KR20220043997A - 양자점 조성물 및 이를 이용한 발광 소자의 제조 방법 - Google Patents

양자점 조성물 및 이를 이용한 발광 소자의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220043997A
KR20220043997A KR1020200126368A KR20200126368A KR20220043997A KR 20220043997 A KR20220043997 A KR 20220043997A KR 1020200126368 A KR1020200126368 A KR 1020200126368A KR 20200126368 A KR20200126368 A KR 20200126368A KR 20220043997 A KR20220043997 A KR 20220043997A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
solvent
quantum dot
light emitting
electrode
Prior art date
Application number
KR1020200126368A
Other languages
English (en)
Inventor
정연구
최혜경
김성운
하재국
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
Application filed by 삼성디스플레이 주식회사 filed Critical 삼성디스플레이 주식회사
Priority to KR1020200126368A priority Critical patent/KR20220043997A/ko
Priority to US17/356,463 priority patent/US11859116B2/en
Priority to EP21198134.5A priority patent/EP3974495A3/en
Priority to CN202111119845.9A priority patent/CN114276796A/zh
Publication of KR20220043997A publication Critical patent/KR20220043997A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/62—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing gallium, indium or thallium
    • C09K11/626—Halogenides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • C09K11/025—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor non-luminescent particle coatings or suspension media
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/0883—Arsenides; Nitrides; Phosphides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/56—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing sulfur
    • C09K11/562—Chalcogenides
    • C09K11/565—Chalcogenides with zinc cadmium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/70—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing phosphorus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/88—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing selenium, tellurium or unspecified chalcogen elements
    • C09K11/881—Chalcogenides
    • C09K11/883—Chalcogenides with zinc or cadmium
    • H01L51/0005—
    • H01L51/502—
    • H01L51/56—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/115—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising active inorganic nanostructures, e.g. luminescent quantum dots
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10—Deposition of organic active material
    • H10K71/12—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating
    • H10K71/13—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating using printing techniques, e.g. ink-jet printing or screen printing
    • H10K71/135—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating using printing techniques, e.g. ink-jet printing or screen printing using ink-jet printing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

제1용매; 상기 제1용매와 상이한 제2용매; 정공 수송성 리간드를 포함한 제1양자점; 및 전자 수송성 리간드를 포함한 제2양자점;을 포함하고, 상기 제1용매 및 상기 제2용매는 서로 상이한 비점을 갖는 혼화성 용매이고, 상기 제1용매에 대한 상기 제1양자점의 분산도가 상기 제2용매에 대한 상기 제1양자점의 분산도보다 크고, 상기 제2용매에 대한 상기 제2양자점의 분산도가 상기 제1용매에 대한 상기 제2양자점의 분산도보다 큰, 양자점 조성물, 및 이를 이용한 발광 소자의 제조 방법이 개시된다.

Description

양자점 조성물 및 이를 이용한 발광 소자의 제조 방법{Quantum dot composition and method for manufacturing light-emitting device using the same}
양자점 조성물 및 이를 이용한 발광 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
발광 소자는 전기 에너지가 빛 에너지로 변환되는 특성의 소자이다. 이러한 발광 소자의 예시로는, 발광층에 유기 재료를 사용하는 유기 발광 소자, 발광층에 양자점을 사용하는 양자점 발광 소자 등이 있다.
상기 발광 소자는 기판 상부에 제1전극이 배치되어 있고, 상기 제1전극 상부에 정공 수송 영역(hole transport region), 발광층, 전자 수송 영역(electron transport region) 및 제2전극이 순차적으로 형성되어 있는 구조를 가질 수 있다. 상기 제1전극으로부터 주입된 정공은 정공 수송 영역을 경유하여 발광층으로 이동하고, 제2전극으로부터 주입된 전자는 전자 수송 영역을 경유하여 발광층으로 이동한다. 상기 정공 및 전자와 같은 캐리어들은 발광층 영역에서 재결합하여 엑시톤(exciton)을 생성한다. 이 엑시톤이 여기 상태에서 기저상태로 변하면서 광이 생성된다.
양자점 조성물 및 이를 이용한 발광 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다. 구체적으로, 서로 상이한 비점을 갖는 용매를 포함하는 양자점 조성물 및 이를 이용하여 단일 공정으로 이중 발광층을 형성하는 발광 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
일 측면에 따르면,
제1용매;
상기 제1용매와 상이한 제2용매;
정공 수송성 리간드를 포함한 제1양자점; 및
전자 수송성 리간드를 포함한 제2양자점;을 포함하고,
상기 제1용매 및 상기 제2용매는 서로 상이한 비점을 갖는 혼화성(miscible) 용매이고,
상기 제1용매에 대한 상기 제1양자점의 분산도가 상기 제2용매에 대한 상기 제1양자점의 분산도보다 크고,
상기 제2용매에 대한 상기 제2양자점의 분산도가 상기 제1용매에 대한 상기 제2양자점의 분산도보다 큰, 양자점 조성물이 제공된다.
다른 측면에 따르면,
제1전극 상에 양자점 조성물을 제공하는 단계로서,
상기 양자점 조성물은 제1용매, 상기 제1용매와 상이한 제2용매, 정공 수송성 리간드를 포함한 제1양자점, 및 전자 수송성 리간드를 포함한 제2양자점을 포함하고, 상기 제1용매 및 상기 제2용매는 서로 상이한 비점을 갖는 혼화성(miscible) 용매이고, 상기 제1용매에 대한 상기 제1양자점의 분산도가 상기 제2용매에 대한 상기 제1양자점의 분산도보다 크고, 상기 제2용매에 대한 상기 제2양자점의 분산도가 상기 제1용매에 대한 상기 제2양자점의 분산도보다 큰, 단계;
상기 제1용매 및 상기 제2용매 중 비점이 더 낮은 용매를 제거하여 제1 발광층을 형성하는 단계;
상기 제1용매 및 상기 제2용매 중 비점이 더 높은 용매를 제거하여 제2 발광층을 형성하는 단계; 및
상기 제2양자점 발광층 상에 제2전극을 형성하는 단계;를 포함한, 발광 소자의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 양자점 조성물은 용매에 대한 양자점의 분산성이 향상되고, 상기 양자점 조성물을 이용하여 발광 소자 제조시, 단일 공정으로 이중 발광층 형성이 가능하여 공정 단계가 간소화될 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 양자점 조성물을 이용하여 제조된 발광 소자의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 실시예 1 및 비교예 1의 발광 소자의 애노드로부터의 거리에 따른 전자 농도의 시뮬레이션 결과 그래프이다.
도 3은 실시예 1 및 비교예 1의 발광 소자의 애노드로부터의 거리에 따른 정공 농도의 시뮬레이션 결과 그래프이다.
도 4는 실시예 1 및 비교예 1의 발광 소자의 전압에 따른 전류 밀도를 평가한 J-V 곡선이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
본 명세서 중, "상온"은 약 25℃를 의미한다.
본 명세서 중 "중간층"은 상기 발광 소자 중 제1전극과 제2전극 사이에 개재된 단일 및/또는 복수의 모든 층을 가리키는 용어이다. 상기 "중간층"의 층에 포함된 물질은 유기물 및/또는 무기물일 수 있다.
본 명세서 중 "(중간층이) 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다"란, "(중간층이) 상기 화학식 1의 범주에 속하는 1종의 화합물 또는 상기 화학식 1의 범주에 속하는 서로 다른 2종 이상의 화합물을 포함할 수 있다"로 해석될 수 있다.
본 명세서 중, "양자점"은 반도체 화합물의 결정을 의미하며, 결정의 크기에 따라 다양한 발광 파장의 광을 방출할 수 있는 임의의 물질을 포함할 수 있다.
본 명세서 중, "혼화성(miscible)"은 액체들, 고체들 및 가스들과 같은 하나 또는 그 이상의 성분들이 단일 및 균질 형상을 형성하도록 서로 혼합되는 능력을 말한다. 예를 들어, 서로 다른 성분들이 분자 레벨에서 단지 분간되는 단일 및 균질 액체를 형성하도록 그들이 혼합될 수 있다면 두 액체들은 혼화성이다.
본 명세서 중, "비혼화성(immiscible)"은 액체들, 고체들 또는 가스들과 같은 두 가지 또는 그 이상의 성분들이 혼합될 때, 이들이 두개 이상의 형상을 형성하는 것을 의미한다. 예를 들어, 유기 용매가 수용성 용매(예를 들어, 헥산 및 물)과 비혼화성일 때, 유기 용매는 수용성 용매의 층과 혼합하지 않는 다른 층으로써 보여질 수 있다.
[양자점 조성물]
상기 양자점 조성물은 제1용매; 상기 제1용매와 상이한 제2용매; 정공 수송성 리간드를 포함한 제1양자점; 및 전자 수송성 리간드를 포함한 제2양자점;을 포함하고, 상기 제1용매 및 상기 제2용매는 서로 상이한 비점을 갖는 혼화성(miscible) 용매이고, 상기 제1용매에 대한 상기 제1양자점의 분산도가 상기 제2용매에 대한 상기 제1양자점의 분산도보다 크고, 상기 제2용매에 대한 상기 제2양자점의 분산도가 상기 제1용매에 대한 상기 제2양자점의 분산도보다 크다.
[양자점]
상기 제1양자점 및 제2양자점은 반도체 화합물의 결정을 포함하고, 상기 정공 수송성 리간드는 상기 제1양자점 표면에 배위되어 있고, 상기 전자 수송성 리간드는 상기 제2양자점 표면에 배위되어 있을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1양자점 및 제2양자점은 서로 독립적으로, III-VI족 반도체 화합물; II-VI족 반도체 화합물; III-V족 반도체 화합물; I-III-VI족 반도체 화합물; IV-VI족 반도체 화합물; IV족 원소 또는 화합물; 또는 이의 임의의 조합;을 포함할 수 있다.
상기 III-VI족 반도체 화합물의 예는 GaS, GaSe, Ga2Se3, GaTe, InS, InSe, In2S3, In2Se3, InTe와 같은 이원소 화합물; InGaS 3 , InGaSe3 등과 같은 삼원소 화합물; 또는 이의 임의의 조합;을 포함할 수 있다.
상기 II-VI족 반도체 화합물의 예는 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 등과 같은 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 등과 같은 삼원소 화합물; CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 등과 같은 사원소 화합물; 또는 이의 임의의 조합;을 포함할 수 있다.
상기 III-V족 반도체 화합물의 예는 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 등과 같은 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InGaP, InNP, InAlP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 등과 같은 삼원소 화합물; GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 등과 같은 사원소 화합물; 또는 이의 임의의 조합;을 포함할 수 있다. 한편, 상기 III-V족 반도체 화합물은 II족 원소를 더 포함할 수 있다. II족 원소를 더 포함한 III-V족 반도체 화합물의 예는, InZnP, InGaZnP, InAlZnP 등을 포함할 수 있다.
상기 I-III-VI족 반도체 화합물의 예는, AgInS, AgInS2, CuInS, CuInS2, CuGaO2, AgGaO2, AgAlO2 등과 같은 삼원소 화합물; 또는 이의 임의의 조합;을 포함할 수 있다.
상기 IV-VI족 반도체 화합물의 예는 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 등과 같은 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 등과 같은 삼원소 화합물; SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 등과 같은 사원소 화합물; 또는 이의 임의의 조합;을 포함할 수 있다.
상기 IV족 원소 또는 화합물은 Si, Ge 등과 같은 단일원소 화합물; SiC, SiGe 등과 같은 이원소 화합물; 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 이원소 화합물, 삼원소 화합물 및 사원소 화합물과 같은 다원소 화합물에 포함된 각각의 원소는 균일한 농도 또는 불균일한 농도로 입자 내에 존재할 수 있다.
한편, 상기 제1양자점 및 제2양자점은 해당 양자점에 포함된 각각의 원소의 농도가 균일한 단일 구조 또는 코어-쉘의 이중 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 코어에 포함된 물질과 상기 쉘에 포함된 물질은 서로 상이할 수 있다.
상기 제1양자점 및 제2양자점의 쉘은 상기 코어의 화학적 변성을 방지하여 반도체 특성을 유지하기 위한 보호층 역할 및/또는 제1양자점 및 제2양자점에 전기 영동 특성을 부여하기 위한 차징층(charging layer)의 역할을 수행할 수 있다. 상기 쉘은 단층 또는 다중층일 수 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
상기 제1양자점 및 제2양자점의 쉘의 예로는 금속 또는 비금속의 산화물, 반도체 화합물 또는 이들의 조합 등을 들 수 있다. 상기 금속 또는 비금속의 산화물의 예는 SiO2, Al2O3, TiO2, ZnO, MnO, Mn2O3, Mn3O4, CuO, FeO, Fe2O3, Fe3O4, CoO, Co3O4, NiO 등과 같은 이원소 화합물; MgAl2O4, CoFe2O4, NiFe2O4, CoMn2O4 등과 같은 삼원소 화합물; 또는 이의 임의의 조합;을 포함할 수 있다. 상기 반도체 화합물의 예는, 본 명세서에 기재된 바와 같은, III-VI족 반도체 화합물; II-VI족 반도체 화합물; III-V족 반도체 화합물; III-VI족 반도체 화합물; I-III-VI족 반도체 화합물; IV-VI족 반도체 화합물; 또는 이의 임의의 조합;을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 반도체 화합물은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnSeS, ZnTeS, GaAs, GaP, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InP, InGaP, InSb, AlAs, AlP, AlSb, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
제1양자점 및 제2양자점은 약 45nm 이하, 구체적으로 약 40nm 이하, 더욱 구체적으로 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 양자점을 통해 발광되는 광은 전 방향으로 방출되는바, 광 시야각이 향상될 수 있다.
또한, 제1양자점 및 제2양자점의 형태는 구체적으로 구형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm), 또는 입방체(cubic)의 나노 입자, 나노 튜브, 나노와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등의 형태일 수 있다.
상기 양자점의 크기를 조절함으로써, 에너지 밴드 갭의 조절이 가능하므로, 양자점 발광층에서 다양한 파장대의 빛을 얻을 수 있다. 따라서 서로 다른 크기의 양자점을 사용함으로써, 여러 파장의 빛을 방출하는 발광 소자를 구현할 수 있다. 구체적으로, 상기 양자점의 크기는 적색, 녹색 및/또는 청색광이 방출되도록 선택될 수 있다. 또한, 상기 양자점의 크기는 다양한 색의 빛이 결합되어, 백색광을 방출하도록 구성될 수 있다.
상기 제1양자점 및 제2양자점의 직경은 서로 독립적으로, 예를 들어 약 1 nm 내지 약 15 nm, 예를 들어 약 5 nm 내지 약 15 nm일 수 있다.
상기 제1양자점 및 제2양자점은 서로 독립적으로, 습식 화학 공정, 유기 금속 화학 증착 공정, 분자선 에피택시 공정 또는 이와 유사한 공정 등에 의해 합성될 수 있다.
상기 습식 화학 공정은 유기 용매와 전구체 물질을 혼합한 후 양자점 입자 결정을 성장시키는 방법이다. 상기 결정이 성장할 때, 유기 용매가 자연스럽게 양자점 결정 표면에 배위된 분산제 역할을 하고, 상기 결정의 성장을 조절하기 때문에, 유기 금속 화학 증착(MOCVD, Metal Organic Chemical Vapor Deposition)이나 분자선 에피택시(MBE, Molecular Beam Epitaxy) 등의 기상 증착법보다 더 용이하고, 저비용의 공정을 통해, 양자점 입자의 성장을 제어할 수 있다.
상기 제1양자점은 정공 수송성 리간드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 정공 수송성 리간드는 상기 제1양자점의 표면에 배위될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 정공 수송성 리간드는 방향족 탄화수소기-함유 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 정공 수송성 리간드는 방향족 탄화수소기-함유 카르복실산, 방향족 탄화수소기-함유 아민, 방향족 탄화수소기-함유 알코올, 방향족 탄화수소기-함유 티올, 방향족 탄화수소기-함유 포스핀 옥사이드, 방향족 탄화수소기-함유 포스핀, 방향족 탄화수소기-함유 포스폰산, 방향족 탄화수소기-함유 에스테르, 방향족 탄화수소기-함유 산 무수물, 또는 이의 임의의 조합일 수 있다.
예를 들어, 상기 방향족 탄화수소기는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 또는 이의 임의의 조합일 수 있다.
예를 들어, 상기 방향족 탄화수소기는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-바이플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 아세나프테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기, 피리디닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 티아디아졸일기, 옥사디아졸일기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, 아자카바졸일기, 또는 이의 임의의 조합일 수 있다.
상기 R10a는,
중수소(-D), -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 또는 니트로기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -N(Q11)(Q12), -B(Q11)(Q12), -C(=O)(Q11), -S(=O)2(Q11), -P(=O)(Q11)(Q12), 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, 또는 C1-C60알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, -Si(Q21)(Q22)(Q23), -N(Q21)(Q22), -B(Q21)(Q22), -C(=O)(Q21), -S(=O)2(Q21), -P(=O)(Q21)(Q22), 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, C6-C60아릴옥시기, 또는 C6-C60아릴티오기; 또는
-Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -C(=O)(Q31), -S(=O)2(Q31), 또는 -P(=O)(Q31)(Q32);
이고,
상기 Q1 내지 Q3, Q11 내지 Q13, Q21 내지 Q23 및 Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, 수소; 중수소; -F; -Cl; -Br; -I; 히드록실기; 시아노기; 니트로기; C1-C60알킬기; C2-C60알케닐기; C2-C60알키닐기; C1-C60알콕시기; 또는 중수소, -F, 시아노기, C1-C60알킬기, C1-C60알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C3-C60카보시클릭 그룹 또는 C1-C60헤테로시클릭 그룹;이다.
다른 예로서, 상기 방향족 탄화수소기는 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-바이플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 아세나프테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기, 피리디닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 티아디아졸일기, 옥사디아졸일기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, 아자카바졸일기, -Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -C(=O)(Q31), -S(=O)2(Q31), -P(=O)(Q31)(Q32), 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-바이플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 아세나프테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기, 피리디닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 티아디아졸일기, 옥사디아졸일기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, 아자카바졸일기, 또는 이의 임의의 조합이고,
상기 Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 또는 나프틸기일 수 있다.
예를 들어, 상기 정공 수송성 리간드는 하기 화학식 1로 표시된 리간드일 수 있다:
<화학식 1>
Figure pat00001
상기 화학식 1 중,
Ar은 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-바이플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 아세나프테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 티아디아졸일기, 옥사디아졸일기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 카바졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기 또는 디벤조실롤일기이고,
L1은 단일결합, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C10알킬렌기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C10알케닐렌기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C10알키닐렌기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
m은 1 내지 5의 정수이고,
n은 1 내지 10의 정수이고,
상기 R10a는 본 명세서 중의 설명을 참조한다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중 Ar은 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-바이플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 아세나프테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 티아디아졸일기, 옥사디아졸일기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 카바졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 디벤조실롤일기 또는 이의 임의의 조합으로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-바이플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 아세나프테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 티아디아졸일기, 옥사디아졸일기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 카바졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기 또는 디벤조실롤일기일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중 Ar은 하기 화학식 2-1 내지 2-8로 표시된 그룹 중 하나일 수 있다:
Figure pat00002
상기 화학식 2-1 내지 2-8 중,
R10b, R10c 및 R10d에 대한 설명은 각각 상기 R10a에 대한 설명을 참조하고,
c3은 0 내지 3의 정수 중 하나이고,
c4는 0 내지 4의 정수 중 하나이고,
c5는 0 내지 5의 정수 중 하나이고,
*은 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
상기 화학식 1 중, m이 2 이상일 경우 2 이상의 L1은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 화학식 1 중, *-SH 그룹은 상기 양자점 표면에 결합되는 앵커링(anchoring) 그룹일 수 있다. 여기서, 앵커링 그룹은 양자점에 리간드가 배위할 때, 상기 리간드가 상기 양자점 상에 부착되도록 하는 결합기이다.
일 실시예에 따르면, 상기 정공 수송성 리간드는 하기 리간드 A 내지 D 중 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00003
상기 정공 수송성 리간드는 방향족 탄화수소기를 포함함으로써, HOMO 레벨을 향상시키켜 발광층으로 정공 주입을 용이하게 할 수 있다.
상기 정공 수송성 리간드는, 제1양자점을 형성하기 위한 전구체 물질 및 유기 용매와 함께 정공 수송성 리간드를 혼합하여 반응시키거나, 임의의 리간드가 부착된 제1양자점과 유기 용매의 혼합액에 상기 정공 수송성 리간드를 투입한 후 리간드 교환 반응을 통해 제1양자점 표면에 부착시킬 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2양자점은 전자 수송성 리간드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전자 수송성 리간드는 상기 제2양자점의 표면에 배위될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 전자 수송성 리간드는 지방족 탄화수소기-함유 화합물, 할로겐 이온, BF4 -, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 지방족 탄화수소기는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 전자 수송성 리간드는 지방족 탄화수소기-함유 카르복실산, 지방족 탄화수소기-함유 아민, 지방족 탄화수소기-함유 알코올, 지방족 탄화수소기-함유 티올, 지방족 탄화수소기-함유 포스핀 옥사이드, 지방족 탄화수소기-함유 포스핀, 지방족 탄화수소기-함유 포스폰산, 지방족 탄화수소기-함유 에스테르, 지방족 탄화수소기-함유 산 무수물, 지방족 탄화수소기-함유 할라이드, 지방족 탄화수소기-함유 아실할라이드, 할로겐 이온, BF4 -, 또는 이의 임의의 조합일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 전자 수송성 리간드는 RCOOH, RNH2, R2NH, R3N, ROH, RSH, R3PO, R3P, RPO(OH)2, RCOOR', RCOOCOR', R-X, RCOX, 할로겐 이온, BF4 -, 또는 이의 임의의 조합을 포함하고, 상기 R 및 R'는 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기이고, X는 Cl, Br 또는 I일 수 있다.
예를 들어, 상기 전자 수송성 리간드는 포름산, 아세트산, 프로판산, 부탄산, 펜탄산, 헥산산, 헵탄산, 옥탄산, 도데칸산, 헥사데칸산, 옥타데칸산, 올레산, 스테아르산, 팔미트산, 메틸아민, 에틸아민, 프로필아민, 부틸아민, 펜틸아민, 헥실아민, 헵틸아민, 옥틸아민, 도데실아민, 헥사데실아민, 옥타데실아민, 올레일아민, 디메틸아민, 디에틸아민, 디프로필아민, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 헵탄올, 옥탄올, 도데칸올, 헥사데칸올, 옥타데칸올, 메탄티올, 에탄티올, 프로판티올, 부탄티올, 펜탄티올, 헥산티올, 헵탄티올, 옥탄티올, 도데칸티올, 헥사데칸티올, 옥타데칸티올, 트리메틸포스핀 옥사이드, 트리에틸포스핀 옥사이드, 트리프로필포스핀 옥사이드, 트리부틸포스핀 옥사이드, 트리옥틸포스핀 옥사이드, F-, Cl-, Br-, I-, BF4 -, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면, 상기 전자 수송성 리간드는 도데칸티올일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전자 수송성 리간드는 지방족 탄화수소기를 포함함으로써, 발광층으로 전자 주입을 용이하게 할 수 있다.
상기 전자 수송성 리간드는, 제2양자점을 형성하기 위한 전구체 물질 및 유기 용매와 함께 전자 수송성 리간드를 혼합하여 반응하거나, 임의의 리간드가 부착된 제2양자점과 유기 용매의 혼합액에 상기 전자 수송성 리간드를 투입한 후 리간드 교환 반응을 통해 제2양자점 표면에 부착시킬 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면, 상기 정공 수송성 리간드 및 전자 수송성 리간드는 모두 티올 화합물일 수 있다. 예를 들어, 상기 정공 수송성 리간드는 방향족 탄화수소기-함유 티올이고, 상기 전자 수송성 리간드는 지방족 탄화수소기-함유 티올일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1양자점 및 상기 제2양자점의 총 함량은 상기 양자점 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량%, 예를 들어, 약 1 중량% 내지 약 20 중량%, 다른 예로서, 약 3 중량% 내지 약 15 중량%일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전술한 범위를 만족할 경우, 상기 양자점 조성물은 용액 공정에 적합한 고형분 농도를 가질 수 있다.
[용매]
용매에 대한 양자점의 분산도는 육안으로 관찰하거나, Turbiscan, UV-Vis 분광계, DLS(Dynamic light scattering)과 같은 광학 기기를 이용한 투과도 비교, 입도 분석기, 또는 APT(Atom Probe Tomography)을 이용하여 측정할 수 있다.
상기 제1용매에 대한 상기 제1양자점의 분산도는 상기 제2용매에 대한 상기 제1양자점의 분산도보다 크고, 상기 제2용매에 대한 상기 제2양자점의 분산도는 상기 제1용매에 대한 상기 제2양자점의 분산도보다 클 수 있다. 따라서, 상기 제1용매는 상기 제1양자점의 분산성을 향상시키고, 상기 제2용매는 상기 제2양자점의 분산성을 향상시키므로, 상기 양자점 조성물은 우수한 분산성을 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1용매는 방향족 탄화수소 용매를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1양자점이 방향족 탄화수소기-함유 화합물이 표면에 배위된 양자점일 경우, 방향족 탄화수소 용매를 포함한 제1용매는 상기 제1양자점의 분산성을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 제1용매는 톨루엔(toluene), 자일렌(xylene), 에틸벤젠(ethylbenzene), 디에틸벤젠 (diethylbenzene), 메시틸렌(mesitylene), 프로필벤젠(propylbenzene), 시클로헥실벤젠(cyclohexylbenzene), 디메톡시벤젠(dimethoxybenzene), 아니솔(anisole), 에톡시톨루엔(ethoxytoluene), 페녹시톨루엔(phenoxytoluene), 이소프로필비페닐(isopropylbiphenyl), 디메틸아니솔(dimethylanisole), 프로필아니솔(propylanisole), 1-에틸나프탈렌(1-ethylnaphthalene), 2-에틸나프탈렌(2-ethylnaphthalene), 2-에틸비페닐(2-ethylbiphenyl), 옥틸벤젠(octylbenzene), 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2용매는 지방족 탄화수소 용매, 방향족 탄화수소 용매 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2양자점이 지방족 탄화수소기-함유 화합물이 표면에 배위된 양자점일 경우, 지방족 탄화수소 용매, 방향족 탄화수소 용매 또는 이의 임의의 조합을 포함한 제2용매는 상기 제2양자점의 분산성을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 제2용매는 n-옥탄, n-노난, n-데칸, n-운데칸, n-도데칸, n-트리데칸, n-테트라데칸, n-펜타데칸, n-헥사데칸, 2-메틸헵탄, 3-메틸헵탄, 4-메틸헵탄, 2,2-디메틸헥산, 2,3-디메틸헥산, 2,4-디메틸헥산, 2,5-디메틸헥산, 3,3-디메틸헥산, 3-에틸헥산, 2,2,4-트리메틸펜탄, 2-메틸옥탄, 2-메틸노난, 2-메틸데칸, 2-메틸운데칸, 2-메틸도데칸, 2-메틸트리데칸, 메틸시클로헥산, 에틸시클로헥산, 1,1-디메틸시클로헥산, 1,2-디메틸시클로헥산, 시클로헵탄, 메틸시클로헵탄, 비시클로헥실, 데칼린, 톨루엔, 자일렌, 에틸벤젠, 디에틸벤젠, 메시틸렌, 프로필벤젠, 시클로헥실벤젠, 디메톡시벤젠, 아니솔, 에톡시톨루엔, 페녹시톨루엔, 이소프로필비페닐, 디메틸아니솔, 프로필아니솔, 1-에틸나프탈렌, 2-에틸나프탈렌, 2-에틸비페닐, 옥틸벤젠, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1용매 및 제2용매는 서로 상이한 비점을 갖는 혼화성(miscible) 용매일 수 있다.
서로 다른 특성의 전하 수송 리간드를 포함한 양자점, 예를 들어 제1양자점 및 제2양자점을 모두 포함한 양자점 조성물을 제조할 경우, 서로 비혼화성인 용매, 예를 들어 친수성 용매 및 소수성 용매를 사용하여 제1양자점 및 제2양자점을 각각 분산시킨 분산액을 제조한 후 2개의 분산액을 혼합하는 방법이 고려될 수 있다. 그러나, 이 경우 친수성 또는 소수성 용매 선택성을 갖는 양자점 중 어느 하나가 침전이 발생하기 때문에 양자점 조성물의 분산성이 좋지 않은 문제가 있다.
일 실시예에 따른 양자점 조성물은 서로 혼화성인 용매를 사용함으로써, 양자점 조성물 제조 시 양자점의 침전을 발생시키지 않아 양자점 조성물의 분산성을 크게 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 양자점 조성물은 용액 공정으로 발광 소자의 양자점 발광층을 제조하는데 적합할 수 있다.
더불어, 상기 제1용매 및 제2용매는 서로 상이한 비점을 가짐으로써, 상기 양자점 조성물이 후술하는 발광 소자의 제조 공정에 사용될 경우 순차적인 용매의 제거에 의하여 단일의 발광층 형성 공정으로 이중 발광층을 형성할 수 있는 장점이 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1용매 및 상기 제2용매의 총 함량은 상기 양자점 조성물의 총 중량을 기준으로 약 80 중량% 내지 약 99.9 중량%, 예를 들어 약 85 중량% 내지 약 97 중량%일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전술한 범위를 만족하면, 상기 양자점 조성물에 상기 양자점이 적절히 분산될 수 있고, 용액 공정에 적합한 고형분 농도를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1용매 대 제2용매의 부피비는 약 1:9 내지 9:1, 예를 들어 약 2:8 내지 약 8:2, 다른 예로서 약 3:7 내지 약 7:3일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면, 상기 양자점 조성물의 점도는 보관 상태에서 약 1 cP 내지 약 10 cP, 예를 들어 약 2cp 내지 약 7cp일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 점도 범위를 만족하는 양자점 조성물은 용액 공정으로 발광 소자의 양자점 발광층을 제조하는데 적합할 수 있다. 점도를 측정하는 방법은 당업자에게 통상적으로 알려져 있는 방법을 사용할 수 있으며, 예를 들어 레오 미터(예를 들어, DV-I Prime Brookfield 레오 미터)를 사용하여 측정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 양자점 조성물의 표면 장력은 25℃에서 약 10 dynes/cm 내지 약 40 dynes/cm, 예를 들어 약 25 dynes/cm 내지 약 35 dynes/cm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 표면 장력 범위를 만족하는 양자점 조성물은 용액 공정으로 발광 소자의 양자점 발광층을 제조하는데 적합할 수 있다. 표면 장력을 측정하는 방법은 당업자에게 통상적으로 알려져 있는 방법을 사용할 수 있으며, 예를 들어 장력계(예를 들어, SITA 버블 압력 장력계)를 사용하여 측정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 양자점 조성물의 25℃에서의 증기압은 약 10-5 내지 약 10-2 mmHg 이하일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 표면 장력 범위를 만족하는 양자점 조성물은 용액 공정으로 발광 소자의 양자점 발광층을 제조하는데 적합할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 양자점 조성물은 정공 수송성 화합물 또는 전자 수송성 화합물을 더 포함할 수 있다.
상기 정공 수송성 화합물에 대한 설명은 후술하는 정공 수송 영역에 포함되는 화합물에 대한 설명을 참조하고, 상기 전자 수송성 화합물에 대한 설명은 후술하는 전자 수송 영역에 포함되는 화합물에 대한 설명을 참조한다.
상기 양자점 조성물 중 상기 정공 수송성 화합물 또는 상기 전자 수송성 화합물의 함량은 상기 양자점 조성물의 총 중량을 기준으로 0.5 중량% 이상 내지 20 중량% 이하, 구체적으로, 0.5 중량% 이상 내지 15 중량% 이하일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[첨가제]
상기 양자점 조성물은 에너지 밴드 준위 조절, 전하 이동도 조절, 코팅 균일도 개선 등의 목적을 위하여 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 분산제, 밀착 촉진제, 레벨링제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 양자점 조성물은 상기 제1양자점 및 제2양자점의 분산도를 향상시키기 위하여 분산제를 더 포함할 수 있다.
상기 분산제는 상기 양자점 조성물 중 양자점의 응집을 방지하고, 용액 공정 시 양자점의 보호층 역할을 부여하기 위하여 사용될 수 있다.
상기 분산제는 음이온계, 양이온계 및 비이온계 고분자 물질을 포함할 수 있다.
상기 분산제의 함량은, 상기 양자점 100중량부 당 약 10 내지 50중량부, 예를 들어 약 15중량부 내지 30중량부일 수 있다 상기 분산제의 함량이 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 상기 양자점 조성물 중 양자점의 응집이 실질적으로 방지되고, 상기 양자점의 보호층 역할을 수행할 수 있다.
상기 밀착 촉진제는 기판과의 밀착성을 높이기 위하여 첨가될 수 있는 것으로서 카르복실기, 메타크릴로일기, 이소시아네이트기, 에폭시기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 반응성 치환기를 갖는 실란 커플링제를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 실란 커플링제는 트리메톡시실릴벤조산, γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 비닐트리아세톡시실란, 비닐트리메톡시실란, γ-이소시아네이트프로필 트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 레벨링제는 상기 양자점 조성물의 코팅성을 향상시키는 위하여 첨가될 수 있다. 상기 레벨링제는, 예를 들어, 실리콘계 화합물, 불소계 화합물, 실록산계 화합물, 비이온계 계면활성제, 이온계 계면활성제, 티타네이트 커플링제 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 레벨링제는 실리콘계 화합물, 불소계 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 실리콘계 화합물로는 특별히 제한되지 않지만, 디메틸 실리콘, 메틸 실리콘, 페닐 실리콘, 메틸 페닐 실리콘, 알킬 변성 실리콘, 알콕시 변성 실리콘, 폴리 에테르 변성 실리콘 등을 들 수 있다. 예를 들어, 상기 실리콘계 화합물로서, 디메틸 실리콘, 메틸 페닐 실리콘 등을 사용할 수 있다.
상기 불소계 화합물로는, 특별히 제한되지 않지만, 폴리테트라플루오르에틸렌, 폴리비닐리덴플루오라이드, 플루오르알킬메타크릴레이트, 퍼플루오로폴리에테르, 퍼플루오로알킬에틸렌 옥사이드 등을 들 수 있다. 예를 들어, 상기 불소계 화합몰로서, 폴리테트라플루오르에틸렌을 사용할 수 있다.
상기 실록산계 화합물로는, 특별히 제한되지 않지만, 디메틸 실록산 화합물(상품명：KF96L-1, KF96L-5, KF96L-10, KF96L-100, 신에츠 실리콘 주식회사 제품)을 들 수 있다.
상술한 레벨링제는 단독으로 이용할 수도 있고, 2종 이상을 조합하여 이용할 수도 있다.
레벨링제의 함량은 원하는 성능에 따라 다르지만, 상기 양자점 조성물 총 중량을 기준으로 0.001 내지 5중량%, 예를 들면, 0.001 내지 1중량%일 수 있다. 상기 레벨링제의 함량이 상술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 양자점 조성물의 흐름성 및 막의 균일성이 개선될 수 있다.
상기 양자점 조성물은 발광 장치를 제조하는 데 사용될 수 있다. 상기 양자점 조성물은 우수한 잉크젯 토출 안정성을 가지므로, 예를 들면 잉크젯 프린팅용 양자점 조성물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[발광 소자의 제조 방법]
상기 발광 소자의 제조 방법은 제1전극 상에 양자점 조성물을 제공하는 단계로서, 상기 양자점 조성물은 제1용매, 상기 제1용매와 상이한 제2용매, 정공 수송성 리간드를 포함한 제1양자점, 및 전자 수송성 리간드를 포함한 제2양자점을 포함하고, 상기 제1용매 및 상기 제2용매는 서로 상이한 비점을 갖는 혼화성(miscible) 용매이고, 상기 제1용매에 대한 상기 제1양자점의 분산도가 상기 제2용매에 대한 상기 제1양자점의 분산도보다 크고, 상기 제2용매에 대한 상기 제2양자점의 분산도가 상기 제1용매에 대한 상기 제2양자점의 분산도보다 큰, 단계;
상기 제1용매 및 상기 제2용매 중 비점이 더 낮은 용매를 제거하여 제1 발광층을 형성하는 단계;
상기 제1용매 및 상기 제2용매 중 비점이 더 높은 용매를 제거하여 제2 발광층을 형성하는 단계; 및
상기 제2양자점 발광층 상에 제2전극을 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 양자점 조성물에 대한 구체적인 설명은 상술한 설명을 참조할 수 있다.
상기 제1발광층 및 제2발광층 형성 시, 용매의 제거는 진공 또는 열에 의해 수행될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1용매의 비점이 상기 제2용매의 비점보다 낮을 수 있다. 즉, 같은 온도에서 상기 제1용매의 증기압이 상기 제2용매의 증기압보다 크다. 이 경우, 상기 제1용매가 제2용매보다 먼저 제거되어, 상기 제1용매에 대한 분산도가 큰 제1양자점이 먼저 상기 제1전극 상부에 침전될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1전극 상부에 상기 제1양자점을 포함한 제1발광층이 먼저 형성될 수 있다. 이어서, 비점이 상기 제1용매 보다 높은 상기 제2용매가 제거되어 상기 제2양자점을 포함한 제2발광층이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제1전극 상부에 제1양자점-함유 제1발광층, 제2양자점-함유 제2발광층이 순차적으로 형성될 수 있다.
전술한 실시예에서, 상기 제1양자점-함유 제1발광층은 최대 제1양자점 농도를 갖고, 상기 제2양자점-함유 제2발광층은 최대 제2양자점 농도를 가질 수 있다. 상기 제1용매 및 상기 제2용매가 순차적으로 제거되더라도, 제1발광층 및 제2발광층은 별개의 조성물이 아닌 하나의 조성물을 사용한 단일 공정으로 제조되기 때문에, 상기 제1양자점-함유 제1발광층은 소량의 제2양자점을 더 포함하고, 상기 제2양자점-함유 제2발광층은 소량의 제1양자점을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1전극은 애노드이고, 상기 제2전극은 캐소드일 수 있다.
일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은, 상기 제1전극 상에 양자점 조성물을 제공하는 단계 전에, 상기 제1전극 상부에 정공 수송 영역을 형성하는 단계; 및 상기 제2전극을 형성하는 단계 전에, 상기 제2발광층 상부에 전자 수송 영역을 형성하는 단계;를 더 포함하고, 상기 제1전극은 애노드이고, 상기 제2전극은 캐소드일 수 있다. 이에 따라 제조된 발광 소자는, 정공 주입 전극인 제1전극으로부터 정공 수송 영역, 제1발광층, 제2발광층, 전자 수송 영역, 및 전자 주입 전극인 제2전극이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1용매의 비점이 상기 제2용매의 용매의 비점보다 낮을 경우, 상기 제1발광층은 제1양자점-함유 제1발광층이고, 상기 제2발광층은 제2양자점-함유 제2발광층일 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 제2용매의 비점이 상기 제1용매의 비점보다 낮을 수 있다. 즉, 같은 온도에서 상기 제2용매의 증기압이 상기 제1용매의 증기압보다 크다. 이 경우, 상기 제2용매가 제1용매보다 먼저 제거되어, 상기 제2용매에 대한 분산도가 큰 제2양자점이 먼저 상기 제1전극 상부에 침전될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1전극 상부에 상기 제2양자점을 포함한 제1발광층이 먼저 형성될 수 있다. 이어서, 비점이 상기 제2용매 보다 높은 상기 제1용매가 제거되어 상기 제1양자점을 포함한 제2발광층이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제1전극 상부에 제2양자점-함유 제1발광층, 제1양자점-함유 제2발광층이 순차적으로 형성될 수 있다.
전술한 실시예에서, 상기 제2양자점-함유 제1발광층은 최대 제2양자점 농도를 갖고, 상기 제1양자점-함유 제2발광층은 최대 제1양자점 농도를 가질 수 있다. 상기 제1용매 및 상기 제2용매가 순차적으로 제거되더라도, 제1발광층 및 제2발광층은 별개의 조성물이 아닌 하나의 조성물을 사용한 단일 공정으로 제조되기 때문에, 상기 제2양자점-함유 제1발광층은 소량의 제1양자점을 더 포함하고, 상기 제1양자점-함유 제2발광층은 소량의 제2양자점을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1전극은 캐소드이고, 상기 제2전극은 애노드일 수 있다.
일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은, 상기 제1전극 상에 양자점 조성물을 제공하는 단계 전에, 상기 제1전극 상부에 전자 수송 영역을 형성하는 단계; 및 상기 제2전극을 형성하는 단계 전에, 상기 제2발광층 상부에 정공 수송 영역을 형성하는 단계;를 더 포함하고, 상기 제1전극은 캐소드이고, 상기 제2전극은 애노드일 수 있다. 이에 따라 제조된 발광 소자는, 전자 주입 전극인 제1전극으로부터 전자 수송 영역, 제1발광층, 제2발광층, 정공 수송 영역, 및 정공 주입 전극인 제2전극이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2용매의 비점이 상기 제1용매의 용매의 비점보다 낮을 경우, 상기 제1발광층은 제2양자점-함유 제1발광층이고, 상기 제2발광층은 제1양자점-함유 제2발광층일 수 있다.
이와 같이, 제1전극이 정공 주입 전극인 애노드이고, 제2전극이 전자 주입 전극인 캐소드인 경우, 제1양자점이 하부(즉, 제1전극에 더 가까운 쪽)에 배치되도록 제2용매의 비점보다 낮은 비점을 갖는 용매를 제1용매로서 선택할 수 있다. 반면, 제1전극이 전자 주입 전극인 캐소드이고, 제2전극이 정공 주입 전극인 애노드인 경우, 제2양자점이 하부(즉, 제1전극에 더 가까운 쪽)에 배치되도록 제1용매의 비점보다 낮은 비점을 갖는 용매를 제2용매로서 선택할 수 있다. 이와 같이, 서로 상이한 비점을 갖는 제1용매 및 제2용매을 적절하게 선택함으로써, 정구조 또는 역구조의 발광 소자를 제조할 수 있다.
상기 양자점 조성물은 상기 제1전극 상에 용액 공정으로 제공될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 용액 공정은 잉크젯 프린팅법, 스핀 코팅법, 슬릿 코팅법, 드롭 캐스팅법, 캐스팅법, 그라비아 코팅법, 바 코팅법, 롤 코팅법, 딥(dip) 코팅법, 스프레이 코팅법, 스크린 코팅법, 플렉소 프린팅법, 오프셋 프린팅법, 또는 노즐 프린팅법일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면, 상기 용액 공정은 잉크젯 프린팅법으로 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 양자점 조성물은 제1전극 상에 잉크젯 프린팅법에 의해 미소 액적 형태로 제공될 수 있다.
상기 양자점 조성물은 잉크젯 토출 안정성이 뛰어나기 때문에, 잉크젯 프린팅법에 적합하게 이용될 수 있다.
상기 잉크젯 프린팅법은 전압에 따라 압력을 가하는 피에조(Piezo) 형태의 노즐을 장착한 잉크젯 헤드를 갖는 잉크젯 프린터를 사용할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 양자점 조성물을 잉크젯 헤드의 노즐로부터 기판에 대해 토출한다.
이 때, 상기 양자점 조성물의 토출량은 1~50pL/회, 예를 들면, 1~30pL/회, 또 다른 예로서, 1~20pL/회일 수 있다.
잉크젯 헤드의 개구경은 노즐의 막힘을 최소화하고 토출 정밀도를 향상시키기 위하여, 5~50μm, 예를 들면, 10~30μm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
잉크젯 헤드의 토출 압력은 전단 속도 기준으로 1000~10000s-1일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도막 형성시의 온도는, 특별히 한정되지 않지만, 양자점 조성물에 포함되는 재료의 결정화를 억제하는 등의 관점에서, 10~50℃, 예를 들면, 15~40℃, 다른 예로서, 15~30℃, 또 다른 예로서 20~25℃일 수 있다.
[발광 소자]
본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 조성물을 이용하여 제조된 발광 소자는, 제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 배치된 제1발광층 및 제2발광층을 포함할 수 있다.
상기 제1발광층 및 제2발광층 중 하나는 제1양자점을 포함하고, 상기 제1발광층 및 제2발광층 중 다른 하나는 제2양자점을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1발광층 및 제2발광층 중 하나는 최대 제1양자점 농도를 갖고, 상기 제1발광층 및 제2발광층 중 다른 하나는 최대 제2양자점 농도를 가질 수 있다. 상기 제1발광층 및 제2발광층은 일 실시예에 따른 양자점 조성물을 이용한 단일 공정에 의해 제조되기 때문에, 예를 들어, 상기 제1발광층이 최대 제1양자점 농도를 갖더라도 소량의 제2양자점을 더 포함할 수 있고, 상기 제2발광층이 최대 제2양자점 농도를 갖더라도 소량의 제1양자점을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2발광층은 상기 제1발광층과 상기 제2전극 사이에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1발광층과 상기 제2발광층은 직접 접촉(directly contact)할 수 있다. 즉, 상기 제1발광층의 일면과 제2발광층의 일면은 서로 접촉하고 있을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1발광층과 제2발광층은 서로 다른 전기적 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1발광층은 정공 수송 특성이 강하고, 상기 제2발광층은 전자 수송 특성이 강할 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1발광층은 전자 수송 특성이 강하고, 상기 제2발광층은 정공 수송 특성이 강할 수 있다.
상기 발광층의 총 두께는 7 nm 내지 100 nm, 구체적으로, 10 nm 내지 30 nm일 수 있다. 전술한 범위를 만족하면, 양자점 발광층 입자 배열에 의해 발생 가능한 공극 제어로 인해 상기 발광 소자는 우수한 발광 효율 및/또는 수명을 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1발광층 및 제2발광층은 모두 소정 파장 영역에 속하는 제1광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1광은 430 nm 내지 480 nm 의 제1 파장영역, 520 nm 내지 570 nm 의 제2파장영역 및 600 nm 내지 650 nm 의 제3 파장영역 중 어느 하나에 속하는 것일 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 제1발광층 및 제2발광층은 서로 다른 파장의 광을 방출할 수 있다. 이 경우, 상기 발광 소자는 상기 제1발광층으로부터 방출된 광과 상기 제2발광층으로부터 방출된 광이 혼색된 광을 방출할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 발광 소자의 제1전극이 애노드이고, 상기 발광 소자의 제2전극이 캐소드이고, 상기 제1전극과 상기 발광층 사이에 배치된 정공 수송 영역 및 상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 배치된 전자 수송 영역을 더 포함하고, 상기 정공 수송 영역은, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광 보조층, 전자 저지층 또는 이의 임의의 조합을 포함하고, 상기 전자 수송 영역은, 정공 저지층, 전자 수송층, 전자 주입층 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 발광 소자가 풀 컬러 발광 소자일 경우, 발광층은, 개별 부화소별로, 서로 다른 색을 방출하는 발광층을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광층은 개별 부화소별로, 제1색 발광층, 제2색 발광층 및 제3색 발광층으로 패터닝될 수 있다. 이 때, 상기 제1색 발광층, 제2색 발광층 및 제3색 발광층 중 적어도 하나의 발광층은 양자점을 포함한 제1발광층 및 제2발광층을 반드시 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1색 발광층은 양자점을 포함하는 제1발광층 및 제2발광층을 포함하고, 상기 제2색 발광층 및 상기 제3색 발광층은 각각 유기 화합물을 포함하는 유기 발광층일 수 있다. 여기서, 제1색 내지 제3색은 서로 다른 색이며, 구체적으로, 제1색 내지 제3색은 서로 상이한 최대 발광 파장을 가질 수 있다. 제1색 내지 제3색은 서로 조합되어 백색이 될 수 있다.
다른 예로서, 상기 발광층은 제4색 발광층을 더 포함할 수 있고, 상기 제1색 내지 제4색 발광층 중 적어도 하나의 발광층은 양자점을 포함하는 제1발광층 및 제2발광층이고, 나머지 발광층은 각각 유기 화합물을 포함하는 유기 발광층일 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다. 여기서, 제1색 내지 제4색은 서로 다른 색이며, 구체적으로, 제1색 내지 제4색은 서로 상이한 최대 발광 파장을 가질 수 있다. 제1색 내지 제4색은 서로 조합되어 백색이 될 수 있다.
상기 발광층은 양자점 외에, 유기 화합물 및 반도체 화합물 중에서 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
구체적으로, 상기 유기 화합물은 호스트 및 도펀트를 포함할 수 있다. 상기 호스트 및 상기 도펀트에 대한 설명은 후술하는 바를 참조한다.
[도 1에 대한 설명]
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 조성물을 이용하여 제조된 발광 소자(10)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 상기 발광 소자(10)는 제1전극(110), 중간층(150) 및 제2전극(190)을 포함하고, 상기 중간층(150)은 제1발광층(130) 및 제2발광층(140)을 포함한다.
이하, 도 1을 참조하여 발광 소자(10)의 구조 및 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
[제1전극(110)]
도 1의 제1전극(110)의 하부 또는 제2전극(190)의 상부에는 기판이 추가로 배치될 수 있다. 상기 기판으로는, 유리 기판 또는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다. 또는, 상기 기판은 가요성 기판일 수 있으며, 예를 들어, 폴리이미드(polyimide), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET; polyethylene terephthalate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphtalate), 폴리아릴레이트(PAR; polyarylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 또는 이의 임의의 조합과 같이, 내열성 및 내구성이 우수한 플라스틱을 포함할 수 있다.
상기 제1전극(110)은, 예를 들면, 상기 기판 상부에, 제1전극용 물질을 증착법 또는 스퍼터링법 등을 이용하여 제공함으로써 형성될 수 있다. 상기 제1전극(110)이 애노드일 경우, 제1전극용 물질로서, 정공 주입이 용이한 고일함수 물질을 이용할 수 있다.
상기 제1전극(110)은 반사형 전극, 반투과형 전극 또는 투과형 전극일 수 있다. 투과형 전극인 제1전극(110)을 형성하기 위하여, 제1전극용 물질로서, 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), 또는 이의 임의의 조합을 이용할 수 있다. 또는, 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 제1전극(110)을 형성하기 위하여, 제1전극용 물질로서, 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), 또는 이의 임의의 조합을 이용할 수 있다.
상기 제1전극(110)은 단일층으로 이루어진(consist of) 단층 구조 또는 복수의 층을 포함한 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극(110)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있다.
[중간층(150)]
상기 제1전극(110) 상부에는 중간층(150)이 배치되어 있다. 상기 중간층(150)은 제1발광층(130) 및 제2발광층(140)을 포함한다.
상기 중간층(150)은, 상기 제1전극(110)과 상기 제1발광층(130) 사이에 배치된 정공 수송 영역(hole transport region) 및 상기 제2발광층(140)과 상기 제2전극(190) 사이에 배치된 전자 수송 영역(electron transport region)을 더 포함할 수 있다.
[중간층(150) 중 정공 수송 영역]
상기 정공 수송 영역은, i) 단일 물질로 이루어진(consist of) 단일층으로 이루어진(consist of) 단층 구조, ii) 복수의 서로 상이한 물질을 포함한 단일층으로 이루어진(consist of) 단층 구조 또는 iii) 복수의 서로 상이한 물질을 포함한 복수의 층을 포함한 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 정공 수송 영역은, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광 보조층, 전자 저지층, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 정공 수송 영역은, 제1전극(110)으로부터 차례로 적층된 정공 주입층/정공 수송층, 정공 주입층/정공 수송층/발광 보조층, 정공 주입층/발광 보조층, 정공 수송층/발광 보조층 또는 정공 주입층/정공 수송층/전자 저지층의 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 정공 수송 영역은, 하기 화학식 201로 표시되는 화합물, 하기 화학식 202로 표시되는 화합물, 또는 이의 임의의 조합(any combination thereof)을 포함할 수 있다:
<화학식 201>
Figure pat00004
<화학식 202>
Figure pat00005
상기 화학식 201 및 202 중,
L201 내지 L204는 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
L205은, *-O-*', *-S-*', *-N(Q201)-*', 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬렌기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C20알케닐렌기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
xa1 내지 xa4는 서로 독립적으로, 0 내지 5의 정수 중 하나이고,
xa5는 1 내지 10의 정수 중 하나이고,
R201 내지 R204 및 Q201은 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
R201과 R202는, 선택적으로(optionally) 단일 결합, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C5알킬렌기 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C5알케닐렌기를 통하여 서로 연결되어, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C8-C60 폴리시클릭 그룹(예를 들면, 카바졸 그룹 등)을 형성할 수 있고(예를 들면, 하기 화합물 HT16 등을 참조함),
R203과 R204는, 선택적으로(optionally) 단일 결합, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C5알킬렌기 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C5알케닐렌기를 통하여 서로 연결되어, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C8-C60 폴리시클릭 그룹을 형성할 수 있고,
na1은 1 내지 4의 정수 중 하나일 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 201 및 202 각각은, 하기 화학식 CY201 내지 CY217로 표시된 그룹 중 적어도 하나를 포함할 수 있다:
Figure pat00006
상기 화학식 CY201 내지 CY217 중, R10b 및 R10c에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 R10a에 대한 설명을 참조하고, 고리 CY201 내지 고리 CY204는 서로 독립적으로, C3-C20카보시클릭 그룹 또는 C1-C20헤테로시클릭 그룹이고, 상기 화학식 CY201 내지 CY217 중 적어도 하나의 수소는 본 명세서에 기재된 바와 같은 R10a로 치환 또는 비치환될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 CY201 내지 CY217 중 고리 CY201 내지 고리 CY204는 서로 독립적으로, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 페난트렌 그룹 또는 안트라센 그룹일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 201 및 202 각각은, 상기 화학식 CY201 내지 CY203으로 표시된 그룹 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또 다른 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 201은, 상기 화학식 CY201 내지 CY203으로 표시된 그룹 중 적어도 하나 및 상기 화학식 CY204 내지 CY217로 표시된 그룹 중 적어도 하나를 각각 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 201 중 xa1은 1이고, R201은 상기 화학식 CY201 내지 CY203 중 하나로 표시된 그룹이고, xa2는 0이고, R202는 상기 화학식 CY204 내지 CY207 중 하나로 표시된 그룹일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 201 및 202 각각은, 상기 화학식 CY201 내지 CY203으로 표시된 그룹을 비포함할 수 있다.
또 다른 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 201 및 202 각각은, 상기 화학식 CY201 내지 CY203으로 표시된 그룹을 비포함하고, 상기 화학식 CY204 내지 CY217로 표시된 그룹 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 화학식 201 및 202 각각은, 상기 화학식 CY201 내지 CY217로 표시된 그룹을 비포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 정공 수송 영역은 하기 화합물 HT1 내지 HT44 중 하나, m-MTDATA, TDATA, 2-TNATA, NPB(NPD), β-NPB, TPD, Spiro-TPD, Spiro-NPB, 메틸화된-NPB, TAPC, HMTPD, TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine (4,4',4"-트리스(N-카바졸일)트리페닐아민)), Pani/DBSA (Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid (폴리아닐린/도데실벤젠술폰산)), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate) (폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트))), Pani/CSA (Polyaniline/Camphor sulfonic acid (폴리아닐린/캠퍼술폰산)), PANI/PSS (Polyaniline/Poly(4-styrenesulfonate) (폴리아닐린/폴리(4-스티렌술포네이트)), 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다:
Figure pat00007
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
Figure pat00011
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
상기 정공 수송 영역의 두께는 약 50Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 4000Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역이 정공 주입층, 정공 수송층, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 경우, 상기 정공 주입층의 두께는 약 100Å 내지 약 9000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å이고, 상기 정공 수송층의 두께는 약 50Å 내지 약 2000Å, 예를 들면 약 100Å 내지 약 1500Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역, 정공 주입층 및 정공 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 발광 보조층은 발광층(130, 140)에서 방출되는 광의 파장에 따른 광학적 공진 거리를 보상하여 광 방출 효율을 증가시키는 역할을 하는 층이고, 상기 전자 저지층은 전자 수송 영역으로부터의 전자 주입을 방지하는 역할을 하는 층이다. 상기 발광 보조층 및 전자 저지층에는 상술한 바와 같은 물질이 포함될 수 있다.
[p-도펀트]
상기 정공 수송 영역은 상술한 바와 같은 물질 외에, 도전성 향상을 위하여 전하-생성 물질을 포함할 수 있다. 상기 전하-생성 물질은 상기 정공 수송 영역 내에 균일하게 또는 불균일하게 분산(예를 들면, 전하-생성 물질로 이루어진(consist of) 단일층 형태)되어 있을 수 있다.
상기 전하-생성 물질은 예를 들면, p-도펀트일 수 있다.
예를 들어, 상기 p-도펀트의 LUMO 에너지 레벨은 -3.5eV 이하일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 p-도펀트는, 퀴논 유도체, 시아노기-함유 화합물, 원소 EL1 및 원소 EL2-함유 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 퀴논 유도체의 예는, TCNQ, F4-TCNQ 등을 포함할 수 있다.
상기 시아노기-함유 화합물의 예는 HAT-CN, 하기 화학식 221로 표시된 화합물 등을 포함할 수 있다.
Figure pat00016
<화학식 221>
Figure pat00017
상기 화학식 221 중,
R221 내지 R223은 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
상기 R221 내지 R223 중 적어도 하나는 서로 독립적으로, 시아노기; -F; -Cl; -Br; -I; 시아노기, -F, -Cl, -Br, -I, 또는 이의 임의의 조합으로 치환된 C1-C20알킬기; 또는 이의 임의의 조합;으로 치환된, C3-C60카보시클릭 그룹 또는 C1-C60헤테로시클릭 그룹일 수 있다.
상기 원소 EL1 및 원소 EL2-함유 화합물 중, 원소 EL1은 금속, 준금속, 또는 이의 조합이고, 원소 EL2는 비금속, 준금속, 또는 이의 조합일 수 있다.
상기 금속의 예는, 알칼리 금속(예를 들면, 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs) 등); 알칼리 토금속(예를 들면, 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba) 등); 전이 금속(예를 들면, 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 바나듐(V), 니오브(Nb), 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 망간(Mn), 테크네튬(Tc), 레늄(Re), 철(Fe), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 코발트(Co), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au) 등); 전이후 금속(예를 들면, 아연(Zn), 인듐(In), 주석(Sn) 등); 란타나이드 금속(예를 들면, 란타넘(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 터븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 어븀(Er), 툴륨(Tm), 이터븀(Yb), 루테늄(Lu) 등); 등을 포함할 수 있다.
상기 준금속의 예는, 실리콘(Si), 안티모니(Sb), 텔루륨(Te) 등을 포함할 수 있다.
상기 비금속의 예는, 산소(O), 할로겐(예를 들면, F, Cl, Br, I 등) 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 원소 EL1 및 원소 EL2-함유 화합물은, 금속 산화물, 금속 할로겐화물(예를 들면, 금속 불화물, 금속 염화물, 금속 브롬화물, 금속 요오드화물 등), 준금속 할로겐화물(예를 들면, 준금속 불화물, 준금속 염화물, 준금속 브롬화물, 준금속 요오드화물 등), 금속 텔루라이드, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 금속 산화물의 예는, 텅스텐 옥사이드(예를 들면, WO, W2O3, WO2, WO3, W2O5 등), 바나듐 옥사이드(예를 들면, VO, V2O3, VO2, V2O5 등), 몰리브덴 옥사이드(MoO, Mo2O3, MoO2, MoO3, Mo2O5 등), 레늄 옥사이드(예를 들면, ReO3 등) 등을 포함할 수 있다.
상기 금속 할로겐화물의 예는, 알칼리 금속 할로겐화물, 알칼리 토금속 할로겐화물, 전이 금속 할로겐화물, 전이후 금속 할로겐화물, 란타나이드 금속 할로겐화물 등을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 금속 할로겐화물의 예는, LiF, NaF, KF, RbF, CsF, LiCl, NaCl, KCl, RbCl, CsCl, LiBr, NaBr, KBr, RbBr, CsBr, LiI, NaI, KI, RbI, CsI 등을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 토금속 할로겐화물의 예는, BeF2, MgF2, CaF2, SrF2, BaF2, BeCl2, MgCl2, CaCl2, SrCl2, BaCl2, BeBr2, MgBr2, CaBr2, SrBr2, BaBr2, BeI2, MgI2, CaI2, SrI2, BaI2 등을 포함할 수 있다.
상기 전이 금속 할로겐화물의 예는, 티타늄 할로겐화물(예를 들면, TiF4, TiCl4, TiBr4, TiI4 등), 지르코늄 할로겐화물(예를 들면, ZrF4, ZrCl4, ZrBr4, ZrI4 등), 하프늄 할로겐화물(예를 들면, HfF4, HfCl4, HfBr4, HfI4 등), 바나듐 할로겐화물(예를 들면, VF3, VCl3, VBr3, VI3 등), 니오브 할로겐화물(예를 들면, NbF3, NbCl3, NbBr3, NbI3 등), 탄탈 할로겐화물(예를 들면, TaF3, TaCl3, TaBr3, TaI3 등), 크롬 할로겐화물(예를 들면, CrF3, CrCl3, CrBr3, CrI3 등), 몰리브덴 할로겐화물(예를 들면, MoF3, MoCl3, MoBr3, MoI3 등), 텅스텐 할로겐화물(예를 들면, WF3, WCl3, WBr3, WI3 등), 망간 할로겐화물(예를 들면, MnF2, MnCl2, MnBr2, MnI2 등), 테크네튬 할로겐화물(예를 들면, TcF2, TcCl2, TcBr2, TcI2 등), 레늄 할로겐화물(예를 들면, ReF2, ReCl2, ReBr2, ReI2 등), 철 할로겐화물(예를 들면, FeF2, FeCl2, FeBr2, FeI2 등), 루테늄 할로겐화물(예를 들면, RuF2, RuCl2, RuBr2, RuI2 등), 오스뮴 할로겐화물(예를 들면, OsF2, OsCl2, OsBr2, OsI2 등), 코발트 할로겐화물(예를 들면, CoF2, CoCl2, CoBr2, CoI2 등), 로듐 할로겐화물(예를 들면, RhF2, RhCl2, RhBr2, RhI2 등), 이리듐 할로겐화물(예를 들면, IrF2, IrCl2, IrBr2, IrI2 등), 니켈 할로겐화물(예를 들면, NiF2, NiCl2, NiBr2, NiI2 등), 팔라듐 할로겐화물(예를 들면, PdF2, PdCl2, PdBr2, PdI2 등), 백금 할로겐화물(예를 들면, PtF2, PtCl2, PtBr2, PtI2 등), 구리 할로겐화물(예를 들면, CuF, CuCl, CuBr, CuI 등), 은 할로겐화물(예를 들면, AgF, AgCl, AgBr, AgI 등), 금 할로겐화물(예를 들면, AuF, AuCl, AuBr, AuI 등) 등을 포함할 수 있다.
상기 전이후 금속 할로겐화물의 예는, 아연 할로겐화물(예를 들면, ZnF2, ZnCl2, ZnBr2, ZnI2 등), 인듐 할로겐화물(예를 들면, InI3 등), 주석 할로겐화물(예를 들면, SnI2 등), 등을 포함할 수 있다.
상기 란타나이드 금속 할로겐화물의 예는, YbF, YbF2, YbF3, SmF3, YbCl, YbCl2, YbCl3 SmCl3, YbBr, YbBr2, YbBr3 SmBr3, YbI, YbI2, YbI3, SmI3 등을 포함할 수 있다.
상기 준금속 할로겐화물의 예는, 안티모니 할로겐화물(예를 들면, SbCl5 등) 등을 포함할 수 있다.
상기 금속 텔루라이드의 예는, 알칼리 금속 텔루라이드(예를 들면, Li2Te, Na2Te, K2Te, Rb2Te, Cs2Te 등), 알칼리 토금속 텔루라이드(예를 들면, BeTe, MgTe, CaTe, SrTe, BaTe 등), 전이 금속 텔루라이드(예를 들면, TiTe2, ZrTe2, HfTe2, V2Te3, Nb2Te3, Ta2Te3, Cr2Te3, Mo2Te3, W2Te3, MnTe, TcTe, ReTe, FeTe, RuTe, OsTe, CoTe, RhTe, IrTe, NiTe, PdTe, PtTe, Cu2Te, CuTe, Ag2Te, AgTe, Au2Te 등), 전이후 금속 텔루라이드(예를 들면, ZnTe 등), 란타나이드 금속 텔루라이드 (예를 들면, LaTe, CeTe, PrTe, NdTe, PmTe, EuTe, GdTe, TbTe, DyTe, HoTe, ErTe, TmTe, YbTe, LuTe 등) 등을 포함할 수 있다.
[중간층(150) 중 발광층(130, 140)]
발광층은 제1발광층(130) 및 제2발광층(140)을 포함할 수 있다. 제1발광층(130) 및 제2발광층(140)에 대한 설명은 전술한 바를 참조한다.
상기 제1발광층(130)은 제1양자점(131)을 포함하고, 상기 제2발광층(140)은 제2양자점(141)을 포함할 수 있다. 상기 제1양자점(131) 및 제2양자점(141)에 대한 설명은 전술한 바를 참조한다.
상기 제1발광층(130)과 제2발광층(140)은 서로 직접 접촉(directly contact)할 수 있다.
[호스트]
상기 호스트는 하기 화학식 301로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:
<화학식 301>
[Ar301]xb11-[(L301)xb1-R301]xb21
상기 화학식 301 중,
Ar301 및 L301은 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
xb11은 1, 2 또는 3이고,
xb1는 0 내지 5의 정수 중 하나이고,
R301은, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹, -Si(Q301)(Q302)(Q303), -N(Q301)(Q302), -B(Q301)(Q302), -C(=O)(Q301), -S(=O)2(Q301), 또는 -P(=O)(Q301)(Q302)이고,
xb21는 1 내지 5의 정수 중 하나이고,
Q301 내지 Q303에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 Q1에 대한 설명을 참조한다.
예를 들어, 상기 화학식 301 중 xb11이 2 이상일 경우 2 이상의 Ar301은 단일 결합을 통하여 서로 연결될 수 있다.
다른 예로서, 상기 호스트는, 하기 화학식 301-1로 표시된 화합물, 하기 화학식 301-2로 표시된 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다:
<화학식 301-1>
Figure pat00018
<화학식 301-2>
Figure pat00019
상기 화학식 301-1 내지 301-2 중,
고리 A301 내지 고리 A304는 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
X301은 O, S, N-[(L304)xb4-R304], C(R304)(R305), 또는 Si(R304)(R305)이고,
xb22 및 xb23은 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2이고,
L301, xb1 및 R301에 대한 설명은 각각 본 명세서에 기재된 바를 참조하고,
L302 내지 L304에 대한 설명은 서로 독립적으로, 상기 L301에 대한 설명을 참조하고,
xb2 내지 xb4에 대한 설명은 서로 독립적으로, 상기 xb1에 대한 설명을 참조하고,
R302 내지 R305 및 R311 내지 R314에 대한 설명은 각각 상기 R301에 대한 설명을 참조한다.
또 다른 예로서, 상기 호스트는 알칼리토 금속 착체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 호스트는 Be 착체(예를 들면, 하기 화합물 H55), Mg 착체, Zn 착체, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 호스트는 하기 화합물 H1 내지 H124 중 하나, ADN (9,10-Di(2-naphthyl)anthracene), MADN (2-Methyl-9,10-bis(naphthalen-2-yl)anthracene), TBADN (9,10-di-(2-naphthyl)-2-t-butyl-anthracene), CBP (4,4′-bis(N-carbazolyl)-1,1′-biphenyl), mCP (1,3-di-9-carbazolylbenzene), TCP (1,3,5-tri(carbazol-9-yl)benzene), 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다:
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
Figure pat00023
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
Figure pat00029
Figure pat00030
Figure pat00031
Figure pat00032
Figure pat00033
[인광 도펀트]
상기 인광 도펀트는 중심 금속으로서, 적어도 하나의 전이 금속을 포함할 수 있다.
상기 인광 도펀트는 1자리(monodenate) 리간드, 2자리 리간드, 3자리 리간드, 4자리 리간드, 5자리 리간드, 6자리 리간드, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 인광 도펀트는, 전기적으로 중성(neutral)일 수 있다.
예를 들어, 상기 인광 도펀트는 하기 화학식 401로 표시되는 유기금속 화합물을 포함할 수 있다:
<화학식 401>
M(L401)xc1(L402)xc2
<화학식 402>
Figure pat00034
상기 화학식 401 및 402 중,
M은 전이 금속(예를 들면, 이리듐(Ir), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 티탄(Ti), 금(Au), 하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb), 로듐(Rh), 레늄(Re) 또는 툴륨(Tm))이고,
L401은 상기 화학식 402로 표시되는 리간드이고, xc1은 1, 2 또는 3이고, xc1이 2 이상일 경우 2 이상의 L401은 서로 동일하거나 상이하고,
L402는 유기 리간드이고, xc2는 0, 1, 2, 3, 또는 4이고, xc2가 2 이상일 경우 2 이상의 L402는 서로 동일하거나 상이하고,
X401 및 X402는 서로 독립적으로, 질소 또는 탄소이고,
고리 A401 및 고리 A402는 서로 독립적으로, C3-C60카보시클릭 그룹 또는 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
T401은 단일 결합, *-O-*', *-S-*', *-C(=O)-*', *-N(Q411)-*', *-C(Q411)(Q412)-*', *-C(Q411)=C(Q412)-*', *-C(Q411)=*' 또는 *=C(Q411)=*'이고,
X403 및 X404는 서로 독립적으로, 화학 결합(예를 들면, 공유 결합 또는 배위 결합), O, S, N(Q413), B(Q413), P(Q413), C(Q413)(Q414) 또는 Si(Q413)(Q414)이고,
상기 Q411 내지 Q414에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 Q1에 대한 설명을 참조하고,
R401 및 R402는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C20알콕시기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹, -Si(Q401)(Q402)(Q403), -N(Q401)(Q402), -B(Q401)(Q402), -C(=O)(Q401), -S(=O)2(Q401) 또는 -P(=O)(Q401)(Q402)이고,
상기 Q401 내지 Q403에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 Q1에 대한 설명을 참조하고,
xc11 및 xc12는 서로 독립적으로, 0 내지 10의 정수 중 하나이고,
상기 화학식 402 중 * 및 *'은 각각 상기 화학식 401 중 M과의 결합 사이트이다.
예를 들어, 상기 화학식 402 중 i) X401은 질소이고, X402는 탄소이거나, 또는 ii) X401과 X402가 모두 질소일 수 있다.
다른 예로서, 상기 화학식 402 중 xc1이 2 이상일 경우, 2 이상의 L401 중 2개의 고리 A401은 선택적으로(optionally), 연결기인 T402를 통하여 서로 연결되거나, 2개의 고리 A402는 선택적으로, 연결기인 T403을 통하여 서로 연결될 수 있다 (하기 화합물 PD1 내지 PD4 및 PD7 참조). 상기 T402 및 T403에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 T401에 대한 설명을 참조한다.
상기 화학식 401 중 L402는 임의의 유기 리간드일 수 있다. 예를 들어, 상기 L402는 할로겐 그룹, 디케톤 그룹 (예를 들면, 아세틸아세토네이트 그룹), 카르복실산 그룹(예를 들면, 피콜리네이트 그룹), -C(=O), 이소니트릴 그룹, -CN 그룹, 포스포러스 그룹 (예를 들면, 포스핀(phosphine) 그룹, 포스파이트(phosphite) 그룹 등), 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 인광 도펀트는 예를 들어, 하기 화합물 PD1 내지 PD25 중 하나, 또는 이의 임의의 조합을 포함 수 있다:
Figure pat00035
Figure pat00036
Figure pat00037
[형광 도펀트]
상기 형광 도펀트는 아민 그룹-함유 화합물, 스티릴 그룹-함유 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 형광 도펀트는 하기 화학식 501로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:
<화학식 501>
Figure pat00038
상기 화학식 501 중,
Ar501, L501 내지 L503, R501 및 R502은 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
xd1 내지 xd3는 서로 독립적으로, 0, 1, 2, 또는 3이고,
xd4는 1, 2, 3, 4, 5, 또는 6일 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 501 중 Ar501은 3개 이상의 모노시클릭 그룹이 서로 축합된 축합환 그룹(예를 들면, 안트라센 그룹, 크라이센 그룹, 파이렌 그룹 등)을 포함할 수 있다.
다른 예로서, 상기 화학식 501 중 xd4는 2일 수 있다.
예를 들어, 상기 형광 도펀트는 하기 화합물 FD1 내지 FD36 중 하나, DPVBi, DPAVBi, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다:
Figure pat00039
Figure pat00040
Figure pat00041
Figure pat00042
Figure pat00043
Figure pat00044
Figure pat00045
[지연 형광 물질]
상기 유기 발광층은 지연 형광 물질을 포함할 수 있다.
본 명세서 중 지연 형광 물질은 지연 형광 방출 메커니즘에 의하여 지연 형광을 방출할 수 있는 임의의 화합물 중에서 선택될 수 있다.
상기 유기 발광층에 포함된 지연 형광 물질은, 상기 유기 발광층에 포함된 다른 물질의 종류에 따라, 호스트 또는 도펀트의 역할을 할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 지연 형광 물질의 삼중항 에너지 레벨(eV)과 상기 지연 형광 물질의 일중항 에너지 레벨(eV) 간의 차이는 0eV 이상 및 0.5eV 이하일 수 있다. 상기 지연 형광 물질의 삼중항 에너지 레벨(eV)과 상기 지연 형광 물질의 일중항 에너지 레벨(eV) 간의 차이가 상술한 바와 같은 범위를 만족함으로써, 상기 지연 형광 물질 중 삼중항 상태에서 일중항 상태로의 역에너지 이동(up-conversion)이 효과적으로 이루어져, 상기 발광 소자(10)의 발광 효율 등이 향상될 수 있다.
예를 들어, 상기 지연 형광 물질은, i) 적어도 하나의 전자 도너(예를 들면, 카바졸 그룹과 같은 π 전자-과잉 C3-C60 시클릭 그룹(π electron-rich C3-C60 cyclic group) 등) 및 적어도 하나의 전자 억셉터(예를 들면, 설폭사이드 그룹, 시아노 그룹, π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹(π electron-deficient nitrogen-containing C1-C60 cyclic group) 등)를 포함한 물질, ii) 붕소(B)를 공유하면서 축합된 2 이상의 시클릭 그룹을 포함한 C8-C60 폴리시클릭 그룹을 포함한 물질 등을 포함할 수 있다.
상기 지연 형광 물질의 예는, 하기 화합물 DF1 내지 DF9 중 적어도 하나를 포함할 수 있다:
Figure pat00046
Figure pat00047
[중간층(150) 중 전자 수송 영역]
상기 전자 수송 영역은 i) 단일 물질로 이루어진(consist of) 단일층으로 이루어진(consist of) 단층 구조, ii) 복수의 서로 상이한 물질을 포함한 단일층으로 이루어진(consist of) 단층 구조 또는 iii) 복수의 서로 상이한 물질을 포함한 복수의 층을 포함한 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 전자 수송 영역은, 버퍼층, 정공 저지층, 전자 조절층, 전자 수송층, 전자 주입층, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 전자 수송 영역은, 발광층(130, 140)으로부터 차례로 적층된 전자 수송층/전자 주입층, 정공 저지층/전자 수송층/전자 주입층, 전자 조절층/전자 수송층/전자 주입층, 또는 버퍼층/전자 수송층/전자 주입층 등의 구조를 가질 수 있다.
상기 전자 수송 영역(예를 들면, 상기 전자 수송 영역 중 버퍼층, 정공 저지층, 전자 조절층 또는 전자 수송층)은, 적어도 하나의 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹(π electron-deficient nitrogen-containing C1-C60 cyclic group)을 포함한 금속-비함유 (metal-free) 화합물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 전자 수송 영역은, 하기 화학식 601로 표시된 화합물을 포함할 수 있다.
<화학식 601>
[Ar601]xe11-[(L601)xe1-R601]xe21
상기 화학식 601 중,
Ar601, 및 L601은 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
xe11은 1, 2 또는 3이고,
xe1는 0, 1, 2, 3, 4, 또는 5이고,
R601은, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹, -Si(Q601)(Q602)(Q603), -C(=O)(Q601), -S(=O)2(Q601), 또는 -P(=O)(Q601)(Q602)이고,
상기 Q601 내지 Q603에 대한 설명은 각각 본 명세서 중 Q1에 대한 설명을 참조하고,
xe21는 1, 2, 3, 4, 또는 5이고,
상기 Ar601, L601 및 R601 중 적어도 하나는 서로 독립적으로, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹일 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 601 중 xe11이 2 이상일 경우 2 이상의 Ar601은 단일 결합을 통하여 서로 연결될 수 있다.
다른 예로서, 상기 화학식 601 중 Ar601은 치환 또는 비치환된 안트라센 그룹일 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 전자 수송 영역은 하기 화학식 601-1로 표시된 화합물을 포함할 수 있다:
<화학식 601-1>
Figure pat00048
상기 화학식 601-1 중,
X614는 N 또는 C(R614)이고, X615는 N 또는 C(R615)이고, X616은 N 또는 C(R616)이고, X614 내지 X616 중 적어도 하나는 N이고,
L611 내지 L613에 대한 설명은 각각 상기 L601에 대한 설명을 참조하고,
xe611 내지 xe613에 대한 설명은 각각 상기 xe1에 대한 설명을 참조하고,
R611 내지 R613에 대한 설명은 각각 상기 R601에 대한 설명을 참조하고,
R614 내지 R616은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C3-C60카보시클릭 그룹, 또는 적어도 하나의 R10a로 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹일 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 601 및 601-1 중 xe1 및 xe611 내지 xe613은 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2일 수 있다.
상기 전자 수송 영역은 하기 화합물 ET1 내지 ET45 중 하나, BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), Bphen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline), Alq3, BAlq, TAZ, NTAZ, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다:
Figure pat00049
Figure pat00050
Figure pat00051
Figure pat00052
Figure pat00053
Figure pat00054
Figure pat00055
상기 전자 수송 영역의 두께는 약 160Å 내지 약 5000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 4000Å일 수 있다. 상기 전자 수송 영역이 버퍼층, 정공 저지층, 전자 조절층, 전자 수송층 또는 이의 임의의 조합을 포함할 경우, 상기 버퍼층, 정공 저지층 또는 전자 조절층의 두께는 서로 독립적으로, 약 20Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 30Å 내지 약 300Å이고, 상기 전자 수송층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 상기 버퍼층, 정공 저지층, 전자 조절층, 전자 수송층 및/또는 전자 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 전자 수송 영역(예를 들면, 상기 전자 수송 영역 중 전자 수송층)은 상술한 바와 같은 물질 외에, 금속-함유 물질을 더 포함할 수 있다.
상기 금속-함유 물질은 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 알칼리 금속 착체의 금속 이온은, Li 이온, Na 이온, K 이온, Rb 이온 또는 Cs 이온일 수 있고, 상기 알칼리 토금속 착체의 금속 이온은 Be 이온, Mg 이온, Ca 이온, Sr 이온 또는 Ba 이온일 수 있다. 상기 알칼리 금속 착체 및 알칼리 토금속 착체의 금속 이온에 배위된 리간드는, 서로 독립적으로, 히드록시퀴놀린, 히드록시이소퀴놀린, 히드록시벤조퀴놀린, 히드록시아크리딘, 히드록시페난트리딘, 히드록시페닐옥사졸, 히드록시페닐티아졸, 히드록시디페닐옥사디아졸, 히드록시디페닐티아디아졸, 히드록시페닐피리딘, 히드록시페닐벤조이미다졸, 히드록시페닐벤조티아졸, 비피리딘, 페난트롤린, 시클로펜타다이엔, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 금속-함유 물질은 Li 착체를 포함할 수 있다. 상기 Li 착체는, 예를 들면, 하기 화합물 ET-D1(LiQ) 또는 ET-D2을 포함할 수 있다:
Figure pat00056
상기 전자 수송 영역은, 제2전극(190)으로부터의 전자 주입을 용이하게 하는 전자 주입층을 포함할 수 있다. 상기 전자 주입층은 상기 제2전극(190)과 직접(directly) 접촉할 수 있다.
상기 전자 주입층은 i) 단일 물질로 이루어진(consist of) 단일층으로 이루어진(consist of) 단층 구조, ii) 복수의 서로 상이한 물질을 포함한 단일층으로 이루어진(consist of) 단층 구조 또는 iii) 복수의 서로 상이한 물질을 포함한 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 전자 주입층은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속-함유 화합물, 알칼리 토금속-함유 화합물, 희토류 금속-함유 화합물, 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 희토류 금속 착체, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 금속은, Li, Na, K, Rb, Cs, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 알칼리 토금속은, Mg, Ca, Sr, Ba, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 희토류 금속은 Sc, Y, Ce, Tb, Yb, Gd, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 금속-함유 화합물, 알칼리 토금속-함유 화합물 및 상기 희토류 금속-함유 화합물은, 상기 알칼리 금속, 상기 알칼리 토금속 및 희토류 금속 각각의, 산화물, 할로겐화물(예를 들면, 불화물, 염화물, 브롬화물, 요오드화물 등), 텔루라이드, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 금속-함유 화합물은, Li2O, Cs2O, K2O 등과 같은 알칼리 금속 산화물, LiF, NaF, CsF, KF, LiI, NaI, CsI, KI 등과 같은 알칼리 금속 할로겐화물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 알칼리 토금속-함유 화합물은, BaO, SrO, CaO, BaxSr1-xO(x는 0<x<1를 만족하는 실수임), BaxCa1-xO(x는 0<x<1를 만족하는 실수임) 등과 같은 알칼리 토금속 화합물을 포함할 수 있다. 상기 희토류 금속-함유 화합물은, YbF3, ScF3, Sc2O3, Y2O3, Ce2O3, GdF3, TbF3, YbI3, ScI3, TbI3, 또는 이의 임의의 조함을 포함할 수 있다. 또는, 상기 희토류 금속-함유 화합물은, 란타나이드 금속 텔루라이드를 포함할 수 있다. 상기 란타나이드 금속 텔루라이드의 예는, LaTe, CeTe, PrTe, NdTe, PmTe, SmTe, EuTe, GdTe, TbTe, DyTe, HoTe, ErTe, TmTe, YbTe, LuTe, La2Te3, Ce2Te3, Pr2Te3, Nd2Te3, Pm2Te3, Sm2Te3, Eu2Te3, Gd2Te3, Tb2Te3, Dy2Te3, Ho2Te3, Er2Te3, Tm2Te3, Yb2Te3, Lu2Te3 등을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체 및 희토류 금속 착체는, i) 상술한 바와 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 희토류 금속의 이온 중 하나 및 ii) 상기 금속 이온과 결합한 리간드로서, 예를 들면, 히드록시퀴놀린, 히드록시이소퀴놀린, 히드록시벤조퀴놀린, 히드록시아크리딘, 히드록시페난트리딘, 히드록시페닐옥사졸, 히드록시페닐티아졸, 히드록시디페닐옥사디아졸, 히드록시디페닐티아디아졸, 히드록시페닐피리딘, 히드록시페닐벤조이미다졸, 히드록시페닐벤조티아졸, 비피리딘, 페난트롤린, 시클로펜타다이엔, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 전자 주입층은 상술한 바와 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속-함유 화합물, 알칼리 토금속-함유 화합물, 희토류 금속-함유 화합물, 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 희토류 금속 착체, 또는 이의 임의의 조합만으로 이루어져 있거나, 유기물(예를 들면, 상기 화학식 601로 표시된 화합물)을 더 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 전자 주입층은 i) 알칼리 금속-함유 화합물(예를 들면, 알칼리 금속 할로겐화물)로 이루어지거나(consist of), ii) a) 알칼리 금속-함유 화합물(예를 들면, 알칼리 금속 할로겐화물); 및 b) 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 또는 이의 임의의 조합;으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 전자 주입층은, KI:Yb 공증착층, RbI:Yb 공증착층 등일 수 있다.
상기 전자 주입층이 유기물을 더 포함할 경우, 상기 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속-함유 화합물, 알칼리 토금속-함유 화합물, 희토류 금속-함유 화합물, 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 희토류 금속 착체, 또는 이의 임의의 조합은 상기 유기물을 포함한 매트릭스에 균일 또는 불균일하게 분산되어 있을 수 있다.
상기 전자 주입층의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 상기 전자 주입층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
[제2전극(190)]
상술한 바와 같은 중간층(150) 상부에는 제2전극(190)이 배치되어 있다. 상기 제2전극(190)은 전자 주입 전극인 캐소드(cathode)일 수 있는데, 이 때, 상기 제2전극(190)용 물질로는 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 사용할 수 있다.
상기 제2전극(190)은, 리튬(Li), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), 이터븀(Yb), 은-이터븀(Ag-Yb), ITO, IZO, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 제2전극(190)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다.
상기 제2전극(190)은 단일층인 단층 구조 또는 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
[캡핑층]
제1전극(110)의 외측에는 제1캡핑층이 배치되거나, 및/또는 제2전극(190) 외측에는 제2캡핑층이 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 발광 소자(10)는 제1캡핑층, 제1전극(110), 중간층(150) 및 제2전극(190)이 차례로 적층된 구조, 제1전극(110), 중간층(150), 제2전극(190) 및 제2캡핑층이 차례로 적층된 구조 또는 제1캡핑층, 제1전극(110), 중간층(150), 제2전극(190) 및 제2캡핑층이 차례로 적층된 구조를 가질 수 있다.
발광 소자(10)의 중간층(150) 중 발광층(130, 140)에서 생성된 광은 반투과형 전극 또는 투과형 전극인 제1전극(110) 및 제1캡핑층을 지나 외부로 취출될 수 있고, 발광 소자(10)의 중간층(150) 중 발광층(130, 140)에서 생성된 광은 반투과형 전극 또는 투과형 전극인 제2전극(190) 및 제2캡핑층을 지나 외부로 취출될 수 있다.
상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층은 보강 간섭의 원리에 의하여 외부 발광 효율을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 이로써, 상기 발광 소자(10)의 광추출 효율이 증가되어, 상기 발광 소자(10)의 발광 효율이 향상될 수 있다.
상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층 각각은, 1.6 이상의 굴절율(at 589nm)을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층은 서로 독립적으로, 유기물을 포함한 유기 캡핑층, 무기물을 포함한 무기 캡핑층, 또는 유기물 및 무기물을 포함한 복합 캡핑층일 수 있다.
상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층 중 적어도 하나는, 서로 독립적으로, 카보시클릭 화합물, 헤테로시클릭 화합물, 아민 그룹-함유 화합물, 포르핀 유도체 (porphine derivatives), 프탈로시아닌 유도체 (phthalocyanine derivatives), 나프탈로시아닌 유도체 (naphthalocyanine derivatives), 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 카보시클릭 화합물, 헤테로시클릭 화합물 및 아민 그룹-함유 화합물은, 선택적으로, O, N, S, Se, Si, F, Cl, Br, I, 또는 이의 임의의 조합을 포함한 치환기로 치환될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층 중 적어도 하나는, 서로 독립적으로, 아민 그룹-함유 화합물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층 중 적어도 하나는, 서로 독립적으로, 상기 화학식 201로 표시된 화합물, 상기 화학식 202로 표시된 화합물, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층 중 적어도 하나는, 서로 독립적으로, 상기 화합물 HT28 내지 HT33 중 하나, 하기 화합물 CP1 내지 CP6 중 하나, β-NPB 또는 이의 임의의 화합물을 포함할 수 있다:
Figure pat00057
Figure pat00058
[전자 장치]
상기 발광 소자는 각종 전자 장치에 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 발광 소자를 포함한 전자 장치는, 발광 장치, 인증 장치 등일 수 있다.
상기 전자 장치(예를 들면, 발광 장치)는, 상기 발광 소자 외에, i) 컬러 필터, ii) 색변환층, 또는 iii) 컬러 필터 및 색변환층을 더 포함할 수 있다. 상기 컬러 필터 및/또는 색변환층은 발광 소자로부터 방출되는 광의 적어도 하나의 진행 방향 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 발광 소자로부터 방출되는 광은 청색광 또는 백색광일 수 있다. 상기 발광 소자에 대한 설명은 상술한 바를 참조한다. 일 구현예에 따르면, 상기 색변환층은 양자점을 포함할 수 있다. 상기 양자점은 예를 들어, 본 명세서에 기재된 바와 같은 양자점일 수 있다.
상기 전자 장치는 제1기판을 포함할 수 있다. 상기 제1기판은 복수의 부화소 영역을 포함하고, 상기 컬러 필터는 상기 복수의 부화소 영역 각각 대응하는 복수의 컬러 필터 영역을 포함하고, 상기 색변환층은 상기 복수의 부화소 영역 각각 대응하는 복수의 색변환 영역을 포함할 수 있다.
상기 복수의 부화소 영역 사이에 화소 정의막이 배치되어 각각의 부화소 영역이 정의된다.
상기 컬러 필터는 복수의 컬러 필터 영역 및 복수의 컬러 필터 영역 사이에 배치된 차광 패턴을 더 포함할 수 있고, 상기 색변환층은 복수의 색변환 영역 및 복수의 색변환 영역 사이에 배치된 차광 패턴을 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 컬러 필터 영역(또는, 복수의 색변환 영역)은, 제1색광을 방출하는 제1영역; 제2색광을 방출하는 제2영역; 및/또는 제3색광을 방출하는 제3영역을 포함하고, 상기 제1색광, 상기 제2색광 및/또는 상기 제3색광은 서로 상이한 최대 발광 파장을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1색광은 적색광이고, 상기 제2색광은 녹색광이고, 상기 제3색광은 청색광일 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 컬러 필터 영역(또는, 복수의 색변환 영역)은 양자점을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1영역은 적색 양자점을 포함하고, 상기 제2영역은 녹색 양자점을 포함하고, 상기 제3영역은 양자점을 포함하지 않을 수 있다. 양자점에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다. 상기 제1영역, 상기 제2영역 및/또는 상기 제3영역은 각각 산란체를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광 소자는 제1광을 방출하고, 상기 제1영역은 상기 제1광을 흡수하여, 제1-1색광을 방출하고, 상기 제2영역은 상기 제1광을 흡수하여, 제2-1색광을 방출하고, 상기 제3영역은 상기 제1광을 흡수하여, 제3-1색광을 방출할 수 있다. 이 때, 상기 제1-1색광, 상기 제2-1색광 및 상기 제3-1색광은 서로 상이한 최대 발광 파장을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 제1광은 청색광일 수 있고, 상기 제1-1색광은 적색광일 수 있고, 상기 제2-1색광은 녹색광일 수 있고, 상기 제3-1색광은 청색광일 수 있다.
상기 전자 장치는, 상술한 바와 같은 발광 소자 외에 박막 트랜지스터를 더 포함할 수 있다. 상기 박막 트랜지스터는 소스 전극, 드레인 전극 및 활성층을 포함할 수 있고, 상기 소스 전극 및 드레인 전극 중 어느 하나와 상기 발광 소자의 제1전극 및 제2전극 중 어느 하나는 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 게이트 절연막 등을 더 포함할 수 있다.
상기 활성층은 결정질 실리콘, 비정질 실리콘, 유기 반도체, 산화물 반도체 등을 포함할 수 있다.
상기 전자 장치는 발광 소자를 밀봉하는 밀봉부를 더 포함할 수 있다. 상기 밀봉부는 상기 컬러 필터 및/또는 색변환층과 상기 발광 소자 사이에 배치될 수 있다. 상기 밀봉부는 상기 발광 소자로부터의 광이 외부로 취출될 수 있도록 하면서, 동시에 상기 발광 소자로 외기 및 수분이 침투하는 것을 차단한다. 상기 밀봉부는 투명한 유리 기판 또는 플라스틱 기판을 포함하는 밀봉 기판일 수 있다. 상기 밀봉부는 유기층 및/또는 무기층을 1층 이상 포함하는 박막 봉지층일 수 있다. 상기 밀봉부가 박막 봉지층일 경우, 상기 전자 장치는 플렉시블할 수 있다.
상기 밀봉부 상에는, 상기 컬러 필터 및/또는 색변환층 외에, 상기 전자 장치의 용도에 따라 다양한 기능층이 추가로 배치될 수 있다. 상기 기능층의 예는, 터치스크린층, 편광층, 등을 포함할 수 있다. 상기 터치스크린층은, 감압식 터치스크린층, 정전식 터치스크린층 또는 적외선식 터치스크린층일 수 있다. 상기 인증 장치는, 예를 들면, 생체(예를 들어, 손가락 끝, 눈동자 등)의 생체 정보를 이용하여 개인을 인증하는 생체 인증 장치일 수 있다.
상기 인증 장치는 상술한 바와 같은 발광 소자 외에 생체 정보 수집 수단을 더 포함할 수 있다.
상기 전자 장치는 각종 디스플레이, 광원, 조명, 퍼스널 컴퓨터(예를 들면, 모바일형 퍼스널 컴퓨터), 휴대 전화, 디지털 사진기, 전자 수첩, 전자 사전, 전자 게임기, 의료 기기(예를 들면, 전자 체온계, 혈압계, 혈당계, 맥박 계측 장치, 맥파 계측 장치, 심전표시 장치, 초음파 진단 장치, 내시경용 표시 장치), 어군 탐지기, 각종 측정 기기, 계기류(예를 들면, 차량, 항공기, 선박의 계기류), 프로젝터 등으로 응용될 수 있다.
상기 정공 수송 영역에 포함된 각 층, 유기 발광층 및 전자 수송 영역에 포함된 각 층은 각각, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여, 소정 영역에 형성될 수 있다.
진공 증착법에 의하여 상기 정공 수송 영역에 포함된 각 층, 유기 발광층 및 전자 수송 영역에 포함된 각 층을 각각 형성할 경우, 증착 조건은, 예를 들면, 약 100 내지 약 500℃의 증착 온도, 약 10-8 내지 약 10-3 torr의 진공도 및 약 0.01 내지 약 100Å/sec의 증착 속도 범위 내에서, 형성하고자 하는 층에 포함될 재료 및 형성하고자 하는 층의 구조를 고려하여 선택될 수 있다.
[용어의 정의]
본 명세서 중 C3-C60카보시클릭 그룹은 탄소로만 이루어진 탄소수 3 내지 60의 시클릭 그룹을 의미하고, C1-C60헤테로시클릭 그룹은, 탄소 외에, 헤테로 원자를 더 포함한 탄소수 1 내지 60의 시클릭 그룹을 의미한다. 상기 C3-C60카보시클릭 그룹 및 C1-C60헤테로시클릭 그룹 각각은, 1개의 고리로 이루어진 모노시클릭 그룹 또는 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있는 폴리시클릭 그룹일 수 있다. 예를 들어, 상기 C1-C60헤테로시클릭 그룹의 환형성 원자수는 3 내지 61개일 수 있다.
본 명세서 중 시클릭 그룹은 상기 C3-C60카보시클릭 그룹 및 C1-C60헤테로시클릭 그룹 모두를 포함한다.
본 명세서 중 π 전자-과잉 C3-C60 시클릭 그룹(π electron-rich C3-C60 cyclic group)은 고리 형성 모이어티로서 *-N=*'를 비포함한 탄소수 3 내지 60의 시클릭 그룹을 의미하고, π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹(π electron-deficient nitrogen-containing C1-C60 cyclic group)은 고리 형성 모이어티로서 *-N=*'를 포함한 탄소수 1 내지 60의 헤테로시클릭 그룹을 의미한다.
예를 들어,
상기 C3-C60카보시클릭 그룹은, i) 그룹 T1 또는 ii) 2 이상의 그룹 T1이 서로 축합된 축합환 그룹 (예를 들면, 시클로펜타디엔 그룹, 아다만탄 그룹, 노르보르난 그룹, 벤젠 그룹, 펜탈렌 그룹, 나프탈렌 그룹, 아줄렌 그룹, 인다센 그룹, 아세나프틸렌 그룹, 페날렌 그룹, 페난트렌 그룹, 안트라센 그룹, 플루오란텐 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹, 페릴렌 그룹, 펜타펜 그룹, 헵탈렌 그룹, 나프타센 그룹, 피센 그룹, 헥사센 그룹, 펜타센 그룹, 루비센 그룹, 코로넨 그룹, 오발렌 그룹, 인덴 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-비플루오렌 그룹, 벤조플루오렌 그룹, 인데노페난트렌 그룹, 또는 인데노안트라센 그룹)일 수 있고,
상기 C1-C60헤테로시클릭 그룹은 i) 그룹 T2, ii) 2 이상의 그룹 T2가 서로 축합된 축합환 그룹 또는 iii) 1 이상의 그룹 T2와 1 이상의 그룹 T1이 서로 축합된 축합환 그룹 (예를 들면, 피롤 그룹, 티오펜 그룹, 퓨란 그룹, 인돌 그룹, 벤조인돌 그룹, 나프토인돌 그룹, 이소인돌 그룹, 벤조이소인돌 그룹, 나프토이소인돌 그룹, 벤조실롤 그룹, 벤조티오펜 그룹, 벤조퓨란 그룹, 카바졸 그룹, 디벤조실롤 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 인데노카바졸 그룹, 인돌로카바졸 그룹, 벤조퓨로카바졸 그룹, 벤조티에노카바졸 그룹, 벤조실롤로카바졸 그룹, 벤조인돌로카바졸 그룹, 벤조카바졸 그룹, 벤조나프토퓨란 그룹, 벤조나프토티오펜 그룹, 벤조나프토실롤 그룹, 벤조퓨로디벤조퓨란 그룹, 벤조퓨로디벤조티오펜 그룹, 벤조티에노디벤조티오펜 그룹, 피라졸 그룹, 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 티아디아졸 그룹, 벤조피라졸 그룹, 벤즈이미다졸 그룹, 벤조옥사졸 그룹, 벤조이속사졸 그룹, 벤조티아졸 그룹, 벤조이소티아졸 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조퀴놀린 그룹, 벤조이소퀴놀린 그룹, 퀴녹살린 그룹, 벤조퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 벤조퀴나졸린 그룹, 페난트롤린 그룹, 시놀린 그룹, 프탈라진 그룹, 나프티리딘 그룹, 이미다조피리딘 그룹, 이미다조피리미딘 그룹, 이미다조트리아진 그룹, 이미다조피라진 그룹, 이미다조피리다진 그룹, 아자카바졸 그룹, 아자플루오렌 그룹, 아자디벤조실롤 그룹, 아자디벤조티오펜 그룹, 아자디벤조퓨란 그룹 등)일 수 있고,
상기 π 전자-과잉 C3-C60 시클릭 그룹은 i) 그룹 T1, ii) 2 이상의 그룹 T1이 서로 축합된 축합환 그룹, iii) 그룹 T3, iv) 2 이상의 그룹 T3가 서로 축합된 축합환 그룹 또는 v) 1 이상의 그룹 T3와 1 이상의 그룹 T1이 서로 축합된 축합환 그룹 (예를 들면, 상기 C3-C60카보시클릭 그룹, 피롤 그룹, 티오펜 그룹, 퓨란 그룹, 인돌 그룹, 벤조인돌 그룹, 나프토인돌 그룹, 이소인돌 그룹, 벤조이소인돌 그룹, 나프토이소인돌 그룹, 벤조실롤 그룹, 벤조티오펜 그룹, 벤조퓨란 그룹, 카바졸 그룹, 디벤조실롤 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 인데노카바졸 그룹, 인돌로카바졸 그룹, 벤조퓨로카바졸 그룹, 벤조티에노카바졸 그룹, 벤조실롤로카바졸 그룹, 벤조인돌로카바졸 그룹, 벤조카바졸 그룹, 벤조나프토퓨란 그룹, 벤조나프토티오펜 그룹, 벤조나프토실롤 그룹, 벤조퓨로디벤조퓨란 그룹, 벤조퓨로디벤조티오펜 그룹, 벤조티에노디벤조티오펜 그룹 등)일 수 있고,
상기 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹은 i) 그룹 T4, ii) 2 이상의 그룹 T4가 서로 축합된 축합환 그룹, iii) 1 이상의 그룹 T4와 1 이상의 그룹 T1이 서로 축합된 축합환 그룹, iv) 1 이상의 그룹 T4와 1 이상의 그룹 T3가 서로 축합된 축합환 그룹 또는 v) 1 이상의 그룹 T4, 1 이상의 그룹 T1 및 1 이상의 그룹 T3가이 서로 축합된 축합환 그룹 (예를 들면, 피라졸 그룹, 이미다졸 그룹, 트리아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 티아디아졸 그룹, 벤조피라졸 그룹, 벤즈이미다졸 그룹, 벤조옥사졸 그룹, 벤조이속사졸 그룹, 벤조티아졸 그룹, 벤조이소티아졸 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조퀴놀린 그룹, 벤조이소퀴놀린 그룹, 퀴녹살린 그룹, 벤조퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 벤조퀴나졸린 그룹, 페난트롤린 그룹, 시놀린 그룹, 프탈라진 그룹, 나프티리딘 그룹, 이미다조피리딘 그룹, 이미다조피리미딘 그룹, 이미다조트리아진 그룹, 이미다조피라진 그룹, 이미다조피리다진 그룹, 아자카바졸 그룹, 아자플루오렌 그룹, 아자디벤조실롤 그룹, 아자디벤조티오펜 그룹, 아자디벤조퓨란 그룹 등)일 수 있고,
상기 그룹 T1은, 시클로프로판 그룹, 시클로부탄 그룹, 시클로펜탄 그룹, 시클로헥산 그룹, 시클로헵탄 그룹, 시클로옥탄 그룹, 시클로부텐 그룹, 시클로펜텐 그룹, 시클로펜타디엔 그룹, 시클로헥센 그룹, 시클로헥사디엔 그룹, 시클로헵텐 그룹, 아다만탄(adamantane) 그룹, 노르보르난(norbornane) (또는, 비시클로[2.2.1]헵탄 (bicyclo[2.2.1]heptane)) 그룹, 노르보르넨(norbornene) 그룹, 비시클로[1.1.1]펜탄 (bicyclo[1.1.1]pentane) 그룹, 비시클로[2.1.1]헥산 (bicyclo[2.1.1]hexane) 그룹, 비시클로[2.2.2]옥탄 그룹, 또는 벤젠 그룹이고,
상기 그룹 T2는, 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 1H-피롤 그룹, 실롤 그룹, 보롤(borole) 그룹, 2H-피롤 그룹, 3H-피롤 그룹, 이미다졸 그룹, 피라졸 그룹, 트리아졸 그룹, 테트라졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸(isoxazole) 그룹, 옥사디아졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 티아디아졸 그룹, 아자실롤 그룹, 아자보롤 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹 또는 테트라진 그룹이고,
상기 그룹 T3는, 퓨란 그룹, 티오펜 그룹, 1H-피롤 그룹, 실롤 그룹, 또는 보롤(borole) 그룹이고,
상기 그룹 T4는, 2H-피롤 그룹, 3H-피롤 그룹, 이미다졸 그룹, 피라졸 그룹, 트리아졸 그룹, 테트라졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸(isoxazole) 그룹, 옥사디아졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 티아디아졸 그룹, 아자실롤 그룹, 아자보롤 그룹, 피리딘 그룹, 피리미딘 그룹, 피라진 그룹, 피리다진 그룹, 트리아진 그룹 또는 테트라진 그룹일 수 있다.
본 명세서 중 시클릭 그룹, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, π 전자-과잉 C3-C60 시클릭 그룹 또는 π 전자-결핍성 함질소 C1-C60 시클릭 그룹이란 용어는, 당해 용어가 사용된 화학식의 구조에 따라, 임의의 시클릭 그룹에 축합되어 있는 그룹, 1가 그룹 또는 다가 그룹(예를 들면, 2가 그룹, 3가 그룹, 4가 그룹 등)일 수 있다. 예를 들어, "벤젠 그룹"은 벤조 그룹, 페닐기, 페닐렌기 등일 수 있는데, 이는 "벤젠 그룹"이 포함된 화학식의 구조에 따라, 당업자가 용이하게 이해할 수 있는 것이다.
예를 들어, 1가 C3-C60카보시클릭 그룹 및 1가 C1-C60헤테로시클릭 그룹의 예는, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹을 포함할 수 있고, 2가 C3-C60카보시클릭 그룹 및 1가 C1-C60헤테로시클릭 그룹의 예는, C3-C10시클로알킬렌기, C1-C10헤테로시클로알킬렌기, C3-C10시클로알케닐렌기, C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, C6-C60아릴렌기, C1-C60헤테로아릴렌기, 2가 비-방향족 축합다환 그룹, 및 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹을 포함할 수 있다.
본 명세서 중 C1-C60알킬기는, 탄소수 1 내지 60의 선형 또는 분지형 지방족 탄화수소 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, tert-펜틸기, 네오펜틸기, 이소펜틸기, sec-펜틸기, 3-펜틸기, sec-이소펜틸기, n-헥실기, 이소헥실기, sec-헥실기, tert-헥실기, n-헵틸기, 이소헵틸기, sec-헵틸기, tert-헵틸기, n-옥틸기, 이소옥틸기, sec-옥틸기, tert-옥틸기, n-노닐기, 이소노닐기, sec-노닐기, tert-노닐기, n-데실기, 이소데실기, sec-데실기, tert-데실기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C1-C60알킬렌기는 상기 C1-C60알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C2-C60알케닐기는, C2-C60알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 포함한 1가 탄화수소 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는, 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C2-C60알케닐렌기는 상기 C2-C60알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C2-C60알키닐기는, C2-C60알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소-탄소 삼중 결합을 포함한 1가 탄화수소 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는, 에티닐기, 프로피닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C2-C60알키닐렌기는 상기 C2-C60알키닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C60알콕시기는, -OA101(여기서, A101은 상기 C1-C60알킬기임)의 화학식을 갖는 1가 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는, 메톡시기, 에톡시기, 이소프로필옥시기 등이 포함된다.
본 명세서 중 C3-C10시클로알킬기는, 탄소수 3 내지 10의 1가 포화 탄화수소 시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만타닐기(adamantanyl), 노르보나닐기(norbornanyl)(또는, 비시클로[2.2.1]헵틸기(bicyclo[2.2.1]heptyl)), 비시클로[1.1.1]펜틸기(bicyclo[1.1.1]pentyl), 비시클로[2.1.1]헥실기(bicyclo[2.1.1]hexyl), 비시클로[2.2.2]옥틸기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C3-C10시클로알킬렌기는 상기 C3-C10시클로알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알킬기는, 탄소 원자 외에, 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 더 포함한 탄소수 1 내지 10의 1가 시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는 1,2,3,4-옥사트리아졸리디닐기(1,2,3,4-oxatriazolidinyl), 테트라히드로퓨라닐기(tetrahydrofuranyl), 테트라히드로티오페닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알킬렌기는 상기 C1-C10헤테로시클로알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C3-C10시클로알케닐기는 탄소수 3 내지 10의 1가 시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 탄소-탄소 이중 결합을 가지나, 방향족성(aromaticity)을 갖지 않는 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C3-C10시클로알케닐렌기는 상기 C3-C10시클로알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알케닐기는 탄소 원자 외에, 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 더 포함한 탄소수 1 내지 10의 1가 시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 이중 결합을 갖는다. 상기 C1-C10헤테로시클로알케닐기의 구체예에는, 4,5-디히드로-1,2,3,4-옥사트리아졸일기, 2,3-디히드로퓨라닐기, 2,3-디히드로티오페닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기는 상기 C1-C10헤테로시클로알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C6-C60아릴기는 탄소수 6 내지 60개의 카보시클릭 방향족 시스템을 갖는 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, C6-C60아릴렌기는 탄소수 6 내지 60개의 카보시클릭 방향족 시스템을 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다. 상기 C6-C60아릴기의 구체예에는, 페닐기, 펜탈레닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 인다세닐기, 아세나프틸기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헵탈레닐기, 나프타세닐기, 피세닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 루비세닐기, 코로네닐기, 오발레닐기 등을 포함된다. 상기 C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 상기 2 이상의 고리들은 서로 축합될 수 있다.
본 명세서 중 C1-C60헤테로아릴기는 탄소 원자 외에, 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 더 포함하고 탄소수 1 내지 60개의 헤테로시클릭 방향족 시스템을 갖는 1가 그룹을 의미하고, C1-C60헤테로아릴렌기는 탄소 원자 외에, 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 더 포함하고 탄소수 1 내지 60개의 헤테로시클릭 방향족 시스템을 갖는 2가 그룹을 의미한다. 상기 C1-C60헤테로아릴기의 구체예에는, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 벤조퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 벤조퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트롤리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기 등이 포함된다. 상기 C1-C60헤테로아릴기 및 C1-C60헤테로아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 축합될 수 있다.
본 명세서 중 1가 비-방향족 축합다환 그룹(non-aromatic condensed polycyclic group)은 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소만을 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromaticity)을 갖는 1가 그룹(예를 들면, 탄소수 8 내지 60을 가짐)을 의미한다. 상기 1가 비-방향족 축합다환 그룹의 구체예에는, 인데닐기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 인데노페난트레닐기, 인데노안트라세닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 2가 비-방향족 축합다환 그룹은 상기 1가 비-방향족 축합다환 그룹과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹(non-aromatic condensed heteropolycyclic group)은 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소 원자 외에 적어도 하나의 헤테로 원자를 더 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성을 갖는 1가 그룹(예를 들면, 탄소수 1 내지 60을 가짐)을 의미한다. 상기 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹의 구체예에는, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 인돌일기, 벤조인돌일기, 나프토인돌일기, 이소인돌일기, 벤조이소인돌일기, 나프토이소인돌일기, 벤조실롤일기, 벤조티오페닐기, 벤조퓨라닐기, 카바졸일기, 디벤조실롤일기, 디벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 아자카바졸일기, 아자플루오레닐기, 아자디벤조실롤일기, 아자디벤조티오페닐기, 아자디벤조퓨라닐기, 피라졸일기, 이미다졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사졸일기, 이소옥사졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사디아졸일기, 티아디아졸일기, 벤조피라졸일기, 벤조이미다졸일기, 벤조옥사졸일기, 벤조티아졸일기, 벤조옥사디아졸일기, 벤조티아디아졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, 이미다조트리아지닐기, 이미다조피라지닐기, 이미다조피리다지닐기, 인데노카바졸일기, 인돌로카바졸일기, 벤조퓨로카바졸일기, 벤조티에노카바졸일기, 벤조실롤로카바졸일기, 벤조인돌로카바졸일기, 벤조카바졸일기, 벤조나프토퓨라닐기, 벤조나프토티오페닐기, 벤조나프토실롤일기, 벤조퓨로디벤조퓨라닐기, 벤조퓨로디벤조티오페닐기, 벤조티에노디벤조티오페닐기, 등이 포함된다. 본 명세서 중 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹은 상기 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C6-C60아릴옥시기는 -OA102(여기서, A102는 상기 C6-C60아릴기임)를 가리키고, 상기 C6-C60아릴티오기(arylthio)는 -SA103(여기서, A103은 상기 C6-C60아릴기기임)를 가리킨다.
본 명세서 중 "R10a"는,
중수소(-D), -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 또는 니트로기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -N(Q11)(Q12), -B(Q11)(Q12), -C(=O)(Q11), -S(=O)2(Q11), -P(=O)(Q11)(Q12), 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, 또는 C1-C60알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, -Si(Q21)(Q22)(Q23), -N(Q21)(Q22), -B(Q21)(Q22), -C(=O)(Q21), -S(=O)2(Q21), -P(=O)(Q21)(Q22), 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C3-C60카보시클릭 그룹, C1-C60헤테로시클릭 그룹, C6-C60아릴옥시기, 또는 C6-C60아릴티오기; 또는
-Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -C(=O)(Q31), -S(=O)2(Q31), 또는 -P(=O)(Q31)(Q32);
일 수 있다.
본 명세서 중 Q1 내지 Q3, Q11 내지 Q13, Q21 내지 Q23 및 Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, 수소; 중수소; -F; -Cl; -Br; -I; 히드록실기; 시아노기; 니트로기; C1-C60알킬기; C2-C60알케닐기; C2-C60알키닐기; C1-C60알콕시기; 또는 중수소, -F, 시아노기, C1-C60알킬기, C1-C60알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 또는 이의 임의의 조합으로 치환 또는 비치환된, C3-C60카보시클릭 그룹 또는 C1-C60헤테로시클릭 그룹;일 수 있다.
본 명세서 중 헤테로 원자는, 탄소 원자를 제외한 임의의 원자를 의미한다. 상기 헤테로 원자의 예는, O, S, N, P, Si, B, Ge, Se, 또는 이의 임의의 조합을 포함한다.
본 명세서 중 "Ph"은 페닐기를 의미하고, "Me"은 메틸기를 의미하고, "Et"은 에틸기를 의미하고, "ter-Bu" 또는 "But"은 tert-부틸기를 의미하고, "OMe"는 메톡시기를 의미한다.
본 명세서 중 "비페닐기"는 "페닐기로 치환된 페닐기"를 의미한다. 상기 "비페닐기"는, 치환기가 "C6-C60아릴기"인 "치환된 페닐기"에 속한다.
본 명세서 중 "터페닐기"는 "비페닐기로 치환된 페닐기"를 의미한다. 상기 "터페닐기"는, 치환기가 "C6-C60아릴기로 치환된 C6-C60아릴기"인 "치환된 페닐기"에 속한다.
본 명세서 중 * 및 *'은, 다른 정의가 없는 한, 해당 화학식 중 이웃한 원자와의 결합 사이트를 의미한다.
이하에서, 실시예를 들어, 본 발명의 일 구현예를 따르는 양자점 조성물 및 발광 소자에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
[실시예]
제조예 1: 표면개질된 양자점 분산용액의 제조
코어/쉘 (코어: InP/ 쉘: ZnSe/ZnS) 조성을 갖는 양자점 0.5g을 1-octadecene 10g에 완전히 용해시키고, 여기에 하기 리간드 A 0.2g을 투입한 다음, 질소 분위기 하에서 100℃로 승온시켜 온도를 유지하면서 0.5시간 반응시켜 표면개질된 제1양자점을 제조하였다. 리간드 A를 도데칸티올로 변경한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 표면개질된 제2양자점을 제조하였다.
<리간드 A>
Figure pat00059
이어서, 상기 표면개질된 제1양자점 1.5g 및 제2양자점 1.5g을 용매 시클로헥실벤젠 및 n-헥사데칸 (중량비 1:1) 100g에 분산시켜 최종적으로 고형분 농도 3%의 표면개질된 양자점 분산용액을 제조하였다.
제조예 2: 양자점 분산용액의 제조
상기 표면개질된 제1양자점 3.0g을 용매 시클로헥실벤젠 100g에 분산시켜 고형분 농도 3%의 표면개질된 양자점 분산용액을 제조하였다.
평가예 1: 전자 농도 및 정공 농도 평가
실시예 1의 발광 소자로서 하기의 조성 및 두께를 갖는 발광 소자를 시뮬레이션 평가에 사용하였다.
ITO 애노드(125 nm) / PEDOT:PSS 정공 주입층 (140 nm) / TFB 정공 수송층 (40 nm) / 제1 발광층(제1양자점) (10 nm) / 제2발광층(제2양자점) (10 nm) / ZnO 전자 수송층 (70 nm) / Liq:Ag 캐소드 (5 nm:100 nm)
비교예 1의 발광 소자로서 하기의 조성 및 두께를 갖는 발광 소자를 시뮬레이션 평가에 사용하였다.
ITO 애노드(125 nm) / PEDOT:PSS 정공 주입층 (140 nm) / TFB 정공 수송층 (40 nm) / 발광층(제1양자점) (20 nm) / ZnO 전자 수송층 (70 nm) / Liq:Ag 캐소드 (5 nm:100 nm)
실시예 1 및 비교예 1 의 발광 소자에 대하여, 애노드로부터의 거리에 따른 전자 농도 및 정공 농도를 인터페이스 모델이 적용된 시뮬레이션 프로그램을 사용하여 발광층의 전하 농도 준위를 확인하는 방법으로 평가하여 그 결과를 각각 도 2 및 3에 도시하였다.
도 2 및 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1의 발광 소자는 비교예 1의 발광 소자에 비하여 발광층 중 전자 수송층에 가까운 영역에서 전자 농도가 증가하고, 발광층 중 정공 수송층에 가까운 영역에서 정공 농도가 증가하는 것을 확인할 수 있다.
이는 발광층을 이중 발광층으로 형성함으로써 발광층의 HOMO 및 LUMO 에너지 준위가 적절하게 조절되어 발광층으로 정공과 전자가 원활하게 주입된 것으로 이해될 수 있으나, 본 발명의 메커니즘이 이에 한정되는 것은 아니다.
평가예 2: J-V 곡선 평가
실시예 1의 발광 소자로서, 상기 제조예 1에서 제조된 양자점 분산용액을 이용하여 하기의 조성 및 두께를 갖는 발광 소자를 제작하여 평가에 사용하였다.
ITO (125 nm) / PEDOT:PSS (140 nm) / TFB (40 nm) / 제1 발광층(제1양자점) (10 nm) / 제2발광층(제2양자점) (10 nm) / ZnO (70 nm) / Liq:Ag (5 nm:100 nm)
비교예 1의 발광 소자로서, 상기 제조예 2에서 제조된 양자점 분산용액을 이용하여 하기의 조성 및 두께를 갖는 발광 소자를 제작하여 평가에 사용하였다.
ITO (125 nm) / PEDOT:PSS (140 nm) / TFB (40 nm) / 발광층(제1양자점) (20 nm) / ZnO (70 nm) / Liq:Ag (5 nm:100 nm)
각각의 소자에 대한 전압에 따른 전류 밀도를 평가하여 그 결과인 J-V 곡선을 도 4에 도시하였다.
도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1의 발광 소자는 비교예 1의 발광 소자에 비해 동일 전압 구동시 전류 밀도가 증가하는 것을 알 수 있다. 이는 제조예 1에서 제조된 양자점 분산용액을 이용하여 발광층을 이중 발광층으로 형성함으로써 발광층의 HOMO 및 LUMO 에너지 준위가 적절하게 조절되어 발광층으로 정공과 전자가 원활하게 주입된 것으로 이해될 수 있으나, 본 발명의 메커니즘이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 대해 첨부된 도면 및 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명에 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
110: 제1전극
150: 중간층
190: 제2전극
130: 제1발광층
140: 제2발광층
131: 제1양자점
141: 제2양자점

Claims (20)

  1. 제1용매;
    상기 제1용매와 상이한 제2용매;
    정공 수송성 리간드를 포함한 제1양자점; 및
    전자 수송성 리간드를 포함한 제2양자점;을 포함하고,
    상기 제1용매 및 상기 제2용매는 서로 상이한 비점을 갖는 혼화성(miscible) 용매이고,
    상기 제1용매에 대한 상기 제1양자점의 분산도가 상기 제2용매에 대한 상기 제1양자점의 분산도보다 크고,
    상기 제2용매에 대한 상기 제2양자점의 분산도가 상기 제1용매에 대한 상기 제2양자점의 분산도보다 큰, 양자점 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1양자점 및 상기 제2양자점은 서로 독립적으로, III-VI족 반도체 화합물, II-VI족 반도체 화합물, III-V족 반도체 화합물, I-III-VI족 반도체 화합물, IV-VI족 반도체 화합물, IV족 원소 또는 화합물 또는 이의 임의의 조합을 포함한, 양자점 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정공 수송성 리간드는 방향족 탄화수소기-함유 화합물을 포함한, 양자점 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 정공 수송성 리간드는 방향족 탄화수소기-함유 카르복실산, 방향족 탄화수소기-함유 아민, 방향족 탄화수소기-함유 알코올, 방향족 탄화수소기-함유 티올, 방향족 탄화수소기-함유 포스핀 옥사이드, 방향족 탄화수소기-함유 포스핀, 방향족 탄화수소기-함유 포스폰산, 방향족 탄화수소기-함유 에스테르, 방향족 탄화수소기-함유 산 무수물, 또는 이의 임의의 조합인, 양자점 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전자 수송성 리간드는 지방족 탄화수소기-함유 화합물, 할로겐 이온, BF4 -, 또는 이의 임의의 조합을 포함한, 양자점 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전자 수송성 리간드는 지방족 탄화수소기-함유 카르복실산, 지방족 탄화수소기-함유 아민, 지방족 탄화수소기-함유 알코올, 지방족 탄화수소기-함유 티올, 지방족 탄화수소기-함유 포스핀 옥사이드, 지방족 탄화수소기-함유 포스핀, 지방족 탄화수소기-함유 포스폰산, 지방족 탄화수소기-함유 에스테르, 지방족 탄화수소기-함유 산 무수물, 지방족 탄화수소기-함유 할라이드, 지방족 탄화수소기-함유 아실할라이드, 할로겐 이온, BF4 -, 또는 이의 임의의 조합인, 양자점 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 정공 수송성 리간드는 방향족 탄화수소기-함유 티올이고,
    상기 전자 수송성 리간드는 지방족 탄화수소기-함유 티올인, 양자점 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1용매는 방향족 탄화수소 용매를 포함한, 양자점 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1용매는 톨루엔(toluene), 자일렌(xylene), 에틸벤젠(ethylbenzene), 디에틸벤젠 (diethylbenzene), 메시틸렌(mesitylene), 프로필벤젠(propylbenzene), 시클로헥실벤젠(cyclohexylbenzene), 디메톡시벤젠(dimethoxybenzene), 아니솔(anisole), 에톡시톨루엔(ethoxytoluene), 페녹시톨루엔(phenoxytoluene), 이소프로필비페닐(isopropylbiphenyl), 디메틸아니솔(dimethylanisole), 프로필아니솔(propylanisole), 1-에틸나프탈렌(1-ethylnaphthalene), 2-에틸나프탈렌(2-ethylnaphthalene), 2-에틸비페닐(2-ethylbiphenyl), 옥틸벤젠(octylbenzene), 또는 이의 임의의 조합을 포함한, 양자점 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2용매는 지방족 탄화수소 용매, 방향족 탄화수소 용매 또는 이의 임의의 조합을 포함한, 양자점 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2용매는 n-옥탄, n-노난, n-데칸, n-운데칸, n-도데칸, n-트리데칸, n-테트라데칸, n-펜타데칸, n-헥사데칸, 2-메틸헵탄, 3-메틸헵탄, 4-메틸헵탄, 2,2-디메틸헥산, 2,3-디메틸헥산, 2,4-디메틸헥산, 2,5-디메틸헥산, 3,3-디메틸헥산, 3-에틸헥산, 2,2,4-트리메틸펜탄, 2-메틸옥탄, 2-메틸노난, 2-메틸데칸, 2-메틸운데칸, 2-메틸도데칸, 2-메틸트리데칸, 메틸시클로헥산, 에틸시클로헥산, 1,1-디메틸시클로헥산, 1,2-디메틸시클로헥산, 시클로헵탄, 메틸시클로헵탄, 비시클로헥실, 데칼린, 톨루엔, 자일렌, 에틸벤젠, 디에틸벤젠, 메시틸렌, 프로필벤젠, 시클로헥실벤젠, 디메톡시벤젠, 아니솔, 에톡시톨루엔, 페녹시톨루엔, 이소프로필비페닐, 디메틸아니솔, 프로필아니솔, 1-에틸나프탈렌, 2-에틸나프탈렌, 2-에틸비페닐, 옥틸벤젠, 또는 이의 임의의 조합을 포함한, 양자점 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1양자점 및 상기 제2양자점의 총 함량은 상기 양자점 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 20 중량%이고,
    상기 제1용매 및 상기 제2용매의 총 함량은 상기 양자점 조성물의 총 중량을 기준으로 80 중량% 내지 99.9 중량%인, 양자점 조성물.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1용매 대 제2용매의 부피비는 1:9 내지 9:1인, 양자점 조성물.
  14. 제1항에 있어서,
    분산제, 밀착 촉진제, 레벨링제, 산화 방지제 및 자외선 흡수제 중에서 선택된 적어도 하나의 첨가제를 더 포함한, 양자점 조성물.
  15. 제1전극 상에 양자점 조성물을 제공하는 단계로서,
    상기 양자점 조성물은 제1용매, 상기 제1용매와 상이한 제2용매, 정공 수송성 리간드를 포함한 제1양자점, 및 전자 수송성 리간드를 포함한 제2양자점을 포함하고, 상기 제1용매 및 상기 제2용매는 서로 상이한 비점을 갖는 혼화성(miscible) 용매이고, 상기 제1용매에 대한 상기 제1양자점의 분산도가 상기 제2용매에 대한 상기 제1양자점의 분산도보다 크고, 상기 제2용매에 대한 상기 제2양자점의 분산도가 상기 제1용매에 대한 상기 제2양자점의 분산도보다 큰, 단계;
    상기 제1용매 및 상기 제2용매 중 비점이 더 낮은 용매를 제거하여 제1 발광층을 형성하는 단계;
    상기 제1용매 및 상기 제2용매 중 비점이 더 높은 용매를 제거하여 제2 발광층을 형성하는 단계; 및
    상기 제2양자점 발광층 상에 제2전극을 형성하는 단계;를 포함한, 발광 소자의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1전극 상에 양자점 조성물을 제공하는 단계는 잉크젯 프린팅법으로 수행되는, 발광 소자의 제조 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1용매의 비점이 상기 제2용매의 용매의 비점보다 낮고
    상기 제1전극 상부에 제1양자점-함유 제1발광층 및 제2양자점-함유 제2발광층이 순차적으로 형성되는, 발광 소자의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1전극 상에 양자점 조성물을 제공하는 단계 전에, 상기 제1전극 상부에 정공 수송 영역을 형성하는 단계; 및
    상기 제2전극을 형성하는 단계 전에, 상기 제2발광층 상부에 전자 수송 영역을 형성하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 제1전극은 애노드이고, 상기 제2전극은 캐소드인, 발광 소자의 제조 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 제2용매의 비점이 상기 제1용매의 용매의 비점보다 낮고,
    상기 제1전극 상부에 제2양자점-함유 제1발광층 및 제1양자점-함유 제2발광층이 순차적으로 형성되는, 발광 소자의 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1전극 상에 양자점 조성물을 제공하는 단계 전에, 상기 제1전극 상부에 전자 수송 영역을 형성하는 단계; 및
    상기 제2전극을 형성하는 단계 전에, 상기 제2발광층 상부에 정공 수송 영역을 형성하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 제1전극은 캐소드이고, 상기 제2전극은 애노드인, 발광 소자의 제조 방법.
KR1020200126368A 2020-09-28 2020-09-28 양자점 조성물 및 이를 이용한 발광 소자의 제조 방법 KR20220043997A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200126368A KR20220043997A (ko) 2020-09-28 2020-09-28 양자점 조성물 및 이를 이용한 발광 소자의 제조 방법
US17/356,463 US11859116B2 (en) 2020-09-28 2021-06-23 Quantum dot composition and method of manufacturing light-emitting device using the quantum dot composition
EP21198134.5A EP3974495A3 (en) 2020-09-28 2021-09-21 Quantum dot composition and method of manufacturing light-emitting device using the quantum dot composition
CN202111119845.9A CN114276796A (zh) 2020-09-28 2021-09-24 量子点组合物和使用该量子点组合物制造发光器件的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200126368A KR20220043997A (ko) 2020-09-28 2020-09-28 양자점 조성물 및 이를 이용한 발광 소자의 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220043997A true KR20220043997A (ko) 2022-04-06

Family

ID=77897516

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200126368A KR20220043997A (ko) 2020-09-28 2020-09-28 양자점 조성물 및 이를 이용한 발광 소자의 제조 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11859116B2 (ko)
EP (1) EP3974495A3 (ko)
KR (1) KR20220043997A (ko)
CN (1) CN114276796A (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210025159A (ko) * 2019-08-26 2021-03-09 삼성디스플레이 주식회사 양자점 조성물, 발광 소자 및 이의 제조 방법

Family Cites Families (55)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1430549A2 (en) 2001-09-04 2004-06-23 Koninklijke Philips Electronics N.V. Electroluminescent device comprising quantum dots
US7132787B2 (en) 2002-11-20 2006-11-07 The Regents Of The University Of California Multilayer polymer-quantum dot light emitting diodes and methods of making and using thereof
GB2400728B (en) 2003-02-26 2006-06-21 Dainippon Printing Co Ltd Thin film laminate and luminescent element
US20070096638A1 (en) 2003-11-13 2007-05-03 Koninklijke Philips Electronics N.V. Electroluminescent compounds from binuclear, trinuclear, oligonuclear, and/or polynuclear metal complexes
US7960038B2 (en) 2005-05-20 2011-06-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light emitting device and electronic appliance using the same
KR100769445B1 (ko) 2006-06-05 2007-10-22 삼성에스디아이 주식회사 액정표시장치의 백라이트 구동 시스템
JP2008214363A (ja) 2007-02-28 2008-09-18 Canon Inc ナノ粒子発光材料、これを用いた電界発光素子及びインク組成物、並びに表示装置
JP5407242B2 (ja) 2007-09-28 2014-02-05 大日本印刷株式会社 エレクトロルミネッセンス素子
KR101475520B1 (ko) 2008-01-14 2014-12-23 삼성전자주식회사 잉크젯 프린트용 양자점 잉크 조성물 및 그를 이용한전자소자
KR101140309B1 (ko) 2009-01-09 2012-05-02 서울대학교산학협력단 양자점 다층 박막을 포함한 전기발광소자
KR101652789B1 (ko) 2009-02-23 2016-09-01 삼성전자주식회사 다중 양자점층을 가지는 양자점 발광소자
JP5572968B2 (ja) 2009-03-06 2014-08-20 大日本印刷株式会社 量子ドット発光材料、及び発光デバイス
US9741955B2 (en) 2009-05-29 2017-08-22 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, and method for manufacturing the same
JP2011139044A (ja) 2009-12-01 2011-07-14 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置
JP5370702B2 (ja) 2009-12-18 2013-12-18 株式会社村田製作所 薄膜形成方法
WO2011114826A1 (ja) 2010-03-18 2011-09-22 独立行政法人物質・材料研究機構 ネットワーク状高分子ナノファイバー、その製造方法、ガス吸着剤、及びガス分離材
JP5760779B2 (ja) 2010-08-06 2015-08-12 株式会社リコー 発光素子及び表示装置
KR101740429B1 (ko) 2010-09-15 2017-05-26 삼성전자주식회사 공액구조의 표면 리간드를 함유하는 양자점, 이를 포함하는 유기전계발광소자 및 태양전지
JP5842630B2 (ja) 2011-03-16 2016-01-13 株式会社リコー カルバゾール誘導体、及び半導体ナノ結晶
KR101786097B1 (ko) 2011-07-14 2017-10-17 엘지이노텍 주식회사 광학 부재, 이를 포함하는 표시장치 및 이의 제조방법
KR102081101B1 (ko) 2011-07-29 2020-02-26 엘지디스플레이 주식회사 양자 발광 소자
KR101878172B1 (ko) 2011-08-04 2018-08-20 엘지디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법
JP2013082632A (ja) 2011-10-05 2013-05-09 Bayer Cropscience Ag 農薬製剤及びその製造方法
KR101874413B1 (ko) 2011-10-18 2018-07-05 삼성전자주식회사 무기 리간드를 갖는 양자점 및 그의 제조방법
KR102156760B1 (ko) 2011-11-01 2020-09-17 엘지디스플레이 주식회사 양자 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법
JP6236785B2 (ja) 2012-02-28 2017-11-29 株式会社リコー アリールアミン化合物、有機ｅｌ用材料およびその製造方法
WO2014209154A1 (en) 2013-06-27 2014-12-31 Optogan - Organic Lightning Solution, Llc (Optogan-Osr, Llc) Organic light-emitting element with the radiating layer containing quantum dots with modified surface
JP6233417B2 (ja) 2013-10-17 2017-11-22 株式会社村田製作所 発光デバイス
JP6061112B2 (ja) 2013-10-17 2017-01-18 株式会社村田製作所 発光デバイス
KR101657954B1 (ko) 2014-02-05 2016-09-21 삼성디스플레이 주식회사 백라이트 어셈블리 및 이를 포함하는 표시 장치
KR101480475B1 (ko) 2014-04-11 2015-01-09 한국기계연구원 할로겐염에 의해 안정화된 양자점 및 그 제조방법
JP2016051845A (ja) 2014-09-01 2016-04-11 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
JP6391401B2 (ja) 2014-10-03 2018-09-19 株式会社ジャパンディスプレイ 画像表示装置
KR20160057642A (ko) 2014-11-14 2016-05-24 한남대학교 산학협력단 양자점-절연분자-유기반도체 하이브리드 나노구조체 및 이를 포함하는 분자전자소자
KR20160090453A (ko) 2015-01-21 2016-08-01 삼성디스플레이 주식회사 퀀텀 도트 패널, 라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치
KR101695442B1 (ko) 2015-01-29 2017-01-12 홍익대학교 산학협력단 황색 및 청색 양자점 이중층을 포함하는 백색 전기 발광 소자 및 그 제조방법
KR101660167B1 (ko) 2015-02-04 2016-09-26 엘지전자 주식회사 광 변환 부재, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 표시장치
US20160290600A1 (en) 2015-04-03 2016-10-06 Verily Life Sciences Llc Multi-colored led array on a single substrate
US10233387B2 (en) 2015-04-16 2019-03-19 3M Innovative Properties Company Quantum dot article with thiol-alkene-epoxy matrix
JP6839659B2 (ja) 2015-06-29 2021-03-10 アイメック・ヴェーゼットウェーＩｍｅｃ Ｖｚｗ 有機層の高分解能パターニングのための方法
CN105153807B (zh) 2015-07-21 2016-10-19 京东方科技集团股份有限公司 量子点墨水
CN105062193B (zh) 2015-08-14 2020-01-31 广州华睿光电材料有限公司 印刷油墨组合物及电子器件
CN109021701A (zh) 2017-06-09 2018-12-18 Tcl集团股份有限公司 量子点油墨和量子点发光二极管的制备方法
KR102354900B1 (ko) 2017-09-12 2022-01-21 엘지디스플레이 주식회사 양자점 발광다이오드 및 이를 포함하는 양자점 발광장치
US11005060B2 (en) * 2018-03-19 2021-05-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Electroluminescent device, and display device comprising thereof
CN108550707B (zh) 2018-04-12 2022-11-08 京东方科技集团股份有限公司 量子点发光二极管、液晶显示设备
WO2020040982A1 (en) 2018-08-21 2020-02-27 Nanosys, Inc. Quantum dots with charge-transporting ligands
WO2020048527A1 (zh) 2018-09-07 2020-03-12 Tcl集团股份有限公司 一种复合材料与量子点发光二极管
JP2020066733A (ja) 2018-10-24 2020-04-30 東洋インキＳｃホールディングス株式会社 発光材料、並びに、それを用いた電界発光素子、インキ組成物、及び、印刷物
CN109651887B (zh) 2018-11-15 2022-06-10 苏州星烁纳米科技有限公司 钙钛矿量子点墨水及发光膜
KR102095922B1 (ko) 2019-01-04 2020-04-01 삼성에스디아이 주식회사 컬러 필터 제조 방법, 이를 이용하여 제조된 컬러 필터 및 표시 장치
DE102019101217A1 (de) 2019-01-17 2020-07-23 Osram Opto Semiconductors Gmbh Quantenmaterialien mit verbessertem Ladungstransport zur Verwendung in optoelektronischen Halbleiterelementen
US11152584B2 (en) 2019-02-13 2021-10-19 Sharp Kabushiki Kaisha Quantum dots with salt ligands with charge transporting properties
KR20210018567A (ko) 2019-08-05 2021-02-18 삼성디스플레이 주식회사 양자점 조성물, 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치
WO2021100104A1 (ja) 2019-11-19 2021-05-27 シャープ株式会社 発光素子、発光デバイス

Also Published As

Publication number Publication date
EP3974495A3 (en) 2022-04-20
US20220098481A1 (en) 2022-03-31
US11859116B2 (en) 2024-01-02
EP3974495A2 (en) 2022-03-30
CN114276796A (zh) 2022-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20220150499A (ko) 발광 소자 및 이의 제조 방법
KR20220141387A (ko) 발광 소자 및 이를 포함한 전자 장치
KR20220091687A (ko) 양자점-함유 물질, 상기 양자점-함유 물질의 제조 방법, 상기 양자점-함유 물질의 가교-결합물, 상기 가교-결합물의 제조 방법 및 상기 가교-결합물을 포함하는 발광 소자
US11859116B2 (en) Quantum dot composition and method of manufacturing light-emitting device using the quantum dot composition
US20220204840A1 (en) Composition and method of forming quantum dot layer with the composition, quantum dot layer and light-emitting device including the quantum dot layer
KR20220044229A (ko) 무기 나노 입자 조성물, 발광 소자, 이의 제조 방법 및 이를 포함한 전자 장치
KR20220090666A (ko) 발광 소자 형성용 조성물, 이를 이용한 발광 소자의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 발광 소자
KR20220099208A (ko) 발광 소자 및 이를 포함한 전자 장치
KR20220063861A (ko) 발광 소자 및 이를 포함한 전자 장치
KR20210028085A (ko) 발광 소자 및 이를 포함하는 전자 장치
US20230265305A1 (en) Ink composition for light-emitting device, light-emitting device manufactured using ink composition, and electronic apparatus including light-emitting device
KR20220092733A (ko) 나노 복합체, 이를 포함한 나노 입자 잉크 조성물 및 이를 포함한 발광 소자
KR20220100760A (ko) 양자점-함유 물질, 이를 포함한 조성물 및 전자 장치
KR20220095393A (ko) 잉크 조성물, 발광 소자 및 이의 제조 방법
KR20220095392A (ko) 나노 입자 잉크 조성물, 발광 소자 및 이의 제조 방법
KR20230110426A (ko) 금속 산화물 조성물, 이를 이용한 발광 소자 및 상기 발광 소자를 포함한 전자 장치
KR20220075144A (ko) 양자점-함유 물질, 상기 양자점-함유 물질의 제조 방법, 상기 양자점-함유물질을 포함한 조성물 및 상기 양자점-함유 물질을 포함한 발광 소자
KR20210149963A (ko) 발광 소자, 이를 포함한 전자 장치 및 이의 제조 방법
KR20220099197A (ko) 발광 소자 제조용 조성물, 이에 의해 제조된 발광 소자 및 이의 제조 방법
KR20220085925A (ko) 발광 소자의 전자 수송층용 잉크 조성물 및 이를 사용하여 제조된 발광 소자
KR20230001053A (ko) 발광 소자용 잉크 조성물 및 이를 사용하여 제조된 발광 소자
KR20220135276A (ko) 금속 산화물 조성물, 이를 이용한 발광 소자 제조 방법 및 발광 소자
KR20230160439A (ko) 양자점 조성물, 이를 포함한 발광 소자 및 상기 발광 소자를 포함한 전자 장치
KR20230118488A (ko) 양자점, 상기 양자점의 제조방법 및 상기 양자점을 포함한 전자 장치
KR20220100132A (ko) 발광 소자 및 이를 포함한 전자 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination