KR20200115745A - 양자점층 제조 방법, 양자점층을 포함하는 발광 소자 제조 방법, 및 양자점층을 포함하는 표시 장치 - Google Patents

양자점층 제조 방법, 양자점층을 포함하는 발광 소자 제조 방법, 및 양자점층을 포함하는 표시 장치 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 따른 양자점층 제조방법은 제1 발광 전극, 제2 발광 전극, 및 제3 발광 전극이 배치된 기판을 제공하는 단계, 제1 극성을 갖도록 표면 처리된 제1 양자점을 포함하는 제1 혼합 용액을 제공하는 단계, 제1 발광 전극에 제1 극성과 반대 극성인 제2 극성을 제공하는 단계, 제1 발광 전극 상에 제1 양자점을 배치하는 단계, 및 제1 혼합 용액을 건조하여 제1 양자점층을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

양자점층 제조 방법, 양자점층을 포함하는 발광 소자 제조 방법, 및 양자점층을 포함하는 표시 장치{MANUFACTURING METHOD FOR QUANTUM DOT LAYER AND MANUFACTURING METHOD FOR LUMINESCENCE DEVICE INCLUDING THE QUANTUM DOT LAYER AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE QUANTUM DOT LAYER}
본 발명은 양자점층 제조 방법, 양자점층을 포함하는 발광 소자 제조 방법, 및 양자점층을 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
이동 통신 단말기, 디지털 카메라, 노트북, 모니터, TV등의 전자기기는 영상을 표시하기 위한 디스플레이 장치를 포함한다.
디스플레이 장치에서 양자점은 발광 소자의 재료 또는 광제어층의 재료로 활발하게 사용되고 있다. 일반적으로 양자점층을 포함하는 발광 소자 또는 광제어층 제조 시, 미세 금속 마스크(Fine Metal Mask)를 이용하여 양자점을 증착한다. 그러나 미세 금속 마스크를 이용하여 양자점을 증착하는 경우 마스크의 면적이 넓어질수록 마스크가 휘게 되어 대형 디스플레이 장치의 제조가 어렵고, 낭비되는 재료가 많아져 공정 비용이 증가된다.
한편, 상술한 문제를 해결하기 위한 연구들이 활발하게 진행되고 있다.
본 발명은 마스크 없이 양자점층, 및 양자점층을 포함하는 발광 소자를 제조하는 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 마스크를 사용하지 않고 제조된 양자점층을 포함하는 표시장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양자점층 제조 방법은 평면상에서 서로 이격된 제1 발광 전극, 제2 발광 전극, 및 제3 발광 전극이 배치된 기판을 제공하는 단계, 제1 극성을 갖도록 표면 처리된 제1 양자점을 포함하는 제1 혼합 용액을 상기 제1 내지 제3 발광 전극들 상에 제공하는 단계, 상기 제1 발광 전극에 상기 제1 극성과 반대 극성인 제2 극성을 제공하는 단계, 상기 제2 극성이 제공된 상기 제1 발광 전극 상에 상기 제1 양자점을 배치하는 단계, 및 상기 제1 혼합 용액을 건조하여 제1 양자점층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 제1 혼합 용액을 상기 제1 내지 제3 발광 전극들 상에 제공하는 단계는, 극성 물질을 포함하는 베이스 용액에 제1 베이스 양자점을 혼합하여 제1 혼합 용액을 제조하는 단계를 포함한다.
일 실시예의 양자점층 제조 방법은 상기 제1 극성을 갖도록 표면 처리된 제2 양자점을 포함하는 제2 혼합 용액을 상기 제1 내지 제3 발광 전극들 상에 제공하는 단계, 상기 제2 발광 전극에 상기 제2 극성을 제공하는 단계, 상기 제2 극성이 제공된 상기 제2 발광 전극 상에 상기 제2 양자점을 배치하는 단계, 상기 제2 혼합 용액을 건조하여 제2 양자점층을 형성하는 단계, 상기 제1 극성을 갖도록 표면 처리된 제3 양자점을 포함하는 제3 혼합 용액을 상기 제1 내지 제3 발광 전극들 상에 제공하는 단계, 상기 제3 발광 전극에 상기 제2 극성을 제공하는 단계, 상기 제2 극성이 제공된 상기 제3 발광 전극 상에 상기 제3 양자점을 배치하는 단계, 및 상기 제3 혼합 용액을 건조하여 제3 양자점층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예의 양자점층 제조 방법은 상기 제1 내지 제3 양자점층 상에 제2 전극을 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 양자점층은 적색 광을 발광하고, 상기 제2 양자점층은 녹색 광을 발광하고, 상기 제3 양자점층은 청색 광을 발광하는 것일 수 있다.
상기 제1 극성은 양극성일 수 있다. 상기 극성 물질은 아미노기 및 실란기를 포함하는 유기 화합물일 수 있다.
상기 극성 물질은 3-아미노프로필트리에톡시실란(APTES), 3-아미노프로필트리메톡시실란(APTMS), N-(6-아미노헥실)-3-아미노프로필트리메톡시실란(AHAPS), N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란(AEAPS), 3-아미노프로필-디메틸에톡시실란(APMES), 및 3-(N,N-디메틸)-아미노프로필트리메톡시실란(DMAPS) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
상기 제1 극성은 음극성일 수 있다. 상기 극성 물질은 티올기 및 카르복실기를 포함하는 유기 화합물일 수 있다.
상기 극성 물질은 mercaptoacetic acid 유도체, mercaptopropionic acid 유도체, mercaptobutyric acid 유도체, 및 mercaptovaleric acid 유도체 중 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
상기 제1 양자점층은 청색 광을 흡수하여 적색 광 또는 녹색 광을 방출하는 양자점층일 수 있다.
상기 기판은 90% 이상의 광 투과도를 가질 수 있다.
상기 제1 양자점을 배치하는 단계는 상기 제2 발광 전극 및 상기 제3 발광 전극에 상기 제1 극성을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법은 제1 전극이 배치된 기판을 제공하는 단계, 제1 극성을 갖도록 극성 물질로 표면 처리된 양자점을 포함하는 제1 혼합 용액을 상기 제1 전극 상에 제공하는 단계, 상기 제1 전극에 상기 제1 극성과 반대 극성인 제2 극성을 제공하는 단계, 상기 제2 극성이 제공된 상기 제1 전극 상에 상기 양자점을 배치하는 단계, 상기 제1 혼합 용액을 건조하여 양자점층을 형성하는 단계 및 상기 양자점층 상에 제2 전극을 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 극성 물질은 아미노기 및 실란기, 또는 티올기 및 카르복실기를 포함하는 유기 화합물일 수 있다.
상기 극성 물질은 3-아미노프로필트리에톡시실란(APTES), 3-아미노프로필트리메톡시실란(APTMS), N-(6-아미노헥실)-3-아미노프로필트리메톡시실란(AHAPS), N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란(AEAPS), 3-아미노프로필-디메틸에톡시실란(APMES), 및 3-(N,N-디메틸)-아미노프로필트리메톡시실란(DMAPS) 중 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 또는, 상기 극성 ㅁ루질은 mercaptoacetic acid 유도체, mercaptopropionic acid 유도체, mercaptobutyric acid 유도체, 및 mercaptovaleric acid 유도체 중 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 제1 화소 영역, 제2 화소 영역, 제3 화소 영역, 제1 발광 소자, 제2 발광 소자, 및 제3 발광 소자를 포함할 수 있다.
상기 제1 발광 소자, 상기 제2 발광 소자, 및 상기 제3 발광 소자는 상기 제1 화소 영역, 상기 제2 화소 영역, 및 상기 제3 화소 영역 각각에 일대일 대응할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 발광 소자들 각각은 제1 전극, 제2 전극, 및 양자점층을 포함할 수 있다. 상기 양자점층은 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되며 극성 물질로 표면 처리된 양자점을 포함할 수 있다. 상기 극성 물질은 아미노기 및 실란기, 또는 티올기 및 카르복실기를 포함하는 유기 화합물일 수 있다.
상기 극성 물질은 3-아미노프로필트리에톡시실란(APTES), 3-아미노프로필트리메톡시실란(APTMS), N-(6-아미노헥실)-3-아미노프로필트리메톡시실란(AHAPS), N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란(AEAPS), 3-아미노프로필-디메틸에톡시실란(APMES), 및 3-(N,N-디메틸)-아미노프로필트리메톡시실란(DMAPS) 중 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 또는, 상기 극성 물질은 mercaptoacetic acid 유도체, mercaptopropionic acid 유도체, mercaptobutyric acid 유도체, 및 mercaptovaleric acid 유도체 중 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
상기 제1 내지 제3 발광 소자들 각각은 전자 수송 영역, 및 정공 수송 영역을 더 포함할 수 있다. 상기 전자 수송 영역은 상기 제1 전극 및 상기 양자점층 사이에 배치될 수 있다. 상기 정공 수송 영역은 상기 양자점층 및 상기 제2 전극 사이에 배치된 정공 수송 영역을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 발광 소자는 적색 광을 발광하고, 상기 제2 발광 소자는 녹색 광을 발광하고, 상기 제3 발광 소자는 청색 광을 발광할 수 있다.
일 실시예에 따른 양자점층 및 양자점층을 포함하는 발광 소자의 제조 방법에 의할 때, 대형 디스플레이 장치를 제조할 수 있다.
일 실시예에 따른 양자점층 및 양자점층을 포함하는 발광 소자의 제조 방법에 의할 때, 공정 비용이 절감될 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 마스크를 사용하지 않고 제조될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 2a는 일 실시예에 따른 양자점층 제조 방법의 순서도이다.
도 2b는 일 실시예에 따른 양자점층 제조 방법의 순서도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 양자점층을 포함하는 발광 소자 제조 방법의 순서도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 5a는 제1 내지 제3 발광 전극이 형성된 기판을 제공하는 단계를 도시한 단면도이다.
도 5b는 제1 혼합 용액을 제조하는 단계를 도시한 도면이다.
도 5c는 일 실시예에 따른, 극성 물질로 표면 처리된 양자점 발광체를 도시한 사시도이다.
도 5d는 제1 혼합 용액을 제1 내지 제3 발광 전극들 상에 제공하는 단계를 도시한 단면도이다.
도 5e는 제1 발광 전극에 제2 극성을 제공하는 단계를 도시한 단면도이다.
도 5f는 제1 혼합 용액을 건조하여 제1 양자점층을 형성하는 단계를 도시한 단면도이다.
도 5g는 제2 혼합 용액을 제1 내지 제3 발광 전극들 상에 제공하는 단계를 도시한 단면도이다.
도 5h는 제2 발광 전극에 제2 극성을 제공하는 단계를 도시한 단면도이다.
도 5i는 제2 혼합 용액을 건조하여 제2 양자점층을 형성하는 단계를 도시한 단면도이다.
도 5j는 일 실시예에 따른 제2 발광 전극 및 제3 발광 전극에 제1 극성을 제공하는 단계를 도시한 단면도이다.
도 5k는 일 실시예에 따른 양자점층 제조 방법에 의해 형성된 양자점층이 배치된 기판을 도시한 단면도이다.
도 5l은 일 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법에 의해 형성된 발광 소자가 배치된 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법에 의해 형성된 발광 소자가 배치된 표시 장치를 도시한 단면도이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결 된다", 또는 "결합된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
"및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로 여기에서 정의된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)의 사시도이다. 도 1에 도시된 것과 같이, 표시 장치(DD)는 표시면(IS)을 통해 이미지(IM)를 표시할 수 있다. 표시면(IS)은 제1 방향축(DR1) 및 제2 방향축(DR2)이 정의하는 면과 평행한다. 표시면(IS)의 법선 방향, 즉 표시 장치(DD)의 두께 방향은 제3 방향축(DR3)이 지시한다.
이하에서 설명되는 각 부재들 또는 유닛들의 전면(또는 상부면)과 배면(또는 하면)은 제3 방향축(DR3)에 의해 구분된다. 그러나, 본 실시예에 도시된 제1 내지 제3 방향축들(DR1, DR2, DR3)은 예시에 불과하고 제1 내지 제3 방향축들(DR1, DR2, DR3)이 지시하는 방향들은 상대적인 개념으로서 다른 방향들로 변환될 수 있다. 이하, 제1 내지 제3 방향들은 제1 내지 제3 방향축들(DR1, DR2, DR3) 각각 이 지시하는 방향으로써 동일한 도면 부호를 참조한다.
본 발명의 일 실시예에서 평면형 표시면을 구비한 표시 장치(DD)를 도시하였으나, 실시예가 이에 제한되지 않는다. 표시 장치(DD)는 곡면형 표시면 또는 입체형 표시면을 포함할 수도 있다. 입체형 표시면은 서로 다른 방향을 지시하는 복수 개의 표시영역들을 포함하고, 예컨대, 다각 기둥형 표시면을 포함할 수도 있다.
본 실시예에 따른 표시 장치(DD)는 리지드 표시 장치일 수 있다. 그러나 실시예가 이에 제한되지 않고, 본 발명에 따른 표시 장치(DD)는 플렉서블 표시 장치(DD)일 수 있다. 본 실시예에서 휴대용 단말기에 적용될 수 있는 표시 장치(DD)를 예시적으로 도시하였다. 도시하지 않았으나, 메인보드에 실장된 전자모듈들, 카메라 모듈, 전원모듈 등이 하우징(미도시) 내에 수용되어 휴대용 단말기를 구성할 수 있다. 본 발명에 따른 표시 장치(DD)는 텔레비전, 모니터 등과 같은 대형 전자장치를 비롯하여, 테블릿, 자동차 네비게이션, 게임기, 스마트 와치 등과 같은 중소형 전자장치 등에 적용될 수 있다.
도 1에 도시된 것과 같이, 표시면(IS)은 이미지(IM)가 표시되는 표시영역(DA) 및 표시영역(DA)에 인접한 비표시영역(NDA)을 포함할 수 있다. 비표시영역(NDA)은 이미지가 표시되지 않는 영역이다. 도 1에는 이미지(IM)의 일 예로 아이콘 이미지들을 도시하였다.
도 1에 도시된 것과 같이, 표시영역(DA)은 사각형상일 수 있다. 비표시영역(NDA)은 표시영역(DA)을 에워쌀 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 표시영역(DA)의 형상과 비표시영역(NDA)의 형상은 상대적으로 디자인될 수 있다.
표시 장치(DD)는 양자점층(EML1, EML2, EML3, 도 5l 등)을 포함할 수 있다. 또한 표시 장치(DD)는 양자점층(EML1, EML2, EML3, 도 5l 등)을 포함하는 발광 소자(LD1, LD2, LD3, 도 5l 등)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 양자점층(EML1, EML2, EML3, 도 5l 등)은 광을 방출하는 발광층 또는 광의 파장을 장파장으로 변환시키거나 투과시키는 광제어층으로 사용될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 일 실시예에 따른 양자점층(EML1, EML2, EML3, 도 5l 등)의 제조 방법(S1000, S1100)의 순서도이다. 도 5a 내지 도 5k는 일 실시예에 따른 양자점층(EML1, EML2, EML3)의 제조 방법(S1000, S1100)의 각 단계를 구체적을 도시한 도면이다.
도 2a를 참조할 때, 양자점층(EML1, EML2, EML3)의 제조 방법(S1000)은 제1 내지 제3 발광 전극들(EL1-1, EL1-2, EL1-3)이 형성된 기판(SUB)을 제공하는 단계(S110), 극성 물질(PM)을 포함하는 용액에 제1 양자점(QD1)을 혼합하여 제1 혼합 용액(SOL1)을 제조하는 단계(S111), 제1 혼합 용액(SOL1)을 제1 내지 제3 발광 전극들(EL1-1, EL1-2, EL1-3) 상에 제공하는 단계(S120), 제1 발광 전극(EL1-1)에 제2 극성을 제공하는 단계(S130), 제1 발광 전극(EL1-1) 상에 제1 양자점(QD1)을 배치하는 단계(S140), 제1 혼합 용액(SOL1)을 건조하여 제1 양자점층(EML1)을 형성하는 단계(S150), 제2 혼합 용액(SOL2)을 제1 내지 제3 발광 전극들(EL1-1, EL1-2, EL1-3) 상에 제공하는 단계(S160), 제2 발광 전극(EL1-2)에 제2 극성을 제공하는 단계(S170), 제2 발광 전극(EL1-2) 상에 제2 양자점(QD2)을 배치하는 단계(S180), 제2 혼합 용액(SOL2)을 건조하여 제2 양자점층(EML2)을 형성하는 단계(S190), 제3 혼합 용액(미도시)을 제1 내지 제3 발광 전극들(EL1-1, EL1-2, EL1-3) 상에 제공하는 단계(S200), 제3 발광 전극(EL1-3)에 제2 극성을 제공하는 단계(S210), 제3 발광 전극(EL1-3) 상에 제3 양자점(미도시)을 배치하는 단계(S220), 및 제3 혼합 용액을 건조하여 제3 양자점층(EML3)을 형성하는 단계(S230)를 포함할 수 있다.
도 2b를 참조할 때, 일 실시예에 따른 양자점층(EML1, EML2, EML3)의 제조 방법(S1100)은 제2 발광 전극(EL1-2) 및 제3 발광 전극(EL1-3)에 제1 극성을 제공하는 단계(S131)를 더 포함할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 양자점층(EML1)을 포함하는 발광 소자(LD1)의 제조 방법(S1200)의 순서도이다.
도 2 a, 도 2b, 및 도 3에 따른 제조 방법(S1000, S1100, S1200)에 대한 자세한 설명은 후술한다.
도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)의 평면도이다. 도 4에서는 표시 장치(DD)를 상면에서 바라본 것을 도시하였다.
도 4를 참조하면, 표시 장치(DD)에는 제1 화소 영역들(PXA1), 제2 화소 영역들(PXA2), 제3 화소 영역들(PXA3), 및 비화소 영역(NPXA)이 정의될 수 있다.
제1 화소 영역들(PXA1)은 제1 방향(DR1)을 따라 배열되고, 제2 화소 영역들(PXA2)은 제1 방향(DR1)을 따라 배열되고, 제3 화소 영역들(PXA3)은 제1 방향(DR1)을 따라 배열될 수 있다. 제1 화소 영역들(PXA1), 제2 화소 영역들(PXA2), 및 제3 화소 영역들(PXA3)은 제2 방향(DR2)을 따라 교대로 배열될 수 있다. 예를 들어, 하나의 제1 화소 영역(PXA1), 하나의 제2 화소 영역(PXA2), 하나의 제3 화소 영역(PXA3)이 제2 방향(DR2)을 따라 순차적으로 배열될 수 있다.
비화소 영역(NPXA)은 제1 화소 영역들(PXA1), 제2 화소 영역들(PXA2), 및 제3 화소 영역들(PXA3)에 인접하여 배치된 영역일 수 있다. 비화소 영역(NPXA)은 제1 화소 영역들(PXA1), 제2 화소 영역들(PXA2), 및 제3 화소 영역들(PXA3)의 경계를 설정할 수 있다.
제1 내지 제3 화소 영역들(PXA1, PXA2, PXA3)은 양자점층(EML1, EML2, EML3)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 화소 영역들(PXA1, PXA2, PXA3)은 양자점층(EML1, EML2, EML3)을 발광층 또는 광제어층으로 포함할 수 있다.
제1 화소 영역들(PXA1)은 제1 색광을 제공하고, 제2 화소 영역들(PXA2)은 제2 색광을 제공하고, 제3 화소 영역들(PXA3)은 제3 색광을 제공할 수 있다. 상기 제1 색광, 상기 제2 색광, 및 상기 제3색광은 서로 상이한 색의 광일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제3 색광 중 하나는 청색 광이고, 다른 하나는 적색 광이고, 또 다른 하나는 녹색 광일 수 있다.
이하, 도 2a 및 도 5a 내지 도 5k를 참조하여 일 실시예의 양자점층(EML1, EML2, EML3)의 제조 방법(S1000)에 대해 설명한다. 도 5a 내지 도 5k는 도 4의 I-I' 영역을 따라 절단한 단면에 대응되는 영역을 표시한 것일 수 있다.
도 5a는 도 2a의 제1 내지 제3 발광 전극(EL1-1, EL1-2, EL1-3)이 배치된 기판(SUB)을 제공하는 단계(S110)를 도시한 단면도이다. 도 2a 및 도 5a를 참조하면, 기판(SUB)은 베이스 기판(BS) 및 베이스 기판(BS) 상에 배치된 회로층(CL)을 포함할 수 있다. 회로층(CL)은 각각 제1 내지 제3 발광 전극(EL1-1, EL1-2, EL1-3)과 연결된 복수의 트랜지스터를 포함할 수 있다. 베이스 기판(BS)은 실리콘 기판, 플라스틱 기판, 유리 기판, 절연 필름, 또는 복수의 절연층들을 포함하는 적층 구조체일 수 있다.
기판(SUB) 상에는 평면상에서 서로 이격된 제1 내지 제3 발광 전극(EL1-1, EL1-2, EL1-3)이 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 발광 전극(EL1-1, EL1-2, EL1-3) 사이에는 배치된 화소 정의막(PDL)이 배치될 수 있다. 본 명세서에서 '평면상에서'는 표시 장치(DD)를 제3 방향(DR3, 두께 방향)으로 바라보았을 때를 의미할 수 있다.
화소 정의막(PDL)은 제1 내지 제3 발광 전극(EL1-1, EL1-2, EL1-3)의 일부와 평면상에서 중첩할 수 있다. 도시된 바는 없으나, 일 실시예에서 화소 정의막(PDL)은 생략될 수 있다.
도 5b는 도 2a의 제1 혼합 용액(SOL)을 제조하는 단계(S100)를 도시한 도면이다.
도 5b 및 도 2를 참조하면, 극성 물질(PM)을 포함하는 용액에 제1 양자점(QD1)을 혼합하여 제1 혼합 용액(SOL1)을 제조하는 단계(S111)를 포함할 수 있다. 제1 혼합 용액(SOL1)의 단위 부피당 제1 양자점(QD1)의 개수는 형성하고자 하는 제1 양자점층(EML1)의 면적 및 두께에 따라 조절될 수 있다.
극성 물질(PM)을 포함하는 용액에 제1 양자점(QD1)을 혼합하면 극성 물질(PM)에 의해 제1 양자점(QD1)이 표면 처리 되어 극성을 나타낼 수 있다.
예를 들어, 극성 물질(PM)이 제1 양자점(QD1)의 표면과 반응 및 결합하여 제1 양자점(QD1) 표면이 개질되고, 극성 물질(PM)이 갖는 극성에 의해 제1 양자점(QD1)의 표면이 극성을 나타낼 수 있다. 또는, 극성 물질(PM)이 제1 양자점(QD1)의 표면을 둘러싸고, 마이셀(micelle) 구조와 유사한 구조를 형성함으로써 제1 양자점(QD1)의 표면이 극성을 나타낼 수 있다. 극성 물질(PM)은 유기 화합물 일 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되지 않으며 금속 화합물 또는 무기 화합물일 수 있다.
도시된 바는 없으나, 제1 혼합 용액(SOL1)은 산 또는 염기를 포함할 수 있다. 산 또는 염기 각각은 브뢴스테드 로우리 산 또는 브뢴스테드 로우리 염기일 수 있다.
도 5c는 일 실시예에 따른, 극성 물질(PM)로 표면 처리된 양자점(QD)을 도시한 사시도이다. 도 5c를 참조할 때, 극성 물질(PM)로 표면 처리된 양자점(QD)은 베이스 양자점(QD-B) 및 베이스 양자점(QD-B)을 둘러싼 극성 물질을 포함할 수 있다.
베이스 양자점(QD-B)은 입사되는 광을 흡수하여 입사된 광 보다 장파장의 광을 방출하는 광 변환 입자일 수 있다. 또는 베이스 양자점(QD-B)은 자발광 물질로 사용되는 자발광 입자일 수 있다.
베이스 양자점(QD-B)은 수 나노미터 크기의 결정 구조를 가진 물질로, 수백에서 수천 개 정도의 원자로 구성되며, 작은 크기로 인해 에너지 밴드 갭(band gap)이 커지는 양자 구속(quantum confinement) 효과를 나타낸다. 양자점들에 밴드 갭보다 에너지가 높은 파장의 빛이 입사하는 경우, 베이스 양자점(QD-B)들은 그 빛을 흡수하여 들뜬 상태로 되고, 특정 파장의 광을 방출하면서 바닥 상태로 떨어진다. 방출된 파장의 빛은 밴드 갭에 해당되는 값을 갖는다. 베이스 양자점(QD-B)은 그 크기와 조성 등을 조절하면 양자 구속 효과에 의한 발광 특성을 조절할 수 있다.
베이스 양자점(QD-B)은 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.
II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물, 및 HgZnTeS, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.
III-V족 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InGaP, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 원소로는 Si, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 화합물로는 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물일 수 있다.
이때, 이원소 화합물, 삼원소 화합물 또는 사원소 화합물은 균일한 농도로 입자 내에 존재하거나, 농도 분포가 부분적으로 다른 상태로 나누어져 동일 입자 내에 존재하는 것일 수 있다.
베이스 양자점(QD-B)은 코어(CORE)와 코어(CORE)를 둘러싸는 쉘(SHELL)을 포함하는 코어쉘 구조일 수 있다. 또한 하나의 양자점이 다른 양자점을 둘러싸는 코어(CORE)/쉘(SHELL) 구조를 가질 수도 있다. 코어(CORE)와 쉘(SHELL)의 계면은 쉘(SHELL)에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 베이스 양자점(QD-B)은 전술한 나노 결정을 포함하는 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 쉘을 포함하는 코어-쉘 구조를 가질 수 있다. 상기 베이스 양자점(QD-B)의 쉘은 상기 코어의 화학적 변성을 방지하여 반도체 특성을 유지하기 위한 보호층 역할 및/또는 양자점에 전기 영동 특성을 부여하기 위한 차징층(charging layer)의 역할을 수행할 수 있다. 상기 쉘은 단층 또는 다중층일 수 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다. 상기 베이스 양자점(QD-B)의 쉘의 예로는 금속 또는 비금속의 산화물, 반도체 화합물 또는 이들의 조합 등을 들 수 있다.
예를 들어, 상기 금속 또는 비금속의 산화물은 SiO2, Al2O3, TiO2, ZnO, MnO, Mn2O3, Mn3O4, CuO, FeO, Fe2O3, Fe3O4, CoO, Co3O4, NiO 등의 이원소 화합물, 또는 MgAl2O4, CoFe2O4, NiFe2O4, CoMn2O4 등의 삼원소 화합물을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
베이스 양자점(QD-B)은 나노미터 스케일의 크기를 갖는 입자일 수 있다. 베이스 양자점(QD-B)은 약 45nm 이하, 바람직하게는 약 40nm 이하, 더욱 바람직하게는 약 30nm 이하의 발광 파장 스펙트럼의 반치폭(full width of half maximum, FWHM)을 가질 수 있으며, 이 범위에서 색순도나 색재현성을 향상시킬 수 있다. 또한 이러한 베이스 양자점(QD-B)들을 통해 발광되는 광은 전 방향으로 방출되는바, 광 시야각이 향상될 수 있다.
또한, 베이스 양자점들(QD-B)의 형태는 당 분야에서 일반적으로 사용하는 형태의 것으로 특별히 한정하지 않지만, 보다 구체적으로 구형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm), 또는 입방체(cubic)의 나노 입자, 나노 튜브, 나노 와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등의 형태의 것을 사용할 수 있다.
도 5c에 도시된 바와 같이, 극성 물질(PM)로 베이스 양자점(QD-B)을 표면 처리 하는 경우 극성 물질(PM)이 베이스 양자점(QD-B)의 쉘(SHELL)의 표면을 둘러쌀 수 있다. 극성 물질(PM)은 베이스 양자점(QD-B)의 쉘(SHELL)과 직접 결합하거나 인력에 의해 쉘(SHELL)을 둘러싼 것일 수 있다. 베이스 양자점(QD-B)은 극성 물질(PM)에 의해 제1 극성을 가질 수 있다. 제1 극성은 양극성 또는 음극성일 수 있다.
극성 물질(PM)은 아미노기(amino group) 및 실란기(silane group)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 극성 물질(PM)은 3-아미노프로필트리에톡시실란(APTES), 3-아미노프로필트리메톡시실란(APTMS), N-(6-아미노헥실)-3-아미노프로필트리메톡시실란(AHAPS), N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란(AEAPS), 3-아미노프로필-디메틸에톡시실란(APMES), 및 3-(N,N-디메틸)-아미노프로필트리메톡시실란(DMAPS) 중 적어도 하나일 수 있다.
극성 물질(PM)이 아미노기 및 실란기를 포함하는 경우 실란기가 양자점(QD)을 둘러쌀 수 있다. 아미노기는 혼합 용액에 존재하는 산으로부터 수소를 받아 암모늄 이온을 형성할 수 있고, 따라서 극성 물질(PM)의 표면이 양극성을 나타낼 수 있다.
극성 물질(PM)은 티올기(thio group) 및 카르복실기(carboxylic group)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 극성 물질(PM)은 mercaptoacetic acid 유도체, mercaptopropionic acid 유도체, mercaptobutyric acid 유도체, 및 mercaptovaleric acid 유도체 중 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
극성 물질(PM)이 티올기 및 카르복실기를 포함하는 경우 티올기가 베이스 양자점(QD-B)을 둘러쌀 수 있다. 카르복실기는 혼합 용액에 존재하는 염기에 수소를 제공하여 카르복실 음이온을 형성할 수 있고, 따라서 극성 물질(PM)의 표면이 음극성을 나타낼 수 있다.
상술한 극성 물질(PM)은 예시적인 기재에 불과하며, 베이스 양자점(QD-B)에 극성을 갖게 할 수 있는 물질이라면 특별히 한정되지 않는다.
또한, 상술한 베이스 양자점(QD-B)의 표면이 극성을 나타내도록 하는 메커니즘은 예시적인 기재이며, 극성 물질(PM)의 구조 및 종류에 따라 베이스 양자점(QD-B)은 다른 메커니즘에 의해 극성을 나타낼 수 있다.
도 5d는 도 2a의 제1 혼합 용액(SOL1)을 제1 내지 제3 발광 전극들 (EL1-1, EL1-2, EL1-3)상에 제공하는 단계(S160)를 도시한 단면도이다. 도 5e는 도 2a의 제1 발광 전극(EL1-1)에 제2 극성을 제공하는 단계(S130) 및 도 3의 제2 발광 전극(EL1-2) 및 제3 발광 전극(EL1-3)에 제1 극성을 제공하는 단계(S140)를 도시한 단면도이다.
도 2a, 도 5d, 및 도 5e를 참조할 때, 제1 혼합 용액(SOL1)이 제1 내지 제3 발광 전극들 (EL1-1, EL1-2, EL1-3)상에 제공될 수 있다. 이후, 제1 발광 전극(EL1-1)에 제1 극성과 반대 극성인 제2 극성이 제공될 수 있다. 제1 발광 전극(EL1-1)에 제2 극성이 제공되는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 당 분야의 통상의 기술자가 용이하게 사용할 수 있는 방법이 다양하게 사용될 수 있다.
제1 발광 전극(EL1-1)에 제2 극성이 제공되면, 제1 극성을 갖도록 극성 물질로 표면 처리된 제1 양자점(QD1)과 제1 발광 전극(EL1-1) 사이에 인력이 발생할 수 있다. 따라서, 제1 양자점(QD1)이 제1 발광 전극(EL1-1) 상에 배치될 수 있다. 이 때, 제2 발광 전극(EL1-2) 및 제3 발광 전극(EL1-3)은 제2 극성을 갖지 않으므로 제1 양자점(QD1)이 배치되지 않을 수 있다.
도 5f는 도 2a의 제1 혼합 용액(SOL1)을 건조하여 제1 양자점층(EML1)을 형성하는 단계(S150)를 도시한 단면도이다. 도 2a 및 도 5f를 참조할 때, 제1 혼합 용액(SOL1)이 건조되어 제1 양자점층(EML1)이 형성될 수 있다. 제1 혼합 용액(SOL1)이 건조되는 경우 제1 양자점(QD1)은 제1 발광 전극(EL1-1) 상에 고정되어 제1 양자점층(EML1)을 형성할 수 있다.
건조 시간 및 건조 온도는 특별히 한정되지 않으며, 제1 혼합 용액(SOL1)의 부피 및 제1 혼합 용액(SOL1)의 단위 부피당 제1 양자점(QD1)의 개수에 따라 조절될 수 있다.
도시된 바는 없으나 제1 혼합 용액(SOL1)을 제1 내지 제3 발광 전극들 (EL1-1, EL1-2, EL1-3)상에 제공하는 단계(S160) 전에, 제1 내지 제3 발광 전극들(EL1-1, EL1-2, EL1-3) 상에 정공 수송 영역(HTR, 도6)을 배치하는 단계가 더 포함될 수 있다. 또한 건조 단계 이후 제1 양자점층(EML1)을 경화 또는 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 5g는 도 2a의 제2 혼합 용액(SOL2)을 제1 내지 제3 발광 전극들(EL1-1, EL1-2, EL1-3) 상에 제공하는 단계(S160)를 도시한 단면도이다. 도 5h는 도 2a의 제2 발광 전극(EL1-2)에 제2 극성을 제공하는 단계(S170)를 도시한 단면도이다. 도 5i는 도 2a의 제2 혼합 용액(SOL2)을 건조하여 제2 양자점층(EML2)을 형성하는 단계(S180)를 도시한 단면도이다.
도 5g 내지 도 5i에 도시된 각 단계들에는, 상술한 도 5d 내지 도 5f에서 설명한 내용과 실질적으로 동일한 내용이 적용될 수 있으므로 자세한 내용은 생략한다.
도 2a를 참조하면, 양자점층(EML1, EML2, EML3)의 제조 방법(S1000)은 제3 혼합 용액(미도시)을 제1 내지 제3 발광 전극들(EL1-1, EL1-2, EL1-3) 상에 제공하는 단계(S200), 제3 발광 전극(EL1-3)에 제2 극성을 제공하는 단계(S210), 제3 발광 전극(EL1-3) 상에 제3 양자점(미도시)을 배치하는 단계(S220), 및 제3 혼합 용액을 건조하여 제3 양자점층을 형성하는 단계(S230)를 포함할 수 있다.
제3 혼합 용액(미도시)을 제1 내지 제3 발광 전극들(EL1-1, EL1-2, EL1-3) 상에 제공하는 단계(S200), 제3 발광 전극(EL1-3)에 제2 극성을 제공하는 단계(S210), 제3 발광 전극(EL1-3) 상에 제3 양자점(미도시)을 배치하는 단계(S220), 및 제3 혼합 용액(미도시)을 건조하여 제3 양자점층(EML3)을 형성하는 단계(S230)에는 도 5e 내지 도 5f에서 도시한 단계들(S120, S130, S140, S150)에서 설명된 내용과 실질적으로 동일한 내용이 적용될 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.
도시된 바는 없으나 제3 혼합 용액(미도시)을 건조하여 제3 양자점층(EML3)을 형성하는 단계(S230) 이후에, 제1 내지 제3 양자점층들(EML1, EML2, EML3) 상에 전자 수송 영역(ETR, 도6)을 배치하는 단계가 더 포함될 수 있다.
이하 도 2b 및 도 5j를 참조하여 일 실시예에 따른 양자점층(EML1, EML2, EML3)의 제조 방법(S1100)을 설명한다.
도 5j는 일 실시예에 따른 제2 발광 전극(EL1-2) 및 제3 발광 전극(EL1-3)에 제1 극성을 제공하는 단계를 도시한 단면도이다.
도 2b 및 도 5j를 참조할 때, 일 실시예에 따른 양자점층(EML1, EML2, EML3)의 제조 방법(S1100)은 제2 발광 전극(EL1-2) 및 제3 발광 전극(EL1-3)에 제1 극성을 제공하는 단계(S131)를 더 포함한다. 제2 발광 전극(EL1-2) 및 제3 발광 전극(EL1-3)에 제1 극성을 제공하는 단계(S131)는 제1 발광 전극(EL1-1)에 제2 극성을 제공하는 단계(S130)와 동시에 진행될 수 있다.
일 실시예의 제1 양자점(QD1)은 제1 극성을 갖도록 극성 물질(PM)로 표면처리 되어 있다. 따라서, 제2 발광 전극(EL1-2) 및 제3 발광 전극(EL1-3)에 제1 극성이 제공되는 경우, 제2 발광 전극(EL1-2) 및 제3 발광 전극(EL1-3)과 제1 양자점(QD1) 사이에는 척력이 발생한다. 따라서, 제1 양자점(QD1)은 제2 발광 전극(EL1-2) 및 제3 발광 전극(EL1-3)에 배치되지 않으며 제1 발광 전극(EL1-1) 상에만 배치될 수 있다. 따라서, 제1 양자점(QD1)을 제1 발광 전극(EL1-1)에만 선택적으로 배치할 수 있다.
도시된 바는 없으나, 제2 양자점(QD2) 및 제3 양자점(미도시) 각각이 제2 발광 전극(EL1-2) 및 제3 발광 전극(EL1-3) 상에 형성되는 경우에도 상술한 내용과 실질적으로 동일한 내용이 적용될 수 있음은 물론이다.
도 5k는 일 실시예에 따른 양자점층(EML1, EML2, EML3)의 제조 방법(S1000, S1100)에 의해 형성된 양자점층(EML1, EML2, EML3)이 배치된 기판(SUB)을 도시한 단면도이다.
도 5k를 참조하면 화소 정의막(PDL)에 의해 제1 내지 제3 화소 영역들(PXA1, PXA2, PXA3) 및 비화소 영역(NPXA)을 정의될 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 제1 화소 영역들(PXA1), 제2 화소 영역들(PXA2), 및 제3 화소 영역들(PXA3) 사이의 혼색을 방지할 수 있다.
제1 양자점층(EML1)은 평면상에서 제1 화소 영역(PXA1)과 중첩하고, 제2 양자점층(EML2)은 평면상에서 제2 화소 영역(PXA2)과 중첩하고, 제3 양자점층(EML3)은 평면상에서 제3 화소 영역(PXA3)과 중첩할 수 있다.
제1 내지 제3 화소 영역들(PXA1, PXA2, PXA3)들에는 도 4에서 설명한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
일 실시예에 따른 양자점층(EML1, EML2, EML3)이 배치된 기판(SUB)은 별도의 광원이 배치된 대향 기판(미도시) 상에 배치될 수 있다. 이 때, 별도의 광원은 특별히 한정되지 않으나 청색광을 발광하는 유기 전계 발광 소자일 수 있다.
이 때 양자점층(EML1, EML2, EML3)은 별도의 광원에서 방출되는 단파장의 광을 흡수하여 장파장의 광을 방출하는 광제어층의 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 별도의 광원에서 청색 광이 방출되는 경우 제1 양자점층(EML1)은 청색 광을 흡수하여 녹색 광, 또는 적색 광을 방출할 수 있다. 또는 별도의 광원에서 방출 되는 청색 광과 상이한 중심 파장을 갖는 청색광을 방출할 수 있다.
도 5k를 참조하면, 양자점층(EML1, EML2, EML3)이 모두 형성된 것으로 도시되었으나, 일 실시예에서 양자점층 중 어느 두 개만 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 양자점층(EML1) 및 제2 양자점층(EML2)만 형성될 수 있다. 이 때, 제3 양자점층(EML3)에 대응되는 영역은 별도의 광원에서 발광되는 광을 투과하는 영역일 수 있다.
양자점층(EML1, EML2, EML3)이 배치된 기판(SUB)은 90% 이상의 광투과도를 갖는 투명 기판일 수 있다. 따라서, 양자점층(EML1, EML2, EML3)에서 광이 외부로 발광될 때, 기판(SUB)을 통과하면서 생기는 광량의 손실을 최소화 할 수 있다. 필요한 경우, 기판(SUB)의 일부는 식각 등의 방법으로 제거될 수 있다.
양자점층(EML1, EML2, EML3) 하부에 배치된 제1 내지 제3 발광 전극들(EL1-1, EL1-2, EL1-3)은 투과형 전극일 수 있다. 제1 내지 제3 발광 전극들(EL1-1, EL1-2, EL1-3)은 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등을 포함할 수 있다.
이하, 도 3 및 도 5l을 참조하여 양자점층(EML1)을 포함하는 발광 소자(LD1)의 제조 방법(S1200)에 대하여 설명한다.
도 5l은 일 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법(S1200)에 의해 형성된 발광 소자(LD1, LD2, LD3)가 배치된 표시 장치(DD)를 도시한 단면도이다.
도 3을 참조할 때, 양자점층(EML1)을 포함하는 제1 발광 소자(LD1)의 제조 방법(S1200)은 제1 발광 전극(EL1-1)이 배치된 기판을 제공하는 단계(S110-1), 제1 극성을 갖도록 극성 물질(PM)로 표면 처리된 양자점(QD1)을 포함하는 제1 혼합 용액(SOL1)을 제1 전극(EL1-1) 상에 제공하는 단계(S120-1), 제1 발광 전극(EL1-1)에 제2 극성을 제공하는 단계(S130-1), 제1 전극(EL1-1) 상에 양자점(QD)을 배치하는 단계(S140-1), 제1 혼합 용액(SOL1)을 건조하여 양자점층(EML1)을 형성하는 단계(S150-1), 및 양자점층(EML1) 상에 제2 전극(EL2)을 배치하는 단계(S240)를 포함할 수 있다.
상기 단계들(S110-1, S120-1, S130-1, S140-1, S150-1) 각각은 도 2에 도시된 단계들(S110, S120, S130, S140, S150) 각각에 대응되는 단계이며 실질적으로 동일한 설명이 적용될 수 있다.
도 3에서는 도 5l에 개시된 제2 발광 소자(LD2) 및 제3 발광 소자(LD3)의 제조 방법에 대한 설명이 생략 되었으나, 제1 발광 소자(LD1)의 제조 방법(S1200)에 대한 설명이 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 양자점층(EML3)을 모두 형성한 후 제1 내지 제3 양자점층(EML3) 상에 제2 전극(EL2)을 배치하여 제1 내지 제3 발광 소자들(LD1, LD2, LD3)을 제조할 수 있다.
일 실시예의 양자점층(EML1)을 포함하는 발광 소자(LD1)의 제조 방법(S1200)이 양자점층(EML1) 상에 제2 전극(EL2)을 배치하는 단계(S240)를 포함함으로써, 발광층으로 기능하는 양자점층(EML1)이 제조될 수 있다.
도 5l을 참조할 때, 일 실시예의 발광 소자들(LD1, LD2, LD3)에서 양자점층(EML1, EML2, EML3)은 발광층으로 기능한다.
제1 내지 제3 발광 전극들(EL1-1, EL1-2, EL1-3)과 제2 전극(EL2)에 각각 전압이 인가됨에 따라 제1 내지 제3 발광 전극들(EL1-1, EL1-2, EL1-3)로부터 주입된 정공(hole)은 양자점층(EML1, EML2, EML3)로 이동되고, 제2 전극(EL2)로부터 주입된 전자 또한 양자점층(EML1, EML2, EML3)로 이동된다. 전자와 정공은 양자점층(EML1, EML2, EML3)에서 재결합하여 여기자(exciton)를 생성하며, 여기자가 여기 상태에서 바닥 상태로 떨어지면서 발광하게 된다.
이 때, 제1 양자점층(EML1)은 적색 광을 발광하고, 제2 양자점층(EML2)은 녹색 광을 발광하고, 제3 양자점층(EML3)은 청색 광을 발광할 수 있다.
제2 전극(EL2)은 투과형 전극일 수 있다. 제2 전극(EL2)은 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등을 포함할 수 있다.
양자점층(EML1, EML2, EML3)을 포함하는 발광 소자(LD1, LD2, LD3)의 제조 방법(S1200)에 의해 제조된 발광 소자(LD1, LD2, LD3)들이 배치된 표시 장치(DD)는, 제1 내지 제3 발광 전극들(EL1-1, EL1-2, EL1-3) 및 제2 전극으로부터 주입된 정공 및 전자를 양자점층(EML1, EML2, EML3)에서 재결합시킴으로써, 발광 재료인 양자점을 발광시킬 수 있다. 이 때, 제1 내지 제3 발광 전극들(EL1-1, EL1-2, EL1-3)은 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 제1 내지 제3 발광 전극들(EL1-1, EL1-2, EL1-3)은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함할 수 있다. 또는 상기 물질로 형성된 반사막이나 반투과막 및 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 형성된 투명 도전막을 포함하는 복수의 층 구조일 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 발광 소자(LD1, LD2, LD3) 제조 방법(S1200)에 의해 형성된 발광 소자(LD1, LD2, LD3)가 배치된 표시 장치(DD)를 도시한 단면도이다. 도6을 참조할 때, 발광 소자들(LD1, LD2, LD3) 각각은 정공 수송 영역(HTR)과 전자 수송 영역(ETR)을 더 포함할 수 있다.
제1 발광 소자(LD1)는 제1 양자점층(EML1)을 포함하고 적색 광을 방출할 수 있고, 제2 발광 소자(LD2)는 제2 양자점층(EML2)을 포함하고 녹색 광을 방출할 수 있고, 제3 발광 소자(LD3) 제3 양자점층(EML3)을 포함하고 청색 광을 방출할 수 있다.
발광 소자들(LD1, LD2, LD3)은, 상술한 양자점층(EML1, EML2, EML3)을 포함하는 발광 소자들(LD1, LD2, LD3)의 제조 방법(S1200)에 의해 제조된다. 따라서, 극성 물질(PM)로 표면 처리된 양자점(QD)을 포함하는 양자점층(EML1, EML2, EML3)을 포함할 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 각각 제1 내지 제3 발광 전극(EL1-1, EL1-2, EL1-3)들 및 양자점층(EML1, EML2, EML3) 사이에 배치될 수 있다. 정공 수송 영역(HTR)은 정공 수송 물질을 포함하고, 제1 내지 제3 발광 전극(EL1-1, EL1-2, EL1-3)들로부터 주입된 정공을 양자점층(EML1, EML2, EML3)로 효과적으로 수송하는 기능을 가질 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)은 각각 양자점층(EML1, EML2, EML3) 및 제2 전극(EL2) 사이에 배치될 수 있다. 전자 수송 영역(ETR)은 전자 수송 물질을 포함하고, 제2 전극(EL2)으로부터 주입된 전자를 양자점층(EML1, EML2, EML3)로 효과적으로 수송하는 기능을 가질 수 있다.
일 실시예에 따른 양자점층(EML1) 및 양자점층(EML1)을 포함하는 발광 소자(LD1)의 제조 방법(S1000, S1100, S1200)에 의할 때, 제1 극성을 갖도록 극성 물질(PM)로 표면 처리된 양자점(QD)이 제1 극성과 반대 극성인 제2 극성이 제공된 발광 전극(EL1-1) 상에 배치되므로 마스크 없이 양자점층(EML1) 및 양자점층(EML1)을 포함하는 발광 소자(LD1)를 제조할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)는 마스크를 사용하지 않고 제조될 수 있다. 따라서, 표시 장치의 대형화가 용이하고, 공정 비용이 절감될 수 있다.
실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
DD: 표시 장치
LD1, LD2, LD3: 제1 발광 소자, 제2 발광 소자, 제3 발광 소자
EML1, EML2, EML3: 제1 양자점층, 제2 양자점층, 제3 양자점층
PM: 극성 물질

Claims (20)

  1. 평면상에서 서로 이격된 제1 발광 전극, 제2 발광 전극, 및 제3 발광 전극이 배치된 기판을 제공하는 단계;
    제1 극성을 갖도록 표면 처리된 제1 양자점을 포함하는 제1 혼합 용액을 상기 제1 내지 제3 발광 전극들 상에 제공하는 단계;
    상기 제1 발광 전극에 상기 제1 극성과 반대 극성인 제2 극성을 제공하는 단계;
    상기 제2 극성이 제공된 상기 제1 발광 전극 상에 상기 제1 양자점을 배치하는 단계; 및
    상기 제1 혼합 용액을 건조하여 제1 양자점층을 형성하는 단계를 포함하는 양자점층 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 혼합 용액을 상기 제1 내지 제3 발광 전극들 상에 제공하는 단계는,
    극성 물질을 포함하는 베이스 용액에 제1 베이스 양자점을 혼합하여 제1 혼합 용액을 제조하는 단계를 포함하는 양자점층 제조 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 극성을 갖도록 표면 처리된 제2 양자점을 포함하는 제2 혼합 용액을 상기 제1 내지 제3 발광 전극들 상에 제공하는 단계;
    상기 제2 발광 전극에 상기 제2 극성을 제공하는 단계;
    상기 제2 극성이 제공된 상기 제2 발광 전극 상에 상기 제2 양자점을 배치하는 단계;
    상기 제2 혼합 용액을 건조하여 제2 양자점층을 형성하는 단계;
    상기 제1 극성을 갖도록 표면 처리된 제3 양자점을 포함하는 제3 혼합 용액을 상기 제1 내지 제3 발광 전극들 상에 제공하는 단계;
    상기 제3 발광 전극에 상기 제2 극성을 제공하는 단계;
    상기 제2 극성이 제공된 상기 제3 발광 전극 상에 상기 제3 양자점을 배치하는 단계; 및
    상기 제3 혼합 용액을 건조하여 제3 양자점층을 형성하는 단계를 더 포함하는 양자점층 제조 방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 극성은 양극성인 양자점층 제조 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 극성 물질은 아미노기 및 실란기를 포함하는 유기 화합물인 양자점층 제조 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 극성 물질은 3-아미노프로필트리에톡시실란(APTES), 3-아미노프로필트리메톡시실란(APTMS), N-(6-아미노헥실)-3-아미노프로필트리메톡시실란(AHAPS), N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란(AEAPS), 3-아미노프로필-디메틸에톡시실란(APMES), 및 3-(N,N-디메틸)-아미노프로필트리메톡시실란(DMAPS) 중 적어도 어느 하나인 양자점층 제조 방법.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 극성은 음극성인 양자점층 제조 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 극성 물질은 티올기 및 카르복실기를 포함하는 유기 화합물인 양자점층 제조 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    mercaptoacetic acid 유도체, mercaptopropionic acid 유도체, mercaptobutyric acid 유도체, 및 mercaptovaleric acid 유도체 중 선택되는 적어도 하나인 양자점층 제조 방법.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 양자점층은 청색 광을 흡수하여 적색 광 또는 녹색 광을 방출하는 양자점층 제조 방법.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 기판은 90% 이상의 광 투과도를 갖는 양자점층 제조 방법.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 양자점을 배치하는 단계는 상기 제2 발광 전극 및 상기 제3 발광 전극에 상기 제1 극성을 제공하는 단계를 더 포함하는 양자점층 제조 방법.
  13. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 양자점층 상에 제2 전극을 배치하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제1 양자점층은 적색 광을 발광하고, 상기 제2 양자점층은 녹색 광을 발광하고, 상기 제3 양자점층은 청색 광을 발광하는 양자점층 제조 방법.
  14. 제1 전극이 배치된 기판을 제공하는 단계;
    제1 극성을 갖도록 극성 물질로 표면 처리된 양자점을 포함하는 제1 혼합 용액을 상기 제1 전극 상에 제공하는 단계;
    상기 제1 전극에 상기 제1 극성과 반대 극성인 제2 극성을 제공하는 단계;
    상기 제2 극성이 제공된 상기 제1 전극 상에 상기 양자점을 배치하는 단계;
    상기 제1 혼합 용액을 건조하여 양자점층을 형성하는 단계; 및
    상기 양자점층 상에 제2 전극을 배치하는 단계를 포함하는 발광 소자 제조 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 극성 물질은 아미노기 및 실란기, 또는 티올기 및 카르복실기를 포함하는 유기 화합물인 발광 소자 제조 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 극성 물질은 3-아미노프로필트리에톡시실란(APTES), 3-아미노프로필트리메톡시실란(APTMS), N-(6-아미노헥실)-3-아미노프로필트리메톡시실란(AHAPS), N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란(AEAPS), 3-아미노프로필-디메틸에톡시실란(APMES), 및 3-(N,N-디메틸)-아미노프로필트리메톡시실란(DMAPS) 중 선택되는 적어도 하나이거나,
    mercaptoacetic acid 유도체, mercaptopropionic acid 유도체, mercaptobutyric acid 유도체, 및 mercaptovaleric acid 유도체 중 선택되는 적어도 하나인 발광 소자 제조 방법.
  17. 제1 화소 영역, 제2 화소 영역, 및 제3 화소 영역을 포함한 표시 장치에 있어서,
    상기 제1 화소 영역, 상기 제2 화소 영역, 및 상기 제3 화소 영역 각각에 일대일 대응하는 제1 발광 소자, 제2 발광 소자, 및 제3 발광 소자를 포함하고,
    상기 제1 내지 제3 발광 소자들 각각은 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되며 극성 물질로 표면 처리된 양자점을 포함하는 양자점층을 포함하고,
    상기 극성 물질은 아미노기 및 실란기, 또는 티올기 및 카르복실기를 포함하는 유기 화합물인 표시 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 극성 물질은 3-아미노프로필트리에톡시실란(APTES), 3-아미노프로필트리메톡시실란(APTMS), N-(6-아미노헥실)-3-아미노프로필트리메톡시실란(AHAPS), N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란(AEAPS), 3-아미노프로필-디메틸에톡시실란(APMES), 및 3-(N,N-디메틸)-아미노프로필트리메톡시실란(DMAPS) 중 선택되는 적어도 하나이거나,
    mercaptoacetic acid 유도체, mercaptopropionic acid 유도체, mercaptobutyric acid 유도체, 및 mercaptovaleric acid 유도체 중 선택되는 적어도 하나인 표시 장치.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 발광 소자들 각각은,
    상기 제1 전극 및 상기 양자점층 사이에 배치된 전자 수송 영역; 및
    상기 양자점층 및 상기 제2 전극 사이에 배치된 정공 수송 영역을 더 포함하는 표시 장치.
  20. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 발광 소자는 적색 광을 발광하고, 상기 제2 발광 소자는 녹색 광을 발광하고, 상기 제3 발광 소자는 청색 광을 발광 하는 표시 장치.
KR1020190033616A 2019-03-25 2019-03-25 양자점층 제조 방법, 양자점층을 포함하는 발광 소자 제조 방법, 및 양자점층을 포함하는 표시 장치 KR102655061B1 (ko)

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