KR20180068076A - Nano particle, insulator film and display device having the particle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 나노 입자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 굴절률과 유전율이 낮으며 손상 회복 능력이 향상된 나노 입자, 상기 나노 입자를 포함하는 절연막 및 표시장치에 관한 것이다. The present invention relates to nanoparticles, and more particularly, to nanoparticles having a low refractive index and dielectric constant and improved damage recovery ability, an insulating film containing the nanoparticles, and a display device.
최근 액정표시장치(liquid crystal display device; LCD)를 대신하여 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED)를 발광 수단으로 하는 표시장치가 주목을 받고 있다. 유기발광다이오드 표시장치는 자체발광소자를 구비하고 있어, 액정표시장치에 사용되는 백라이트 유닛(backlight unit)이 필요하지 않기 때문에 경량, 박형의 표시장치를 구현할 수 있다. 뿐만 아니라, 유기발광다이오드 표시장치는 액정표시장치에 비하여 시야각 및 명암대비비가 우수하며, 소비전력 측면에서도 유리하고, 직류 저-전압 구동이 가능하며, 응답 속도가 빠르고, 내부 구성요소가 고체이기 때문에 외부 충격에 강하고, 사용 온도 범위도 넓은 이점이 있다. 2. Description of the Related Art Recently, a display device using an organic light emitting diode (OLED) as a light emitting means has attracted attention in place of a liquid crystal display device (LCD). Since the organic light emitting diode display device has a self light emitting device, a backlight unit used in a liquid crystal display device is not required, and thus a lightweight and thin display device can be realized. In addition, the organic light emitting diode display device is superior in view angle and contrast ratio as compared with the liquid crystal display device, is advantageous in terms of power consumption, can be driven by low-voltage direct current, has a quick response speed, It is resistant to external impact and has a wide temperature range.
일반적으로 유기발광다이오드 표시장치는 하부 기판 상에 구동 소자와, 발광 소재나 전하 이동 소재 등의 유기물층으로 이루어진 발광다이오드를 포함하고 있다. 또한, 발광다이오드에 인접하여 각각의 화소 영역을 구획하는 뱅크층이 위치한다. In general, an organic light emitting diode display includes a driving element on a lower substrate and a light emitting diode including an organic material layer such as a light emitting material or a charge transfer material. In addition, a bank layer for partitioning each pixel region is disposed adjacent to the light emitting diode.
최근에는 잉크젯 프린팅(inkjet printing) 기법을 통하여 발광다이오드를 구성하는 유기물층을 형성하는 용액 공정(solution process)이 주목을 받고 있다. 잉크젯 프린팅 방식은 분말 형태로 구성된 유기 소재를 증착하지 않고 프린팅 노즐을 이용하여 용액화한 소재를 분사한다. 원하는 부분에 직접 분사하기 때문에 버리는 재료가 거의 없어 효율성이 우수하고, 증착 공정을 생략할 수 있기 때문에 생산 공정이 줄어들며 공정 시간도 획기적으로 줄일 수 있다. Recently, a solution process for forming an organic layer constituting a light emitting diode through inkjet printing has been attracting attention. The ink jet printing method ejects a solution material by using a printing nozzle without depositing an organic material composed of a powder. Because it is directly sprayed on the desired part, there is almost no material to be discarded, and the efficiency is excellent. Since the deposition process can be omitted, the production process can be reduced and the process time can be drastically reduced.
한편, 뱅크층을 이루는 절연 소재로서 포토아크릴과 같은 아크릴계 바인더 등의 소수성 바인더가 사용된다. 종래 유기발광다이오드 표시장치의 뱅크층으로 전술한 절연 소재를 사용할 경우에 다음과 같은 문제가 발생하였다. On the other hand, as the insulating material constituting the bank layer, a hydrophobic binder such as an acrylic binder such as photoacryl is used. The following problems have arisen when the above-described insulating material is used as the bank layer of the organic light emitting diode display device.
도 1에 도시한 바와 같이, 하부 전극과 일부 중첩되게 소수성 절연 소재로 이루어진 뱅크층을 포토레지스트 공정을 이용하여 패터닝한다. 뱅크층이 형성된 상태에서 뱅크층 사이의 하부 전극 상부에, 노즐을 이용하여 액상 잉크로 된 소재를 주입한 뒤, 용액을 제거하여 유기물층으로 이루어진 발광다이오드를 형성한다. 그런데, 잉크를 공급하는 노즐과, 하부 전극 및 뱅크층이 형성된 패널 사이에 미세한 공차가 있다. 따라서 잉크를 분사하기 위해 노즐이 하부 전극과 뱅크층이 형성된 패널로 접근할 때, 노즐이 상면으로 돌출된 뱅크층과 접촉하면서 뱅크층의 상면에 스크래치가 발생한다. As shown in FIG. 1, a bank layer made of a hydrophobic insulating material partially overlapped with the lower electrode is patterned using a photoresist process. In the state in which the bank layer is formed, a material made of liquid ink is injected into the upper portion of the lower electrode between the bank layers using a nozzle, and then the solution is removed to form a light emitting diode made of an organic material layer. Incidentally, there is a slight tolerance between the nozzle for supplying ink and the panel in which the lower electrode and the bank layer are formed. Therefore, when the nozzle approaches the lower electrode and the panel on which the bank layer is formed to eject the ink, scratches are generated on the upper surface of the bank layer while the nozzle contacts the bank layer protruding from the upper surface.
뱅크층이 소수성 절연 소재로 이루어지는 경우, 노즐을 통하여 제공된 잉크가 발광다이오드가 형성되는 영역은 물론이고, 스크래치가 형성된 뱅크층 상부에도 주입된다. 스크래치가 형성된 뱅크층으로 잉크가 주입되기 때문에, 스크래치가 형성된 뱅크층에 인접한 발광다이오드 형성 영역에서의 잉크층의 두께(H2)는 스크래치가 형성되지 않은 뱅크층에 인접한 발광다이오드 형성 영역에서의 잉크층의 두께(H1)와 상이하게 된다. 발광 소재를 비롯한 유기물층이 발광다이오드에서 균일하게 형성되지 못하기 때문에 영역에 따라 발광 휘도나 색상에서 차이가 발생하여 공정의 신뢰성이 떨어지며 불량률이 높아진다. 또한, 뱅크층으로도 유기물이 흘러 들어가면서, 인접한 화소영역에서 다른 색상의 잉크와 혼색되어 영상이 흐릿해지는 등 고품질의 화상을 구현하기 어렵다. When the bank layer is made of a hydrophobic insulating material, the ink provided through the nozzle is injected not only into the region where the light emitting diode is formed, but also onto the upper part of the bank layer formed with scratches. Since the ink is injected into the scratch-formed bank layer, the thickness (H2) of the ink layer in the light-emitting diode forming region adjacent to the scratch-formed bank layer is smaller than the thickness H2 of the ink layer And the thickness H1 of the substrate W1. Since the organic material layer including the light emitting material is not uniformly formed in the light emitting diode, there is a difference in the light emission luminance and color depending on the region, thereby reducing the reliability of the process and increasing the defect rate. Further, it is difficult to realize high-quality images such as blurred images mixed with inks of different colors in adjacent pixel regions while organic matters flow into the bank layer as well.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 종래 유기발광다이오드 표시장치에서 하부 전극과 일부 중첩되게 위치하는 소수성 뱅크층의 굴절률(n2=1.65)은 발광층을 구성하는 유기물의 평균 굴절률(n1=1.7~1.8)과 큰 차이가 없다. 2, the refractive index (n2 = 1.65) of the hydrophobic bank layer partially overlapped with the lower electrode in the conventional organic light emitting diode display device has an average refractive index n1 of 1.7 to 1.8 ).
전반사는 굴절률이 큰 매질에서 굴절률이 작은 매질로 빛이 입사할 때, 특정 각도(전반사 임계각) 이상에서 빛이 입사되면 계면에서 빛이 투과, 굴절되지 않고 반사되는 현상이다. 2개의 매질 사이의 굴절률 차이가 클수록 전반사 임계각이 작아져서 전반사가 잘 일어난다. 하지만, 종래 유기발광다이오드 장치에서 발광다이오드를 구성하는 발광층의 굴절률(n1)과 뱅크층의 굴절률(n2)은 거의 차이가 없기 때문에, 발광층에서 뱅크층으로 출사된 빛의 대부분은 뱅크층과의 계면에서 굴절되어 비-발광영역으로 방출된다. 발광 영역으로 방출되는 빛이 감소하면서 발광다이오드 및 유기발광다이오드 표시장치의 광 추출 효율(out-coupled light efficiency)이 감소하고 발광 휘도가 저하되는 문제가 발생하였다. Total reflection is a phenomenon in which, when light enters a medium having a small refractive index from a medium having a high refractive index, light is incident at a certain angle (total reflection critical angle) or more, and the light is reflected without being refracted at the interface. The larger the difference in the refractive index between the two media, the smaller the total reflection critical angle and the more the total reflection occurs. However, since the refractive index (n1) of the light emitting layer and the refractive index (n2) of the bank layer constituting the light emitting diode constituting the light emitting diode in the conventional organic light emitting diode device do not substantially differ, most of the light emitted from the light emitting layer to the bank layer, And is emitted to the non-light emitting region. There has been a problem that light emitted to the light emitting region is reduced while the out-coupled light efficiency of the light emitting diode and the organic light emitting diode display is reduced and the light emission luminance is lowered.
본 발명의 목적은 굴절률이 낮고 외부적 스트레스에 대한 회복 특성이 우수한 나노 입자와, 상기 나노 입자를 포함하여 공정의 신뢰성이 향상된 절연막 및 유기발광다이오드 표시장치를 제공하고자 하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a nanoparticle having a low refractive index and excellent recovery characteristics against external stress, and an insulating film and an organic light emitting diode display device including the nanoparticle with improved process reliability.
본 발명의 다른 목적은 광 추출 효율과 발광 휘도를 향상시킬 수 있으며, 유전율의 감소를 유도하여 소비 전력을 저감할 수 있는 절연막 및 유기발광다이오드 표시장치를 제공하고자 하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an insulating film and an organic light emitting diode display device capable of improving light extraction efficiency and light emission luminance and reducing power consumption by inducing a reduction in dielectric constant.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 인접한 다공성 입자 또는 중공성 입자가 다이설파이드기를 통하여 연결되어 있는 나노 입자를 제공한다. According to one aspect of the present invention, there is provided a nanoparticle in which adjacent porous particles or hollow particles are connected via a disulfide group.
일례로, 다공성 입자 또는 중공성 입자는 폴리이미드(PI)와 같은 유기 입자 및/또는 실리카(SiO2) 및/또는 티타니아(TiO2)과 같은 무기 입자일 수 있다. In one example, the porous particles and hollow particles can be inorganic particles, such as polyimide (PI) and the like organic particles and / or silica (SiO 2) and / or titania (TiO 2).
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 상기 나노 입자가 바인더에 분산된 절연막을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided an insulating film in which the nanoparticles are dispersed in a binder.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 상기 나노 입자가 바인더에 분산된 절연막이 뱅크층으로 사용된 유기발광다이오드 표시장치를 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided an organic light emitting diode display device in which an insulating film in which the nanoparticles are dispersed in a binder is used as a bank layer.
본 발명의 나노 입자는 중공성 입자 또는 다공성 입자가 다이설파이드기를 통하여 연결되어 있다. In the nanoparticles of the present invention, hollow particles or porous particles are connected through a disulfide group.
본 발명의 나노 입자를 바인더에 분산시켜 얻어지는 절연막은 굴절률이 낮아진다. 따라서 나노 입자가 분산된 절연막을 유기발광다이오드 표시장치의 뱅크층으로 적용하면, 발광다이오드를 구성하는 유기발광층의 굴절률에 비하여 본 발명에 따른 뱅크층의 굴절률이 크게 감소한다. 따라서, 발광다이오드에서 뱅크층으로 출사된 빛은 발광다이오드와 뱅크층의 계면에서 전반사되어 발광 영역으로 출사된다. 발광 영역에서의 광 추출 효율이 증가하기 때문에, 발광다이오드 표시장치의 발광 휘도를 크게 향상시킬 수 있다. The refractive index of the insulating film obtained by dispersing the nanoparticles of the present invention in a binder is low. Therefore, when the insulating layer in which nanoparticles are dispersed is applied to the bank layer of the organic light emitting diode display device, the refractive index of the bank layer according to the present invention is greatly reduced compared to the refractive index of the organic light emitting layer constituting the light emitting diode. Therefore, the light emitted from the light emitting diode to the bank layer is totally reflected at the interface between the light emitting diode and the bank layer, and is emitted to the light emitting region. Since the light extraction efficiency in the light emitting region is increased, the light emission luminance of the light emitting diode display device can be greatly improved.
뿐만 아니라, 절연막의 굴절률이 낮아지는 정도에 비례하여 본 발명의 나노 입자가 적용된 절연막의 유전율 또한 낮아지기 때문에, 본 발명에 따라 제조된 절연막으로 구성되는 뱅크층에서의 기생 정전 용량이 감소한다. 본 발명에 따른 나노 입자가 분산된 절연막을 뱅크층에 적용하여 소비 전력을 줄일 수 있는 유기발광다이오드 표시장치를 제조할 수 있다.In addition, since the dielectric constant of the insulating film to which the nanoparticles of the present invention is applied is also reduced in proportion to the degree of lowering the refractive index of the insulating film, the parasitic capacitance in the bank layer composed of the insulating film manufactured according to the present invention is reduced. An organic light emitting diode display device capable of reducing power consumption by applying an insulating film in which nanoparticles according to the present invention are dispersed to a bank layer can be manufactured.
또한, 본 발명의 나노 입자는 광 조사에 의하여 자기 치유 메커니즘을 구현할 수 있는 다이설파이드기를 가지고 있다. 따라서 본 발명의 나노 입자를 포함하는 절연막이 환경적 요인 등으로 인하여 손상되는 경우에 즉각적으로 손상을 회복할 수 있다. The nanoparticles of the present invention also have a disulfide group capable of implementing a self-healing mechanism by light irradiation. Therefore, if the insulating film containing the nanoparticles of the present invention is damaged due to environmental factors, the damage can be recovered immediately.
따라서 나노 입자가 분산된 절연막을 유기발광다이오드 표시장치의 뱅크층으로 활용하면, 잉크젯 프린팅 방식을 이용한 용액 공정 중에 잉크를 분사하는 노즐과의 접촉 등으로 인하여 뱅크층에 생성된 스크래치와 같은 손상이 신속하게 복구될 수 있다. 그 결과 노즐에서 분사된 소재로 이루어지는 유기발광층이 발광 영역 전체에 균일하게 적층될 수 있다. 이에 따라, 공정의 신뢰성을 향상시켜 불량률을 낮출 수 있으며, 고품질의 화상을 확보할 수 있다. Therefore, when the insulating layer in which nanoparticles are dispersed is used as a bank layer of an organic light emitting diode display device, damage such as scratches generated in the bank layer due to contact with a nozzle that ejects ink during a solution process using the inkjet printing method, . As a result, the organic light emitting layer made of the material injected from the nozzles can be uniformly stacked over the entire light emitting region. Thus, the reliability of the process can be improved, the defective rate can be lowered, and a high-quality image can be secured.
도 1은 종래 유기발광다이오드 표시장치에 사용된 뱅크층에 발생한 스크래치로 인하여 야기되는 문제점을 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 2는 종래 유기발광다이오드 표시장치에 사용된 뱅크층이 발광다이오드와 유사한 굴절률을 가지고 있는 경우에 광 추출 효율이 저하되는 문제점을 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 나노 입자가 분산된 절연막을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 나노 입자가 분산된 절연막에서 자기 치유 메커니즘을 통하여 외부 스트레스에 의한 손상이 방출되는 상태를 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 나노 입자가 분산된 절연막을 뱅크층에 적용한 유기발광다이오드 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 나노 입자가 분산된 절연막을 뱅크층에 적용하였을 경우 자기 치유 메커니즘에 의하여 스크래치가 소멸된 상태를 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 나노 입자가 분산된 절연막을 뱅크층에 적용하였을 경우, 발광다이오드에 비하여 굴절률이 낮아져서 발광다이오드에서 출사된 빛이 전반사되면서 광 추출 효율이 향상된 상태를 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 합성된 중공 폴리이미드(PI) 나노 입자에 대한 TEM(transmission electron microscopy) 사진이다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 다이설파이드기를 통하여 연결된 중공 폴리이미드(PI) 나노 입자에 대한 라만 분광 분석 결과를 나타낸 그래프이다. 인접한 다공성 입자를 연결하는 다이설파이드기와, 다공성 입자의 말단에 위치하는 티올기(thiol group)가 동시에 존재한 것을 보여준다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 제조된 절연막에 가시광을 조사하기 전과 조사한 이후의 상태를 SEM(scanning electron microscope)으로 촬영한 사진이다. 가시광 조사 전에 형성된 스크래치가 가시광 조사 후에 자기치유 메커니즘에 의하여 사라진 것을 나타낸다.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 제조된 절연막을 뱅크층에 적용한 발광 소자 패널의 화소(좌측)와, 잉크젯 프린팅 방식으로 잉크를 주입한 이후의 화소(우측)를 투과한 영상이다. 잉크가 주입된 발광 소자 형성 영역에 인접한 뱅크층에 스크래치가 발생하지 않았으며 잉크가 발광 소자로만 주입된 것을 보여준다.
도 12는 비교예에 따라 제조된 절연막을 뱅크층에 적용한 발광 소자 패널의 화소(좌측)와, 잉크젯 방식으로 잉크를 주입한 이후의 화소(우측)를 투과한 영상이다. 발광 소자 형성 영역에 인접한 뱅크층에 스크래치가 발생하였으며, 뱅크층으로 잉크가 흘러 들어가면서 혼색이 일어난 것을 보여준다. FIG. 1 is a schematic diagram showing a problem caused by a scratch on a bank layer used in a conventional organic light emitting diode display.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a problem of degrading light extraction efficiency when a bank layer used in a conventional organic light emitting diode display device has a refractive index similar to that of a light emitting diode.
3 is a cross-sectional view schematically showing an insulating film in which nanoparticles are dispersed according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram showing a state in which damage due to external stress is released through a self-healing mechanism in an insulating film in which nanoparticles are dispersed according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an organic light emitting diode display device in which an insulating film in which nanoparticles are dispersed is applied to a bank layer according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a state in which a scratch is extinguished by a self-healing mechanism when an insulating film in which nanoparticles are dispersed is applied to a bank layer according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing a state in which the refractive index is lower than that of the light emitting diode when the insulating layer in which nanoparticles are dispersed is applied to the bank layer according to the exemplary embodiment of the present invention, so that light emitted from the light emitting diode is totally reflected, Fig.
8 is a TEM (transmission electron microscopy) photograph of hollow polyimide (PI) nanoparticles synthesized according to an exemplary embodiment of the present invention.
9 is a graph showing Raman spectroscopic results of hollow polyimide (PI) nanoparticles connected through a disulfide group in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. A disulfide group connecting the adjacent porous particles and a thiol group located at the end of the porous particles are present at the same time.
FIG. 10 is a photograph of an insulating film prepared according to an exemplary embodiment of the present invention, the state before and after irradiation of visible light by scanning electron microscope (SEM). The scratches formed before the visible light irradiation disappear by the self-healing mechanism after the visible light irradiation.
FIG. 11 is an image transmitted through a pixel (left side) of a light emitting element panel in which an insulating film manufactured according to an exemplary embodiment of the present invention is applied to a bank layer and a pixel (right side) after ink is injected by an inkjet printing method. No scratch was generated in the bank layer adjacent to the light emitting element formation region where the ink was injected, and the ink was injected only into the light emitting element.
12 is an image transmitted through a pixel (left side) of a light emitting element panel in which an insulating film manufactured according to a comparative example is applied to a bank layer and a pixel (right side) after ink is injected by an inkjet method. Scratches were generated in the bank layer adjacent to the light emitting element formation region, and color mixing occurred as the ink flowed into the bank layer.
이하, 필요한 경우에 첨부하는 도면을 참조하면서 본 발명을 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings where necessary.
[나노 입자 및 절연막][Nanoparticles and insulating films]
본 발명에 따른 나노 입자는 인접하게 위치하는 다공성(porous) 입자 또는 중공성(hollow) 입자가 다이설파이드기(disulfide group)을 통하여 연결된다. 다공성 입자 또는 중공성 입자를 포함하고 있기 때문에, 굴절률과 유전율이 낮다. 또한, 다이설파이드기는 광 조사에 의하여 분해와 결합을 반복하면서 자기치유(self-healing) 메커니즘을 갖게 된다. The nanoparticles according to the present invention are connected to adjacent porous particles or hollow particles through a disulfide group. Since it contains porous particles or hollow particles, the refractive index and permittivity are low. In addition, the disulfide group has a self-healing mechanism while repeating decomposition and bonding by light irradiation.
하나의 예시적인 실시형태에서, 나노 입자는 인접하게 위치하는 다공성 또는 중공성 입자가 하나의 다이설파이드기를 통하여 연결될 수 있는데, 이러한 나노 입자는 하기 화학식 1로 표시될 수 있다. 다른 실시형태에서, 나노 입자는 다수의 인접한 다공성 또는 중공성 입자가 다수의 다이설파이드기를 통하여 연결된 클러스터(cluster) 구조를 가질 수 있는데, 이러한 나노 입자는 하기 화학식 2로 표시될 수 있다. In one exemplary embodiment, the nanoparticles can be connected to adjacent porous or hollow particles through a disulfide group, which nanoparticles can be represented by the following formula (1). In another embodiment, the nanoparticles may have a cluster structure in which a plurality of adjacent porous or hollow particles are connected through a plurality of disulfide groups, which nanoparticles may be represented by the following formula (2).
화학식 1
화학식 2(2)
(화학식 1과 화학식 2에서 A는 다공성 입자 또는 중공성 입자를 나타내고, R은 C1~C10 알킬렌기 또는 하기 화학식 3으로 표시되는 티우람(thiuram)기를 나타냄)(Wherein A represents a porous particle or hollow particle, R represents a C1-C10 alkylene group or a thiuram group represented by the following formula (3)
화학식 3(3)
(화학식 3에서 R1은 C1~C20 알킬기이고, 질소원자가 다공성 또는 중공성 입자와 연결되며, 탄소 원자가 다이설파이드기와 연결됨)(Wherein R < 1 > is a C1 to C20 alkyl group, the nitrogen atom is linked to the porous or hollow particles, and the carbon atom is connected to the disulfide group)
화학식 1과 화학식 2에서 다공성 입자 또는 중공성 입자(A)는 연결기(R)를 통해 다이설파이드기(-S-S-)와 결합된다. 다공성 입자 또는 중공성 입자(A)와 다이설파이드기(S-S)를 결합하는 연결기인 R에 따라 본 발명에 따른 나노 입자의 자기치유 반응성 및 흡광 영역이 조절된다. 일례로, 본 발명에 따른 나노 입자는 가시광 흡수에 의한 자기치유 반응을 유도할 수 있다. In the formulas (1) and (2), the porous particles or the hollow particles (A) are bonded to the disulfide group (-S-S-) through the linking group (R). The self-healing reactivity and the light absorbing region of the nanoparticles according to the present invention are controlled according to R, which is a linking group for bonding porous particles or hollow particles (A) to disulfide groups (S-S). For example, nanoparticles according to the present invention can induce a self-healing response by absorption of visible light.
하나의 예시적인 실시형태에서, 다공성 입자 또는 중공성 입자(A)는 폴리이미드(PI), 실리카(SiO2), 티타니아(TiO2) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. In one exemplary embodiment, the porous particles or hollow particles (A) may be selected from the group consisting of polyimide (PI), silica (SiO 2 ), titania (TiO 2 ), and combinations thereof.
일례로, 폴리이미드(PI)와 같은 유기 성분으로 이루어진 다공성 또는 중공성 입자를 제조하기 위해서, 폴리이미드를 합성하기 위한 출발물질에 다공 또는 중공 유도 성분을 반응시킬 수 있다. 폴리이미드(PI)는 무수물(dianhydride)과 디아민(diamine)의 축합 반응에 의하여 얻어진다. 다공성 또는 중공성 입자의 일 례인 폴리이미드 성분은 투명 소재 또는 불투명 소재일 수 있다. For example, in order to produce porous or hollow particles of an organic component such as polyimide (PI), a porous or hollow inducing component may be reacted with the starting material for the synthesis of the polyimide. Polyimide (PI) is obtained by the condensation reaction of dianhydride and diamine. The polyimide component, which is one example of a porous or hollow particle, can be a transparent material or an opaque material.
다공성 또는 중공성 폴리이미드(PI)를 합성하기 위하여 사용될 수 있는 무수물은 피로멜리트산 이무수물(pyromellitic dianhydride; PMDA), 비페닐-테트라카르복시산 이무수물(biphenyl-3,3',4,4'-tetracarboxylic acid dianhydride; BPDA), 4,4'-옥시디프탈산 무수물(4,4'-oxydiphthalic anhydride; ODPA), 벤조페논-3,3',4,4'-테트라카르복시산 이무수물(benzophenonoe-3,3',4,4'-tetracarboxylic acid dianhydride; BTDA), 디페닐술폰-3,3',4,4'-테트라카르복시산 이무수물(diphenylsulfon-3,3',4,4'-tetracarboxylic acid dianhydride; DSDA), 4,4'-(헥사플루오로이소프로필리덴)디프탈산 무수물 (4,4'-(Hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride, 6FDA), 1,2,4,5-사이클로부탄테트라카르복시산 이무수물(1,2,4,5-cyclobutane tetracarboxylic dianhydride, CBDA), 1,2,4,5-사이클로헥산테트라카르복시산 이무수물(1,2,4,5-cyclohexane tetracarboxylic dianhydride, CHDA), 4,4'-비스페놀 A 이무수물(4,4'-bisphenol A dianhydride; BPADA), 4-(2,5-디옥소테트라하이드로퓨란-3-일)-1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-1,2-디카르복시산 무수물(4-(2,5-Dioxotetrahydrofuran-3-yl) -1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-1,2-dicarboxylic anhydride; DTDA), 비사이클[2.2.2]옥트-7-엔-2,3,5,6-테트라카르복시산 이무수물(bicycle[2.2.2]oct-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride; BCDA), 5-(2,5-디옥소테트라하이드로퓨릴)-3-메틸-3-사이클로헥산-1,2-디카르복시산 무수물(5-(2,5-Dioxotetrahydrofuryl)-3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride; DOMDA) 및 에틸렌디아민 테트라아세트산 이무수물(ethylene diamine tetraacetic dianhydride; EDTE), 벤조퀴논테트라카르복시산 이무수물(Benzoquinonetetracarboxylic dianhydride) 및 나프탈렌테트라카르복시산 이무수물(Naphthalenetetracarboxylic dianhydride)로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. The anhydrides that can be used to synthesize porous or hollow polyimides (PI) include pyromellitic dianhydride (PMDA), biphenyl-3,3 ', 4,4'- tetracarboxylic acid dianhydride (BPDA), 4,4'-oxydiphthalic anhydride (ODPA), benzophenone-3,3 ', 4,4'-tetracarboxylic acid dianhydride (benzophenonoe- 3 ', 4,4'-tetracarboxylic acid dianhydride (BTDA), diphenylsulfon-3,3', 4,4'-tetracarboxylic acid dianhydride; DSDA), 4,4 '- (hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride (6FDA), 1,2,4,5-cyclobutanetetracarboxylic acid dianhydride (1 , 2,4,5-cyclobutane tetracarboxylic dianhydride (CBDA), 1,2,4,5-cyclohexane tetracarboxylic dianhydride (CHDA), 4,4'-bisphenol A 4,4'-bisphenol A dianhydride (BPADA), 4- (2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl) -1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-1,2-dicarboxylic acid 1,2-dicarboxylic anhydride (DTDA), bicyclic [2.2.2] oct-7-en-2-dicarboxylic anhydride , 3,5,6-tetracarboxylic dianhydride (BCDA), 5- (2,5-dioxotetrahydrofuryl) bicyclo [2.2.2] oct- ) -3-methyl-3-cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid anhydride (5- (2,5-Dioxotetrahydrofuryl) -3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride; DOMDA), and ethylene diamine tetraacetic dianhydride (EDTE), benzoquinonetetracarboxylic dianhydride, and naphthalenetetracarboxylic dianhydride.
한편, 다공성 또는 중공성 폴리이미드(PI)를 합성하기 위하여 사용될 수 있는 디아민은 p-페닐렌디아민(p-Phenylene diamine; PPD), m-페닐렌디아민(m-Phenylene diamine; MPD), 3,4'-옥시디아닐린(3,4'-oxydianiline; 3,4-ODA), 4,4'-옥시디아닐린(4,4'-oxydianiline; 4,4-ODA), 비페닐디아민(biphenyl diamine), 2,2'-비스(트리플루오로메틸)-4,4'-바이페닐디아민(2,2'-Bis(trifluoromethyl)-4,4'-biphenyldiamine, TFMB 또는 TFB), 2,2-Bis[4-(4-아미노페녹시)페닐]프로판 (2,2-Bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane; BAPP), 4,4'-메틸렌디아민(4,4'-methylene diamine; MDA), 사이클로헥실디아민(cyclohexyl diamine; CHDAM), 다아미노벤젠사이나이드(diaminobenzene cyanide; DABN), 3,4'-옥시디아민(3,4'-oxydiamine; 3,4'-DPE), 4,4'-디아미노보조페논(4,4'-diamino bozo phenon), 2,2-비스(3-아미노-4-히드록시페닐)헥사플루오로프로판(2,2-Bis(3-amino-4-hydroxyphenyl)hexafluoropropane; BAHFP), 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]헥사플루오로프로판(2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]hexafluoropropane; 6FBAPP)Meanwhile, diamines which can be used for synthesizing the porous or hollow polyimide (PI) include p-phenylene diamine (PPD), m-phenylene diamine (MPD), 3, 4,4'-oxydianiline (3,4-ODA), 4,4'-oxydianiline (4,4-ODA), biphenyl diamine ), 2,2'-bis (trifluoromethyl) -4,4'-biphenyldiamine (TFMB or TFB), 2,2'- Bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane (BAPP), 4,4'-methylene diamine MDA), cyclohexyl diamine (CHDAM), diaminobenzene cyanide (DABN), 3,4'-oxydiamine (3,4'-DPE), 4 , 4'-diamino bozo phenon, 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, 4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane; BAHFP), 2.2 Bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane; 6FBAPP)
1,3-비스(3-아미노페녹시)벤젠(1,3-Bis(3-aminophenoxy) benzene; m-BAPB), 4,4'-비스(4-아미노페녹시)비페닐( 4,4'-Bis (4-aminophenoxy biphenyl; p-BAPB), 2,2-비스(3-아미노페닐)헥사플르오로프로판(2,2-Bis(3-aminophenyl) hexafluoropropane; BAPF), 비스[4-(3-아미노페녹시)페닐]술폰(bis[4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfone; m-BAPS), 비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]술폰(Bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]sulfone; BAPS), 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠(1,4-bis(4-aminophenoxy)benzene; TPE-Q), 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]술폰(2,2-Bis[4-(4-aminophenoxy) phenyl]sulfone; p-BAPS), 비스(3-아미노페닐)술폰(Bis (3-aminophenyl) sulfone; APS), m-자일렌디아민(m-xylylenediamine; m-XDA), p-자일렌디아민(p-xylylenediamine; p-XDA), 2,2-비스(3-아미노-4-메틸페닐)헥사플루오로프로판(2,2-Bis (3-amino-4-methylphenyl) hexafluoropropane; BAMF), 4,4'-디아미노옥타플루오로비페닐(4,4'-Diaminooctafluorobiphenyl), 3,3'-디히드록시벤지딘(3,3'-Dihydroxybenzidine), 2,2'-에틸렌디아닐린(2,2'-Ethylenedianilin), 2,2',5,5'-테트라클로로벤지딘(2,2',5,5'-Tetrachlorobenzidine), 비스(3-아미노페닐)메탄온(Bis(3-aminophenyl)methanone), 2,7-디아미노플루오렌(2,7-Diaminofluorene), 2-클로로-p-페닐렌디아민(2-Chloro-p-phenylenediamine), 1,3-비스(3-아미노프로필)-테트라메틸디실록산(1,3-Bis(3-aminopropyl)-tetramethyldisiloxane), 1,1-비스(4-아미노페닐)사이클로헥산(1,1-Bis (4-aminophenyl) cyclohexane), 9,9-비스(4-아미노페닐)플루오렌(9,9-Bis(4-aminophenyl) fluorine), 5-(트리플루오로메틸)-1,3-페닐렌디아민(5- (Trifluoromethyl)-1,3-phenylenediamine), 4,4'-메틸렌비스(2-메틸사이클로헥실아민)(4,4'-methylenebis(2-methylcyclohexylamine)), 4-플루오로-1,2-페닐렌디아민(4-Fluoro-1,2-phenylenediamine), 1,3-비스(아미노메틸)사이클로헥산(1,3-bis(aminomethyl) cyclohexane; m-CHDA), 1,4-비스(아미노메틸)사이클로헥산(1,4-Bis (aminomethyl) cyclohexane; p-CHDA), 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]헥사플루오로프로판(2,2-bis[4-(4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane; 6FBAPP), 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘(2,2'-Bis(trifluoromethyl) benzidine; MDB), 1,3-사이클로헥산디아민(1,3-Cyclohexanediamine), 1,4-사이클로헥산디아민(1,4-Cyclohexanediamine), 비스(4-아미노페닐)설파이드(Bis (4-aminophenyl) sulfide; 4,4'-SDA)로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. (3-aminophenoxy) benzene, m-BAPB), 4,4'-bis (4-aminophenoxy) biphenyl 4-aminophenoxy biphenyl (p-BAPB), 2,2-bis (3-aminophenyl) hexafluoropropane (BAPF), bis [4- 4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone, m-BAPS), bis [4- aminophenoxy) phenyl] sulfone (BAPS), 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, TPE-Q, 2,2- Aminophenyl) sulfone (p-BAPS), bis (3-aminophenyl) sulfone (APS) , m-xylylenediamine (m-XDA), p-xylylenediamine (p-XDA), 2,2-bis (3-amino-4-methylphenyl) hexafluoropropane 2-bis (3-amino-4-methylphenyl) hexafluoropropane (BAMF), 4,4'-diaminooctafluorobiphenyl enyl), 3,3'-dihydroxybenzidine, 2,2'-ethylenedianilin, 2,2 ', 5,5'-tetrachloro Bis (3-aminophenyl) methanone, 2,7-diaminofluorene, 2,7-diaminofluorene, 2-chloro-p-phenylenediamine, 1,3-bis (3-aminopropyl) -tetramethyldisiloxane, 1,3- Bis (4-aminophenyl) cyclohexane, 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene, ) fluorine, 5- (trifluoromethyl) -1,3-phenylenediamine, 4,4'-methylenebis (2-methylcyclohexylamine) ( 4-methylenebis (2-methylcyclohexylamine), 4-fluoro-1,2-phenylenediamine, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane , 3-bis (aminomethyl) cyclohexane; m-CHDA), 1,4-bis (aminomethyl) cyclohexane, p-CHDA, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) Bis (trifluoromethyl) benzidine, MDB (2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane, 6FBAPP), 2,2'- ), 1,3-cyclohexanediamine, 1,4-cyclohexanediamine, bis (4-aminophenyl) sulfide, 4 , 4'-SDA).
전술한 무수물 모노머 및 디아민 무수물을 축합 반응하여 전구체인 폴리아믹산(Polyamic acid, PAA)을 합성하고, 다공 또는 기공 유도 물질과, 티올기를 가지는 물질을 반응시켜 다이설파이드기로 연결된 다공성 또는 기공성 폴리아믹산을 얻을 수 있다. The polyamic acid (PAA), which is a precursor, is condensed by condensation reaction of the above-mentioned anhydride monomer and diamine anhydride, and a porous or porous polyamic acid linked with a disulfide group by reacting a porous or pore- Can be obtained.
하나의 선택적인 실시형태에서, 다공 또는 기공 유도 성분(예를 들어, 폴리아크릴산, 폴리비닐피릴리돈, 폴리메탈메타크릴레이트(PMMA) 및/또는 염화리튬 등)이 용해된 용액, 무수물과 디아민의 1차 반응에 의하여 합성된 폴리아믹산이 포함된 용액에 티올기를 가지는 전구체 물질이 용해된 용액을 반응시켜, 인접한 다공성 또는 중공성 폴리아믹산이 다이설파이드기를 통하여 연결된 중간체를 얻을 수 있다. In one alternative embodiment, a solution in which a porous or pore-derived component (e.g., polyacrylic acid, polyvinyl pyrrolidone, polymetal methacrylate (PMMA) and / or lithium chloride, etc.) is dissolved, an anhydride and a diamine , A solution in which a precursor substance having a thiol group is dissolved is reacted to obtain an intermediate in which an adjacent porous or hollow polyamic acid is linked via a disulfide group.
다이설파이드기를 통하여 연결된 중공성 또는 다공성 폴리아믹산을 화학적 이미드화 공정, 열처리 공정을 진행하여 인접한 중공성 또는 다공성 폴리이미드 입자가 다이설파이드기를 통하여 연결된 나노 입자를 합성한다. 화학적 이미드화 공정의 경우, 다공성 또는 중공성 폴리아믹산 용액에 아세트산 무수물과 같은 산무수물인 탈수제와, 피리딘, 이소퀴놀린(isoquinoline), β-피콜린(β-picoline, pyridine 등 3급 아민류 등으로 대표되는 이미드화 촉매를 사용한다. 한편, 열적 이미드화 방법은 전구체인 다공성 또는 중공성 폴리아믹산 용액을 대략 250 내지 300℃로 열처리하여 열적으로 이미드화한다. 선택적으로, 화학적 이미드화 방법과 열적 이미드화 방법을 병행하여 다공성 또는 중공성 폴리이미드 입자가 다이설파이드기를 통하여 연결된 본 발명의 나노 입자를 합성할 수 있다. The porous or porous polyamic acid linked via a disulfide group is subjected to a chemical imidization process and a heat treatment process to synthesize nanoparticles in which adjoining hollow or porous polyimide particles are connected via a disulfide group. In the chemical imidization process, a dehydrating agent such as acetic anhydride and a dehydrating agent such as pyridine, isoquinoline, β-picoline (tertiary amines such as β-picoline and pyridine, etc.) are added to the porous or hollow polyamic acid solution The thermal imidization method is a method in which a porous or hollow polyamic acid solution which is a precursor is heat-treated at a temperature of about 250 to 300 DEG C and thermally imidized. Optionally, a chemical imidization method and thermal imidization The nanoparticles of the present invention in which the porous or hollow polyimide particles are connected via the disulfide group can be synthesized.
한편, 다공성 또는 중공성 실리카(SiO2) 입자 또는 티타니아(TiO2) 입자는 시중에 판매되고 있는 것을 사용할 수 있다. 다공성 또는 중공성 실리카 입자 또는 티타니아 입자에 티올기를 가지는 물질을 첨가한 뒤, 졸-겔(sol-gel) 반응을 통하여 인접한 다공성 또는 중공성 실리카 또는 티타니아 입자가 다이설파이드기를 통하여 연결된 본 발명의 나노 입자를 합성할 수 있다. On the other hand, porous or hollow silica (SiO 2 ) particles or titania (TiO 2 ) particles can be used which are commercially available. After adding a substance having a thiol group to porous or hollow silica particles or titania particles, the porous nanoparticles of the present invention in which adjacent porous or hollow silica or titania particles are connected via a disulfide group through a sol- Can be synthesized.
본 발명에 따른 나노 입자는 다공성 또는 중공성 입자를 포함하고 있기 때문에, 비-다공성 입자나 중실 입자와 비교해서 굴절률이 낮고, 굴절률에 비례하여 유전율도 낮아진다. 본 발명의 나노 입자가 적용된 절연막의 굴절률은 발광다이오드를 구성하는 유기물층의 굴절률보다 낮기 때문에, 유기물층에서 출사된 광은, 나노 입자가 분산된 절연막의 계면에서 전반사될 수 있다. 또한 유전율이 낮은 절연막을 채택하여, 기생 전류를 감소시켜 소비 전력을 낮출 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 나노 입자는 자기치유 특성을 가지는 다이설파이드기를 포함하고 있다. 따라서 환경적인 요인 등으로 인하여 나노 입자가 분산된 절연막이 손상되는 등의 결함이 발생하더라도, 광 조사에 의하여 손상을 신속하게 치유할 수 있게 된다.Since the nanoparticles according to the present invention contain porous or hollow particles, the refractive index is lower than that of non-porous particles or solid particles, and the dielectric constant is also decreased in proportion to the refractive index. Since the refractive index of the insulating layer to which the nanoparticles of the present invention is applied is lower than the refractive index of the organic layer constituting the light emitting diode, the light emitted from the organic layer can be totally reflected at the interface of the insulating layer in which nanoparticles are dispersed. In addition, by adopting an insulating film having a low dielectric constant, the parasitic current can be reduced and the power consumption can be lowered. In addition, the nanoparticles of the present invention comprise disulfide groups with self-healing properties. Therefore, even if a defect such as damage of an insulating film in which nanoparticles are dispersed occurs due to environmental factors or the like, the damage can be quickly healed by light irradiation.
이어서, 본 발명에 따른 나노 입자가 분산된 절연막에 대해서 먼저 설명한다. 도 3은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 나노 입자가 분산된 절연막을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 절연막(100)은 바인더(110)와 바인더(110)에 분산된 나노 입자(120)를 포함한다. Next, the insulating film in which nanoparticles according to the present invention are dispersed will be described first. 3 is a cross-sectional view schematically showing an insulating film in which nanoparticles are dispersed according to an exemplary embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the insulating
바인더(110)는 폴리이미드(PI)계 수지, 폴리실록산계 수지, 폴리(메트)아크릴레이트계 수지 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. 본 명세서에서 (메트)아크릴레이트라는 용어는 아크릴레이트와 메타크릴레이트를 통칭하는 의미로 사용된다. 일례로, 바인더(110)는 내열성이 우수한 폴리이미드(PI)계 수지 및/또는 폴리실록산계 수지일 수 있다. The
나노 입자(120)가 바인더(110)에 분산된 절연막(100)을 제조하기 위하여, 바인더 전구체, 나노 입자(120), 유기용매와, 필요한 경우에 광중합개시제, 감광성 화합물, 가교제, 광산발생제 등을 포함하는 액상 감광성 조성물을 이용할 수 있다. 액상 감광성 조성물을 기재에 코팅하고 포토리소그라피(photolithography) 공정을 진행하여, 나노 입자(120)가 바인더(110)에 분산된 절연막(100)을 제조할 수 있다. In order to produce the insulating
액상 감광성 조성물에 사용되는 유기용매는 알코올류, 에틸렌글리콜알킬에테르프로피오네이트류; 에틸렌글리콜모노알킬에테르류, 디에틸렌글리콜알킬에테르류, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA)와 같은 프로필렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 프로필렌글리콜알킬에테르프로피오네이트류, 프로필렌글리콜모노알킬에테르류, 디프로필렌글리콜알킬에테르류, 부틸렌글리콜모노메틸에테르류, 디부틸렌글리콜알킬에테르류, 감마부티로락톤 등을 사용할 수 있다.Examples of the organic solvent used in the liquid photosensitive composition include alcohols, ethylene glycol alkyl ether propionates; Propylene glycol alkyl ether acetates such as ethylene glycol monoalkyl ethers, diethylene glycol alkyl ethers and propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol alkyl ether propionates, propylene glycol monoalkyl ethers, dipropylene glycol Alkyl ethers, butylene glycol monomethyl ether, dibutylene glycol alkyl ethers, gamma butyrolactone, and the like.
광중합개시제는 아세토페논계 광중합개시제, 벤조페논계 광중합개시제, 티오크산톤계 광중합개시제, 벤조인계 광중합개시제, 트리아진계 광중합개시제를 사용할 수 있다. The photopolymerization initiator may be an acetophenone photopolymerization initiator, a benzophenone photopolymerization initiator, a thioxanthone photopolymerization initiator, a benzoin photopolymerization initiator, or a triazine photopolymerization initiator.
감광성 화합물은 1,2-퀴논디아지드 화합물을 사용할 수 있으며, 일례로 페놀화합물과 나프토퀴논디아지드술폰산할로겐 화합물을 반응시켜 얻어진 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 1,2-퀴논디아지드 화합물은 1,2-퀴논디아지드 4-술폰산 에스테르, 1,2-퀴논디아지드5-술폰산 에스테르, 또는 1,2-퀴논디아지드 6-술폰산 에스테르 등을 사용할 수 있다.As the photosensitive compound, a 1,2-quinonediazide compound can be used, and for example, a compound obtained by reacting a phenol compound with a naphthoquinone diazide sulfonic acid halogen compound can be used. For example, the 1,2-quinonediazide compound may be 1,2-quinonediazide 4-sulfonic acid ester, 1,2-quinonediazide 5-sulfonic acid ester, or 1,2-quinonediazide 6-sulfonic acid ester Can be used.
가교제는 생성된 바인더와 가교구조를 형성하는데, 일례로 멜라민계 가교제를 사용할 수 있다. 멜라민계 가교제는 요소와 포름알데히드의 축합 생성물, 멜라민과 포름알데히드의 축합 생성물, 또는 알코올로부터 얻어진 메틸올요소알킬에테르류나 메틸올멜라민알킬에테르류 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 요소와 포름알데히드의 축합생성물로는 모노메틸올요소, 디메틸올요소 등을 사용할 수 있다. 상기 멜라민과 포름알데히드의 축합생성물로는 헥사메틸올멜라민을 사용할 수 있으며, 그밖에 멜라민과 포름알데히드의 부분적인 축합생성물도 사용할 수 있다.The crosslinking agent forms a crosslinked structure with the resulting binder, for example, a melamine crosslinking agent can be used. The melamine-based crosslinking agent may be a condensation product of urea and formaldehyde, a condensation product of melamine and formaldehyde, or a methylol urea alkyl ether or methylolmelamine alkyl ether obtained from an alcohol. For example, as condensation products of urea and formaldehyde, monomethylol urea, dimethylol urea and the like can be used. As the condensation products of melamine and formaldehyde, hexamethylol melamine may be used. In addition, partial condensation products of melamine and formaldehyde may be used.
또한, 네거티브 타입의 절연막을 형성하고자 하는 경우에 사용되는 광산발생제는 게 설포늄염, 요오드늄염 등과 같은 이온성 광산발생제, 설포니디아조메탄계, N-설포닐옥시이미드계, 벤조인설포네이트계, 니트로벤질설포네이트계, 술폰계, 글리옥심계, 또는 트리아진계 등을 사용할 수 있다.The photoacid generator used in the case of forming a negative type insulating film may be an ionic photoacid generator such as a gesulfonium salt or an iodonium salt, a sulfonic acid group-containing group, a N-sulfonyloxyimide group, Nitrobenzyl sulfonate type, sulfone type, glyoxime type, or triazine type can be used.
일례로, 바인더(120)가 폴리이미드(PI)계 수지인 경우, 바인더 전구체로서 전술한 다공성 또는 중공성 폴리이미드 입자를 합성하기 위하여 사용된 무수물과 디아민을 출발 물질로 사용할 수 있다. 무수물과 디아민을 반응시켜 얻어진 폴리아믹산 전구체와, 나노 입자(120) 등가 유기용매에 분산된 액상 감광성 조성물을 기재에 코팅한다. 코팅 방법은 제한되지 않으며, 롤-코팅(roll coating), 스핀-코팅(spin coating), 딥-코팅(deep coating), 플로우-코팅(flow coating) 및 스프레이 코팅(spray coating) 방식을 이용할 수 있다. 이어서, 포토리소그라피(photolithography) 공정을 진행하여 패터닝된 절연막(100)을 제조할 수 있다. For example, when the
폴리이미드(PI)계 바인더에 나노 입자가 분산된 절연막을 제조하기 위한 포토리소그라피 공정은, 폴리아믹산 전구체와 나노 입자가 유기용매에 분산된 형태로 도포된 액상 감광성 조성물에 대한 예비 경화(프리-베이킹, 소프트-베이킹), 노광 및 현상 공정 및 본 경화(포스트-베이킹, 하드-베이킹) 공정 및 추가적인 경화 공정을 포함할 수 있다. The photolithography process for producing an insulating film in which nanoparticles are dispersed in a polyimide (PI) -based binder is a process in which preliminary curing (pre-baking) of a liquid photosensitive composition applied in the form of a dispersion of a polyamic acid precursor and nanoparticles in an organic solvent , Soft-baking), exposure and development processes and final curing (post-baking, hard-baking) processes and additional curing processes.
예를 들어, 예비 경화는 80 내지 120℃의 온도로 3 내지 15분 수행될 수 있으며, 노광 공정에서 가시광선, 자외선, 전자선, 엑스선 등의 광원이 이용될 수 있다. 예를 들어, 노광 공정에서 사용되는 광원으로서 대략 200 내지 400 nm, 바람직하게는 300 내지 400 nm 파장 대역의 자외선(UV)을 사용할 수 있다. 적절한 패턴을 형성하기 위하여 노광 마스크(포토 마스크)가 배치될 수 있는데, 감광성 조성물을 포함하는 포토레지스트는 네거티브 타입이거나 포지티브 타입일 수 있다. 노광 공정에 사용되는 광원의 비제한적 예로는 수은 증기 아크, 탄소 아크 미 크세논(Xe) 아크를 들 수 있다. For example, the preliminary curing may be performed at a temperature of 80 to 120 ° C for 3 to 15 minutes, and a light source such as visible light, ultraviolet light, electron beam, and X-ray may be used in the exposure process. For example, ultraviolet (UV) light having a wavelength band of approximately 200 to 400 nm, preferably 300 to 400 nm may be used as the light source used in the exposure process. An exposure mask (photomask) may be disposed to form an appropriate pattern, wherein the photoresist comprising the photosensitive composition may be of a negative type or of a positive type. Non-limiting examples of light sources used in the exposure process include mercury vapor arc, carbon arc xy (Xe) arc.
현상 공정에서 알칼리 수용액, 구체적으로 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨 등의 알칼리류; 에틸아민, n-프로필아민 등의 1급 아민류; 디에틸아민, n-프로필아민 등의 2급 아민류; 트리메틸아민, 메틸디에틸아민, 디메틸에틸아민, 트리에틸아민 등의 3급 아민류; 디메틸에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 트리에탄올아민 등의 알콜아민류; 또는 테트라메틸암모늄히드록시드, 테트라에틸암모늄하이드록사이드(TMAH) 등의 4급 암모늄염의 수용액 등을 사용할 수 있다. 현상 과정 후에 초순수를 이용하여 세정하여 불필요한 부분을 제거하여 패턴을 형성하고, 오븐이나 핫-플레이트 등의 가열 장치에서 본 경화를 수행하여 최종적으로 패터닝된 절연막을 제조할 수 있다. 예를 들어, 본 경화는 110 내지 150℃의 온도에서 30 내지 90 분간 진행될 수 있으며, 필요한 경우에 추가적인 경화 공정이 200 내지 250℃의 온도에서 20 내지 40분 정도 진행될 수 있다.In the development step, an aqueous alkali solution, specifically, alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and sodium carbonate; Primary amines such as ethylamine and n-propylamine; Secondary amines such as diethylamine and n-propylamine; Tertiary amines such as trimethylamine, methyldiethylamine, dimethylethylamine and triethylamine; Alcohol amines such as dimethylethanolamine, methyldiethanolamine and triethanolamine; Or an aqueous solution of a quaternary ammonium salt such as tetramethylammonium hydroxide or tetraethylammonium hydroxide (TMAH). After the developing process, cleaning is performed using ultrapure water to remove unnecessary portions to form a pattern, and final curing is performed in a heating device such as an oven or a hot-plate to finally form the patterned insulating film. For example, the present curing may be carried out at a temperature of 110 to 150 ° C for 30 to 90 minutes, and if necessary, an additional curing process may be carried out at a temperature of 200 to 250 ° C for 20 to 40 minutes.
한편, 폴리(메트)아크릴레이트계 수지를 바인더(100)로 사용하는 경우, 적절한 광원의 조사에 의해 경화될 수 있는 광 반응성 성분, 광중합개시제, 전술한 나노 입자 등이 포함된 유기용매로 이루어진 액상 감광성 조성물을 기재에 코팅하고, 광경화를 이용한 포토리소그라피 공정을 진행할 수 있다. 이때, 광 반응성 성분은 C1~C20 알킬(메트)아크릴레이트계 모노머/올리고머, C2~C20의 알케닐 (메트)아크릴레이트계 모노머/올리고머, C1~C20 알콕시 (메트)아크릴레이트계 모노머/올리고머, C1~C20 알콕시알킬(메트)아크릴레이트계 모노머/올리고머, 에폭시 (메트)아크릴레이트계 모노머/올리고머, C5-C8의 사이클로알킬 (메트)아크릴레이트계 모노머/올리고머, C5~C20의 아릴 (메트)아크릴레이트계 모노머/올리고머, 알릴알콕시레이트계 모노머/올리고머를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 광경화는 대략 1000 내지 5000, 바람직하게는 2500 내지 4000 mJ/㎠ 강도의 광을 조사(UV 램프 또는 LED 램프를 사용)하여 진행될 수 있으며, 수초간 수행될 수 있다. On the other hand, when the poly (meth) acrylate resin is used as the
한편, 폴리실록산계 수지를 바인더(110)로 사용하는 경우, 실록산계 수지의 주쇄를 구성하는 반응성 성분으로서의 실록산 모노머 및/또는 실록산 올리고머, 유기용매 및 전술한 나노 입자가 첨가된 액상 감광성 조성물을 기재에 코팅한 뒤에 열경화를 이용한 포토리소그라피 공정을 진행할 수 있다. 예를 들어, 예비 경화를 위한 열 경화는 핫 플레이트를 이용하여 진행할 수 있으며, 대략 80 내지 150℃, 바람직하게는 100 내지 120℃의 온도에서 5 내지 20분 동안 진행될 수 있다. On the other hand, when the polysiloxane resin is used as the
폴리실록산계 수지를 합성하기 위한 전구체 물질인 실란올 모노머/올리고머로서 에틸렌성 불포화 알콕시 실란이나 에틸렌성 불포화 아실옥시 실란을 들 수 있다. 또한, 실록산기를 갖는 모노머/올리고머로는 선형 실록산기를 갖는 실록산 모노머/올리고머, 사이클로 실록산계 모노머/올리고머, 사면체 실록산계 모노머/올리고머 및 실세스퀴옥산 구조의 모노머/올리고머를 들 수 있다. 실세스퀴옥산 구조의 실록산 모노머/올리고머를 사용하는 경우, 내열성이 우수한 사다리형이나 케이지형 구조를 가지는 폴리헤드럴 올리고머릭 실세스퀴옥산(polyhedral oligomeric silsesquioxane; POSS)를 형성할 수 있는 실세스퀴옥산의 단위구조를 갖는 것이 바람직할 수 있다. As the silanol monomer / oligomer which is a precursor substance for synthesizing the polysiloxane-based resin, ethylenically unsaturated alkoxysilane or ethylenically unsaturated acyloxysilane can be mentioned. Examples of the monomer / oligomer having a siloxane group include a siloxane monomer / oligomer having a linear siloxane group, a cyclosiloxane monomer / oligomer, a tetrahedral siloxane monomer / oligomer, and a monomer / oligomer having a silsesquioxane structure. When a silsesquioxane monomer / oligomer having a silsesquioxane structure is used, it is possible to form a polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) having a ladder-type or cage-type structure excellent in heat resistance, It may be preferable to have a unit structure of oxane.
하나의 예시적인 실시형태에서, 절연막(100) 중에 본 발명의 나노 입자(120)는 1 내지 50 중량%, 바람직하게는 5 내지 40 중량%로 첨가될 수 있다. 나노 입자(120)의 함량이 전술한 범위 미만인 경우에는 굴절률 및 유전율 저하 효과를 기대하기 어려우며, 자기 치유 메커니즘에도 한계가 있을 수 있다. 나노 입자(120)의 함량이 전술한 범위를 초과하는 경우에는 절연막(100)의 패턴 특성이 저하될 우려가 있다. In one exemplary embodiment, the
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 나노 입자(120)는 인접하게 위치하는 다공성 또는 중공성 입자가 하나 이상의 다이설파이드기(disulfide group)를 통하여 연결되어 있다. 다이설파이드기는 광 조사에 의한 자기 치유 메커니즘을 가지고 있기 때문에, 본 발명의 나노 입자(120)는 절연막(100)에 적용되는 경우에 자기 치유 메커니즘을 통하여 외부 스트레스에 대한 손상을 방출할 수 있다. 이에 대해서 도 3과 도 4를 참조하면서 설명한다. As described above, the
이들 도면에 도시한 바와 같이, 절연막(100)에 스트레스가 가해지면, 나노 입자(120)의 다이설파이드기가 해리(또는 분리)되고, 절연막(100)에 일시적인 결함을 발생시킨다. 만약, 이와 같은 결함이 치유되지 못하면, 결함이 성장하여 절연막(100)에 스크래치와 같은 손상이 발생된다. As shown in these drawings, when stress is applied to the insulating
그러나, 본 발명에서는, 가시광에 의해 다이설파이드기가 재생성되기 때문에, 스트레스에 누적에 의한 결함의 성장이나 누적이 방지된다. 즉, 본 발명의 절연막(100)은 광에 의한 가역적 반응에 의해 자기치유 특성을 갖기 때문에, 기계 부품 등과의 충돌이나 외부적 환경 요인으로 인한 스트레스에 의하여 절연막(100)이 영구적으로 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있다. However, in the present invention, since the disulfide group is regenerated by visible light, growth and accumulation of defects due to accumulation in stress are prevented. That is, since the insulating
또한, 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 나노 입자(120)는 다공성 또는 중공성 입자를 포함하고 있기 때문에, 절연막(100)의 굴절률 및 유전율을 낮출 수 있다. 이에 따라, 후술하는 바와 같이, 절연막(100)에서의 전반사를 유도할 수 있으며, 기생 전류를 감소시킬 수 있다. Also, as described above, since the
[유기발광다이오드 표시장치][Organic light-emitting diode display device]
계속해서, 본 발명에 따른 나노 입자가 분산된 절연막을 뱅크층으로 적용한 유기발광다이오드 표시장치에 대해서 설명한다. 도 5는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 나노 입자가 분산된 절연막을 뱅크층에 적용한 유기발광다이오드 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다. Next, an organic light emitting diode display device in which an insulating film in which nanoparticles according to the present invention are dispersed is applied as a bank layer will be described. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an organic light emitting diode display device in which an insulating film in which nanoparticles are dispersed is applied to a bank layer according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기발광다이오드 표시장치(200)는 어레이 기판을 구성하는 제 1 기판(201)과, 제 1 기판(201)과 마주하는 제 2 기판(202)이 합착하여 표시패널을 형성한다. 제 1 기판(201)과, 제 2 기판(202)은 유리 기판, 얇은 플렉서블(flexible) 기판 또는 고분자 플라스틱 기판일 수 있다. 예를 들어, 플렉서블 기판은 폴리에테르술폰(Polyethersulfone, PES), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene Terephthalate, PET) 및 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 구동 박막트랜지스터(Tr)와 유기발광층(263)이 형성되는 발광다이오드(E)가 위치하는 제 1 기판(201)은 어레이 기판을 이루는데, 제 1 기판(201)은 인캡 기판이라고 불리는 제 2 기판(202)에 의하여 인캡슐레이션(encapsulation)된다. 5, the organic light emitting
제 1 기판(201)과 그 상부에 위치하는 도전성 배선 및/또는 도전성 전극 사이에 차광막(210)이 위치한다. 어레이 패널을 구성하는 다수의 배선 및 전극은 반사율이 높은 도전성 소재로 제조된다. 외부 광원(외광)이 이들 도전성 소재에서 반사되어 시인성이 저하되는 것을 방지하기 위하여, 어레이 패널을 구성하는 제 1 기판(201) 상부에 차광막(210)이 형성된다. 차광막(210)을 채택함으로써, 외부 광원(외광)이 유기발광다이오드 표시장치(200)의 어레이 패널에 형성하는 도전성 전극 및/또는 도전성 배선으로 입사되는 것을 방지한다. 아울러, 외광에 의하여 구동 박막트랜지스터(Tr)를 구성하는 반도체층(220)이 열화되는 것을 방지할 수 있다. A
차광막(210)은 블랙 착색제, 블랙 착색제가 분산된 바인더, 감광제, 용매 및 선택적으로 블랙 착색제에 흡착된 분산제 등으로 이루어진 감광성 조성물에 포토리소그라피 공정을 수행하여, 블랙 매트릭스 패턴 형태로 제 1 기판(201) 상부에 형성될 수 있다. 차광막(210)은 예를 들어 350 내지 2000 nm의 두께로 제 1 기판(201) 상에 코팅, 형성될 수 있다.The
차광막(210)의 상부에 버퍼층(212)이 위치한다. 버퍼층(212)은 실리콘 산화물(SiO2) 또는 실리콘질화물(SiNx)과 같은 무기 절연물질로 구성될 수 있으며, 대략 500 내지 2000 Å의 두께로 적층될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. A
버퍼층(212)의 상부에 어레이 패널을 구성하는 다수의 전극, 배선, 유기막 및/또는 무기막이 배치된다. 구체적으로, 어레이 패널은 차광막(210) 및 버퍼층(212)의 상부에 위치하며 발광다이오드(E)의 동작을 조절하기 위한 구동 소자인 구동 박막트랜지스터(Tr), 스위칭 박막트랜지스터(미도시), 게이트 배선(미도시), 데이터 배선(미도시), 전원배선(미도시)을 포함한다. A plurality of electrodes, wiring, an organic film, and / or an inorganic film constituting the array panel are disposed on the
버퍼층(212)의 상부에 반도체층(220)이 형성된다. 예를 들어 반도체층(220)은 저온 다결정 실리콘(Low Temperature Poly Silicon; LTPS) 또는 비정질 실리콘(a-Si)과 같은 재질은 물론이고 IGZO(indium gallium zinc oxide) 계열의 산화물 반도체 등의 재질을 사용할 수 있다. 이때, 산화물 반도체로는, 게르마늄(Ge), 주석(Sn), 납(Pb), 인듐 (In), 티타늄(Ti), 갈륨(Ga) 및 알루미늄(Al)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 물질 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물 반도체에 실리콘(Si)이 첨가된 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어 반도체층(220)은 인듐-아연-복합 산화물(InZnO)에 실리콘 이온이 첨가된 실리콘-인듐아연산화물(Si-InZnO, SIZO)으로 이루어질 수도 있다. 이와 달리, 반도체층(220)은 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있으며, 이 경우 반도체층(220)의 양 가장자리에 불순물이 도핑되어 있을 수 있다. A
반도체층(220)은 후술하는 소스 전극(242) 및 드레인 전극(244) 사이에 전자가 이동하는 채널을 형성하기 위한 액티브 영역(222a)과, 액티브 영역(222a)의 양 측면으로 소스 전극(242)과 드레인 전극(244)과 각각 접촉하는 소스 영역(222b)과 드레인 영역(222c)으로 구성된다. The
반도체층(220) 상부에 실리콘산화물(SiO2) 또는 실리콘질화물 (SiNx)로 이루어질 수 있는 게이트 절연막(230)이 형성된다. 게이트 절연막(230) 상부에는 반도체층(220)의 액티브 영역(222a)에 대응하여 게이트 전극(232)과, 제 1 방향으로 연장하는 게이트 배선(미도시)과, 제 1 캐패시터 전극(미도시)이 형성될 수 있다. 게이트 배선(미도시)은 제 1 방향을 따라 연장되고, 제 1 캐패시터 전극(미도시)은 게이트 전극(232)에 연결될 수 있다. 도면에서는 게이트 절연막(230)이 제 1 기판(201) 전면에 형성되어 있으나, 게이트 절연막(230)은 게이트 전극(232)과 동일한 모양으로 패터닝 될 수 있다. A
게이트 전극(232)은 일반적으로 저-저항 금속 물질, 예를 들어 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al alloy, 예를 들어 AlNd), 텅스텐(W), 구리(Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 은 합금(Ag alloy), 금 (Au), 금 합금, 크롬(Cr), 티타늄 (Ti), 티타늄 합금(Ti alloy), 몰리텅스텐(MoW), 몰리티타늄(MoTi) 및 구리/몰리티타늄(Cu/MoTi)으로 구성되는 군에서 선택될 수 있는 도전성 금속으로 이루어진다. The
게이트 전극(232)과 게이트 배선(미도시)의 상부 전면에 층간 절연막(240)이 제 1 기판(201) 전면에 형성된다. 층간 절연막(240)은 반도체층(220)과의 접촉 특성 향상 등을 위하여 실리콘산화물(SiO2) 또는 실리콘질화물(SiNx)과 같은 무기 절연물질로 이루어지거나, 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토 아크릴(photo-acryl)과 같은 유기 절연물질로 이루어질 수 있다. 이때, 게이트 절연막(230)과 층간 절연막(240)은 반도체층(220)의 액티브 영역(222a)의 양 측면에 위치한 소스 및 드레인 영역(222b, 222c)을 각각 노출시키는 제 1, 2 반도체층 컨택홀(234)을 구비한다. 이와 달리, 게이트 절연막(230)이 게이트 전극(232)과 동일한 모양으로 패터닝 될 경우, 제 1, 제 2 반도체층 컨택홀(234)은 층간 절연막(240) 내에만 형성된다. An interlayer insulating
다음으로, 비-발광 영역(NA)의 제 1, 2 반도체층 컨택홀(234)을 포함하는 층간 절연막(240)의 상부로, 서로 이격하며 제 1, 제 2 반도체층 컨택홀(234)을 통해 노출되는 소스 및 드레인 영역(222b, 222c)과 각각 접촉하는 소스 전극(242) 및 드레인 전극(244)이 형성되어 있다. 소스 및 드레인 전극(242, 244)은 금속과 같은 도전성 물질로 제조된다. Next, first and second semiconductor layer contact holes 234 are formed in the upper part of the
도시하지는 않았으나, 발광 영역(AA)의 층간 절연막(240) 상부에 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 백색(미도시) 광을 흡수하는 컬러 필터가 위치할 수 있다. Although not shown, a color filter that absorbs red (R), green (G), blue (B), and white (not shown) light may be located on the
소스 및 드레인 전극(242, 244) 상부로 평탄화막(246)이 제 1 기판(201) 전면에 형성되어 있다. 평탄화막(246)은 드레인 전극(244)을 노출시키는 드레인 컨택홀(247)을 갖는다. 평탄화막(246)은 예를 들어 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토 아크릴(photo-acryl)과 같은 유기 절연물질로 이루어져 평탄한 상면을 갖는다. A
이때, 소스 및 드레인 전극(242, 244)과, 이들 전극(242, 244)과 접촉하는 소스 및 드레인 영역(222b, 222c)을 포함하는 반도체층(220)과, 반도체층(220) 상부에 형성된 게이트 절연막(230) 및 게이트 전극(232)은 구동 박막 박막트랜지스터(Tr)를 이루게 된다. 도면에서 구동 박막트랜지스터(Tr)는 반도체층(220) 상부에 게이트 전극(232), 소스 전극(242) 및 드레인 전극(244)이 위치하는 코플라나(coplanar) 구조로 예시하였다. 이와 달리, 구동 박막트랜지스터(Tr)는 반도체층의 하부에 게이트 전극이 위치하고 반도체층의 상부에 소스 전극과 드레인 전극이 위치하는 역 스태거드 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 반도체층은 비정질 실리콘이나 산화물 반도체로 이루어질 수 있다. The
한편, 각각의 화소영역(PA) 외측의 층간 절연막(240) 상부에는 게이트 배선(미도시)과 교차하여 제 2 방향을 따라 연장되어 각각의 화소영역(PA)을 정의하는 데이터 배선(미도시)과 전원 배선(미도시) 및 제 2 캐패시터 전극(미도시)이 형성된다. 고전위 전압을 공급하는 전원 배선(미도시)은 데이터 배선(미도시)과 이격되어 위치한다. 제 2 캐패시터 전극(미도시)은 드레인 전극(244)과 연결되고 제 1 캐패시터 전극(미도시)과 중첩함으로써, 제 1 및 제 2 캐패시터 전극 사이의 층간 절연막(240)을 유전체층으로 하여 스토리지 캐패시터를 이룬다. 또한 도면에 도시하지는 않았지만 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 구동 박막트랜지스터(Tr)와 동일한 구조로, 구동 박막트랜지스터(Tr)와 연결된다. On the other hand, a data line (not shown) extending along the second direction intersecting the gate line (not shown) and defining each pixel region PA is formed on the
평탄화막(246) 상부의 실질적으로 화상을 표시하는 발광 영역(AA)에 발광다이오드(E)가 위치한다. 발광다이오드(E)는 구동 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(244)과 연결되는 제 1 전극(261)을 갖는다. 일례로, 제 1 전극(261)은 양극(anode)일 수 있으며, 유기발광층(263)에 정공을 공급한다. 제 1 전극(261)은 일함수(Work function)가 높은 도전성 물질, 예를 들어 투명 도전성 산화물(transparent conductive oxide; TCO)로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제 1 전극(261)은 인듐-주석-산화물(indium-tin-oxide; ITO), 인듐-아연-산화물(indium-zinc-oxide; IZO), 아연-산화물(zinc-oxide) 또는 주석-산화물(tin-oxide)로 이루어질 수 있다. 한편, 전면 발광 방식이라고도 불리는 상부 발광 방식(top emission type) 발광다이오드인 경우, 선택적으로 제 1 전극(261)의 저면에 형성되어, 상면 방향으로 빛을 반사하도록 구성되는 반사층(미도시)을 더욱 포함할 수 있다. The light emitting diode E is located in the light emitting area AA that substantially displays an image on the
제 1 전극(261)은 각각의 화소영역(PA) 별로 형성되는데, 각 화소영역(PA2) 별로 형성된 제 1 전극(261) 사이에 본 발명에 따른 절연막으로 이루어진 뱅크층(300)이 위치한다. 즉, 제 1 전극(261)은 뱅크층(300)을 각각의 화소영역(PA) 별 경계부로 하여 화소영역(PA) 별로 분리된 구조로 형성되어 있다. The
제 1 전극(261) 상부에 유기발광층(263)이 형성되어 있다. 유기발광층(263)은 각각의 화소영역(PA) 별로 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 색을 표현하거나, 백색(W)을 표현한다. 유기발광층(263)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층(hole transport layer), 발광물질층(emitting material layer), 전자수송층(electron transport layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 다층으로 구성될 수도 있다. An
유기발광층(263)의 상부로는 전면에 제 2 전극(265)이 형성되어 있다. 일례로 제 2 전극(265)은 음극(cathode)일 수 있으며, 유기발광층(263)에 전자를 공급한다. 제 2 전극(265)은 일함수가 비교적 작은 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 하부 발광 방식의 발광다이오드인 경우, 제 2 전극(265)은 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 은(Ag), 또는 이들의 합금과 같은 반사 특성이 좋은 소재로 이루어질 수 있다. 선택적으로, 상부 발광 방식의 발광다이오드인 경우, 제 2 전극(265)은 이중층 구조로, 일함수가 낮은 금속 물질을 얇게 증착한 반투명 금속막 상에 투명한 도전성 물질을 두껍게 증착한 이층 구조일 수 있다. A
이러한 발광다이오드(E)는 선택된 신호에 따라 제 1 전극(261)과 제 2 전극(265)으로 소정의 전압이 인가되면, 제 1 전극(261)으로부터 주입된 정공과 제 2 전극(265)으로부터 주입된 전자가 각각 유기발광층(263)으로 수송되어 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기 상태에서 기저 상태로 천이 될 때 빛이 발생되어 가시광선의 형태로 방출된다. 이때, 유기발광층(263)에서 발광된 빛은 제 1 전극(261)을 향해 방출되는 하부 발광 방식으로 구동되거나, 제 2 전극(265)를 향해 방출되는 상부 발광 방식으로 구동될 수 있다. When a predetermined voltage is applied to the
이러한 구동 박막트랜지스터(Tr)와 발광다이오드(E) 상부에는 인캡슐레이션을 위한 인캡 기판인 제 2 기판(202)이 구비되어 있다. 여기서, 제 1 기판(201)과 제 2 기판(202)은 그 가장자리를 따라 실런트 또는 프릿으로 이루어진 접착제(미도시)가 구비되어 있으며, 이러한 접착제에 의해 제 1 기판(201)과 제 2 기판(202)은 합착되어 패널상태를 유지하게 된다. 이때, 서로 이격하는 제 1 기판(201)과 제 2 기판(202) 사이에는 진공의 상태를 갖거나 또는 불활성 기체로 채워짐으로써 불활성 가스 분위기를 가질 수 있다. 아울러, 도시하지는 않았으나 제 2 기판(202) 의 상부에 편광판이 위치할 수 있으며, 편광판(미도시) 상부에는 광학 투명 접착제(Optically Clear Adhesive, OCA)를 통하여 커버 윈도우가 배치될 수 있다.A
도 5의 표시장치(200)에서 제 1 기판(201)과 마주하며 이격하는 형태로 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(202)이 구비된 것을 설명 및 도시하였으나, 변형예로서 제 2 기판(202)은 점착층(미도시)을 포함하는 필름 형태로 제 1 기판(201)의 최상층에 구비된 제 2 전극(265)과 접촉하도록 구성될 수도 있다. 또한, 본 발명의 실시형태에 따른 또 다른 변형예로서 제 2 전극(265) 상부로 유기절연막 또는 무기절연막이 더욱 구비되어 캡핑막(미도시)이 형성될 수 있으며, 유기절연막 또는 무기절연막은 그 자체로 인캡슐레이션 막(미도시)으로 이용될 수도 있으며, 이 경우 제 2 기판(202)은 생략할 수도 있다.Although the
뱅크층(300)은 무기 절연 소재, 일례로 폴리이미드(PI)계 수지, 폴리(메트)아크릴레이트계 수지 및/또는 폴리실록산계 수지로 이루어지는 바인더(310)와, 바인더(310)에 분산되며, 인접한 다공성 또는 중공성 입자가 하나 이상의 다이설파이드기를 통하여 연결된 나노 입자(320)를 포함한다. 이에 따라, 자기치유 메커니즘에 따라 뱅크층(300)에서 발생한 손상이나 결함을 제거할 수 있으며, 뱅크층(300)의 굴절률 및 유전율을 낮출 수 있는데, 이에 대해서 설명한다. The
도 6은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 나노 입자가 분산된 절연막을 뱅크층에 적용하였을 경우 자기 치유 메커니즘에 의하여 스크래치가 소멸된 상태를 개략적으로 도시한 모식도이다. 뱅크층(300)은 자기치유 기능을 가지는 다이설파이드기 모이어티를 가지는 나노 입자(320)를 포함한다. 잉크젯 프린팅 방식을 이용한 용액 공정에 의하여 뱅크층(300) 사이에 유기발광층(263, 도 5 참조)을 형성하기 위한 소재를 포함하는 잉크가 노즐을 통하여 주입된다. 잉크를 담고 있는 노즐과 뱅크층(300)이 접촉하여 뱅크층(300)의 상면에 스크래치와 같은 손상이나 결함이 발생하여 다이설파이드기가 해리되더라도, 광 조사에 의하여 다이설파이드 결합이 재-생성되면서 뱅크층(300) 상면에 일시적으로 형성된 손상이나 결함이 제거된다. FIG. 6 is a schematic diagram showing a state in which a scratch is extinguished by a self-healing mechanism when an insulating film in which nanoparticles are dispersed is applied to a bank layer according to an exemplary embodiment of the present invention. The
제 1 전극(261) 상부로 주입되는 유기발광층(263, 도 5 참조)을 형성하기 위한 소재를 포함하는 잉크층은 발광다이오드 형성 영역에서 동일한 높이(H)로 주입될 수 있다. 따라서 발광 소재나 전하 이동 소재로 이루어지는 유기발광층(263, 도 5 참조)이 발광다이오드에서 균일한 두께로 형성될 수 있다. 결과적으로, 발광다이오드의 전체 영역에서 균일한 발광 휘도나 색상을 확보할 수 있게 되어, 공정의 신뢰성이 향상되고 불량률을 낮출 수 있다. 뿐만 아니라, 뱅크층(300)으로 잉크가 흘러 들어가지 못하기 때문에, 인접한 화소영역에서 다른 색상의 잉크와 혼색되어 영상이 흐릿해지지 않아 고품질의 화상을 구현할 수 있다. The ink layer including the material for forming the organic light emitting layer 263 (see FIG. 5) to be injected onto the
한편, 도 7은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 나노 입자가 분산된 절연막을 뱅크층에 적용하였을 경우, 발광다이오드에 비하여 굴절률이 낮아져서 발광다이오드에서 출사된 빛이 전반사되면서 광 추출 효율이 향상된 상태를 개략적으로 도시한 모식도이다. Meanwhile, FIG. 7 is a graph showing the relationship between the refractive index of the light emitting diode and the light extraction efficiency of the light emitting diode when the insulating layer having nanoparticles dispersed therein is applied to the bank layer according to the exemplary embodiment of the present invention. Fig.
전술한 바와 같이, 뱅크층(300)을 구성하는 나노 입자(320)는 다공성 또는 중공성 입자를 함유하고 있다. 예를 들어, 나노 입자의 함량을 10 중량% 이상으로 함으로써, 뱅크층(300)의 굴절률(n2)을 1.5 미만으로 조절할 수 있다. 한편, 뱅크층(300) 사이에 용액 공정을 통하여 형성된 유기발광층(263, 도 5 참조)의 평균 굴절률(n1)은 대략 1.7 내지 1.8이다. As described above, the
전반사는 굴절률이 큰(n1) 매질에서 굴절률이 작은(n2) 매질로 광이 입사할 때, 특정 각도(전반사 임계각) 이상에서 광이 입사되면, 매질의 계면에서 광이 투과, 굴절됨이 없이 전부 반사되는 현상이다. 이때, 전반사 임계각은 전반사가 일어날 수 있는 최소 입사각을 의미하는데, 광이 입사되는 매질인 유기발광층(263, 도 5 참조)의 굴절률(n1)과 반대쪽 매질인 뱅크층(300)의 굴절률(n2) 차이가 클수록 전반사 임계각이 작아져서 전반사가 잘 일어난다. When light is incident on a medium having a large index of refraction (n1) and a index of refraction (n2) of less than a specific angle (total reflection critical angle), the light is totally reflected Reflection phenomenon. The refractive index n1 of the organic light emitting layer 263 (see FIG. 5), which is a medium through which light is incident, and the refractive index n2 of the
종래 뱅크층의 굴절률과 유기물층의 굴절률은 큰 차이가 없어서, 유기물층에서 뱅크층으로 출사된 광의 대부분은 전반사되지 못하고 굴절되어 비발광영역으로 방출된다(도 2 참조). 반면, 다공성 또는 중공성 입자(320)를 포함하고 있는 본 발명의 뱅크층(300)의 굴절률은 유기발광층(263, 도 5 참조)의 굴절률에 비하여 매우 낮기 때문에, 유기발광층층과 뱅크층(300)에서 전반사가 일어날 수 있는 전반사 임계각이 작아진다(즉, 전반사 임계각의 범위가 확대됨). 이에 따라, 종래 유기발광층과 뱅크층의 계면에서 굴절되었던 일부의 광은, 본 발명에 따른 뱅크층을 적용하였을 경우에 유기발광층(263, 도 5 참조)과 뱅크층(300)의 계면에서 전반사되어 발광영역으로 방출된다. 발광 영역으로 방출되는 광량이 증가하면서, 발광다이오드(E, 도 5 참조) 및 유기발광다이오드 표시장치의 광 추출 효율(out-coupled light efficiency)이 증가하고, 발광 휘도 역시 향상된다. The refractive index of the conventional bank layer and the refractive index of the organic layer are not greatly different from each other, and most of the light emitted from the organic layer to the bank layer is refracted without being totally reflected, and is emitted to the non-light emitting region (see FIG. On the other hand, since the refractive index of the
또한, 굴절률이 낮은 다공성 또는 중공성 입자를 가지는 나노 입자(320)가 포함되어, 뱅크층(300)의 유전율을 감소시킬 수 있으므로, 기생 정전용량에 따른 소비 전력이 증가하는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the
이하, 예시적인 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to exemplary embodiments.
합성예Synthetic example 1: One: 중공성Hollowness 폴리이미드 입자가 Polyimide particles 다이설파이드기로Disulfide group 연결된 나노 입자 합성 Linked nanoparticle synthesis
이무수물인 피로멜리트산 이무수물(pyromellitic dianhydride; PMDA)과, 4,4'-옥시디아닐린(4,4'-oxydianiline; 4,4-ODA)을 1:1의 몰비로 N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone; NMP)에서 반응시켜 폴리(피로멜리트산-co-4,4'-옥사디아닐린) 형태의 폴리아믹산(PAA)이 합성된 용액(용액 1)을 얻었다. Pyromellitic dianhydride (PMDA) and 4,4'-oxydianiline (4,4-ODA) at a molar ratio of 1: 1 were dissolved in N-methyl-2- (Solution 1) in which polyamic acid (PAA) in the form of poly (pyromellitic acid-co-4,4'-oxadianiline) was synthesized by reaction with N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) .
NMP, 폴리아크릴산(poly(acrylic acid); PAS1), 폴리비닐알코올(poly(vinyl alcohol); PVAL) 및 폴리비닐피롤리돈(poly(vinylpyrrolidone); PVP)가 혼합된 중공 유도 성분이 혼합된 용액(용액 2)를 준비하였다. 또한, 시스테아민(cysteamine)과 4,4'-(헥사플루오로이소프로필리덴)디프탈산 무수물 (4,4'-(Hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride; 6FDA)이 혼합된 용액(용액 3)을 준비하였다. 사이클로헥산 10 mL에 용액 3(50 ㎕)을 넣고, 용액 1과 용액 2의 혼합액 100 ㎕를 상온에서 첨가하고, 격렬하게 교반하였다. 이어서 이미드화 촉매인 피리딘과 탈수제인 아세트산 무수물(acetic anhydride)의 혼합물(1:1, 100 ㎕)을 추가로 첨가하고 3시간 동안 반응시켰다. 원심분리 후에 진공 건조시켜서 270℃에서 1시간 동안 방치하여 이미드화 반응을 완료하였다. 본 합성예에 따라 합성된 나노 입자에 대한 TEM 사진을 도 8에 나타낸다. 중공 입자가 생성된 것을 확인하였다. 또한, 본 합성예에 따라 합성된 나노 입자에 대한 라만 분광 분석 결과를 도 9에 나타낸다. 다이설파이드기와 티올기가 병존한 것을 확인하여, 중공 폴리이미드 입자가 인접한 중공 폴리이미드 입자와 다이설파이드기로 연결된 것을 확인하였다. A solution in which a hollow induction component mixed with NMP, polyacrylic acid (PAS1), polyvinyl alcohol (PVAL), and polyvinyl pyrrolidone (PVP) (Solution 2) were prepared. A solution (solution 3) in which cysteamine and 4,4 '- (hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride (4,4' - (Hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride) were mixed was prepared . Solution 3 (50 μl) was added to 10 ml of cyclohexane, and 100 μl of a mixture solution of
합성예Synthetic example 2: 다공성 실리카( 2: Porous silica ( SiOSiO 22 ) 입자가 ) Particles 다이설파이드기로Disulfide group 연결된 나노 입자 합성 Linked nanoparticle synthesis
시중에서 구입한 다공성 실리카 입자가 다이설파이드기로 연결된 나노 입자를 합성하였다. 염산 1 mL, 메탄올 60 mL, 3-머캅토프로필 트리메톡시실란(3-mercaptopropyl trimethoxysilane; MTPS) 1 mL, 다공 실리카 입자 3g을 둥근바닥 플라스크에서 60~120℃에서 12~60시간 동안 교반하였다. 메탄올로 수 차례 세척하여 미 반응물을 제거하였다. 얻어진 침전물을 THF(테트라하이드로퓨란) 0.1~10 mL에 녹인 후, 아세토니트릴 1~300 mL에 천천히 적가하였다. 혼합물을 -20~0℃에서 24시간 이상 결정화하여 얻은 백색 분말을 아세톤으로 세척한 후, 진공 오븐에서 12시간 이상 건조하였다. 용매에 분산시킨 후, 20~100℃에서 가열하여, 인접한 다공성 실리카 입자가 다이설파이드기로 연결된 나노 입자를 합성하였다. The commercially available porous silica particles were synthesized with disulfide group linked nanoparticles. 1 mL of hydrochloric acid, 60 mL of methanol, 1 mL of 3-mercaptopropyl trimethoxysilane (MTPS), and 3 g of porous silica particles were stirred in a round bottom flask at 60-120 ° C for 12-60 hours. Washed several times with methanol to remove unreacted material. The resulting precipitate was dissolved in 0.1 to 10 mL of THF (tetrahydrofuran), and then slowly added dropwise to 1 to 300 mL of acetonitrile. The mixture was crystallized at -20 to 0 ° C for more than 24 hours, and the resulting white powder was washed with acetone and then dried in a vacuum oven for at least 12 hours. Dispersed in a solvent, and then heated at 20 to 100 캜 to synthesize nanoparticles in which adjacent porous silica particles are linked by disulfide groups.
합성예Synthetic example 3: 다공성 3: Porosity 티타니아Titania (( TiOTiO 22 ) 입자가 ) Particles 다이설파이드기로Disulfide group 연결된 나노 입자 합성 Linked nanoparticle synthesis
다공성 입자로서, 다공성 실리카 입자를 대신하여 다공성 티타니아 입자를 사용한 것을 제외하고 합성예 2의 절차를 반복하여, 인접한 다공성 티타니아 입자가 다이설파이드기로 연결된 나노 입자를 합성하였다. The procedure of Synthesis Example 2 was repeated except that the porous titania particles were used as the porous particles in place of the porous silica particles to synthesize nanoparticles in which adjacent porous titania particles were linked by disulfide groups.
실시예Example 1: One: 뱅크층Bank layer 절연막 제조 Insulating film manufacturing
합성예 1에서 합성된 중공성 폴리이미드계 나노 입자 30 중량%가 폴리이미드 수지(굴절률 1.65)에 분산된 뱅크층 절연막을 제조하였다. 바인더 소재로서 네거티브 타입 폴리이미드 수지(PIMEL™ BM-300, Asahi KASE 사)를 사용하였다. BM-300과 중공성 폴리이미드계 나노 입자를 혼합한 감광성 조성물을 기판 위에 스핀 코팅하고, 80℃에서 30분 이상 예비-경화(soft-baking)하였다. 포토리소그라피 공정을 수행하기 위하여 포토마스크를 사용하고, i-Line의 UV광을 조사한 뒤에 마스크를 제거하여 패터닝하였다. TMAH(tetramethylammonium hydroxide)를 이용하여 현상 공정을 진행하고, 120℃에서 본 경화(post-baking)를 수행한 뒤, 다시 230℃에서 30분 동안 경화시켜 뱅크층 절연막을 제조하였다. A bank layer insulating film in which 30 wt% of the hollow polyimide nanoparticles synthesized in Synthesis Example 1 were dispersed in a polyimide resin (refractive index: 1.65) was prepared. Negative-type polyimide resin (PIMEL (TM) BM-300, Asahi Kase) was used as a binder. A photosensitive composition prepared by mixing BM-300 and hollow polyimide nanoparticles was spin-coated on the substrate and soft-baked at 80 캜 for 30 minutes or more. In order to perform the photolithography process, a photomask was used, and after the UV light of the i-line was irradiated, the mask was removed and patterned. The development process was carried out using TMAH (tetramethylammonium hydroxide), post-baking was performed at 120 ° C, and then curing was performed at 230 ° C for 30 minutes to prepare a bank layer insulating film.
실시예Example 2: 2: 뱅크층Bank layer 절연막 제조 Insulating film manufacturing
합성예 1에서 합성된 중공성 폴리이미드계 나노 입자가 절연막 중에 50 중량%로 분산되도록 한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 뱅크층 절연막을 제조하였다. The procedure of Example 1 was repeated except that the hollow polyimide nanoparticles synthesized in Synthesis Example 1 were dispersed in the insulating film in an amount of 50% by weight, to prepare a bank layer insulating film.
실시예Example 3: 3: 뱅크층Bank layer 절연막 제조 Insulating film manufacturing
합성예 2에서 합성된 다공성 실리카계 나노 입자가 절연막 중에 5 중량%로 분산되도록 한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 뱅크층 절연막을 제조하였다. The procedure of Example 1 was repeated except that the porous silica nanoparticles synthesized in Synthesis Example 2 were dispersed in the insulating film in an amount of 5% by weight, to prepare a bank layer insulating film.
실시예Example 4: 4: 뱅크층Bank layer 절연막 제조 Insulating film manufacturing
합성예 2에서 합성된 다공성 실리카계 나노 입자가 절연막 중에 20 중량%로 분산되도록 한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 뱅크층 절연막을 제조하였다. The procedure of Example 1 was repeated except that the porous silica nanoparticles synthesized in Synthesis Example 2 were dispersed in the insulating film in an amount of 20% by weight, to prepare a bank layer insulating film.
실시예Example 5: 5: 뱅크층Bank layer 절연막 제조 Insulating film manufacturing
합성예 3에서 합성된 다공성 티타니아계 나노 입자가 절연막 중에 5 중량%로 분산되도록 한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 뱅크층 절연막을 제조하였다.The procedures of Example 1 were repeated except that the porous titania-based nanoparticles synthesized in Synthesis Example 3 were dispersed in the insulating film at 5 wt%, thereby fabricating a bank layer insulating film.
실시예Example 6: 6: 뱅크층Bank layer 절연막 제조 Insulating film manufacturing
합성예 3에서 합성된 다공성 티타니아계 나노 입자가 절연막 중에 20 중량%로 분산되도록 한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 뱅크층 절연막을 제조하였다.The procedure of Example 1 was repeated except that the porous titania-based nanoparticles synthesized in Synthesis Example 3 were dispersed in an insulating film at 20 weight%, thereby preparing a bank layer insulating film.
실험예Experimental Example 1: One: 뱅크층Bank layer 절연막의 굴절률 평가 Evaluation of Refractive Index of Insulating Film
실시예 1 내지 실시예 6에서 다공성 또는 중공성 입자가 분산된 뱅크층 절연막의 굴절률을 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 1에 나타낸다. 폴리이미드계 바인더의 굴절률(1.65)에 비하여, 다공성 또는 중공성 나노 입자가 포함되된 뱅크층 절연막의 굴절률이 크게 감소한 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따라 제조된 절연막을 유기발광다이오드 표시장치의 뱅크층으로 사용하면, 유기발광층과 뱅크층 사이의 계면에서 효율적인 전반사를 유도할 수 있으며, 발광다이오드의 광 추출 효율과 발광 휘도를 향상시킬 수 있을 것으로 예상되었다. In Examples 1 to 6, the refractive index of a bank layer insulating film in which porous or hollow particles were dispersed was measured. The measurement results are shown in Table 1 below. It can be seen that the refractive index of the bank layer insulating film containing the porous or hollow nanoparticles is greatly reduced as compared with the refractive index (1.65) of the polyimide-based binder. Therefore, when the insulating layer manufactured according to the present invention is used as a bank layer of an organic light emitting diode display device, efficient total reflection can be induced at the interface between the organic light emitting layer and the bank layer, and light extraction efficiency and light emission luminance of the light emitting diode can be improved It was expected to be possible.
표 1: 굴절률 평가Table 1: Evaluation of refractive index
실시예Example 7: 발광다이오드 패널 제작 7: Fabrication of LED panel
실시예 1에 따라 폴리이미드계 바인더에 중공성 폴리이미드계 나노 입자 30 중량%가 분산된 절연막을, 뱅크층으로 적용한 발광다이오드 패널을 제작하였다. ITO 전극과 중첩되게 폴리이미드계 바인더에 중공성 나노 입자가 분산된 절연막을 뱅크층으로 형성하고, 노즐을 이용한 잉크젯 프린팅 방식으로 잉크를 주입하여 발광다이오드 패널을 제작하였다. 이어서, LED 램프(400 내지 700 nm)를 이용하여 가시광을 조사하였다. According to Example 1, a light emitting diode panel in which an insulating film having 30 wt% of hollow polyimide nanoparticles dispersed in a polyimide binder was applied as a bank layer was produced. An insulating film in which hollow nanoparticles were dispersed in a polyimide-based binder so as to overlap the ITO electrode was formed as a bank layer, and an ink was injected by an ink-jet printing method using a nozzle to fabricate a light emitting diode panel. Then, visible light was irradiated using an LED lamp (400 to 700 nm).
비교예Comparative Example 1: 발광다이오드 패널 제작 1: Fabrication of LED panel
네거티브 타입의 폴리이미드계 바인더만으로 이루어진 절연막을 뱅크층으로 적용한 것을 제외하고, 실시예 7의 절차를 반복하여 발광다이오드 패널을 제작하였다. The procedure of Example 7 was repeated to fabricate a light emitting diode panel, except that an insulating film made only of a negative type polyimide binder was applied to the bank layer.
실험예Experimental Example 2: 발광다이오드 패널 평가 2: Evaluation of light emitting diode panel
실시예 7에서 제작된 발광다이오드 패널에 LED 램프를 조사하기 전과 조사 이후의 뱅크층의 스크래치 여부를 평가하였다. 평가 결과를 보여주는 SEM 영상을 도 10에 나타낸다. 가시광 조사 전에 스크래치가 발생하였으나(도 10의 좌측 사진), 가시광 조사 후에 나노 입자에 포함된 다이설파이드기의 자기치유에 의하여 스크래치가 제거된 것을 확인하였다(도 10의 우측 사진). Whether or not the bank layer was scratched before and after the LED lamp was irradiated onto the light emitting diode panel manufactured in Example 7 was evaluated. An SEM image showing the evaluation result is shown in Fig. Scratches were generated before the visible light irradiation (left side of FIG. 10), but it was confirmed that the scratches were removed by self-healing of the disulfide groups contained in the nanoparticles after visible light irradiation (right side of FIG. 10).
즉, 가시광 조사 후에 실시예 7에서 제작된 발광 소자 패널의 뱅크층에 스크래치가 제거되어, 발광 소자 영역과 뱅크층 영역이 명확하게 구분되는 정상적인 화소 구조를 갖는다(도 11의 좌측 사진 참조). 이에 따라, 잉크젯 프린팅 방식으로 잉크를 주입한 경우에 잉크가 발광 소자 영역으로만 주입된 것을 알 수 있다(도 11의 우측 사진 참조). 반면, 비교예 1에 따라 제조된 발광 소자 패널의 뱅크층에 스크래치가 발생하였으며, 가시광을 조사하여도 스크래치가 제거되지 않았으며, 발생한 스크래치에 기인하여 발광 소자 영역과 뱅크층 영역이 명확하게 구분되지 않는 불량 화소 구조를 갖는다(도 12의 좌측 사진 참조). 잉크젯 프린팅 방식으로 잉크를 주입한 경우에 발광 소자 영역에 인접한 뱅크층으로도 잉크가 흘러 들어가면서 혼색된 것을 확인하였다(도 12의 우측 사진 참조). That is, after the visible light irradiation, scratches are removed from the bank layer of the light emitting device panel manufactured in Example 7 to have a normal pixel structure in which the light emitting device region and the bank layer region are clearly distinguished (see the left side of FIG. 11). Accordingly, it can be seen that when ink is injected by the ink-jet printing method, ink is injected only into the light emitting element region (see the right side of FIG. 11). On the other hand, scratches occurred in the bank layer of the light emitting device panel manufactured according to Comparative Example 1, scratches were not removed even when visible light was irradiated, and the light emitting device region and the bank layer region were clearly separated (See the left side of Fig. 12). It was confirmed that the ink was also mixed into the bank layer adjacent to the light emitting element region when the ink was injected by the inkjet printing method (see the right side of Fig. 12).
실험예Experimental Example 3: 발광다이오드 패널 휘도 평가 3: Light emitting diode panel luminance evaluation
실시예 7과 비교예 1에서 각각 제작된 발광다이오드 패널 5개를 제작하여 발광 휘도를 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 2에 나타낸다. 실시예 7에서 제작된 발광다이오드에서 광 추출 효율이 향상되어 휘도가 평균 13% 향상된 것을 확인하였다. Five light emitting diode panels fabricated in each of Example 7 and Comparative Example 1 were fabricated and the luminescence brightness was measured. The measurement results are shown in Table 2 below. It was confirmed that the light extraction efficiency was improved in the light emitting diode manufactured in Example 7, and the luminance was improved by an average of 13%.
표 2: 휘도 평가Table 2: Evaluation of luminance
상기에서는 본 발명의 예시적인 실시형태 및 실시예에 기초하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명이 상기 실시형태 및 실시예에 기재된 기술사상으로 한정되지 않는다. 오히려 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 전술한 실시형태 및 실시예를 토대로 다양한 변형과 변경을 용이하게 추고할 수 있다. 하지만, 이러한 변형과 변경은 모두 본 발명의 권리범위에 속한다는 사실은, 첨부하는 청구범위에서 분명하다. Although the present invention has been described based on the exemplary embodiments and examples of the present invention, the present invention is not limited to the technical ideas described in the above embodiments and examples. Those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. It is apparent, however, that the appended claims are intended to cover all such modifications and changes as fall within the true scope of the invention.
100, 300: 절연막(뱅크층)
110, 310: 바인더
120, 320: 나노 입자
200: 유기발광다이오드 표시장치
201: 제 1 기판 202: 제 2 기판
E: 발광다이오드 Tr: 구동 박막트랜지스터
AA: 발광 영역 NA: 비-발광 영역
PA: 화소 영역100, 300: insulating film (bank layer)
110, 310: binder
120, 320: nanoparticles
200: Organic Light Emitting Diode Display
201: first substrate 202: second substrate
E: light emitting diode Tr: driving thin film transistor
AA: light emitting region NA: non-light emitting region
PA: pixel area
Claims (9)
Wherein the adjacent porous particles or hollow particles are connected via a disulfide group.
상기 나노 입자는 하기 화학식 1 또는 하기 화학식 2로 표시되는 나노 입자.
화학식 1
화학식 2
(화학식 1과 화학식 2에서 A는 다공성 입자 또는 중공성 입자를 나타내고, R은 C1~C10 알킬렌기 또는 하기 화학식 3으로 표시되는 티우람(thiuram)기를 나타냄)
화학식 3
(화학식 3에서 R1은 C1~C20 알킬기임)
The method according to claim 1,
Wherein the nanoparticle is represented by the following formula (1) or (2).
Formula 1
(2)
(Wherein A represents a porous particle or hollow particle, R represents a C1-C10 alkylene group or a thiuram group represented by the following formula (3)
(3)
(Wherein R < 1 > is a C1-C20 alkyl group)
상기 다공성 입자 또는 상기 중공성 입자는 다공성 또는 중공성 폴리이미드(PI), 실리카(SiO2), 티타니아(TiO2) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 나노 입자.
The method according to claim 1,
The porous particles or hollow particles are porous or hollow castle polyimide (PI), silica (SiO 2), titania (TiO 2) and nano-particles selected from the group consisting of a combination thereof.
상기 바인더에 분산되며, 인접하게 위치하는 다공성 입자 또는 중공성 입자가 다이설파이드기(disulfide group)를 통하여 연결되어 있는 나노 입자
를 포함하는 절연막.
bookbinder; And
The porous particles or hollow particles dispersed in the binder and disposed adjacent to each other are bonded to each other through a disulfide group
.
상기 나노 입자는 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 절연막.
화학식 1
화학식 2
(화학식 1과 화학식 2에서 A는 다공성 입자 또는 중공성 입자를 나타내고, L은 C1~C10 알킬렌기 또는 하기 화학식 3으로 표시되는 티우람(thiuram)기를 나타냄)
화학식 3
(화학식 3에서 R1은 C1~C20 알킬기임)
5. The method of claim 4,
Wherein the nanoparticles are represented by Chemical Formula 1 or Chemical Formula 2 below.
Formula 1
(2)
(In the formulas (1) and (2), A represents a porous particle or hollow particle, L represents a C1-C10 alkylene group or a thiuram group represented by the following formula (3)
(3)
(Wherein R < 1 > is a C1-C20 alkyl group)
상기 다공성 입자 또는 상기 중공성 입자는 다공성 또는 중공성 폴리이미드(PI), 실리카(SiO2), 티타니아(TiO2) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 절연막.
5. The method of claim 4,
The porous particles or hollow particles are porous or hollow castle polyimide (PI), silica (SiO 2), titania (TiO 2) and an insulating film selected from the group consisting of a combination thereof.
상기 나노 입자가 1 내지 50 중량%로 포함되어 있는 절연막.
5. The method of claim 4,
Wherein the nanoparticles are contained in an amount of 1 to 50% by weight.
상기 바인더는 폴리이미드(PI)계 수지, 폴리실록산계 수지, 폴리(메트)아크릴레이트계 수지 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 절연막.
5. The method of claim 4,
Wherein the binder is selected from the group consisting of a polyimide (PI) resin, a polysiloxane resin, a poly (meth) acrylate resin, and a combination thereof.
상기 기판 상에 위치하는 구동 소자;
상기 기판 상에 위치하며, 상기 구동 소자와 연결되는 발광다이오드;
상기 발광다이오드를 구성하는 제 1 전극의 외곽에 일부 중첩되게 배치되어 화소영역을 구획하는 뱅크층을 포함하고,
상기 뱅크층은, 제 4항 내지 제 8항 중 어느 하나의 항에 기재된 절연막으로 이루어지는 유기발광다이오드 표시장치. Board;
A driving element positioned on the substrate;
A light emitting diode located on the substrate and connected to the driving element;
And a bank layer arranged to partially overlap an outer periphery of the first electrode constituting the light emitting diode to partition the pixel region,
Wherein the bank layer comprises the insulating film according to any one of claims 4 to 8.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CN109728056A (en) * | 2019-01-03 | 2019-05-07 | 京东方科技集团股份有限公司 | Pixel defining layer material, pixel defining layer manufacturing method, display base plate and device |
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US20230363209A1 (en) * | 2021-03-19 | 2023-11-09 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Display Substrate, Manufacturing Method Thereof, and Display Device |
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