KR20190074211A - Electroluminescent device, and display device comprising thereof - Google Patents
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Abstract
Description
전계 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.An electroluminescent device and a display device including the same.
양자점은 대략 10 nm 이하의 직경을 갖는 반도체 물질의 나노결정으로서 양자제한(quantum confinement) 효과를 나타내는 물질이다. 양자점은 통상의 형광체보다 강한 빛을 좁은 파장대에서 발생시킨다. 양자점의 발광은 전도대에서 가전자대로 들뜬 상태의 전자가 전이하면서 발생되는데 같은 물질의 경우에도 입자 크기에 따라 파장이 달라지는 특성을 나타낸다. 양자점의 크기가 작아질수록 짧은 파장의 빛을 발광하기 때문에 크기를 조절하여 원하는 파장 영역의 빛을 얻을 수 있다.A quantum dot is a material exhibiting a quantum confinement effect as a nanocrystal of a semiconductor material having a diameter of about 10 nm or less. The quantum dots generate stronger light in a narrow wavelength band than ordinary phosphors. The luminescence of the quantum dots is generated when electrons excited from the conduction band to the valence band are transferred. Even in the case of the same material, the wavelength varies depending on the particle size. As the size of the quantum dots decreases, the light of a short wavelength is emitted, so that light of a desired wavelength range can be obtained by controlling the size.
즉, 양자점을 포함하는 발광층과, 이를 적용한 각종 전자 소자는 일반적으로 인광 및/또는 형광 물질을 포함하는 발광층을 사용하는 유기 발광 소자 대비 제조 비용이 낮고, 다른 색의 빛을 방출시키기 위해 발광층에 다른 유기 물질을 사용할 필요 없이 양자점의 크기를 달리함으로써 원하는 색을 방출시킬 수 있다.That is, a light emitting layer including a quantum dot and various electronic devices using the same have a low manufacturing cost compared to an organic light emitting device using a light emitting layer containing phosphorescent and / or fluorescent materials, It is possible to emit a desired color by changing the size of the quantum dots without using an organic material.
양자점을 포함하는 발광층의 발광 효율은 양자점의 양자 효율, 전하 캐리어의 밸런스, 광 추출 효율, 등에 의해 결정된다. 특히 양자 효율 향상을 위해서는 위해 여기자(exciton)들을 발광층에 구속(confinement)시켜야 하며, 다양한 요인들에 의해 발광층 내부에 여기자들이 구속되지 않을 경우 여기자 소광(exciton quenching) 등의 문제가 발생할 수 있다.The luminous efficiency of the light emitting layer including the quantum dots is determined by the quantum efficiency of the quantum dot, the balance of charge carriers, the light extraction efficiency, and the like. In particular, in order to improve the quantum efficiency, excitons must be confined to the light emitting layer. If excitons are not confined within the light emitting layer due to various factors, problems such as exciton quenching may occur.
구동 전압과 누설 전류를 낮추고 여기자를 발광층에 효과적으로 구속시킬 수 있는 전계 발광 소자와 이를 포함하는 표시 장치를 제공하고자 한다.An electroluminescent device capable of lowering a driving voltage and a leakage current and effectively restricting excitons to a light emitting layer and a display device including the electroluminescent device.
일 구현예에 따르면, 제1 전극; 상기 제1 전극 위에 위치하되, 공액 구조를 갖는 제1 유기물을 포함하는 정공 수송층; 상기 정공 수송층의 바로 위에 위치하되, 2 이상의 발광체 입자를 포함하는 발광층; 상기 발광층 위에 위치하는 전자 수송층; 및 상기 전자 수송층 위에 위치하는 제2 전극을 포함하며, 상기 발광체 입자는 중심 입자, 및 상기 중심 입자의 표면에 부착되어 있는 친수성 리간드를 포함하고, 상기 정공 수송층은 임의의 두 지점에서 각각 제1 두께와 제2 두께를 가지며, 상기 제1 두께와 상기 제2 두께는 하기 수학식 1을 만족하는, 전계 발광 소자가 제공된다.According to one embodiment, there is provided a liquid crystal display comprising: a first electrode; A hole transport layer disposed on the first electrode, the hole transport layer including a first organic material having a conjugated structure; A light emitting layer positioned directly above the hole transport layer, the light emitting layer including two or more luminescent particles; An electron transport layer disposed on the light emitting layer; And a second electrode overlying the electron transport layer, wherein the emitter particle comprises a central particle and a hydrophilic ligand attached to a surface of the central particle, wherein the hole transport layer has a first thickness And a second thickness, and the first thickness and the second thickness satisfy the following formula (1): " (1) "
[수학식 1][Equation 1]
상기 수학식 1에서 t1은 상기 제1 두께이고, t2는 상기 제2 두께이며, t1-t2 ≥0, t1 >0, t2 >0, 0≤A≤25 이다. In the
상기 제1 유기물의 최저 여기 삼중항 에너지 준위는 2.6 eV 내지 3.0 eV 일 수 있다. The lowest excitation triplet energy level of the first organic material may be 2.6 eV to 3.0 eV.
상기 제1 유기물은 전도성 단분자 유기 나노 화합물일 수 있다.The first organic material may be a conductive monomolecular organic nano compound.
상기 제1 유기물은 퀴놀론계 화합물, 트리아진계 화합물, 퀴놀린계 화합물, 트리아졸계 화합물, 카바졸계 화합물, 방향족 아민 화합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The first organic material may include a quinolone compound, a triazine compound, a quinoline compound, a triazole compound, a carbazole compound, an aromatic amine compound, or a combination thereof.
상기 제1 유기물은 하기 화학식 1 내지 화학식 2 로 나타내어지는 화합물 및 바이카바졸(bicarbazole)계 화합물 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The first organic material may include any one of a compound represented by the following Chemical Formulas 1 to 2 and a bicarbazole-based compound.
[화학식 1][Chemical Formula 1]
[화학식 2](2)
상기 정공 수송층은 서로 다른 2종 이상의 제1 유기물들로 이루어진 것일 수 있다.The hole transport layer may be composed of two or more different first organic materials.
상기 서로 다른 2종 이상의 상기 제1 유기물들은 혼합되어 하나의 층을 이루고 있을 수 있다.The two or more different first organic materials may be mixed to form a single layer.
상기 정공 수송층은 서로 다른 2종 이상의 상기 제1 유기물들로 이루어지고, 상기 서로 다른 2종 이상의 상기 제1 유기물들은 각각 별개의 층을 이루고 있을 수 있다.The hole transport layer may include two or more different first organic materials, and the two or more different first organic materials may form a separate layer.
상기 정공 수송층은 20 nm 내지 200 nm 의 평균 두께를 가질 수 있다.The hole transporting layer may have an average thickness of 20 nm to 200 nm.
상기 친수성 리간드는 양 말단이 각각 티올기와 히드록시기로 치환된 C2 내지 C20 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 포함할 수 있다.The hydrophilic ligand may include a C2 to C20 linear or branched alkyl group having both terminals substituted with a thiol group and a hydroxyl group.
상기 중심 입자는 양자점을 포함할 수 있다.The center particle may include a quantum dot.
상기 양자점은 Cd을 포함하지 않는 II족-VI족 화합물, III족-V족 화합물, IV족- VI족 화합물, IV족 원소 또는 화합물, I족-III족-VI족 화합물, Cd을 포함하지 않는 I족-II족-IV족-VI족 화합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. Wherein the quantum dots do not include Cd-free Group II-VII compounds, Group III-V compounds, Group IV-VI compounds, Group IV elements or compounds, Group I-Group III-VII compounds, Group I-II-IV-VII compounds, or combinations thereof.
상기 양자점은 코어-쉘 구조를 가지고, 상기 친수성 리간드는 상기 쉘의 표면에 부착되어 있을 수 있다.The quantum dot has a core-shell structure, and the hydrophilic ligand may be attached to the surface of the shell.
상기 제1 전극과 상기 정공 수송층 사이에 위치하는 정공 주입층을 더 포함할 수 있다.And a hole injection layer disposed between the first electrode and the hole transport layer.
상기 정공 주입층은 공액 구조를 갖는 제2 유기물을 포함할 수 있다.The hole injection layer may include a second organic material having a conjugated structure.
상기 제2 유기물은 전도성 단분자 유기 나노 화합물, 공액 구조를 갖는 전도성 저분자 유기 나노 화합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The second organic material may include a conductive monomolecular organic nanocomposite, a conductive low molecular organic nanocomposite having a conjugated structure, or a combination thereof.
상기 제2 유기물은 퀴놀론계 화합물, 트리아진계 화합물, 퀴놀린계 화합물, 트리아졸계 화합물, 카바졸계 화합물, 방향족 아민 화합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The second organic material may include a quinolone compound, a triazine compound, a quinoline compound, a triazole compound, a carbazole compound, an aromatic amine compound, or a combination thereof.
상기 정공 주입층은 상기 제2 유기물로 이루어지고, 상기 제2 유기물은 p타입 도펀트로 도핑되어 있을 수 있다.The hole injection layer may be formed of the second organic material, and the second organic material may be doped with a p-type dopant.
한편, 다른 구현예에 따르면 전술한 전계 발광 소자를 포함하는 표시 장치가 제공된다.On the other hand, according to another embodiment, a display device including the aforementioned electroluminescent element is provided.
일 구현예에 따른 전계 발광 소자는 구동 전압과 누설 전류를 낮추고 여기자를 발광층에 효과적으로 구속시킬 수 있으며, 이에 따라 발광 효율을 개선시킬 수 있다. The electroluminescent device according to one embodiment can lower the driving voltage and the leakage current and can effectively confine excitons to the light emitting layer, thereby improving the light emitting efficiency.
또한, 일 구현예에 따라 발광 효율이 개선된 전계 발광 소자를 포함하는 표시 장치를 제공할 수 있다.Further, according to an embodiment, a display device including an electroluminescent device with improved luminous efficiency can be provided.
도 1은 일 구현예에 따른 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이고,
도 2는 정공 수송층 재료로 일반적으로 사용되는 유기물(TFB)과 각 양자점(Red QD, Green QD, Blue QD)의 일중항-삼중항 에너지를 비교한 그래프이고,
도 3은 일 구현예에 따른 제1 유기물과 각 양자점의 일중항-삼중항 에너지를 비교한 그래프이고,
도 4는 실시예 1과 비교예 1에 따른 전계 발광 소자의 전압-전류밀도 그래프를 나타낸 것이고,
도 5는 실시예 1과 비교예 1에 따른 전계 발광 소자의 휘도-외부양자효율 그래프를 나타낸 것이고,
도 6은 실시예 1과 비교예 1에 따른 전계 발광 소자의 파장-정규화된 강도 그래프를 나타낸 것이고,
도 7은 실시예 7과 비교예 6에 따른 전계 발광 소자의 전압-전류밀도 그래프를 나타낸 것이고,
도 8은 실시예 7과 비교예 6에 따른 전계 발광 소자의 파장-정규화된 강도 그래프를 나타낸 것이다.1 is a cross-sectional view schematically showing an electroluminescent device according to one embodiment,
FIG. 2 is a graph comparing the singlet-triplet energies of an organic material (TFB) generally used as a hole transport layer material and each quantum dot (Red QD, Green QD, and Blue QD)
FIG. 3 is a graph comparing the singlet-triplet energies of the first organic material and each quantum dot according to one embodiment,
4 is a graph showing the voltage-current density of the electroluminescent device according to Example 1 and Comparative Example 1,
FIG. 5 is a graph of luminance-external quantum efficiency of an electroluminescent device according to Example 1 and Comparative Example 1,
FIG. 6 is a graph showing a wavelength-normalized intensity of an electroluminescent device according to Example 1 and Comparative Example 1,
7 is a graph showing the voltage-current density of the electroluminescent device according to Example 7 and Comparative Example 6,
FIG. 8 is a graph showing a wavelength-normalized intensity of an electroluminescent device according to Example 7 and Comparative Example 6. FIG.
이하, 실시예에 대하여 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so as to be easily carried out by those skilled in the art. But may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness is enlarged to clearly represent the layers and regions. Like parts are designated with like reference numerals throughout the specification. Whenever a portion of a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" another portion, it includes not only the case where it is "directly on" another portion, but also the case where there is another portion in between. Conversely, when a part is "directly over" another part, it means that there is no other part in the middle.
본 명세서에서, "족(Group) "은 원소 주기율표의 족을 말한다.In this specification, "Group" refers to a family of the periodic table of elements.
여기서, "II족"은 IIA족 및 IIB 족을 포함할 수 있으며, II족 금속의 예는 Cd, Zn, Hg 및 Mg을 포함하나 이에 제한되지 않는다. Here, "Group II" may include Groups IIA and IIB, and examples of Group II metals include, but are not limited to, Cd, Zn, Hg, and Mg.
한편, 본 명세서에서 "Cd를 포함하지 않는 II족 금속" 의 예는 Cd를 제외한 나머지 II족 금속, 예를 들어 Zn, Hg, Mg 등을 들 수 있다.In the present specification, examples of the group II metal excluding Cd include Group II metals other than Cd, such as Zn, Hg and Mg.
"III 족"은 IIIA족 및 IIIB 족을 포함할 수 있으며, III족 금속의 예들은 Al, In, Ga, 및 Tl을 포함하나 이에 제한되지 않는다."Group III" may include Groups IIIA and IIIB, and examples of Group III metals include, but are not limited to, Al, In, Ga, and Tl.
"IV 족"은 IVA족 및 IVB 족을 포함할 수 있으며, IV 족 금속의 예들은 Si, Ge, Sn을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 본 명세서에서, "금속"이라는 용어는 Si 와 같은 준금속도 포함한다."Group IV" may include groups IVA and IVB, and examples of Group IV metals may include, but are not limited to, Si, Ge, and Sn. In this specification, the term "metal" also includes sub-metals such as Si.
"I족"은 IA족 및 IB 족을 포함할 수 있으며, Li, Na, K, Ru, Cs을 포함하나 이에 제한되지 않는다."Group I" may include Groups IA and IB, including but not limited to Li, Na, K, Ru, and Cs.
"V족"은 VA 족을 포함하며 질소, 인, 비소, 안티몬, 및 비스무스를 포함하나 이에 제한되지 않는다."Group V" includes groups VA and includes, but is not limited to, nitrogen, phosphorus, arsenic, antimony, and bismuth.
"VI족"은 VIA 족을 포함하며 황, 셀레늄, 텔루리움을 포함하나 이에 제한되지 않는다."Group VI " includes the VIA family and includes, but is not limited to, sulfur, selenium, tellurium.
우선, 도 1을 참조하여 일 구현예에 따른 전계 발광 소자의 개략적인 구성을 설명한다.First, a schematic configuration of an electroluminescent device according to one embodiment will be described with reference to FIG.
도 1은 일 구현예에 따른 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing an electroluminescent device according to one embodiment.
일 구현예에 따른 전계 발광 소자(10)는 서로 대향하는 제1 전극(110)과 제2 전극(160), 및 그 사이에 배치되어 있는 정공 수송층(130), 발광층(140) 및 전자 수송층(150)을 포함한다. 정공 수송층(130)은 제1 전극(110) 위에 위치하고, 발광층(140)은 정공 수송층(130)의 바로 위에 위치하되, 2 이상의 발광체 입자(141)를 포함하며, 전자 수송층(150)은 발광층(140) 위에 위치한다.The
일 구현예에 따른 전계 발광 소자(10)는 제1 전극(110)과 제2 전극(160)을 통해 발광체 입자(141) 포함 발광층(140)으로 전류를 공급하여 발광체 입자(141)를 전계 발광시킴으로써 광을 발생시킬 수 있다. 전계 발광 소자(10)는 발광층(140)이 갖는 발광체 입자(141)의 재료, 크기, 세부 구조 등에 따라 다양한 파장 영역을 갖는 광을 발생시킬 수 있다. The
일 구현예에서 제1 전극(110)은 구동 전원과 직접 연결되어 발광층(140)으로 전류를 흘려보내는 역할을 수행할 수 있다. 제1 전극(110)은 적어도 가시광 파장 영역대에 대하여 광 투과성을 갖는 물질일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 적외선 또는 자외선 파장 영역에 대한 광 투과성을 더 갖는 물질일 수도 있다. 예를 들어, 제1 전극(110)은 광학적으로 투명한 물질일 수 있다. In one embodiment, the
일 구현예에서, 제1 전극(110)은 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 바나듐 산화물, 레늄 산화물, 니오븀 산화물, 탄탈륨 산화물, 티타늄 산화물, 아연 산화물, 니켈 산화물, 구리 산화물, 코발트 산화물, 망간 산화물, 크롬 산화물, 인듐 산화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.In one embodiment, the
한편, 일 구현예에서 제1 전극(110)은 도 1에 도시된 것과 같이 기판(100)의 위에 배치되어 있을 수 있다. 기판(100)은 투명한 절연 기재일 수 있으며, 연성 물질로 이루어질 수 있다. 기판(100)은 유리, 또는 유리전이점(Tg)이 150℃ 보다 큰 필름 형태의 고분자 물질로 이루어질 수 있으며, 예컨대, COC(Cyclo Olefin Copolymer) 또는 COP(Cyclo Olefin Polymer) 계열의 소재로 이루어질 수 있다.Meanwhile, in one embodiment, the
일 구현예에서 기판(100)은 제1 전극(110)과 제2 전극(160)에 의해 샌드위치되어 있는 전계 발광 소자(10)를 지지하는 역할을 수행할 수 있다. 다만, 일 구현예에 따른 전계 발광 소자(10)의 제1 전극(110)이 반드시 기판(100) 위에 배치되는 것은 아니며, 제2 전극(160)의 위에 배치되거나, 경우에 따라서는 생략될 수도 있다.In one embodiment, the
제2 전극(160)은 광학적으로 투명한 물질로서, 후술할 발광층(140)으로부터 발생한 광이 투과되는 투광 전극의 역할을 할 수 있다. 일 구현예에서, 제2 전극(160)은 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금(Au) 및 이들의 합금에서 선택된 적어도 하나를 포함하거나, 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 바나듐 산화물, 레늄 산화물, 니오븀 산화물, 탄탈륨 산화물, 티타늄 산화물, 아연 산화물, 니켈 산화물, 구리 산화물, 코발트 산화물, 망간 산화물, 크롬 산화물, 인듐 산화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The
한편, 제1 전극(110)과 제2 전극(160) 각각은 기판(100) 또는 유기층 위에 스퍼터링 등의 방법을 이용하여 전극 형성용 물질을 증착함으로써 형성할 수 있다.Each of the
발광층(140)은 2 이상의 발광체 입자(141)들을 포함할 수 있다. 발광층(140)은 2 이상의 발광체 입자(141)들이 분산되어 있는 수지를 후술할 정공 수송층(130) 위에 도포 후, 경화함으로써 형성할 수 있다.The
발광층(140)은 제1 전극(110)과 제2 전극(160)으로부터 공급된 전류에 의해 전달된 전자와 정공이 결합되는 장소로, 상기 전자와 정공은 발광층(140)에서 결합하여 엑시톤(exciton)을 생성하고, 생성된 엑시톤은 여기 상태에서 기저 상태로 전이하면서 상기 발광체 입자(141)의 크기에 대응하는 파장의 빛을 발생시킬 수 있다. The
일 구현예에서, 발광체 입자(141)는 중심 입자와, 중심 입자의 표면에 부착되어 있는 친수성 리간드를 포함할 수 있다.In one embodiment, the
일 구현예에서, 중심 입자는 양자점을 포함할 수 있다.In one embodiment, the central particle may comprise a quantum dot.
양자점은 양자 구속 효과(quantum confinement effect)에 의해 불연속적인 에너지 밴드갭(energy band gap)을 가지므로, 입사된 광을 특정 파장을 갖는 광으로 변환하여 방사할 수 있다. 즉, 발광층(140)이 발광체 입자(141)로 양자점을 포함하는 경우, 발광층(140)은 우수한 색재현율과 색순도를 갖는 광을 발생시킬 수 있다. Since quantum dots have a discontinuous energy band gap due to the quantum confinement effect, the quantum dots can convert incident light into light having a specific wavelength and emit the light. That is, when the
일 구현예에서, 양자점의 소재는 특별히 제한되지 않으며, 공지되었거나 상업적으로 입수 가능한 양자점을 사용할 수 있다. 예를 들어 양자점은, Cd를 포함하지 않는 II족-VI족 화합물, III족-V족 화합물, IV족- VI족 화합물, IV족 원소 또는 화합물, I족-III족-VI족 화합물, Cd을 포함하지 않는 I족-II족-IV족-VI족 화합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 즉, 일 구현예에 따른 양자점은 비 카드뮴계 양자점일 수 있다. 이와 같이 양자점이 비 카드뮴계 소재로 이루어질 경우, 기존 카드뮴계 양자점 대비 독성이 없어 인체에 무해하고 환경 친화적이다.In one embodiment, the material of the quantum dots is not particularly limited, and known or commercially available quantum dots can be used. For example, the quantum dot can be a Group II-VII compound, a Group III-V compound, a Group IV-VI compound, a Group IV element or a compound, an Group I-III- Group I-Group II-IV-VII compounds that do not include, or a combination thereof. That is, the quantum dot according to one embodiment may be a non-cadmium quantum dot. When the quantum dots are made of a non-cadmium-based material, they are harmless to the human body and environment-friendly because they are not toxic to conventional cadmium-based quantum dots.
상기 II-VI족 화합물은 ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; ZnSeS, ZnTe, ZnTeSe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 HgZnTeS, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 상기 II-VI족 화합물은 III족 금속을 더 포함할 수도 있다.The II-VI group compound is selected from the group consisting of ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS and mixtures thereof; A trivalent compound selected from the group consisting of ZnSeS, ZnTe, ZnTeSe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS and mixtures thereof; And a silane compound selected from the group consisting of HgZnTeS, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe, and mixtures thereof. The Group II-VI compound may further include a Group III metal.
상기 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, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, InZnP, 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. 상기 III-V족 화합물은 II족 금속을 더 포함할 수도 있다 (InZnP).The III-V compound may be selected from the group consisting of GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb and mixtures thereof. A trivalent compound selected from the group consisting of GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, InZnP and mixtures thereof; And a silicate compound selected from the group consisting of GaAlNP, GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb and mixtures thereof. have. The III-V compound may further comprise a Group II metal (InZnP).
상기 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. 상기 I족-III-VI족 화합물의 예는, CuInSe2, CuInS2, CuInGaSe, CuInGaS를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 상기 I-II-IV-VI 족 화합물의 예는 CuZnSnSe, CuZnSnS를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 상기 IV족 화합물은 Si, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 단원소; 및 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The IV-VI compound may be selected from the group consisting of SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe, and mixtures thereof; A triple compound selected from the group consisting of SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe, and mixtures thereof; And a silane compound selected from the group consisting of SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe, and mixtures thereof. An example of the Group I -III-VI group compound, CuInSe 2, CuInS 2, comprises a CuInGaSe, CuInGaS not limited thereto. Examples of the Group I-II-IV-VI compounds include, but are not limited to, CuZnSnSe, CuZnSnS. Wherein said Group IV compound is selected from the group consisting of Si, Ge and mixtures thereof; And these elemental compounds selected from the group consisting of SiC, SiGe, and mixtures thereof.
상기 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. The elemental compound, the trivalent compound, or the photovoltaic compound may be present in the particle at a uniform concentration, or may be present in the same particle by dividing the concentration distribution into different states partially.
일 구현예에 따르면, 상기 양자점은 하나의 반도체 나노결정 코어와, 상기 코어를 둘러싸는 다른 반도체 나노결정 쉘로 이루어진 코어-쉘 구조를 가질 수도 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다. 또한, 상기 양자점은 하나의 반도체 나노결정 코어와 이를 둘러싸는 다층의 쉘을 포함하는 구조를 가질 수도 있다. 이때 다층의 쉘 구조는 2층 이상의 쉘 구조를 가지는 것으로 각각의 층은 단일 조성 또는 합금 또는 농도 구배를 가질 수 있다. According to one embodiment, the quantum dot may have a core-shell structure consisting of one semiconductor nanocrystal core and another semiconductor nanocrystalline shell surrounding the core. The interface between the core and the shell may have a concentration gradient in which the concentration of the element present in the shell becomes lower toward the center. In addition, the quantum dot may have a structure including one semiconductor nanocrystal core and a multi-layered shell surrounding the one semiconductor nanocrystal core. Wherein the multi-layered shell structure has a shell structure of two or more layers wherein each layer may have a single composition or alloy or concentration gradient.
일 구현예에 따른 양자점이 코어-쉘 구조를 가질 경우, 코어보다 쉘을 구성하는 물질 조성이 더 큰 에너지 밴드갭을 갖고 있어, 양자 구속 효과가 효과적으로 나타나는 구조를 가질 수 있다. 다만, 일 구현예가 이에 제한되지는 않는다. 한편, 다층의 쉘을 구성하는 경우도 코어에 가까운 쉘보다 코어의 바깥 쪽에 있는 쉘이 더 큰 에너지 밴드갭을 갖는 구조일 수 있으며, 이 때 양자점은 자외선 내지 적외선 파장 범위를 가질 수 있다. When the quantum dot according to one embodiment has a core-shell structure, the material composition of the shell constituting the shell has a larger energy bandgap than the core, so that the quantum confinement effect can be effectively exhibited. However, the embodiment is not limited thereto. On the other hand, in the case of constructing a multi-layered shell, the shell located outside the core may have a larger energy bandgap than a shell near the core, and the quantum dots may have an ultraviolet to infrared wavelength range.
양자점은 약 10 % 이상, 예컨대, 약 20 % 이상, 약 30 % 이상, 약 40 % 이상, 약 50 % 이상, 약 60 % 이상, 약 70 % 이상, 약 90 % 이상, 또는 심지어 100 %의 양자 효율(quantum efficiency)을 가질 수 있다. Quantum dots can be quantum dots of greater than about 10%, such as greater than about 20%, greater than about 30%, greater than about 40%, greater than about 50%, greater than about 60%, greater than about 70%, greater than about 90%, or even 100% And may have a quantum efficiency.
또한, 디스플레이에서 색순도나 색재현성을 향상시키기 위해 양자점은 좁은 스펙트럼을 가질 수 있다. 상기 양자점은 약 45 nm 이하, 예를 들어 약 40 nm 이하, 또는 약 30 nm 이하의 발광 파장 스펙트럼의 반치폭을 가질 수 있다. 상기 범위에서 소자의 색순도나 색재현성을 향상시킬 수 있다. In addition, the quantum dots may have a narrow spectrum in order to improve color purity and color reproducibility in a display. The quantum dot may have a half-width of the emission wavelength spectrum of about 45 nm or less, for example, about 40 nm or less, or about 30 nm or less. The color purity and color reproducibility of the device can be improved in the above range.
상기 양자점은 약 1 nm 내지 약 100 nm의 입경(구형이 아닌 경우 가장 긴 부분의 크기)을 가질 수 있다. 예컨대, 상기 양자점은, 약 1 nm 내지 약 20 nm, 예컨대, 2 nm (또는 3 nm) 내지 15 nm 의 입경(구형이 아닌 경우 가장 긴 부분의 크기)을 가질 수 있다. The quantum dot may have a particle size of about 1 nm to about 100 nm (the longest portion size if not spherical). For example, the quantum dot may have a particle size of about 1 nm to about 20 nm, such as 2 nm (or 3 nm) to 15 nm (the longest portion size if not spherical).
또한, 상기 양자점의 형태는 해당 기술분야에서 일반적으로 사용하는 형태의 것으로 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 상기 양자점은 구형, 타원형, 정육면체형, 사면체형, 피라미드형, 육팔면체형, 실린더형, 다면체형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm), 또는 입방체(cubic)의 나노입자, 나노튜브, 나노와이어, 나노섬유, 나노시트, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 양자점은 임의의 단면 형상을 가질 수 있다.In addition, the shape of the quantum dot is not particularly limited as it is a form commonly used in the related art. For example, the quantum dots may be spherical, elliptical, cubic, tetrahedral, pyramid, hexahedral, cylindrical, polyhedral, pyramidal, multi-arm or cubic nanoparticles, Tubes, nanowires, nanofibers, nanosheets, or combinations thereof. The quantum dot may have any cross-sectional shape.
또한, 상기 양자점은 상업적으로 입수 가능하거나 임의의 방법으로 합성될 수 있다. 예를 들어, 수 나노 크기의 양자점은 화학적 습식 방법(wet chemical process)을 통하여 합성될 수 있다. 화학적 습식 방법에서는, 유기 용매 중에서 전구체 물질들을 반응시켜 결정 입자들을 성장시킬 수 있다. In addition, the quantum dots are commercially available or can be synthesized by any method. For example, quantum dots of a few nanometers in size can be synthesized through a wet chemical process. In a chemical wet process, precursor materials can be reacted in an organic solvent to grow crystal grains.
한편, 전구체 물질들과 함께 친수성 리간드 부착용 계면활성제를 투입하거나 형성 완료된 양자점과 유기 용매의 혼합액에 친수성 리간드 부착용 계면활성제를 투입할 수 있다.Meanwhile, a hydrophilic ligand-attaching surfactant may be added together with the precursor materials or a hydrophilic ligand-attaching surfactant may be added to the mixed solution of the formed quantum dots and the organic solvent.
일 구현예에 따른 친수성 리간드는 양자점의 표면에 배위되어 있을 수 있다. 양자점이 코어-쉘 구조를 가지는 경우, 친수성 리간드는 쉘의 외부로 노출된 표면에 배위되어 있을 수 있다. The hydrophilic ligand according to one embodiment may be coordinated to the surface of the quantum dot. When the quantum dot has a core-shell structure, the hydrophilic ligand may be coordinated to the surface exposed to the outside of the shell.
한편, 양자점의 표면에는 친수성 리간드 외 유기 용매 등이 더 배위되어있을수도 있다. 이처럼 양자점의 표면에 배위된 유기 용매는 소자 내에서 안정성에 영향을 줄 수 있으므로, 나노 결정의 표면에 배위되지 않은 여분의 유기물은 과량의 비용매(non-solvent)에 붓고, 얻어진 혼합물을 원심 분리하는 과정을 거쳐 제거할 수 있다. 비용매는 상업적으로 입수 가능한 다양한 물질들을 사용할 수 있다. 여분의 유기 용매를 제거한 후 양자점의 표면에 배위된 물질의 양은 양자점 무게의 50 중량% 이하, 예컨대, 30 중량% 이하, 20 중량% 이하, 또는 10 중량% 이하일 수 있다. 양자점 표면에 배위된 물질은 적어도 친수성 리간드를 포함하되, 미량의 잔여 유기 용매가 더 포함되어 있을 수도 있다. On the other hand, the surface of the quantum dots may be further coordinated with an organic solvent other than the hydrophilic ligand. Since the organic solvent coordinated on the surface of the quantum dots may affect the stability in the device, the excess organic substance not coordinated on the surface of the nanocrystals is poured into an excessive amount of non-solvent, and the obtained mixture is centrifuged It can be removed through the process. Non-cost carriers can use a variety of commercially available materials. The amount of the substance coordinated to the surface of the quantum dots after removing the excess organic solvent may be 50 wt% or less, for example, 30 wt% or less, 20 wt% or less, or 10 wt% or less of the quantum dot weight. The substance coordinated to the surface of the quantum dots contains at least a hydrophilic ligand, but may further contain a trace amount of residual organic solvent.
친수성 리간드는 친수성 잔기를 가지는 유기 리간드일 수 있다. 일 구현예에서, 상기 친수성 잔기를 가지는 유기 리간드로는 양 말단이 각각 친수성기로 치환된 C2 내지 C20 직쇄 또는 분지쇄 알킬기, 양 말단이 각각 친수성기로 치환된 C2 내지 C20 직쇄 또는 분지쇄 알케닐기, 2 이상의 탄소가 친수성기로 치환된 C2 내지 C20 직쇄 또는 분지쇄 지환족기일 수 있다. 한편, 일 구현예에서 친수성기는 티올기(-SH), 히드록시기(-OH), 또는 이들의 조합일 수 있다.The hydrophilic ligand may be an organic ligand having a hydrophilic moiety. In one embodiment, the organic ligand having a hydrophilic residue includes a C2 to C20 straight chain or branched chain alkyl group having both terminals substituted with a hydrophilic group, a C2 to C20 linear or branched alkenyl group having both terminals substituted with a hydrophilic group, 2 Or more carbon atoms may be a C2 to C20 linear or branched alicyclic group substituted with a hydrophilic group. Alternatively, in one embodiment, the hydrophilic group may be a thiol group (-SH), a hydroxy group (-OH), or a combination thereof.
한편, 일 구현예에서는 발광층 형성을 위한 조성물로 표면에 친수성 리간드가 부착되어 있는 양자점과 유기 용매를 사용하게 되며, 친수성 리간드에 의해 친수성을 띄게되는 양자점을 잘 분산시킬 수 있도록 친수성을 갖는 유기 용매를 사용한다. 일 구현예에 따른 친수성 유기 용매는 상업적으로 입수 가능한 다양한 친수성을 갖는 모든 유기 용매를 포함한다. 단, 친수성 유기 용매는 정공 수송층(130)으로 사용되는 재료와의 관계를 고려하여 선택될 수 있다. 이는 친수성 유기 용매가 발광층 형성 용액 공정 중 후술할 정공 수송층(130)과 반응하여 발광층(140)과 접하는 정공 수송층(130) 상부면을 손상시키는 것을 최소화하기 위함이다.In one embodiment, a composition for forming a light emitting layer uses a quantum dot having a hydrophilic ligand attached on its surface and an organic solvent. An organic solvent having a hydrophilic property is used to disperse quantum dots that are hydrophilic by a hydrophilic ligand. use. The hydrophilic organic solvent according to one embodiment includes all organic solvents having various hydrophilicity that are commercially available. However, the hydrophilic organic solvent may be selected in consideration of the relationship with the material used as the
정공 수송층(130)은 제1 전극(110)과 발광층(140)의 사이에 위치할 수 있다. 정공 수송층(130)은 발광층(140)으로 정공을 공급, 수송하는 역할을 수행한다. 정공 수송층(130)은 발광층(140)의 바로 아래에 형성되어 발광층(140)과 직접 접촉하고 있다.The
일 구현예에서 정공 수송층(130)은 공액 구조를 갖는 제1 유기물을 포함할 수 있다. 제1 유기물은 전술한 발광층(140) 형성을 위한 친수성 유기 용매와의 반응성이 최소화되는 재료를 주로 포함할 수 있다.In one embodiment, the
일 구현예에서, 제1 유기물은 퀴놀론계 화합물, 트리아진계 화합물, 퀴놀린계 화합물, 트리아졸계 화합물, 카바졸계 화합물, 방향족 아민 화합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. In one embodiment, the first organic material may comprise a quinolone-based compound, a triazine-based compound, a quinoline-based compound, a triazole-based compound, a carbazole-based compound, an aromatic amine compound, or a combination thereof.
한편, 정공 수송층(130)은 상기 화합물의 군으로부터 선택된 서로 다른 2종 이상의 제1 유기물들로 이루어진 것일 수 있다. 정공 수송층(130)이 서로 다른 2종 이상의 제1 유기물들로 이루어진 경우, 제1 유기물들은 블렌드(blend)되어 하나의 층을 형성하고 있을 수도 있고, 블렌드된 2 이상의 층을 이루고 있을 수도 있으며, 각각의 재료별로 구분되는 별개의 층을 이루고 있을 수도 있다.On the other hand, the
한편, 제1 유기물은 전도성 단분자 유기 나노 화합물일 수 있다. On the other hand, the first organic material may be a conductive monomolecular organic nano compound.
구체적으로 제1 유기물은, 하기 화학식 1 내지 화학식 2 로 나타내어지는 화합물 및 바이카바졸(bicarbazole)계 화합물 중 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.Specifically, the first organic material may include any one of a compound represented by the following
[화학식 1][Chemical Formula 1]
[화학식 2](2)
바이카바졸계 화합물은 선택적으로 질소 또는 고리 치환된 C1 내지 C12 알킬, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴 (예를 들어 페닐 또는 3-시아노페닐), 또는 C7 내지 C12 아릴알킬렌 (예를 들어 벤질)일 수 있다. 바이카바졸계 화합물은, 예를 들어 하기 화학식 3 내지 화학식 9로 나타내어지는 화합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The bicarbazole-based compound can be optionally substituted with a nitrogen or ring substituted C1 to C12 alkyl, a substituted or unsubstituted C6 to C12 aryl (such as phenyl or 3-cyanophenyl), or a C7 to C12 arylalkylene Benzyl). The bicarbazole-based compound may include, for example, a compound represented by the following general formula (3) to (9), or a combination thereof.
[화학식 3](3)
[화학식 4] [화학식 5][Chemical Formula 4]
[화학식 6] [화학식 7][Chemical Formula 6] < EMI ID =
[화학식 8][Chemical Formula 8]
[화학식 9][Chemical Formula 9]
일 구현예에서는 이러한 전도성 단분자 유기 나노 화합물을 포함하는 정공 수송층(130)을 증착 등의 방법을 이용하여 형성할 수 있으며, 2종 이상의 서로 다른 제1 유기물들을 블렌드 해야할 경우에는 공증착법을 이용하여 정공 수송층(130)을 형성할 수 있다. 이와 같이 증착법을 이용해 정공 수송층(130)을 형성할 경우, 정공 수송층(130)의 형성 두께가 목표 두께를 갖도록 정밀하게 제어할 수 있다.In one embodiment, the
정공 수송층(130)의 두께는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 전계 발광 소자(10) 내부 다른 구성요소들과의 관계를 고려하여 적절히 조절될 수 있다. 정공 수송층(130)은 예를 들어 20 nm 이상, 예를 들어 30 nm 이상, 예를 들어 40 nm 이상, 예를 들어 50 nm 이상, 예를 들어 60 nm 이상, 예를 들어 70 nm 이상, 예를 들어 80 nm 이상, 예를 들어 90 nm 이상, 예를 들어 100 nm 이상의 평균 두께를 가질 수도 있고, 예를 들어 230 nm 이하, 예를 들어 220 nm 이하, 예를 들어 210 nm 이하, 예를 들어 200 nm 이하, 예를 들어 190 nm 이하, 예를 들어 180 nm 이하, 예를 들어 170 nm 이하, 예를 들어 160 nm 이하의 평균 두께를 가질 수도 있다.The thickness of the
한편, 일 구현예에 따른 정공 수송층(130)은 전술한 친수성 유기 용매와의 반응성이 최소화되고 증착법을 통해 목표 두께를 정밀하게 제어할 수 있으므로, 일정 수준의 두께 균일성을 나타낼 수 있다. 보다 상세히, 정공 수송층(130)이 임의의 두 지점에서 각각 제1 두께와 제2 두께를 가진다고 가정할 때, 상기 제1 두께와 상기 제2 두께는 하기 수학식 1을 만족할 수 있다.Meanwhile, the
[수학식 1][Equation 1]
상기 수학식 1에서 t1은 상기 제1 두께이고, t2는 상기 제2 두께이며, t1-t2 ≥0, t1 >0, t2 >0, 0≤A≤25 이다.In the
일 구현예에서, 상기 제1 두께는 최초 정공 수송층 형성 시(발광층 형성 전)의 두께와 같거나, 이보다 작을 수 있으나, 상기 제2 두께보다는 크다.In one embodiment, the first thickness is equal to or less than the thickness of the initial hole transport layer (before forming the light emitting layer), but is greater than the second thickness.
일 구현예에서, 상기 제2 두께는 정공 수송층 위에 발광층을 형성한 후 측정된 최종 정공 수송층의 두께와 같거나, 이보다 클 수 있으나, 상기 제1 두께보다는 작다. In one embodiment, the second thickness may be equal to or greater than the thickness of the final hole transport layer measured after forming the light emitting layer on the hole transport layer, but less than the first thickness.
일 구현예에서, 제1, 제2 두께는 상기 정공 수송층 단면의 주사전자현미경 (Scanning Electron Microscopy, SEM) 이미지를 분석하여 얻어지는 것일 수 있다. 구체적으로, 제1 두께는 최초 형성된 정공 수송층(발광층 형성 전) 단면의 SEM 이미지로부터 임의의 두께를 선택함으로써 얻어질 수 있고, 제2 두께는 최종 정공 수송층(발광층 형성 후) 단면의 SEM 이미지로부터 임의의 두께를 선택함으로써 얻어질 수 있다.In one embodiment, the first and second thicknesses may be obtained by analyzing Scanning Electron Microscopy (SEM) images of the cross section of the hole transport layer. Specifically, the first thickness can be obtained by selecting an arbitrary thickness from the SEM image of the initially formed hole transporting layer (before forming the light emitting layer), and the second thickness can be obtained from the SEM image of the final hole transporting layer Can be obtained.
예를 들어, 상기 제1 두께와 제2 두께의 차이(t1-t2)는 발광층 형성에 의해 정공 수송층의 두께가 감소하는 정도를 나타내는 것일 수 있다.For example, the difference (t 1 -t 2 ) between the first thickness and the second thickness may indicate the degree of decrease in the thickness of the hole transport layer due to the formation of the light emitting layer.
한편, 상기 수학식 1에서, 상기 A는 제1 유기물의 종류, 친수성 유기 용매의 종류, 서로 다른 2종 이상의 제1 유기물이 블렌드 되었는지 여부 등에 따라 달라질 수 있으나, 예를 들어 0≤A≤20, 0≤A≤15, 0≤A≤10, 또는 0≤A≤5 의 범위를 만족할 수 있다.In Equation (1), A may vary depending on, for example, the kind of the first organic material, the kind of the hydrophilic organic solvent, whether two or more different first organic materials are blended, A? 15, 0? A? 10, or 0? A? 5.
상기 A는 최초 정공 수송층 형성 시의 두께 대비 발광층 형성 후의 정공 수송층의 두께 감소율을 나타내는 것일 수 있다.A may be a thickness reduction ratio of the hole transport layer after the formation of the light emitting layer compared to the thickness at the time of forming the initial hole transport layer.
일 구현예에 따른 정공 수송층(130)이 상기 수학식 1을 만족하는 경우, 정공 수송층(130) 상부면 모폴로지(morphology)를 비교적 균일한 수준으로 제어할 수 있다. 이와 같이 정공 수송층(130)의 상부면 모폴로지를 균일한 수준으로 제어할 경우, 그렇지 못한 경우 대비 구동 전압과 누설 전류를 낮출 수 있으므로 여기자를 발광층에 효과적으로 구속시킬 수 있으며, 이에 따라 전계 발광 소자(10)의 발광 효율을 개선할 수 있다.When the
도 2는 정공 수송층 재료로 일반적으로 사용되는 유기물과 각 양자점(Red QD, Green QD, Blue QD)의 일중항-삼중항 에너지를 비교한 그래프이다. 도 2에서는 일반적인 유기물의 예시로 폴리(9,9-디옥틸플루오렌-co-N-(4-부틸페닐)디페닐아민 [Poly(9,9-dioctyl-fluorene-co-N-(4-butylphenyl)-diphenylamine), TFB]를 들었다. FIG. 2 is a graph comparing the singlet-triplet energies of the organic materials generally used as the hole transport layer material and the quantum dots (Red QD, Green QD, and Blue QD). In FIG. 2, an example of a typical organic material is poly (9,9-dioctylfluorene-co-N- (4-butylphenyl) butylphenyl) -diphenylamine), TFB].
도 2를 참고하면, 정공 수송층(130) 재료로 일반적으로 사용되는 유기물은 대략 2.5 eV 이하, 예를 들어 2.2 eV 내지 2.3 eV의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T1)를 갖는다. 이와 같은 일반적인 유기물은 일반적으로 약 2.0 eV 수준의 최대 여기 일중항 에너지 준위(S1)를 갖는 적색 양자점과 함께 사용할 수 있을 뿐이다. 즉, 약 2.4 eV 수준, 2.7 eV 수준의 최대 여기 일중항 에너지 준위를 갖는 녹색 양자점과 청색 양자점에 전술한 일반적인 유기물을 적용할 경우, 발광층에서 발생된 여기자가 발광층에 구속되지 않고 소광(quenching)될 우려가 있다. 따라서 녹색 소자와 청색 소자에 정공 수송층(130) 재료로 전술한 유기물을 적용할 경우 발광 효율이 크게 저하될 우려가 있다.Referring to FIG. 2, organic materials commonly used as the material of the
반면, 일 구현예에 따른 제1 유기물은 전술한 전도성 단분자 유기 나노 화합물을 포함하여, 전술한 일반적인 유기물과는 상이한 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T1)를 갖는다.On the other hand, the first organic material according to one embodiment includes the above-described conductive mono molecular organic nanocomposite and has a lowest excitation triplet energy level (T1) different from the above-described general organic material.
도 3은 일 구현예에 따른 제1 유기물과 각 양자점의 일중항-삼중항 에너지를 비교한 그래프이다.FIG. 3 is a graph comparing the singlet-triplet energies of the first organic material and each quantum dot according to one embodiment.
도 3을 참고하면, 제1 유기물은 적색 양자점, 녹색 양자점의 최대 일중항 에너지 준위보다 높은 최저 여기 삼중항 에너지 준위를 가진다. 또한 제1 유기물은 청색 양자점의 최대 일중항 에너지 준위와 거의 유사한 수준의 최저 여기 삼중항 에너지 준위를 나타내며, 심지어 청색 양자점의 최대 일중항 에너지 준위를 초과하는 최저 여기 삼중항 에너지 준위를 가질 수도 있다. Referring to FIG. 3, the first organic material has a lowest excitation triplet energy level higher than the maximum singlet energy level of the red quantum dot and the green quantum dot. The first organic material also exhibits the lowest excited triplet energy level at about the same level as the maximum singlet energy level of the blue quantum dot and may even have the lowest excited triplet energy level above the maximum singlet energy level of the blue quantum dot.
일 구현예에 따른 제1 유기물의 최저 여기 삼중항 에너지 준위(T1)는 예를 들어 2.6 eV 이상, 예를 들어 2.7 eV 이상, 예를 들어 2.8 eV 이상이고, 예를 들어 3.2 eV 이하, 예를 들어 3.1 eV 이하, 예를 들어 3.0 eV 이하일 수 있다.For example, the lowest-excitation triplet energy level (T1) of the first organic material according to one embodiment is 2.6 eV or more, for example, 2.7 eV or more, for example, 2.8 eV or more, For example less than or equal to 3.1 eV, for example less than or equal to 3.0 eV.
이와 같이 최저 여기 삼중항 에너지 준위가 발광층(140)에 사용되는 청색 양자점의 최대 일중항 에너지 준위 수준과 비슷한 제1 유기물을 정공 수송층(130) 재료로 포함할 경우, 발광층(140)에 여기자를 효과적으로 구속할 수 있다.When the first organic material having the lowest triplet energy level similar to the maximum singlet energy level of the blue quantum dot used in the
한편, 일 구현예에 따른 전계 발광 소자(10)는 제1 전극(110)과 정공 수송층(130) 사이에 위치하는 정공 주입층(120)을 더 포함할 수 있다. 정공 주입층(120)은 정공 수송층(130)과 함께 발광층(140)으로 정공을 공급하는 역할을 수행할 수 있으며, 정공 수송층(130)의 형성 두께, 재료 등을 고려하여 생략될 수도 있다.The
한편, 정공 주입층(120)은 공액 구조를 갖는 제2 유기물을 포함할 수 있다. 제2 유기물은 전도성 단분자 유기 나노 화합물, 공액 구조를 갖는 전도성 저분자 유기 나노 화합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. On the other hand, the
정공 주입층(120)은 전술한 정공 수송층(130)과 동일한 증착 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.The
제2 유기물은 전도성 단분자 유기 나노 화합물은 퀴놀론계 화합물, 트리아진계 화합물, 퀴놀린계 화합물, 트리아졸계 화합물, 카바졸계 화합물, 방향족 아민 화합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The second organic material may include a conductive monomolecular organic nano compound, such as a quinolone compound, a triazine compound, a quinoline compound, a triazole compound, a carbazole compound, an aromatic amine compound, or a combination thereof.
제2 유기물이 전도성 단분자 유기 나노 화합물인 경우, 제2 유기물은 전술한 제1 유기물과 같을 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.When the second organic material is a conductive monomolecular organic nanocomposite, the second organic material may be the same as or different from the first organic material.
한편, 일 구현예에 따른 정공 주입층(120)은 제2 유기물로 이루어지되, 제2 유기물은 p타입 도펀트로 도핑되어 있을 수 있다. p타입 도펀트는 공지된 p타입 도펀트를 비제한적으로 이용 가능하다. 이를 통해 정공 주입층(120)이 전계 발광 소자(10) 내에서 정공 공급 소스 역할을 더욱 강화할 수 있다. Meanwhile, the
일 구현예에서 전자 수송층(150)은 발광층(140)과 제2 전극(160) 사이에 배치되어 발광층(140)에 전하를 수송하는 역할을 수행한다. 전자 수송층은 무기 산화물 나노입자를 포함하거나 혹은 증착에 의해 형성되는 유기층일 수 있다.In one embodiment, the
한편, 전자 수송층(150)과 제2 전극(160) 사이에는 전자의 주입을 용이하게 하는 전자 주입층, 및/또는 정공의 이동을 저지하는 정공 차단층이 더 형성되어 있을 수 있다. Between the
전자 수송층(150), 전자 주입층, 정공 차단층 각각의 두께는 적절히 선택할 수 있다. 예컨대, 각층의 두께는 1 nm 이상 및 500 nm 이하일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 전자 주입층은 증착에 의해 형성되는 유기층일 수 있다.The thicknesses of the
상기 전자 주입층 및/또는 전자 수송층(150)은 예컨대 1,4,5,8-나프탈렌-테트라카르복실릭 디안하이드라이드(1,4,5,8-naphthalene-tetracarboxylic dianhydride, NTCDA), 바소쿠프로인(bathocuproine, BCP), 트리스[3-(3-피리딜)-메시틸]보레인(3TPYMB), LiF, Alq3, Gaq3, Inq3, Znq2, Zn(BTZ)2, BeBq2, ET204 (8-(4-(4,6-di(naphthalen-2-yl)-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl)quinolone), 8-hydroxyquinolinato lithium (Liq), n형 금속 산화물 (예를 들어, ZnO, HfO2 등), ET204 (8-(4-(4,6-di(naphthalen-2-yl)-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl)quinolone), Bphen, ABH113, NET218, NET338, NDN77, NDN87, 및 이들의 조합에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The electron injection layer and / or the
상기 정공 차단층(HBL)은 예컨대 1,4,5,8-나프탈렌-테트라카르복실릭 디안하이드라이드(1,4,5,8-naphthalene-tetracarboxylic dianhydride, NTCDA), 바소쿠프로인(BCP), 트리스[3-(3-피리딜)-메시틸]보레인(3TPYMB), LiF, Alq3, Gaq3, Inq3, Znq2, Zn(BTZ)2, BeBq2 및 이들의 조합에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The hole blocking layer (HBL) may include, for example, 1,4,5,8-naphthalene-tetracarboxylic dianhydride (NTCDA), vicocloin (BCP) , tris [3- (3-pyridyl) mesityl] the borane (3TPYMB), LiF, Alq 3, Gaq3, Inq3, Znq2, Zn (BTZ) 2, at least one selected from BeBq 2, and combinations thereof But is not limited thereto.
이와 같이 일 구현예에 따른 전계 발광 소자(10)는 발광층(140)을 제외한 나머지 구성요소들을 증착 등의 방법에 의해 형성할 수 있다. 따라서 표시 장치 형성 시, 발광층(140)을 제외한 나머지 구성요소들을 공통층으로 형성하기 용이하다. As described above, the
일 구현예에 따른 전계 발광 소자(10)에서, 전자 수송층(150) 상부면은 발광층(140) 형성용 조성물의 용액 공정 중 직접 접촉하게 되지만, 친수성 유기 용매와의 반응성이 최소화될 수 있으므로 용액 공정이 완료되더라도 전자 수송층(150) 상부면 모폴로지가 대체로 균일한 수준으로 유지될 수 있다. 따라서, 이러한 전자 수송층(150)의 상부면 모폴로지에 의해 구동 전압과 누설 전류를 낮출 수 있다.In the
또한, 상기 전자 수송층(150) 형성용 재료는 에너지 준위가 가장 높은 청색 양자점의 최대 여기 일중항 에너지 준위와 비슷한 수준의 높은 최저 여기 삼중항 에너지 준위를 가진다. 이에 따라, 여기자를 효과적으로 발광층(140)에 구속할 수 있다.In addition, the material for forming the
이하에서는 전술한 전계 발광 소자(10)를 포함하는 표시 장치에 대하여 설명한다.Hereinafter, a display device including the above-described
일 구현예에 따른 표시 장치는 기판과, 기판 위에 형성되어 있는 구동 회로, 구동 회로 위에 소정 간격으로 각각 이격되어 배치되어 있는 제1 전계 발광 소자, 제2 전계 발광 소자 및 제3 전계 발광 소자를 포함할 수 있다.The display device according to an embodiment includes a substrate, a driving circuit formed on the substrate, a first electroluminescent element, a second electroluminescent element, and a third electroluminescent element spaced apart from each other at a predetermined interval on the driving circuit can do.
제1 내지 제3 전계 발광 소자는 전술한 전계 발광 소자(10)와 동일한 구조를 가질 수 있으며, 각각의 양자점이 발광하는 광의 파장이 상이하다.The first to third electroluminescent elements may have the same structure as the
일 구현예에서 제1 전계 발광 소자는 적색광을 발광하는 적색 소자이고, 제2 전계 발광 소자는 녹색광을 발광하는 녹색 소자이며, 제3 전계 발광 소자는 청색광을 발광하는 청색 소자일 수 있다. 즉, 제1 내지 제3 전계 발광 소자는 표시 장치 내에서 각각 적색, 녹색, 청색을 표시하는 화소(pixel)일 수 있다. In one embodiment, the first electroluminescent element is a red element that emits red light, the second electroluminescent element is a green element that emits green light, and the third electroluminescent element is a blue element that emits blue light. That is, the first to third electroluminescent elements may be pixels displaying red, green, and blue, respectively, in the display device.
다만, 일 구현예가 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 내지 제3 전계 발광 소자가 각각 마젠타(magenta), 옐로우(yellow), 시안(cyan) 색을 표시할 수도 있고, 이외 다른 색을 표시할 수도 있다.However, one embodiment is not necessarily limited thereto, and the first to third electroluminescent elements may respectively display magenta, yellow, and cyan colors, or may display other colors have.
한편, 제1 내지 제3 전계 발광 소자 중 어느 하나만이 전술한 전계 발광 소자(10)일 수 있다. 이 경우, 적어도 청색을 표시하는 제3 전계 발광 소자는 전술한 전계 발광 소자(10)인 것이 좋다.On the other hand, only one of the first to third electroluminescent elements may be the
한편, 일 구현예에 따른 표시 장치에서 각 화소의 발광층을 제외한 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 정공 차단층 등은 일체로서 공통층을 이루고 있을 수 있다. 다만, 일 구현예가 반드시 이에 제한되는 것은 아니고 표시 장치 내 각 화소별로 독립된 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 정공 차단층을 갖추고 있을 수도 있고, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 정공 차단층 중 어느 하나 이상은 공통층을, 나머지는 별개의 독립된 층을 이루고 있을 수도 있다. On the other hand, in the display device according to an exemplary embodiment, the hole injection layer, the hole transport layer, the electron transport layer, the electron injection layer, the hole blocking layer, and the like excluding the light emitting layer of each pixel may be formed as a single layer. However, the present invention is not limited to this, and each pixel in the display device may have an independent hole injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and a hole blocking layer, , The electron injection layer, and the hole blocking layer may form a common layer, and the remaining layers may form separate independent layers.
기판은 투명한 절연 기판이며, 연성 물질로 이루어질 수 있다. 기판은 유리, 또는 유리전이점(Tg)이 150℃ 보다 큰 필름 형태의 고분자 물질로 이루어질 수 있으며, 예컨대, COC(Cyclo Olefin Copolymer) 또는 COP(Cyclo Olefin Polymer) 계열의 소재로 이루어질 수 있다. 기판의 위에는 전술한 제1 내지 제3 전계 발광 소자가 모두 형성되어 있다. 즉, 일 구현예에 따른 표시 장치의 기판은 공통층을 이루고 있다.The substrate is a transparent insulating substrate and may be made of a soft material. The substrate may be made of glass, or a polymeric material having a glass transition point (Tg) higher than 150 ° C, and may be made of COC (Cyclo Olefin Copolymer) or COP (Cyclo Olefin Polymer). On the substrate, all the first to third electroluminescent elements described above are formed. That is, the substrate of the display device according to an embodiment forms a common layer.
구동 회로는 기판 위에 위치하며, 제1 내지 제3 전계 발광 소자 각각과 독립적으로 연결된다. 구동 회로는 하나 하나 이상의 스캔 라인, 데이터 라인, 구동 전원 라인, 공통 전원 라인 등을 포함하는 배선, 하나의 유기 발광 소자에 대응하여 배선에 연결된 둘 이상의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)와 하나 이상의 커패시터(capacitor) 등을 포함할 수 있다. 구동 회로는 공지된 다양한 구조를 가질 수 있다.The driving circuit is disposed on the substrate, and is independently connected to each of the first to third electroluminescent elements. The driving circuit may include a wiring including one or more scan lines, a data line, a driving power supply line, a common power supply line and the like, two or more thin film transistors (TFT) connected to wirings corresponding to one organic light emitting element, Capacitors, and the like. The driving circuit can have a variety of known structures.
이상에서 살펴본 바와 같이, 일 구현예에 따른 표시 장치는 백라이트유닛 등의 별도 광원을 배치하지 않고도 색순도 및 색재현율이 우수한 화상을 표시할 수 있다. 또한, 일 구현예에 따른 표시 장치는 특히 소자 내 누설 전류와 구동 전압을 낮출 수 있고 각 소자의 여기자 소광 현상을 최소화할 수 있는 바, 저전력으로도 우수한 발광 특성을 나타낼 수 있다.As described above, the display device according to an embodiment can display an image with excellent color purity and color reproduction ratio without disposing a separate light source such as a backlight unit. In addition, the display device according to an exemplary embodiment can reduce the leakage current and the driving voltage in the device and can minimize the exciton extinction phenomenon of each device, and can exhibit excellent luminescence characteristics even at low power.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described. However, the embodiments described below are only intended to illustrate or explain the present invention, and thus the present invention should not be limited thereto.
실시예 1 Example 1
유리 기판 위에 ITO층을 증착하고, 그 위에 화학식 1로 표현되는 유기물을 증착하여 정공 주입층을 형성하고, 그 위에 전술한 바이카바졸계 화합물(SDI社 제조, 화학식 9로 표현되는 화합물)을 증착하여 정공 수송층을 형성한다. 형성된 정공 수송층의 두께는 약 52 nm 이다.An ITO layer is deposited on a glass substrate, and an organic material represented by the formula (1) is deposited thereon to form a hole injection layer. A bicanabazole compound (a compound represented by the formula (9), manufactured by SDI) Thereby forming a hole transporting layer. The thickness of the formed hole transporting layer is about 52 nm.
이와 별개로, 적색 양자점(InP)과 친수성 계면활성제(머캅토 헥산올)를 혼합하여, 적색 양자점 표면에 친수성 리간드를 부착한다. 이 경우, 머캅토 헥산올에 함유된 티올기(-SH)는 적색 양자점 표면과 화학적으로 결합된다. 이후, 친수성 리간드가 부착된 적색 양자점을 이소프로필알콜(Isopropyl Alchol, IPA)에 분산시켜 발광층 형성용 조성물을 준비한다. Separately, a red quantum dot (InP) and a hydrophilic surfactant (mercaptohexanol) are mixed to attach a hydrophilic ligand to the red quantum dot surface. In this case, the thiol group (-SH) contained in the mercaptohexanol is chemically bonded to the red quantum dot surface. Thereafter, a red quantum dot having a hydrophilic ligand attached thereto is dispersed in isopropyl alcohol (IPA) to prepare a composition for forming a light emitting layer.
준비된 발광층 형성용 조성물을 정공 수송층 위에 도포 후 질소 분위기에서 건조하여, 정공 수송층 바로 위에 발광층을 형성한다. 발광층 형성 과정에서 이소프로필알콜에 의해 변경된 정공 수송층의 두께는 약 47.5 nm 이다.The prepared composition for forming a light emitting layer is coated on the hole transporting layer and dried in a nitrogen atmosphere to form a light emitting layer directly on the hole transporting layer. The thickness of the hole transport layer changed by isopropyl alcohol in the process of forming the light emitting layer is about 47.5 nm.
이후, 발광층 위에 트리아릴 트리아진계 화합물(SDI社 제조, ET204)과 리튬 퀴놀레이트(Liq)를 1:1의 중량비로 진공 조건에서 공증착을 수행하여 전자 수송층을 형성하고, 그 위에 Liq를 증착하여 전자 주입층을 형성한다. 이후, 전자 주입층 위에 Al층을 증착하여, 실시예 1에 따른 적색 양자점 발광층을 포함하는 전계 발광 소자(ITO/화학식 1/화학식 9/Red QD/트리아릴 트리아진계 화합물:Liq(1:1)/Liq/Al)를 제조한다.Then, a triaryltriazine compound (ET204, manufactured by SDI Co., Ltd.) and lithium quinolate (Liq) were co-deposited on the light emitting layer at a weight ratio of 1: 1 in a vacuum condition to form an electron transport layer, and Liq was deposited thereon Thereby forming an electron injection layer. Thereafter, an Al layer was deposited on the electron injection layer to form an electroluminescent device (ITO /
실시예 2 Example 2
친수성 유기 용매로 이소프로필알콜 대신 메탄올을 사용하고, 발광층 형성 과정에서 메탄올에 의해 변경된 정공 수송층의 두께가 약 48 nm 인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐, 실시예 2에 따른 적색 양자점 발광층을 포함하는 전계 발광 소자(ITO/화학식 1/화학식 9/Red QD/ 트리아릴 트리아진계 화합물:Liq(1:1)/Liq/Al)를 제조한다.The procedure of Example 1 was repeated except that methanol was used instead of isopropyl alcohol as a hydrophilic organic solvent and the thickness of the hole transport layer changed by methanol in the process of forming the light emitting layer was about 48 nm. (ITO / Chemical Formula 9 / Red QD / triaryltriazine compound: Liq (1: 1) / Liq / Al) containing a light emitting layer is prepared.
실시예 3 Example 3
친수성 유기 용매로 이소프로필알콜 대신 에탄올을 사용하고, 발광층 형성 과정에서 에탄올에 의해 변경된 정공 수송층의 두께가 약 45 nm 인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐, 실시예 3에 따른 적색 양자점 발광층을 포함하는 전계 발광 소자(ITO/ 화학식 1/화학식 9/Red QD/ 트리아릴 트리아진계 화합물:Liq(1:1)/Liq/Al)를 제조한다.The procedure of Example 1 was repeated except that ethanol was used instead of isopropyl alcohol as the hydrophilic organic solvent and the thickness of the hole transport layer modified by ethanol in the light emitting layer formation process was about 45 nm. (ITO / Chemical Formula 9 / Red QD / triaryltriazine compound: Liq (1: 1) / Liq / Al) containing a light emitting layer is prepared.
실시예 4 Example 4
정공 수송층 재료로 화학식 9로 표현되는 바이카바졸계 화합물 대신 화학식 2로 표현되는 화합물을 사용하여 약 27.8 nm 두께의 정공 수송층을 형성하고, 발광층 형성 과정에서 이소프로필알콜에 의해 변경된 정공 수송층의 두께가 약 23.6 nm 인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐, 실시예 4에 따른 적색 양자점 발광층을 포함하는 전계 발광 소자(ITO/화학식 1/화학식 2/Red QD/트리아릴 트리아진계 화합물:Liq(1:1)/Liq/Al)를 제조한다.A hole transporting layer having a thickness of about 27.8 nm was formed using the compound represented by
실시예 5 Example 5
친수성 유기 용매로 이소프로필알콜 대신 메탄올을 사용하고, 발광층 형성 과정에서 메탄올에 의해 변경된 정공 수송층의 두께가 약 24.4 nm 인 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 과정을 거쳐, 실시예 5에 따른 적색 양자점 발광층을 포함하는 전계 발광 소자(ITO/화학식 1/화학식 2/Red QD/ 트리아릴 트리아진계 화합물:Liq(1:1)/Liq/Al)를 제조한다.The procedure of Example 4 was repeated except that methanol was used instead of isopropyl alcohol as the hydrophilic organic solvent and the thickness of the hole transport layer changed by methanol in the light emitting layer formation process was about 24.4 nm. (ITO /
실시예 6 Example 6
친수성 유기 용매로 이소프로필알콜 대신 에탄올을 사용하고, 발광층 형성 과정에서 메탄올에 의해 변경된 정공 수송층의 두께가 약 21.5 nm 인 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 과정을 거쳐, 실시예 6에 따른 적색 양자점 발광층을 포함하는 전계 발광 소자(ITO/화학식 1/화학식 2/Red QD/트리아릴 트리아진계 화합물:Liq(1:1)/Liq/Al)를 제조한다.The procedure of Example 4 was repeated except that ethanol was used instead of isopropyl alcohol as the hydrophilic organic solvent and the thickness of the hole transport layer changed by methanol in the process of forming the light emitting layer was about 21.5 nm. (ITO /
실시예 7 Example 7
적색 양자점 대신 청색 양자점(ZnTeSe)을 사용하여 발광층 형성용 조성물을 준비하고, 이를 이용하여 청색 양자점 발광층을 형성하는 것을 제외하고는, 전술한 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐, 실시예 7에 따른 청색 양자점 발광층을 포함하는 전계 발광 소자(ITO/화학식 1/화학식 9/Blue QD/트리아릴 트리아진계 화합물:Liq(1:1)/Liq/Al)를 제조한다.Except that a composition for forming a light emitting layer was prepared using a blue quantum dot (ZnTeSe) instead of a red quantum dot, and a blue quantum dot light emitting layer was formed using the composition for forming a light emitting layer. (ITO / Chemical Formula 9 / Blue QD / triaryltriazine compound: Liq (1: 1) / Liq / Al) containing a quantum dot luminescent layer is prepared.
비교예 1 Comparative Example 1
유리 기판 위에 ITO층을 증착하고, 그 위에, TFB와 유기 용매가 혼합된 정공 보조층 조성물을 도포한다. 이후, 도포된 정공 보조층 조성물 위에 전술한 실시예 1에서 준비한 발광층 형성용 조성물을 도포한다. 이후, 도포된 정공 보조층 조성물과 발광층 형성용 조성물을 함께 질소 분위기에서 건조하여, TFB로 이루어진 정공 보조층과 적색 양자점을 포함하는 발광층을 함께 형성한다. 이후, 발광층 위에 트리아릴 트리아진계 화합물과 Liq를 1:1의 중량비로 진공 조건에서 공증착을 수행하여 전자 수송층을 형성하고, 그 위에 Liq를 증착하여 전자 주입층을 형성한다. 이후, 전자 주입층 위에 Al층을 증착하여, 비교예 1에 따른 적색 양자점 발광층을 포함하는 전계 발광 소자(ITO/TFB/Red QD/트리아릴 트리아진계 화합물:Liq(1:1)/Liq/Al)를 제조한다.An ITO layer is deposited on a glass substrate, and a hole-assist layer composition in which TFB and an organic solvent are mixed is applied thereon. Then, the composition for forming a light emitting layer prepared in Example 1 described above is applied onto the applied hole-assist layer composition. Subsequently, the applied hole-assist layer composition and the composition for forming a light-emitting layer are dried together in a nitrogen atmosphere to form a hole-assist layer made of TFB and a light-emitting layer including red quantum dot together. Thereafter, a triaryltriazine compound and Liq are co-deposited on the light emitting layer at a weight ratio of 1: 1 in a vacuum condition to form an electron transport layer, and Liq is deposited thereon to form an electron injection layer. Then, an Al layer was deposited on the electron injection layer to form an electroluminescent device (ITO / TFB / Red QD / triaryltriazine compound: Liq (1: 1) / Liq / Al ).
비교예 2 Comparative Example 2
친수성 유기 용매로 이소프로필알콜 대신 부탄올을 사용하고, 발광층 형성 과정에서 부탄올에 의해 변경된 정공 수송층의 두께가 약 31 nm 인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐, 비교예 2에 따른 적색 양자점 발광층을 포함하는 전계 발광 소자(ITO/화학식 1/화학식 9/Red QD/트리아릴 트리아진계 화합물:Liq(1:1)/Liq/Al)를 제조한다.Except that butanol was used in place of isopropyl alcohol as the hydrophilic organic solvent and the thickness of the hole transport layer changed by butanol was about 31 nm in the process of forming the light emitting layer, the red quantum dot according to Comparative Example 2 (ITO / Chemical Formula 9 / Red QD / triaryltriazine compound: Liq (1: 1) / Liq / Al) containing a light emitting layer is prepared.
비교예 3 Comparative Example 3
친수성 유기 용매인 이소프로필알콜 대신 부탄올을 사용하고, 발광층 형성 과정에서 부탄올에 의해 변경된 정공 수송층의 두께가 약 14.5 nm 인 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 과정을 거쳐, 비교예 3에 따른 적색 양자점 발광층을 포함하는 전계 발광 소자(ITO/화학식 1/화학식 2/Red QD/트리아릴 트리아진계 화합물:Liq(1:1)/Liq/Al)를 제조한다.Except that butanol was used in place of isopropyl alcohol which is a hydrophilic organic solvent and the thickness of the hole transport layer changed by butanol was about 14.5 nm in the process of forming the light emitting layer, the red quantum dot (ITO /
비교예 4 Comparative Example 4
친수성 유기 용매인 이소프로필알콜 대신 소수성 유기 용매인 시클로헥산을 사용하고, 발광층 형성 과정에서 시클로헥산에 의해 변경된 정공 수송층의 두께가 5 nm 미만인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐, 비교예 4에 따른 적색 양자점 발광층을 포함하는 전계 발광 소자(ITO/화학식 1/바이카바졸계 화합물/Red QD/트리아릴 트리아진계 화합물:Liq(1:1)/Liq/Al)를 제조한다.The procedure of Example 1 was repeated except that cyclohexane which is a hydrophobic organic solvent was used instead of isopropyl alcohol which is a hydrophilic organic solvent and the thickness of the hole transporting layer modified by cyclohexane was less than 5 nm in the process of forming the light emitting layer, (ITO / 1 / bicarbazole compound / Red QD / triaryltriazine compound: Liq (1: 1) / Liq / Al) containing a red quantum dot light emitting layer according to
비교예 5 Comparative Example 5
친수성 유기 용매인 이소프로필알콜 대신 소수성 유기 용매인 시클로헥산을 사용하고, 발광층 형성 과정에서 시클로헥산에 의해 변경된 정공 수송층의 두께가 5 nm 미만인 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 과정을 거쳐, 비교예 5에 따른 적색 양자점 발광층을 포함하는 전계 발광 소자(ITO/화학식 1/화학식 2/Red QD/트리아릴 트리아진계 화합물:Liq(1:1)/Liq/Al)를 제조한다.The procedure of Example 4 was repeated except that cyclohexane which is a hydrophobic organic solvent was used instead of isopropyl alcohol which is a hydrophilic organic solvent and the thickness of the hole transporting layer changed by cyclohexane was less than 5 nm in the process of forming the light emitting layer, (ITO /
비교예 6 Comparative Example 6
적색 양자점 대신 청색 양자점(ZnTeSe)을 사용하여 발광층 형성용 조성물을 준비하고, 이를 이용하여 청색 양자점 발광층을 형성하는 것을 제외하고는, 전술한 비교예 1와 동일한 과정을 거쳐, 비교예 6에 따른 청색 양자점 발광층을 포함하는 전계 발광 소자(ITO/TFB/Blue QD/트리아릴 트리아진계 화합물:Liq(1:1)/Liq/Al)를 제조한다.Except that a composition for forming a light emitting layer was prepared using a blue quantum dot (ZnTeSe) instead of a red quantum dot, and a blue quantum dot light emitting layer was formed using the composition. (ITO / TFB / Blue QD / triaryltriazine compound: Liq (1: 1) / Liq / Al) containing a quantum dot luminescent layer is prepared.
평가 1: 제1유기층 재료 변화에 따른 소자 특성 변화 Evaluation 1: Device characteristics change according to the change of the first organic layer material
전술한 실시예 1, 비교예 1에서 얻어진 전계 발광 소자 각각에 대한 전압-전류밀도 관계, 휘도-외부양자효율 관계, 및 파장-정규화된 강도 관계를 각각 측정하고, 이를 각각 도 4 내지 도 6으로 나타낸다.The voltage-current density relationship, the luminance-external quantum efficiency relation, and the wavelength-normalized intensity relation for each of the electroluminescent devices obtained in Example 1 and Comparative Example 1 were measured, .
도 4는 실시예 1과 비교예 1에 따른 전계 발광 소자의 전압-전류밀도 그래프를 나타낸 것이다.FIG. 4 is a graph showing a voltage-current density of the electroluminescent device according to Example 1 and Comparative Example 1. FIG.
도 4를 참고하면, 실시예 1은 5 mA에서의 전압이 3.938 V이나, 비교예 1은 동일 조건에서 5.417 V의 높은 전압을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 이는 단분자 재료로 전하 수송층을 형성한 실시예 1의 경우가, 고분자 재료로 전하 수송층을 형성한 비교예 1 대비 수송층 내 정공 이동도가 우수하기 때문인 것으로 파악된다.Referring to FIG. 4, it can be seen that the voltage at 5 mA in Example 1 is 3.938 V, while the voltage in Comparative Example 1 shows a high voltage of 5.417 V under the same conditions. It is understood that the case of Example 1 in which a charge transport layer is formed of a single-molecule material is superior to Comparative Example 1 in which a charge transport layer is formed of a polymer material, and the hole mobility in the transport layer is excellent.
도 5는 실시예 1과 비교예 1에 따른 전계 발광 소자의 휘도-외부양자효율 그래프를 나타낸 것이다.FIG. 5 is a graph of luminance-external quantum efficiency of an electroluminescent device according to Example 1 and Comparative Example 1. FIG.
도 5를 참고하면, 실시예 1에 따른 전계 발광 소자는 1500 nit 이하 휘도 구간에서 비교예 1과 동등한 수준의 외부양자효율을 나타냄을 확인할 수 있으며, 특히 100 nit에서 1.54 %로 가장 우수한 외부양자효율을 나타낼 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that the electroluminescent device according to Example 1 exhibits external quantum efficiency equal to that of Comparative Example 1 in a luminance range of 1500 nit or less, and particularly, the external quantum efficiency Can be expressed.
도 6은 실시예 1과 비교예 1에 따른 전계 발광 소자의 파장-정규화된 강도 그래프를 나타낸 것이다.FIG. 6 is a graph showing a wavelength-normalized intensity of an electroluminescent device according to Example 1 and Comparative Example 1. FIG.
도 6을 참고하면, 실시예 1과 비교예 1 모두, 중심 파장이 629 nm 내지 631 nm 를 나타내고, 반치폭이 약 40 nm 수준으로 유사한 값을 나타냄을 알 수 있다. 한편, 실시예 1에 따른 방출광의 (CIE_X, CIE_Y) 값은 (0.6747, 0.3234)이고, 비교예 1에 따른 방출광은 (0.6756, 0.3200)으로 나타나는데, 도 7과 함께 참고하면 실시예 1과 비교예 1의 방출광은 동등한 색도, 강도, 및 색순도를 갖는 적색광임을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, it can be seen that both the first and the first comparative examples exhibit a center wavelength of 629 nm to 631 nm and a half-width of about 40 nm. (CIE_X, CIE_Y) values according to Example 1 are (0.6747, 0.3234) and emitted light according to Comparative Example 1 is (0.6756, 0.3200). Referring to FIG. 7, It can be seen that the emitted light of Example 1 is red light having equivalent chromaticity, intensity, and color purity.
평가 2: 정공 수송층 재료와 유기 용매 종류에 따른 정공 수송층 두께 변화 Evaluation 2: Change of hole transport layer thickness according to hole transport layer material and organic solvent type
전술한 실시예 1 내지 실시예 6과 비교예 2 내지 비교예 6에 따른 전계 발광 소자 각각에 대한 사양과 최초 정공 수송층 형성 시 두께, 발광층 형성 후 정공 수송층 두께, 최초 형성시의 두께 대비 발광층 형성 후 두께 감소율을 각각 정리하여 하기 표 1에 나타낸다.The specifications for each of the electroluminescent devices according to Examples 1 to 6 and Comparative Examples 2 to 6 described above, the thickness at the time of forming the initial hole transporting layer, the thickness of the hole transporting layer after formation of the light emitting layer, The thickness reduction rates are summarized in Table 1 below.
종류Organic solvent
Kinds
표 1을 참고하면, 실시예 1 내지 실시예 6은 비교예들 대비 매우 낮은 두께 감소율을 나타냄을 확인할 수 있다. Referring to Table 1, it can be seen that Examples 1 to 6 exhibit a very low thickness reduction ratio compared with Comparative Examples.
한편, 실시예 1 내지 실시예 3, 또는 실시예 4 내지 실시예 6으로부터 동일한 정공 수송층 재료를 사용하더라도 친수성 유기 용매의 종류에 따라 두께 감소율이 서로 상이함을 확인할 수 있다. On the other hand, from Examples 1 to 3 and Examples 4 to 6, it can be confirmed that the thickness reduction rates differ depending on the type of the hydrophilic organic solvent even when the same hole transporting layer material is used.
또한, 실시예 1 내지 실시예 5와 비교예 5, 비교예 6을 대비할 때, 친수성 유기 용매 대신 소수성 유기 용매를 사용할 경우 단분자 재료로 이루어진 정공 수송층이 대부분 용해되는 것을 확인할 수 있다.In contrast to Examples 1 to 5 and Comparative Example 5 and Comparative Example 6, it was confirmed that when a hydrophobic organic solvent was used instead of the hydrophilic organic solvent, the hole transporting layer made of a monomolecular material was mostly dissolved.
평가 3: 양자점 변화에 따른 소자 특성 변화 Evaluation 3: Device characteristics change with the change of the quantum dot
전술한 실시예 7과 비교예 6에서 얻어진 전계 발광 소자 각각에 대한 전압-전류밀도 관계, 및 파장-정규화된 강도 관계를 각각 측정하고, 이를 각각 도 7 내지 도 8로 나타낸다.The relationship between the voltage-current density and the wavelength-normalized intensity for each of the electroluminescent devices obtained in the above-described Example 7 and Comparative Example 6 were measured and are shown in Figs. 7 to 8, respectively.
도 7은 실시예 7과 비교예 6에 따른 전계 발광 소자의 전압-전류밀도 그래프를 나타낸 것이다.7 is a graph showing the voltage-current density of the electroluminescent device according to Example 7 and Comparative Example 6. FIG.
도 7을 참고하면, 실시예 7에 따른 전계 발광 소자는 동일 구동 전압을 기준으로 본 전류밀도가 비교예 6 대비 낮게 나타난다. 즉, 실시예 7에 따른 전계 발광 소자는 비교예 6 대비 낮은 누설 전류를 나타낸다. 이는 단분자 재료로 전하 수송층을 형성한 실시예 7의 경우가, 고분자 재료로 전하 수송층을 형성한 비교예 6 대비 균일한 상부면 모폴로지를 가지고 있기 때문인 것으로 파악된다.Referring to FIG. 7, the current density of the electroluminescent device according to Example 7 is lower than that of Comparative Example 6 based on the same driving voltage. That is, the electroluminescent device according to Example 7 exhibits a lower leakage current than Comparative Example 6. This is because the case of Example 7 in which a charge transport layer is formed of a single-molecule material has a uniform upper surface morphology compared to Comparative Example 6 in which a charge transport layer is formed of a polymer material.
도 8은 실시예 7과 비교예 6에 따른 전계 발광 소자의 파장-정규화된 강도 그래프를 나타낸 것이다.FIG. 8 is a graph showing a wavelength-normalized intensity of an electroluminescent device according to Example 7 and Comparative Example 6. FIG.
도 8을 참고하면, 실시예 7과 비교예 6 모두, 중심 파장이 455 nm 내지 460 nm 를 나타내고, 반치폭이 약 35 nm 수준으로 유사한 값을 나타냄을 알 수 있다. 한편, 실시예 7에 따른 방출광의 (CIE_X, CIE_Y) 값은 (0.1380, 0.0944)이고, 비교예 6에 따른 방출광은 (0.1289, 0.0804)으로 나타난다.Referring to FIG. 8, it can be seen that both of Example 7 and Comparative Example 6 have a center wavelength of 455 nm to 460 nm and a half width of about 35 nm. On the other hand, the values of (CIE_X, CIE_Y) of emitted light according to Example 7 are (0.1380, 0.0944) and the emitted light according to Comparative Example 6 is (0.1289, 0.0804).
한편, 도 8를 참고할 때 실시예 7의 방출광이 약 400 nm 내지 약 455 nm의 파장영역에서 비교예 6 대비 개선된 색순도를 나타냄을 확인할 수 있다.On the other hand, referring to FIG. 8, it can be seen that the emitted light of Example 7 shows improved color purity over Comparative Example 6 in the wavelength range of about 400 nm to about 455 nm.
도 8의 결과로부터, 실시예 7과 비교예 6에 따른 전계 발광 소자는 동등한 색도, 강도를 갖는 청색광을 방출할 수 있으나, 실시예 7이 비교예 6 대비 높은 색순도를 갖는 청색광을 방출할 수 있음을 알 수 있다.8 shows that the electroluminescent device according to Example 7 and Comparative Example 6 can emit blue light having the same chromaticity and intensity but that Example 7 can emit blue light having a higher color purity than Comparative Example 6 .
이상에서 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.
10: 전계 발광 소자
100: 기판
110: 제1 전극
120: 정공 주입층
130: 정공 수송층
140: 발광층
141: 발광체 입자
150: 전자 수송층
160: 제2 전극10: electroluminescent device 100: substrate
110: first electrode 120: hole injection layer
130: Hole transport layer 140: Light emitting layer
141: luminescent particle 150: electron transport layer
160: Second electrode
Claims (19)
상기 제1 전극 위에 위치하되, 공액 구조를 갖는 제1 유기물을 포함하는 정공 수송층;
상기 정공 수송층의 바로 위에 위치하되, 2 이상의 발광체 입자를 포함하는 발광층;
상기 발광층 위에 위치하는 전자 수송층; 및
상기 전자 수송층 위에 위치하는 제2 전극을 포함하며,
상기 발광체 입자는 중심 입자, 및 상기 중심 입자의 표면에 부착되어 있는 친수성 리간드를 포함하고,
상기 정공 수송층은 임의의 두 지점에서 각각 제1 두께와 제2 두께를 가지며, 상기 제1 두께와 상기 제2 두께는 하기 수학식 1을 만족하는, 전계 발광 소자.
[수학식 1]
상기 수학식 1에서 t1은 상기 제1 두께이고, t2는 상기 제2 두께이며, t1-t2 ≥0, t1 >0, t2 >0, 0≤A≤25 이다. A first electrode;
A hole transport layer disposed on the first electrode, the hole transport layer including a first organic material having a conjugated structure;
A light emitting layer positioned directly above the hole transport layer, the light emitting layer including two or more luminescent particles;
An electron transport layer disposed on the light emitting layer; And
And a second electrode located on the electron transporting layer,
Wherein the emitter particle comprises a central particle and a hydrophilic ligand attached to the surface of the central particle,
Wherein the hole transporting layer has a first thickness and a second thickness at any two points, and the first thickness and the second thickness satisfy the following formula (1).
[Equation 1]
In the above Equation 1, t 1 is the first thickness, t 2 is the second thickness, t 1 -t 2 ≥0, t 1 > 0, t 2 > 0, 0≤A≤25.
상기 제1 유기물의 최저 여기 삼중항 에너지 준위는 2.6 eV 내지 3.0 eV 인, 전계 발광 소자.The method of claim 1,
And the lowest excitation triplet energy level of the first organic material is 2.6 eV to 3.0 eV.
상기 제1 유기물은 퀴놀론계 화합물, 트리아진계 화합물, 퀴놀린계 화합물, 트리아졸계 화합물, 카바졸계 화합물, 방향족 아민 화합물, 또는 이들의 조합을 포함하는, 전계 발광 소자.The method of claim 1,
Wherein the first organic material comprises a quinolone compound, a triazine compound, a quinoline compound, a triazole compound, a carbazole compound, an aromatic amine compound, or a combination thereof.
상기 제1 유기물은 하기 화학식 1 내지 화학식 2 로 나타내어지는 화합물 및 바이카바졸(bicarbazole)계 화합물 중 어느 하나를 포함하는, 전계 발광 소자.
[화학식 1]
[화학식 2]
Wherein the first organic material comprises any one of a compound represented by the following Chemical Formulas 1 to 2 and a bicarbazole-based compound.
[Chemical Formula 1]
(2)
상기 정공 수송층은 서로 다른 2종 이상의 제1 유기물들로 이루어진 것인, 전계 발광 소자.The method of claim 1,
Wherein the hole transport layer is made of two or more different first organic materials.
상기 서로 다른 2종 이상의 상기 제1 유기물들은 혼합되어 하나의 층을 이루고 있는, 전계 발광 소자.The method of claim 6,
Wherein the two or more different first organic materials are mixed to form a single layer.
상기 정공 수송층은 서로 다른 2종 이상의 상기 제1 유기물들로 이루어지고,
상기 서로 다른 2종 이상의 상기 제1 유기물들은 각각 별개의 층을 이루고 있는, 전계 발광 소자.The method of claim 6,
Wherein the hole transport layer is composed of two or more different first organic materials,
Wherein the two or more different first organic materials form a separate layer.
상기 정공 수송층은 20 nm 내지 200 nm 의 평균 두께를 갖는, 전계 발광 소자.The method of claim 1,
Wherein the hole transporting layer has an average thickness of 20 nm to 200 nm.
상기 친수성 리간드는 양 말단이 각각 티올기와 히드록시기로 치환된 C2 내지 C20 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 포함하는, 전계 발광 소자.The method of claim 1,
Wherein the hydrophilic ligand comprises a C2 to C20 linear or branched alkyl group having both terminals substituted with a thiol group and a hydroxyl group.
상기 중심 입자는 양자점을 포함하는, 전계 발광 소자.The method of claim 1,
Wherein the center particle comprises a quantum dot.
상기 양자점은 Cd을 포함하지 않는 II족-VI족 화합물, III족-V족 화합물, IV족- VI족 화합물, IV족 원소 또는 화합물, I족-III족-VI족 화합물, Cd을 포함하지 않는 I족-II족-IV족-VI족 화합물, 또는 이들의 조합을 포함하는, 전계 발광 소자.12. The method of claim 11,
Wherein the quantum dots do not include Cd-free Group II-VII compounds, Group III-V compounds, Group IV-VI compounds, Group IV elements or compounds, Group I-Group III-VII compounds, An Group I-Group II-IV Group-VI compound, or a combination thereof.
상기 양자점은 코어-쉘 구조를 가지고, 상기 친수성 리간드는 상기 쉘의 표면에 부착되어 있는, 전계 발광 소자.12. The method of claim 11,
Wherein the quantum dot has a core-shell structure, and the hydrophilic ligand is attached to the surface of the shell.
상기 제1 전극과 상기 정공 수송층 사이에 위치하는 정공 주입층을 더 포함하는, 전계 발광 소자.The method of claim 1,
And a hole injection layer disposed between the first electrode and the hole transport layer.
상기 정공 주입층은 공액 구조를 갖는 제2 유기물을 포함하는, 전계 발광 소자.The method of claim 14,
Wherein the hole injection layer comprises a second organic material having a conjugated structure.
상기 제2 유기물은 전도성 단분자 유기 나노 화합물, 공액 구조를 갖는 전도성 저분자 유기 나노 화합물, 또는 이들의 조합을 포함하는, 전계 발광 소자.16. The method of claim 15,
Wherein the second organic material comprises a conductive monomolecular organic nano compound, a conductive low molecular organic nano compound having a conjugated structure, or a combination thereof.
상기 제2 유기물은 퀴놀론계 화합물, 트리아진계 화합물, 퀴놀린계 화합물, 트리아졸계 화합물, 카바졸계 화합물, 방향족 아민 화합물, 또는 이들의 조합을 포함하는, 전계 발광 소자.16. The method of claim 15,
Wherein the second organic material comprises a quinolone compound, a triazine compound, a quinoline compound, a triazole compound, a carbazole compound, an aromatic amine compound, or a combination thereof.
상기 정공 주입층은 상기 제2 유기물로 이루어지고,
상기 제2 유기물은 p타입 도펀트로 도핑되어 있는, 전계 발광 소자.16. The method of claim 15,
Wherein the hole injection layer is made of the second organic material,
And the second organic material is doped with a p-type dopant.
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