KR102203063B1 - Quantum rod display device and Manufacturing of the Quantum rod - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 서로 마주하는 제 1 기판 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판에 형성되며 서로 교대로 배열되는 화소 전극 및 공통 전극과; 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 위치하며, 나노 크기를 갖는 반도체 물질로 형성된 코어(Core)와, 상기 코어를 감싸는 반도체 물질로 형성된 막대 형태의 쉘(Shell), 및 상기 쉘을 감싸는 유기 리간드(Ligand)를 포함하는 양자 막대를 포함하는 양자 막대층과; 상기 제 1 기판 하부에 위치하는 백라이트 유닛;을 포함하며, 상기 코어가 상기 쉘의 가운데에 위치하는 것을 특징으로 하는 양자 막대 표시장치 및 상기 양자 막대를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면 양자 막대 표시장치의 명암비를 향상시키고 구동 전압을 낮출 수 있다.The present invention includes a first substrate and a second substrate facing each other; A pixel electrode and a common electrode formed on the first substrate and alternately arranged with each other; A core positioned between the first and second substrates and formed of a semiconductor material having a nano size, a bar-shaped shell formed of a semiconductor material surrounding the core, and an organic ligand surrounding the shell ( A quantum rod layer including a quantum rod containing Ligand); And a backlight unit positioned under the first substrate, wherein the core is positioned in the center of the shell, and a method of manufacturing the quantum rod is provided.
According to the present invention, it is possible to improve the contrast ratio and lower the driving voltage of the quantum bar display device.

Description

양자 막대 표시장치 및 양자 막대의 제조방법{Quantum rod display device and Manufacturing of the Quantum rod}Quantum rod display device and manufacturing method of the quantum rod

본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 낮은 구동 전압을 갖는 양자 막대 표시장치와 그 양자 막대를 제조하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a display device, and to a quantum bar display device having a low driving voltage and a method of manufacturing the quantum bar.

대량의 정보가 요구되는 정보화 시대에 도래함에 따라 영상표시장치인 디스플레이 분야가 급속도로 발전되면서 평판표시장치의 개발이 각광받고 있다.With the advent of the information age where a large amount of information is required, the field of display, which is an image display device, is rapidly developing, and the development of flat panel display devices is in the spotlight.

이 같은 평판표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel: PDP), 전기발광표시장치(Electroluminescence Display: ELD), 전계방출표시장치(Field Emission Display: FED), 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diode: OLED) 등이 있으며, 점차 박형화, 경량화, 저소비전력화 등 소비자의 기대에 부응하는 성능을 보이며 빠르게 발전해가고 있다.Specific examples of such a flat panel display include a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), an electroluminescence display (ELD), and a field emission display. : FED), Organic Light Emitting Diode (OLED), etc., and are gradually developing in response to consumer expectations such as thinner, lighter, and low power consumption.

한편, 최근에는 양자 막대(quantum rod)를 표시장치에 이용하고자 하는 연구가 진행되고 있다.Meanwhile, in recent years, research to use a quantum rod in a display device is being conducted.

양자 막대들은 일반적 염료에 비해 흡광계수(extinction coefficient)가 100∼1000배 크고 양자효율(quantum yield)도 높으므로 매우 센 형광을 발생하며, 입자의 크기를 조절하면 원하는 파장의 가시광선 영역의 빛을 모두 낼 수 있다. 또한 양자 막대는 선편광을 내는 특성을 가지며 stark effect에 의해 외부 전기장이 인가되면 전자와 정공이 분리되어 발광을 조절할 수 있는 광학적 특성을 지니고 있다. 따라서, 이러한 특성을 이용하면 표시장치의 광효율을 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다.Quantum rods generate very strong fluorescence because their extinction coefficient is 100 to 1000 times larger than that of general dyes and quantum yield is high. By adjusting the size of the particles, light in the visible region of the desired wavelength is emitted. All can be paid. In addition, the quantum rod has a characteristic of generating linearly polarized light, and when an external electric field is applied by a stark effect, electrons and holes are separated and thus have an optical characteristic of controlling light emission. Therefore, using these characteristics has the advantage of improving the light efficiency of the display device.

양자 막대를 표시장치에 이용하기 위해서는 양자 막대에 의한 발광이 조절되어야 한다. 전술한 바와 같이, 양자 막대에 외부 전기장이 인가되면 전자와 정공이 분리되어 발광이 멈추게 된다.In order to use a quantum rod in a display device, light emission by the quantum rod must be controlled. As described above, when an external electric field is applied to the quantum rod, electrons and holes are separated and light emission stops.

그런데, 종래의 양자 막대는 전기장 인가에 의한 발광 OFF 조절에 어려움이 있다. 기존 보고된 양자 막대는 쉘(Shell)의 형성 시 서로 다른 양쪽 성장 반응성에 의해 코어(Core)가 한쪽으로 치우친 양자 막대가 형성이 된다. However, the conventional quantum rod has difficulty in controlling the light emission OFF by applying an electric field. In the previously reported quantum rods, a quantum rod in which the core is skewed to one side is formed due to different growth reactivity on both sides when the shell is formed.

이렇게 형성된 양자 막대는 도 1과 같이 전압에 의해 유도된 쌍극자 모멘트로 인해 전극(153)에 수직으로 정렬이 되는데, 이때 코어(151)의 위치는 랜덤(Random)한 방향성을 갖는다.The quantum rod thus formed is aligned vertically with the electrode 153 due to the dipole moment induced by the voltage as shown in FIG. 1, and at this time, the position of the core 151 has a random direction.

도 2를 참고하면, 외부 전기장이 인가되어 한쪽 전극(153a)에는 전압이, 다른 한쪽 전극(153b)에는 +전압이 걸리면, 전자가 코어(151)로부터 +전압이 걸린 전극(153b)쪽의 쉘(152)로 이동하게 되면서 전자와 정공이 분리되어 발광이 멈추게 된다. 이때 왼쪽으로 배열된 코어(151a)를 포함한 양자 막대는 전자가 쉘(152a)로 완전히 분리될 수 있으므로 높은 명암비(Contrast Ratio)를 보일 수 있다. 그러나, 오른쪽으로 배열된 코어(151b)를 포함한 양자 막대는 전자가 쉘(152b)로 이동할 수 있는 공간이 부족하므로 낮은 명암비를 보이게 된다.즉, 이를 통해 전체적인 명암비가 낮아지며, 그에 따라 더 높은 구동 전압을 요구하게 된다.Referring to FIG. 2, when an external electric field is applied and a voltage is applied to one electrode 153a and a + voltage is applied to the other electrode 153b, electrons are transferred from the core 151 to the shell on the side of the electrode 153b applied with a + voltage. As it moves to 152, electrons and holes are separated and light emission stops. At this time, since the quantum rods including the core 151a arranged to the left can be completely separated into the shell 152a, a high contrast ratio can be shown. However, the quantum rods including the core 151b arranged to the right exhibit a low contrast ratio because there is insufficient space for electrons to move to the shell 152b. That is, the overall contrast ratio is lowered through this, and thus a higher driving voltage is achieved. Will ask for.

전술한 문제를 해결하기 위해서는, 양자 막대가 배열될 때 코어의 위치를 조절해야 하는데 이는 어려움이 있다. 따라서 높은 명암비를 보이며, 구동 전압을 낮출 수 있는 양자 막대의 개발이 요구된다.
In order to solve the above-described problem, it is difficult to adjust the position of the core when the quantum rods are arranged. Therefore, it is required to develop a quantum rod that can show a high contrast ratio and lower a driving voltage.

따라서, 본 발명은 코어가 가운데에 위치하는 양자 막대를 사용함으로써 높은 명암비를 보이고 구동 전압을 낮출 수 있는 양자 막대 표시장치를 개발하고자 한다.
Accordingly, an object of the present invention is to develop a quantum bar display device capable of showing a high contrast ratio and lowering a driving voltage by using a quantum bar in which the core is located in the center.

상기 과제의 해결을 위하여 본 발명은 서로 마주하는 제 1 기판 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판에 형성되며 서로 교대로 배열되는 화소 전극 및 공통 전극과; 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 위치하며, 나노 크기를 갖는 반도체 물질로 형성된 코어(Core)와, 상기 코어를 감싸는 반도체 물질로 형성된 막대 형태의 쉘(Shell), 및 상기 쉘을 감싸는 유기 리간드(Ligand)를 포함하는 양자막대를 포함하는 양자막대층과; 상기 제 1 기판 하부에 위치하는 백라이트 유닛;을 포함하며, 상기 코어가 상기 쉘의 가운데에 위치하는 것을 특징으로 하는 양자 막대 표시소자를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention comprises: a first substrate and a second substrate facing each other; A pixel electrode and a common electrode formed on the first substrate and alternately arranged with each other; A core positioned between the first and second substrates and formed of a semiconductor material having a nano size, a bar-shaped shell formed of a semiconductor material surrounding the core, and an organic ligand surrounding the shell ( A quantum bar layer including a quantum bar including Ligand); And a backlight unit positioned below the first substrate, wherein the core is positioned in the middle of the shell.

본 발명의 양자 막대 표시소자에 있어서, 상기 코어는 CdSe, CdTe, CdS, CdSeS, InP, InAs, InSb, ZnSe, ZnSeS, ZnTe, ZnSe(Mn), ZnSe(Cu), ZnS(Cu), ZnInS, ZnInSe, ZnInTe, CuInS, GaP, GaAs, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, AlAs, AlP, 및 AlSb 중 어느 하나로 형성될 수 있다.In the quantum bar display device of the present invention, the core is CdSe, CdTe, CdS, CdSeS, InP, InAs, InSb, ZnSe, ZnSeS, ZnTe, ZnSe (Mn), ZnSe (Cu), ZnS (Cu), ZnInS, It may be formed of any one of ZnInSe, ZnInTe, CuInS, GaP, GaAs, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, AlAs, AlP, and AlSb.

본 발명의 양자 막대 표시소자에 있어서, 상기 쉘은 CdS, CdSeS, CdTe, ZnSe, ZnSeS, ZnS, ZnTe, ZnSe(Mn), ZnSe(Cu), ZnS(Cu), ZnInS, ZnInSe, ZnInTe, SiO, TiO, ZnO, 및 MgO 중 적어도 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.In the quantum bar display device of the present invention, the shell is CdS, CdSeS, CdTe, ZnSe, ZnSeS, ZnS, ZnTe, ZnSe (Mn), ZnSe (Cu), ZnS (Cu), ZnInS, ZnInSe, ZnInTe, SiO, It may be formed of at least one or more of TiO, ZnO, and MgO.

본 발명의 양자 막대 표시소자에 있어서, 상기 유기 리간드는 TOP(Trioctyl phosphine), TOPO(Trioctyl phosphine oxide), 올레인산(Oleic acid) 및 헥사데실 아민(Hexadecyl amine) 중 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.In the quantum bar display device of the present invention, the organic ligand may include any one or two or more of TOP (Trioctyl phosphine), TOPO (Trioctyl phosphine oxide), oleic acid (Oleic acid) and hexadecyl amine (Hexadecyl amine). have.

본 발명의 양자 막대 표시소자에 있어서, 상기 쉘의 길이와 상기 코어의 직경의 비는 10 이상인 것을 특징으로 한다.In the quantum bar display device of the present invention, a ratio of the length of the shell and the diameter of the core is 10 or more.

본 발명의 양자 막대 표시소자에 있어서, 상기 화소 전극과 상기 공통 전극은 제 1 방향을 따라 연장되고, 상기 퀀텀로드의 장축은 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 배열될 수 있으며, 상기 제 2 기판의 외측에 위치하며 상기 제 2 방향과 평행한 투과축을 갖는 편광판을 더 포함할 수 있다.In the quantum bar display device of the present invention, the pixel electrode and the common electrode extend in a first direction, and a long axis of the quantum rod may be arranged in a second direction perpendicular to the first direction, and the second 2 A polarizing plate positioned outside the substrate and having a transmission axis parallel to the second direction may be further included.

다른 관점에서, 본 발명은 나노 크기를 갖는 반도체 물질로 형성된 코어(Core) 씨드(Seed)를 형성하는 단계; 반도체 물질로 형성된 막대 형태의 쉘(Shell) 씨드(Seed)를 형성하는 단계; 상기 쉘 씨드를 쉘로 성장시키는 단계; 상기 쉘 씨드를 성장시키는 단계 중간에 상기 코어 씨드를 주입하는 단계; 및 상기 쉘을 원하는 장축 직경으로 성장시키는 단계를 포함하는 양자 막대의 제조 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention comprises the steps of forming a core seed formed of a semiconductor material having a nano size; Forming a rod-shaped shell made of a semiconductor material; Growing the shell seed into a shell; Injecting the core seed in the middle of growing the shell seed; And it provides a method of manufacturing a quantum rod comprising the step of growing the shell to a desired long axis diameter.

본 발명의 양자 막대 제조 방법에 있어서, 상기 코어 씨드를 주입하는 단계는 상기 쉘의 최종 장축 직경의 1/2 되는 시점인 것을 특징으로 한다.In the method of manufacturing a quantum rod of the present invention, the step of injecting the core seed is characterized in that the point at which it becomes 1/2 of the final major axis diameter of the shell.

본 발명의 양자 막대 제조 방법에 있어서, 상기 코어가 상기 쉘의 가운데에 위치하는 것을 특징으로 한다.In the quantum rod manufacturing method of the present invention, the core is located in the center of the shell.

본 발명의 양자 막대 제조 방법에 있어서, 상기 코어는 CdSe, CdTe, CdS, CdSeS, InP, InAs, InSb, ZnSe, ZnSeS, ZnTe, ZnSe(Mn), ZnSe(Cu), ZnS(Cu), ZnInS, ZnInSe, ZnInTe, CuInS, GaP, GaAs, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, AlAs, AlP, 및 AlSb 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 한다.In the quantum rod manufacturing method of the present invention, the core is CdSe, CdTe, CdS, CdSeS, InP, InAs, InSb, ZnSe, ZnSeS, ZnTe, ZnSe (Mn), ZnSe (Cu), ZnS (Cu), ZnInS, It is characterized in that it is formed of any one of ZnInSe, ZnInTe, CuInS, GaP, GaAs, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, AlAs, AlP, and AlSb.

본 발명의 양자 막대 제조 방법에 있어서, 상기 코어는 CdSe, CdTe, CdS, CdSeS, InP, InAs, InSb, ZnSe, ZnSeS, ZnTe, ZnSe(Mn), ZnSe(Cu), ZnS(Cu), ZnInS, ZnInSe, ZnInTe, CuInS, GaP, GaAs, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, AlAs, AlP, 및 AlSb 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 한다.In the quantum rod manufacturing method of the present invention, the core is CdSe, CdTe, CdS, CdSeS, InP, InAs, InSb, ZnSe, ZnSeS, ZnTe, ZnSe (Mn), ZnSe (Cu), ZnS (Cu), ZnInS, It is characterized in that it is formed of any one of ZnInSe, ZnInTe, CuInS, GaP, GaAs, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, AlAs, AlP, and AlSb.

본 발명의 양자 막대 제조 방법에 있어서, 상기 쉘의 길이와 상기 코어의 직경의 비는 10 이상인 것을 특징으로 한다.
In the quantum rod manufacturing method of the present invention, the ratio of the length of the shell and the diameter of the core is characterized in that 10 or more.

본 발명의 제조 방법을 통해 형성된 양자 막대는 코어가 쉘의 가운데에 위치하여 전극을 기준으로 코어의 방향성이 없도록 배열할 수 있다.Quantum rods formed through the manufacturing method of the present invention may be arranged so that the core is located in the center of the shell so that there is no direction of the core with respect to the electrode.

그에 따라, 외부 전기장 인가 시 전자의 이동이 용이해져 낮은 전압에서도 발광 OFF가 가능해진다.Accordingly, when an external electric field is applied, electrons can be easily moved, and light emission can be turned off even at a low voltage.

또한, 코어가 쉘의 가운데에 위치하면서 높은 명암비를 보일 수 있다.In addition, a high contrast ratio can be exhibited when the core is located in the middle of the shell.

이와 같은 양자 막대를 이용하는 양자 막대 표시장치는, 액정표시장치에서 요구되는 편광판과 컬러필터층을 생략할 수 있기 때문에, 표시장치의 두께 감소와 제조 원가 절감의 효과를 갖는다.
A quantum bar display device using such a quantum bar has an effect of reducing the thickness of the display device and reducing manufacturing cost because the polarizing plate and the color filter layer required in the liquid crystal display device can be omitted.

도 1은 종래의 양자 막대를 배열시키는 과정을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 A부분을 확대한 평면도이다.
도 3a는 종래의 양자 막대 제조방법을 나타낸 개략적인 도면이다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 양자 막대 제조방법을 나타낸 개략적인 도면이다.
도 4a는 본 발명의 비교예 1에 따라 제조된 양자 막대의 TEM 이미지와 EDS(Energy Disperse X-ray Spectrometer) 스펙트럼이다.
도 4b는 본 발명의 비교예 2에 따라 제조된 양자 막대의 TEM 이미지와 EDS(Energy Disperse X-ray Spectrometer) 스펙트럼이다.
도 4c는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 양자 막대의 TEM 이미지와 EDS(Energy Disperse X-ray Spectrometer) 스펙트럼이다.
도 5은 본 발명의 코어 위치에 따른 양자 막대들의 구동 전압 대비 PL 세기를 보여주는 그래프이다.
도 6는 본 발명의 양자 막대 표시장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a plan view schematically showing a process of arranging a conventional quantum rod.
2 is an enlarged plan view of portion A of FIG. 1.
3A is a schematic diagram showing a conventional quantum rod manufacturing method.
3B is a schematic diagram showing a method of manufacturing a quantum rod manufactured according to an embodiment of the present invention.
4A is a TEM image and an Energy Disperse X-ray Spectrometer (EDS) spectrum of a quantum rod prepared according to Comparative Example 1 of the present invention.
4B is a TEM image and an Energy Disperse X-ray Spectrometer (EDS) spectrum of a quantum rod manufactured according to Comparative Example 2 of the present invention.
4C is a TEM image and an Energy Disperse X-ray Spectrometer (EDS) spectrum of a quantum rod manufactured according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the PL intensity versus driving voltage of quantum bars according to the core position of the present invention.
6 is a diagram schematically showing a quantum bar display device of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

종래의 양자 막대 제조 방법을 도 3a와 함께 살펴보면, 먼저 코어(151) 씨드를 형성하여 원하는 파장대의 빛을 낼 수 있는 크기로 성장시키고, 상기 코어(151)에 쉘(152)이 형성될 수 있도록 쉘(152) 씨드를 첨가하여 성장시킨다. 이때 쉘(152)은 한쪽 방향으로만 성장하여 코어(151)가 한쪽으로 치우친 양자 막대가 형성되는 것이다.Looking at the conventional quantum rod manufacturing method together with FIG. 3A, first, a core 151 seed is formed to grow to a size capable of emitting light of a desired wavelength band, and a shell 152 can be formed on the core 151. The shell 152 is grown by adding seeds. At this time, the shell 152 grows in only one direction to form a quantum rod in which the core 151 is biased to one side.

반면, 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 양자 막대 제조 방법을 나타낸 도면이다.On the other hand, Figure 3b is a diagram showing a method of manufacturing a quantum rod according to an embodiment of the present invention.

도 3b에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 양자 막대는 종래와는 달리 먼저 코어(251) 씨드와 쉘(252b) 씨드를 각각 형성시키고, 쉘 씨드를 원하는 길이의 쉘(252a)로 성장시킨다. 초기 쉘(252a)의 길이가 원하는 최종 쉘(252b)의 길이의 1/2이 되면, 앞서 형성시킨 코어(251) 씨드를 첨가하여 초기 쉘(252a)과 코어(251)를 결합시키고 나머지 반응물을 주입하여 최종 쉘(252b)로 완전히 성장시킨다.As can be seen in Figure 3b, unlike the conventional quantum rod according to the embodiment of the present invention, first, a core 251 seed and a shell 252b seed are formed respectively, and the shell seed is grown to a shell 252a having a desired length. Let it. When the length of the initial shell 252a becomes 1/2 of the desired length of the final shell 252b, the seed of the core 251 formed previously is added to combine the initial shell 252a and the core 251, and the remaining reactants are It is injected and fully grown into the final shell 252b.

이렇게 성장한 양자 막대의 코어(251)는 양자 막대의 가운데에 위치하게 된다.The core 251 of the quantum rod thus grown is positioned in the center of the quantum rod.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 코어가 가운데에 위치한 양자 막대의 일 예로서 CdSe/CdS 양자 막대의 합성 방법을 설명하기로 한다.As described above, a method of synthesizing a CdSe/CdS quantum rod as an example of a quantum rod in which the core is centered according to an embodiment of the present invention will be described.

- 제 1 합성 예 -1st synthesis example

먼저 Cadmium Oxide 62 mg과 Octadecylphosphonic acid 280 mg, TriOctylPhosphine Oxide 3 g을 반응 플라스크에 넣고 150℃에서 1시간동안 진공에서 건조시킨다. 그 후 질소 가스 하에서 370℃로 교반하여 Cd 전구체(precursor)를 형성시킨다.First, 62 mg of Cadmium Oxide, 280 mg of Octadecylphosphonic acid, and 3 g of TriOctylPhosphine Oxide were added to a reaction flask and dried in a vacuum at 150° C. for 1 hour. Thereafter, the mixture is stirred at 370° C. under nitrogen gas to form a Cd precursor.

이때 또 다른 반응 플라스크에 Sulfur 23.5 mg과 1-Octadecene 0.3 mL를 혼합하여 300℃에서 10분 교반하여 S 전구체를 형성시킨 후 상온에 보관한다.At this time, 23.5 mg of sulfur and 0.3 mL of 1-Octadecene were mixed in another reaction flask and stirred at 300° C. for 10 minutes to form an S precursor, and then stored at room temperature.

Cd 전구체가 형성된 반응 플라스크에 S 전구체를 주입하여 적정 시간동안 교반 후 Toluene과 Methanol을 이용하여 3회 정제하면 원하는 크기의 CdS 씨드가 형성된다.After injecting the S precursor into the reaction flask in which the Cd precursor was formed, stirring for an appropriate time, and then purifying 3 times using Toluene and Methanol, CdS seeds of the desired size were formed.

- 제 2 합성 예 -2nd synthesis example

Cadmium Oxide 62 mg과 Octadecylphosphonic acid 280 mg, TriOctylPhosphine Oxide 3 g을 반응 플라스크에 넣고 150℃에서 1시간동안 진공에서 건조시킨다. 그 후 질소 가스 하에서 350℃로 교반하여 Cd 전구체(precursor)를 형성시킨다.62 mg of Cadmium Oxide, 280 mg of Octadecylphosphonic acid, and 3 g of TriOctylPhosphine Oxide were added to a reaction flask and dried in a vacuum at 150° C. for 1 hour. Then, the mixture is stirred at 350° C. under nitrogen gas to form a Cd precursor.

이때 또 다른 반응 플라스크에 Selenium 58 mg과 Trioctylphosphine 2 ml를 혼합하여 120℃에서 10분 교반하여 Se 전구체를 형성시킨 후 상온에 보관한다.At this time, 58 mg of Selenium and 2 ml of Trioctylphosphine were mixed in another reaction flask and stirred at 120° C. for 10 minutes to form a Se precursor, and then stored at room temperature.

Cd 전구체가 형성된 반응 플라스크에 Se 전구체를 주입하여 적정 시간동안 교반 후 Toluene과 Methanol을 이용하여 3회 정제하면 원하는 크기의 CdSe 씨드가 형성된다.The Se precursor is injected into the reaction flask in which the Cd precursor is formed, stirred for an appropriate time, and then purified three times using Toluene and Methanol to form CdSe seeds of the desired size.

- 제 3 합성 예 -3rd synthesis example

Cadmium Oxide 90 mg과 Octadecylphosphonic acid 290 mg, Hexylphosphonic acid 80 mg을 반응 플라스크에 넣고 150℃에서 1시간동안 진공에서 건조시킨다. 질소 가스 하에서 350℃로 올린 후 Trioctylphosphine 1 ml와 제 1 합성 예에서 제조한 CdS 씨드 10 mg을 주입하고 20초동안 교반시킨다. 그 후 제 2 합성 예에서 제조한 CdSe 씨드 10 mg과 Trioctylphosphine 1.8 ml 및 Sulfur 120 mg을 주입하여 8분 동안 성장시킨 후 Toluene과 Methanol을 이용하여 3회 정제하면 코어가 가운데 위치하는 양자 막대를 얻는다.90 mg of Cadmium Oxide, 290 mg of Octadecylphosphonic acid, and 80 mg of Hexylphosphonic acid were placed in a reaction flask and dried in a vacuum at 150°C for 1 hour. After raising to 350° C. under nitrogen gas, 1 ml of Trioctylphosphine and 10 mg of CdS seeds prepared in Synthesis Example 1 were injected and stirred for 20 seconds. Then, 10 mg of CdSe seed prepared in Synthesis Example 2, 1.8 ml of Trioctylphosphine, and 120 mg of Sulfur were injected and grown for 8 minutes, and then purified three times using Toluene and Methanol to obtain a quantum rod with the core in the center.

상기 합성 예들을 통하여 본원 발명의 실시예에 따른 CdSe/CdS 양자 막대 및 비교예인 종래 합성 방법으로 만들어진 CdSe/CdS 양자 막대의 발광 파장을 비롯한 반측폭(FWHM), 발광 효율, OFF율을 측정하여 하기 표 1에 정리하였다.Through the above synthesis examples, the half-side width (FWHM), luminous efficiency, and OFF rate including the emission wavelength of the CdSe/CdS quantum rod according to the embodiment of the present invention and the CdSe/CdS quantum rod made by the conventional synthesis method as a comparative example It is summarized in Table 1.

Figure 112014061213192-pat00001
Figure 112014061213192-pat00001

상기 표 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 CdSe/CdS 양자 막대의 OFF율이 비교예인 CdSe/CdS 양자 막대의 OFF율 보다 37%나 상승한 것을 확인할 수 있다. 게다가 98%로 거의 100%에 가까운 OFF율을 보인다. 즉, 동일 구동 전압 하에서 명암비가 훨씬 높다는 것을 알 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that the OFF rate of the CdSe/CdS quantum bar according to the embodiment of the present invention is 37% higher than the OFF rate of the CdSe/CdS quantum bar, which is a comparative example. In addition, it has an OFF rate close to 100% at 98%. In other words, it can be seen that the contrast ratio is much higher under the same driving voltage.

도 4a 내지 도 4c는 각각 본 발명의 비교예 1, 비교예 2 및 실시예에 따른 CdSe/CdS 양자 막대의 TEM 이미지와 EDS(Energy Disperse X-ray Spectrometer) 스펙트럼이다. 여기서 비교예 1과 비교예 2는 본 발명의 합성 방법을 응용하여 제조된 CdSe/CdS 양자 막대이며, 비교예 1은 CdSe 코어의 위치를 전체 길이의 0.3 지점에 위치하도록 합성하였고, 비교예 2는 CdSe 코어의 위치를 전체 길이의 0.4 지점에 위치하도록 합성하였다.4A to 4C are TEM images and EDS (Energy Disperse X-ray Spectrometer) spectra of CdSe/CdS quantum rods according to Comparative Examples 1, 2, and Examples of the present invention, respectively. Here, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 are CdSe/CdS quantum rods manufactured by applying the synthesis method of the present invention, and Comparative Example 1 was synthesized so that the position of the CdSe core was located at 0.3 points of the total length, and Comparative Example 2 The position of the CdSe core was synthesized to be located at 0.4 points of the total length.

EDS(Energy Disperse X-ray Spectrometer) 스펙트럼에서 확인할 수 있듯이, Se 피크가 각 코어의 위치에 해당하는 지점에서 발견됨을 볼 수 있다.As can be seen from the EDS (Energy Disperse X-ray Spectrometer) spectrum, it can be seen that the Se peak is found at the point corresponding to the position of each core.

즉, 본 발명에서 제시하는 합성 방법을 통해 원하는 위치에 코어가 존재하는 양자 막대를 형성할 수 있다는 것이다.That is, it is possible to form a quantum rod having a core at a desired position through the synthesis method presented in the present invention.

도 5는 본 발명의 비교예 1, 비교예 2 및 실시예 따른 양자 막대들의 구동 전압 대비 PL(Photoluminescence) 세기를 보여주는 그래프이다.5 is a graph showing the intensity of photoluminescence (PL) versus driving voltage of quantum rods according to Comparative Examples 1, 2, and Examples of the present invention.

50 V에서의 PL 세기를 보면, 비교예 1과 비교예 2에 비하여 실시예는 완전히 발광하지 않는 것을 확인할 수 있으며, 코어의 위치가 가운데에 가까울수록 더 낮은 전압에서 OFF가 잘 되는 것을 알 수 있다.Looking at the PL intensity at 50 V, compared to Comparative Example 1 and Comparative Example 2, it can be seen that the Example does not emit light completely, and it can be seen that the closer the core position is to the center, the better OFF at a lower voltage. .

즉, 전압을 걸어 주었을 때 전자가 쉘로 용이하게 분리 될 수 있을수록 OFF가 잘 되는 것이다. 이는 전술한 바와 같이, 양자 막대를 배열하였을 때 코어의 위치가 랜덤하게 배열되기 때문이다. 특히 완전히 가운데에 코어가 위치하게 된 실시예의 경우, 50 V에서 발광이 완전히 사라졌으며 이는 동일 전압에서 비교예 1 및 2에 비해 명암비가 높음을 의미한다.In other words, when the voltage is applied, the more easily the electrons can be separated into the shell, the better the OFF. This is because, as described above, when the quantum rods are arranged, the positions of the cores are randomly arranged. In particular, in the case of the embodiment in which the core is located completely in the center, light emission completely disappears at 50 V, which means that the contrast ratio is higher than that of Comparative Examples 1 and 2 at the same voltage.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 양자 막대 표시장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.6 is a schematic diagram of a quantum bar display device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 양자 막대 표시장치(200)는 양자 막대 표시패널(240)과 상기 양자 막대 표시패널(240) 하부에 위치하며 빛을 공급하는 백라이트 유닛(260)을 포함한다.As shown, the quantum bar display device 200 according to the embodiment of the present invention includes a quantum bar display panel 240 and a backlight unit 260 located under the quantum bar display panel 240 and supplying light. Include.

상기 양자 막대 표시패널(240)은, 서로 마주하는 제 1 및 제 2 기판(210, 220)과, 상기 제 1 및 제 2 기판(210, 220) 사이에 위치하는 양자 막대층(230)을 포함한다.The quantum bar display panel 240 includes first and second substrates 210 and 220 facing each other, and a quantum bar layer 230 positioned between the first and second substrates 210 and 220 do.

도시하지 않았으나, 상기 제 1 기판(210)에는 상기 양자 막대층(230)을 구동시키기 위한 박막트랜지스터와 보호층, 화소 전극 및 공통 전극 등이 형성될 수 있다.Although not shown, a thin film transistor, a protective layer, a pixel electrode, and a common electrode for driving the quantum bar layer 230 may be formed on the first substrate 210.

상기 화소 전극과 공통 전극은 동일 평면 상에 서로 이격되어 교대로 형성됨으로써, 전압이 인가되었을 때 상기 공통 전극과 상기 화소 전극 사이에는 상기 제 1 기판(210)에 실질적으로 평행한 전계가 형성된다.The pixel electrode and the common electrode are alternately formed on the same plane by being spaced apart from each other, so that when a voltage is applied, an electric field substantially parallel to the first substrate 210 is formed between the common electrode and the pixel electrode.

상기 양자 막대층(230)은 상기 제 1 및 제 2 기판(210, 220) 사이에 위치하며, 전술한 바와 같이 코어가 전체 길이의 가운데에 위치한 양자 막대(250)를 포함한다. 상기 양자 막대(250)는 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 형성되는 전계를 따라 배열된다.The quantum rod layer 230 is positioned between the first and second substrates 210 and 220 and includes a quantum rod 250 in which the core is located in the center of the entire length as described above. The quantum rods 250 are arranged along an electric field formed between the pixel electrode and the common electrode.

상기 제 2 기판(220)은 상기 양자 막대층(230)을 개재하여 상기 제 1 기판(210)과 합착되는데, 상기 제 2 기판(220)에는 컬러필터가 형성되지 않는다. 즉, 종래 액정표시장치는 컬러 영상 구현을 위해 컬러필터를 필요로 하였지만, 본 발명의 양자 막대 표시장치(200)에서는 빛을 흡수하여 특정 파장의 가시광선을 방출하기 때문에 컬러필터를 생략할 수 있다.The second substrate 220 is bonded to the first substrate 210 through the quantum rod layer 230, but the color filter is not formed on the second substrate 220. That is, a conventional liquid crystal display device required a color filter to implement a color image, but the quantum bar display device 200 of the present invention absorbs light and emits visible light of a specific wavelength, so that the color filter can be omitted. .

상기 백라이트 유닛(260)은 UV 광원(미도시)을 포함하며 광원의 위치에 따라 직하형 또는 에지형일 수 있다. 예를 들어, 상기 백라이트 유닛(260)은, UV 광원과, 상기 광원 일측에 위치하는 도광판과, 상기 도광판 하부에 위치하는 반사판과, 상기 도광판 상부에 위치하는 광학시트를 포함할 수 있다.The backlight unit 260 includes a UV light source (not shown) and may be a direct type or an edge type according to a position of the light source. For example, the backlight unit 260 may include a UV light source, a light guide plate positioned at one side of the light source, a reflecting plate positioned below the light guide plate, and an optical sheet positioned above the light guide plate.

상기 양자 막대(250)는 UV를 흡수하여 특정 파장의 가시광선을 방출하기 때문에, 상기 백라이트 유닛(260)의 광원은 UV를 방출하여야 한다.Since the quantum rod 250 absorbs UV and emits visible light of a specific wavelength, the light source of the backlight unit 260 must emit UV.

한편, 상기 제 2 기판(220) 외측에는 상기 양자 막대(250)의 장축 방향에 평행한 투과축을 갖는 편광판(270)이 부착되며, 상기 제 1 기판(210) 하부에는 편광판을 필요로 하지 않는다.Meanwhile, a polarizing plate 270 having a transmission axis parallel to the long axis direction of the quantum rod 250 is attached outside the second substrate 220, and a polarizing plate is not required under the first substrate 210.

상기 양자 막대(250)는 장축 방향에 평행하게 선편광된 빛을 방출하기 때문에, 종래 액정표시장치에서 요구되는 하부 편광판을 생략할 수 있다. Since the quantum rod 250 emits light linearly polarized in a direction of a major axis, a lower polarizing plate required in a conventional liquid crystal display device may be omitted.

또한, 양자 막대(250)가 편광된 빛을 방출하기 때문에 제 2 기판(220) 상부의 편광판(270) 역시 생략 가능하다. 그러나, 양자 막대(250)의 경우 주 편광 성분이 장축 방향이며 단축 방향으로 선 편광된 빛 역시 방출되기 때문에 제 2 기판(220) 상부의 편광판(270)을 부착하는 것이 표시 품질의 측면에서 유리하다.In addition, since the quantum rod 250 emits polarized light, the polarizing plate 270 on the second substrate 220 may also be omitted. However, in the case of the quantum rod 250, since the main polarization component is in the long axis direction and light linearly polarized in the short axis direction is also emitted, it is advantageous in terms of display quality to attach the polarizing plate 270 on the second substrate 220. .

전술한 바와 같이, 본 발명의 양자 막대 표시장치(200)는, 종래 액정표시장치와 비교할 때, 컬러필터와 적어도 하나의 편광판 생략이 가능하기 때문에 제조 원가 및 장치 두께 측면에서 장점을 갖는다.
As described above, the quantum bar display device 200 of the present invention has advantages in terms of manufacturing cost and device thickness because it is possible to omit a color filter and at least one polarizing plate as compared to a conventional liquid crystal display device.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will variously modify and change the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the following claims. You will understand that you can do it.

151, 251 : 코어 152, 252a, 252b : 쉘
153 : 전극 200 : 양자 막대 표시장치
210 : 제 1 기판 220 : 제 2 기판
230 : 양자 막대층 240 : 양자 막대 표시패널
250 : 양자 막대 260 : 백라이트 유닛
270 : 편광판151, 251: core 152, 252a, 252b: shell
153: electrode 200: quantum bar display device
210: first substrate 220: second substrate
230: quantum bar layer 240: quantum bar display panel
250: quantum bar 260: backlight unit
270: polarizer

Claims (14)

서로 마주하는 제 1 기판 및 제 2 기판과;
상기 제 1 기판에 형성되며 서로 교대로 배열되는 화소 전극 및 공통 전극과;
상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 위치하며, 나노 크기를 갖는 반도체 물질로 형성된 코어(Core)와, 상기 코어를 감싸는 반도체 물질로 형성된 막대 형태의 쉘(Shell), 및 상기 쉘을 감싸는 유기 리간드(Ligand)를 포함하는 양자 막대를 포함하는 양자 막대층과;
상기 제 1 기판 하부에 위치하는 백라이트 유닛;
을 포함하며, 상기 코어가 상기 쉘의 장축 방향을 기준으로 상기 쉘의 가운데에 위치하며, 상기 쉘은 상기 코어를 기준으로 장축 방향으로 구분되는 제 1 부분과 제 2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 양자 막대 표시장치.
A first substrate and a second substrate facing each other;
A pixel electrode and a common electrode formed on the first substrate and alternately arranged with each other;
A core positioned between the first and second substrates and formed of a semiconductor material having a nano size, a bar-shaped shell formed of a semiconductor material surrounding the core, and an organic ligand surrounding the shell ( A quantum rod layer including a quantum rod containing Ligand);
A backlight unit positioned under the first substrate;
Including, wherein the core is located in the center of the shell with respect to the long axis direction of the shell, the shell comprising a first portion and a second portion divided in a long axis direction with respect to the core Quantum bar display.
 제 1 항에 있어서,
상기 코어는 CdSe, CdTe, CdS, CdSeS, InP, InAs, InSb, ZnSe, ZnSeS, ZnTe, ZnSe(Mn), ZnSe(Cu), ZnS(Cu), ZnInS, ZnInSe, ZnInTe, CuInS, GaP, GaAs, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, AlAs, AlP, 및 AlSb 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 양자 막대 표시장치.
The method of claim 1,
The core is CdSe, CdTe, CdS, CdSeS, InP, InAs, InSb, ZnSe, ZnSeS, ZnTe, ZnSe(Mn), ZnSe(Cu), ZnS(Cu), ZnInS, ZnInSe, ZnInTe, CuInS, GaP, GaAs, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, AlAs, AlP, and a quantum bar display device, characterized in that formed of any one of AlSb.
 제 1 항에 있어서,
상기 쉘은 CdS, CdSeS, CdTe, ZnSe, ZnSeS, ZnS, ZnTe, ZnSe(Mn), ZnSe(Cu), ZnS(Cu), ZnInS, ZnInSe, ZnInTe, SiO, TiO, ZnO, 및 MgO 중 적어도 어느 하나 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 양자 막대 표시장치.
The method of claim 1,
The shell is at least one of CdS, CdSeS, CdTe, ZnSe, ZnSeS, ZnS, ZnTe, ZnSe(Mn), ZnSe(Cu), ZnS(Cu), ZnInS, ZnInSe, ZnInTe, SiO, TiO, ZnO, and MgO Quantum bar display device, characterized in that formed as above.
 제 1 항에 있어서,
상기 유기 리간드는 TOP(Trioctyl phosphine), TOPO(Trioctyl phosphine oxide), 올레인산(Oleic acid) 및 헥사데실 아민(Hexadecyl amine) 중 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 양자 막대 표시장치.
The method of claim 1,
The organic ligand is a quantum bar display device comprising any one or two or more of TOP (Trioctyl phosphine), TOPO (Trioctyl phosphine oxide), oleic acid (Oleic acid) and hexadecyl amine (Hexadecyl amine).
 제 1 항에 있어서,
상기 쉘의 장축 방향의 길이와 상기 코어의 직경의 비는 10 이상인 것을 특징으로 하는 양자 막대 표시장치.
The method of claim 1,
A quantum bar display device, wherein a ratio of a length of the shell in a major axis direction and a diameter of the core is 10 or more.
 제 1 항에 있어서,
상기 화소 전극과 상기 공통 전극은 제 1 방향을 따라 연장되고, 상기 양자 막대의 장축은 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 양자 막대 표시장치.
The method of claim 1,
The pixel electrode and the common electrode extend in a first direction, and a long axis of the quantum rod is arranged in a second direction perpendicular to the first direction.
 제 6 항에 있어서,
상기 제 2 기판의 외측에 위치하며 상기 제 2 방향과 평행한 투과축을 갖는 편광판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양자 막대 표시장치.
The method of claim 6,
And a polarizing plate positioned outside the second substrate and having a transmission axis parallel to the second direction.
 나노 크기를 갖는 반도체 물질로 형성된 코어(Core) 씨드(Seed)를 형성하는 단계;
반도체 물질로 형성된 막대 형태의 쉘(Shell) 씨드(Seed)를 형성하는 단계;
상기 쉘 씨드를 쉘로 성장시키는 단계;
상기 쉘 씨드를 쉘로 성장시키는 단계 중간에 상기 코어 씨드를 상기 성장된 쉘 내에 주입하는 단계; 및
상기 코어 씨드가 주입된 상기 쉘을 원하는 장축 직경으로 성장시키는 단계를 포함하는 양자 막대의 제조 방법.
Forming a core seed formed of a semiconductor material having a nano size;
Forming a rod-shaped shell made of a semiconductor material;
Growing the shell seed into a shell;
Injecting the core seed into the grown shell in the middle of growing the shell seed into a shell; And
A method of manufacturing a quantum rod comprising the step of growing the shell into which the core seed is injected to a desired long axis diameter.
 제 8 항에 있어서,
상기 코어 씨드를 주입하는 단계는 상기 쉘의 최종 장축 직경의 1/2 되는 시점인 것을 특징으로 하는 양자 막대의 제조 방법.
The method of claim 8,
The step of injecting the core seed is a method of manufacturing a quantum rod, characterized in that the point at which it becomes 1/2 of the final major axis diameter of the shell.
 제 8 항에 있어서,
상기 코어가 상기 쉘의 장축 방향을 기준으로 상기 쉘의 가운데에 위치하는 것을 특징으로 하는 양자 막대의 제조 방법.
The method of claim 8,
The method of manufacturing a quantum rod, characterized in that the core is located in the center of the shell based on the long axis direction of the shell.
 제 8 항에 있어서,
상기 코어는 CdSe, CdTe, CdS, CdSeS, InP, InAs, InSb, ZnSe, ZnSeS, ZnTe, ZnSe(Mn), ZnSe(Cu), ZnS(Cu), ZnInS, ZnInSe, ZnInTe, CuInS, GaP, GaAs, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, AlAs, AlP, 및 AlSb 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 양자 막대의 제조 방법.
The method of claim 8,
The core is CdSe, CdTe, CdS, CdSeS, InP, InAs, InSb, ZnSe, ZnSeS, ZnTe, ZnSe(Mn), ZnSe(Cu), ZnS(Cu), ZnInS, ZnInSe, ZnInTe, CuInS, GaP, GaAs, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, AlAs, AlP, and a method of manufacturing a quantum rod, characterized in that formed of any one of AlSb.
 제 8 항에 있어서,
상기 쉘은 CdS, CdSeS, CdTe, ZnSe, ZnSeS, ZnS, ZnTe, ZnSe(Mn), ZnSe(Cu), ZnS(Cu), ZnInS, ZnInSe, ZnInTe, SiO, TiO, ZnO, 및 MgO 중 적어도 어느 하나 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 양자 막대의 제조 방법.
The method of claim 8,
The shell is at least one of CdS, CdSeS, CdTe, ZnSe, ZnSeS, ZnS, ZnTe, ZnSe(Mn), ZnSe(Cu), ZnS(Cu), ZnInS, ZnInSe, ZnInTe, SiO, TiO, ZnO, and MgO Method of manufacturing a quantum rod, characterized in that formed above.
 제 8 항에 있어서,
상기 쉘의 장축 방향의 길이와 상기 코어의 직경의 비는 10 이상인 것을 특징으로 하는 양자 막대의 제조 방법.
The method of claim 8,
The method of manufacturing a quantum rod, characterized in that the ratio of the length in the long axis direction of the shell and the diameter of the core is 10 or more.
 서로 마주하는 제 1 기판 및 제 2 기판과;
상기 제 1 기판에 형성되며 서로 교대로 배열되는 화소 전극 및 공통 전극과;
상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 위치하며, 나노 크기를 반도체 물질로 형성된 코어(Core)와, 상기 코어를 감싸는 반도체 물질로 형성된 막대 형태의 쉘(Shell), 및 상기 쉘을 감싸는 유기 리간드(Ligand)를 포함하는 양자 막대를 포함하는 양자 막대층과;
상기 제 1 기판 하부에 위치하는 백라이트 유닛을 포함하며,
상기 코어가 상기 쉘의 장축 방향을 기준으로 상기 쉘의 가운데에 위치하며, 상기 양자 막대는 제 8항 내지 제 13항 중에서 어느 하나의 항에 기재된 방법에 따라 제조되는 양자 막대 표시장치.A first substrate and a second substrate facing each other;
Pixel electrodes and common electrodes formed on the first substrate and alternately arranged with each other;
A core positioned between the first and second substrates and formed of a semiconductor material having a nano size, a bar-shaped shell formed of a semiconductor material surrounding the core, and an organic ligand surrounding the shell. A quantum rod layer including a quantum rod including );
And a backlight unit positioned under the first substrate,
The quantum bar display device, wherein the core is located in the center of the shell based on the major axis direction of the shell, and the quantum rod is manufactured according to the method of any one of claims 8 to 13.
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