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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-01
(45)【発行日】2024-07-09
(54)【発明の名称】発光素子
(51)【国際特許分類】
H01L 33/44 20100101AFI20240702BHJP
H01L 33/20 20100101ALI20240702BHJP
H01S 5/028 20060101ALI20240702BHJP
【ＦＩ】
H01L33/44
H01L33/20
H01S5/028
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2020125509
(22)【出願日】2020-07-22
(65)【公開番号】P2021114596
(43)【公開日】2021-08-05
【審査請求日】2023-07-14
(31)【優先権主張番号】10-2020-0006124
(32)【優先日】2020-01-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】512187343
【氏名又は名称】三星ディスプレイ株式會社
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１， Ｓａｍｓｕｎｇ－ｒｏ， Ｇｉｈｅｕｎｇ－ｇｕ， Ｙｏｎｇｉｎ－ｓｉ， Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】110002619
【氏名又は名称】弁理士法人ＰＯＲＴ
(72)【発明者】
【氏名】パク ジョンウン
(72)【発明者】
【氏名】イ チャンヒ
(72)【発明者】
【氏名】キム ダクキ
(72)【発明者】
【氏名】ジュン ユンク
(72)【発明者】
【氏名】コ ユンヒュク
(72)【発明者】
【氏名】ハ ジェコク
【審査官】右田 昌士
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１６／０８０７０９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１６／０６０２２３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１８－１７０３８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－２１１３９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０６８０２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／００１９３６９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】韓国登録特許第１０－０８５０４８２（ＫＲ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ３３／００ － ３３／６４
Ｈ０１Ｓ ５／００ － ５／５０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１半導体層と、前記第１半導体層上に配置される活性層と、
前記活性層上に配置される第２半導体層と、
前記第１半導体層、前記活性層、及び前記第２半導体層のそれぞれの外周面を取り囲む絶縁膜と、
高分子鎖を含み、前記絶縁膜の表面の少なくとも一部上に配置される高分子膜と、を含み、
前記高分子鎖は、
下記化学式１で表される繰り返し単位を含み、
【化1】
前記化学式１において、Ｒ ２ 、Ｒ ２ ’は、それぞれ独立して水素、炭素数３～２０のアルキル基、炭素数２～２０のエーテル基、炭素数２～２０のエステル基、炭素数１～２０のアミン基、炭素数２～２０のアミド基、ヒドロキシ基、炭素数１～２０のアルコキシ基、ウレタン基、ウレア基、イミド基、アクリル基、またはチオール基であることを特徴とする発光素子。
【請求項2】
第１半導体層と、
前記第１半導体層上に配置される活性層と、
前記活性層上に配置される第２半導体層と、
前記第１半導体層、前記活性層、及び前記第２半導体層のそれぞれの外周面を取り囲む絶縁膜と、
高分子鎖を含み、前記絶縁膜の表面の少なくとも一部上に配置される高分子膜と、を含み、
前記高分子鎖は、
下記化学式２で表される繰り返し単位を含み、
【化2】
前記化学式２において、Ｒ ３ 、Ｒ ３ ’は、それぞれ独立して水素、炭素数３～２０のアルキル基、炭素数２～２０のエーテル基、炭素数２～２０のエステル基、炭素数１～２０のアミン基、炭素数２～２０のアミド基、ヒドロキシ基、炭素数１～２０のアルコキシ基、ウレタン基、ウレア基、イミド基、アクリル基、またはチオール基であることを特徴とする発光素子。
【請求項3】
第１半導体層と、
前記第１半導体層上に配置される活性層と、
前記活性層上に配置される第２半導体層と、
前記第１半導体層、前記活性層、及び前記第２半導体層のそれぞれの外周面を取り囲む絶縁膜と、
高分子鎖を含み、前記絶縁膜の表面の少なくとも一部上に配置される高分子膜と、を含み、
前記高分子鎖は、
下記化学式３で表される繰り返し単位を含み、
【化3】
前記化学式３において、Ｒ ４ 、Ｒ ４ ’は、それぞれ独立して水素、炭素数３～２０のアルキル基、炭素数２～２０のエーテル基、炭素数２～２０のエステル基、炭素数１～２０のアミン基、炭素数２～２０のアミド基、ヒドロキシ基、炭素数１～２０のアルコキシ基、ウレタン基、ウレア基、イミド基、アクリル基、またはチオール基であることを特徴とする発光素子。
【請求項4】
前記第２半導体層上に配置される電極層をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の発光素子。
【請求項5】
前記高分子膜は、前記絶縁膜の表面と前記高分子鎖の末端とを連結するリンカー化合物をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の発光素子。
【請求項6】
前記リンカー化合物は、炭素数１～２０のアルキレン基、－（ＣＨ２）ｎ－ＮＲ１－（ｎは１以上の整数であり、Ｒ１は水素または炭素数１～２０のアルキル基）で表されるアルキルアミン基、炭素数１～２０のエステル基、炭素数１～２０のケトン基、炭素数１～２０のアミド基、及びシロキサン基のうち少なくとも１つを含む化合物であることを特徴とする請求項５に記載の発光素子。
【請求項7】
前記高分子鎖の分子量は２，０００ｇ／ｍｏｌ以上１，０００，０００ｇ／ｍｏｌ以下であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の発光素子。
【請求項8】
前記高分子膜の厚さは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光素子、発光素子の製造方法、及び発光素子を含む組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、以下、ＬＥＤという）は、劣悪な環境条件下でも比較的良好な耐久性を示し、寿命及び輝度の側面でも優れた性能を有する。最近では、このようなＬＥＤを様々な表示装置に適用するための研究が活発に行われている。
【0003】
当該研究の一環として、無機結晶構造、例えば、窒化物系半導体を成長させた構造を利用してマイクロスケールまたはナノスケール程度に小さい超小型棒状ＬＥＤを製作する技術が開発されている。例えば、棒状ＬＥＤは自発光表示装置の画素を構成することができる程度に小さなサイズで製作されることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】韓国公開特許第１０-２０１８-０００７３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、溶液内で分散性及び分散安定性に優れた発光素子、発光素子の製造方法、及び発光素子を含む組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一実施例による発光素子は、第１半導体層と、上記第１半導体層上に配置される活性層と、上記活性層上に配置される第２半導体層と、上記第１半導体層、上記活性層、及び上記第２半導体層のそれぞれの外周面を取り囲む絶縁膜と、高分子鎖を含み、上記絶縁膜の表面の少なくとも一部上に配置される高分子膜と、を含んでもよい。
【0007】
本発明の一実施例において、上記発光素子は、上記第２半導体層上に配置される電極層をさらに含んでもよい。
【0008】
本発明の一実施例において、上記高分子膜は、上記絶縁膜の表面と上記高分子鎖の末端とを連結するリンカー化合物をさらに含んでもよい。
【0009】
本発明の一実施例において、上記リンカー化合物は、炭素数１～２０のアルキレン基、－（ＣＨ２）ｎ－ＮＲ１－（ｎは１以上の整数であり、Ｒ１は水素または炭素数１～２０のアルキル基）で表されるアルキルアミン基、炭素数１～２０のエステル基、炭素数１～２０のケトン基、炭素数１～２０のアミド基、及びシロキサン基のうち少なくとも１つを含む化合物であってもよい。
【0010】
本発明の一実施例において、上記高分子鎖は、主鎖内に脂肪族炭化水素の繰り返し単位を含んでもよい。
【0011】
本発明の一実施例において、上記高分子鎖の主鎖は炭素数が１０以上であってもよい。
【0012】
本発明の一実施例において、上記高分子鎖は、主鎖内に芳香族環を含有する繰り返し単位を含んでもよい。
【0013】
本発明の一実施例において、上記高分子鎖の主鎖は１０以上の芳香族環を含んでもよい。
【0014】
本発明の一実施例において、上記高分子鎖の主鎖は、炭素数３～２０のアルキル基、炭素数２～２０のエーテル基、炭素数２～２０のエステル基、炭素数１～２０のアミン基、炭素数２～２０のアミド基、ヒドロキシ基、炭素数１～２０のアルコキシ基、ウレタン基、ウレア基、イミド基、アクリル基、及びチオール基のうち少なくとも１つの置換基が結合されてもよい。
【0015】
本発明の一実施例において、上記高分子鎖は、下記化学式１で表される繰り返し単位を含んでもよい。
【0016】
【化1】
【0017】
上記化学式１において、Ｒ２、Ｒ２’は、それぞれ独立して水素、炭素数３～２０のアルキル基、炭素数２～２０のエーテル基、炭素数２～２０のエステル基、炭素数１～２０のアミン基、炭素数２～２０のアミド基、ヒドロキシ基、炭素数１～２０のアルコキシ基、ウレタン基、ウレア基、イミド基、アクリル基、またはチオール基である。
【0018】
本発明の一実施例において、上記高分子鎖は下記化学式２で表される繰り返し単位を含んでもよい。
【0019】
【化2】
【0020】
上記化学式２において、Ｒ３、Ｒ３’は、それぞれ独立して水素、炭素数３～２０のアルキル基、炭素数２～２０のエーテル基、炭素数２～２０のエステル基、炭素数１～２０のアミン基、炭素数２～２０のアミド基、ヒドロキシ基、炭素数１～２０のアルコキシ基、ウレタン基、ウレア基、イミド基、アクリル基、またはチオール基である。
【0021】
本発明の一実施例において、上記高分子鎖は下記化学式３で表される繰り返し単位を含んでもよい。
【0022】
【化3】
【0023】
上記化学式３において、Ｒ４、Ｒ４’は、それぞれ独立して水素、炭素数３～２０のアルキル基、炭素数２～２０のエーテル基、炭素数２～２０のエステル基、炭素数１～２０のアミン基、炭素数２～２０のアミド基、ヒドロキシ基、炭素数１～２０のアルコキシ基、ウレタン基、ウレア基、イミド基、アクリル基、またはチオール基である。
【0024】
本発明の一実施例において、上記高分子鎖の分子量は２，０００ｇ／ｍｏｌ以上１，０００，０００ｇ／ｍｏｌ以下であってもよい。
【0025】
本発明の一実施例において、上記高分子膜の厚さは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。
【0026】
本発明の一実施例による発光素子の製造方法は、基板上に第１半導体層、活性層、第２半導体層が順に積層された発光積層体を形成する段階と、上記発光積層体をエッチングして発光積層パターンを形成する段階と、上記発光積層パターン上に絶縁膜を形成する段階と、高分子鎖を含む高分子膜を上記絶縁膜の表面の少なくとも一部に形成する段階と、を含んでもよい。
【0027】
本発明の一実施例において、上記高分子膜を形成する段階は、上記絶縁膜の表面にリンカー化合物を導入する段階を含んでもよい。
【0028】
本発明の一実施例において、上記高分子膜を形成する段階は、単量体が重合されて形成された上記高分子鎖の末端を上記リンカー化合物に結合させてもよい。
【0029】
本発明の一実施例において、上記高分子膜を形成する段階は、上記リンカー化合物で単量体を重合させて上記高分子鎖を形成してもよい。
【0030】
本発明の一実施例による組成物は、溶媒及び発光素子を含んでもよい。上記発光素子は、第１半導体層と、上記第１半導体層上に配置される活性層と、上記活性層上に配置される第２半導体層と、上記第１半導体層、上記活性層、及び上記第２半導体層のそれぞれの外周面を取り囲む絶縁膜と、高分子鎖を含み、上記絶縁膜の表面の少なくとも一部上に配置される高分子膜と、を含んでもよい。
【0031】
本発明の一実施例において、上記溶媒は、アルキル基を含有するアルキル系溶媒、エーテル基を含有するエーテル系溶媒、エステル基を含有するエステル系溶媒、アミン基を含有するアミン系溶媒、アミド基を含有するアミド系溶媒、アルコール基を含有するアルコール系溶媒、ウレタン基を含有するウレタン系溶媒、ウレア基を含有するウレア系溶媒、イミド基を含有するイミド系溶媒、アクリル基を含有するアクリル系溶媒、チオール基を含有するチオール系溶媒のうち少なくとも１つを含んでもよい。
【発明の効果】
【0032】
本発明の一実施例によると、溶媒に対する分散性に優れた発光素子を提供してもよい。
【0033】
具体的には、本発明の一実施例によると、高分子鎖を含む高分子膜を発光素子に提供することにより、溶媒に対する分散性及び分散安定性を向上させてもよい。
【0034】
但し、本発明の効果は上述した効果に限定されず、本発明の思想及び領域から外れない範囲内で多様に拡張されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1】本発明の一実施例による発光素子を示した斜視図である。
【図3】本発明の一実施例による絶縁膜の表面に配置される高分子膜を概略的に示した断面図である。
【図4a】発光素子の製造方法を順に示した断面図である。
【図4b】発光素子の製造方法を順に示した断面図である。
【図4c】発光素子の製造方法を順に示した断面図である。
【図4d】発光素子の製造方法を順に示した断面図である。
【図4e】発光素子の製造方法を順に示した断面図である。
【図4f】発光素子の製造方法を順に示した断面図である。
【図4g】発光素子の製造方法を順に示した断面図である。
【図4h】発光素子の製造方法を順に示した断面図である。
【図4i】発光素子の製造方法を順に示した断面図である。
【図4j】発光素子の製造方法を順に示した断面図である。
【図4k】発光素子の製造方法を順に示した断面図である。
【図5】本発明の一実施例による発光素子を含む組成物を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【0036】
本発明は多様に変更し、また、様々な形態を有することができるため、特定の実施例を図面に例示し以下で詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の開示形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物ないし代替物を含むと理解すべきである。
【0037】
各図面を説明するにあたり、類似する構成要素には類似する参照符号を使用した。添付の図面における構造物の寸法は、本発明を明確にするために拡大して示した。第１、第２などの用語は様々な構成要素を説明するために用いられるが、上記構成要素は上記用語により限定されてはならない。上記用語は一構成要素を他の構成要素と区別するためだけに用いられる。例えば、本発明の権利範囲から外れない範囲内で、第１構成要素は第２構成要素と称されてもよく、これと同様に第２構成要素も第１構成要素と称されてもよい。単数の表現は文脈上明らかに違う意味を持たない限り、複数の表現を含む。
【0038】
本出願において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらの組み合わせが存在することを示すものであり、１つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらの組み合わせの存在または付加可能性を事前に排除するものではないと理解すべきである。また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるというときは、他の部分の「真上に」ある場合のみならず、その中間に他の部分が介在されている場合も含む。また、本明細書において、ある層、膜、領域、板などの部分が他の部分上（ｏｎ）に形成されたというときは、上記形成された方向は上部方向のみに限らず、側面や下部方向に形成されたものを含む。逆に、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「下に」あるというときは、他の部分の「真下に」ある場合のみならず、その中間に他の部分が介在されている場合も含む。
【0039】
本出願において、用語「繰り返し単位」は、重合体内で単量体が反応した形態を意味することができ、具体的には、その単量体が重合反応を経て、その重合体の骨格、例えば、高分子鎖の主鎖を形成している形態を意味することができる。
【0040】
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施例をより詳細に説明する。
【0041】
図１は本発明の一実施例による発光素子を示した斜視図であり、図２ａ及び図２ｂは図１のＩ－Ｉ’の線に沿って切開した本発明の様々な実施例による発光素子を示した断面図であり、図３は本発明の一実施例による絶縁膜の表面に配置される高分子膜を概略的に示した断面図である。
【0042】
図１には、本発明の一実施例による発光素子ＬＤが円柱状の発光素子として図示されているが、本発明による発光素子ＬＤの種類及び／または形状はこれに限定されない。
【0043】
図１～図２ｂを参照すると、本発明の一実施例による発光素子ＬＤは、第１半導体層１１と、第２半導体層１３と、上記第１及び第２半導体層１１、１３の間に介在された活性層１２と、を含む。実施例に応じて、発光素子ＬＤは、長さ方向に第１半導体層１１、活性層１２及び第２半導体層１３が順に積層された積層構造を含んでもよい。
【0044】
発光素子ＬＤは一方向に沿って延長された棒状に提供されてもよい。発光素子ＬＤの延長方向を長さ方向とすると、発光素子ＬＤは上記長さ方向に沿って一側端部と他側端部を有することができる。実施例に応じて、発光素子ＬＤの一側端部には第１及び第２半導体層１１、１３の何れか１つが配置され、上記発光素子ＬＤの他側端部には上記第１及び第２半導体層１１、１３の残り１つが配置されてもよい。
【0045】
発光素子ＬＤは棒状に製造された棒状発光ダイオードであってもよい。本明細書において、「棒状」とは、円柱または多角柱などの長さ方向に長い（即ち、縦横比が１より大きい）ロット状（ｒｏｄ－ｌｉｋｅ ｓｈａｐｅ）またはバー状（ｂａｒ－ｌｉｋｅ ｓｈａｐｅ）を包括し、その断面の形状は特に限定されない。例えば、発光素子ＬＤの長さは、その直径（または横断面の幅）より大きくてもよい。以下、便宜のために、発光素子ＬＤが円柱状である例について説明する。
【0046】
実施例に応じて、発光素子ＬＤは、ナノスケールないしマイクロスケール程度に小さなサイズ、例えば、それぞれナノスケールまたはマイクロスケール範囲の直径及び／または長さを有することができる。但し、本発明において発光素子ＬＤのサイズはこれに限定されない。例えば、発光素子ＬＤを用いた発光装置を光源として利用する各種装置、例えば、表示装置などの設計条件に応じて発光素子ＬＤのサイズは多様に変更できる。
【0047】
第１半導体層１１は、一例として、少なくとも１つのｎ型半導体層を含んでもよい。例えば、第１半導体層１１は、ＩｎＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮの何れか１つの半導体材料を含み、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎなどの第１導電性ドーパントがドープされたｎ型半導体層を含んでもよい。但し、第１半導体層１１を構成する物質はこれに限定されず、その他にも様々な物質で第１半導体層１１を構成することができる。
【0048】
活性層１２は第１半導体層１１上に配置され、単一または多重量子井戸構造で形成されてもよい。一実施例において、活性層１２の上部及び／または下部には導電性ドーパントがドープされたクラッド層（図示せず）が形成されてもよい。例えば、クラッド層は、ＡｌＧａＮ層またはＩｎＡｌＧａＮ層で形成されることができる。実施例に応じて、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮなどの物質が活性層１２の形成に用いられてもよく、その他にも様々な物質が活性層１２を構成することができる。
【0049】
発光素子ＬＤの両端に所定電圧以上の電界を印加すると、活性層１２において電子－正孔対が結合して上記発光素子ＬＤが発光する。このような原理を利用して発光素子ＬＤの発光を制御することで、上記発光素子ＬＤを表示装置の画素を始めとした様々な発光装置の光源として利用することができる。活性層１２は、第１半導体層１１と接触する一面及び第２半導体層１３と接触する他面を含んでもよい。
【0050】
第２半導体層１３は活性層１２上に配置され、第１半導体層１１と異なるタイプの半導体層を含んでもよい。例えば、第２半導体層１３は少なくとも１つのｐ型半導体層を含んでもよい。例えば、第２半導体層１３は、ＩｎＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮの少なくとも１つの半導体材料を含み、Ｍｇなどの第２導電性ドーパントがドープされたｐ型半導体層を含んでもよい。但し、第２半導体層１３を構成する物質はこれに限定されず、その他にも様々な物質が第２半導体層１３を構成することができる。
【0051】
図２ｂを参照すると、本発明の一実施例において、発光素子ＬＤは第２半導体層１３上に配置される電極層１６を含んでもよい。即ち、発光素子ＬＤは、第１半導体層１１、活性層１２、第２半導体層１３、及び電極層１６が順に積層された積層構造を含んでもよい。以下の実施例では、第１半導体層１１、活性層１２、第２半導体層１３、及び電極層１６を含む積層構造は発光積層パターンと称する。
【0052】
当該発光積層パターンは円柱状であってもよく、発光素子ＬＤも発光積層パターンに対応する円柱状であってもよい。また、発光積層パターンに含まれた第１半導体層１１、活性層１２、第２半導体層１３、及び電極層１６が円柱状である。
【0053】
発光素子ＬＤの一側端部には第１半導体層１１が配置され、発光素子ＬＤの他側端部には電極層１６が配置されてもよい。発光素子ＬＤは発光素子ＬＤの両端部に位置し、外部に露出された第１半導体層１１の下部面と電極層１６の上部面を含んでもよい。第１半導体層１１の下部面と電極層１６の上部面は、外部の伝導性物質と接触して電気的に接続される面であってもよい。
【0054】
発光素子ＬＤが円柱状である場合、円柱の下部には第１半導体層１１が配置され、上記円柱の上部には電極層１６が配置されることができる。発光素子ＬＤが円柱状である場合、第１半導体層１１の下部面と電極層１６の上部面はそれぞれ円形であってもよい。
【0055】
実施例に応じて、発光素子ＬＤが楕円柱状である場合には、第１半導体層１１の下部面と電極層１６の上部面はそれぞれ楕円形であってもよい。また、他の実施例に応じて、発光素子ＬＤが多角柱状である場合は、第１半導体層１１の下部面と電極層１６の上部面はそれぞれ多角形であってもよい。
【0056】
電極層１６は第２半導体層１３に電気的に接続されるオーミック（Ｏｈｍｉｃ）コンタクト電極であってもよいが、これに限定されない。実施例に応じて、電極層１６はショットキー（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ）コンタクト電極であってもよい。電極層１６は金属または金属酸化物を含んでもよく、例えば、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ａｕ、Ｎｉ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＴＺＯ及びこれらの酸化物または合金などを単独または混合して使用することができる。また、電極層１６は実質的に透明または半透明であってもよい。これにより、発光素子ＬＤの活性層１２で生成される光を、電極層１６を透過して発光素子ＬＤの外部に放出することができる。
【0057】
図１～図２ｂに示したように、発光素子ＬＤは発光積層パターンの表面に提供された絶縁膜１４をさらに含んでもよい。絶縁膜１４は透明な絶縁物質を含んでもよい。例えば、絶縁膜１４はＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３及びＴｉＯ２からなる群より選択される１つ以上の絶縁物質を含んでもよいが、これに限定されず、絶縁性を有する様々な材料を用いることができる。
【0058】
絶縁膜１４は、活性層１２が第１半導体層１１及び第２半導体層１３以外の導電性物質と接触して発生し得る電気的短絡を防止する。また、絶縁膜１４を形成することによって発光素子ＬＤの表面欠陥を最小化し、寿命と効率を向上させることができる。また、複数の発光素子ＬＤが密接に配置される場合、絶縁膜１４は発光素子ＬＤの間で発生し得る所望しない短絡を防止することができる。
【0059】
絶縁膜１４は、少なくとも活性層１２の外周面を取り囲むように発光積層パターンの表面に形成されてもよく、その他にも第１半導体層１１及び第２半導体層１３の領域と電極層１６の外周面をさらに取り囲むことができる。
【0060】
本発明の一実施例において、絶縁膜１４は異なる極性を有する発光素子ＬＤの両端部のうち少なくとも１つの端部を露出することができる。図１～図２ｂには、絶縁膜１４が第１半導体層１１及び第２半導体層１３の外周面の全てを取り囲んでいる形態が図示されているが、これとは異なり、絶縁膜１４は長さ方向において発光素子ＬＤの両端部に位置する第１半導体層１１及び第２半導体層１３のうち上記第１半導体層１１の一部をカバーせずに外部に露出することができる。
【0061】
絶縁膜１４は発光積層パターンの表面に直接接する内側面と、上記内側面に対向する外側面と、を含んでもよい。また、絶縁膜１４は、発光素子の長さ方向に交差する一方向（例えば、水平方向）に平行な上部面と下部面を含んでもよい。このとき、上記絶縁膜１４の表面は、上記外側面、上記上部面、及び上記下部面を含むものであってもよい。
【0062】
図１～図２ｂを参照すると、本発明の一実施例において、絶縁膜１４の表面の少なくとも一部上に高分子膜１５が配置されてもよい。発光素子ＬＤの絶縁膜１４の表面に高分子膜１５を提供することで、後述する組成物内で発光素子ＬＤの分散性を向上させることができる。また、高分子膜１５が提供された発光素子ＬＤは、組成物内で優れた分散安定性を有し、長い時間が経過した場合も発光素子ＬＤが組成物に沈まず、組成物内に均質に分散することができる。
【0063】
図１～図２ｂには、絶縁膜１４の表面のうち外側面に高分子膜１５が配置されるものが図示されているが、高分子膜１５が配置される位置は限定しない。例えば、高分子膜１５は、絶縁膜１４の外側面、上面、及び下面の全てに配置されてもよい。
【0064】
本発明の一実施例において、高分子膜１５は、図３に示したように高分子鎖ＰＣを含んでもよい。このとき、高分子鎖ＰＣを絶縁膜１４上に提供することができる。具体的には、高分子膜１５はリンカー化合物を含み、リンカー化合物は絶縁膜１４の表面と高分子鎖ＰＣの末端を連結することができる。即ち、リンカー化合物を介して絶縁膜１４の表面に高分子鎖ＰＣを導入することができる。
【0065】
リンカー化合物は、絶縁膜１４の表面及び高分子鎖ＰＣの末端と結合することができる官能基を含んでもよい。具体的には、リンカー化合物は、炭素数１～２０のアルキレン基、－（ＣＨ２）ｎ－ＮＲ１－（ｎは１以上の整数であり、Ｒ１は水素または炭素数１～２０のアルキル基）で表されるアルキルアミン基、炭素数１～２０のエステル基、炭素数１～２０のケトン基、炭素数１～２０のアミド基、及びシロキサン基のうち少なくとも１つを含む化合物であってもよい。但し、リンカー化合物の種類は上記のものに限定されず、絶縁膜１４を構成する物質の種類、高分子鎖ＰＣの重合に使用される単量体の種類に応じてリンカー化合物の種類を選択することができる。
【0066】
本発明の一実施例では、リンカー化合物としてシロキサン基を含む化合物を使用することができる。例えば、シロキサン基を含むリンカー化合物として、下記化合物１、化合物２、化合物３の何れか１つを使用することができる。
【0067】
【化4】
【0068】
【化5】
【0069】
【化6】
【0070】
以下では、リンカー化合物としてシロキサン基を含む化合物を使用した実施例をベースにして説明する。
【0071】
絶縁膜１４の表面処理によってリンカー化合物を絶縁膜１４の表面に導入することができる。例えば、絶縁膜１４の表面処理によって、上記化合物１～化合物３において、シロキサン基のシロキサン結合（Ｓｉ－Ｏ）の酸素に結合されたメチル基（－ＣＨ３）が離脱し、酸素と絶縁膜１４の表面とを結合することができる。上記化合物１～化合物３において、ハロゲン原子（Ｂｒ、Ｉ）が結合された炭素は求電子性（ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｉｌｉｃｉｔｙ）を有し、求電子性を有する炭素からハロゲン原子が離脱し、その位置に高分子鎖ＰＣの末端を結合することができる。
【0072】
これにより、図３に示したように、リンカー化合物（例えば、化合物１）の一末端を絶縁膜１４の表面に結合し、リンカー化合物の他の末端を高分子鎖ＰＣと結合することができる。
【0073】
リンカー化合物に高分子鎖ＰＣを結合させる方法には、当業界で使用される重合反応またはカップリング反応などを利用することができる。例えば、リンカー化合物の末端に高分子鎖ＰＣの重合に使用される単量体を結合させた後、リンカー化合物の末端で単量体の重合反応を行って高分子鎖ＰＣを成長させることができる。また、単量体が重合されて形成された高分子鎖ＰＣの末端とリンカー化合物の末端の間でカップリング反応を行い、リンカー化合物に高分子鎖ＰＣを結合させることができる。但し、リンカー化合物に高分子鎖ＰＣを結合させる方法は上記の方法に限定されない。
【0074】
本発明の一実施例において、高分子鎖ＰＣは主鎖内に脂肪族炭化水素の繰り返し単位を含んでもよい。即ち、高分子鎖ＰＣの主鎖は脂肪族炭化水素単量体由来の重合単位を含んでもよい。脂肪族炭化水素の繰り返し単位は、高分子鎖ＰＣの主鎖のバックボーン（ｂａｃｋ ｂｏｎｅ）を形成することができる。本発明において、脂肪族炭化水素の繰り返し単位は、主鎖の繰り返し単位内に芳香族基を含有しないことを意味することができる。また、脂肪族炭化水素の繰り返し単位は、極性置換基及び／または非極性置換基を含有することができる。
【0075】
脂肪族炭化水素の繰り返し単位を含む高分子鎖ＰＣの主鎖は、炭素数が１０以上であってもよい。即ち、脂肪族炭化水素の繰り返し単位からなる高分子鎖ＰＣの主鎖は、１０個以上の炭素を含むことができる。炭素数が１０以上の主鎖を含む高分子鎖ＰＣを発光素子ＬＤの絶縁膜１４の表面に提供することにより、溶媒に対する発光素子ＬＤの溶解度を増加させることができる。
【0076】
本発明の一実施例において、高分子鎖の主鎖は、炭素数３～２０のアルキル基、炭素数２～２０のエーテル基、炭素数２～２０のエステル基、炭素数１～２０のアミン基、炭素数２～２０のアミド基、ヒドロキシ基、炭素数１～２０のアルコキシ基、ウレタン基、ウレア基、イミド基、アクリル基、及びチオール基のうち少なくとも１つの置換基が結合されてもよい。
【0077】
具体的に、脂肪族炭化水素の繰り返し単位は、炭素数３～２０のアルキル基、炭素数２～２０のエーテル基、炭素数２～２０のエステル基、炭素数１～２０のアミン基、炭素数２～２０のアミド基、ヒドロキシ基、炭素数１～２０のアルコキシ基、ウレタン基、ウレア基、イミド基、アクリル基、及びチオール基のうち少なくとも１つの置換基を含んでもよい。
【0078】
後述するように、組成物内に含まれる溶媒の種類に応じて、脂肪族炭化水素の繰り返し単位に含まれる置換基の種類を設定することができる。一方、上記とは異なり、脂肪族炭化水素の繰り返し単位に含まれる置換基の種類に応じて、組成物に含まれる溶媒の種類を設定することができる。即ち、高分子鎖ＰＣの主鎖に含まれる置換基と溶媒に含まれる官能基の種類を考慮し、組成物内で分散性に優れた発光素子を具現することができる。
【0079】
本発明の一実施例において、高分子鎖ＰＣは、主鎖内に芳香族環を含有する繰り返し単位を含んでもよい。即ち、高分子鎖ＰＣの主鎖は、芳香族環を含有する単量体由来の重合単位を含んでもよい。芳香族環を含有する繰り返し単位は、高分子鎖ＰＣの主鎖のバックボーンを形成することができる。また、芳香族環を含有する繰り返し単位は、極性置換基及び／または非極性置換基を含有することができる。
【0080】
芳香族環を含有する繰り返し単位を含む高分子鎖ＰＣの主鎖は、１０以上の芳香族環を含んでもよい。また、芳香族環を含有する繰り返し単位を含む高分子鎖ＰＣの主鎖は、炭素数が１０以上であってもよい。このとき、高分子鎖ＰＣの主鎖の炭素数は、芳香族環に含まれる炭素を除き、主鎖内に含まれる炭素の数を意味することができる。
【0081】
芳香族環の数が１０以上で、炭素数が１０以上の主鎖を含む高分子鎖ＰＣを発光素子ＬＤの絶縁膜１４の表面に提供することにより、溶媒に対する発光素子ＬＤの分散性をより改善させることができる。
【0082】
本発明の一実施例において、芳香族環を含有する繰り返し単位は、炭素数３～２０のアルキル基、炭素数２～２０のエーテル基、炭素数２～２０のエステル基、炭素数１～２０のアミン基、炭素数２～２０のアミド基、ヒドロキシ基、炭素数１～２０のアルコキシ基、ウレタン基、ウレア基、イミド基、アクリル基、及びチオール基のうち少なくとも１つの置換基を含んでもよい。
【0083】
本発明の一実施例において、高分子鎖ＰＣの分子量は、２，０００ｇ／ｍｏｌ以上１，０００，０００ｇ／ｍｏｌ以下であってもよい。具体的には、高分子鎖ＰＣの分子量は、３，０００ｇ／ｍｏｌ以上９００，０００ｇ／ｍｏｌ以下、５，０００ｇ／ｍｏｌ以上８００，０００ｇ／ｍｏｌ以下、１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上６００，０００ｇ／ｍｏｌ以下、５０，０００ｇ／ｍｏｌ以上５００，０００ｇ／ｍｏｌ以下、または１００，０００ｇ／ｍｏｌ以上３５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下であってもよい。
【0084】
より具体的には、高分子鎖ＰＣの分子量は、２，０００ｇ／ｍｏｌ以上１０，０００ｇ／ｍｏｌ以下、１５，０００ｇ／ｍｏｌ以上５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下、１００，０００ｇ／ｍｏｌ以上５００，０００ｇ／ｍｏｌ以下、または６００，０００ｇ／ｍｏｌ以上１，０００，０００ｇ／ｍｏｌ以下であってもよい。高分子鎖ＰＣの分子量は単量体の重合反応を調節することで制御することができる。
【0085】
高分子鎖ＰＣの分子量を上述した範囲に調節することにより、溶媒に対する優れた溶解性を有する発光素子ＬＤを具現することができる。これにより、発光素子ＬＤを溶媒中で均質に分散することができる。
【0086】
本発明の一実施例において、高分子膜１５の厚さは、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。具体的には、高分子膜１５の厚さは、２０ｎｍ以上８０ｎｍ以下、３０ｎｍ以上７０ｎｍ以下、または３５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であってもよい。より具体的には、高分子膜１５の厚さは、１０ｎｍ以上２５ｎｍ以下、３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下、または７５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。
【0087】
高分子膜１５の厚さが上述した範囲内である場合、溶媒に対する発光素子ＬＤの分散性をより向上させることができる。また、高分子膜１５の厚さを上述した範囲に調節することにより、発光素子ＬＤの表面欠陥を最小化し、寿命と効率を向上させることができる。
【0088】
本発明の一実施例において、高分子鎖ＰＣは、下記化学式１で表される繰り返し単位を含んでもよい。
【0089】
【化7】
【0090】
上記化学式１において、Ｒ２、Ｒ２’は、それぞれ独立して水素、炭素数３～２０のアルキル基、炭素数２～２０のエーテル基、炭素数２～２０のエステル基、炭素数１～２０のアミン基、炭素数２～２０のアミド基、ヒドロキシ基、炭素数１～２０のアルコキシ基、ウレタン基、ウレア基、イミド基、アクリル基、またはチオール基である。
【0091】
好ましくは、上記化学式１において、上記Ｒ２、Ｒ２’は、それぞれ独立して水素、炭素数３～１０のアルキル基、炭素数２～１０のエーテル基、炭素数２～１０のエステル基、ヒドロキシ基、炭素数１～１０のアルコキシ基、またはアクリル基であってもよい。
【0092】
本発明の一実施例において、高分子鎖ＰＣは、下記化学式２で表される繰り返し単位を含んでもよい。
【0093】
【化8】
【0094】
上記化学式２において、Ｒ３、Ｒ３’は、それぞれ独立して水素、炭素数３～２０のアルキル基、炭素数２～２０のエーテル基、炭素数２～２０のエステル基、炭素数１～２０のアミン基、炭素数２～２０のアミド基、ヒドロキシ基、炭素数１～２０のアルコキシ基、ウレタン基、ウレア基、イミド基、アクリル基、またはチオール基である。
【0095】
好ましくは、上記化学式２において、上記Ｒ３、Ｒ３’は、それぞれ独立して水素、炭素数３～５のアルキル基、炭素数２～５のエーテル基、炭素数２～５のエステル基、ヒドロキシ基、炭素数１～５のアルコキシ基、またはアクリル基であってもよい。
【0096】
本発明の一実施例において、高分子鎖ＰＣは下記化学式２－１で表される繰り返し単位を含んでもよい。
【0097】
【化9】
【0098】
本発明の一実施例において、高分子鎖ＰＣは下記化学式３で表される繰り返し単位を含んでもよい。
【0099】
【化10】
【0100】
上記化学式３において、Ｒ４、Ｒ４’は、それぞれ独立して水素、炭素数３～２０のアルキル基、炭素数２～２０のエーテル基、炭素数２～２０のエステル基、炭素数１～２０のアミン基、炭素数２～２０のアミド基、ヒドロキシ基、炭素数１～２０のアルコキシ基、ウレタン基、ウレア基、イミド基、アクリル基、またはチオール基である。
【0101】
好ましくは、上記化学式３において、上記Ｒ４、Ｒ４’は、それぞれ独立して炭素数１～１０のアルキル基、炭素数１～１０のエーテル基、炭素数１～５１０のエステル基、ヒドロキシ基、炭素数１～１０のアルコキシ基、またはアクリル基であってもよい。
【0102】
本発明の一実施例において、高分子鎖ＰＣは下記化学式３－１で表される繰り返し単位を含んでもよい。
【0103】
【化11】
【0104】
本発明の一実施例によると、上述したように化学式１～化学式３で表される繰り返し単位のうち少なくとも１つを含む高分子鎖ＰＣを発光素子ＬＤの絶縁膜１４の表面に導入することにより、溶媒に対する分散性に優れた発光素子ＬＤを効果的に具現することができる。
【0105】
上述した発光素子ＬＤは、様々な表示装置の発光源として利用することができる。
【0106】
図４ａ～４ｋは発光素子の製造方法を順に示した断面図である。
【0107】
【0108】
基板１はＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、サファイア（ｓａｐｐｈｉｒｅ）基板であってもよい。基板１はエピタキシャル成長のためのウェハであってもよい。基板１は表面上にＧａＡｓ層を有するＺｎＯ基板を含んでもよい。また、表面上にＧａＡｓ層を有するＧｅ基板及びＳｉウェハ上にバッファ層を介してＧａＡｓ層を有するＳｉ基板も適用することができる。
【0109】
基板１は公知の製法で製作された市販品の単結晶基板を使用してもよい。発光素子ＬＤを製造するための選択比を満たし、エピタキシャル成長が円滑に行われるのであれば、基板１の材料はこれに限定されない。以下の実施例では、基板１はサファイア基板である例について説明する。
【0110】
基板１のエピタキシャル成長をさせる表面は平滑であることが好ましい。基板１は、上記基板１が適用される製品に応じてサイズと直径が変わってもよく、エピタキシャル成長による積層構造による曲げが低減できる形態に製造されてもよい。基板１の形状は円形に限定されず、長方形などの多角形であってもよい。
【0111】
【0112】
基板１と犠牲層３は互いに接触して配置されてもよい。犠牲層３は発光素子ＬＤを製造する過程で発光素子ＬＤと基板１の間に位置し、上記発光素子ＬＤと上記基板１を物理的に離隔させることができる。
【0113】
犠牲層３は多様な形態の構造を有することができ、単層構造または多層構造からなってもよい。犠牲層３はＧａＡｓ、ＡｌＡｓまたはＡｌＧａＡｓで形成されてもよい。一方、発光素子ＬＤの製造方法に応じて、基板１上に犠牲層３を形成する段階を省略することもできる。この場合、基板１上に第１半導体層１１を形成することができる。
【0114】
図１～図２ｂ、図４ｃを参照すると、犠牲層３上に第１半導体層１１を形成する。第１半導体層１１は、犠牲層３と同様にエピタキシャル成長により形成されてもよく、ＭＯＣＶＤ方法、ＭＢＥ方法、ＶＰＥ方法、ＬＰＥ方法などで形成されてもよい。実施例に応じて、第１半導体層１１と犠牲層３の間には、バッファ層、非ドープ半導体層などの結晶性向上のための追加の半導体層がさらに形成されてもよい。
【0115】
第１半導体層１１は、ＩＩＩ（Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎ）－Ｖ（Ｐ、Ａｓ）族からなる半導体材料を含んでもよく、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎなどの第１導電性ドーパントがドープされた半導体層を含んでもよい。例えば、第１半導体層１１は、ＳｉでドープされたＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰのうち少なくとも１つの半導体材料を含んでもよい。即ち、第１半導体層１１は少なくとも１つのｎ型半導体層を含んでもよい。第１半導体層１１を構成する物質はこれに限定されず、その他にも様々な物質が第１半導体層１１を構成することができる。
【0116】
図１～図２ｂ、図４ｄを参照すると、第１半導体層１１上に活性層１２を形成する。活性層１２は電子と正孔が再結合される領域であり、上記電子と正孔が再結合することによって低いエネルギー準位に遷移し、それに相応する波長を有する光を放出することができる。
【0117】
活性層１２は第１半導体層１１上に形成されてもよく、単一または多重量子井戸構造で形成されることができる。活性層１２の位置は発光素子ＬＤの種類に応じて多様に変わってもよい。
【0118】
活性層１２は、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓの少なくとも１つの物質を含んでもよい。活性層１２は、４００ｎｍ～９００ｎｍの波長を有する光を放出することができる。活性層１２は、二重ヘテロ構造（ｄｏｕｂｌｅ ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を使用することができる。実施例に応じて、活性層１２の上部面及び／または下部面には導電性ドーパントがドープされたクラッド層（図示せず）がさらに形成されてもよい。
【0119】
図１～図２ｂ、図４ｅを参照すると、活性層１２上に第２半導体層１３を形成する。第２半導体層１３は、第１半導体層１１と異なるタイプの半導体層を含んでもよい。第２半導体層１３は、ＩＩＩ（Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎ）－Ｖ（Ｐ、Ａｓ）族からなる半導体材料を含んでもよく、Ｍｇなどの第２導電性ドーパントがドープされた半導体層を含んでもよい。例えば、第２半導体層１３は、ＭｇでドープされたＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰのうち少なくとも１つの半導体材料を含んでもよい。即ち、第２半導体層１３はｐ型半導体層を含んでもよい。第２半導体層１３を構成する物質はこれに限定されず、その他にも様々な物質が第２半導体層１３を構成することができる。
【0120】
図１～図２ｂ、図４ｆを参照すると、第２半導体層１３上に電極層１６を形成する。電極層１６は金属または金属酸化物を含んでもよい。例えば、電極層１６は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ａｕ、Ｎｉ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＴＺＯ及びこれらの酸化物または合金などを単独または混合して使用することができる。本発明の一実施例において、電極層１６は、活性層１２で生成されて発光素子ＬＤの外部に放出される光の損失を最小化し、第２半導体層１３への電流広がり（ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）効果を向上させるために、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のように透明な金属酸化物からなってもよい。
【0121】
上述したように、基板１上に順に積層された第１半導体層１１、活性層１２、第２半導体層１３、及び電極層１６は発光積層体を構成する。
【0122】
図１～図２ｂ、図４ｇを参照すると、発光積層体を垂直方向にエッチングして発光積層パターン１０を形成することができる。発光積層体の上部にマスク（図示せず）を配置してから１次エッチング工程を行い、ナノスケールまたはマイクロスケール間隔で上記発光積層体をパターニングし複数個の発光積層パターン１０を形成する。
【0123】
本発明の一実施例において、マスクは複数の開口部（図示せず）を含んでもよく、上記開口部に対応する発光積層体の一部の領域がエッチングされて第１半導体層１１の一部の領域を外部に露出させる溝部が形成されることができる。図４ｇを参照すると、基板１の一面と対向する第１半導体層１１の一部の領域が外部に露出されることができる。
【0124】
マスクの開口部に対応する発光積層体の一部の領域はエッチングされ、上記マスクの開口部に対応しない発光積層体の一部の領域はエッチングされない。実施例に応じてはその逆も可能である。即ち、マスクの開口部に対応する発光積層体の一部の領域がエッチングされず、上記マスクの開口部に対応しない発光積層体の一部の領域がエッチングされてもよい。
【0125】
１次エッチングは、ＲＩＥ（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ：反応性イオンエッチング）、ＲＩＢＥ（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｂｅａｍ ｅｔｃｈｉｎｇ：反応性イオンビームエッチング）またはＩＣＰ－ＲＩＥ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ：誘導結合プラズマ反応性イオンエッチング）のようなドライエッチング法が用いられてもよい。当該ドライエッチング法はウェットエッチング法とは違って、一方性エッチングが可能であり、発光積層パターン１０の形成に相応しい。
【0126】
本発明の一実施例において、発光積層パターン１０のそれぞれはナノスケールまたはマイクロスケールのサイズを有することができる。
【0127】
１次エッチング工程を行った後、発光積層パターン１０上に残った残余物（図示せず）は、通常のウェットエッチングまたはドライエッチング方法によって除去されてもよいが、これに限定されず、通常の除去方法で除去されてもよい。ここで、残余物はマスク工程時に必要なエッチングマスク、絶縁物質などを含んでもよい。
【0128】
図１～図２ｂ、図４ｈを参照すると、発光積層パターン１０、及び外部に露出された第１半導体層１１の領域上に絶縁膜１４を形成する。即ち、絶縁膜１４は、第１半導体層１１、活性層１２、第２半導体層１３、電極層１６をカバーして、第１半導体層１１、活性層１２、第２半導体層１３、電極層１６が外部に露出されないようにすることができる。
【0129】
絶縁膜１４を形成する方法は、基板１上に付着された発光積層パターン１０上に絶縁物質を塗布する方法を用いてもよいが、これに限定されない。絶縁膜１４として使用できる物質は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３及びＴｉＯ２からなる群より選択される何れか１つ以上を含んでもよいが、これに限定されない。例えば、Ａｌ２Ｏ３膜はＡＬＤ（ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：原子層堆積）方式により形成してもよく、ＴＭＡ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ ａｌｕｍｉｎｕｍ）とＨ２Ｏソースをパルス形態で供給して化学的な吸着と脱着を利用して薄膜を形成してもよい。絶縁膜１４の厚さは３０ｎｍ～１５０ｎｍであってもよいが、これに限定されるものではない。
【0130】
図１～図２ｂ、図４ｉを参照すると、２次エッチング工程を行って絶縁膜１４の一部を除去することができる。２次エッチング工程により、電極層１６を取り囲む絶縁膜１４の部分と基板１の一面と対向する第１半導体層１１の一領域をカバーする絶縁膜１４の部分を除去することができる。これにより、絶縁膜１４は、発光積層パターン１０の外側面に提供されることができる。即ち、２次エッチング工程を行うことで、基板１上に絶縁膜１４に取り囲まれた発光積層パターン１０が形成されることができる。
【0131】
図１～図２ｂ、図４ｊを参照すると、化学的分離（Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｌｉｆｔ－ｏｆｆ；ＣＬＯ）方式を利用して絶縁膜１４に取り囲まれた発光積層パターン１０を基板１から分離することができる。化学的分離は、発光積層パターン１０の第１半導体層１１と犠牲層３上に形成された第１半導体層１１の境界面で行われてもよい。図４ｊを参照すると、化学的分離が行われることにより、発光積層パターン１０に含まれない第１半導体層１１の一部は犠牲層３上に残る。
【0132】
基板１から分離された発光積層パターン１０は、電極層１６と絶縁膜１４の表面、第１半導体層１１の下部面が外部に露出された状態であってもよい。
【0133】
図１～図２ｂ、図４ｋを参照すると、発光積層パターン１０の絶縁膜１４の表面に高分子膜１５を形成して発光素子ＬＤを製造することができる。高分子膜１５は絶縁膜１４の表面の少なくとも一部に形成されてもよく、図４ｋには絶縁膜１４の外側面、上部面、下部面の全てに高分子膜１５が形成された実施例が示されている。
【0134】
本発明の一実施例では、高分子膜１５を形成する段階で絶縁膜１４の表面にリンカー化合物を導入することができる。上記リンカー化合物は、図１～図３を通じて説明したリンカー化合物と同一であってもよい。上述したように、絶縁膜１４の表面処理によってリンカー化合物の一末端が絶縁膜１４の表面に結合されることができる。
【0135】
本発明の一実施例において、高分子膜１５を形成する段階は、リンカー化合物を介して高分子鎖ＰＣを絶縁膜１４の表面に導入させることができる。具体的には、高分子鎖ＰＣの末端は、リンカー化合物の他の末端に結合されることができる。図３に示したように、リンカー化合物は高分子鎖ＰＣと絶縁膜１４の表面を連結することができる。
【0136】
リンカー化合物に高分子鎖ＰＣを結合させる方法には、当業界で使用される重合反応またはカップリング反応などを利用することができる。例えば、リンカー化合物の末端に高分子鎖ＰＣの重合に使用される単量体を結合させた後、リンカー化合物の末端で単量体の重合反応を行って高分子鎖ＰＣを成長させることができる。また、単量体が重合されて形成された高分子鎖ＰＣの末端とリンカー化合物の末端の間でカップリング反応を行い、リンカー化合物に高分子鎖ＰＣを結合させることができる。但し、リンカー化合物に高分子鎖ＰＣを結合させる方法は限定されない。
【0137】
図５は、本発明の一実施例による発光素子を含む組成物を示したものである。
【0138】
本実施例では、重複する説明を避けるために、上述した一実施例で言及していない構成を中心に説明する。本実施例において特に説明しない部分は上述した一実施例に従い、同じ符号は同じ構成要素を、類似する符号は類似する構成要素を示す。
【0139】
【0140】
本発明の一実施例において、溶媒Ｓは、アルキル基を含有するアルキル系溶媒、エーテル基を含有するエーテル系溶媒、エステル基を含有するエステル系溶媒、アミン基を含有するアミン系溶媒、アミド基を含有するアミド系溶媒、アルコール基を含有するアルコール系溶媒、ウレタン基を含有するウレタン系溶媒、ウレア基を含有するウレア系溶媒、イミド基を含有するイミド系溶媒、アクリル基を含有するアクリル系溶媒、チオール基を含有するチオール系溶媒のうち少なくとも１つを含んでもよい。
【0141】
組成物Ｃ内に含まれる溶媒Ｓの種類に応じて、高分子鎖ＰＣの主鎖を構成する繰り返し単位、及び繰り返し単位内に含まれる置換基の種類を設定することができる。一方、上記とは違って、高分子鎖ＰＣの主鎖を構成する繰り返し単位、及び繰り返し単位内に含まれる置換基を種類に応じて、組成物Ｃに含まれる溶媒Ｓの種類を設定することができる。
【0142】
即ち、高分子鎖ＰＣの主鎖に含まれる繰り返し単位、及び置換基と溶媒Ｓに含まれる官能基の種類を考慮して、溶媒Ｓに対する分散性に優れた発光素子ＬＤを含む組成物Ｃを具現することができる。
【0143】
溶媒Ｓに対する溶解性に優れた高分子鎖ＰＣを含む高分子膜１５を発光素子ＬＤに提供することにより、組成物Ｃ内で発光素子ＬＤを均質に分散することができ、長い時間が経過しても溶媒内で発光素子ＬＤが沈殿したり、固まることを抑制することができる。当該組成物Ｃを利用することで、表示装置の画素別に一定な数の発光素子ＬＤを提供することができる。
【0144】
本発明の一実施例において、高分子鎖ＰＣは有機塩または無機塩の形態で提供されてもよい。高分子鎖ＰＣが有機塩または無機塩の形態で溶媒Ｓ内に提供されることにより、発光素子ＬＤの分散性をより向上させることができる。
【0145】
以上の詳細な説明は本発明を例示し説明するものである。また、上述した内容は本発明の好ましい実施形態を示して説明するものに過ぎず、上述したように、本発明は様々な他の組み合わせ、変更、及び環境で使用することができ、本明細書に開示された発明の概念の範囲、開示内容と均等な範囲及び／または当業界の技術または知識の範囲内で変更または修正が可能である。従って、以上の発明の詳細な説明は開示された実施状態に本発明を制限するものではない。また、添付の特許請求の範囲は他の実施状態も含むと解釈すべきである。
【符号の説明】
【0146】
ＬＤ 発光素子
１１ 第１半導体層
１２ 活性層
１３ 第２半導体層
１４ 絶縁膜
１５ 高分子膜
ＰＣ 高分子鎖
１６ 電極層
Ｃ 組成物
Ｓ 溶媒
１１ 第１半導体層
１２ 活性層
１３ 第２半導体層
１４ 絶縁膜
１５ 高分子膜
ＰＣ 高分子鎖
１６ 電極層
Ｃ 組成物
Ｓ 溶媒
【図1】
【図2a】
【図2b】
【図3】
【図4a】
【図4b】
【図4c】
【図4d】
【図4e】
【図4f】
【図4g】
【図4h】
【図4i】
【図4j】
【図4k】
【図5】