로로신남산 (3-chlorocinnamic acid), 3-브로모신남산 (3-bromocinnamic acid), 3-메톡시신남산 (3-methoxycinnamic acid), 3-히드록시신남산 (3-hydroxycinnamic acid), 3-니트로신남산 (3-nitrocinnamic acid), 4-메틸신남산 (4-methylcinnamic acid), 4-플루오로신남산 (4-fluorocinnamic acid), 트랜스-4-(트리플루오로메틸)-신남산 (trans-4-(trifluoromethyl)-cinnamic acid), 4-클로로신남산 (4-chlorocinnamic acid), 4-브로모신남산 (4-bromocinnamic acid), 4-메톡시신남산 (4-methoxycinnamic acid), 4-히드록시신남산 (4-hydroxycinnamic acid), 4-니트로신남산 (4-nitrocinnamic acid), 3,3-디메톡시신남산 (3,3-dimethoxycinnamic acid), 4-비닐벤조산 (4-vinylbenzoic acid), 알릴 메틸설파이드 (Allyl methyl sulfide), 알릴디설파이드 (allyl disulfide), 디알릴아민 (diallyl amine), 올레일아민 (oleylamine), 3-아미노-1-프로판올 비닐 에테르 (3-amino-1-propanol vinyl ether), 4-클로로신나모니트릴 (4-chlorocinnamonitrile), 4-메톡시신나모니트릴 (4-methoxycinnamonitrile), 3,4-디메톡시신나모니트릴 (3,4-dimethoxycinnamonitrile), 4-디메틸아미노신나모니트릴 (4-dimethylaminocinnamonitrile), 아크릴로니트릴 (acrylonitrile), 알릴시아나이드 (allyl cyanide), 크로토니트릴 (crotononitrile), 메타크릴로니트릴 (methacrylonitrile), 시스-2-펜텐니트릴 (cis-2-pentenenitrile), 트랜스-3-펜텐 니트릴 (trans-3-pentenenitrile), 3,7-디메틸-2,6-옥타디엔니트릴 (3,7-dimethyl-2,6-octadienenitrile), 1,4-디시아노-2-부텐 (1,4-dicyano-2-butene) 및 이들의 혼합물로 구성되는 군에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 나노결정 3차원 가공방법.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 광경화성 화합물은 1 이상의 아크릴기, 1 이상의 비닐기, 또는 1 이상의 아크릴기와 1 이상의 비닐기를 가진 고분자, 에스테르계 화합물, 에테르계 화합물, 및 이들의 혼합물로 구성되는 군에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 나노결정 3차원 가공방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 광경화성 화합물은 2 이상의 아크릴기, 2 이상의 비닐기, 또는 2 이상의 아크릴기와 2 이상의 비닐기를 포함하는 다관능성 아크릴레이트계 화합물 또는 다관능성 폴리알킬렌옥사이드 화합물, 1 이상의 아크릴기, 1 이상의 비닐기, 또는 1 이상의 아크릴기와 1 이상의 비닐기를 포함하는 폴리실록산계 중합체, 및 이들의 혼합물로 구성되는 군에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 나노결정 3차원 가공방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 광경화성 화합물은 아릴옥실레이티드 시클로헥실 디아크릴레이트 (Allyloxylated cyclohexyl diacrylate), 비스(아크릴옥시 에틸)히드록실 이소시아뉴레이트 [Bis(acryloxy ethyl)hydroxyl isocyanurate], 비스(아크릴옥시 네오펜틸글리콜)아디페이트 [Bis (acryloxy neopentylglycol) adipate], 비스페놀A 디아크릴레이트 (Bisphenol A diacrylate), 비스페놀A 디메타크릴레이트 (Bisphenyl A dimethacrylate), 1,4-부탄디올 디아크릴레이트 (1,4-butanediol diacrylate), 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트 (1,4-butanediol dimethacrylate), 1,3-부틸렌글리콜 다아크릴레이트 (1,3-butyleneglycol diacrylate), 1,3-부틸렌글리콜 다메타크릴레이트 (1,3-butyleneglycol dimethacrylate), 디시클로펜타닐 디아크릴레이트 (dicyclopentanyl diacrylate), 디에틸렌글리콜디아크릴레이트 (diethyleneglycol diacrylate), 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트 (diethyleneglycol dimethacrylate), 디펜타에리쓰롤헥사아크릴레이트 (dipentaerythirol hexaacrylate), 디펜타에리쓰롤모노히드록시헥사아크릴레이트 (dipentaerythirol monohydroxy pentacrylate), 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트(ditrimethylolprpane tetraacrylate), 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트 (ethyleneglycol dimethacrylate), 글리세롤메타크릴레이트 (glyceol methacrylate), 1,6-헥산디올 디아크릴레이트 (1,6-hexanediol diacrylate), 네오펜틸글리콜 디메타크릴레이트 (neopentylglycol dimethacrylate), 네오펜틸글리콜 히드록시피바레이트 디아크릴레이트 (neopentylglycol hydroxypivalate diacrylate), 펜타에리쓰롤 트리아크릴레이트 (pentaerythritol triacrylate), 펜타에리쓰롤 테트라아크릴레이트 (pentaerythritol tetraacrylate), 인산 디메타크릴레이트(phosphoric acid dimethacrylate), 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트(polyetyleneglycol diacrylate), 폴리프로필렌글리콜 디아크릴레이트 (polypropyleneglycol diacrylate), 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트 (tetraethyleneglycol diacrylate), 테트라브로모비스페놀 A 디아크릴레이트 (tetrabromobisphenol A diacrylate), 트리에틸렌글리콜 디비닐에테르 (triethyleneglycol divinylether), 트리글리세롤 디아크릴레이트 (triglycerol diacrylate), 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트 (trimethylolpropane triacrylate), 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트 (tripropyleneglycol diacrylate), 트리스(아크릴옥시에틸)이소시아뉴레이트 [tris(acryloxyethyl)isocyanurate], 인산 트리아크릴레이트 (phosphoric acid triacrylate), 인산 디아크릴레이트 (phosphoric acid diacrylate), 아크릴산 프로파르길 에스테르 (acrylic acid propargyl ester), 말단에 비닐기를 가진 폴리디메틸실록산 (Vinyl teminated Polydimethylsiloxane), 말단에 비닐기를 가진 디페닐실록산-디메틸실록산 공중합체 (Vinyl teminated diphenylsiloxane-dimethylsiloxane copolymer), 말단에 비닐기를 갖는 폴리페닐메틸실록산 (Vinyl teminated Polyphenylmethylsiloxane), 말단에 비닐기를 갖는 트리플루오로메틸실록산-디메틸실록산 공중합체 (Vinyl teminated trifluoromethylsiloxane-dimethylsiloxane copolymer), 말단에 비닐기를 갖는 디에틸실록산-디메틸실록산 공중합체 (Vinyl teminated diethylsiloxane-dimethylsiloxane copolymer), 비닐메틸실록산 (Vinylmethylsiloxane), 말단에 모노메타크릴옥시프로필기를 갖는 폴리디메틸실록산 (Monomethacryloyloxypropyl Terminated Polydimethyl siloxane), 말단에 모노비닐기를 가지는 폴리디메틸실록산 (Monovinyl Terminated Polydimethyl siloxane), 말단에 모노알릴기 또는 모노트리메틸실록시기를 갖는 폴리에틸렌 옥사이드 (Monoallyl-mono trimethylsiloxy terminated polyethylene oxide) 및 이들의 혼합물로 구성되는 군에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 나노결정 3차원 가공방법.
  16. 제 13항에 있어서, 상기 감광성 조성물이 광개시제 및 이광자 흡수 효과를 제공하는 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노결정 3차원 가공방법.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 광개시제는 아세토페논계, 벤조인계, 벤조페논계, 티오크산톤계 및 트라아진계로 구성되는 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 나노결정 3차원 가공방법.
  18. 제 16항에 있어서, 상기 이광자 흡수 효과를 갖는 화합물은 하기 화학식 3으로 표시되는 물질로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 나노결정 3차원 가공방법.
    [화학식 3]
    Figure 112013110280235-pat00002
  19. 백라이트부, 구동부, 및 표시부를 포함하는 표시 장치로서, 상기 표시부는 감광성 작용기를 갖는 화합물 및 서로 다른 2 가지 이상의 색을 발광하는 광경화성 화합물에 의해 표면배위된 나노결정의 3차원 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 백라이트부의 광원은 발광 다이오드, 유기 발광 다이오드, 음극관 또는 면광원인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  21. 제 19항에 있어서, 상기 나노결정은 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 화합물 및 이들의 혼합물로 구성되는 군에서 선택되는 반도체 나노결정임을 특징으로 하는 표시장치.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe의 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe의 삼원소 화합물; 및 HggZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질이고,
    상기 III-V족 화합물 반도체는 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb의 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP의 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질이고,
    상기 IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe의 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe의 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질이고,
    상기 IV족 화합물은 Si, Ge의 단일 원소 화합물 또는 SiC, SiGe의 이원소 화 합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  23. 제 19항에 있어서, 상기 나노결정은 TiO2, ZnO, SiO2, SnO2, WO3, Ta2O3, BaTiO3, BaZrO3, ZrO2, HfO2, Al2O3, Y2O3, 및 ZrSiO4로 구성되는 군에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 표시장치.
  24. 제 19항에 있어서, 상기 감광성 작용기를 갖는 화합물은 하기 화학식 1에 의해 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 표시장치:
    [화학식 1]
    X-A-B
    상기 식에서,
    X는 NC-, HOOC-, HRN-, POOOH-, RS- 또는 RSS- (이 때, R는 수소이거나, 탄소수 1 내지 10 의 포화 지방족 탄화수소기, 또는 탄소수 2 내지 10의 불포화 지방족 탄화수소기이고)이고;
    A는 직접결합이거나, 지방족 유기기, 페닐렌기 또는 비페닐렌기이고;
    B는 중간 또는 말단에 -CN, -COOH, 할로겐기, 탄소수 1 내지 3의 할로겐화 알킬, 아민기, 탄소수 6 내지 15의 방향족 탄화수소기 또는 F, Cl, Br, 할로겐화 알킬, R'O- (이 때, R'은 수소 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬임), -COOH, 아민기 또는 -NO2로 치환된 탄소수 6 내지 12의 방향족 탄화수소기를 가질 수 있는, 1 이상의 탄소-탄소 이중결합을 포함한 유기기이다].
  25. 제 24항에 있어서, 상기 화학식 1 중 A의 지방족 유기기는 포화 지방족 탄화수소기, 지방족 에스테르기, 지방족 아마이드기, 지방족 옥시카르보닐기 또는 지방족 에테르기인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  26. 제 24항에 있어서, 상기 화학식 1 중 B는 하기 화학식 2를 가지는 유기기인 것을 특징으로 하는 표시장치:
    [화학식 2]
    -CR1=CR2R3
    상기 식에서,
    R1은 수소, -COOH, 할로겐기, 탄소수 1 내지 5의 알킬 또는 할로겐화 알킬기 이고,
    R2 및 R3는 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1 내지 30의 알킬, -CN, -COOH, 할로겐기, 탄소수 1 내지 5의 할로겐화 알킬기, 1 이상의 탄소-탄소 이중결합을 포함한 탄소수 2 내지 30의 불포화 지방족 탄화수소기, 탄소수 6 내지 12의 방향족 탄화수소기 또는 1 이상의 수소가 F, Cl, Br, 히드록시, 탄소수 1 내지 5의 할로겐화 알킬, 아민기, R'O- (이 때, R'은 탄소수 1 내지 5의 알킬임), -COOH 또는 -NO2로 치환된 탄소수 6 내지 12의 방향족 탄화수소기임.
  27. 제 24항에 있어서, 상기 광경화성 화합물은 아크릴산 화합물, 불포화 지방산 화합물, 신남산 화합물, 비닐 벤조산 화합물, 아크릴로 니트릴계 화합물 또는 불포화 니트릴계 화합물, 불포화 아민화합물, 불포화 설파이드 화합물 및 이들의 혼합물로 구성되는 군에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 표시장치.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 광경화성 화합물은 메타크릴산(methacrylic acid), 크로톤산 (crotonic acid), 비닐아세트산 (vinylacetic acid), 티그린산 (tiglic acid), 3,3-디메틸메타크릴산 (3,3-dimethylacrylic acid), 트랜스-2-펜텐산 (trans-2-pentenoic acid), 4-펜텐산(4-pentenoic acid), 트랜스-2-메틸-2-펜텐산 (trans-2-methyl-2-pentenoic acid), 2,2-디메틸-4-펜텐산 (2,2-dimethyl-4-pentenoic acid), 트랜스-2-헥센산(trans-2-hexenoic acid), 트랜스-3-헥센산 (trans-3-hexenoic acid), 2-에틸-2-헥센산 (2-ethyl-2-hexenoic acid), 6-헵텐산 (6-heptenoic acid), 2-옥텐산 (2-octenoic acid), 시트로넬린산 (citronellic acid), 운데실렌산 (undecylenic acid), 미리스톨레산 (myristoleic acid), 팔미톨레산 (palmitoleic acid), 올레산 (oleic acid), 엘라이드산(elaidic acid), 시스-11-엘코센산(cis-11-elcosenoic acid), 유르산(euric acid), 너르본산 (nervonic acid), 트랜스-2,4-펜타디엔산 (trans-2,4-pentadienoic acid), 2,4-헥사디엔산 (2,4-hexadienoic acid), 2,6-헵타디엔산 (2,6-heptadienoic acid), 제란산 (geranic acid), 리놀레산 (linoleic acid), 11,14-에이코사디엔산 (11,14-eicosadienoic acid), 시스-8,11,14-에이코사트리엔산 (cis-8,11,14- eicosatrienoic acid), 아라키돈산 (arachidonic acid), 시스-5,8,11,14,17-에이코사펜타엔산 (cis-5,8,11,14,17-eicosapentaenoic acid), 시스-4,7,10,13,16,19-도코사헥사엔산 (cis-4,7,10,13,16,19-docosahexaenoic acid), 푸마르산 (fumaric acid), 말레산 (maleic acid), 이타콘산 (itaconic acid), 시라콘산 (ciraconic acid), 메사콘산 (mesaconic acid), 트랜스-글루타콘산 (trans-glutaconic acid), 트랜스-베타-히드로뮤콘산 (trans-beta-hydromuconic acid), 트랜스-트라우마트산 (trans-traumatic acid), 트랜스 뮤콘산 (trans-muconic acid), 시스-아코니트산 (cis-aconitic acid), 트랜스-아코니트산 (trans-aconitic acid), 시스-3-클로로아크릴산 (cis-3-chloroacrylic acid), 트랜스-3-클로로아크릴산 (trans-3-chloroacrylic acid), 2-브로모아크릴산 (2-bromoacrylic acid), 2-(트리플루오로메틸)아크릴산 (2-(trifluoromethyl)acrylic acid), 트랜스-스티릴아세트산 (trans-styrylacetic acid), 트랜스-신남산 (trans-cinnamic acid), 알파-메틸신남산 (alpha-methylcinnamic acid), 2-메틸신남산 (2-methylcinnamic acid), 2-플루오로신남산 (2-fluorocinnamic acid), 2-(트리플루오로메틸)신남산 (2-(trifluoromethyl)cinnamic acid), 2-클로로신남산 (2-chlorocinnamic acid), 2-메톡시신남산 (2-methoxycinnamic acid), 2-히드록시신남산 (2-hydroxycinnamic acid), 2-니트로신남산 (2-nitrocinnamic acid), 2-카르복시신남산 (2-carboxycinnamic acid), 트랜스-3-플루오로신남산 (trans-3-fluorocinnamic acid), 3-(트리플루오로메틸)신남산 (3-(trifluoromethyl)cinnamic acid), 3-클로로신남산 (3-chlorocinnamic acid), 3-브로모신남산 (3-bromocinnamic acid), 3-메톡시신남 산 (3-methoxycinnamic acid), 3-히드록시신남산 (3-hydroxycinnamic acid), 3-니트로신남산 (3-nitrocinnamic acid), 4-메틸신남산 (4-methylcinnamic acid), 4-플루오로신남산 (4-fluorocinnamic acid), 트랜스-4-(트리플루오로메틸)-신남산 (trans-4-(trifluoromethyl)-cinnamic acid), 4-클로로신남산 (4-chlorocinnamic acid), 4-브로모신남산 (4-bromocinnamic acid), 4-메톡시신남산 (4-methoxycinnamic acid), 4-히드록시신남산 (4-hydroxycinnamic acid), 4-니트로신남산 (4-nitrocinnamic acid), 3,3-디메톡시신남산 (3,3-dimethoxycinnamic acid), 4-비닐벤조산 (4-vinylbenzoic acid), 알릴 메틸설파이드 (Allyl methyl sulfide), 알릴디설파이드 (allyl disulfide), 디알릴아민 (diallyl amine), 올레일아민 (oleylamine), 3-아미노-1-프로판올 비닐 에테르 (3-amino-1-propanol vinyl ether), 4-클로로신나모니트릴 (4-chlorocinnamonitrile), 4-메톡시신나모니트릴 (4-methoxycinnamonitrile), 3,4-디메톡시신나모니트릴 (3,4-dimethoxycinnamonitrile), 4-디메틸아미노신나모니트릴 (4-dimethylaminocinnamonitrile), 아크릴로니트릴 (acrylonitrile), 알릴시아나이드 (allyl cyanide), 크로토니트릴 (crotononitrile), 메타크릴로니트릴 (methacrylonitrile), 시스-2-펜텐니트릴 (cis-2-pentenenitrile), 트랜스-3-펜텐니트릴 (trans-3-pentenenitrile), 3,7-디메틸-2,6-옥타디엔니트릴 (3,7-dimethyl-2,6-octadienenitrile), 1,4-디시아노-2-부텐 (1,4-dicyano-2-butene) 및 이들의 혼합물로 구성되는 군에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 표시장치.
  29. 제 20항 내지 제 28항 중 어느 한 항의 표시장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
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