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KR102835814B1 - Solvent free pattering method of qunatum dots - Google Patents

Solvent free pattering method of qunatum dots

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Publication number
KR102835814B1
KR102835814B1 KR1020220180379A KR20220180379A KR102835814B1 KR 102835814 B1 KR102835814 B1 KR 102835814B1 KR 1020220180379 A KR1020220180379 A KR 1020220180379A KR 20220180379 A KR20220180379 A KR 20220180379A KR 102835814 B1 KR102835814 B1 KR 102835814B1
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KR
South Korea
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mask layer
quantum dots
solvent
elastic mask
substrate
Prior art date
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KR1020220180379A
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Korean (ko)
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KR20240098532A (en
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이승현
신유섭
배준호
유현규
Original Assignee
경희대학교 산학협력단
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Publication date
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Abstract

본 발명의 양자점의 무용매 패터닝 방법은 기판을 마련하는 단계, 기판 상에 탄성체 마스크층을 적층하는 단계, 탄성체 마스크층 상에 패턴을 형성하는 단계, 형성된 패턴에 따라 탄성체 마스크층을 선택적으로 제거하는 단계 및, 선택적으로 제거된 탄성체 마스크층 상에 양자점층을 적층하는 단계를 포함한다. 이에 의해 본 발명은 탄성체 마스크층을 적용함으로써 무용매 패터닝 기법으로 고해상도 양자점 패턴을 구현할 수 있다.
본 발명은 (주)LGD와 산학협력 과제 (No. 20191395)의 지원을 받아 수행된 연구임.
The solvent-free patterning method of the quantum dot of the present invention comprises the steps of preparing a substrate, laminating an elastomeric mask layer on the substrate, forming a pattern on the elastomeric mask layer, selectively removing the elastomeric mask layer according to the formed pattern, and laminating a quantum dot layer on the selectively removed elastomeric mask layer. Accordingly, the present invention can implement a high-resolution quantum dot pattern using a solvent-free patterning technique by applying an elastomeric mask layer.
This invention was conducted with the support of LGD Co., Ltd. and the Industry-Academic Cooperation Project (No. 20191395).

Description

양자점의 무용매 패터닝 방법{SOLVENT FREE PATTERING METHOD OF QUNATUM DOTS}{SOLVENT FREE PATTERING METHOD OF QUNATUM DOTS}

본 발명은 양자점의 무용매 패터닝 방법에 관한 것으로서, 특히, 탄성체 마스크층을 적용함으로써 무용매 패터닝 기법으로 고해상도 양자점 패턴을 구현할 수 있는 양자점의 무용매 패터닝 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solvent-free patterning method of quantum dots, and more particularly, to a solvent-free patterning method of quantum dots capable of implementing a high-resolution quantum dot pattern using a solvent-free patterning technique by applying an elastomeric mask layer.

양자점(Quantum Dots, QD)를 10μm 이하의 픽셀로 패턴화하는 것은 중요하지만 매우 어려운 작업이다. 양자점의 품질은 용매와 물을 포함한 대부분의 화학 물질과 접촉할 때 현저하게 저하된다. 따라서 10 μm 이하의 특징을 정밀한 정렬로 패턴화하는 방법 중 하나인 일반 포토리소그래피는 양자점과 호환되지 않는다. 미세 금속 마스크(Fine Metal Mask, FMM) 방법과 잉크젯 프린팅은 양자점 패터닝의 가장 일반적인 방법이다. 그러나, 미세 금속 마스크 방식은 주기적인 세척이 필요하며, 금속 마스크 두께의 한계로 인해 마이크로 포밍 문제가 있다. 또한, 잉크젯 프린팅 기술에서는 노즐 막힘은 일반적인 문제이다. 더 중요한 것은 이 두 기술은 모두 10 μm 이하의 특징을 안정적으로 패턴화할 수 없다는 문제점이 있다. Patterning quantum dots (QDs) with sub-10 μm pixels is a critical but very challenging task. The quality of QDs deteriorates significantly when they come into contact with most chemicals, including solvents and water. Therefore, conventional photolithography, which is one of the methods for patterning sub-10 μm features with precise alignment, is not compatible with QDs. Fine metal mask (FMM) method and inkjet printing are the most common methods for QD patterning. However, the fine metal mask method requires periodic cleaning and has microforming problems due to the limitation of the metal mask thickness. In addition, nozzle clogging is a common problem in inkjet printing technology. More importantly, both of these technologies have the problem that they cannot reliably pattern sub-10 μm features.

또한, 용액 공정(solution process)을 기반으로 한 양자점층의 패터닝 단계가 여러 번 적용되어야 하므로, 제조 공정이 어려울 뿐 아니라 양자점층의 성능이 열화되는 문제가 발생한다. 잉크젯 프린팅을 비롯하여 여러 가지 용액 공정법이 개발되고 있으나, 먼저 패터닝된 양자점층이 후속 공정, 예를 들면, 마스크 형성 공정, 노광 공정, 식각 공정, 현상 공정과 같은 단위 공정에서 다수의 용매 및 자외선(UV ray)에 노출되어, 양자점층이 손상되거나 심각한 성능 저하가 발생할 수 있다. 또한, 용액 공정이 여러 번 진행되면 양자점이 공기 중에 노출되는 시간이 길어지므로, 양자점의 안정성에도 좋지 않은 영향을 줄 수 있다.In addition, since the patterning step of the quantum dot layer based on the solution process must be applied multiple times, not only is the manufacturing process difficult, but there is also a problem that the performance of the quantum dot layer deteriorates. Although various solution process methods including inkjet printing are being developed, the first patterned quantum dot layer may be exposed to a large number of solvents and ultraviolet rays in unit processes such as the mask forming process, exposure process, etching process, and developing process, which may damage the quantum dot layer or cause serious performance degradation. In addition, if the solution process is performed multiple times, the time that the quantum dots are exposed to the air increases, which may have a negative effect on the stability of the quantum dots.

대한민국 등록특허 제10-1822500호Republic of Korea Patent No. 10-1822500

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 탄성체 마스크층을 적용함으로써 무용매 패터닝 기법으로 고해상도 양자점 패턴을 구현할 수 있는 양자점의 무용매 패터닝 방법을 제공하는 것이다.The present invention is intended to solve the above problems, and provides a solvent-free patterning method of quantum dots that can implement a high-resolution quantum dot pattern using a solvent-free patterning technique by applying an elastic mask layer.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점의 무용매 패터닝 방법은 기판을 마련하는 단계; 상기 기판 상에 탄성체 마스크층을 적층하는 단계; 상기 탄성체 마스크층 상에 패턴을 형성하는 단계; 형성된 상기 패턴에 따라 상기 탄성체 마스크층을 선택적으로 제거하는 단계; 및, 선택적으로 제거된 상기 탄성체 마스크층 상에 양자점층을 적층하는 단계;를 포함할 수 있다.In order to achieve the above purpose, a method for solvent-free patterning of quantum dots according to one embodiment of the present invention may include the steps of: providing a substrate; laminating an elastic mask layer on the substrate; forming a pattern on the elastic mask layer; selectively removing the elastic mask layer according to the formed pattern; and laminating a quantum dot layer on the selectively removed elastic mask layer.

또한, 상기 기판을 마련하는 단계는, 상기 기판을 산소 플라즈마에 의해 표면 처리할 수 있다.Additionally, the step of preparing the substrate may include surface-treating the substrate using oxygen plasma.

또한, 상기 탄성체 마스크층은, 소수성 폴리머 및 유기질 폴리머를 포함하는 폴리머 이중층일 수 있다.Additionally, the elastic mask layer may be a polymer bilayer including a hydrophobic polymer and an organic polymer.

여기서, 상기 소수성 폴리머는, 플루오로옥틸트리클로로실란(perfluorooctyltrichlorosilane, FOTS), 옥타데실트리클로로실란 (octadecyltrichlorosilane, OTS), 퍼플루오로데실트리클로로 실란(perfluorodecyltrichlorosilane, FDTS), 다이클로로디메틸실란(dichlorodimethylsilane, DIMS), 퍼플루오로데실트리클로로실란(perfluorodecyltrichlorosilane, FTCS), 디클로로디메틸실란(Dichlorodimethylsilane; DDMS) 및 diamond-like carbon(DLC) 중 어느 하나 이상을 포함하고, Here, the hydrophobic polymer comprises at least one of perfluorooctyltrichlorosilane (FOTS), octadecyltrichlorosilane (OTS), perfluorodecyltrichlorosilane (FDTS), dichlorodimethylsilane (DIMS), perfluorodecyltrichlorosilane (FTCS), dichlorodimethylsilane (DDMS), and diamond-like carbon (DLC).

상기 유기질 폴리머는, 에폭시(Epoxy), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 폴리노르보넨(Polynorbornene, PN), 폴리아크릴레이트 (Polyacrylate), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리이미드 (polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리스타일렌(Polystyrene, PS), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리염화비닐(polyvinylchloride, PVC), 폴리아미드(Polyamide, PA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(Polybutyleneterephthalate, PBT), 폴리에스터(Polyester), 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 및 폴리메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA) 중 어느 하나 이상의 유기질 폴리머를 포함할 수 있다.The above organic polymers are epoxy, polycarbonate (PC), polyethylene naphthalate (PEN), polynorbornene (PN), polyacrylate, polyvinyl alcohol (PVA), polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), polyethersulfone (PES), polystyrene (PS), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyvinylchloride (PVC), polyamide (PA), polybutyleneterephthalate (PBT), polyester, polydimethylsiloxane (PDMS), and It may contain one or more organic polymers such as polymethylmethacrylate (PMMA).

또한, 상기 기판 상에 탄성체 마스크층을 적층하는 단계는, 상기 기판 상에 FOTS를 드롭 캐스팅한 후 PMMA를 스핀 코팅하여 상기 탄성체 마스크층을 형성할 수 있다. In addition, the step of laminating an elastic mask layer on the substrate can form the elastic mask layer by drop casting FOTS on the substrate and then spin coating PMMA.

여기서, 상기 PMMA는, 톨루엔에 용해된 상태일 수 있다.Here, the PMMA may be dissolved in toluene.

또한, 상기 탄성체 마스크층을 선택적으로 제거하는 단계는, 상기 패턴에 따라 노출된 탄성체 마스크층을 제거하되, 노출된 상기 탄성체 마스크층은 산소 플라즈마로 식각하여 제거할 수 있다.In addition, the step of selectively removing the elastic mask layer may include removing the elastic mask layer exposed according to the pattern, and the exposed elastic mask layer may be removed by etching with oxygen plasma.

또한, 제거된 상기 탄성체 마스크층의 나머지 영역에 CF4 플라즈마로 표면 처리할 수 있다.Additionally, the remaining area of the removed elastic mask layer can be surface treated with CF 4 plasma.

또한, 상기 양자점은 코어-쉘(core-shell) 구조로 이루어지며, 상기 코어는 CdSe, CdS, ZnS, ZnSe, CdTe, CdZnS, PbSe, AgInZnS 및 ZnO 중 어느 하나 이상을 포함하며, 상기 쉘은 CdSe, CdS, ZnS, ZnSe, CdTe, CdZnSe, PbSe, TiO, SrSe 및 HgSe 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.In addition, the quantum dot is formed of a core-shell structure, and the core may include at least one of CdSe, CdS, ZnS, ZnSe, CdTe, CdZnS, PbSe, AgInZnS, and ZnO, and the shell may include at least one of CdSe, CdS, ZnS, ZnSe, CdTe, CdZnSe, PbSe, TiO, SrSe, and HgSe.

또한, 상기 양자점은 TiO2 리간드를 갖는 CdSe 코어 및 CdZnSe 쉘 구조를 가질 수 있다.Additionally, the quantum dots may have a CdSe core and CdZnSe shell structure with TiO 2 ligands.

또한, 상기 탄성체 마스크층 상에 양자점층을 적층하는 단계 이후에, 상기 탄성체 마스크층이 선택적으로 제거되어, 상기 양자점층이 적층된 상기 기판과 제거된 상기 탄성체 마스크층의 나머지 영역의 포토레지스트가 코팅된 탄성체 마스크층을 접착성 폴리머를 사용하여 박리(peel-off)하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In addition, after the step of laminating a quantum dot layer on the elastic mask layer, the elastic mask layer is selectively removed, and the substrate on which the quantum dot layer is laminated and the remaining area of the removed elastic mask layer are peeled off with the photoresist-coated elastic mask layer using an adhesive polymer.

상기 박리하는 단계 이후에, 상기 양자점층이 적층된 상기 기판 상에 패시베이션층을 적층할 수 있다.After the above peeling step, a passivation layer can be laminated on the substrate on which the quantum dot layer is laminated.

상기와 같은 본 발명에 따른 양자점의 무용매 패터닝 방법 및 이를 이용한 광전 소자는 탄성체 마스크층을 적용함으로써 무용매 패터닝 기법으로 고해상도 양자점 패턴을 구현할 수 있다.The solvent-free patterning method of quantum dots according to the present invention and the photoelectric device using the same can implement a high-resolution quantum dot pattern using a solvent-free patterning technique by applying an elastic mask layer.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점의 무용매 패터닝 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점의 무용매 패터닝 방법을 이용한 광전 소자의 제조하는 과정을 설명하기 위한 공정 순서도이다.
도 3은 도 2의 공정별 양자점 패턴 표면의 주사 전자 현미경 이미지를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 탄성체 마스크를 적용한 양자점의 무용매 패터닝 방법을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점의 무용매 패터닝 방법을 이용한 광전 소자의 성능 결과를 나타내는 도면들이다.
FIG. 1 is a flow chart for explaining a solvent-free patterning method of quantum dots according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a process flow diagram for explaining a process of manufacturing a photoelectric device using a solvent-free patterning method of quantum dots according to one embodiment of the present invention.
Figure 3 is a drawing showing a scanning electron microscope image of the quantum dot pattern surface by process of Figure 2.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a solvent-free patterning method of quantum dots using an elastic mask according to one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing the performance results of a photoelectric device using a solvent-free patterning method of quantum dots according to one embodiment of the present invention.

이하에서 본 발명의 기술적 사상을 명확화하기 위하여 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 도면들 중 실질적으로 동일한 기능구성을 갖는 구성요소들에 대하여는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들을 부여하였다. 설명의 편의를 위하여 필요한 경우에는 장치와 방법을 함께 서술하도록 한다.Hereinafter, in order to clarify the technical idea of the present invention, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. In describing the present invention, if it is judged that a detailed description of a related known function or component may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. In the drawings, components having substantially the same functional configuration are given the same reference numbers and symbols as much as possible even if they are shown in different drawings. For convenience of explanation, devices and methods are described together when necessary.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점의 무용매 패터닝 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.FIG. 1 is a flow chart for explaining a solvent-free patterning method of quantum dots according to one embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 양자점의 무용매 패터닝 방법은 먼저, 기판을 마련한다(S101). 여기서, 기판은 질화갈륨(GaN), 실리콘(Si), 실리콘카바이드(SiC), 게르마늄(Ge), 갈륨비소(GaAs), 갈륨인(GaP), 갈륨비소인(GaAsP), 갈륨안티몬(GaSb), 질화붕소(BN), 산화아연(ZnO), 산화마그네슘(MgO), 인화인듐(InP), 인화비소(InAs), 사파이어(sapphire), 석영(Quartz) 및 유리(Glass) 중 어느 하나의 무기질 기판을 포함할 수 있다. 실시예에서, 기판은 유리 기판을 사용할 수 있다.Referring to FIG. 1, a method for solvent-free patterning of quantum dots first provides a substrate (S101). Here, the substrate may include an inorganic substrate of any one of gallium nitride (GaN), silicon (Si), silicon carbide (SiC), germanium (Ge), gallium arsenide (GaAs), gallium phosphide (GaP), gallium arsenide phosphide (GaAsP), gallium antimony (GaSb), boron nitride (BN), zinc oxide (ZnO), magnesium oxide (MgO), indium phosphide (InP), arsenic phosphide (InAs), sapphire, quartz, and glass. In an embodiment, the substrate may use a glass substrate.

이때, 기판은 산소 플라즈마에 의해 표면 처리될 수 있다. 이에, 기판 상에 접착성을 향상시킬 수 있다.At this time, the substrate can be surface treated with oxygen plasma. Accordingly, the adhesion on the substrate can be improved.

이후, 기판 상에 탄성체 마스크층을 적층한다(S103). 여기서 탄성체 마스크층은 폴리머 이중층으로 이루어질 수 있다.Thereafter, an elastic mask layer is laminated on the substrate (S103). Here, the elastic mask layer may be formed of a polymer double layer.

구체적으로, 폴리머 이중층은 소수성 폴리머 및 유기질 폴리머를 포함할 수 있다. 여기서, 소수성 폴리머는 플루오로옥틸트리클로로실란(perfluorooctyltrichlorosilane, FOTS), 옥타데실트리클로로실란 (octadecyltrichlorosilane, OTS), 퍼플루오로데실트리클로로 실란(perfluorodecyltrichlorosilane, FDTS), 다이클로로디메틸실란(dichlorodimethylsilane, DIMS), 퍼플루오로데실트리클로로실란(perfluorodecyltrichlorosilane, FTCS), 디클로로디메틸실란(Dichlorodimethylsilane; DDMS) 및 diamond-like carbon(DLC) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 실시예에서, 소수성 폴리머는 플루오로옥틸트리클로로실란(perfluorooctyltrichlorosilane, 이하 'FOTS'라 함)를 사용할 수 있다.Specifically, the polymer bilayer may include a hydrophobic polymer and an organic polymer. Here, the hydrophobic polymer may include at least one of perfluorooctyltrichlorosilane (FOTS), octadecyltrichlorosilane (OTS), perfluorodecyltrichlorosilane (FDTS), dichlorodimethylsilane (DIMS), perfluorodecyltrichlorosilane (FTCS), dichlorodimethylsilane (DDMS), and diamond-like carbon (DLC). In an embodiment, the hydrophobic polymer may use perfluorooctyltrichlorosilane (hereinafter referred to as 'FOTS').

여기서, 유기질 폴리머는 에폭시(Epoxy), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 폴리노르보넨(Polynorbornene, PN), 폴리아크릴레이트 (Polyacrylate), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리이미드 (polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리스타일렌(Polystyrene, PS), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리염화비닐(polyvinylchloride, PVC), 폴리아미드(Polyamide, PA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(Polybutyleneterephthalate, PBT), 폴리에스터(Polyester), 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 및 폴리메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA) 중 어느 하나 이상의 유기질 폴리머를 포함할 수 있다. 실시예에서, 유기질 폴리머는 폴리메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, 이하 'PMMA'라 함)를 사용할 수 있다.Here, the organic polymer is epoxy, polycarbonate (PC), polyethylene naphthalate (PEN), polynorbornene (PN), polyacrylate, polyvinyl alcohol (PVA), polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), polyethersulfone (PES), polystyrene (PS), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyvinylchloride (PVC), polyamide (PA), polybutyleneterephthalate (PBT), polyester, polydimethylsiloxane (PDMS), and It may include one or more organic polymers from polymethylmethacrylate (PMMA). In an embodiment, the organic polymer may be polymethylmethacrylate (hereinafter referred to as 'PMMA').

실시예에서, 기판 상에 FOTS를 드롭 캐스팅한 후 PMMA를 스핀 코팅하여 탄성체 마스크층을 형성할 수 있다. 여기서, PMMA는 톨루엔에 용해된 상태일 수 있다. 이때, 탄성체 마스크층은 560nm 두께의 필름의 PMMA를 생성할 수 있다. 이후, 기판 상에 적층된 탄성체 마스크층은 120°C의 핫플레이트에서 10분 동안 베이킹될 수 있다.In an embodiment, the FOTS may be drop-casted on a substrate and then PMMA may be spin-coated to form an elastomeric mask layer. Here, the PMMA may be dissolved in toluene. At this time, the elastomeric mask layer may produce a PMMA film having a thickness of 560 nm. Thereafter, the elastomeric mask layer laminated on the substrate may be baked on a hot plate at 120°C for 10 minutes.

그리고, 탄성체 마스크층 상에 포토레지스트를 코팅한 후, 패턴을 형성한다(S105). 즉, 탄성체 마스크층 상에 코팅된 포토레지스트를 양자점 패턴에 따라 노광한 후 포토레지스트를 제거하여 양자점 패턴을 형성한다.Then, after coating photoresist on the elastic mask layer, a pattern is formed (S105). That is, the photoresist coated on the elastic mask layer is exposed according to the quantum dot pattern, and then the photoresist is removed to form a quantum dot pattern.

이 후, 형성된 패턴에 따라 탄성체 마스크층을 선택적으로 제거한다(S107). 즉, 패턴화된 포토레지스트에 의해 노출된 탄성체 마스크층을 제거한다. 이때, 노출된 탄성체 마스크층은 산소 플라즈마로 식각하여 제거할 수 있다. Thereafter, the elastic mask layer is selectively removed according to the formed pattern (S107). That is, the elastic mask layer exposed by the patterned photoresist is removed. At this time, the exposed elastic mask layer can be removed by etching with oxygen plasma.

이어서 제거된 탄성체 마스크층의 나머지 영역에 CF4 플라즈마로 표면 처리한다. 즉, 나머지 포토레지스트 및 기판 표면을 CF4 플라즈마로 표면 처리할 수 있다 이러한 CF4 플라즈마로 처리는 불소 폴리머의 접착성이 약하기 때문에 양자점 패턴의 수율 및 두께를 증가시킬 수 있다. Next, the remaining area of the removed elastic mask layer is surface-treated with CF 4 plasma. That is, the remaining photoresist and substrate surface can be surface-treated with CF 4 plasma. This treatment with CF 4 plasma can increase the yield and thickness of the quantum dot pattern because the adhesiveness of the fluorine polymer is weak.

그리고 나서, 선택적으로 제거된 탄성체 마스크층 상에 양자점층을 적층한다(S109). 즉, 패턴화된 포토레지스트가 코팅된 탄성체 마스크층 상에 양자점을 스핀 코팅하고 핫플레이트에서 100°C에서 2분, 180°C에서 10분 동안 경화한다. 여기서, 양자점은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, CuInS2, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, PbSe, PbS, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe, GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs, 및 InAlPAs 중 어느 하나 또는 둘 이상을 조합하여 포함할 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않는다. 실시예에서, 양자점은 코어-쉘(core-shell) 구조일 수 있다. 여기서, 코어는 CdSe, CdS, ZnS, ZnSe, CdTe, CdZnS, PbSe, AgInZnS 및 ZnO 중 어느 하나 이상을 포함하며, 쉘은 CdSe, CdS, ZnS, ZnSe, CdTe, CdZnSe, PbSe, TiO, SrSe 및 HgSe 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게, 양자점은 녹색 또는 적색 색상의 변환을 위해 TiO2 리간드를 갖는 CdSe 코어 및 CdZnSe 쉘 구조를 가질 수 있다.Then, a quantum dot layer is laminated on the optionally removed elastic mask layer (S109). That is, quantum dots are spin-coated on the elastic mask layer coated with patterned photoresist and cured on a hot plate at 100°C for 2 minutes and at 180°C for 10 minutes. Here, the quantum dots are CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, CuInS2, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, PbSe, PbS, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe, GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs, Any one or a combination of two or more of GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs, and InAlPAs may be included. However, the present invention is not limited thereto. In an embodiment, the quantum dot may have a core-shell structure. Here, the core may include any one or more of CdSe, CdS, ZnS, ZnSe, CdTe, CdZnS, PbSe, AgInZnS, and ZnO, and the shell may include any one or more of CdSe, CdS, ZnS, ZnSe, CdTe, CdZnSe, PbSe, TiO, SrSe, and HgSe. Preferably, the quantum dots may have a CdSe core and CdZnSe shell structure with TiO 2 ligands for green or red color conversion.

이후, 접착성 폴리머를 사용하여 포토레지스트가 코팅된 탄성체 마스크층과 경화된 양자점이 적층된 기판을 박리(peel-off)한다. 즉, 양자점층이 적층된 기판과 제거된 탄성체 마스크층의 나머지 영역의 포토레지스트가 코팅된 탄성체 마스크층을 접착성 폴리머를 사용하여 박리(peel-off)한다. 여기서, 박리는 기계적 박리를 의미한다.Thereafter, the photoresist-coated elastic mask layer and the substrate on which the cured quantum dots are laminated are peeled off using an adhesive polymer. That is, the substrate on which the quantum dot layer is laminated and the photoresist-coated elastic mask layer of the remaining area of the removed elastic mask layer are peeled off using an adhesive polymer. Here, peeling means mechanical peeling.

결국, 기판 상에 양자점 패턴만 잔존하게 된다. Ultimately, only the quantum dot pattern remains on the substrate.

따라서, 본 발명은 전체 양자점 패터닝 공정 동안 양자점이 용매와 접촉하지 않게 된다.Therefore, the present invention prevents the quantum dots from coming into contact with the solvent during the entire quantum dot patterning process.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점의 무용매 패터닝 방법을 이용한 광전 소자의 제조하는 과정을 설명하기 위한 공정 순서도이고, 도 3은 도 2의 공정별 양자점 패턴 표면의 주사 전자 현미경 이미지를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 탄성체 마스크를 적용한 양자점의 무용매 패터닝 방법을 개략적으로 나타내는 모식도이다.FIG. 2 is a process flow diagram for explaining a process of manufacturing a photovoltaic device using a solvent-free patterning method of quantum dots according to one embodiment of the present invention, FIG. 3 is a drawing showing a scanning electron microscope image of a quantum dot pattern surface according to each process of FIG. 2, and FIG. 4 is a schematic diagram showing a solvent-free patterning method of quantum dots using an elastic mask according to one embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 양자점의 무용매 패터닝 방법을 이용한 광전 소자의 제조 방법은 (a) 단계에서, 기판(110)을 마련하고 클리닝을 수행한다. 실시예에서, 기판(110)은 유리 기판을 사용할 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 3, a method for manufacturing a photoelectric device using a solvent-free patterning method of a quantum dot of the present invention comprises, in step (a), preparing a substrate (110) and performing cleaning. In an embodiment, the substrate (110) may be a glass substrate.

이때, (b) 단계에서, 기판(110)은 산소(O2) 플라즈마에 의해 표면 처리될 수 있다. 이에, 기판 상에 접착성을 향상시킬 수 있다.At this time, in step (b), the substrate (110) can be surface treated with oxygen (O 2 ) plasma. Accordingly, adhesion on the substrate can be improved.

이후, (c) 및 (d) 단계에서, 기판(110) 상에 탄성체 마스크층(120, 130)을 적층한다. 실시예에서, 탄성체 마스크층(120, 130)은 폴리머 이중층으로 이뤄지며, 소수성 폴리머(120) 및 유기질 폴리머(130)를 포함할 수 있다. 여기서, 소수성 폴리머는 FOTS를 사용하고, 유기질 폴리머는 PMMA를 사용할 수 있다.Thereafter, in steps (c) and (d), an elastic mask layer (120, 130) is laminated on the substrate (110). In an embodiment, the elastic mask layer (120, 130) is formed of a polymer bilayer and may include a hydrophobic polymer (120) and an organic polymer (130). Here, the hydrophobic polymer may use FOTS, and the organic polymer may use PMMA.

실시예에 따라, 기판(110) 상에 FOTS(120)를 드롭 캐스팅한 후 PMMA(130)를 스핀 코팅하여 탄성체 마스크층(120, 130)을 형성할 수 있다. 여기서, PMMA는 톨루엔에 용해된 상태일 수 있다. 이때, 탄성체 마스크층은 560nm 두께 필름의 PMMA(130)를 생성할 수 있다. 이후, 기판(110) 상에 적층된 탄성체 마스크층(120, 130)은 120°C의 핫플레이트에서 10분 동안 열처리될 수 있다. 이때, 탄성체 마스크층(120, 130)은 박리에 적합한 수준의 표면 에너지를 유지한다.According to an embodiment, the FOTS (120) may be drop-casted on the substrate (110) and then PMMA (130) may be spin-coated to form an elastic mask layer (120, 130). Here, the PMMA may be dissolved in toluene. At this time, the elastic mask layer may produce a PMMA (130) having a thickness of 560 nm. Thereafter, the elastic mask layer (120, 130) laminated on the substrate (110) may be heat-treated on a hot plate at 120°C for 10 minutes. At this time, the elastic mask layer (120, 130) maintains a surface energy level suitable for peeling.

그리고, (e) 단계에서, 탄성체 마스크층(120, 130) 상에 포토레지스트(PR)를 코팅한 후, 패턴(h)을 형성한다. 즉, 탄성체 마스크층 상에 코팅된 포토레지스트를 패턴(h)에 따라 노광한 후 포토레지스트를 제거하여 패턴(h)을 형성한다.And, in step (e), after coating photoresist (PR) on the elastic mask layer (120, 130), a pattern (h) is formed. That is, the photoresist coated on the elastic mask layer is exposed according to the pattern (h), and then the photoresist is removed to form the pattern (h).

이 후, (f) 단계에서, 형성된 패턴(h)에 따라 탄성체 마스크층(120, 130)을 선택적으로 제거한다. 즉, 패턴화된 포토레지스트(PR)에 의해 노출된 탄성체 마스크층(120, 130)을 제거한다. 이때, 노출된 탄성체 마스크층(120, 130)은 산소 플라즈마로 식각하여 제거할 수 있다. 이어서 나머지 포토레지스트(PR) 및 기판(110) 표면을 CF4 플라즈마로 처리할 수 있다 이러한 CF4 플라즈마로 처리는 불소 폴리머의 접착성이 약하기 때문에 양자점 패턴의 수율 및 두께를 증가시킬 수 있다. Thereafter, in step (f), the elastic mask layer (120, 130) is selectively removed according to the formed pattern (h). That is, the elastic mask layer (120, 130) exposed by the patterned photoresist (PR) is removed. At this time, the exposed elastic mask layer (120, 130) can be removed by etching with oxygen plasma. Then, the remaining photoresist (PR) and the surface of the substrate (110) can be treated with CF 4 plasma. This treatment with CF 4 plasma can increase the yield and thickness of the quantum dot pattern because the adhesiveness of the fluorine polymer is weak.

그리고 나서, (g) 단계에서, 선택적으로 제거된 탄성체 마스크층(120, 130) 상에 녹색 양자점층(140)을 적층한다. 즉, 패턴화된 포토레지스트(PR)가 코팅된 탄성체 마스크층(120, 130) 상에 녹색 양자점(140)을 스핀 코팅하고 핫플레이트에서 100°C에서 2분, 180°C에서 10분 동안 경화한다. 실시예에서, 양자점은 녹색 또는 적색 색상의 변환을 위해 TiO2 리간드를 갖는 CdSe 코어 및 CdZnSe 쉘 구조를 가질 수 있다. 이때, 주사전자현미경(SEM)으로 분석된 이미지는 도 3의 (a)와 같다.Then, in step (g), a green quantum dot layer (140) is laminated on the optionally removed elastic mask layer (120, 130). That is, the green quantum dot (140) is spin-coated on the elastic mask layer (120, 130) coated with a patterned photoresist (PR) and cured on a hot plate at 100°C for 2 minutes and at 180°C for 10 minutes. In an embodiment, the quantum dot may have a CdSe core and CdZnSe shell structure having a TiO 2 ligand for conversion to a green or red color. At this time, an image analyzed by a scanning electron microscope (SEM) is as shown in (a) of FIG. 3.

이후, (g) 단계에서, 양자점층이 적층된 기판과 제거된 탄성체 마스크층의 나머지 영역의 포토레지스트가 코팅된 탄성체 마스크층을 접착성 폴리머를 사용하여 박리(peel-off)한다. 즉, 접착성 폴리머(P)를 사용하여 포토레지스트(PR)가 코팅된 탄성체 마스크층(120, 130)과 경화된 녹색 양자점(140)이 적층된 기판(110)을 박리(peel-off)한다. 효과적인 색상 변환을 위해서는 일반적으로 더 두꺼운 양자점이 필요하나 패턴이 작을수록 양자점과 기판 사이의 접착력이 떨어진다. 그러나 본 발명의 양자점은 측벽의 접착력이 박리 공정 후 기판에 증착된 양자점층을 남기기에도 상당히 높다.Thereafter, in step (g), the photoresist-coated elastic mask layer of the remaining area of the removed elastic mask layer and the substrate on which the quantum dot layer is laminated are peeled off using an adhesive polymer. That is, the photoresist (PR)-coated elastic mask layer (120, 130) and the substrate (110) on which the cured green quantum dots (140) are laminated are peeled off using an adhesive polymer (P). In general, thicker quantum dots are required for effective color conversion, but the smaller the pattern, the lower the adhesive strength between the quantum dots and the substrate. However, the quantum dots of the present invention have a sufficiently high adhesive strength of the sidewalls to leave the quantum dot layer deposited on the substrate after the peeling process.

결국, (h) 단계에서, 기판(110) 상에 녹색 양자점 패턴(140)만 잔존하게 된다. 녹색과 적색 모두로 이중 패턴을 형성하기 위해 먼저 녹색 양자점층(140)을 형성한 후 경화한다. 이때, 주사전자현미경(SEM)으로 분석된 이미지는 도 3의 (b) 및 (c)와 같다. Finally, in step (h), only the green quantum dot pattern (140) remains on the substrate (110). In order to form a dual pattern of both green and red, a green quantum dot layer (140) is first formed and then cured. At this time, the images analyzed by a scanning electron microscope (SEM) are as shown in (b) and (c) of Fig. 3.

그 후, (i) 단계에서, 적색 양자점이 형성되기 전에 패시베이션층(150)을 적층한다. 즉, 패시베이션층(150)은 상온의 물리화학적증착법(PVD)을 이용하여 산화 실리콘(SiO2)을 증착한다. 이때, 이미 경화되었던 녹색 양자점 패턴(140)에는 거의 영향을 미치지 않는다. 여기서, 패시베이션층(150)은 유리 기판(110)과 표면 에너지가 거의 유사하다.After that, in step (i), a passivation layer (150) is laminated before the red quantum dots are formed. That is, the passivation layer (150) is formed by using a physical chemical vapor deposition (PVD) method at room temperature to form silicon oxide (SiO 2 ). At this time, the green quantum dot pattern (140) that has already been hardened is hardly affected. Here, the passivation layer (150) has a surface energy almost similar to that of the glass substrate (110).

이 후, (j) 단계에서, (c) 내지 (f)단계를 반복하여 형성된 패턴화된 포토레지스트(PR)가 코팅된 탄성체 마스크층(120, 130) 상에 적색 양자점층(160)을 적층한다. 즉, 패턴화된 포토레지스트(PR)가 코팅된 탄성체 마스크층(120, 130) 상에 적색 양자점(160)을 스핀 코팅하고 핫플레이트에서 100°C에서 2분, 180°C에서 10분 동안 경화한다. Thereafter, in step (j), a red quantum dot layer (160) is laminated on an elastic mask layer (120, 130) coated with a patterned photoresist (PR) formed by repeating steps (c) to (f). That is, a red quantum dot (160) is spin-coated on an elastic mask layer (120, 130) coated with a patterned photoresist (PR) and cured on a hot plate at 100°C for 2 minutes and at 180°C for 10 minutes.

그리고, (k) 단계에서, 접착성 폴리머(P)를 사용하여 포토레지스트(PR)가 코팅된 탄성체 마스크층(120, 130)과 경화된 적색 양자점(160)이 적층된 기판(110)을 박리(peel-off)한다. 이러한 과정은 도 4와 같은 형상으로 나타낼 수 있다. 결국, 기판(110) 상에 적색 양자점 패턴(160)과 패시베이션층(150)이 적층된 녹색 양자점 패턴(140)만 잔존하게 된다. 이후, 다시 패시베이션층(150)을 적층한다. 이때, 주사전자현미경(SEM)으로 분석된 이미지는 도 3의 (d)와 같고, 원자현미경(AFM)으로 분석된 이미지는 (e)와 같다. 실시예에서, 녹색 및 적색광 변환을 위한 양자점의 직경은 각각 4nm 및 7nm일 수 있다.And, in step (k), the elastic mask layer (120, 130) coated with photoresist (PR) and the substrate (110) on which the cured red quantum dots (160) are laminated are peeled off using an adhesive polymer (P). This process can be represented by a shape as shown in FIG. 4. As a result, only the green quantum dot pattern (140) on which the red quantum dot pattern (160) and the passivation layer (150) are laminated remain on the substrate (110). Thereafter, the passivation layer (150) is laminated again. At this time, the image analyzed by a scanning electron microscope (SEM) is as shown in (d) of FIG. 3, and the image analyzed by an atomic force microscope (AFM) is as shown in (e). In the embodiment, the diameters of the quantum dots for green and red light conversion can be 4 nm and 7 nm, respectively.

최종적으로 (i) 단계에서, 양자점의 무용매 패터닝 방법을 이용하여 형성된 녹색과 적색 양자점층이 적층된 기판을 광전소자로 통합한다. Finally, in step (i), the substrate on which green and red quantum dot layers are laminated using a solvent-free patterning method of quantum dots is integrated into a photovoltaic device.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점의 무용매 패터닝 방법을 이용한 광전 소자의 성능 결과를 나타내는 도면들이다.FIG. 5 is a diagram showing the performance results of a photoelectric device using a solvent-free patterning method of quantum dots according to one embodiment of the present invention.

도 2 및 도 5를 참조하면, (a)는 양자점 통합 마이크로 LED 디스플레이 분석하기 위한 5μm 픽셀을 갖는 웨이퍼 스케일 풀 컬러 마이크로 LED 디스플레이가 실리콘 기판 상에 제조된 것을 나타낸다.Referring to FIGS. 2 and 5, (a) shows a wafer-scale full-color micro LED display having 5 μm pixels for analyzing quantum dot-integrated micro LED displays fabricated on a silicon substrate.

(b)는 자외선 하에서 20 μm 피치를 갖는 10 μm 픽셀의 녹색과 적색의 양자점 패턴의 현미경 이미지를 나타내며, (c)는 자외선 하에서 10 μm 피치를 갖는 5 μm 픽셀의 녹색과 적색의 양자점 패턴의 현미경 이미지를 나타내고, (d)는 2단계 공정에 의해 연속적으로 패터닝된 녹색과 적색의 양자점 패턴의 현미경 이미지를 나타낸다. 그리고, (e)는 양자점 통합 마이크로 LED 어레이에 대한 RGB 픽셀의 현미경 이미지를 나타낸다.(b) shows a microscope image of a green and red quantum dot pattern of 10 μm pixels with a 20 μm pitch under UV light, (c) shows a microscope image of a green and red quantum dot pattern of 5 μm pixels with a 10 μm pitch under UV light, (d) shows a microscope image of a green and red quantum dot pattern sequentially patterned by a two-step process, and (e) shows a microscope image of RGB pixels for the quantum dot-integrated micro LED array.

(f)는 양자점 색상 변환 프로세스의 개략도를 나타낸다.(f) shows a schematic diagram of the quantum dot color conversion process.

투과된 청색광과 산란된 청색광은 청색광 누출을 구성하고 하향 변환된 광은 방출된 녹색광을 구성한다. 또한 청색광의 일부가 흡수된다.The transmitted and scattered blue light constitute blue light leakage, and the downconverted light constitutes emitted green light. Additionally, some of the blue light is absorbed.

양점자층과 광변환율과의 관계를 설명하기 위하여 다양한 실험을 수행하였다.Various experiments were performed to explain the relationship between the dot matrix and the optical conversion rate.

(g)는 녹색과 적색 양자점층의 PL 스펙트럼을 나타내며, 낸다. 해당 PL 스펙트럼 및 휘도값을 양자점층 두께의 함수로 나타내며, (h)는 양자점 필름 두께의 함수로서의 LED로부터의 청색광의 흡광도를 나타낸다. 흡광도는 입사된 청색광 전력에서 투과된 청색광 전력을 빼서 측정하였다. 초기 검사에서 더 두꺼운 양자점층이 광 변환 증가와 상관 관계가 있었지만 층이 두꺼워짐에 따라 변환 효율이 포화되는 것으로 보였다.(g) shows the PL spectra of the green and red quantum dot layers, respectively. The corresponding PL spectra and luminance values are plotted as a function of the quantum dot layer thickness, and (h) shows the absorbance of blue light from the LED as a function of the quantum dot film thickness. The absorbance was measured by subtracting the transmitted blue light power from the incident blue light power. Initial examinations showed that thicker quantum dot layers correlated with increased light conversion, but the conversion efficiency appeared to saturate as the layer thickness increased.

(i) 및 (j)는 흡수된 청색광의 광력 강도를 정규화하고, 녹색광을 방출하고, 청색광을 투과시켜 녹색 양자점층 두께의 함수로 분석한다. 외부 양자 효율(EQE)은 양자점 두께가 증가함에 따라 포화 상태에 빠진다. 즉, 필름 두께에 따라 광흡광도가 증가(및 빛샘은 감소)한다. 여기서, 중요한 것은 이러한 추세가 선형적이지 않고 빠르게 포화된다는 것이다. 흡광도, 광 투과율 및 다양한 2차 효과의 결합된 반응은 외부 양자 효율(EQE)로 표시된다. 외부 양자 효율(EQE)값은 특정 양자점 두께까지 증가하고 포화되었다. 이 결과는 변환되지 않은 청색광이 다른 형태로 붕괴됨을 시사된다. 산란과 같은, 재확산, 및 흡수. 스토크의 이동으로 인해 양자점 간의 자체 흡수 및 재 흡수 현상은 필름 두께가 증가함에 따라 더욱 두드러진다. 더 두꺼운 필름은 또한 투과율의 감소와 방출된 녹색/적색광의 형광(fluorescence) 강도를 초래한다. 더욱이, 양자점층이 두꺼워지고 청색광 누설이 감소하더라도, 청색광의 일부는 또한 상부 양자점층에 도달하지 않는다. 따라서 발광 효율의 포화를 나타낸다. EQE는 양자점층 두께가 증가함에 따라 내부 양자 효율(IQE) 수준 이하로 빠르게 포화될 것이다. (i) and (j) are normalized to the intensity of absorbed blue light, emitted green light, and transmitted blue light as a function of the green quantum dot layer thickness. The external quantum efficiency (EQE) saturates with increasing quantum dot thickness. That is, the optical absorbance increases (and the light leakage decreases) with film thickness. It is important to note that this trend is not linear and saturates quickly. The combined response of absorbance, optical transmittance, and various second-order effects is denoted by the external quantum efficiency (EQE). The EQE value increases and saturates up to a certain quantum dot thickness. This result suggests that the unconverted blue light decays into different forms: scattering, re-dispersion, and absorption. Self-absorption and re-absorption phenomena between quantum dots due to the shift in the Stokes field become more prominent with increasing film thickness. Thicker films also result in a decrease in the transmittance and the fluorescence intensity of the emitted green/red light. Moreover, even though the quantum dot layer becomes thicker and the blue light leakage decreases, some of the blue light still does not reach the upper quantum dot layer. This indicates saturation of the luminescence efficiency. The EQE will quickly saturate below the internal quantum efficiency (IQE) level as the quantum dot layer thickness increases.

한편, 양자 효율의 측정은 양자 효율 측정 시스템(QE-1100, 오츠카 전자)을 사용하여 수행되었다. Meanwhile, the measurement of quantum efficiency was performed using a quantum efficiency measurement system (QE-1100, Otsuka Electronics).

(1) EQE (%) = 청색 흡수 (%) × IQE(1) EQE (%) = Blue absorption (%) × IQE

(2) 청색광 흡수 = (총 청색광 전력 - 청색광 전력 누출) / 총 청색광 전력 (2) Blue light absorption = (total blue light power - blue light power leakage) / total blue light power

(3) IQE (즉, 변환 효과) = 변환 된 적색광 또는 녹색 광 전력 / (총 청색광 전력 - 청색광 전력 누출) (3) IQE (i.e. conversion effectiveness) = converted red or green light power / (total blue light power - blue light power leakage)

전력 값은 관련 스펙트럼의 합산으로 추출됩니다.Power values are extracted by summing the relevant spectra.

(예: 파란색 = 430-490 nm)(e.g. blue = 430-490 nm)

본 발명에 따른 광전소자인 양자점 기반 색상 변환을 통해 고해상도 GaN LED 어레이는 아래와 같은 장점을 갖는다.The high-resolution GaN LED array with color conversion based on quantum dots, which are photovoltaic elements according to the present invention, has the following advantages.

먼저, 웨이퍼 규모의 자체 발광, 5 μm 크기의 GaN 마이크로 LED 어레이를 외래 실리콘 기판 상에 집적하였다. 접합, 패턴 후기 기술 및 이 작업에 사용된 얇은 공융 본딩층(eutectic bonding layer)은 플립 칩 본딩 기술에 비해 더 높은 정확도로 리소그래피 수준의 정렬이 가능하다. First, wafer-scale self-luminous, 5 μm-sized GaN micro-LED arrays were integrated onto exogenous silicon substrates. The bonding, post-patterning techniques, and thin eutectic bonding layer used in this work allow lithographic-level alignment with higher accuracy compared to flip-chip bonding techniques.

두 번째, 표면 에너지를 제어하고 탄성체 마스크를 적용함으로써 무용매 공정을 사용하여 양자점 기반 색상 변환층과 리소그래피 수준의 해상도를 통합이 가능하다 Second, by controlling surface energy and applying an elastomeric mask, it is possible to integrate quantum dot-based color conversion layers with lithography-level resolution using a solvent-free process.

이러한 결과는 HMD에 필요한 향후 디스플레이에 대한 상당한 진전이지만 충진율 및 빛 누출 측면에서 개선의 여지가 충분하다. 이러한 요소를 개선하는 DBR과 같은 주변 기술의 적용은 향후 성능을 더욱 향상시킬 것이다.These results are a significant step forward for future displays required for HMDs, but there is still considerable room for improvement in terms of fill factor and light leakage. Application of peripheral technologies such as DBR to improve these factors will further enhance performance in the future.

따라서, 다가올 새로운 응용에 적합한 근안 디스플레이를 위한 길을 열어줄 것이다.Therefore, it will open the way for near-infrared displays suitable for new upcoming applications.

지금까지 본 발명에 대하여 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 중심으로 상세히 살펴보았다. 이러한 실시예들은 이 발명을 한정하려는 것이 아니라 예시적인 것에 불과하며, 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 전술한 설명이 아니라 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다. 비록 본 명세서에 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 개념을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 본 발명의 각 단계는 반드시 기재된 순서대로 수행되어야 할 필요는 없고, 병렬적, 선택적 또는 개별적으로 수행될 수 있다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 본질적인 기술사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 형태 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 균등물은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 구성요소를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments illustrated in the drawings. These embodiments are not intended to limit the invention but are merely exemplary, and should be considered from an explanatory perspective rather than a restrictive perspective. The true technical protection scope of the present invention should be determined not by the above description but by the technical idea of the appended claims. Although specific terms have been used in this specification, they have been used only for the purpose of explaining the concept of the present invention and are not intended to limit the meaning or the scope of the present invention described in the claims. Each step of the present invention does not necessarily have to be performed in the order described, and may be performed in parallel, selectively, or individually. Those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible without departing from the essential technical idea of the present invention claimed in the claims. It should be understood that equivalents include not only currently known equivalents but also equivalents to be developed in the future, that is, all components invented to perform the same function regardless of structure.

Claims (13)

기판을 마련하는 단계;
상기 기판 상에 탄성체 마스크층을 적층하는 단계;
상기 탄성체 마스크층 상에 패턴을 형성하는 단계;
형성된 상기 패턴에 따라 상기 탄성체 마스크층을 선택적으로 제거하고, 상기 제거된 상기 탄성체 마스크층의 나머지 영역에 CF4 플라즈마로 표면 처리하는 단계;
선택적으로 제거된 상기 탄성체 마스크층 상에 양자점층을 적층하는 단계; 및
상기 양자점층이 적층된 탄성체 마스크층을 접착성 폴리머를 사용하여 박리하는 단계;를 포함하는 양자점의 무용매 패터닝 방법.
Step of preparing the substrate;
A step of laminating an elastic mask layer on the above substrate;
A step of forming a pattern on the elastic mask layer;
A step of selectively removing the elastic mask layer according to the formed pattern, and surface-treating the remaining area of the removed elastic mask layer with CF 4 plasma;
A step of laminating a quantum dot layer on the elastic mask layer that has been optionally removed; and
A method for patterning quantum dots without a solvent, comprising the step of peeling off an elastic mask layer on which the quantum dot layer is laminated using an adhesive polymer.
제1항에 있어서,
상기 기판을 마련하는 단계는,
상기 기판을 산소 플라즈마에 의해 표면 처리하는, 양자점의 무용매 패터닝 방법.
In the first paragraph,
The steps for preparing the above substrate are:
A method for patterning quantum dots without a solvent, wherein the substrate is surface treated with oxygen plasma.
제1항에 있어서,
상기 탄성체 마스크층은,
소수성 폴리머 및 유기질 폴리머를 포함하는 폴리머 이중층인, 양자점의 무용매 패터닝 방법.
In the first paragraph,
The above elastic mask layer,
A solvent-free patterning method of quantum dots, which are polymer bilayers comprising a hydrophobic polymer and an organic polymer.
제3항에 있어서,
상기 소수성 폴리머는,
플루오로옥틸트리클로로실란(perfluorooctyltrichlorosilane, FOTS), 옥타데실트리클로로실란 (octadecyltrichlorosilane, OTS), 퍼플루오로데실트리클로로 실란(perfluorodecyltrichlorosilane, FDTS), 다이클로로디메틸실란(dichlorodimethylsilane, DIMS), 퍼플루오로데실트리클로로실란(perfluorodecyltrichlorosilane, FTCS), 디클로로디메틸실란(Dichlorodimethylsilane; DDMS) 및 diamond-like carbon(DLC) 중 어느 하나 이상을 포함하는, 양자점의 무용매 패터닝 방법.
In the third paragraph,
The above hydrophobic polymer is,
A solvent-free patterning method of a quantum dot, comprising at least one of perfluorooctyltrichlorosilane (FOTS), octadecyltrichlorosilane (OTS), perfluorodecyltrichlorosilane (FDTS), dichlorodimethylsilane (DIMS), perfluorodecyltrichlorosilane (FTCS), dichlorodimethylsilane (DDMS), and diamond-like carbon (DLC).
제4항에 있어서,
상기 유기질 폴리머는,
에폭시(Epoxy), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 폴리노르보넨(Polynorbornene, PN), 폴리아크릴레이트 (Polyacrylate), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리이미드 (polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리스타일렌(Polystyrene, PS), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리염화비닐(polyvinylchloride, PVC), 폴리아미드(Polyamide, PA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(Polybutyleneterephthalate, PBT), 폴리에스터(Polyester), 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 및 폴리메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA) 중 어느 하나 이상의 유기질 폴리머를 포함하는, 양자점의 무용매 패터닝 방법.
In paragraph 4,
The above organic polymer is,
Any of epoxy, polycarbonate (PC), polyethylene naphthalate (PEN), polynorbornene (PN), polyacrylate, polyvinyl alcohol (PVA), polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), polyethersulfone (PES), polystyrene (PS), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyvinylchloride (PVC), polyamide (PA), polybutyleneterephthalate (PBT), polyester, polydimethylsiloxane (PDMS), and polymethylmethacrylate (PMMA). A solventless patterning method of quantum dots comprising one or more organic polymers.
제5항에 있어서,
상기 기판 상에 탄성체 마스크층을 적층하는 단계는,
상기 기판 상에 FOTS를 드롭 캐스팅한 후 PMMA를 스핀 코팅하여 상기 탄성체 마스크층을 형성하는, 양자점의 무용매 패터닝 방법.
In paragraph 5,
The step of laminating an elastic mask layer on the above substrate is:
A solvent-free patterning method of quantum dots, which comprises drop-casting FOTS on the above substrate and then spin-coating PMMA to form the elastic mask layer.
제6항에 있어서,
상기 PMMA는,
톨루엔에 용해된 상태인, 양자점의 무용매 패터닝 방법.
In Article 6,
The above PMMA,
A solvent-free patterning method of quantum dots dissolved in toluene.
제1항에 있어서,
상기 탄성체 마스크층을 선택적으로 제거하는 단계는,
상기 패턴에 따라 노출된 탄성체 마스크층을 제거하되, 노출된 상기 탄성체 마스크층은 산소 플라즈마로 식각하여 제거하는, 양자점의 무용매 패터닝 방법.
In the first paragraph,
The step of selectively removing the elastic mask layer is:
A method for patterning quantum dots without a solvent, wherein the exposed elastic mask layer is removed according to the above pattern, and the exposed elastic mask layer is removed by etching with oxygen plasma.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 양자점은
코어-쉘(core-shell) 구조로 이루어지며,
상기 코어는 CdSe, CdS, ZnS, ZnSe, CdTe, CdZnS, PbSe, AgInZnS 및 ZnO 중 어느 하나 이상을 포함하며,
상기 쉘은 CdSe, CdS, ZnS, ZnSe, CdTe, CdZnSe, PbSe, TiO, SrSe 및 HgSe 중 어느 하나 이상을 포함하는, 양자점의 무용매 패터닝 방법.
In the first paragraph,
The above quantum dots
It consists of a core-shell structure.
The above core comprises at least one of CdSe, CdS, ZnS, ZnSe, CdTe, CdZnS, PbSe, AgInZnS and ZnO,
A method for solvent-free patterning of quantum dots, wherein the shell comprises at least one of CdSe, CdS, ZnS, ZnSe, CdTe, CdZnSe, PbSe, TiO, SrSe, and HgSe.
제10항에 있어서,
상기 양자점은
TiO2 리간드를 갖는 CdSe 코어 및 CdZnSe 쉘 구조를 갖는, 양자점의 무용매 패터닝 방법.
In Article 10,
The above quantum dots
A solvent-free patterning method of quantum dots having a CdSe core and CdZnSe shell structure with TiO 2 ligands.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 박리하는 단계 이후에,
상기 양자점층이 적층된 상기 기판 상에 패시베이션층을 적층하는 단계;를 더 포함하는 양자점의 무용매 패터닝 방법.
In the first paragraph,
After the above peeling step,
A method for patterning quantum dots without a solvent, further comprising the step of laminating a passivation layer on the substrate on which the quantum dot layer is laminated.
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