KR101635533B1 - 광 저장 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광 저장에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 별도의 스위치의 스위칭 동작 없이 전원 공급 기반 스위칭을 통해 멤리스터(Memristor) 소자의 특성 광 방출을 제어하기 위해 멤리스터Memristor)와 다이오드(diode) 특성을 동시에 가지고 있는 혼합 물질로 프린팅되어 연계된 반도체 레이어 섹션에 기설정된 전압 이상 혹은 이하로 각각 전원을 변경하여 전원을 공급함으로써 기존의 스위치를 사용하지 않고도 전원 공급 제어를 통해 광 저장이 가능한 소자를 제공하고자 한다.

Description

광 저장 장치{OPTICAL STORAGE APPARATUS}

본 발명은 빛을 저장하는 소자로 보다 상세하게는 레이저 저항을 저장하는 멤리스터(Memristor) 특성과 빛을 발광하는 다이오드(Laser Diode)가 액티브레이어(Active layer)되어 연계된 반도체 레이어 섹션에 전원 공급 제어를 통해 기존의 스위치를 사용하지 않고도 광 저장이 가능한 소자를 제공하고자 한다.

최근 세계적인 관심사로 떠오르고 있는 메모리 저항 혹은 저항성 메모리의 합성어로 멤리스터(menristor, memory + resistor)가 차세대 기억 소자, 회로 등에 응용되고 있다.

이러한 멤리스터는 전류가 오프된 상태에서도 일련의 사건을 기억하고 저장하는 능력을 이용하여 테라비트 메모리, 신경망 회로 구성에 의한 결함 인정 소자 등 새로운 논리회로 구성을 가능하게 하는 신 개념 소자로서 높은 잠재력 때문에 많은 관심을 받고 있다.

그러나, 멤리스터는 전원을 턴온(Turn on) 상태 라인 이상으로 걸어주면 멤리스터는 Ron의 곡선으로 낮은 저항으로 특성화되고, 턴오프(Turn off) 상태 라인 이하로 전원을 걸어 주면 Roff의 곡선으로 높은 저항으로 특성화되고, 다이오드는 항상 양의 전원에서만 동작을 하기 때문에 직렬로 구성되어 제어 포트와 전원 포트 두 개를 만들어 제어와 소스전원을 각각 인가해 주어야 되는 문제점이 있다.

또한, 유기 발광 다이오드(OLED)와 같은 에너지 절약형 소자에서 유용한 진전이 있지만, 더 나은 가공성 및 성능을 제공하는 데 있어서는 아직도 추가의 개선이 필요하다. 예를 들어, 유기물이 발광하는 OLED에 전기를 통하게 하여 기존의 OLED의 색을 원하는 색으로 바꾸어 반도체 및 디스플레이 제품에서 다양한 색 재현을 용이하게 실행하고자 하는 것이다.

본 발명은 Ru(bpy)3]2+(PF₆)2, poly(methyl methacrylate), Acetonitrile, N-N Dimethylformalehye 및 주석 아연(Zinc Stannate)를 혼합한 잉크를 이용하여 인쇄전자 기법으로 멤리스터Memristor)와 다이오드(diode) 기능을 동시에 수행하는 단일 액티브 레이어(Active layer)의 반도체 레이어 섹션이 적층된 소자를 통해 별도의 스위치의 스위칭 동작 없이 전원 공급 기반 스위칭을 통해 멤리스터(Memristor) 소자의 동작 전압을 제어하여 광을 저장함으로써 기존의 스위치를 사용하지 않고도 전원 공급 제어를 통해 광을 저장하는 단일 액티브 레이어를 가지는 소자 제작이 수월한 병렬 구조의 광 저장 소자 기술을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 색 재현 특성이 우수한 양자점(quantum dot, QD) 소재를 이용하여 적응적으로 원하는 색을 픽셀별로 구현 가능한 기술을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 견지에 따르면, 기판, 상기 기판상에 형성되어 멤리스터Memristor)와 상기 멤리스터의 온(on) 혹은 오프(off) 상태에 따라 광 방출이 제어되는 다이오드(diode)가 연계되어 단일 액티브 레이어(Active layer)된 반도체 레이어 섹션 및 상기 반도체 레이어 섹션 상에 배치된 전극층을 포함하고, 상기 다이오드는 광별 다수의 양자점을 포함함을 특징으로 한다.

본 발명은 기존의 스위치를 사용하지 않고도 전원 공급 스위칭 제어를 통해 광 저장이 가능하여 소자 제작이 수월한 광 저장 소자를 제공하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 본 발명의 멤리스터 기반 소자를 어레이로 구성할 경우 제어블록 없이 원하는 도트 단위로 발광 특성을 저장할 수 있는 플렉시블(flexible) 디스플레이로 사용 가능한 효과가 있다.

그리고, 본 발명의 멤리스터 기반 소자를 매우 작게 하고 발광지점에 실리콘 웨이브가이드(Silicon Waveguide)를 올리면 광 메모리 등으로 사용이 가능하고, 양자점 소재를 이용하여 기존의 OLED 색을 픽셀별 원하는 색으로 구현 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 저장 장치 기반 소자의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 예가 적용되어 제작된 소자를 보인 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 저장 장치 기반 소자의 I-V 특성 곡선을 보인 그래프.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 빛 저장 소자의 Intensity와 Voltage 및 Current의 특성을 보인 그래프.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 저장 장치 기반 등가 회로 모델의 예시도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 저장 장치 기반 컬러 SMOLED 제작을 보인 예시도.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 저장 장치에 있어서 한 픽셀에 구현하는 RGB SMOLED의 색 저장에 따른 발광 빛 색의 변화를 보인 예시도.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 저장 장치 기반 소자의 디스플레이 응용의 예시도.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.

본 발명은 광 저장에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 별도의 스위치의 스위칭 동작 없이 전원 공급 기반 스위칭을 통해 멤리스터(Memristor) 특성과 같은 방법으로 광 방출을 제어하기 위해 멤리스터Memristor)와 다이오드(diode)의 특성이 동시에 존재하는 물질로 프린팅하여 연계된 반도체 레이어 섹션에 있어서, n형 반도체 산화물인 주석 아연(Zinc Stannate) 혼합을 통해 기설정된 전압보다 낮은 전압에서 발광하지 않는 광 저장 특성을 갖는 기존의 스위치를 사용하지 않고도 전원 공급 제어를 통해 광 저장이 가능한 소자를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 발광 특성과 멤리스터 특성을 모두 가지는 물질과 소자에 관한 것으로, 본 발명이 적용된 소자는 인쇄전자 기법으로 제작되어 SMOLED(State Memorizable Organic Light Emitting Device)라고 하고, 반도체 공법으로 만든 경우에는 SMLED(Memorizable Light Emitting Device)라고 정의한다.

이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 저장 장치 기반 소자의 구조를 도 1 및 도 2를 참조하여 자세히 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 저장 장치 기반 소자의 구조를 개략적으로 도시한 것으로, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 저장 장치 기반 소자는 ITO 코팅판(Glass 또는 PET, 110)에 멤리스터와 LED의 기능을 수행하는 물질이 프린팅(Active layer)된 레이어 섹션(114) 그 위에 전극(electrode, 116)를 만들어 광 저장 장치 기반 소자(112)를 구성한다.

이때, 상기 광 저장 장치 기반 소자(112)는, 상술한 바와 같이 인쇄전자 기법으로 제작되어 SMOLED(State Memorizable Organic Light Emitting Devece)라고 하거나, 혹은 반도체 공법으로 제작된 경우 SMLED(State Memorizable Light Emitting Device)라고 정의된다.

더욱 상세하게는, 도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 일 실시 예가 적용되어 제작된 소자를 보인 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광 저장 장치 기반 소자는, 기판(210), 상기 기판상에 형성되어 복수의 화합물 반도체층을 포함하는 반도체 레이어 섹션(212) 및 상기 반도체 레이어 섹션(212) 상에 배치된 전극층(214)을 포함한다.

여기서, 상기 반도체 레이어 섹션(212)은 멤리스터Memristor)와 다이오드(diode)가 연계되어 액티브 레이어(Active layer)되고, Ru(bpy)3]2+(PF₆)2, poly(methyl methacrylate), Acetonitrile, N-N Dimethylformalehye 및 주석산 아연(zinc stannate) 이 혼합되어 제작된다.

상기 다이오드는, 광별 다수의 양자점을 포함하고, 발광 다이오드(Light Emitting Device, LED) 혹은 레이저 다이오드(Laser Diode, LD)를 포함하는 유기 전자 소자이다.

또한, 상기 다이오드는 n형 반도체로 주석산 아연(zinc stannate) 산화물을 혼합하여 제작되는 것으로, 상기 주석산 아연은 높은 전도도를 낮추어 우수한 광학적 및 내화학성 특성을 가지도록 한다.

상기 다수의 양자점은, 적색광 발산 양자점(RED QDs), 황색광 발산 양자점(Yellow QDs) 및 녹색광 발산 양자점(Green QDs)을 포함하고, 본 발명이 적용된 실시 예에서는 양자점 소재를 이용하여 다이오드의 색을 원하는 색으로 바꾸어 제작한다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 저장 장치 기반 컬러 SMOLED 제작을 보인 예시도로서, 도 6에 도시된 바와 같이 기존의 SMOLED 제작을 위한 재료에 양자점(QDs)을 첨가하여 소자를 제작한다.

이와 같이 제작된 컬러 SMOLED를 제작하여 하나의 픽셀에 세 개의 다른 색의 SMOLED를 넣어 제작을 하면 저장된 빛의 색에 따라 원하는 색을 저장할 수 있다.

즉, 본 발명이 적용된 다이오드는 픽셀별 첨가된 양장점 소재의 해당 광에 따라 적응적으로 색을 저장 및 발산하는 것으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 하나의 픽셀에 원하는 색을 구현할 수 있는 양자점 소재를 첨가하여 구현한 세 개의 SMOLED를 구성하여 각각 저장된 색에 따라 생성되는 빛의 색을 나타낸다.

이때, 상기 양자점은 크기에 따라 광흡수 파장이 제어되어 색이 변한다.

그리고, 상기 다이오드는, 상기 멤리스터와 전기적으로 연계되어 상기 멤리스터의 저항 상태에 따라 제어되는 것으로, 상기 전극층(214)에 기설정된 이상의 전압이 인가되는 경우 턴온(turn on)상태를 저장하여 상기 다이오드로부터 광이 방출되도록 제어하고, 상기 전극층(214)에 기설정된 이하의 전압이 인가되는 경우 턴오프(turn off)상태를 저장하여 상기 다이오드로부터 광 방출이 차단되도록 제어한다.

더욱 상세하게는, 도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멤리스터 기반 소자의 I-V 특성 곡선을 보인 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 4V이상의 전원을 걸어 주면 멤리스터는 Turn on 상태를 저장하여 전원이 0 < Voltage < 4V로 인가되면 항상 멤리스터 기반 소자는 도 4(a)와 같이 일정한 사인파의 전압을 걸어 주었을 때 변화하는 전류에 대해 도 4(b)와 같이 빛을 저장할 수 있다.

그리고 전원을 -4V이하를 인가하면 멤리스터는 Turn off 상태로 저장되고 전원이 0 < Voltage < 4V로 인가되어도 소자는 발광하지 않는 광 저장 특성을 갖는다.

한편, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 저장 장치 기반 등가 회로 모델을 도시한 것으로, 멤리스터가 온 특성을 가지면 내부 Ron 저항이 커져 발광 다이오드 쪽으로 전류가 흘러 빛을 발광하고, 오프 특성을 가질 때믄 Roff는 커지지만 Ron은 상대적으로 작아져 전류가 저항 쪽으로 흘러 빛이 발광하지 않는다.

더불어, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 저장 장치 기반 소자가 적용된 디스플레이 응용의 예를 보인 것으로, 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 멤리스터 기반 소자를 어레이로 구성할 경우 플렉시블(flexible) 디스플레이로 사용 가능하며, 특히 제어블록 없이 원하는 도트 단위로 발광 특성을 저장할 수 있다.

또한, 본 발명의 멤리스터 기반 소자를 매우 작게 하고 발광지점에 실리콘 웨이브가이드(Silicon Waveguide)를 올리면 광 메모리 등으로 사용이 가능하다.

그리고 플렉시블 면조명으로 현수막, 벽지 등 다양한 조명 장치로 사용 가능하다.

상기와 같이 본 발명에 따른 광 저장 장치에 관한 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.

210: 기판 212: 반도체 레이어 섹션
214: 전극층

Claims (8)

1. 기판,
   상기 기판상에 형성되어 멤리스터Memristor)와 상기 멤리스터의 온(on) 혹은 오프(off) 상태에 따라 광 방출이 제어되는 다이오드(diode)가 연계되어 단일 액티브 레이어(Active layer)된 반도체 레이어 섹션 및
   상기 반도체 레이어 섹션 상에 배치된 전극층을 포함하고,
   상기 다이오드는 광별 다수의 양자점을 포함함을 특징으로 하며,
   상기 반도체 레이어 섹션은,
   Ru(bpy)3]2+(PF₆)2, poly(methyl methacrylate), Acetonitrile과 N-N Dimethylformalehye 이 혼합되어 제작됨을 특징으로 하며,
   상기 반도체 레이어 섹션은,
   전류(I)-전압(V) 특성 곡선에서 턴 온상태에서 턴 오프 상태로 진행할 때 전류가 0암페어[A]를 가지는 지점의 주변 곡선이 선형성을 가지고 0보다 큰 기울기를 가지며, 턴 오프 상태에서 턴 온 상태로 진행할 때 전류가 0 암페어[A]를 가지는 지점의 주변 곡선이 선형성을 가지며 0보다 큰 기울기를 가지는 광 저장 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 다이오드는,
   발광 다이오드(Light Emitting Device, LED) 혹은 레이저 다이오드(Laser Diode, LD)를 포함하는 것으로, 상기 멤리스터와 전기적으로 연계되어 상기 멤리스터의 저항 상태와 같이 제어됨을 특징으로 하는 광 저장 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 다이오드는,
   주석산 아연(zinc stannate) 산화물이 혼합되어 제작됨을 특징으로 하는 광 저장 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 멤리스터는,
   상기 전극층에 기설정된 이상의 전압이 인가되는 경우 턴온(turn on)상태를 저장하여 상기 다이오드로부터 광이 방출되도록 제어함을 특징으로 하는 광 저장 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 멤리스터는,
   상기 전극층에 기설정된 이하의 전압이 인가되는 경우 턴오프(turn off)상태를 저장하여 상기 다이오드로부터 광 방출이 차단되도록 제어함을 특징으로 하는 광 저장 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 다수의 양자점은,
   적색광 발산 양자점(Red QDs), 황색광 발산 양자점(Yellow QDs) 및 녹색광 발산 양자점(Green QDs)을 포함하고, 크기에 따라 광흡수 파장이 제어됨을 특징으로 하는 광 저장 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 다이오드는,
   픽셀별 첨가된 양자점 소재의 해당 광에 따라 적응적으로 색을 저장 및 발산 가능함을 특징으로 하는 광 저장 장치.

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