JP7265893B2 - 電界発光素子及び表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電界発光素子及びこれを含む表示装置に関する。
量子ドットは、略数十～数百ナノメートルの直径を有する半導体物質のナノ結晶であって、量子制限（ｑｕａｎｔｕｍ ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ）効果を示す物質である。量子ドットは、通常の蛍光体よりも強い光を狭い波長帯で発生させる。量子ドットの発光は、伝導帯から価電子帯に浮き立つ状態の電子が転移しながら発生するが、同じ物質の場合でも粒子の大きさにより波長が異なる特性を示す。量子ドットの大きさが小さくなるほど短い波長の光を発光するため、大きさを調整して所望の波長領域の光を得ることができる。
即ち、量子ドットを含む発光層及びこれを適用した各種電子素子は、一般にりん光及び／又は蛍光物質を含む発光層を使用する有機発光素子対比製造費用が低く、異なる色の光を放出させるために発光層に他の有機物質を使用することなく、量子ドットの大きさを異にすることによって所望の色を放出させることができる。
量子ドットを含む発光層の発光効率は、量子ドットの外部量子効率、電荷キャリアのバランス、光抽出効率などによって決定される。そのため、量子ドットを含む発光層を電界発光層に適用する場合、発光層の発光効率の向上のためには、電荷キャリアのバランス及び光抽出効率を向上させ、漏洩電流を最小化する必要がある。
特開２０１７－０８３８３７号公報
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、発光層の電荷キャリアのバランス及び光抽出効率を向上させると共に漏洩電流を最小化させた電界発光素子及び表示装置を提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による電界発光素子は、互いに対向する第１電極及び第２電極と、前記第１電極と第２電極との間に位置して２つ以上の発光体粒子を含む発光層と、前記第１電極と前記発光層との間に位置する正孔輸送層と、前記発光層と前記第２電極との間に位置する電子輸送層と、を有し、前記電子輸送層は、前記発光層上に形成されて２つ以上の無機物ナノ粒子を含む無機層と、前記無機層の真上に形成されて前記無機層よりも高い仕事関数（ｗｏｒｋ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を有する有機層と、を含む。
前記有機層は、前記無機層の上部面を全部覆い得る。
前記有機層は、－１．８ｅＶ～－２．８ｅＶのＬＵＭＯ（Ｌｏｗｅｓｔ Ｅｎｅｒｇｙ ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）エネルギーレベルを有し得る。
前記有機層は、１０－３ｃｍ２／Ｖｓ～１０－１ｃｍ２／Ｖｓの電子移動度を有し得る。
前記無機物ナノ粒子はＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、ＷＯ３、Ｔａ２Ｏ３、又はこれらの組み合わせを含み得る。
前記無機物ナノ粒子の平均粒径は、１５０ｎｍ以下であり得る。
前記無機層は、無機物ナノ粒子からなる集合層を含み得る。
前記集合層は、前記発光層の真上に形成され得る。
前記集合層の上部面は、前記無機物ナノ粒子からなる２つ以上の結晶粒、及び隣り合う前記結晶粒の間に形成された結晶粒界を含み、前記有機層は、前記結晶粒界の少なくとも一部を埋め得る。
前記有機層は、キノロン系化合物、トリアジン系化合物、キノリン系化合物、トリアゾール系化合物、ナフタレン系化合物、又はこれらの組み合わせを含み得る。
前記有機層は、それぞれ異なる２つ以上の有機半導体化合物を含み得る。
前記有機層は、互いに異なる第１有機半導体化合物及び第２有機半導体化合物を含み、前記有機層内の前記第１有機半導体化合物と前記第２有機半導体化合物との重量比は３：７～７：３であり得る。
前記有機層の平均厚さは、２ｎｍ～２０ｎｍであり得る。
前記無機層と前記有機層とは、２回以上交互に積層され得る。
前記発光体粒子は、量子ドットを含み得る。
前記量子ドットは、Ｃｄを含まないＩＩ族－ＶＩ族化合物、ＩＩＩ族－Ｖ族化合物、ＩＶ族－ＶＩ族化合物、ＩＶ族元素又は化合物、Ｉ族－ＩＩＩ族－ＶＩ族化合物、Ｃｄを含まないＩ族－ＩＩ族－ＩＶ族－ＶＩ族化合物、又はこれらの組み合わせを含み得る。
前記量子ドットは、コア－シェル構造を有し得る。
前記電子輸送層は、発光性を有さなくあり得る。
また、上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による表示装置は、上述した電界発光素子を含む。
本発明によれば、発光層の電荷キャリアバランス及び光抽出効率を向上させると共に、漏洩電流を最小化することによって駆動特性と寿命特性に優れた電界発光素子及びこれを含む表示装置を提供することができる。
一実施形態による電界発光素子を概略的に示す断面図である。 一実施形態による電界発光素子の無機層の上部面を示す顕微鏡イメージである。 Ｚｙｇｏ干渉計を用いて測定した一実施形態による電界発光素子の無機層の上部面の３次元形状イメージ及び位置別高さ偏差を示すグラフである。 一実施形態による電界発光素子のエネルギーバンドダイヤグラムである。 実施例１及び比較例１～比較例３による電界発光素子のＩ－Ｖ－Ｌ特性を示すグラフであって、電圧－電流密度を示すものである。 実施例１及び比較例１～比較例３による電界発光素子のＩ－Ｖ－Ｌ特性を示すグラフであって、電圧－輝度を示すものである。 実施例１及び比較例１～比較例３による電界発光素子のＩ－Ｖ－Ｌ特性を示すグラフであって、輝度－外部量子効率（Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｆｆｅｃｉｅｎｃｙ：ＥＱＥ）を示すものである。 実施例１及び比較例１～比較例３による電界発光素子の電圧－電流密度の関係を示すグラフである。 実施例２、比較例１、及び比較例２による電界発光素子の時間－輝度のグラフである。 実施例３及び比較例４による電界発光素子のＩ－Ｖ－Ｌ特性を示すグラフであって、電圧－電流密度を示すものである。 実施例３及び比較例４による電界発光素子のＩ－Ｖ－Ｌ特性を示すグラフであって、電圧－輝度を示すものである。 実施例３と比較例４による電界発光素子のＩ－Ｖ－Ｌ特性を示すグラフであって輝度－外部量子効率（ＥＱＥ）を示すものである。 実施例３と比較例４による電界発光素子の電圧－電流密度のグラフである。
以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。しかし、多様な異なる形態に具現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。
図面において、複数の層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体に亘って類似の部分については同一の参照符号を付与する。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上”にあるとする場合、これは、他の部分の“直上”にある場合のみならず、その中間に更に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の“直上”にあるとするときには、中間に他の部分がないことを意味する。
本明細書で、“族（Ｇｒｏｕｐ）”は元素周期律表の族をいう。
ここで、“ＩＩ族”はＩＩＡ族及びＩＩＢ族を含み、ＩＩ族金属の例はＣｄ、Ｚｎ、Ｈｇ、及びＭｇを含むが、これらに制限されない。
また、本明細書で“Ｃｄを含まないＩＩ族金属”の例はＣｄを除いた残りのＩＩ族金属、例えばＺｎ、Ｈｇ、Ｍｇなどが挙げられる。
“ＩＩＩ族”はＩＩＩＡ族及びＩＩＩＢ族を含み、ＩＩＩ族金属の例はＡｌ、Ｉｎ、Ｇａ、及びＴｌを含むが、これらに制限されない。
“ＩＶ族”はＩＶＡ族及びＩＶＢ族を含み、ＩＶ族金属の例はＳｉ、Ｇｅ、及びＳｎを含むが、これらに制限されない。本明細書で、“金属”という用語はＳｉのような半金属も含む。
“Ｉ族”はＩＡ族及びＩＢ族を含み、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｕ、及びＣｓを含むが、これらに制限されない。
“Ｖ族”はＶＡ族を含み、窒素、リン、砒素、アンチモン、及びビスマスを含むが、これらに制限されない。
“ＶＩ族”はＶＩＡ族を含み、硫黄、セレニウム、及びテルリウムを含むが、これらに制限されない。
先ず、図１を参照して一実施形態による電界発光素子の概略的な構成を説明する。
図１は、一実施形態による電界発光素子を概略的に示す断面図である。
本実施形態による電界発光素子１０は、互いに対向する第１電極１１０及び第２電極１６０、第１電極１１０と第２電極１６０との間に位置して２つ以上の発光体粒子１４１を含む発光層１４０、第１電極１１０と発光層１４０との間に位置する正孔輸送層１３０、及び発光層１４０と第２電極１６０との間に位置する電子輸送層１５０を含む。
電界発光素子１０は、第１電極１１０と第２電極１６０とを通じて発光体粒子１４１を含む発光層１４０に電流を供給して発光体粒子１４１を電界発光させることによって光を発生させる。電界発光素子１０は、発光層１４０に含まれる発光体粒子１４１の材料、サイズ、細部構造などにより多様な波長領域を有する光を発生させることができる。
第１電極１１０は、駆動電源に直接連結されて発光層１４０に電流を流す役割を果たす。第１電極１１０は、少なくとも可視光波長領域帯に対して光透過性を有する物質であるが、必ずしもこれに制限されるわけではなく、赤外線又は紫外線波長領域に対する光透過性を更に有する物質であってもよい。例えば、第１電極１１０は光学的に透明な物質である。
一実施形態で、第１電極１１０は、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、ニオブ酸化物、タンタル酸化物、チタン酸化物、亜鉛酸化物、ニッケル酸化物、銅酸化物、コバルト酸化物、マンガン酸化物、クロム酸化物、インジウム酸化物、又はこれらの組み合わせを含む。
また、第１電極１１０は、図１に示すように基板１００上に配置される。基板１００は、透明な絶縁基材であり、軟性物質からなる。基板１００は、ガラス、又はガラス転移点（Ｔｇ）が１５０℃よりも高いフィルム状の高分子物質からなり、例えばＣＯＣ（Ｃｙｃｌｏ Ｏｌｅｆｉｎ Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）又はＣＯＰ（Ｃｙｃｌｏ Ｏｌｅｆｉｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ）系の素材からなる。
基板１００は、第１電極１１０と第２電極１６０とによってサンドイッチされた正孔輸送層１３０、発光層１４０、及び電子輸送層１５０を支持する役割を果たす。但し、電界発光素子１０の第１電極１１０は必ずしも基板１００上に配置されるものではなく、第２電極１６０上に配置されるか、又は場合によっては省略することもできる。
第２電極１６０は、光学的に透明な物質であって、後述する発光層１４０から発生した光が透過する透光電極の役割を果たす。一実施形態で、第２電極１６０は、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、及びこれらの合金から選択される少なくとも１つを含み、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、ニオブ酸化物、タンタル酸化物、チタン酸化物、亜鉛酸化物、ニッケル酸化物、銅酸化物、コバルト酸化物、マンガン酸化物、クロム酸化物、インジウム酸化物、又はこれらの組み合わせを含む。
そして、第１電極１１０及び第２電極１６０のそれぞれは、基板１００又は後述する有機層１５３上にスパッタリングなどの方法を用いて電極形成用物質を蒸着することによって形成される。
発光層１４０は、２つ以上の発光体粒子１４１を含む。発光層１４０は、２つ以上の発光体粒子１４１が分散された樹脂を後述する正孔輸送層１３０上に塗布した後、硬化することによって形成される。
発光層１４０は、第１電極１１０と第２電極１６０とから供給された電流によって伝達された電子と正孔とが結合される場所で、電子と正孔とが発光層１４０で結合してエキシトン（ｅｘｃｉｔｏｎ）を生成し、生成されたエキシトンが励起状態から基底状態に転移しながら発光体粒子１４１の大きさに対応する波長の光を発生させる。
発光体粒子１４１は量子ドットを含む。
量子ドットは、量子拘束効果（ｑｕａｎｔｕｍ ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔ）によって不連続的なエネルギーバンドギャップ（ｅｎｅｒｇｙ ｂａｎｄ ｇａｐ）を有するため、入射した光を、特定波長を有する光に変換して放射する。即ち、発光層１４０が発光体粒子１４１に量子ドットを含む場合、発光層１４０は優れた色再現率及び色純度を有する光を発生させることができる。
量子ドットの素材は特に制限されず、公知又は商業的に入手可能な量子ドットを使用することができる。例えば、量子ドットは、Ｃｄを含まないＩＩ族－ＶＩ族化合物、ＩＩＩ族－Ｖ族化合物、ＩＶ族－ＶＩ族化合物、ＩＶ族元素又は化合物、Ｉ族－ＩＩＩ族－ＶＩ族化合物、Ｃｄを含まないＩ族－ＩＩ族－ＩＶ族－ＶＩ族化合物、又はこれらの組み合わせを含む。即ち、量子ドットは、非カドミウム系量子ドットである。このように量子ドットが非カドミウム系素材からなる場合、既存のカドミウム系量子ドット対比毒性がなく、人体に無害で環境親和的である。
ＩＩ－ＶＩ族化合物は、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＯ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＭｇＳｅ、ＭｇＳ、及びこれらの混合物からなる群より選択される二元素化合物；ＺｎＳｅＳ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳＴｅ、ＨｇＳｅＳ、ＨｇＳｅＴｅ、ＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳ、ＨｇＺｎＳｅ、ＨｇＺｎＴｅ、ＭｇＺｎＳｅ、ＭｇＺｎＳ、及びこれらの混合物からなる群より選択される三元素化合物；並びにＨｇＺｎＴｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ、ＨｇＺｎＳＴｅ、及びこれらの混合物からなる群より選択される四元素化合物からなる群より選択される。ＩＩ－ＶＩ族化合物はＩＩＩ族金属を更に含むこともできる。
ＩＩＩ－Ｖ族化合物は、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、及びこれらの混合物からなる群より選択される二元素化合物；ＧａＮＰ、ＧａＮＡｓ、ＧａＮＳｂ、ＧａＰＡｓ、ＧａＰＳｂ、ＡｌＮＰ、ＡｌＮＡｓ、ＡｌＮＳｂ、ＡｌＰＡｓ、ＡｌＰＳｂ、ＩｎＮＰ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＮＳｂ、ＩｎＰＡｓ、ＩｎＰＳｂ、ＩｎＺｎＰ、及びこれらの混合物からなる群より選択される三元素化合物；並びにＧａＡｌＮＰ、ＧａＡｌＮＡｓ、ＧａＡｌＮＳｂ、ＧａＡｌＰＡｓ、ＧａＡｌＰＳｂ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＮＳｂ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＧａＩｎＰＳｂ、ＩｎＡｌＮＰ、ＩｎＡｌＮＡｓ、ＩｎＡｌＮＳｂ、ＩｎＡｌＰＡｓ、ＩｎＡｌＰＳｂ、及びこれらの混合物からなる群より選択される四元素化合物からなる群より選択される。ＩＩＩ－Ｖ族化合物はＩＩ族金属を更に含むこともできる（ＩｎＺｎＰ）。
ＩＶ－ＶＩ族化合物は、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、及びこれらの混合物からなる群より選択される二元素化合物；ＳｎＳｅＳ、ＳｎＳｅＴｅ、ＳｎＳＴｅ、ＰｂＳｅＳ、ＰｂＳｅＴｅ、ＰｂＳＴｅ、ＳｎＰｂＳ、ＳｎＰｂＳｅ、ＳｎＰｂＴｅ、及びこれらの混合物からなる群より選択される三元素化合物；並びにＳｎＰｂＳＳｅ、ＳｎＰｂＳｅＴｅ、ＳｎＰｂＳＴｅ、及びこれらの混合物からなる群より選択される四元素化合物からなる群より選択される。Ｉ族－ＩＩＩ－ＶＩ族化合物の例は、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＧａＳｅ、及びＣｕＩｎＧａＳを含むが、これらに制限されない。Ｉ－ＩＩ－ＩＶ－ＶＩ族化合物の例は、ＣｕＺｎＳｎＳｅ及びＣｕＺｎＳｎＳを含むが、これらに制限されない。ＩＶ族化合物は、Ｓｉ、Ｇｅ、及びこれらの混合物からなる群より選択される単元素；並びにＳｉＣ、ＳｉＧｅ、及びこれらの混合物からなる群より選択される二元素化合物からなる群より選択される。
二元素化合物、三元素化合物、又は四元素化合物は、均一な濃度で粒子内に存在するか、又は濃度分布が部分的に異なる状態に分けられて同一粒子内に存在する。
一実施形態によると、量子ドットは、一つの半導体ナノ結晶コアとコアを囲む他の半導体ナノ結晶シェルとからなるコア－シェル構造を有する。コアとシェルとの界面は、シェルに存在する元素の濃度が中心に行くほど低くなる濃度勾配（ｇｒａｄｉｅｎｔ）を有する。また、量子ドットは、一つの半導体ナノ結晶コアとこれを囲む多層のシェルとを含む構造を有する。このとき、多層のシェル構造は２層以上のシェル構造を有し、それぞれの層は単一組成若しくは合金又は濃度勾配を有する。
量子ドットがコア－シェル構造を有する場合、コアよりもシェルを構成する物質組成がより大きなエネルギーバンドギャップを有し、量子拘束効果が効果的に現れる構造を有する。但し、実施形態はこれに限定されない。そして、多層のシェルを構成する場合も、コアに近いシェルよりもコアの外側にあるシェルがより大きなエネルギーバンドギャップを有する構造であってもよい。このとき、量子ドットは、紫外線～赤外線の波長範囲を有する。
量子ドットは、約１０％以上、例えば約３０％以上、約５０％以上、約６０％以上、約７０％以上、約９０％以上、又は１００％の量子効率（ｑｕａｎｔｕｍ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を有する。
また、ディスプレーで色純度や色再現性を向上させるために、量子ドットは狭いスペクトル幅を有する。量子ドットは、約４５ｎｍ以下、例えば約４０ｎｍ以下、又は約３０ｎｍ以下の発光波長スペクトルの半値幅を有する。上記範囲で、素子の色純度や色再現性を向上させることができる。
量子ドットは、約１ｎｍ～約１００ｎｍの粒径（球形でない場合、最も長い部分の大きさ）を有する。例えば、量子ドットは、約１ｎｍ～約２０ｎｍ、例えば２ｎｍ（又は３ｎｍ）～１５ｎｍの粒径（球形でない場合、最も長い部分の大きさ）を有する。
また、量子ドットの形態は、当該技術分野で一般に使用される形態のものであり、特に限定されない。例えば、量子ドットは、球状、楕円状、正六面体状、四面体状、ピラミッド状、六八面体状、シリンダー状、多面体状、多重枝状（ｍｕｌｔｉ－ａｒｍ）、又は立方体（ｃｕｂｉｃ）のナノ粒子、ナノチューブ、ナノワイヤ、ナノ繊維、ナノシート、又はこれらの組み合わせを含む。量子ドットは、任意の断面形状を有する。
更に、量子ドットは、商業的に入手可能であるか又は任意の方法で合成される。例えば、数ナノサイズの量子ドットは、化学的湿式方法（ｗｅｔ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ）により合成される。化学的湿式方法では、有機溶媒中で前駆体物質を反応させて結晶粒子を成長させる。このとき、有機溶媒又はリガンド化合物が自然に量子ドットの表面に配位されることにより結晶の成長を調整することができる。有機溶媒及びリガンド化合物の具体的な種類は知られている。このように量子ドットの表面に配位された有機溶媒は、素子内で安定性に影響を与えるため、ナノ結晶の表面に配位されない余分な有機物は過剰の非溶媒（ｎｏｎ－ｓｏｌｖｅｎｔ）に注がれ、得られた混合物を遠心分離する過程を経て除去される。非溶媒の具体的な種類としては、アセトン、エタノール、メタノールなどが挙げられるが、これらに制限されない。余分な有機物を除去した後、量子ドットの表面に配位された有機物の量は、量子ドットの重量の５０重量％以下、例えば３０重量％以下、２０重量％以下、又は１０重量％以下である。このような有機物は、リガンド化合物、有機溶媒、又はこれらの組み合わせを含む。
量子ドットは、例えば表面に結合された疎水性残基を有する有機リガンドを有する。一実施形態で、疎水性残基を有する有機リガンドは、ＲＣＯＯＨ、ＲＮＨ２、Ｒ２ＮＨ、Ｒ３Ｎ、ＲＳＨ、Ｒ３ＰＯ、Ｒ３Ｐ、ＲＯＨ、ＲＣＯＯＲ’、ＲＰＯ（ＯＨ）２、Ｒ２ＰＯＯＨ（ここで、Ｒ、Ｒ’は、それぞれ独立にＣ５～Ｃ２４のアルキル基、Ｃ５～Ｃ２４のアルケニル基、Ｃ５～Ｃ２０の脂環族基、又はＣ５～Ｃ２０のアリール基である）、高分子有機リガンド、又はこれらの組み合わせを含む。有機リガンドは単一作用基（ｍｏｎｏ－ｆｕｎｃｔｉｎｏａｌ）の有機リガンドであり、作用基は量子ドットの表面に結合される。
本実施形態で、正孔輸送層１３０は、第１電極１１０と発光層１４０との間に位置する。正孔輸送層１３０は、発光層１４０に正孔を輸送する役割を果たす。
そして、電界発光素子１０は、正孔輸送層１３０と第１電極１１０との間に正孔注入層１２０を更に含む。正孔注入層１２０は、正孔輸送層１３０に向かって正孔を供給する役割を果たす。
正孔注入層１２０及び正孔輸送層１３０のそれぞれは、例えばポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）：ポリ（スチレンスルホネート）（ｐｏｌｙ（３，４－ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）：ｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ）、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、ポリ（９，９－ジオクチル－フルオレン－コ－Ｎ－（４－ブチルフェニル）－ジフェニルアミン）（Ｐｏｌｙ（９，９－ｄｉｏｃｔｙｌ－ｆｌｕｏｒｅｎｅ－ｃｏ－Ｎ－（４－ｂｕｔｙｌｐｈｅｎｙｌ）－ｄｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）、ＴＦＢ）、ポリアリールアミン（ｐｏｌｙａｒｙｌａｍｉｎｅ）、ポリ（Ｎ－ビニルカルバゾール）（ｐｏｌｙ（Ｎ－ｖｉｎｙｌｃａｒｂａｚｏｌｅ）、ポリアニリン（ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）、ポリピロール（ｐｏｌｙｐｙｒｒｏｌｅ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラキス（４－メトキシフェニル）－ベンジジン（Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－ｔｅｔｒａｋｉｓ（４－ｍｅｔｈｏｘｙｐｈｅｎｙｌ）－ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ、ＴＰＤ）、４－ビス［Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－フェニル－アミノ］ビフェニル（４－ｂｉｓ［Ｎ－（１－ｎａｐｈｔｈｙｌ）－Ｎ－ｐｈｅｎｙｌ－ａｍｉｎｏ］ｂｉｐｈｅｎｙｌ、α－ＮＰＤ）、ｍ－ＭＴＤＡＴＡ（４，４’、４’’－Ｔｒｉｓ［ｐｈｅｎｙｌ（ｍ－ｔｏｌｙｌ）ａｍｉｎｏ］ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）、４，４’，４’’－トリス（Ｎ－カルバゾリル）－トリフェニルアミン（４，４’，４’’－ｔｒｉｓ（Ｎ－ｃａｒｂａｚｏｌｙｌ）－ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ、ＴＣＴＡ）、１，１－ビス［（ジ－４－トリルアミノ）フェニル］シクロヘキサン（１，１－Ｂｉｓ［（ｄｉ－４－ｔｏｌｙｌａｍｉｎｏ）ｐｈｅｎｙｌ］ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ、ＴＡＰＣ）、及びこれらの組み合わせを含むが、必ずしもこれに限定されるものではなく、電界発光素子１０の内部エネルギー準位により多様な半導体素材又はこれらの組み合わせが適用される。
正孔注入層１２０及び正孔輸送層１３０は、第１電極１１０上に溶液型商用材料を塗布した後、硬化する方法などにより形成されるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
電子輸送層１５０は、発光層１４０と第２電極１６０との間に配置されて発光層１４０に電子を輸送する役割を果たす。
電子輸送層１５０は、電界によって発光しない非発光性電子輸送用物質からなる。これによって電界発光素子１０の内部の発光が電子輸送層１５０で行われずに発光層１４０内のみで行われるように調整する。
そして、電子輸送層１５０は、発光層１４０上に形成され、２つ以上の無機物ナノ粒子１５２を含む無機層１５１と、無機層１５１の真上に形成された有機層１５３とを含む。
無機層１５１は、図１に示すように発光層１４０の真上に形成される。
無機層１５１は、２つ以上の無機物ナノ粒子１５２を含み、２つ以上の無機物ナノ粒子１５２が互いに凝集して集合層をなす。無機層１５１は、２つ以上の無機物ナノ粒子１５２からなる集合層である。
このように無機物ナノ粒子１５２からなる集合層を発光層１４０の真上に配置する場合、発光層１４０で発生する電荷交換エキシトンの非発光消光を防止できるため、発光層１４０の輝度を向上させることができる。
無機物ナノ粒子１５２は、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、ＷＯ３、Ｔａ２Ｏ３、又はこれらの組み合わせを含む無機酸化物ナノ粒子であるが、これに限定されない。
このように、集合層が無機酸化物ナノ粒子からなる場合、例えば非カドミウム系量子ドットを含む発光層１４０は、素子駆動中の内部発熱によって電荷交換エキシトンが多量発生することになるが、発生した電荷交換エキシトンは集合層によって非発光消光されず、集合層との界面でオージェ電子（ａｕｇｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎ）を放出する。放出されたオージェ電子は、集合層の内部で正孔と再結合して発光することになるため、高輝度領域で電界発光素子１０のロールオフ（ｒｏｌｌ－ｏｆｆ）を最小化することができる。
そして、無機物ナノ粒子１５２の平均粒径（Ｄ５０）は、例えば１５０ｎｍ以下、１４０ｎｍ以下、１３０ｎｍ以下、１２０ｎｍ以下、１１０ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、９０ｎｍ以下、８０ｎｍ以下、７０ｎｍ以下、６０ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、４０ｎｍ以下、３０ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、１０ｎｍ以下であり、例えば１ｎｍ以上、２ｎｍ以上、３ｎｍ以上、４ｎｍ以上、５ｎｍ以上である。
このように、無機層１５１が、上記のような無機物ナノ粒子１５２からなる集合層の場合、一般的な無機半導体膜又は有機半導体膜対比電子移動度が非常に優れる。従って、無機層１５１が適用された集合層を通して非カドミウム系量子ドットの発光安定性及び輝度を向上させることができる。
また、集合層の平均厚さは、例えば１００ｎｍ以下、９０ｎｍ以下、８０ｎｍ以下、７０ｎｍ以下、６０ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、４０ｎｍ以下であり、例えば１０ｎｍ以上、１５ｎｍ以上、２０ｎｍ以上、２５ｎｍ以上、３０ｎｍ以上である。
無機物ナノ粒子１５２の平均粒径及び集合層の平均厚さが上記範囲内を満足する場合、無機層１５１は非常に優れた電子移動度を示す。
図２は、一実施形態による電界発光素子の無機層の上部面を示す顕微鏡イメージであり、図３は、Ｚｙｇｏ干渉計を用いて測定した一実施形態による電界発光素子の無機層の上部面の３次元形状イメージ及び位置別高さ偏差を示すグラフである。
図２及び図３は、平均粒径３ｎｍのＺｎＯナノ粒子を凝集させて約４０ｎｍの厚さの集合層が形成された場合に該当する。
先ず、図２を参照すると、集合層の表面は、無機物ナノ粒子１５２からなる２つ以上の結晶粒（ｇｒａｉｎ）と、隣り合う結晶粒の間に形成された結晶粒界（ｇｒａｉｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ）とを含むことが確認される。
また、図３の集合層表面のプロファイルイメージで表示された直線部分の表面粗さ曲線を示すグラフを参照すると、集合層表面のＰＶ（ｐｅａｋ ｔｏ ｖａｌｌｅｙ）は１６．３４３ｎｍであり、自乗平均平方根（ｒｏｏｔ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ：ｒｍｓ）方法によって算出された自乗平均粗さ（Ｒｑ）は１．９１４ｎｍであることが確認される。
従って、集合層表面は粗い表面モフォロジー（ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ）を示し、これは無機物ナノ粒子１５２の不均一な凝集、無機物ナノ粒子１５２の粒径偏差、集合層表面での無機物ナノ粒子１５２の脱落、結晶粒界の存在などに起因すると判断される。
そして、無機層１５１の真上には有機層１５３が形成される。有機層１５３は、無機物ナノ粒子１５２の集合層上に蒸着などの方法により形成される。
有機層１５３は有機半導体材料からなる層であり、共役構造を有する導電性単分子及び低分子有機ナノ素材を含む。有機層１５３をなす素材の具体的な例としては、キノロン系化合物、トリアジン系化合物、キノリン系化合物、トリアゾール系化合物、ナフタレン系化合物、又はこれらの組み合わせが挙げられるが、必ずしもこれらに制限されるものではない。一実施形態による有機半導体化合物は、ホスフィンオキサイド系化合物、ＮＥＴ－２１８、Ｎｏｖａｌｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｍａｔｅｒｉａｌ－２１８）、ホスホニルフェノール系化合物（ＮＤＮ－８７、Ｎｏｖａｌｅｄ Ｄｏｐａｎｔ ｎ側材料８７）、又はそれらの組み合わせである。
有機層１５３は、無機層１５１よりも高い仕事関数（ｗｏｒｋ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を有する物質からなる。これにより、有機層１５３は、第２電極１６０から無機層１５１に移動する電子にとってエネルギー障壁として作用する。
有機層１５３のＬＵＭＯ（Ｌｏｗｅｓｔ Ｅｎｅｒｇｙ ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）エネルギーレベルは、例えば、－１．８ｅＶ～－２．８ｅＶ、－１．８ｅＶ～－２．７ｅＶ、－１．８ｅＶ～－２．６ｅＶ、－１．８ｅＶ～－２．５ｅＶ、－１．８ｅＶ～－２．４ｅＶ、－１．８ｅＶ～－２．３ｅＶ、－１．８ｅＶ～－２．２ｅＶである。
そして、有機層１５３の電子移動度は、例えば１０－４ｃｍ２／Ｖｓ以上、例えば１０－３ｃｍ２／Ｖｓ以上であり、例えば１ｃｍ２／Ｖｓ以下、例えば１０－１ｃｍ２／Ｖｓ以下である。
有機層１５３は、図１に示したように無機層１５１が第２電極１６０に向かって露出しないように無機層１５１の上部面を全部覆う。これにより、有機層１５３は、接触する集合層の表面に形成された結晶粒界の少なくとも一部又は全部を埋める。
一方で、有機層１５３は、接触する集合層表面中の無機物ナノ粒子１５２の脱落や無機物粒子の不均一な凝集によって発生したクラック（ｃｒａｃｋ）やボイド（ｖｏｉｄ）のうちの少なくとも一部又は全部を埋める。
有機層１５３の厚さは、有機層１５３の電子移動度、仕事関数などにより多様に設計されるが、少なくとも電子がトンネリング（ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ）を通じて有機層１５３を通過して無機層１５１に輸送されるほど薄いものの、無機層１５１表面の結晶粒界、クラック、ボイドを埋めながら無機層１５１を露出せずに覆われるほどの厚さを有する。
有機層１５３の厚さは、例えば２０ｎｍ以下、１８ｎｍ以下、１６ｎｍ以下、１４ｎｍ以下、１２ｎｍ以下、１０ｎｍ以下、８ｎｍ以下、６ｎｍ以下、４ｎｍ以下であり、例えば２ｎｍ以上、２．５ｎｍ以上、３ｎｍ以上である。
有機層１５３は、無機層１５１に比べて高い仕事関数を有するため、電子輸送層として無機層のみを使用する場合と比較して電子移動に必要な駆動電圧が多少増加する。しかし、有機層１５３のＬＵＭＯエネルギーレベル及び電子移動度が上記範囲内であり、有機層の厚さを上記範囲内に調整する場合、バンドバンディング（ｂａｎｄ ｂｅｎｄｉｎｇ）及びトンネル効果（ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）に応じて駆動電圧及び電子移動速度が適正な水準になるように調整される。
そして、有機層１５３は、それぞれ異なる２つ以上の有機半導体化合物を含む。有機層１５３は、それぞれ異なる２つ以上の有機半導体化合物を共蒸着するなどの方法を用いて形成される。
例えば、一つの有機半導体化合物のみを用いる場合、有機半導体化合物の形成過程で無機層１５１表面の粗いモフォロジーによってアイランド（ｉｓｌａｎｄ）形状の中間体が多数形成されるため、厚さ偏差が大きい有機層１５３が得られる。反面、それぞれ異なる２つ以上の有機半導体化合物を用いる場合には、比較的に厚さ偏差が小さい有機層１５３を形成することができる。
そして、有機層１５３は、互いに異なる二つの有機半導体化合物（第１有機半導体化合物、第２有機半導体化合物）を含むことができる。
この場合、有機層１５３内の第１有機半導体化合物と第２有機半導体化合物との重量比は各有機半導体化合物の素材により多様に設定されるが、形成過程でアイランド形状の中間体形成が最小化されるように調整される。
有機層１５３内の第１有機半導体と第２有機半導体との重量比は、例えば２：８～８：２、例えば３：７～７：３、例えば４：６～６：４、例えば５：５である。
そして、無機層１５１と有機層１５３とは、発光層１４０上に２回以上交互に積層される。即ち、電子輸送層１５０が無機層１５１と有機層１５３とからなる積層ユニットを２つ以上含む。このように無機層１５１と有機層１５３との交互積層数を調整することによって、第１電極１１０、第２電極１６０、正孔注入層１２０、正孔輸送層１３０、発光層１４０のそれぞれのエネルギー準位及びその差などを考慮して、電界発光素子内の電荷キャリアバランスを適正水準に維持することができる。
そして、量子ドットを含む発光層に無機ナノ粒子からなる集合層を適用した場合、高輝度の素子効率を確保することはできるが、例えば集合層表面のクラック、ボイド、結晶粒界などが電流の漏れ経路（ｌｅａｋａｇｅ ｐａｔｈ）として作用するため、漏れ経路による漏洩電流（ｌｅａｋａｇｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）によって低電圧、低輝度領域での素子効率が低下する虞がある。
しかし、本実施形態による電界発光素子１０は、集合層表面のクラック、ボイド、結晶粒界などが有機層１５３によって埋められるため、集合層による漏洩電流の発生を最小化することができる。
そして電界発光素子１０は、第２電極１６０と電子輸送層１５０との間に電子注入層（図示せず）を更に含むか、第２電極１６０と電子注入層（図示せず）との間又は電子注入層（図示せず）と電子輸送層１５０との間に電子遮断層（図示せず）を更に含んでも良い。但し、実施形態はこれに制限されるわけではなく、電子注入層（図示せず）及び電子遮断層（図示せず）は、電界発光素子１０の電荷キャリアバランスを適正水準に維持するために省略することもできる。
以下、図４を参照して、一実施形態による電界発光素子の駆動原理について説明する。
図４は、一実施形態による電界発光素子のエネルギーバンドダイヤグラムである。
本実施形態による電界発光素子１０は発光体粒子１４１に量子ドットを含むため、発光層１４０は、一般的な有機発光素子と異なるエネルギー準位を有する。
特に、本実施形態による電界発光素子１０は、電極から電子輸送層を経て発光層にＬＵＭＯエネルギーレベルに応じて順次に電子輸送が行われる一般的な電界発光素子とは異なり、有機層１５３のＬＵＭＯエネルギーレベルが無機層１５１に比べて高く、エネルギー障壁として作用する。これは、電子輸送層１５０が無機ナノ粒子からなる集合層形態の無機層１５１と、これを覆っている有機層１５３のハイブリッド構造からなることに起因する。
一実施形態では、量子ドットを含む発光層１４０の表面に無機ナノ粒子からなる集合層を形成するが、このような集合層は、正孔注入層１２０及び正孔輸送層１３０の正孔移動度に比べて非常に高い電子移動度を有し、集合層の粗い表面モフォロジーに起因した漏洩電流が発生する虞がある。
従って、本実施形態では、集合層の表面を集合層に比べてより高い仕事関数を有する有機層１５３で覆って集合層から発生する漏洩電流を最小化する。また、これと共に、有機層１５３が図４に示すように一種のエネルギー障壁として作用するため、電子輸送層１５０の全体の電子移動度を適正水準に調整して電荷キャリアバランスを向上させることができる。
上述のように、本実施形態による電界発光素子１０は、電子移動度が非常に高く、量子ドットを含む発光層１４０の発光効率を向上させる無機層１５０と、無機層１５１の表面モフォロジーによる漏洩電流を最小化すると共に電子輸送層１５０全体の電子移動度を適正水準に調整する有機層１５３を含んで電子輸送層１５０が無機層１５１－有機層１５３のハイブリッド積層構造をなす。
従って、本実施形態による電界発光素子１０は、発光層の電荷キャリアバランス及び光抽出効率を向上させ、漏洩電流を最小化することによって、優れた駆動特性と寿命特性を示すことができる。
次に、一実施形態として、上述した電界発光素子１０を含む表示装置について説明する。
本実施形態による表示装置は、基板、基板上に形成された駆動回路、駆動回路上に所定の間隔でそれぞれ離隔して配置された第１電界発光素子、第２電界発光素子、及び第３電界発光素子を含む。
第１～第３電界発光素子は、上述した電界発光素子１０と同じ構造を有し、それぞれの量子ドットが発光する光の波長が異なる。
第１電界発光素子は赤色光を発光する赤色素子であり、第２電界発光素子は緑色光を発光する緑色素子であり、第３電界発光素子は青色光を発光する青色素子である。即ち、第１～第３電界発光素子は、表示装置内で、それぞれ赤色、緑色、青色を表示する画素（ｐｉｘｅｌ）である。
但し、実施形態は必ずしもこれに制限されるわけではなく、第１～第３電界発光素子がそれぞれマゼンタ（ｍａｇｅｎｔａ）、イエロー（ｙｅｌｌｏｗ）、シアン（ｃｙａｎ）の色を表示することもでき、それ以外の他の色を表示することもできる。
また、第１～第３電界発光素子のいずれか一つのみが上述した電界発光素子１０であり得る。例えば、表示装置内で青色を表示する電界発光素子のみが上述した電界発光素子１０であり、赤色及び緑色を表示する他の電界発光素子は、電子輸送層が有機層のみ若しくは無機層のみでなるか、又は有機層及び無機層をいずれも含むが発光層の真上に有機層を形成することもできる。或いは、第１～第３電界発光素子のいずれか一つのみが上述した電界発光素子１０であり、残りは発光体で量子ドットでない蛍光物質、りん光物質などを含む電界発光素子であってもよい。
基板は、透明な絶縁基板であり、軟性物質からなる。基板は、ガラス、又はガラス転移点（Ｔｇ）が１５０℃より高いフィルム状の高分子物質からなり、例えばＣＯＣ（Ｃｙｃｌｏ Ｏｌｅｆｉｎ Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）又はＣＯＰ（Ｃｙｃｌｏ Ｏｌｅｆｉｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ）系の素材からなる。
駆動回路は、基板上に位置し、第１～第３電界発光素子のそれぞれに独立して連結される。駆動回路は、一つ以上のスキャンライン、データライン、駆動電源ライン、共通電源ラインなどを含む配線、一つの有機発光素子に対応して配線に連結された二つ以上の薄膜トランジスター（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）、一つ以上のキャパシタ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）などを含む。駆動回路は、公知の多様な構造を有する。
以上で説明したように、本実施形態による表示装置は、バックライトユニットなどの別途光源を配置しなくても色純度及び色再現率に優れた画像を表示することができ、特に駆動特性と寿命特性に優れる。
以下、本発明の具体的な実施例を示す。但し、下記に記載した実施例は本発明を具体的に例示するか又は説明するためのものに過ぎず、これによって本発明が制限されてはならない。
＜実施例１＞
ガラス基板上にＩＴＯ層を蒸着し、その上に溶液工程を用いてＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層（正孔注入層）及びＴＦＢ高分子層（正孔輸送層）を順次に形成する。その後、有機溶媒に分散された青色量子ドット（ＺｎＴｅＳｅ）を塗布した後、窒素雰囲気下の摂氏８０度で３０分間熱処理して青色発光層を形成する。
一方、平均粒径３ｎｍのＺｎＯ粒子を３回洗浄した後、これを用いて約４０ｎｍの厚さを有するＺｎＯ集合層を青色発光層上に形成する。
その後、ＺｎＯ集合層表面に０．５Ａ／ｓ～１．０Ａ／ｓの蒸着速度で２ｎｍ～２０ｎｍの厚さに有機化合物１（ホスフィンオキサイド系化合物、ＮＥＴ－２１８、Ｎｏｖａｌｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｍａｔｅｒｉａｌ ２１８）を含む有機化合物１層を蒸着し、その上にＡｌ層を蒸着して実施例１の電界発光素子を製造する。
＜実施例２＞
有機化合物１層の代わりに、有機化合物１と有機化合物２（ホスホニルフェノール系化合物（ＮＤＮ－８７、Ｎｏｖａｌｅｄ Ｄｏｐａｎｔ ｎ側材料８７）とを１：１の重量比で共蒸着して有機化合物１：有機化合物２のブレンド層を形成したことを除いては、上述した実施例１と同一の過程を経て実施例２の電界発光素子を製造する。
＜実施例３＞
青色発光層の製造時、窒素雰囲気下の摂氏８０度で３０分間熱処理したことと、ＺｎＯ集合層の厚さが２０ｎｍとなるように形成したことを除いては、上述した実施例１と同一の過程を経て実施例３の電界発光素子を製造する。
＜比較例１＞
ＺｎＯ集合層上に有機化合物１層を形成せず、直ちにＡｌ層を形成したことを除いては、上述した実施例１と同一の過程を経て比較例１の電界発光素子を製造する。
＜比較例２＞
平均粒径３ｎｍのＺｎＯ粒子を２回～３回洗浄し、これを有機化合物１と２０：１の重量比で混合して青色発光層上に有機化合物１：ＺｎＯブレンド層を形成し、その上にＡｌ層を蒸着したことを除いては、上述した実施例１と同一の過程を経て比較例２の電界発光素子を製造する。
＜比較例３＞
有機化合物１の代わりに、ＺｎＯと有機化合物２とが２０：１の重量比で混合されたＺｎＯ：有機化合物２ブレンド層を形成したことを除いては、上述した比較例２と同一の過程を経て比較例３の電界発光素子を製造する。
＜比較例４＞
青色発光層の製造時、窒素雰囲気下の摂氏８０度で３０分間硬化することと、ＺｎＯ集合層上に有機化合物１層を形成せずに直ちにＡｌ層を形成したことを除いては、上述した実施例１と同一の過程を経て比較例４の電界発光素子を製造する。
先ず、上述した実施例１及び比較例１～比較例３に対する電界発光素子のＩ－Ｖ－Ｌ特性をそれぞれ図５～図７に示し、Ｊ－Ｖ特性を図８に示す。
図５～図７は、実施例１及び比較例１～比較例３による電界発光素子のＩ－Ｖ－Ｌ特性を示すグラフであって、図５は電圧－電流密度、図６は電圧－輝度、図７は輝度－外部量子効率（Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｆｆｅｃｉｅｎｃｙ：ＥＱＥ）をそれぞれ示したものである。
図５及び図６を参照すると、実施例１は、比較例１及び比較例２に比べて同一電圧基準電流密度、同一電圧基準輝度が低いが、これは有機化合物１層がエネルギー障壁として作用して低電圧で電流密度が低くなったからであると推測される。
しかし、図７を参照すると、実施例１では、約１０００ｃｄ／ｍ２以下の輝度で比較例に比べて非常に優れた外部量子効率を示すことが確認される。特に、実施例１では、約１００ｃｄ／ｍ２の輝度で最も優れた外部量子効率（約１．７％）を示すことが確認される。また、実施例１では、高電圧、高輝度の領域に行くほど外部量子効率の減少幅が比較例に比べて小さいため、安定した駆動特性を示すことが確認される。
即ち、ＺｎＯ集合層に有機化合物１層を更に形成することによって、有機化合物１層がＡｌ層からＺｎＯ集合層に移動しようとする電子に対してエネルギー障壁として作用して電流密度と輝度は多少低くなるが、低輝度での発光効率が非常に優れていることが確認される。
一方、比較例３では、比較例２は勿論、実施例１と比べても同一電圧基準電流密度、同一電圧基準輝度、及び同一輝度基準外部量子効率が全て低く、これは有機半導体素材の差に起因したと推測される。
図８は、実施例１及び比較例１～比較例３による電界発光素子の電圧－電流密度の関係を示すグラフである。図８は、ｙ軸の電流密度をログスケールで示すグラフである。
図８を参照すると、ＺｎＯ集合層表面に有機化合物１層を更に形成して無機－有機ハイブリッド積層構造を有する実施例１では、ＺｎＯ集合層のみが適用された比較例１に比べて約１０００倍に達する漏洩電流の減少効果を示すことが確認される。
一方、実施例１による電界発光素子の波長対比電界発光強度（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を確認した結果、実施例１による電界発光素子は約２８ｎｍの狭い半値幅を示した。
また、実施例２、比較例１、及び比較例２による電界発光素子の時間に応じた輝度減少を測定した結果を、図９に示す。
図９は、実施例２、比較例１、及び比較例２による電界発光素子の時間－輝度グラフである。
図９を参照すると、実施例２による電界発光素子は、比較例１及び比較例２に比べて輝度が緩やかに減少することが確認され、最初の輝度基準５０％の輝度を示す時間（Ｔ５０）の場合、実施例２では１．４２時間で一番長く、比較例１では０．２７時間、比較例２では０．７４時間を示すことが確認される。
このような素子の寿命特性は、ＺｎＯ集合層の表面モフォロジーに起因した漏れ経路（ｌｅａｋａｇｅ ｐａｔｈ）が増加するほど減少する様相を示し、ＺｎＯ集合層の漏れ経路を有機化合物１：有機化合物２のブレンド層で覆って最小化した実施例２の場合、比較例に比べて優れた寿命特性を示すことが確認される。
一方、実施例３及び比較例４に対する電界発光素子のＩ－Ｖ－Ｌ特性をそれぞれ図１０～図１２に示し、Ｊ－Ｖ特性を図１３に示す。
図１０～図１２は、実施例３及び比較例４による電界発光素子のＩ－Ｖ－Ｌ特性を示すグラフであって、図１０は電圧－電流密度、図１１は電圧－輝度、図１２は輝度－外部量子効率（ＥＱＥ）をそれぞれ示すものである。
図１０～図１２を参照すると、実施例３の場合、有機化合物１：有機化合物２のブレンド層がＡｌ層からＺｎＯ集合層に移動しようとする電子に対してエネルギー障壁として作用して同一電圧対比電流密度と同一電圧対比輝度は多少低くなるが、約５００ｃｄ／ｍ２以下、特に約１００ｃｄ／ｍ２の低輝度で輝度－外部量子効率（ＥＱＥ）が約２．６％で非常に高いことが確認される。
図１３は、実施例３及び比較例４による電界発光素子の電圧－電流密度グラフである。図１３は、ｙ軸の電流密度をログスケールで示すグラフである。
図１３を参照すると、ＺｎＯ集合層表面に有機化合物１：有機化合物２のブレンド層を更に形成した実施例３の場合、ＺｎＯ集合層のみが適用された比較例４に比べて優れた漏れ電流の減少効果を示すことが確認される。
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
１０ 電界発光素子
１００ 基板
１１０ 第１電極
１２０ 正孔注入層
１３０ 正孔輸送層
１４０ 発光層
１４１ 発光体粒子
１５０ 電子輸送層
１５１ 無機層
１５２ 無機物ナノ粒子
１５３ 有機層
１６０ 第２電極

Claims (17)

  1. 互いに対向する第１電極及び第２電極と、
    前記第１電極と前記第２電極との間に位置して２つ以上の発光体粒子を含む発光層と、
    前記第１電極と前記発光層との間に位置する正孔輸送層と、
    前記発光層と前記第２電極との間に位置する電子輸送層と、を有し、
    前記電子輸送層は、
    前記発光層上に形成されて２つ以上の無機物ナノ粒子を含む無機層と、
    前記無機層の真上に形成されて前記無機層よりも高いＬＵＭＯ（Ｌｏｗｅｓｔ Ｅｎｅｒｇｙ ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）エネルギーレベルを有する有機層と、を含み、
    前記無機層は、前記無機物ナノ粒子からなる集合層を含み、
    前記集合層の上部面は、前記無機物ナノ粒子からなる２つ以上の結晶粒、及び隣り合う前記結晶粒の間に形成された結晶粒界を含み、
    前記集合層の表面のクラック、ボイド、または結晶粒界が前記有機層によって埋められることを特徴とする電界発光素子。
  2. 前記有機層は、前記無機層の上部面を全部覆っていることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
  3. 前記有機層は、－１．８ｅＶ～－２．８ｅＶの前記ＬＵＭＯ（Ｌｏｗｅｓｔ Ｅｎｅｒｇｙ ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）エネルギーレベルを有することを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
  4. 前記有機層は、１０－３ｃｍ２／Ｖｓ～１０－１ｃｍ２／Ｖｓの電子移動度を有することを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
  5. 前記無機物ナノ粒子は、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、ＷＯ３、Ｔａ２Ｏ３、又はこれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
  6. 前記無機物ナノ粒子の平均粒径は、１５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
  7. 前記集合層は、前記発光層の真上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
  8. 前記有機層は、キノロン系化合物、トリアジン系化合物、キノリン系化合物、トリアゾール系化合物、ナフタレン系化合物、又はこれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
  9. 前記有機層は、それぞれ異なる２つ以上の有機半導体化合物を含むことを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
  10. 前記有機層は、互いに異なる第１有機半導体化合物及び第２有機半導体化合物を含み、
    前記有機層内の前記第１有機半導体化合物と前記第２有機半導体化合物との重量比は３：７～７：３であることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
  11. 前記有機層の平均厚さは、２ｎｍ～２０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
  12. 前記無機層と前記有機層とは、２回以上交互に積層されていることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
  13. 前記発光体粒子は、量子ドットを含むことを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
  14. 前記量子ドットは、Ｃｄを含まないＩＩ族－ＶＩ族化合物、ＩＩＩ族－Ｖ族化合物、ＩＶ族－ＶＩ族化合物、ＩＶ族元素若しくは化合物、Ｉ族－ＩＩＩ族－ＶＩ族化合物、Ｃｄを含まないＩ族－ＩＩ族－ＩＶ族－ＶＩ族化合物、又はこれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項１３に記載の電界発光素子。
  15. 前記量子ドットは、コア－シェル構造を有することを特徴とする請求項１３に記載の電界発光素子。
  16. 前記電子輸送層は、発光性を有さないことを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
  17. 請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の電界発光素子を含むことを特徴とする表示装置。
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