JP7486329B2 - 発光素子、その製造方法、及びそれを含む表示装置 - Google Patents

発光素子、その製造方法、及びそれを含む表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、発光素子、その製造方法、及びそれを含む表示装置に関する。より詳しくは、光効率が向上された発光素子、その製造方法、及びそれを含む表示装置に関する。
テレビジョン、携帯電話、タブレットコンピュータ、ナビゲーション、ゲーム機などのようなマルチメディア装置に使用される多様な表示装置が開発されている。このような発光素子においては、有機化合物を含む発光材料を発光させて表示を実現するいわゆる自発光型の表示装置を使用している。
また、表示装置の色再現性を改善するために量子ドットを発光材料として使用した発光素子に対する開発が進められており、量子ドットを利用した発光素子の信頼性及び寿命を改善することが求められている。
米国特許出願公開第２０１８／０２１５６９５号明細書 米国特許出願公開第２０１８／０１６６６４２号明細書 韓国公開特許第１０－２０１８－００５４２６２号公報 米国特許第１０１０３３４５号明細書 韓国公開特許第１０－２０１８－００９９９９７号公報 韓国公開特許第１０－２０１８－０１０１３０２号公報
本発明は、量子ドットを含む発光層に隣接するように絶縁層を配置することで、寿命及び発光効率を改善した発光素子、及びそれを含む表示装置を提供することを目的とする。
本発明は、改善された工程を介して、均一で膜質が改善された絶縁層を提供することができる発光素子の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態に係る発光素子は、第１電極と、前記第１電極と向かい合う第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、量子ドットを含む発光層と、前記第１電極と前記発光層との間に配置される第１電荷移動層と、前記第２電極と前記発光層との間に配置される第２電荷移動層と、前記第１電荷移動層と前記発光層との間、及び前記第２電荷移動層と前記発光層との間のうち少なくとも一つに配置される絶縁層と、を含む。前記絶縁層は無機物を含む。
前記絶縁層は、ＳｉＮx、ＳｉＯx、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯx、及びＺｒＯxのうち少なくとも一つを含んでもよい。
前記絶縁層は、無機物を含む無機絶縁層と、有機物を含む有機絶縁層と、を含んでもよい。
前記無機絶縁層及び前記有機絶縁層は複数設けられてもよい。前記絶縁層は、前記複数の無機絶縁層と前記複数の有機絶縁層とが交互に配置されてもよい。
前記有機絶縁層は、ｎ－ヘキサン、フラン、及びヘキサメチルジシロキサンのうち少なくとも一つを含んでもよい。
前記第１電荷移動層は、前記第１電極に隣接するように配置される正孔注入層と、前記正孔注入層と前記発光層との間に配置される正孔輸送層と、を含む。前記第２電荷移動層は、前記第２電極に隣接するように配置される電子注入層と、前記電子注入層と前記発光層との間に配置される電子輸送層と、を含んでもよい。
前記量子ドットはカドミウム系物質を含み、前記絶縁層は前記電子輸送層と前記発光層との間に配置されてもよい。
前記絶縁層は、前記第１電荷移動層と前記発光層との間に配置される第１絶縁層と、前記第２電荷移動層と前記発光層との間に配置される第２絶縁層と、を含んでもよい。
前記第１絶縁層の厚さと、及び前記第２絶縁層の厚さは異なってもよい。
前記発光層は、複数個の前記量子ドットと、前記複数の量子ドットが分散されているベース部と、を含む。前記発光層において、前記複数の量子ドットが１以上１０以下の層に積層されてもよい。
前記絶縁層は前記発光層と接するように配置されてもよい。
前記絶縁層の厚さは約０．１ｎｍ以上約１０ｎｍ以下であってもよい。
本発明の一実施形態に係る表示装置は、複数個の発光素子を含む。前記発光素子それぞれは、第１電極と、前記第１電極と向かい合う第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、量子ドットを含む発光層と、前記第１電極と前記発光層との間に配置される第１電荷移動層と、前記第２電極と前記発光層との間に配置される第２電荷移動層と、前記第１電荷移動層と前記発光層との間、及び前記第２電荷移動層と前記発光層との間のうち少なくとも一つに配置される絶縁層と、を含む。前記絶縁層は無機物を含む。
前記発光素子は、第１色光を放出する第１量子ドットを含む第１発光素子と、前記第１色光より長波長の第２色光を放出する第２量子ドットを含む第２発光素子と、前記第２色光より長波長の第３色光を放出する第３量子ドットと、を含む第３発光素子を含んでもよい。
本発明の一実施形態に係る表示装置は、前記発光素子の上に配置される光制御層を更に含んでもよい。
前記絶縁層は、無機物を含む複数の無機絶縁層と、有機物を含む複数の有機絶縁層と、を含む。前記複数の無機絶縁層及び前記複数の有機絶縁層は交互に配置されてもよい。
本発明の一実施形態に係る発光素子の製造方法は、第１電極を用意するステップと、前記第１電極の上に量子ドットを含む発光層を形成するステップと、前記発光層の上に無機物を蒸着して絶縁層を形成するステップと、前記絶縁層の上に第２電極を形成するステップと、を含む。
前記絶縁層を形成するステップは、前記無機物を原子層堆積法（ＡＬＤ、Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を介して蒸着するステップを含んでもよい。
前記絶縁層を形成するステップは、前記無機物を蒸着して無機絶縁層を形成するステップと、有機物を蒸着して有機絶縁層を形成するステップと、を含む。前記無機絶縁層を形成するステップ及び前記有機絶縁層を形成するステップは、交互に複数回行われてもよい。
前記有機絶縁層を形成するステップは、前記有機物を化学気相蒸着法（ＣＶＤ、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を介して蒸着するステップを含んでもよい。
本発明の実施形態によると、量子ドットを含む発光層に隣接する絶縁層を含むことで、発光層の電荷バランスが向上され、それを介して発光素子及びそれを含む表示装置の寿命及び発光効率が改善される。
本発明の一実施形態に係る電子装置の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光素子の断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光素子の一部構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光素子の断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光素子の断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光素子の断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光素子の断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光素子の断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光素子の断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の平面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光素子の製造方法を示すフロー図である。 本発明の一実施形態に係る発光素子の製造方法を順次に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光素子の製造方法を順次に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光素子の製造方法を順次に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光素子の製造方法を順次に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光素子の製造方法を順次に示す断面図である。
以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態をより詳細に説明する。本発明は、多様な変更を加えることができ、多様な形態を有することができるゆえ、特定実施形態を図面に例示し、本文に詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定な開示形態に対して限定しようとするのではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物乃至代替物を含むと理解すべきである。
各図面を説明しながら、類似した参照符号を類似した構成要素に対して使用している。添付した図面において、構造物の寸法は本発明の明確性のために実際より拡大して示している。第１、第２などの用語は多様な構成要素を説明するのに使用されるが、前記構成要素は前記用語に限らない。前記用語は一つの構造要素を他の構成要素から区別する目的にのみ使用される。例えば、本発明の権利範囲を逸脱しないながらも第１構成要素は第２構成要素と命名されてもよく、類似して第２構成要素も第１構成要素と命名されてもよい。単数の表現は、文脈上明白に異なるように意味しない限り、複数の表現を含む。
本出願において、「含む」または「有する」などの用語は明細書の上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部分品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないと理解すべきである。
本出願において、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」または「上部に」あるとする場合、これは他の部分の「直上」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。逆に、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「下に」または「下部に」にあるとする場合、これは他の部分の「直下」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。また、本出願において、「上に」配置されるとは、上部だけでなく下部に配置される場合も含む。
一方、本出願において、「直接接する」とは、層、膜、領域、板などの部分と他の部分の間に追加される層、膜、領域、板などがないことを意味する可能性がある。例えば、「直接接する」ことは、２つの層または２つの部材の間に接着部材などの追加の部材を使用せずに配置することを意味する可能性がある。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る表示装置及び発光素子について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電子装置ＥＤの斜視図である。図２は、本発明の一実施形態に係る表示装置ＤＤの断面図である。図２は、図１のＩ－Ｉ’線に対応する断面図である。図３Ａは、本発明の一実施形態に係る発光素子ＥＥを示す断面図である。図３Ｂは、本発明の一実施形態に係る発光素子ＥＥの一部構成を示す断面図である。
一実施形態において、電子装置ＥＤは、テレビ、モニター、または外部広告板のような大型電子装置である。また、電子装置ＥＤは、パソコン、ノートパソコン、個人情報端末、カーナビゲーションユニット、ゲーム機、スマートフォン、タブレット、及びカメラのような中小型電子装置である。また、これらは単に実施形態として提示されたものであって、本発明の概念から逸脱しない限り他の電子装置としても採用される。
電子装置ＥＤは、表示装置ＤＤ及び筐体ＨＡＵを含む。表示装置ＤＤは、表示面ＩＳを介して映像ＩＭを表示する。図１においては、表示面ＩＳが第１方向ＤＲ１、及び第１方向ＤＲ１と交差する第２方向ＤＲ２が定義する面と平行すると示している。しかし、これは例示的なものであって、他の実施形態において、表示装置ＤＤの表示面ＩＳは曲がった形状を有してもよい。
表示面ＩＳの法線方向、つまり、表示装置ＤＤの厚さ方向のうち映像ＩＭが表示される方向は第３方向ＤＲ３が指示する。各部材の前面（または上面）と背面（または下面）は、第３方向ＤＲ３によって区分される。
第４方向ＤＲ４は、第１方向ＤＲ１と第２方向ＤＲ２との間の方向である。第４方向ＤＲ４は、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２が定義する面と並んだ面の上に位置する。一方、第１乃至第４方向ＤＲ１、ＤＲ２、ＤＲ３、ＤＲ４が指示する方向は相対的な概念であり、他の方向に変換されてもよい。
筐体ＨＡＵは表示装置ＤＤを収納する。筐体ＨＡＵは、表示装置ＤＤの表示面ＩＳである上部面が露出されるように表示装置ＤＤをカバーしながら配置される。筐体ＨＡＵは、表示装置ＤＤの側面と底面をカバーし、上部面全体を露出させる。但し、実施形態はこれに限らず、筐体ＨＡＵは、表示装置ＤＤの側面と底面だけでなく、上部面の一部をカバーしてもよい。
表示装置ＤＤは、表示パネルＤＰと、及び表示パネルＤＰの上に配置される光制御層ＰＰを含む。表示パネルＰＰは発光素子ＥＥ（図１１を参照）を含む。表示装置ＤＤは複数個の発光素子ＥＥを含む。光制御層ＰＰは表示パネルＤＰの上に配置され、外部光による表示パネルＤＰにおける反射光を制御する。光制御層ＰＰは、例えば、偏光層を含むか、またはカラーフィルタ層を含んでもよい。
図３Ａは一実施形態に係る発光素子ＥＥを示す図であり、図３Ａを参照すると、一実施形態に係る発光素子ＥＥは、第１電極ＥＬ１と、第１電極ＥＬ１と向かい合う第２電極ＥＬ２と、第１電極ＥＬ１と第２電極ＥＬ２との間に配置される発光層ＥＭＬと、を含む。第１電極ＥＬ１と発光層ＥＭＬとの間には第１電荷移動層ＣＴＬ１が配置される。第２電極ＥＬ２と発光層ＥＭＬとの間には第２電荷移動層ＣＴＬ２が配置される。第１電荷移動層ＣＴＬ１は、第１電極から発光層ＥＭＬまで電荷（具体的には正孔）を移動させる機能を有する。第２電荷移動層ＣＴＬ２は、第２電極から発光層ＥＭＬまで電荷（具体的には電子）を移動させる機能を有する。
第１電荷移動層ＣＴＬ１と発光層ＥＭＬとの間、及び第２電荷移動層ＣＴＬ２と発光層ＥＭＬとの間のうち少なくとも一つには絶縁層ＩＳＬが配置される。図３では絶縁層ＩＳＬが第２電荷移動層ＣＴＬ２と発光層ＥＭＬとの間に配置されることを例示的に示しているが、これに限らず、絶縁層ＩＳＬは第１電荷移動層ＣＴＬ１と発光層ＥＭＬとの間に配置されてもよい。または、第１電荷移動層ＣＴＬ１と発光層ＥＭＬとの間、及び第２電荷移動層ＣＴＬ２と発光層ＥＭＬとの間それぞれに絶縁層ＩＳＬが配置されてもよい。
発光層ＥＭＬは量子ドットＱＤを含む。発光層ＥＭＬは、複数の量子ドットＱＤがベース部ＨＳに分散されている形態を有する。量子ドットＱＤのコアは、ＩＩ－ＶＩ族化合物、ＩＩＩ－Ｖ族化合物、ＩＶ－ＶＩ族化合物、ＩＶ族元素、ＩＶ族化合物、及びこれらの組み合わせから選択される。
ＩＩ－ＶＩ族化合物は、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、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化合物、ＡｇＩｎＳ、ＣｕＩｎＳ、ＣｄＳｅＳ、ＣｄＳｅＴｅ、ＣｄＳＴｅ、ＺｎＳｅＳ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳＴｅ、ＨｇＳｅＳ、ＨｇＳｅＴｅ、ＨｅＳＴｅ、ＣｄＺｎＳ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＨｇＳ、ＣｄＨｇＳｅ、ＣｄＨｇＴｅ、ＨｇＺｎＳ、ＨｅＺｎＳｅ、ＨｅＺｎＴｅ、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化合物、及びＨｇＺｎＴｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、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化合物からなる群より選択される。
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化合物、ＧａＮＰ、ＧａＮＡｓ、ＧａＮＳｂ、ＧａＰＡｓ、ＧａＰＳｂ、ＡｌＮＰ、ＡｌＮＡｓ、ＡｌＮＳｂ、ＡｌＰＡｓ、ＡｌＰＳｂ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＮＰ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＮＳｂ、ＩｎＰＡｓ、ＩｎＰＳｂ、ＧａＡｌＮＰ、及びこれらの混合物からなる群より選択される三元化合物、及び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化合物からなる群より選択される。
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化合物、及び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化合物からなる群より選択される。ＩＶ族元素は、Ｓｉ、Ｇｅ、及びこれらの混合物からなる群より選択される。ＩＶ族化合物は、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化合物である。
この際、二元化合物、三元化合物、または四元化合物は均一な濃度で粒子内に存在するか、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。また、一つの量子ドットが他の量子ドットを囲むコア／シェル構造を有してもよい。コアとシェルの界面は、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。
いくつかの実施形態において、量子ドットＱＤは名の結晶を含むコアと、コアを囲むシェルを含むコア－シェル構造を有する。コア－シェル構造を有する量子ドットＱＤのシェルは、コアの化学的変性を防止して半導体特性を維持するための保護層の役割、及び／または量子ドットＱＤに電気泳動特性を与えるためのチャージング層（ｃｈａｒｇｉｎｇ ｌａｙｅｒ）の役割をする。シェルは単層または多重層である。コアとシェルの界面は、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を有する。コア－シェル構造を有する量子ドットＱＤのシェルの例としては、金属または非金属の酸化物、半導体化合物、またはこれらの組み合わせが挙げられる。
例えば、金属または非金属の酸化物として、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＭｎＯ、Ｍｎ2Ｏ3、Ｍｎ3Ｏ4、ＣｕＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ2Ｏ3、Ｆｅ3Ｏ4、ＣｏＯ、Ｃｏ3Ｏ4、ＮｉＯなどの二元素化合物、またはＭｇＡｌ2Ｏ4、ＣｏＦｅ2Ｏ4、ＮｉＦｅ2Ｏ4、ＣｏＭｎ2Ｏ4などの三元素化合物などが挙げられるが、本発明はこれに限らない。
また、前記半導体化合物は、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳｅＳ、ＺｎＴｅＳ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＳｂ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＰ、ＡｌＳｂなどが挙げられるが、本発明はこれに限らない。
量子ドットＱＤは約４５ｎｍ以下、好ましくは約４０ｎｍ以下、より好ましくは約３０ｎｍ以下の発光波長スペクトルの半値幅（ｆｕｌｌ ｗｉｄｔｈ ｏｆ ｈａｌｆ ｍａｘｉｍｕｍ、ＦＷＨＭ）を有する。これにより、本実施形態の発光素子の色純度や色再現性が向上する。また、このような量子ドットを介して発光される光は全方向に放出されるゆえ、光視野角が向上する。
また、量子ドットＱＤの形態は当分野で一般的に使用する形態のものであって特に限らないが、より詳しくは、球状、ピラミッド状、多腕（ｍｕｌｔｉ－ａｒｍ）状、立方体（ｃｕｂｉｃ）のナノ粒子、ナノチューブ、ナノワイヤ、ナノ繊維、ナノ板状粒子などの形態のものを使用する。
量子ドットＱＤは粒子の平均直径に応じて放出する光の色相を調節するが、それによって量子ドットＱＤは青色、赤色、緑色など多様な発光色相を有する。量子ドットＱＤは、粒子の平均直径が小さいほど短波長領域の光を発光する。例えば、緑色光を放出する量子ドットの平均直径は、赤色光を放出する量子ドットの平均直径より小さくてもよい。また、青色光を放出する量子ドットの平均直径は、緑色光を放出する量子ドットの平均直径より小さくてもよい。
一方、本明細書において、平均直径は複数の量子ドット粒子の直径を算術平均した値に当たる。一方、量子ドット粒子の直径は断面における量子ドット粒子の幅の平均値である。
一実施形態の発光素子ＥＥにおいて、発光層ＥＭＬはホスト及びドーパントを含む。一実施形態において、発光層ＥＭＬのベース部ＨＳにホスト材料が含まれ、量子ドットＱＤをドーパント材料として含む。
一実施形態の発光素子ＥＥにおいて、発光層ＥＭＬは蛍光発光する。例えば、量子ドットＱＤは蛍光ドーパント材料として使用される。
発光層ＥＭＬから放出される光の発光波長は、使用された量子ドットＱＤの種類に応じて異なり得る。発光層ＥＭＬから放出される光は、量子ドットＱＤの種類に応じて青色光、緑色光、または赤色光を放出する。
発光層ＥＭＬは、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法（Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｂｌｏｄｇｅｔｔ）、インクジェットプリント法、レーザプリント法、レーザ熱転写法（Ｌａｓｅｒ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ、ＬＩＴＩ）などのような多様な方法を利用して、ベース部ＨＳに分散されている量子ドットＱＤを適用して形成される。
発光層ＥＭＬに含まれている量子ドットＱＤは１層以上の層に積層される。一例として、図３Ａに示したように、量子ドットＱＤは発光層ＥＭＬにおいて２層に積層されていてもよい。但し、これに限らず、量子ドットＱＤは１以上１０以下の層に積層されてもよい。量子ドットＱＤは量子ドットＱＤの種類及び発光しようとする光の発光波長を考慮して、適切な層に積層される。
一実施形態の発光素子ＥＥにおいて、発光層ＥＭＬは公知のアントラセン系発光材料を更に含んでもよい。
発光層ＥＭＬは公知のホスト材料を更に含んでもよい。例えば、一実施形態において、発光層ＥＭＬはホスト材料として、Ａｌｑ3（トリス（８－ヒドロキシキノリナト）アルミニウム）、ＣＢＰ（４，４’－ビス（Ｎ－カルバゾリル）－１，１’－ビフェニル）、ＰＶＫ（ポリ（ｎ－ビニルカルバゾール）、ＡＤＮ（９，１０－ジ（ナフタレン－２－イル）アントラセン）、ＴＣＴＡ（４，４’，４”－トリス（カルバゾール－９－イル）－トリフェニルアミン）、ＴＰＢｉ（１，３，５－トリス（Ｎ－フェニルベンゾイミダゾール－２－イル）ベンゼン）、ＴＢＡＤＮ（３－ｔｅｒｔ－ブチル－９，１０－ジ（ナフト－２－イル）アントラセン）、ＤＳＡ（ジスチリルアリレン）、ＣＤＢＰ（４，４’－ビス（９－カルバゾリル）－２，２’－ジメチル－ビフェニル）、ＭＡＤＮ（２－メチル－９，１０－ビス（ナフタレン－２－イル）アントラセン）、ＤＰＥＰＯ（ビス［２－（ジフェニルホスフィノ）フェニル］エーテルオキシド）、ＣＰ１（ヘキサフェニルシクロトリホスファゼン）、ＵＧＨ２（１、４－ビス（トリフェニルシリル）ベンゼン）、ＤＰＳｉＯ3（ヘキサフェニルシクロトリシロキサン）、ＤＰＳｉＯ4（オクタフェニルシクロテトラシロキサン）、ＰＰＦ（２、８－ビス（ジフェニルホスフォリル）ジゼンゾフラン）、ｍＣＢＰ（３，３’－ビス（Ｎ－カルバゾリル）－１，１’－ビフェニル）、またはｍＣＰ（１，３－ビス（Ｎ－カルバゾリル）ベンゼン）などを含んでもよい。しかし、実施形態はこれに限らず、提示されたホスト材料以外に公知のホスト材料が含まれてもよい。
一方、一実施形態の発光素子ＥＥにおいて、発光層ＥＭＬは公知のドーパント材料を更に含む。一実施形態において、発光層ＥＭＬは、ドーパントとして、スチリル誘導体（例えば、１，４－ビス［２－（３－Ｎ－エチルカルバゾリル）ビニル］ベンゼン（ＢＣｚＶＢ）、４－（ジ－ｐ－トリルアミノ）－４’－［（ジ－ｐ－トリルアミノ）スチリル］スチルベン（ＤＰＡＶＢ）、Ｎ－（４－（（Ｅ）－２－（６－（（Ｅ）－４－（ジフェニルアミノ）スチリル）ナフタレン－２－イル）ビニル）フェニル）－Ｎ－フェニルベンゼンアミン（Ｎ－ＢＤＡＶＢｉ）、ぺリレンまたはその誘導体（例えば、２，５，８，１１－テトラ－ｔ－ブチルぺリレン（ＴＢＰ））、ピレンまたはその誘導体（例えば、１，１－ジピレン、１，４－ジピレニルベンゼン、１，４－（ビス（Ｎ、Ｎ－ジフェニルアミノ）ピレン））などを含む。
図３Ｂは、一実施形態に係る発光素子に含まれる絶縁層ＩＳＬを示す図である。一実施形態において、絶縁層ＩＳＬは無機物を含む。絶縁層ＩＳＬは、無機物を含む少なくとも一つの無機絶縁層ＩＳＬ－ＩＯＬ１を含む。無機絶縁層ＩＳＬ－ＩＯＬ１は、原子層堆積法（ＡＬＤ）を介して形成される。
絶縁層ＩＳＬに含まれる無機層は、ＳｉＮx、ＳｉＯx、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯx、及びＺｒＯxのうち少なくとも一つである。但し、絶縁層ＩＳＬに含まれる無機物は発光素子から発生した光を遮断しない透明な素材であって、後述する発光素子の電荷バランスの改善効果をもたらす物質であれば、制限なく適切に採択される。
絶縁層ＩＳＬは、有機物を含む少なくとも一つの有機絶縁層ＩＳＬ－ＯＬ１を含む。有機絶縁層ＩＳＬ－ＯＬ１は、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）を介して形成される。
有機絶縁層ＩＳＬ－ＯＬ１に含まれる有機物は、ｎ－ヘキサン、フラン、及びヘキサメチルジシロキサンのうち少なくとも一つである。但し、有機絶縁層ＩＳＬ－ＯＬ１に含まれる有機物は発光素子から発生した光を遮断しない透明な素材であって、発光素子の発光層ＥＭＬを平坦化させてバリア特性を向上させる物質であれば、制限なく適切に選択される。
絶縁層ＩＳＬは、複数の無機絶縁層ＩＳＬ－ＩＯＬ１～ＩＳＬ－ＩＯＬｎ＋１と、複数の有機絶縁層ＩＳＬ－ＯＬ１～ＩＳＬ－ＯＬｎと、を含む。複数の無機絶縁層ＩＳＬ－ＩＯＬ１～ＩＳＬ－ＩＯＬｎ＋１及び複数の有機絶縁層ＩＳＬ－ＯＬ１～ＩＳＬ－ＯＬｎは互いに交互に配置される。図３Ｂでは絶縁層ＩＳＬの最下層及び最上層に無機絶縁層ＩＳＬ－ＩＯＬ１、ＩＳＬ－ＩＯＬｎ＋１が配置されることを例示的に示しているが、これに限らず、絶縁層ＩＳＬの最下層及び最上層のうち少なくとも一つには有機絶縁層が配置されてもよい。
本発明の一実施形態に係る発光素子は、発光層と電荷移動層との間に絶縁層が配置されることで、発光素子の電荷バランス（ｃｈａｒｇｅ ｂａｌａｎｃｅ）が改善され、発光素子の発光特性が向上される。
より詳しくは、量子ドットを発光物質として含む発光素子において、発光層への正孔注入のためのエネルギーレベルと、電子注入のためのエネルギーレベルが異なる場合がある。このような場合、発光層に注入される正孔と電子の量に不均衡が発生し、素子の寿命と発光効率が減少する恐れがある。本発明では量子ドットを発光物質として含む発光層への正孔注入エネルギーレベルと電子注入エネルギーレベルとの差を考慮して、正孔または電子のうち一方が過度に注入されないように、発光層と電荷移動層との間に絶縁層を配置している。それによって、発光層に注入される正孔と電子の量を均衡に調節することができ、その結果、発光素子の発光特性が向上する。
特に、本発明では原子層堆積法（ＡＬＤ）を介して無機物を蒸着して絶縁層を形成することで、有機物をコーティングするときより薄い厚さで均一に形成することができる。また、量子ドットが複数の層に配置される発光層において、一部領域に量子ドットが不均一に積層されても、発光層の上部が無機絶縁層を介してカバーされることで電荷の移動がより均一に行われるため、素子の安定性が向上される。
特に、本発明の発光素子は、無機絶縁層と有機絶縁層が交互に形成される絶縁層を含む。この場合、薄い厚さで均一に形成される無機絶縁層を介して、優秀な膜質の無機膜によって発光層に注入される正孔と電子の電荷バランスを調節し、発光層の上部を平坦化することができる有機絶縁層を介して絶縁層の電荷バランス調節特性を向上させることができる。
絶縁層ＩＳＬは、０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚さを有する。絶縁層ＩＳＬが０．１ｎｍ未満であれば、発光層の電荷バランス調節の向上を期待することが難しく、絶縁層ＩＳＬが１０ｎｍを超過すれば、電荷移動層から発光層に電荷が注入される特性が低下する恐れがある。
図４乃至図９は、本発明の一実施形態に係る発光素子ＥＥ、ＥＥ－１、ＥＥ－２、ＥＥ－３、ＥＥ－４、ＥＥ－５、ＥＥ－６を示す断面図である。以下、図４及び図９を参照して、本発明の多様な実施形態に係る発光素子について説明する。図３Ａ及び図３Ｂで説明した構成については同じ参照符号を与え、上述した内容は省略する。
図４を参照すると、一実施形態に係る発光素子ＥＥ－１は、第１電極ＥＬ１と、第１電極ＥＬ１と向かい合う第２電極ＥＬ２と、第１電極ＥＬ１と第２電極ＥＬ２との間に配置される発光層ＥＭＬと、を含み、第１電極ＥＬ１と発光層ＥＭＬとの間に配置される正孔輸送領域ＨＴＲと、発光層ＥＭＬと第２電極ＥＬ２との間に配置される電子輸送領域ＥＴＲと、を含む。発光層ＥＭＬと電子輸送領域ＥＴＲとの間には絶縁層ＩＳＬ－１が配置される。絶縁層ＩＳＬ－１は発光層ＥＭＬと接触するように配置される。発光素子ＥＥ－１はトップエミッション型発光素子である。
正孔輸送領域ＨＴＲと電子輸送領域ＥＴＲは、それぞれ複数個のサブ有機層を含む。例えば、正孔輸送領域ＨＴＲはサブ有機層として正孔注入層ＨＩＬ及び正孔輸送層ＨＴＬを含んでもよく、電子輸送領域ＥＴＲはサブ有機層として電子注入層ＥＩＬ及び電子輸送層ＥＴＬを含んでもよい。一方、実施形態はこれに限らず、正孔輸送領域ＨＴＲは電子阻止層（図示せず）などをサブ有機層として更に含んでもよく、電子輸送領域ＥＴＲは正孔阻止層（図示せず）などをサブ有機層として更に含んでもよい。
一実施形態に係る発光素子ＥＥ－１において、第１電極ＥＬ１は導電性を有する。第１電極ＥＬ１は、金属合金または導電性化合物からなる。第１電極ＥＬ１はアノード（ａｎｏｄｅ)である。第１電極ＥＬ１は画素電極である。
一実施形態に係る発光素子ＥＥ－１において、第１電極ＥＬ１は反射型電極である。しかし、実施形態はこれに限らない。例えば、第１電極ＥＬ１は、透過型電極または半透過型電極であってもよい。第１電極ＥＬ１が半透過型電極または反射型電極であれば、第１電極ＥＬ１はＡｇ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉ、またはこれらの化合物や混合物（例えば、ＡｇとＭｇの混合物）を含む。また、前記例示された物質からなる反射膜や半透過膜、及びＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）などからなる透明導電膜を含む複数の層構造であってもよい。例えば、第１電極ＥＬ１は多層金属膜であってもよく、ＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯの金属膜が積層された構造であってもよい。
正孔輸送領域ＨＴＲは第１電極ＥＬ１の上に配置される。正孔輸送領域ＨＴＲは正孔注入層ＨＩＬ及び正孔輸送層ＨＴＬなどを含む。また、正孔輸送領域ＨＴＲは、正孔輸送層ＨＴＬ及び正孔注入層ＨＩＬ以外に、正孔バッファ層（図示せず）及び電子阻止層（図示せず）のうち少なくとも一つを更に含む。正孔バッファ層（図示せず）は、発光層ＥＭＬから放出される光の波長による共振距離を補償して光放出効率を増加させる。正孔バッファ層（図示せず）に含まれる物質としては、正孔輸送領域ＨＴＲに含まれる物質が使用される。電子阻止層（図示せず）は、電子輸送領域ＥＴＲから正孔輸送領域ＨＴＲへの電子の注入を防止する役割をする層である。
正孔輸送領域ＨＴＲは、単一物質からなる単一層、複数の互いに異なる物質からなる単一層、または複数の互いに異なる物質からなる複数の層を有する多層構造を有する。例えば、正孔輸送領域ＨＴＲは、複数の互いに異なる物質を有する単一層の構造を有するか、第１電極ＥＬ１から順番に積層される正孔注入層ＨＩＬ／正孔輸送層ＨＴＬ、正孔注入層ＨＩＬ／正孔輸送層ＨＴＬ／正孔バッファ層（図示せず）、正孔注入層ＨＩＬ／正孔バッファ層（図示せず）、正孔輸送層ＨＴＬ／正孔バッファ層（図示せず）、または正孔注入層ＨＩＬ／正孔輸送層ＨＴＬ／電子阻止層（図示せず）などの構造を有してもよいが、実施形態はこれに限らない。
正孔輸送領域ＨＴＲは、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、インクジェットプリント法、レーザプリント法、レーザ熱転写法などのような多様な方法を利用して形成される。
正孔注入層ＨＴＬは、例えば、銅フタロシアニンなどのフタロシアニン化合物、ＤＮＴＰＤ（Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－Ｎ、Ｎ’－ビス－［４－フェニル－ｍ－トリルーアミノ）－フェニル］－ビフェニル－４，４’－ジアミン）、ｍ－ＭＴＤＡＴＡ（４，４’，４”－トリス（３－メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン）、ＴＤＡＴＡ（４，４’，４”－トリス（Ｎ，Ｎ－ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン）、２－ＴＮＡＴＡ（４，４’，４”－トリス｛Ｎ，－（２－ナフチル）－Ｎ－フェニルアミノ｝－トリフェニルアミン）、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４－スチレンスルフォナート）、ＰＡＮＩ／ＤＢＳＡ（ポリアニリン／ドデシルベンゼンスルホン酸）、ＰＡＮＩ／ＣＳＡ（ポリアニリン／カンファースルホン酸）、ＰＡＮＩ／ＰＳＳ（ポリアニリン）／ポリ（４－スチレンスルフォナート）、ＮＰＢ（Ｎ，Ｎ’－ジ（ナフタレン－１－イル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－ベンジジン）、トリフェニルアミンを含むポリエテールケトン（ＴＰＡＰＥＫ）、４－イソプロピル－４’－メチルジフェニルヨードニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボラート、またはＨＡＴ－ＣＮ（ジピラジノ［２，３－ｆ：２’，３’－ｈ］キノキサリン－２，３，６，７，１０，１１－ヘキサカルボニトリル）などを含んでもよい。
正孔輸送層ＨＴＬは、例えば、Ｎ－フェニルカルバゾール、ポリビルカルバゾールなどのカルバゾール系誘導体、フルオレン系誘導体、ＴＰＤ（Ｎ、Ｎ’－ビス（３－メチルフェニル）－Ｎ、Ｎ’－ジフェニル－［１、１－ビフェニル］－４，４’－ジアミン）、ＴＣＴＡ（４，４’，４”－トリス（Ｎ－カルバゾリル）トリフェニルアミン）などのようなトリフェニルアミン系誘導体、ＮＰＢ（Ｎ、Ｎ’－ジ（ナフタレン－１－イル）－Ｎ、Ｎ’－ジフェニル－ベンジジン）、ＴＡＰＣ（４，４’－シクロへキシリデンビス［Ｎ、Ｎ－ビス（４－メチルフェニル）ベンゼンアミン］）、ＨＭＴＰＤ（４，４’－ビス［Ｎ，Ｎ’－（３－トリル）アミノ］－３，３’－ジメチルビフェニル）、またはｍＣＰ（１，３－ビス（Ｎ－カルバゾリル）ベンゼン）などを含んでもよい。
一実施形態の発光素子ＥＥ－１において、電子輸送領域ＥＴＲは発光層ＥＭＬの上に配置される。電子輸送領域ＥＴＲは、正孔阻止層（図示せず）、電子輸送層ＥＴＬ、及び電子注入層のＥＩＬうち少なくとも一つを含むが、実施形態はこれに限らない。
電子輸送領域ＥＴＲは、単一物質からなる単一層、複数の互いに異なる物質からなる単一層、または複数の互いに異なる物質からなる複数の層を有する多層構造を有する。
例えば、電子輸送領域ＥＴＲは電子注入層のＥＩＬまたは電子輸送層ＥＴＬの単一層構造を有してもよく、電子注入物質と電子輸送物質からなる単一層構造を有してもよい。また、電子輸送領域ＥＴＲは、複数の互いに異なる物質からなる単一層の構造を有するか、発光層ＥＭＬから順番に積層された電子輸送層ＥＴＬ／電子注入層ＥＩＬ、正孔阻止層（図示せず）／電子輸送層ＥＴＬ／電子注入層ＥＩＬの構造を有してもよいが、これに限らない。電子輸送領域ＥＴＲの厚さは、例えば、約１０００Å乃至約１５００Åであってもよい。
電子輸送領域ＥＴＲは、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、インクジェットプリント法、レーザプリント法、レーザ熱転写法などのような多様な方法を利用して形成される。
電子輸送領域ＥＴＲが電子輸送層ＥＴＬを含めば、電子輸送領域ＥＴＲはアントラセン系化合物を含む。但し、これに限らず、電子輸送領域は、例えば、Ａｌｑ3（トリス（８－ヒドロキシキノリナト）アルミニウム）、１，３，５－トリ［（３－ピリジル）－フェン－３－イル］ベンゼン、２，４，６－トリス（３’－ピリジン－３－イル）ビフェニル－３－イル）－１，３，５－トリアジン、２－（４－（Ｎ－フェニルベンゾイミダゾリル－１－イルフェニル）－９，１０－ジナフチルアントラセン、ＴＰＢｉ（１，３，５－トリス（１－フェニル－１Ｈ－ベンゾ［ｄ］イミダゾール－２－イル）ベンゼン）、ＢＣＰ（２，９－ジメチル－４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン）、Ｂｐｈｅｎ（４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン）、ＴＡＺ（３－（４－ビフェニルイル）－４－フェニル－５－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル－１，２，４－トリアゾール）、ＮＴＡＺ（４－（ナフタレン－１－イル）－３，５－ジフェニル－４Ｈ－１，２，４－トリアゾール）、ｔＢｕ－ＰＢＤ（２－（４－ビフェニルイル）－５－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－１，３，４－オキサジアゾール）、ＢＡｌｑ（ビス（２－メチル－８－キノリノラト－Ｎ１，Ｏ８）－（１，１’－ビフェニル－４－オラト）アルミニウム）、Ｂｅｂｑ2（ベリリウムビス（ベンゾキノリン－１０－オラト）、ＡＤＮ（９，１０－ジ（ナフタレン－２－イル）アントラセン）、またはこれらの混合物を含んでもよい。電子輸送層ＥＴＬの厚さは、約１００Å乃至約１０００Å、例えば、約１５０Å乃至約５００Åであってもよい。電子輸送層ＨＴＬの厚さが上述したような範囲を満足すれば、実質的な駆動電圧の上昇なしに満足できる程度の電子輸送特性が得られる。
電子輸送領域ＥＴＲが電子注入層ＥＩＬを含む場合、電子輸送領域ＥＴＲは、ＬｉＦ、Ｌｉｑ（リチウムキノリナート）、Ｌｉ2Ｏ、ＢａＯ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｙｂのようなランタン族金属、またはＲｂＣｌ、Ｒｂｌのようなハロゲン化金属などが使用されてもよいが、これに限らない。電子注入層ＥＩＬはまた、電子輸送物質と絶縁性の有機金属塩（ｏｒｇａｎｏ ｍｅｔａｌ ｓａｌｔ)が混合された物質からなる。例えば、有機金属塩は、酢酸金属塩（ｍｅｔａｌ ａｃｅｔａｔｅ)、安息香酸金属塩（ｍｅｔａｌ ｂｅｎｚｏａｔｅ)、アセト酢酸金属塩（ｍｅｔａｌ ａｃｅｔｏａｃｅｔａｔｅ）、金属アセチルアセトナート（ｍｅｔａｌ ａｃｅｔｙｌａｃｅｔｏｎａｔｅ）、またはステアリン酸金属塩（ｓｔｅａｒａｔｅ）を含む。電子注入層ＥＩＬの厚さは、約１Å乃至約１００Å、約３Å乃至約９０Åである。電子注入層ＥＩＬの厚さが上述したような範囲を満足すれば、実質的な駆動電圧の上昇なしに満足できる程度の電子注入特性が得られる。
電子輸送領域ＥＴＲは、上述したように、正孔阻止層（図示せず）を含む。正孔阻止層（図示せず）は、例えば、ＢＣＰ（２，９－ジメチル－４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン）、及びＢｐｈｅｎ（４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン）のうち少なくとも一つを含んでもよいが、これに限らない。
第２電極ＥＬ２は電子輸送領域ＥＴＲの上に配置される。第２電極ＥＬ２は、共通電極または負極である。第２電極ＥＬ２は、透過型電極、半透過型電極、または反射型電極である。第２電極ＥＬ２が透過型電極であれば、第２電極ＥＬ２は透明金属酸化物、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＩＴＺＯなどからなる。
第２電極ＥＬ２が半透過型電極または反射型電極であれば、第２電極ＥＬ２はＡｇ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉ、またはこれらを含む化合物や混合物（例えば、ＡｇとＭｇの混合物）を含む。また、前記物質からなる反射膜や半透過膜、及びＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＩＴＺＯなどからなる透明導電膜を含む複数の層構造である。
図示していないが、第２電極ＥＬ２は補助電極と接続される。第２電極ＥＬ２が補助電極と接続されれば、第２電極ＥＬ２の抵抗が減少する。
一実施形態において、発光素子ＥＥ－１に含まれている量子ドットはカドミウム系物質を含む。発光素子ＥＥ－１は、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳｅＳ、ＣｄＳｅＴｅ、ＳｅＳＴｅ、ＣｄＺｎＳ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＨｇＳ、ＣｄＨｇＳｅ、ＣｄＨｇＴｅ、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、及びＣｄＨｇＳＴｅからなる群より選択されるいずれか一つの化合物を発光物質として含む。この場合、発光素子ＥＥ－１の発光層ＥＭＬは、正孔注入特性に比べ電子注入特性の方が高い可能性がある。よって、本発明の一実施形態に係る発光素子ＥＥ－１では、電子輸送領域ＥＴＲと発光層ＥＭＬとの間に絶縁層ＩＳＬ－１を含むことで、電子輸送領域ＥＴＲから発光層ＥＭＬに電子が過度に注入されることを防止する。それによって、カドミウム系量子ドットを発光物質として含む発光層ＥＭＬに注入される正孔と電子の量が均衡を成し、その結果、発光素子ＥＥ－１の発光特性が向上する。
図５を参照すると、一実施形態に係る発光素子ＥＥ－２において、絶縁層ＩＳＬ－２は正孔輸送領域ＨＴＲと発光層ＥＭＬとの間に配置される。絶縁層ＩＳＬ－２は発光層ＥＭＬと接触するように配置される。絶縁層ＩＳＬ－２は正孔輸送層ＨＴＬと発光層ＥＭＬとの間に配置され、正孔輸送層ＨＴＬから発光層ＥＭＬに正孔が過度に注入されることを防止する。より詳しくは、発光層ＥＭＬに含まれている量子ドットＱＤの種類に応じては電子注入特性より正孔注入特性が高いことがあるが、正孔輸送層ＨＴＬと発光層ＥＭＬとの間に配置される絶縁層ＩＳＬ－２によって注入される正孔の量が電子の量と均衡を成すように調節されて、発光素子ＥＥ－２の発光特性が向上する。
図６を参照すると、一実施形態に係る発光素子ＥＥ－３において、絶縁層ＩＳＬ－３は複数に提供される。絶縁層ＩＳＬ－３は、第１絶縁層ＩＳＬ－３１及び第２絶縁層ＩＳＬ－３２を含む。第１絶縁層ＩＳＬ－３１は発光層ＥＭＬと電子輸送領域ＥＴＲとの間に配置され、第２絶縁層ＩＳＬ－３２は発光層ＥＭＬと正孔輸送領域ＨＴＲとの間に配置される。第１絶縁層ＩＳＬ－３１及び第２絶縁層ＩＳＬ－３２は、それぞれ発光層ＥＭＬと接触するように配置される。
第１絶縁層ＩＳＬ－３１及び第２絶縁層ＩＳＬ－３２は、それぞれ独立して無機物及び有機物を含む。第１絶縁層ＩＳＬ－３１及び第２絶縁層ＩＳＬ－３２は、それぞれ独立して無機物を含む無機絶縁層、及び有機物を含む有機絶縁層を含むが、複数の無機絶縁層と複数の有機絶縁層が交互に配置される。
第１絶縁層ＩＳＬ－３１及び第２絶縁層ＩＳＬ－３２は、それぞれ独立して約０．１ｎｍ以上約１０ｎｍ以下の厚さを有する。
第１絶縁層ＩＳＬ－３１及び第２絶縁層ＩＳＬ－３２は同じであるか異なる物質を含む。第１絶縁層ＩＳＬ－３１及び第２絶縁層ＩＳＬ－３２は同じであるか異なる厚さを含む。第１絶縁層ＩＳＬ－３１及び第２絶縁層ＩＳＬ－３２それぞれが含む物質とそれぞれの厚さは、発光層ＥＭＬに含まれている量子ドットＱＤの種類に応じて、正孔注入特性と電子注入特性が均衡を成すように適切に選択される。例えば、発光層ＥＭＬに含まれている量子ドットＱＤの正孔注入特性が電子注入特性より高ければ、第２絶縁層ＩＳＬ－３２の厚さが第１絶縁層ＩＳＬ－３１の厚さより厚くてもよい。
図７を参照すると、一実施形態に係る発光素子ＥＥ－４は、第１電極ＥＬ１と、第１電極ＥＬ１と向かい合う第２電極ＥＬ２と、第１電極ＥＬ１と第２電極ＥＬ２との間に配置される発光層ＥＭＬと、を含み、第１電極ＥＬ１と発光層ＥＭＬとの間に配置される電子輸送領域ＥＴＲと、発光層ＥＭＬと第２電極ＥＬ２との間に配置される正孔輸送領域ＨＴＲと、を含む。発光層ＥＭＬと正孔輸送領域ＨＴＲとの間には絶縁層ＩＳＬ－４が配置される。絶縁層ＩＳＬ－４は発光層ＥＭＬと接触するように配置される。発光素子ＥＥ－４は背面発光型発光素子である。つまり、発光素子ＥＥ－４は、第２電極ＥＬ２から第１電極ＥＬ１の方に光を出射する素子である。
一実施形態に係る発光素子ＥＥ－４は、発光層ＥＭＬに含まれている量子ドットＱＤの種類に応じては電子注入特性より正孔注入特性が高いことがあるが、正孔輸送層ＨＴＬと発光層ＥＭＬとの間に配置される絶縁層ＩＳＬ－４によって注入される正孔の量が電子の量と均衡を成すように調節されて、発光素子ＥＥ－４の発光特性が向上される。
図８を参照すると、一実施形態に係る発光素子ＥＥ－５は背面発光型発光素子であり、発光素子ＥＥ－５の絶縁層ＩＳＬ－５は電子輸送領域ＥＴＲと発光層ＥＭＬとの間に配置される。絶縁層ＩＳＬ－５は発光層ＥＭＬと接触するように配置される。絶縁層ＩＳＬ－５は電子輸送層ＥＴＬと発光層ＥＭＬとの間に配置され、電子輸送層ＥＴＬから発光層ＥＭＬに電子が過度に注入されることを防止する。より詳しくは、発光層ＥＭＬに含まれている量子ドットＱＤの種類に応じては正孔注入特性より電子注入特性が高いことがあるが、電子輸送層ＥＴＬと発光層ＥＭＬとの間に配置される絶縁層ＩＳＬ－５によって注入される電子の量が正孔の量と均衡を成すように調節されて、発光素子ＥＥ－５の発光特性が向上される。
図９を参照すると、一実施形態に係る発光素子ＥＥ－６において、絶縁層ＩＳＬ－６は複数に提供される。絶縁層ＩＳＬ－６は、第１絶縁層ＩＳＬ－６１及び第２絶縁層ＩＳＬ－６２を含む。第１絶縁層ＩＳＬ－６１は発光層ＥＭＬと電子輸送領域ＥＴＲとの間に配置され、第２絶縁層ＩＳＬ－６２は発光層ＥＭＬと正孔輸送領域ＨＴＲとの間に配置される。第１絶縁層ＩＳＬ－６１及び第２絶縁層ＩＳＬ－６２は、それぞれ発光層ＥＭＬと接触するように配置される。第１絶縁層ＩＳＬ－６１及び第２絶縁層ＩＳＬ－６２それぞれが含む物質とそれぞれの厚さは、発光層ＥＭＬに含まれている量子ドットＱＤの種類に応じて、正孔注入特性と電子注入特性が均衡を成すように適切に選択される。例えば、発光層ＥＭＬに含まれている量子ドットＱＤの正孔注入特性が電子注入特性より高ければ、第２絶縁層ＩＳＬ－６２の厚さが第１絶縁層ＩＳＬ－６１の厚さより厚くてもよい。
図１０は、本発明の一実施形態に係る表示装置ＤＤを示す平面図である。図１１は、本発明の一実施形態の表示装置ＤＤの断面図である。図１１は、図１０のＩＩ－ＩＩ’線に対応する断面図である。
一実施形態の表示装置ＤＤは、複数個の発光素子ＥＥ－１、ＥＥ－２、ＥＥ－３を含み、発光素子ＥＥ－１、ＥＥ－２、ＥＥ－３は量子ドットＱＤ１、ＱＤ２、ＱＤ３を含む発光層ＥＭＬ－Ｂ、ＥＭＬ－Ｇ、ＥＭＬ－Ｒを含む。
また、一実施形態の表示装置ＤＤは、複数個の発光素子ＥＥ－１、ＥＥ－２、ＥＥ－３を含む表示パネルＤＰと、表示パネルＤＰの上に配置される光制御層ＰＰと、を含む。一方、図示とは異なって、一実施形態の表示装置ＤＤから光制御層ＰＰが省略されてもよい。
表示パネルＤＰは、ベース基板ＢＳ、ベース基板ＢＳの上に配置される回路層ＤＰ－ＣＬ、及び表示素子層ＤＰ－ＯＥＬを含む。表示素子層ＤＰ－ＯＥＬは、画素定義膜ＰＤＬ、画素定義膜ＰＤＬによって分離されて配置される発光素子ＥＥ－１、ＥＥ－２、ＥＥ－３、及び発光素子ＥＥ－１、ＥＥ－２、ＥＥ－３の上に配置される封止層ＴＦＥを含む。
ベース基板ＢＳは、表示素子層ＥＰ－ＯＥＬが配置されるベース面を提供する部材である。ベース基板ＢＳは、ガラス基板、金属基板、プラスチック基板などである。しかし、実施形態はこれに限らず、ベース基板ＢＳは無機層、有機層、または複合材料層であってもよい。
一実施形態において、回路層ＤＰ－ＣＬはベース基板ＢＳの上に配置されるが、回路層ＤＰ－ＣＬは複数のトランジスタ（図示せず）を含む。トランジスタ（図示せず）は、それぞれ制御電極、入力電極、及び出力電極を含む。例えば、回路層ＤＰ－ＣＬは、表示素子層ＤＰ－ＯＥＬの発光素子ＥＥ－１、ＥＥ－２、ＥＥ－３を駆動するためのスイッチングトランジスタ、及び駆動トランジスタを含んでもよい。
発光素子ＥＥ－１、ＥＥ－２、ＥＥ－３それぞれは、第１電極ＥＬ１、正孔輸送領域ＨＴＲ、発光層ＥＭＬ－Ｂ、ＥＭＬ－Ｇ、ＥＭＬ－Ｒ、絶縁層ＩＳＬ、電子輸送領域ＥＴＲ、及び第２電極ＥＬ２を含む。発光素子ＥＥ－１、ＥＥ－２、ＥＥ－３については、上述した一実施形態の発光素子ＥＥについて説明した内容と同じ内容が適用される。つまり、発光素子ＥＥ－１、ＥＥ－２、ＥＥ－３の発光層ＥＭＬ－Ｂ、ＥＭＬ－Ｇ、ＥＭＬ－Ｒの上には絶縁層ＩＳＬが配置される。図１１では絶縁層ＩＳＬが発光層ＥＭＬ－Ｂ、ＥＭＬ－Ｇ、ＥＭＬ－Ｒと電子輸送領域ＥＴＲとの間に配置されることを例示的に示したが、これに限らず、絶縁層ＩＳＬは発光層ＥＭＬ－Ｂ、ＥＭＬ－Ｇ、ＥＭＬ－Ｒと正孔輸送領域ＨＴＲとの間に配置されてもよく、または、絶縁層ＩＳＬが発光層ＥＭＬ－Ｂ、ＥＭＬ－Ｇ、ＥＭＬ－Ｒと電子輸送領域ＥＴＲとの間、及び発光層ＥＭＬ－Ｂ、ＥＭＬ－Ｇ、ＥＭＬ－Ｒと正孔輸送領域ＨＴＲとの間の両方に配置されてもよい。
封止層ＴＦＥは、発光素子ＥＥ－１、ＥＥ－２、ＥＥ－３をカバーする。封止層ＴＦＥは、第２電極ＥＬ２の上に直接配置される。封止層ＴＦＥは一層または複数の層が積層されている。封止層ＴＦＥは薄膜封止層である。封止層ＴＦＥは、発光素子ＥＥ－１、ＥＥ－２、ＥＥ－３をカバーする。封止層ＴＦＥは、開口部ＯＨに配置される第２電極ＥＬ２の上部面をカバーし、開口部ＯＨを埋める。
図１０及び図１１を参照すると、表示装置ＤＤは、非発光領域ＮＰＸＡ、及び発光領域ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇ、ＰＸＡ－Ｒを含む。発光領域ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇ、ＰＸＡ－Ｒそれぞれは、発光素子ＥＥ－１、ＥＥ－２、ＥＥ－３それぞれから生成された光が放出される領域である。発光領域ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇ、ＰＸＡ－Ｒは平面上で互いに離隔されている。
発光領域ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇ、ＰＸＡ－Ｒは、発光素子ＥＥ－１、ＥＥ－２、ＥＥ－３から生成される光のカラーに応じて複数個のグループに区分される。図１０及び図１１に示した一実施形態の表示装置ＤＤには、青色光、緑色光、及び赤色光を発光する３つの発光領域ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇ、ＰＸＡ－Ｒを例示的に示している。例えば、一実施形態の表示装置ＤＤは、互いに区分される青色発光領域ＰＸＡ－Ｂ、緑色発光領域ＰＸＡ－Ｇ、及び赤色発光領域ＰＸＡ－Ｒを含んでもよい。
複数の発光素子ＥＥ－１、ＥＥ－２、ＥＥ－３は、互いに異なる波長領域の色の光を放出する。例えば、一実施形態において、表示装置ＤＤは、青色光を放出する第１発光素子ＥＥ－１、緑色光を放出する第２発光素子ＥＥ－２、及び赤色光を放出する第３発光素子ＥＥ－３を含んでもよい。しかし、実施形態はこれに限らず、第１乃至第３発光素子ＥＥ－１、ＥＥ－２、ＥＥ－３は、同じ波長領域の光を放出するか、少なくとも一つが異なる波長領域の光を放出してもよい。
一実施形態において、表示装置ＤＤの青色発光領域ＰＸＡ－Ｂ、緑色発光領域ＰＸＡ－Ｇ、及び赤色発光領域ＰＸＡ－Ｒは、それぞれ第１発光素子ＥＥ－１、第２発光素子ＥＥ－２、及び第３発光素子ＥＥ－３に対応する。
第１発光素子ＥＥ－１の第１発光層ＥＭＬ－Ｂは第１量子ドットＱＤ１を含む。第１量子ドットＱＤ１は第１色光である青色光を放出する。第１発光素子ＥＥ－１は第１ホストを含む。
第２発光素子ＥＥ－２の第２発光層ＥＭＬ－Ｇと第３発光素子ＥＥ－３の第３発光層ＥＭＬ－Ｒは、それぞれ第２量子ドットＱＤ２及び第３量子ドットＱＤ３を含む。第２量子ドットＱＤ２と第３量子ドットＱＤ３は、それぞれ第２色光である緑色光、及び第３色光である赤色光を放出する。第２発光素子ＥＥ－２と第３発光素子ＥＥ－３は、それぞれ第２ホスト及び第３ホストを含む。
図１１に示した一実施形態において、第１乃至第３量子ドットＱＤ１、ＱＤ２、ＱＤ３の平均直径は互いに異なる。例えば、相対的に短波長領域の光を放出する第１発光素子ＥＥ－１に使用される第１量子ドットＱＤ１は、相対的に長波長領域の光を放出する第２発光素子ＥＥ－２の第２量子ドットＱＤ２及び第３発光素子ＥＥ－３の第３量子ドットＱＤ３に比べ、相対的に平均直径が小さくてもよい。
第１乃至第３量子ドットＱＤ１、ＱＤ２、ＱＤ３の平均直径に対する関係は上記限定事項に限らない。つまり、図１１に示した一実施形態の表示装置ＤＤでは第１乃至第３量子ドットＱＤ１、ＱＤ２、ＱＤ３の平均直径が互いに異なると示しているが、図示とは異なって、発光素子ＥＥ－１、ＥＥ－２、ＥＥ－３に含まれる第１乃至第３量子ドットＱＤ１、ＱＤ２、ＱＤ３の平均直径は同一または類似していてもよい。また、第１乃至第３量子ドットＱＤ１、ＱＤ２、ＱＤ３のうちから選択される２つの量子ドットの平均直径は同一または類似していて、残りは異なっていてもよい。
一実施形態において、発光素子ＥＥ－１、ＥＥ－２、ＥＥ－３に含まれている第１乃至第３量子ドットＱＤ１、ＱＤ２、ＱＤ３は、互いに異なるコア物質からなる。また、これとは異なって、第１乃至第３量子ドットＱＤ１、ＱＤ２、ＱＤ３は同じコア物質からなるか、または第１乃至第３量子ドットＱＤ１、ＱＤ２、ＱＤ３のうちから選択される２つの量子ドットは同じコア物質からなり、残りは異なるコア物質からなってもよい。
図１０及び図１１に示した一実施形態の表示装置ＤＤにおいて、発光領域ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇ、ＰＸＡ－Ｒそれぞれの面積は異なる。この際、面積は第３方向ＤＲ３を法線方向にする平面上から見た際の面積を意味する。
発光領域ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇ、ＰＸＡ－Ｒは、発光素子ＥＥ－１、ＥＥ－２、ＥＥ－３の発光層ＥＭＬ－Ｂ、ＥＭＬ－Ｇ、ＥＭＬ－Ｒから発光する色に応じて異なる面積を有する。例えば、図１０及び図１１を参照すると、一実施形態の表示装置ＤＤでは、青色光を放出する第１発光素子ＥＥ－１に対応する青色発光領域ＰＸＡ－Ｂが最も大きい面積を有し、緑色光を生成する第２発光素子ＥＥ－２に対応する緑色発光領域ＰＸＡ－Ｇが最も小さい面積を有してもよい。しかし、実施形態はこれに限らず、発光領域ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇ、ＰＸＡ－Ｒは青色光、緑色光、赤色光以外の他の色の光を発光するか、または発光領域ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇ、ＰＸＡ－Ｒは同じ面積を有するか、または図１０の図示とは異なる面積割合で発光領域ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇ、ＰＸＡ－Ｒが定義されてもよい。
発光領域ＰＸＡ－Ｒ、ＰＸＡ－Ｇ、ＰＸＡ－Ｂそれぞれは、画素定義膜ＰＰＬで区分される領域である。非発光領域ＮＰＸＡは隣り合う発光領域ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇ、ＰＸＡ－Ｒの間の領域であって、画素定義膜ＰＤＬと対応する領域である。一方、本明細書において、発光領域ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇ、ＰＸＡ－Ｒのそれぞれは、画素（Ｐｉｘｅｌ)に対応する。画素定義膜ＰＤＬは、発光素子ＥＥ－１、ＥＥ－２、ＥＥ－３を区分する。発光素子ＥＥ－１、ＥＥ－２、ＥＥ－３の発光層ＥＭＬ－Ｂ、ＥＭＬ－Ｇ、ＥＭＬ－Ｒは、画素定義膜ＰＤＬで定義される開口部ＯＨに配置されて区分される。
画素定義膜ＰＤＬは、高分子樹脂からなる。例えば、画素定義膜ＰＤＬは、ポリアクリレート系樹脂、またはポリイミド系樹脂を含んで形成される。また、画素定義膜ＰＤＬは、高分子樹脂以外に無機物を更に含んで形成されてもよい。一方、画素定義膜ＰＤＬは、光吸収物質を含んで形成されるか、ブラック顔料またはブラック染料を含んで形成される。ブラック顔料またはブラック染料を含んで形成される画素定義膜ＰＤＬは、ブラック画素定義膜を具現する。画素定義膜ＰＤＬを形成する際、ブラック顔料またはブラック染料としてはカーボンブラックなどを使用してもよいが、実施形態はこれに限らない。
また、画素定義膜ＰＤＬは無機物からなる。例えば、画素定義膜ＰＤＬは、窒化ケイ素（ＳｉＮx）、酸化ケイ素（ＳｉＯx）、窒酸化ケイ素（ＳｉＯxＮy）などを含んで形成されてもよい。画素定義膜ＰＤＬは、発光領域ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇ、ＰＸＡ－Ｒを定義する。画素定義膜ＰＤＬによって発光領域ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇ、ＰＸＡ－Ｒと非発光領域ＮＰＸＡが区分される。
図１０を参照すると、青色発光領域ＰＸＡ－Ｂと赤色発光領域ＰＸＡ－Ｒは、第１方向ＤＲ１に沿って交互に配列されて第１グループＰＸＧ１を構成する。緑色発光領域ＰＸＡ－Ｇは、第１方向ＤＲ１に沿って配列されて第２グループＰＸＧ２を構成する。
第１グループＰＸＧ１は、第２グループＰＸＧ２に対して第２方向ＤＲ２の方向に離隔されて配置される。第１グループＰＸＧ１及び第２グループＰＸＧ２それぞれは、複数に提供される。第１グループＰＸＧ１は、第２グループＰＸＧ２は、第２方向ＤＲ２に沿って互いに交互に配列される。
一つの緑色発光領域ＰＸＡ－Ｇは、一つの青色発光領域ＰＸＡ－Ｂまたは一つの赤色発光領域ＰＸＡ－Ｒから第４方向ＤＲ４の方向に離隔されて配置される。第４方向ＤＲ４は、第１方向ＤＲ１と第２方向ＤＲ２との間の方向である。
図１０に示した発光領域ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇ、ＰＸＡ－Ｒの配列構造は、ペンタイル構造と命名される。但し、一実施形態に係る表示装置ＤＤにおける発光領域ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇ、ＰＸＡ－Ｒの配列構造は、図１０に示した配列構造に限らない。例えば、一実施形態において、発光領域ＰＸＡ－Ｂ、ＰＸＡ－Ｇ、ＰＸＡ－Ｒは、第１方向ＤＲ１に沿って青色発光領域ＰＸＡ－Ｂ、緑色発光領域ＰＸＡ－Ｇ、及び赤色発光領域ＰＸＡ－Ｒが順次に交互に配列されるストライプ構造を有してもよい。
図２及び図１１を参照すると、一実施形態の表示装置ＤＤは光制御層ＰＰをさらに含む。光制御層ＰＰは、表示装置ＤＤの外部から表示パネルＤＰに入射する外部光を遮断する。光制御層ＰＰは外部光のうち一部を遮断する。光制御層ＰＰは、外部光による反射を最小化する反射防止機能をする。
図１１に示した一実施形態において、光制御層ＰＰはカラーフィルタ層ＣＦＬを含む。一実施形態の表示装置ＤＤにおいて、光制御層ＰＰはベース層ＢＬ及びカラーフィルタ層ＣＦＬを含む。
ベース層ＢＬは、カラーフィルタ層ＣＦＬなどが配置されるベース面を提供する部材である。ベース層ＢＬは、ガラス基板、金属基板、プラスチック基板などである。しかし、実施形態はこれに限らず、ベース層ＢＬは無機層、有機層、または複合材料層であってもよい。
カラーフィルタ層ＣＦＬは、遮光部ＢＭ及びカラーフィルタ部ＣＦを含む。カラーフィルタ部ＣＦは、複数個のフィルタＣＦ－Ｂ、ＣＦ－Ｇ、ＣＦ－Ｒを含む。つまり、カラーフィルタ層ＣＦＬは、第１色光を透過させる第１フィルタＣＦ－Ｂ、第２色光を透過させる第２フィルタＣＦ－Ｇ、及び第３色光を透過させる第３フィルタＣＦ－Ｒを含む。例えば、第１フィルタＣＦ－Ｂは青色フィルタ、第２フィルタＣＦ－Ｇは緑色フィルタで、第３フィルタＣＦ－Ｒは赤色フィルターであってもよい。
フィルタＣＦ－Ｂ、ＣＦ－Ｇ、ＣＦ－Ｒそれぞれは、高分子感光樹脂と、顔料または染料を含む。第１フィルタＣＦ－Ｂは青色の顔料または染料を含み、第２フィルタＣＦ－Ｇは緑色の顔料または染料を含み、第３フィルタＣＦ－Ｒは赤色の顔料または染料を含む。
または、フィルタＣＦ－Ｂ、ＣＦ－Ｇ、ＣＦ－Ｒそれぞれは発光体を含む。フィルタＣＦ－Ｂ、ＣＦ－Ｇ、ＣＦ－Ｒのそれぞれは量子ドットを含む。第１フィルタＣＦ－Ｂ、第２フィルタＣＦ－Ｇ、及び第３フィルタＣＦ－Ｒに含まれる量子ドットは異なる。第１フィルタＣＦ－Ｂ、第２フィルタＣＦ－Ｇ、及び第３フィルタＣＦ－Ｒに含まれる量子ドットは、それぞれが含むコア物質が異なるか、それぞれが含むコアの平均直径が異なる。
一方、実施形態はこれに限らず、第１フィルタＣＦ－Ｂは顔料、染料、または発光体を含まなくてもよい。第１フィルタＣＦ－Ｂは高分子感光樹脂を含み、顔料、染料、または発光体を含まなくてもよい。第１フィルタＣＦ－Ｂは透明であってもよい。第１フィルタＣＦ－Ｂは透明感光樹脂からなってもよい。
遮光部ＢＭはブラックマトリクスである。遮光部ＢＭは、黒色顔料または黒色染料を含む有機遮光物質または無機遮光物質を含んで形成される。遮光部ＢＭは光漏れ現象を防止し、隣接するカラーフィルタＣＦ－Ｂ、ＣＦ－Ｇ、ＣＦ－Ｒの間の境界を区分する。
カラーフィルタ層ＣＦＬはバッファ層ＢＦＬを更に含む。例えば、バッファ層ＢＦＬはフィルタＣＦ－Ｂ、ＣＦ－Ｇ、ＣＦ－Ｒを保護する保護層であってもよい。バッファ層ＢＦＬは、シリコン窒化物、シリコン酸化物、及びシリコン酸窒化物のうち少なくとも一つの無機物を含む無機物層を含む。バッファ層ＢＦＬは、カラーフィルタ層ＣＦＬの下部面を平坦化する有機物層を含む。バッファ層ＢＦＬは、例えば、アクリレート系の有機物を含む有機物層を含んでもよい。バッファ層ＢＦＬは単一層または複数の層からなる。
図１１に示した一実施形態において、カラーフィルタ層ＣＦＬの第１フィルタＣＦ－Ｂは第２フィルタＣＦ－Ｇ及び第３フィルタＣＦ－Ｒと重畳すると示しているが、実施形態はこれに限らない。例えば、第１乃至第３フィルタＣＦ－Ｂ、ＣＦ－Ｇ、ＣＦ－Ｒは遮光部ＢＭによって区分され、互いに重畳しなくてもよい。一方、一実施形態において、第１乃至第３フィルタＣＦ－Ｂ、ＣＦ－Ｇ、ＣＦ－Ｒそれぞれは、青色発光領域ＰＸＡ－Ｂ、緑色発光領域ＰＸＡ－Ｇ、及び赤色発光領域ＰＸＡ－Ｒそれぞれに対応して配置される。
図１２は、本発明の一実施形態に係る表示装置ＤＤ－１を示す断面図である。図１２に示した一実施形態に係る表示装置ＤＤ－１に関する説明において、図１１で説明した構成については同じ参照符号を与え、上述した内容は省略する。
図１２に示した一実施形態の表示装置ＤＤ－１は、複数の発光素子ＥＥ－１、ＥＥ－２、ＥＥ－３を含む表示パネルＤＰと、光制御層ＰＰ－１と、を含む。図１２に示した表示装置ＤＤ－１に含まれる表示パネルＤＰ及び発光素子ＥＥ－１、ＥＥ－２、ＥＥ－３については、上述した図１１で説明した内容と同じ内容が適用される。
図１２に示した一実施形態の表示装置ＤＤ－１は、図１１に示した一実施形態の表示装置ＤＤに比べ、光制御層ＰＰ－１において差がある。図１２に示した一実施形態の表示装置ＤＤ－１に含まれる光制御層ＰＰ－１は、偏光層ＰＯＬを含む。
つまり、一実施形態において、光制御層ＰＰ－１は、偏光層ＰＯＬ、及び偏光層ＰＯＬを支持するベース層ＢＬを含む。
ベース層ＢＬは、偏光層ＰＯＬなどが配置されるベース面を提供する部材である。ベース層ＢＬは、ガラス基板、金属基板、プラスチック基板などである。しかし、実施形態はこれに限らず、ベース層ＢＬは無機層、有機層、または複合材料層であってもよい。
偏光層ＰＯＬは、外部から表示パネルＤＰに入射する外部光を遮断する。偏光層ＰＯＬは外部光のうち一部を遮断する。
また、偏光層ＰＯＬは、外部光によって表示パネルＤＰから発生する反射光を低減させる。例えば、偏光層ＰＯＬは、表示装置ＤＤの外部から入射する光が表示パネルＤＰに入射されてから更に出射される場合の反射光を遮断する機能をしてもよい。偏光層ＰＯＬは反射防止機能を有する円偏光子であるか、または偏光層ＰＯＬは線偏光子とλ／４位相遅延子を含む。
一方、図１２では偏光層ＰＯＬがベース層ＢＬの上に配置されて露出されると示しているが、実施形態はこれに限らない。例えば、偏光層ＰＯＬはベース層ＢＬの下部に配置されてもよい。
一実施形態の表示装置は、量子ドットを含む発光層の上部及び／または下部に絶縁層を含むことで、発光層材料の正孔注入特性と電子注入特性とのバランスを維持することができる。それによって、表示装置は改善された寿命特性と発光効率特性を示す。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る発光素子の製造方法について説明する。
図１３は、本発明の一実施形態に係る発光素子の製造方法を示すフロー図である。図１４Ａ乃至図１４Ｅは、本発明の一実施形態に係る発光素子の製造方法を順次に示す断面図である。
図１３を参照すると、本発明の一実施形態に係る発光素子の製造方法は、第１電極を用意するステップＳ１００と、第１電極の上に発光層を形成するステップＳ２００と、発光層の上に絶縁層を形成するステップＳ３００と、絶縁層の上に第２電極を形成するステップＳ４００と、を含む。
図１３及び図１４Ａを参照すると、本発明の一実施形態に係る発光素子の製造方法は、第１電極を用意するステップＳ１００の後、第１電極ＥＬ１の上に発光層ＥＭＬを形成するステップＳ２００を含む。一実施形態に係る発光素子の製造方法において、発光層ＥＭＬを形成するステップの前に、複数の有機層を形成するステップを更に含む。一実施形態において、発光層ＥＭＬが形成される前に正孔注入層ＨＩＬ及び電子輸送層ＨＴＬが順次に形成された後、発光層ＥＭＬが正孔輸送層ＨＴＬの上に形成される。正孔注入層ＨＩＬ、正孔輸送層ＨＴＬ、及び発光層ＥＭＬは、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、インクジェットプリント法、レーザプリント法、レーザ熱転写法などのような多様な方法を利用して形成される。
発光層ＥＭＬは量子ドットＱＤを含む。発光層ＥＭＬは複数の量子ドットＱＤをベース部ＨＳ物質に分散させた後、それをコーティングし、乾燥して形成される。
図１３、図１４Ａ、及び図１４Ｂを共に参照すると、発光層ＥＭＬの上に無機物ＩＯＬを蒸着して無機絶縁層ＩＳＬ－ＩＯＬ１を形成する。無機絶縁層ＩＳＬ－ＩＯＬ１は、原子層堆積法（ＡＬＤ）を介して無機物ＩＯＬを蒸着して形成される。無機物ＩＯＬは、ＳｉＮx、ＳｉＯx、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯx、及びＺｒＯxのうち少なくとも一つを含む。
図１３、図１４Ｂ、及び図１４Ｃを共に参照すると、無機絶縁層ＩＳＬ－ＩＯＬ１の上に有機物ＯＬを蒸着して有機絶縁層ＩＳＬ－ＯＬ１を形成する。有機絶縁層ＩＳＬ－ＯＬ１は、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）を介して有機物ＯＬを蒸着して形成される。有機物ＯＬは、ｎ－ヘキサン、フラン、及びヘキサメチルジシロキサンのうち少なくとも一つを含む。
図１３、図１４Ｃ、及び図１４Ｄを共に参照すると、有機絶縁層がＩＳＬ－ＯＬ１を形成した後、無機物ＩＯＬを再度蒸着して第２無機絶縁層ＩＳＬ－ＩＯＬ２を形成する。第２無機絶縁層ＩＳＬ－ＯＬ２は、原子層堆積法（ＡＬＤ）を介して無機物ＩＯＬを蒸着して形成される。
図１４Ａ乃至図１４Ｄに示したように、本発明の一実施形態に係る発光素子の製造方法は、発光層ＥＭＬの上に無機物ＩＯＬを蒸着して絶縁層ＩＳＬ’を形成するステップを含む。絶縁層ＩＳＬ’を形成するステップは、無機物ＩＯＬを蒸着して無機絶縁層ＩＳＬ－ＩＯＬ１、ＩＳＬ－ＩＯＬ２を形成するステップと、有機物ＯＬを蒸着して有機絶縁層ＩＳＬ－ＯＬ１を形成するステップと、を含む。無機物ＩＯＬを蒸着して無機絶縁層ＩＳＬ－ＩＯＬ１、ＩＳＬ－ＩＯＬ２を形成するステップ、及び有機物ＯＬを蒸着して有機絶縁層ＩＳＬ－ＯＬ１を形成するステップは、交互に複数回行われる。図１４Ａ乃至図１４Ｄでは無機絶縁層ＩＳＬ－ＩＯＬ１、ＩＳＬ－ＩＯＬ２を形成するステップが行われ、その間に有機絶縁層ＩＳＬ－ＯＬ１を形成するステップが行われることを例示的に示しているが、これに限らず、無機絶縁層を形成するステップ及び有機絶縁層を形成するステップは、それぞれ２回以上行われてもよい。
本発明の一実施形態に係る発光素子の製造方法において、無機物ＩＯＬを噴射する第１ノズルＮＺ１と有機物ＯＬを噴射する第２ノズルＮＺ２は同じチャンバに含まれ、無機物ＩＯＬを噴射する工程と有機物ＯＬを噴射する工程は同じチャンバ内で交互に行われる。一実施形態において、無機物ＩＯＬを噴射する第１ノズルＮＺ１と有機物ＯＬを噴射する第２ノズルＮＺ２は同じチャンバで隣接して配置され、蒸着ステップで発光素子が安着されたステージが往復移動すると共に無機物ＩＯＬと有機物ＯＬが交互に噴射されることで、無機絶縁層ＩＳＬ－ＩＯＬ１、ＩＳＬ－ＩＯＬ２と有機絶縁層ＩＳＬ－ＯＬ１が交互に形成される。
図１３乃至図１４Ｅを参照すると、本発明の一実施形態に係る発光素子の製造方法は、絶縁層ＩＳＬ’の上に第２電極ＥＬ２を形成するステップを含む。一実施形態に係る発光素子の製造方法において、第２電極ＥＬ２を形成するステップの前に、複数の有機層を形成するステップを更に含む。一実施形態において、第２電極ＥＬ２が形成される前に、電子輸送層ＥＴＬ及び電子注入層ＥＩＬが順次に形成された後、第２電極ＥＬ２が電子注入層ＥＩＬの上に形成される。電子輸送層ＥＴＬ及び電子注入層ＥＩＬは、真空蒸着法、スピンコート法、ＬＢ法、インクジェットプリント法、レーザプリント法、レーザ熱転写法などのような多様な方法を利用して形成される。
これまで本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、該当技術分野における熟練した当業者または該当技術分野における通常の知識を有する者であれば、後述する特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び技術領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更し得ることを理解できるはずである。
よって、本発明の技術的範囲は明細書の詳細な説明に記載されている内容に限らず、特許請求の範囲によって決められるべきである。
ＤＤ：表示装置
ＤＰ：表示パネル
ＥＭＬ：発光層
ＱＤ：量子ドット
ＩＳＬ：絶縁層

Claims (9)

  1. 第１電極と、
    前記第１電極と向かい合う第２電極と、
    前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、量子ドットを含む発光層と、
    前記第１電極と前記発光層との間に配置される第１電荷移動層と、
    前記第２電極と前記発光層との間に配置される第２電荷移動層と、
    前記第１電荷移動層と前記発光層との間、及び前記第２電荷移動層と前記発光層との間のうち少なくとも一つに配置される絶縁層と、を含み、
    前記絶縁層は、
    無機物を含む無機絶縁層と、
    有機物を含む有機絶縁層と、を含む、
    発光素子。
  2. 前記絶縁層は、ＳｉＮx、ＳｉＯx、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯx、及びＺｒＯxのうち少なくとも一つを含む、
    請求項１に記載の発光素子。
  3. 前記無機絶縁層及び前記有機絶縁層は複数設けられ、
    前記絶縁層は、
    前記複数の無機絶縁層と前記複数の有機絶縁層とが交互に配置される、
    請求項１に記載の発光素子。
  4. 前記第１電荷移動層は、
    前記第１電極に隣接するように配置される正孔注入層と、
    前記正孔注入層と前記発光層との間に配置される正孔輸送層と、を含み、
    前記第２電荷移動層は、
    前記第２電極に隣接するように配置される電子注入層と、
    前記電子注入層と前記発光層との間に配置される電子輸送層と、を含む、
    請求項１に記載の発光素子。
  5. 前記量子ドットはカドミウム系物質を含み、
    前記絶縁層は前記電子輸送層と前記発光層との間に配置される、
    請求項４に記載の発光素子。
  6. 前記絶縁層は前記発光層と接するように配置される、
    請求項１に記載の発光素子。
  7. 前記絶縁層の厚さは０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である、
    請求項１に記載の発光素子。
  8. 複数個の発光素子を含む表示装置において、
    前記複数個の発光素子のそれぞれは、
    第１電極と、
    前記第１電極と向かい合う第２電極と、
    前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、量子ドットを含む発光層と、
    前記第１電極と前記発光層との間に配置される第１電荷移動層と、
    前記第２電極と前記発光層との間に配置される第２電荷移動層と、
    前記第１電荷移動層と前記発光層との間、及び前記第２電荷移動層と前記発光層との間のうち少なくとも一つに配置される絶縁層と、を含み、
    前記絶縁層は、
    無機物を含む無機絶縁層と、
    有機物を含む有機絶縁層と、を含む、
    表示装置。
  9. 第１電極を用意するステップと、
    前記第１電極の上に量子ドットを含む発光層を形成するステップと、
    前記発光層の上に無機物を蒸着して無機絶縁層を形成するステップと、
    前記無機絶縁層の上に有機物を蒸着して有機絶縁層を形成するステップと、
    前記有機絶縁層の上に第２電極を形成するステップと、を含む、
    発光素子の製造方法。
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