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KR20220100136A - 발광 소자, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

발광 소자, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 표시 장치 Download PDF

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KR20220100136A
KR20220100136A KR1020210001988A KR20210001988A KR20220100136A KR 20220100136 A KR20220100136 A KR 20220100136A KR 1020210001988 A KR1020210001988 A KR 1020210001988A KR 20210001988 A KR20210001988 A KR 20210001988A KR 20220100136 A KR20220100136 A KR 20220100136A
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KR
South Korea
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light emitting
layer
light
transport region
quantum dot
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Application number
KR1020210001988A
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English (en)
Inventor
김용일
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to US17/450,151 priority patent/US12108616B2/en
Priority to CN202111284161.4A priority patent/CN114744131A/zh
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Abstract

일 실시예에 따른 발광 소자는 제1 전극, 제1 전극 상에 배치된 정공 수송 영역, 정공 수송 영역 상에 배치되고, 양자점 복합체를 포함하는 발광층, 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역 및 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극을 포함하고, 양자점 복합체는 코어 및 코어를 감싸는 쉘을 포함하는 양자점을 2개 이상 포함하고, 쉘이 적어도 1개의 이웃한 양자점의 쉘과 서로 결합하여 발광 효율 및 소자 수명이 개선될 수 있다.

Description

발광 소자, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 표시 장치{LIGHT EMITTING DIODE, METHOD OF PRODUCING THE SAME AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 발광 소자, 발광 소자의 제조 방법 및 발광 소자를 포함하는 표시 장치에 대한 것이다.
텔레비전, 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 내비게이션, 게임기 등과 같은 멀티 미디어 장치에 사용되는 다양한 표시 장치들이 개발되고 있다. 이러한 표시 장치에서는 유기 화합물을 포함하는 발광 재료를 발광시켜서 표시를 실현하는 소위 자발광형의 표시 소자를 사용하고 있다.
또한, 표시 장치의 색재현성을 개선하기 위하여 양자점을 발광 재료로 사용한 발광 소자에 대한 개발이 진행되고 있으며, 양자점을 이용한 발광 소자의 발광 효율 및 수명을 개선하는 것이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 서로 거리가 가까운 복수의 양자점들을 포함하는 발광층을 포함하여 발광 효율 및 수명이 개선된 발광 소자 및 표시 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 막밀도의 향상을 위하여 특정 에너지를 제공하여 쉘 간의 결합을 이루는 단계를 포함하는 발광 소자의 제조방법을 제공하는 것이다.
일 실시예에서, 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치된 정공 수송 영역, 상기 정공 수송 영역 상에 배치되고, 양자점 복합체를 포함하는 발광층, 상기 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역 및 상기 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극을 포함하고, 상기 양자점 복합체는 코어 및 상기 코어를 감싸는 쉘을 포함하는 양자점을 2개 이상 포함하고, 상기 쉘은 적어도 1개의 이웃한 양자점의 쉘과 서로 결합한 것인 발광 소자를 제공한다.
상기 발광층은 저융점 입자를 더 포함하고, 상기 저융점 입자는 용융점 1300℃ 이하의 금속 또는 합금을 포함할 수 있다.
상기 저융점 입자는 Al, Mg, Zn, Sn, Mn, Cu 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 저융점 입자 대 상기 양자점의 중량비는 1:200 내지 1:20 일 수 있다.
상기 저융점 입자의 크기는 1㎛ 이하일 수 있다.
상기 쉘은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnSeS, ZnTeS, GaAs, GaP, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InP, InGaP, InSb, AlAs, AlP, 및 AlSb 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 유기 재료를 포함하고, 상기 전자 수송 영역은 무기 재료를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 복수 개의 발광 소자 및 상기 복수 개의 발광 소자 상에 배치되고, 양자점 복합체를 포함하는 광 제어부를 적어도 하나 포함하는 광 변환층을 포함하고, 상기 양자점 복합체는 코어 및 상기 코어를 감싸는 쉘을 포함하는 양자점을 2개 이상 포함하고, 상기 쉘이 적어도 1개의 이웃한 양자점의 쉘과 서로 결합한 것인 표시 장치를 제공한다.
상기 발광 소자들은 제1 색광을 방출하고, 상기 광 제어부는 상기 제1 색광을 투과하는 투과부, 상기 제1 색광을 제2 색광으로 변환하는 제1 광 제어부 및 상기 제1 색광을 제3 색광으로 변환하는 제2 광 제어부를 포함할 수 있다.
상기 광 제어부는 저융점 입자를 더 포함하고, 상기 저융점 입자는 용융점 800℃ 이하의 금속 또는 합금을 포함할 수 있다.
상기 발광 소자들 상에 배치된 컬러필터층을 더 포함하고, 상기 컬러필터층은 상기 제1 색광을 투과사키는 제1 필터, 상기 제2 색광을 투과시키는 제2 필터 및 상기 제3 색광을 투과시키는 제3 필터를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 전극을 형성하는 단계, 상기 제 1전극 상에 정공 수송 영역을 형성하는 단계, 상기 정공 수송 영역 상에 발광층을 형성하는 단계, 상기 발광층 상에 전자 수송 영역을 형성하는 단계 및 상기 전자 수송 영역 상에 제 2전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 발광층을 형성하는 단계는 코어 및 상기 코어를 감싸는 쉘을 포함하는 양자점을 포함하는 양자점 조성물을 제조하는 단계, 상기 양자점 조성물을 제공하여 예비 발광층을 형성하는 단계 및 상기 예비 발광층이 상기 쉘의 녹는점의 30% 내지 상기 쉘의 녹는점의 80%의 온도에 도달하도록 에너지를 공급하는 단계를 포함하는 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
상기 양자점 조성물은 저융점 입자을 더 포함할 수 있다.
상기 양자점 조성물을 제조하는 단계는 상기 양자점을 유기 용매에 분산시키는 단계일 수 있다.
상기 양자점을 유기 용매에 분산시키는 단계 전에 상기 양자점에 리간드를 결합시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 예비 발광층에 에너지를 공급하는 단계에서 상기 리간드가 상기 양자점에서 해리될 수 있다.
상기 발광층을 형성하는 단계 및 상기 발광층 상에 전자 수송 영역을 형성하는 단계는 잉크젯 프린팅 방법에 의한 것일 수 있다.
일 실시예의 발광 소자 및 표시 장치는 발광층에 쉘이 결합한 양자점들을 포함하여 개선된 발광 효율 및 소자 수명을 나타낼 수 있다.
일 실시예의 발광 소자의 제조방법은 이웃한 양자점의 쉘이 서로 결합하는 단계를 포함하여 안정성이 우수한 발광층을 갖는 발광 소자를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 일 실시예에 따른 발광층을 나타낸 단면도이다.
도 5은 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 일 실시예의 발광 소자를 제조하는 방법 중 발광층을 형성하는 단계를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 6에서 제공되는 양자점 조성물의 일부를 보다 상세히 도시한 단면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법의 단계 중 일부를 나타낸 개략도이다.
도 9a 및 도 9b는 쉘의 두께에 따른 발광 효율 및 수명에 대한 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결 된다", 또는 "결합된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
한편, 본 출원에서 "직접 배치"된다는 것은 층, 막, 영역, 판 등의 부분과 다른 부분 사이에 추가되는 층, 막, 영역, 판 등이 없는 것을 의미하는 것일 수 있다. 예를 들어, "직접 배치"된다는 것은 두 개의 층 또는 두 개의 부재들 사이에 접착 부재 등의 추가 부재를 사용하지 않고 배치하는 것을 의미하는 것일 수 있다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
"및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로 여기에서 정의된 것으로 해석된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 조성물, 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 표시 장치(DD)의 일 실시예를 나타낸 평면도이다. 도 2는 일 실시예의 표시 장치(DD)의 단면도이다. 도 2는 도 1의 I-I'선에 대응하는 부분을 나타낸 단면도이다.
표시 장치(DD)는 표시 패널(DP) 및 표시 패널(DP) 상에 배치된 광학층(PP)을 포함할 수 있다. 표시 패널(DP)은 발광 소자(EDL-1, ED-2, ED-3)를 포함한다. 표시 장치(DD)는 복수 개의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)을 포함할 수 있다. 광학층(PP)은 표시 패널(DP) 상에 배치되어 외부광에 의한 표시 패널(DP)에서의 반사광을 제어할 수 있다. 광학층(PP)은 예를 들어, 편광층을 포함하는 것이거나 또는 컬러필터층을 포함하는 것일 수 있다. 한편, 도면에 도시된 바와 달리 일 실시예의 표시 장치(DD)에서 광학층(PP)은 생략될 수 있다.
일 실시예의 표시 장치(DD)에서 표시 패널(DP)은 발광형 표시 패널일 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(DP)은 양자점 발광 소자를 포함하는 양자점 발광 표시 패널일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
표시 패널(DP)은 베이스 기판(BS), 베이스 기판(BS) 상에 제공된 회로층(DP-CL) 및 표시 소자층(DP-ED)을 포함하는 것일 수 있다. 표시 소자층(DP-ED)은 화소 정의막(PDL), 화소 정의막(PDL) 사이에 배치된 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3), 및 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 상에 배치된 봉지층(TFE)을 포함할 수 있다.
베이스 기판(BS)은 표시 소자층(DP-ED)이 배치되는 베이스 면을 제공하는 부재일 수 있다. 베이스 기판(BS)은 유리기판, 금속기판, 플라스틱기판 등일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 베이스 기판(BS)은 무기층, 유기층 또는 복합재료층일 수 있다. 베이스 기판(BS)은 용이하게 벤딩되거나 폴딩될 수 있는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다.
일 실시예에서 회로층(DP-CL)은 베이스 기판(BS) 상에 배치되고, 회로층(DP-CL)은 복수의 트랜지스터들(미도시)을 포함하는 것일 수 있다. 트랜지스터들(미도시)은 각각 제어 전극, 입력 전극, 및 출력 전극을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 회로층(DP-CL)은 표시 소자층(DP-ED)의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)을 구동하기 위한 스위칭 트랜지스터 및 구동 트랜지스터를 포함하는 것일 수 있다.
발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 각각은 후술하는 도 3 내지 도 6에 따른 일 실시예의 발광 소자(ED)의 구조를 갖는 것일 수 있다. 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 각각은 제1 전극(EL1), 정공 수송 영역(HTR), 발광층(EML-R, EML-G, EML-B), 전자 수송 영역(ETR), 및 제2 전극(EL2)을 포함할 수 있다.
도 2에서는 화소 정의막(PDL)에 정의된 개구부(OH) 내에 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)의 발광층(EML-R, EML-G, EML-B)이 배치되며, 정공 수송 영역(HTR), 전자 수송 영역(ETR) 및 제2 전극(EL2)은 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 전체에서 공통층으로 제공되는 실시예를 도시하였다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 도 2에 도시된 것과 달리 일 실시예에서 정공 수송 영역(HTR) 및 전자 수송 영역(ETR)은 화소 정의막(PDL)에 정의된 개구부(OH) 내부에 패턴닝 되어 제공되는 것일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 발광 소자(ED-1, ED-2, ED-3)의 정공 수송 영역(HTR), 발광층(EML-R, EML-G, EML-B), 및 전자 수송 영역(ETR) 등은 잉크젯 프린팅법으로 패턴닝되어 제공되는 것일 수 있다.
화소 정의막(PDL)은 고분자 수지로 형성될 수 있다. 예를 들어, 화소 정의막(PDL)은 폴리아크릴레이트(Polyacrylate)계 수지 또는 폴리이미드(Polyimide)계 수지를 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 화소 정의막(PDL)은 고분자 수지 이외에 무기물을 더 포함하여 형성될 수 있다. 한편, 화소 정의막(PDL)은 광흡수 물질을 포함하여 형성되거나, 블랙 안료 또는 블랙 염료를 포함하여 형성될 수 있다. 블랙 안료 또는 블랙 염료를 포함하여 형성된 화소 정의막(PDL)은 블랙 화소 정의막을 구현할 수 있다. 화소 정의막(PDL) 형성 시 블랙 안료 또는 블랙 염료로는 카본 블랙 등이 사용될 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 화소 정의막(PDL)은 무기물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 화소 정의막(PDL)은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 등을 포함하여 형성되는 것일 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)을 정의하는 것일 수 있다. 화소 정의막(PDL)에 의해 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R) 과 비발광 영역(NPXA)이 구분될 수 있다.
봉지층(TFE)은 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)을 커버하는 것일 수 있다. 봉지층(TFE)은 표시 소자층(DP-ED)을 밀봉하는 것일 수 있다. 봉지층(TFE)은 박막 봉지층일 수 있다. 봉지층(TFE)은 하나의 층 또는 복수의 층들이 적층된 것일 수 있다. 봉지층(TFE)은 적어도 하나의 절연층을 포함한다. 일 실시예에 따른 봉지층(TFE)은 적어도 하나의 무기막(이하, 봉지 무기막)을 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 봉지층(TFE)은 적어도 하나의 유기막(이하, 봉지 유기막) 및 적어도 하나의 봉지 무기막을 포함할 수 있다.
봉지 무기막은 수분/산소로부터 표시 소자층(DP-ED)을 보호하고, 봉지 유기막은 먼지 입자와 같은 이물질로부터 표시 소자층(DP-ED)을 보호한다. 봉지 무기막은 실리콘 나이트라이드, 실리콘 옥시 나이트라이드, 실리콘 옥사이드, 티타늄옥사이드, 또는 알루미늄옥사이드 등을 포함할 수 있고, 이에 특별히 제한되지 않는다. 봉지 유기막은 아크릴계 화합물, 에폭시계 화합물 등을 포함하는 것일 수 있다. 봉지 유기막은 광중합 가능한 유기물질을 포함하는 것일 수 있으며 특별히 제한되지 않는다.
봉지층(TFE)은 제2 전극(EL2) 상에 배치되고, 개구부(OH)를 채우고 배치될 수 있다. 한편, 도시하지는 않았으나, 일 실시예의 발광 소자(ED)의 제2 전극(EL2)과 봉지층(TFE) 사이에 캡핑층이 더 배치될 수 있다. 캡핑층은 다층 또는 단층을 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 표시 장치(DD)는 비발광 영역(NPXA) 및 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)을 포함할 수 있다. 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R) 각각은 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 각각에서 생성된 광이 방출되는 영역일 수 있다. 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)은 평면 상에서 서로 이격된 것일 수 있다.
발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R) 각각은 화소 정의막(PDL)으로 구분되는 영역일 수 있다. 비발광 영역들(NPXA)은 이웃하는 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R) 사이의 영역들로 화소 정의막(PDL)과 대응하는 영역일 수 있다. 한편, 본 명세서에서 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R) 각각은 화소(Pixel)에 대응하는 것일 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)을 구분하는 것일 수 있다. 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)의 발광층(EML-R, EML-G, EML-B)은 화소 정의막(PDL)에 정의된 개구부(OH)에 배치되어 구분될 수 있다.
발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)은 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)에서 생성되는 광의 컬러에 따라 복수 개의 그룹으로 구분될 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 일 실시예의 표시 장치(DD)에는 적색광, 녹색광, 및 청색광을 발광하는 3개의 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)을 예시적으로 도시하였다. 예를 들어, 일 실시예의 표시 장치(DD)는 서로 구분되는 청색 발광 영역(PXA-B), 녹색 발광 영역(PXA-G), 및 적색 발광 영역(PXA-R)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치(DD)에서 복수 개의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)은 서로 상이한 파장 영역의 광을 방출하는 것일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 표시 장치(DD)는 청색광을 방출하는 제1 발광 소자(ED-1), 녹색광을 방출하는 제2 발광 소자(ED-2), 및 적색광을 방출하는 제3 발광 소자(ED-3)를 포함할 수 있다. 즉, 표시 장치(DD)의 청색 발광 영역(PXA-B), 녹색 발광 영역(PXA-G), 및 적색 발광 영역(PXA-R)은 각각 제1 발광 소자(ED-1), 제2 발광 소자(ED-2), 및 제3 발광 소자(ED-3)에 대응할 수 있다.
하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 제1 내지 제3 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)은 동일한 파장 영역의 광을 방출하는 것이거나, 또는 적어도 하나가 상이한 파장 영역의 광을 방출하는 것일 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)은 모두 청색광을 방출하는 것일 수 있다.
제1 발광 소자(ED-1)의 제1 발광층(EML-B)은 제1 양자점 복합체(QD-C1)를 포함하는 것일 수 있다. 제1 양자점 복합체(QD-C1)는 제1 양자점들이 이웃한 제1 양자점들과 결합한 것일 수 있다. 제1 양자점 복합체(QD-C1)는 제1 광인 청색광을 방출하는 것일 수 있다.
제2 발광 소자(ED-2)의 제2 발광층(EML-G)과 제3 발광 소자(ED-3)의 제3 발광층(EML-R)은 각각 제2 양자점 복합체(QD-C2) 및 제3 양자점 복합체(QD-C3)를 포함하는 것일 수 있다. 제2 양자점 복합체(QD-C2)는 제2 양자점들이 이웃한 제2 양자점들과 결합한 것일 수 있다. 제3 양자점 복합체(QD-C3)는 제3 양자점들이 이웃한 제3 양자점들과 결합한 것일 수 있다. 제2 양자점 복합체(QD-C2)와 제3 양자점 복합체(QD-C3)는 각각 제2 광인 녹색광 및 제3 광인 적색광을 방출하는 것일 수 있다.
본 발명에서 양자점 복합체(QD-C1, QD-C2, QD-C3)는 양자점의 쉘이 이웃한 양자점의 쉘과 서로 결합한 형태를 지칭할 수 있다. 양자점 복합체(QD-C)에 대해서는 도 4a 및 도 4b을 통해 상세히 설명한다.
일 실시예에서, 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)에 포함된 제1 내지 제3 양자점 복합체(QD-C1, QD-C2, QD-C3)의 제1 내지 제3 양자점은 서로 다른 코어 물질로 형성된 것일 수 있다. 또한, 이와 달리 제1 내지 제3 양자점 복합체들(QD-C1, QD-C2, QD-C3)의 제1 내지 제3 양자점은 동일한 코어 물질로 형성된 것이거나, 또는 제1 내지 제3 양자점들 중 선택되는 두 개의 양자점들은 동일한 코어 물질로 형성되고 나머지는 상이한 코어 물질로 형성된 것일 수 있다.
일 실시예에서, 제1 내지 제3 양자점 복합체(QD-C1, QD-C2, QD-C3)의 제1 내지 제3 양자점은 서로 다른 직경을 가질 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 단파장 영역의 광을 방출하는 제1 발광 소자(ED-1)에 사용된 제1 양자점은 상대적으로 장파장 영역의 광을 방출하는 제2 발광 소자(ED-2)의 제2 양자점 및 제3 발광 소자(ED-3)의 제3 양자점과 비교하여 상대적으로 평균 직경이 작은 것일 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 내지 제3 양자점의 크기가 유사한 것일 수 있다. 또한, 제1 내지 제3 양자점 중 선택되는 두 개의 양자점들의 평균 직경은 유사하고 나머지는 상이한 것일 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치(DD)에서의 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)은 스트라이프 형태로 배열된 것일 수 있다. 도 1을 참조하면, 복수 개의 적색 발광 영역들(PXA-R), 복수 개의 녹색 발광 영역들(PXA-G), 및 복수 개의 청색 발광 영역들(PXA-B)이 각각 제2 방향축(DR2)을 따라 정렬된 것일 수 있다. 또한, 제1 방향축(DR1)을 따라 적색 발광 영역(PXA-R), 녹색 발광 영역(PXA-G), 및 청색 발광 영역(PXA-B)의 순서로 번갈아 가며 배열된 것일 수 있다.
도 1 및 도 2에서는 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)의 면적이 모두 유사한 것으로 도시하였으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 발광 영역들(PXA-R PXA-G, PXA-B)의 면적은 방출하는 광의 파장 영역에 따라 서로 상이할 수 있다. 한편, 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)의 면적은 제1 방향축(DR1)과 제2 방향축(DR2)이 정의하는 평면 상에서 보았을 때의 면적을 의미할 수 있다.
한편, 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)의 배열 형태는 도 1에 도시된 것에 한정되지 않으며, 적색 발광 영역(PXA-R), 녹색 발광 영역(PXA-G), 및 청색 발광 영역(PXA-B)이 배열되는 순서는 표시 장치(DD)에서 요구되는 표시 품질의 특성에 따라 다양하게 조합되어 제공될 수 있다. 예를 들어, 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)의 배열 형태는 펜타일(pentile) 배열 형태이거나, 다이아몬드 배열 형태를 갖는 것일 수 있다.
또한, 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)의 면적은 서로 상이한 것일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 녹색 발광 영역(PXA-G)의 면적이 청색 발광 영역(PXA-B)의 면적 보다 작을 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2를 참조하면, 일 실시예의 표시 장치(DD)는 광제어층(PP)을 더 포함할 수 있다. 광제어층(PP)은 표시 장치(DD) 외부에서 표시 패널(DP)로 제공되는 외부광을 차단하는 것일 수 있다. 광제어층(PP)은 외부광 중 일부를 차단할 수 있다. 광제어층(PP)은 외부광에 의한 반사를 최소화하는 반사 방지 기능을 하는 것일 수 있다.
일 실시예에서 광제어층(PP)은 컬러필터층(CFL)을 포함하는 것일 수 있다. 즉, 일 실시예의 표시 장치(DD)는 표시 패널(DP)의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 상에 배치된 컬러필터층(CFL)을 더 포함할 수 있다.
일 실시예의 표시 장치(DD)에서 광제어층(PP)은 베이스층(BL) 및 컬러필터층(CFL)을 포함하는 것일 수 있다.
베이스층(BL)은 컬러필터층(CFL) 등이 배치되는 베이스 면을 제공하는 부재일 수 있다. 베이스층(BL)은 유리기판, 금속기판, 플라스틱기판 등일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 베이스층(BL)은 무기층, 유기층 또는 복합재료층일 수 있다.
컬러필터층(CFL)은 차광부(BM) 및 컬러필터부(CF)를 포함하는 것일 수 있다. 컬러필터부(CF)는 복수 개의 필터들(CF-B, CF-G, CF-R)을 포함할 수 있다. 즉, 컬러필터층(CFL)은 제1 광을 투과시키는 제1 필터(CF-B), 제2 광을 투과시키는 제2 필터(CF-G), 및 제3 광을 투과시키는 제3 필터(CF-R)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 필터(CF-B)는 청색 필터, 제2 필터(CF-G)는 녹색 필터이고, 제3 필터(CF-R)는 적색 필터일 수 있다.
필터들(CF-B, CF-G, CF-R) 각각은 고분자 감광수지와 안료 또는 염료를 포함하는 것일 수 있다. 제1 필터(CF-B)는 청색 안료 또는 염료를 포함하고, 제2 필터(CF-G)는 녹색 안료 또는 염료를 포함하며, 제3 필터(CF-R)는 적색 안료 또는 염료를 포함하는 것일 수 있다.
한편, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 제1 필터(CF-B)는 안료 또는 염료를 포함하지 않는 것일 수 있다. 제1 필터(CF-B)는 고분자 감광수지를 포함하고 안료 또는 염료를 미포함하는 것일 수 있다. 제1 필터(CF-B)는 투명한 것일 수 있다. 제1 필터(CF-B)는 투명 감광수지로 형성된 것일 수 있다.
차광부(BM)는 블랙 매트릭스일 수 있다. 차광부(BM)는 흑색 안료 또는 흑색염료를 포함하는 유기 차광 물질 또는 무기 차광 물질을 포함하여 형성될 수 있다. 차광부(BM)는 빛샘 현상을 방지하고, 인접하는 필터들(CF-B, CF-G, CF-R) 사이의 경계를 구분하는 것일 수 있다.
컬러필터층(CFL)은 버퍼층(BFL)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(BFL)은 필터들(CF-B, CF-G, CF-R)을 보호하는 보호층일 수 있다. 버퍼층(BFL)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물 중 적어도 하나의 무기물을 포함하는 무기물층일 수 있다. 버퍼층(BFL)은 단일층 또는 복수의 층으로 이루어질 수 있다.
일 실시예에서, 컬러필터층(CFL)의 제1 필터(CF-B)는 제2 필터(CF-G) 및 제3 필터(CF-R)와 중첩하는 것으로 도시되었으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 내지 제3 필터(CF-B, CF-G, CF-R)는 차광부(BM)에 의해 구분되고 서로 비중첩할 수 있다. 한편, 일 실시예에서 제1 내지 제3 필터(CF-B, CF-G, CF-R) 각각은 청색 발광 영역(PXA-B), 녹색 발광 영역(PXA-G), 및 적색 발광 영역(PXA-R) 각각에 대응하여 배치될 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 달리, 일 실시예의 표시 장치(DD)는 광제어층(PP)으로 컬러필터층(CFL)을 대신하여 편광층(미도시)을 포함하는 것일 수 있다. 편광층(미도시)은 외부에서 표시 패널(DP)로 제공되는 외부광을 차단하는 것일 수 있다. 편광층(미도시)은 외부광 중 일부를 차단할 수 있다.
또한, 편광층(미도시)은 외부광에 의해 표시 패널(DP)에서 발생하는 반사광을 저감시키는 것일 수 있다. 예를 들어, 편광층(미도시)은 표시 장치(DD)의 외부에서 제공되는 광이 표시 패널(DP)로 입사되어 다시 출사되는 경우의 반사광을 차단하는 기능을 하는 것일 수 있다. 편광층(미도시)은 반사 방지 기능을 갖는 원편광자이거나 또는 편광층(미도시)은 선편광자와 λ/4 위상 지연자를 포함하는 것일 수 있다. 한편, 편광층(미도시)은 베이스층(BL) 상에 배치되어 노출되는 것이거나, 또는 편광층(미도시)은 베이스층(BL) 하부에 배치되는 것일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자(ED)를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면 일 실시예에 따른 발광 소자(ED)는 제1 전극(EL1), 제1 전극(EL1)과 마주하는 제2 전극(EL2), 및 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치되고 발광층(EML)을 포함하는 복수 개의 기능층들을 포함한다.
복수 개의 기능층들은 제1 전극(EL1)과 발광층(EML) 사이에 배치된 정공 수송 영역(HTR) 및 발광층(EML)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치된 전자 수송 영역(ETR)을 포함할 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)과 전자 수송 영역(ETR)은 각각 복수 개의 서브 기능층들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 정공 수송 영역(HTR)은 서브 기능층으로 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL)을 포함할 수 있고, 전자 수송 영역(ETR)은 서브 기능층으로 전자 주입층(EIL) 및 전자 수송층(ETL)을 포함할 수 있다. 한편, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 정공 수송 영역(HTR)은 전자 저지층(미도시) 등을 서브 기능층으로 더 포함할 수 있고, 전자 수송 영역(ETR)은 정공 저지층(미도시) 등을 서브 기능층으로 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 발광 소자(ED)에서 제1 전극(EL1)은 도전성을 갖는다. 제1 전극(EL1)은 금속 합금 또는 도전성 화합물로 형성될 수 있다. 제1 전극(EL1)은 애노드(anode) 또는 캐소드(cathode)일 수 있다. 하지만 실시예가 이에 한정되지 않는다. 또한, 제1 전극(EL1)은 화소 전극일 수 있다. 제1 전극(EL1)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 제1 전극(EL1)이 투과형 전극인 경우, 제1 전극(EL1)은 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등을 포함할 수 있다. 제1 전극(EL1)이 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 경우, 제1 전극(EL1)은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함할 수 있다. 또는 상기 물질로 형성된 반사막이나 반투과막 및 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 형성된 투명 도전막을 포함하는 복수의 층 구조일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(EL1)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 전극(EL1)의 두께는 약 700Å 내지 약 10000Å일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(EL1)의 두께는 약 1000Å 내지 약 3000Å일 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 제1 전극(EL1) 상에 제공된다. 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL) 등을 포함할 수 있다. 또한, 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL) 외에, 정공 버퍼층(미도시) 및 전자 저지층(미도시) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 정공 버퍼층(미도시)은 발광층(EML)에서 방출되는 광의 파장에 따른 공진 거리를 보상하여 광 방출 효율을 증가시킬 수 있다. 정공 버퍼층(미도시)에 포함되는 물질로는 정공 수송 영역(HTR)에 포함될 수 있는 물질이 사용될 수 있다. 전자 저지층(미도시)은 전자 수송 영역(ETR)으로부터 정공 수송 영역(HTR)으로의 전자 주입을 방지하는 역할을 하는 층이다.
정공 수송 영역(HTR)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 정공 수송 영역(HTR)은, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층들의 구조를 갖거나, 제1 전극(EL1)으로부터 차례로 적층된 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL), 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL)/정공 버퍼층(미도시), 정공 주입층(HIL)/정공 버퍼층(미도시), 정공 수송층(HTL)/정공 버퍼층(미도시) 또는 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL)/전자 저지층(미도시) 등의 구조를 가질 수 있으나, 실시예가 한정되는 것은 아니다.
정공 수송 영역(HTR)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은, 유기 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 정공 수송 영역(HTR)은 유기 재료로서 N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸계 유도체, 플루오렌(fluorine)계 유도체, TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine) 등과 같은 트리페닐아민계 유도체, NPB(N,N'-di(naphthalene-l-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine), TAPC(4,4′-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]), HMTPD(4,4'-Bis[N,N'-(3-tolyl)amino]-3,3'-dimethylbiphenyl), 및 mCP(1,3-Bis(N-carbazolyl)benzene) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 정공 수송 영역(HTR)은, 구리프탈로시아닌(copper phthalocyanine) 등의 프탈로시아닌(phthalocyanine) 화합물, DNTPD(N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine), m-MTDATA(4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino) triphenylamine), TDATA(4,4'4"-Tris(N,N-diphenylamino)triphenylamine), 2-TNATA(4,4',4"-tris{N,-(2-naphthyl)-N-phenylamino}-triphenylamine), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate)), PANI/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid), PANI/CSA(Polyaniline/Camphor sulfonicacid), PANI/PSS((Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate)), 트리페닐아민을 포함하는 폴리에테르케톤(TPAPEK), 4-Isopropyl-4'-methyldiphenyliodonium Tetrakis(pentafluorophenyl)borate], 및 HAT-CN(dipyrazino[2,3-f: 2',3'-h] quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile) 중 어느 하나를 더 포함할 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니다.
정공 수송 영역(HTR)의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들어, 약 100Å 내지 약 5000Å일 수 있다. 정공 주입층(HIL)의 두께는, 예를 들어, 약 30Å 내지 약 1000Å이고, 정공 수송층(HTL)의 두께는 약 30Å 내지 약 1000Å 일 수 있다. 예를 들어, 전자 저지층(EBL)의 두께는 약 10Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 정공 수송 영역(HTR), 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL) 및 전자 저지층(EBL)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
발광층(EML)은 정공 수송 영역(HTR) 상에 제공된다. 일 실시예에 따른 발광 소자(ED)에서 발광층(EML)은 복수의 양자점들을 포함하는 양자점 조성물로부터 형성된 것일 수 있다. 발광층(EML)은 양자점 복합체(QD-C)를 포함한다.
일 실시예의 발광 소자(ED)에서 발광층(EML)은 호스트 및 도펀트를 포함하는 것일 수 있다. 일 실시예에서 발광층(EML)은 양자점 복합체(QD-C)를 도펀트 재료로 포함하는 것일 수 있다. 또한, 일 실시예에서 발광층(EML)은 호스트 재료를 더 포함할 수 있다. 한편, 일 실시예의 발광 소자(ED)에서 발광층(EML)은 형광 발광하는 것일 수 있다. 예를 들어, 양자점 복합체(QD-C)는 형광 도펀트 재료로 사용될 수 있다.
발광층(EML)은 예를 들어 약 5nm 내지 약 20nm 또는, 약 10nm 내지 약 20nm의 두께를 갖는 것일 수 있다.
발광층(EML)은 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 발광층(EML)은 일 실시예의 양자점 조성물을 잉크젯 프린팅법으로 제공하여 형성될 수 있다.
일 실시예의 발광 소자(ED)에서, 전자 수송 영역(ETR)은 발광층(EML) 상에 제공된다. 전자 수송 영역(ETR)은 정공 저지층(미도시), 전자 수송층(ETL) 및 전자 주입층(EIL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
전자 수송 영역(ETR)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 전자 수송 영역(ETR)은 전자 주입층(EIL) 또는 전자 수송층(ETL)의 단일층의 구조를 가질 수도 있고, 전자 주입 물질과 전자 수송 물질로 이루어진 단일층 구조를 가질 수도 있다. 또한, 전자 수송 영역(ETR)은, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층의 구조를 갖거나, 발광층(EML)으로부터 차례로 적층된 전자 수송층(ETL)/전자 주입층(EIL), 정공 저지층(미도시)/전자 수송층(ETL)/전자 주입층(EIL) 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전자 수송 영역(ETR)의 두께는 예를 들어, 약 200Å 내지 약 1500Å인 것일 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)은 무기 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 수송 영역(ETR)은 할로겐화 금속, 란타넘족 금속, 또는 할로겐화 금속 및 란타넘족 금속의 공증착 물질 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 한편, 할로겐화 금속은 할로겐화 알칼리금속일 수 있다. 예를 들어, 전자 수송 영역(ETR)은 LiF, Liq(Lithium quinolate), Li2O, BaO, NaCl, CsF, Yb, RbCl, RbI, KI, 또는 KI:Yb 등을 포함할 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
전자 수송 영역(ETR)은 또한, 전자 수송 물질과 절연성의 유기 금속염(organo metal salt)이 혼합된 물질을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 유기 금속염은 금속 아세테이트(metal acetate), 금속 벤조에이트(metal benzoate), 금속 아세토아세테이트(metal acetoacetate), 금속 아세틸아세토네이트(metal acetylacetonate) 또는 금속 스테아레이트(stearate)를 포함할 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)은 안트라센계 화합물을 포함하는 것일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 전자 수송 영역은 예를 들어, Alq3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum), 1,3,5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene, 2,4,6-tris(3'-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)-1,3,5-triazine, 2-(4-(N-phenylbenzoimidazolyl-1-ylphenyl)-9,10-dinaphthylanthracene, TPBi(1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)phenyl), BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), Bphen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline), TAZ(3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole), NTAZ(4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole), tBu-PBD(2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole), BAlq(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminum), Bebq2(berylliumbis(benzoquinolin-10-olate), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene) 및 이들의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다.
전자 수송층(ETL)들의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들어 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 전자 수송층(ETL)들의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)이 전자 주입층(EIL)을 포함할 경우, 전자 수송 영역(ETR)은 전자 주입층(EIL)들의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 전자 주입층(EIL)들의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
제2 전극(EL2)은 전자 수송 영역(ETR) 상에 제공된다. 제2 전극(EL2)은 공통 전극일 수 있다. 제2 전극(EL2)은 캐소드(cathode) 또는 애노드(anode)일 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 전극(EL1)이 애노드인 경우 제2 전극(EL2)은 캐소드일 수 있고, 제1 전극(EL1)이 캐소드인 경우 제2 전극(EL2)은 애노드일 수 있다.
제2 전극(EL2)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 제2 전극(EL2)이 투과형 전극인 경우, 제2 전극(EL2)은 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 이루어질 수 있다.
제2 전극(EL2)이 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 경우, 제2 전극(EL2)은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti, Yb, W 또는 이들을 포함하는 화합물이나 혼합물(예를 들어, AgMg, AgYb, 또는 MgAg)을 포함할 수 있다. 또는 제2 전극(EL2)은 상기 물질로 형성된 반사막이나 반투과막 및 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 형성된 투명 도전막을 포함하는 복수의 층 구조일 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(EL2)은 상술한 금속재료, 상술한 금속재료들 중 선택된 2종 이상의 금속재료들의 조합, 또는 상술한 금속재료들의 산화물 등을 포함하는 것일 수 있다.
도시하지는 않았으나, 제2 전극(EL2)은 보조 전극과 연결될 수 있다. 제2 전극(EL2)이 보조 전극과 연결되면, 제2 전극(EL2)의 저항이 감소될 수 있다.
도 4a는 일 실시예에 따른 발광 소자(ED)에 포함되는 발광층(EML1)을 보다 상세히 나타낸 단면도이다. 도 4b는 또 다른 일 실시예에 발광층(EML2)을 도시한 단면도이다.
발광층(EML1, EML2)은 복수의 양자점들(QD1, QD1-1)을 포함하는 것일 수 있다. 도 4a 및 도 4b에서는 예시적으로 양자점들(QD1, QD1-1)이 대략적으로 2개의 층을 이루는 것으로 도시되었으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 발광층(EML1, EML2)의 두께, 발광층(EML1, EML2)에 포함된 양자점들(QD1, QD1-1)의 형상, 양자점들(QD1, QD1-1)의 직경, 리간드(도 7, LD)의 종류 등에 따라 양자점들(QD1, QD1-1)의 배열이 달라질 수 있다.
동일한 발광층(EML1)에 포함되는 복수의 양자점들(QD1, QD1-1)은 서로 동일한 구조 및 동일한 재료를 포함할 수 있다. 다만, 목적하는 파장의 광을 발광하는 경우, 서로 다른 구조 및/또는 재료를 포함할 수도 있다. 이하 복수의 양자점들(QD1, QD1-1)에 대하여, 임의의 양자점(QD1)을 예시로 설명한다.
양자점(QD1)은 코어(CR1)와 코어(CR1)를 감싸는 쉘(SL1)을 포함할 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 쉘(SL1)은 코어(CR1)의 화학적 변성을 방지하여 반도체 특성을 유지하기 위한 보호층 역할 및/또는 양자점(QD1)에 전기 영동 특성을 부여하기 위한 차징층(charging layer)의 역할을 수행할 수 있다. 쉘(SL1)은 단층 또는 다중층일 수 있다. 코어(CR1)와 쉘(SL1)의 계면은 쉘(SL1)에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다. 상기 쉘(SL1)은 단층 또는 다중층일 수 있다.
쉘(SL1)은 반도체 화합물을 포함할 수있다. 예를 들어, 쉘(SL1)은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnSeS, ZnTeS, GaAs, GaP, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InP, InGaP, InSb, AlAs, AlP, 및 AlSb 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는 쉘(SL1)은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, 및 ZnTe 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 쉘(SL1)은 금속 또는 비금속의 산화물, 예를 들어, SiO2, Al2O3, TiO2, ZnO, MnO, Mn2O3, Mn3O4, CuO, FeO, Fe2O3, Fe3O4, CoO, Co3O4, NiO 등의 이원소 화합물, 또는 MgAl2O4, CoFe2O4, NiFe2O4, CoMn2O4등의 삼원소 화합물을 더 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
양자점(QD1)의 코어(CR1)는 II-VI족 화합물, III-VI족 화합물, I-III-VI족 화합물, III-V족 화합물, III- II-V족 화합물, I IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.
II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, CdS, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 HgZnTeS, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
III-VI족 화합물은 In2S3, In2Se3 등과 같은 이원소 화합물, InGaS 3 , InGaSe3 등과 같은 삼원소 화합물, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
I-III-VI족 화합물은 AgInS, AgInS2, CuInS, CuInS2, AgGaS2, CuGaS2 CuGaO2, AgGaO2, AgAlO2 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물, 또는 AgInGaS2, CuInGaS2 등의 사원소 화합물로부터 선택될 수 있다.
III-V족 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물, GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InGaP, InAlP, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물, 및 GaAlNP, GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 한편, III-V족 화합물은 II족 금속을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, III- II-V족 화합물로 InZnP, InGaZnP, InAlZnP 등이 선택될 수 있다.
IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 원소로는 Si, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 화합물로는 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물일 수 있다.
이때, 이원소 화합물, 삼원소 화합물 또는 사원소 화합물은 균일한 농도로 입자 내에 존재하거나, 농도 분포가 부분적으로 다른 상태로 나누어져 동일 입자 내에 존재하는 것일 수 있다.
양자점(QD1)은 약 45nm 이하, 바람직하게는 약 40nm 이하, 더욱 바람직하게는 약 30nm 이하의 발광 파장 스펙트럼의 반치폭(full width of half maximum, FWHM)을 가질 수 있으며, 이 범위에서 색순도나 색재현성을 향상시킬 수 있다. 또한 이러한 양자점(QD1)을 통해 발광되는 광은 전 방향으로 방출되는바, 광 시야각이 향상될 수 있다.
또한, 양자점(QD1)의 형태는 당 분야에서 일반적으로 사용하는 형태의 것으로 특별히 한정하지 않지만, 보다 구체적으로 구형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm), 또는 입방체(cubic)의 나노 입자, 나노 튜브, 나노와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등의 형태의 것을 사용할 수 있다.
양자점(QD1)은 입자 크기에 따라 방출하는 광의 색상을 조절 할 수 있으며, 이에 따라 양자점(QD1)은 청색, 적색, 녹색 등 다양한 발광 색상을 가질 수 있다.
일 실시예의 발광층(EML1)에서, 복수 개의 양자점(QD1, QD1-1)은 서로 연결하여 양자점 복합체(QD-C)를 형성할 수 있다. 구체적으로 발광층(EML1)에 양자점(QD1)의 쉘(SL1)이 살짝 녹을 정도의 에너지를 공급하는 경우, 살짝 녹은 쉘(SL1)은 적어도 하나의 이웃한 쉘(SL1-1)과 서로 결합하여 양자점 복합체(QD-C)를 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 도 4a를 참조하면, 발광층(EML1)에 포함되는 양자점(QD1, QD1-1)의 쉘(SL1, SL1-1)이 이웃하는 모든 양자점(QD1, QD1-1)의 쉘(SL1, SL1-1)과 결합하여 하나의 양자점 복합체(QD-C)층을 형성할 수 있다. 양자점들(QD1, QD1-1)이 하나의 층을 이루는 경우, 발광 소자 제조 시, 전자 수송 영역(도 3, ETR)을 형성하기 위한 조성물이 발광층(EML1) 상에 도포될 때, 전자 수송 영역(도 3, ETR)을 형성하기 위한 조성물이 발광층(EML1)에 침투하는 것을 방지할 수 있으므로 전류 누설로 소자 특성이 방지되는 것을 방지할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 다른 일 실시예에서, 도 4b와 같이, 발광층(EML2)에 포함되는 양자점(QD1)의 쉘(SL1)이 이웃하는 일부 양자점(QD1-1)의 쉘(SL1-1)과 결합할 수도 있다.
발광층(EML1)에 포함되는 양자점들(QD1, QD1-1)이 쉘(SL1, SL1-1)간의 결합을 이루는 경우, 양자점 복합체(QD-C)의 결합된 쉘 두께는 단일 양자점(QD1)의 쉘(SL1)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 구체적으로 양자점(QD1)의 쉘(SL1)의 두께는 1nm 내지 10nm일 수 있고, 양자점 복합체(QD-C)의 결합된 쉘의 두께는 2nm 내지 20nm일 수 있다. 한편, 양자점(QD1)의 쉘(SL1)의 두께는 코어(CR1) 표면에서 쉘(SL1)의 표면까지의 최단 거리를 의미할 수 있다. 양자점 복합체(QD-C)의 결합된 쉘 두께는 하나의 양자점(QD1)의 코어(CR1) 표면에서 결합한 양자점(QD1-1)의 코어(CR1-1) 표면까지의 최단 거리를 의미할 수 있다.
또한, 발광층(EML1)에 포함되는 양자점들(QD1, QD1-1)이 쉘(SL1, SL1-1)간의 결합을 이루는 경우, 양자점(QD1)의 댕글링 본드(dangling bond)가 감소한다. 또한, 이웃하는 양자점(QD1, QD1-1)간의 거리가 보다 가까워지므로 발광층(EML1)의 막밀도가 향상될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 발광 소자(ED)를 제조하는 방법 중 발광층(EML)을 형성하는 단계를 나타낸 순서도이다. 도 6은 일 실시예에 따른 발광층(EML)을 형성하는 단계 중 예비 발광층(P-EML)을 제공하는 단계(S100)를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 7은 도 6에서 제공되는 양자점 조성물(QCP)의 일부를 보다 상세히 나타낸 것이다. 도 8은 예비 발광층(P-EML)에 에너지를 제공하여 발광층(EML)을 형성하는 단계(S300)를 개략적으로 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따른 발광 소자를 제조하는 방법은 제1 전극(EL1)을 형성하는 단계, 제 1 전극(EL1) 상에 정공 수송 영역(HTR)을 형성하는 단계, 정공 수송 영역(HTR) 상에 발광층(EML)을 형성하는 단계, 발광층(EML) 상에 전자 수송 영역(ETR)을 형성하는 단계 및 전자 수송 영역(ETR) 상에 제2 전극(EL2)을 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 발광층(EML)을 형성하는 단계는 양자점 조성물을 제조하는 단계(S100), 예비 발광층 제공하는 단계(S200), 및 열 제공하여 발광층 형성하는 단계(S200)를 포함한다.
예비 발광층 제공하는 단계(S200)는 정공 수송 영역(HTR) 상에 양자점 조성물(QCP)을 제공하는 단계일 수 있다. 양자점 조성물(QCP)은 노즐(NZ)을 통해 화소 정의막(PDL) 사이에 제공될 수 있다. 한편, 도 6 에서는 정공 수송 영역(HTR)이 화소 정의막(PDL)과 중첩하도록 공통층으로 제공되는 것으로 도시되었으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 정공 수송 영역(HTR)은 화소 정의막(PDL) 사이에 제공될 수 있다. 예를 들어, 잉크젯 프린팅법을 이용하여 화소 정의막(PDL) 사이에 정공 수송 영역(HTR)이 제공될 수 있다.
도 7을 참조하면, 일 실시예의 양자점 조성물(QCP)을 제공하는 단계는 양자점(QD)을 유기 용매(SV)에 분산시키는 단계일 수 있다. 한편, 양자점(QD)을 유기 용매(SV)에 분산시키는 단계 전에 양자점(QD)에 리간드(LD)를 결합시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 양자점(QD)의 표면에 리간드(LD)가 결합하는 경우, 양자점(QD)은 유기 용매(SV)에서의 분산성이 향상될 수 있다. 다만, 리간드(LD)를 양자점(QD)에 결합시키는 단계는 생략되고, 양자점(QD)을 바로 유기 용매(SV)에 분산시킬 수 있다.
일 실시예에서, 유기 용매(SV)는 헥사인(Hexane), 톨루엔(Toluene), 클로로포름(Chloroform), 디메틸설폭사이드(Dimethyl sulfoxide), 사이클로헥실벤젠(Cyclohexylbenzene), 헥사데켄(Hexadecane) 또는 디메틸포름아미드(Dimethyl formamide) 등을 포함하는 것일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 양자점 조성물(QCP)은 저융점 입자(MP)를 더 포함할 수 있다. 저융점 입자(MP)는 용융점이 낮은 재료를 포함할 수 있고, 예를 들어, 저융점 입자(MP)는 용융점 1300℃ 이하의 금속 또는 합금을 포함하는 것일 수 있다. 바람직하게는 저융점 입자(MP)는 용융점 800℃ 이하의 금속 또는 합금을 포함하는 것일 수 있다. 양자점 조성물(QCP)에 저융점 입자(MP)가 포함되는 경우, 양자점(QD)의 쉘(SL)간의 결합을 유도할 때, 보다 낮은 온도에서 반응을 진행할 수 있다. 즉, 저온 공정을 통해 발광층(EML) 형성과정을 진행할 수 있다. 또한, 발광 소자(ED)의 베이스 기판(BS), 화소 정의막(PDL) 등과 같이 다른 층을 구성하는 재료들을 보다 다양하게 선택할 수 있게 된다.
저융점 입자(MP)는 용융점 1300℃ 이하의 금속 또는 합금인 경우, 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 주석(Sn), 망간(Mn), 구리(Cu) 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
저융점 입자(MP)는 발광층(EML) 형성 후에도 사라지지 않고, 발광층(EML)에 도핑된 것과 같이 포함되므로 발광층(EML)의 특성을 저하시키지 않는 범위로 포함될 수 있다. 예를 들어, 저융점 입자(MP)와 양자점(QD)의 중량비는 1:200 내지 1:20일 수 있다. 저융점 입자(MP)의 크기는 1㎛ 이하일 수 있다. 바람직하게는 저융점 입자(MP)의 크기는 100nm 이하일 수 있다.
도 8을 참조하면, 예비 발광층(P-EML) 형성 후 예비 발광층(P-EML)에 에너지를 제공하여 발광층(EML)이 형성될 수 있다. 이 단계에서, 양자점(QD)의 쉘(SL)이 서로 결합하여 양자점 복합체(QD-C)가 형성될 수 있다. 따라서, 예비 발광층(P-EML)에 제공되는 에너지는 쉘(SL)간의 결합을 형성하기 위하여 제공되는 것일 수 있다. 양자점(QD)은 나노 사이즈의 크기를 가지므로 쉘(SL)에 포함되는 재료가 벌크 사이즈의 크기를 가질 때의 녹는점과 비교하여 녹는점이 낮을 수 있다. 또한, 예비 발광층(P-EML)이 저융점 입자(MP)을 더 포함하여 녹는점을 더 낮출 수 있다. 따라서, 예비 발광층(P-EML)에 쉘(SL)의 녹는점의 30% 내지 80%의 온도에 도달할 수 있는 정도의 에너지가 제공될 수 있다. 도 8에서, 예비 발광층(P-EML)에 제공되는 에너지의 종류로서 열(Heat)로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 광이 제공될 수 있다.
한편, 예비 발광층(P-EML)에 에너지가 제공됨에 따라 양자점(QD)에 리간드(LD)가 결합된 경우, 리간드(LD)가 양자점(QD)으로부터 해리되어 제거될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 일부 리간드(LD)는 그대로 양자점(QD)에 결합된 채로 존재할 수도 있다.
또한, 예비 발광층(P-EML)에 에너지가 제공되어 양자점 조성물(QCP)에 포함된 유기 용매(SV) 등이 제거될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 이후에 유기 용매(SV)를 증발하는 단계가 더 포함될 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 쉘의 두께에 따른 발광 소자의 발광 효율 및 수명에 대한 분석 결과를 나타낸 그래프이다. 도 9a 및 도 9b에서, G1 내지 G5는 쉘의 두께를 제외하고는 모두 동일한 재료 및 크기를 가지는 양자점들이며, G1에서 G5로 갈수록 쉘의 두께가 두꺼운 양자점에 해당한다.
도 9a를 참조하면, 쉘의 두께가 두꺼울수록 보다 우수한 발광을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 9b를 참조하면, 쉘의 두께가 두꺼울수록 장수명을 달성하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 발광 소자는 발광층 형성 시, 이웃한 쉘간의 결합을 형성하여 쉘의 두께를 두껍게 하므로 우수한 발광 효율 및 장수명을 달성할 수 있음을 예상할 수 있다.
도 10는 본 발명의 다른 실시예의 표시 장치(DD-1)에 대한 단면도이다. 일 실시예의 표시 장치(DD-1)에 대한 설명에 있어서, 상술한 도 1 내지 도 9b에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며 차이점을 위주로 설명한다.
도 10을 참조하면, 일 실시예의 표시 장치(DD-1)는 표시 패널(DP-1) 상에 배치된 광 변환층(CCL)을 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 표시 장치(DD-1)는 컬러필터층(CFL)을 더 포함할 수 있다. 컬러필터층(CFL)은 베이스층(BL)과 광 변환층(CCL) 사이에 배치된 것일 수 있다.
표시 패널(DP-1)은 발광형 표시 패널일 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(DP-1)은 유기 전계 발광(Organic Electroluminescence) 표시 패널, 또는 양자점(Quantum dot) 발광 표시 패널일 수 있다.
표시 패널(DP-1)은 베이스 기판(BS), 베이스 기판(BS) 상에 제공된 회로층(DP-CL) 및 표시 소자층(DP-EL1)을 포함하는 것일 수 있다.
표시 소자층(DP-EL1)은 발광 소자(ED-a)를 포함하며, 발광 소자(ED-a)는 서로 마주하는 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2), 및 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치된 복수의 층들(OL)을 포함할 수 있다. 복수의 층들(OL)은 정공 수송 영역(HTR, 도 4), 발광층(EML, 도 4), 및 전자 수송 영역(ETR, 도 3)을 포함하는 것일 수 있다. 발광 소자(ED-a) 상에는 봉지층(TFE)이 배치될 수 있다.
발광 소자(ED-a)에서 제1 전극(EL1), 정공 수송 영역(HTR), 전자 수송 영역(ETR), 및 제2 전극(EL2)에 대하여는 상술한 도 3에서 설명한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
일 실시예의 표시 패널(DP-1)에 포함된 발광 소자(ED-a)에서 발광층은 유기 발광 재료를 포함하는 것이거나, 또는 상술한 양자점 복합체를 포함하는 것일 수 있다. 일 실시예의 표시 패널(DP-1)에서 발광 소자(ED-a)는 제1 광을 방출하는 것일 수 있다. 예를 들어, 제1 광은 청색광일 수 있다.
광 변환층(CCL)은 서로 이격되어 배치된 복수 개의 격벽부들(BK) 및 격벽부들(BK) 사이에 배치된 광 제어부(CCP-G, CCP-R)를 포함하는 것일 수 있다. 격벽부(BK)는 고분자 수지 및 발액 첨가제를 포함하여 형성된 것일 수 있다. 격벽부(BK)는 광흡수 물질을 포함하여 형성되거나, 안료 또는 염료를 포함하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 격벽부(BK)는 흑색 안료 또는 흑색 염료를 포함하여 형성되어 흑색격벽부를 구현할 수 있다. 흑색격벽부 형성 시 흑색 안료 또는 흑색 염료로는 카본블랙 등이 사용될 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
광 변환층(CCL)은 제1 광을 투과시키는 투과부(CCP-B), 제1 광을 제2 광으로 변환하는 제4 양자점 복합체(QD-C4)을 포함하는 제1 광 제어부(CCP-G), 및 제1 광을 제 3광으로 변환하는 제5 양자점 복합체(QD-C5)를 포함하는 제2 광 제어부(CCP-R)를 포함할 수 있다. 제2 광은 제1 광보다 장파장 영역의 광이고, 제3 광은 제1 광 및 제2 광보다 장파장 영역의 광일 수 있다. 예를 들어, 제2 광은 녹색광, 제3 광은 적색광일 수 있다. 광 제어부들(CCP-G, CCP-R)에 포함된 양자점 복합체(QD-C4, QD-C5)에 대하여는 상술한 양자점 복합체에 대한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
광 변환층(CCL)은 캡핑층(CPL)을 더 포함할 수 있다. 캡핑층(CPL)은 광 제어부들(CCP-G, CCP-R) 및 격벽부(BK) 상에 배치되는 것일 수 있다. 캡핑층(CPL)은 수분 및/또는 산소(이하, '수분/산소'로 칭함)의 침투를 막는 역할을 하는 것일 수 있다. 캡핑층(CPL)은 광 제어부(CCP-G, CCP-R) 상에 배치되어 광 제어부(CCP-G, CCP-R)가 수분/산소에 노출되는 것을 차단할 수 있다.
일 실시예에서, 캡핑층(CPL)은 유기층 또는 무기층일 수 있다. 예를 들어, 캡핑층(CPL)이 무기물을 포함하는 경우, 무기물은 LiF 등의 알칼리금속 화합물, MgF2 등의 알칼리토금속 화합물, SiON, SiNX, SiOy 등을 포함하는 것일 수 있다.
예를 들어, 캡핑층(CPL)이 유기물을 포함하는 경우, 유기물은 α-NPD, NPB, TPD, m-MTDATA, Alq3, CuPc, TPD15(N4,N4,N4',N4'-tetra (biphenyl-4-yl) biphenyl-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"- Tris (carbazol sol-9-yl) triphenylamine) 등을 포함하거나, 에폭시 수지, 또는 메타크릴레이트와 같은 아크릴레이트를 포함할 수 있다.
일 실시예의 표시 장치(DD-1)는 광 변환층(CCL) 상에 배치된 컬러필터층(CFL)을 포함하고, 컬러필터층(CFL) 및 베이스층(BL)에 대하여는 도 2에서 설명한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 발광층을 형성하는 과정에서 특정 에너지를 제공하여 양자점의 쉘 간의 결합을 유도하며, 이에 따라 발광층에서 양자점 간의 거리를 좁혀 양자점의 적층 밀도를 증가시키고, 쉘의 두께를 증가시켜 발광 효율 및 소자의 수명을 향상시킬 수 있다. 또한, 쉘 간의 결합으로 인하여 양자점의 댕글링 본드(dangling bond)가 감소하여 발광층의 열 안정성이 향상될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
DD : 표시 장치 ED : 발광 소자
QD : 양자점 QD-C : 양자점 복합체
EML : 발광층

Claims (20)

  1. 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 배치된 정공 수송 영역;
    상기 정공 수송 영역 상에 배치되고, 양자점 복합체를 포함하는 발광층;
    상기 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역; 및
    상기 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극; 을 포함하고,
    상기 양자점 복합체는 코어 및 상기 코어를 감싸는 쉘을 포함하는 양자점을 2개 이상 포함하고, 상기 쉘이 적어도 1개의 이웃한 양자점의 쉘과 서로 결합한 것인 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광층은 저융점 입자를 더 포함하고,
    상기 저융점 입자는 용융점 1300℃ 이하의 금속 또는 합금을 포함하는 것인 발광 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 저융점 입자는 Al, Mg, Zn, Sn, Mn, Cu 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나를 포함하는 발광 소자.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 저융점 입자 대 상기 양자점의 중량비는 1:200 내지 1:20인 발광 소자.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 저융점 입자의 크기는 1㎛ 이하인 발광 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 쉘은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnSeS, ZnTeS, GaAs, GaP, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InP, InGaP, InSb, AlAs, AlP, 및 AlSb 중 적어도 어느 하나를 포함하는 발광 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 정공 수송 영역은 유기 재료를 포함하고,
    상기 전자 수송 영역은 무기 재료를 포함하는 발광 소자.
  8. 복수 개의 발광 소자; 및
    상기 복수 개의 발광 소자 상에 배치되고, 양자점 복합체를 포함하는 광 제어부를 적어도 하나 포함하는 광 변환층을 포함하고,
    상기 양자점 복합체는 코어 및 상기 코어를 감싸는 쉘을 포함하는 양자점을 2개 이상 포함하고, 상기 쉘이 적어도 1개의 이웃한 양자점의 쉘과 서로 결합한 것인 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 발광 소자들은 제1 색광을 방출하고,
    상기 광 제어부는
    상기 제1 색광을 투과하는 투과부;
    상기 제1 색광을 제2 색광으로 변환하는 제1 광 제어부; 및
    상기 제1 색광을 제3 색광으로 변환하는 제2 광 제어부; 를 포함하는 표시 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 광 제어부는 저융점 입자를 더 포함하고,
    상기 저융점 입자는 용융점 1300℃ 이하의 금속 또는 합금을 포함하는 것인 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 저융점 입자는 Al, Mg, Zn, Sn, Mn, Cu 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나를 포함하는 표시 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 저융점 입자의 크기는 1㎛ 이하인 표시 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 쉘은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnSeS, ZnTeS, GaAs, GaP, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InP, InGaP, InSb, AlAs, AlP, 및 AlSb 중 적어도 어느 하나를 포함하는 표시 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 발광 소자들 상에 배치된 컬러필터층을 더 포함하고,
    상기 컬러필터층은
    상기 제1 색광을 투과사키는 제1 필터;
    상기 제2 색광을 투과시키는 제2 필터; 및
    상기 제3 색광을 투과시키는 제3 필터;를 포함하는 표시 장치.
  15. 제1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제 1전극 상에 정공 수송 영역을 형성하는 단계;
    상기 정공 수송 영역 상에 발광층을 형성하는 단계;
    상기 발광층 상에 전자 수송 영역을 형성하는 단계 및
    상기 전자 수송 영역 상에 제 2전극을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 발광층을 형성하는 단계는
    코어 및 상기 코어를 감싸는 쉘을 포함하는 양자점을 포함하는 양자점 조성물을 제조하는 단계;
    상기 양자점 조성물을 제공하여 예비 발광층을 형성하는 단계 및
    상기 예비 발광층이 상기 쉘의 녹는점의 30% 내지 상기 쉘의 녹는점의 80%의 온도에 도달하도록 에너지를 공급하는 단계를 포함하는 발광 소자의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 양자점 조성물은 저융점 입자을 더 포함하는 발광 소자의 제조 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 양자점 조성물을 제조하는 단계는 상기 양자점을 유기 용매에 분산시키는 단계인 것인 발광 소자의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 양자점을 유기 용매에 분산시키는 단계 전에 상기 양자점에 리간드를 결합시키는 단계를 더 포함하는 발광 소자의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 예비 발광층에 에너지를 공급하는 단계에서 상기 리간드가 상기 양자점에서 해리되는 것인 발광 소자의 제조 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 발광층을 형성하는 단계 및 상기 발광층 상에 전자 수송 영역을 형성하는 단계는 잉크젯 프린팅 방법에 의한 것인 발광 소자의 제조 방법.

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