KR102517276B1 - Light emitting diode and light emitting device having the diode - Google Patents

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Abstract

본 발명의 발광다이오드는 전하이동층과 어느 하나의 전극 사이에 위치하며, 도전성을 가지는 제 1 물질 및 에너지 밴드갭이 넓은 제 2 물질을 포함하는 전하제어층을 포함한다. 전하제어층으로 인하여 발광다이오드 내부에서 생성될 수 있는 정전기를 방지할 수 있고, 전하의 흐름을 조절하여, 발광물질층으로 전하가 균형 있게 주입될 수 있다. The light emitting diode of the present invention includes a charge control layer positioned between the charge transfer layer and any one electrode and including a first material having conductivity and a second material having a wide energy band gap. Due to the charge control layer, static electricity that may be generated inside the light emitting diode can be prevented, and the flow of charges can be controlled so that charges can be injected into the light emitting material layer in a balanced manner.

Description

발광다이오드 및 이를 포함하는 발광장치{LIGHT EMITTING DIODE AND LIGHT EMITTING DEVICE HAVING THE DIODE}Light emitting diode and light emitting device including the same {LIGHT EMITTING DIODE AND LIGHT EMITTING DEVICE HAVING THE DIODE}

본 발명은 발광다이오드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전하 이동 특성 및 광 추출 효율이 향상된 발광다이오드 및 이를 포함하는 발광장치에 관한 것이다. The present invention relates to a light emitting diode, and more particularly, to a light emitting diode having improved charge transfer characteristics and light extraction efficiency, and a light emitting device including the same.

전자 공학 기술 및 정보 통신 기술이 급속하게 향상되면서, 대량의 데이터를 처리하여 표시하는 디스플레이(display) 분야를 비롯한 다양한 분야의 기술 역시 급속하게 발전하고 있다. 이에 종래의 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT)을 대신하는 다양한 평판표시장치가 개발되고 있다. 평판표시장치 중에서도 유기발광다이오드(organic light emitting diode; OLED) 표시장치는 박형 구조가 가능하고 소비 전력이 적어 액정표시장치(LCD)를 대체하는 차세대 표시장치로서 사용되고 있다. BACKGROUND ART As electronic engineering technology and information communication technology are rapidly improved, technologies in various fields including a display field for processing and displaying a large amount of data are also rapidly developing. Accordingly, various flat panel display devices are being developed to replace the conventional cathode ray tube (CRT). Among flat panel display devices, an organic light emitting diode (OLED) display device is used as a next-generation display device that can replace a liquid crystal display device (LCD) because of its thin structure and low power consumption.

유기발광다이오드 표시장치에서 발광 휘도를 높이기 위하여 발광다이오드의 전류 밀도를 증가시키거나 구동 전압을 높이는 경우, 유기발광다이오드에 사용된 유기 물질의 열분해에 따른 열화로 인하여 유기발광다이오드의 수명이 짧아지는 문제가 있다. 또한, OLED는 국제전기통신연합(International Telecommunication Union; ITU)에서 4K/UHD의 규격과 관련하여 ITU-R Recommendation BT.2020(Rec.2020 또는 BT.2020)에서 요구하는 높은 수준의 색-재현율을 구현하는데 어려움이 있다. When the current density of the light emitting diode is increased or the driving voltage is increased to increase the light emitting luminance in the organic light emitting diode display device, the organic light emitting diode's life is shortened due to deterioration due to thermal decomposition of the organic material used in the organic light emitting diode. there is In addition, OLED meets the high level of color gamut required by ITU-R Recommendation BT.2020 (Rec.2020 or BT.2020) in relation to 4K/UHD standards from the International Telecommunication Union (ITU). It is difficult to implement.

최근에는 양자점(quantum dots; QDs)과 같은 무기 발광 입자를 표시장치에 이용하고자 하는 노력이 진행되고 있다. 양자점은 불안정한 상태의 전자가 전도대(conduction band)에서 가전자대(valence band)로 내려오면서 발광하는 무기 발광 입자이다. 양자점은 흡광계수(extinction coefficient)가 매우 크고 무기 입자 중에서는 양자효율(quantum yield)도 우수하므로 강한 형광을 발생시킨다. 또한, 양자점의 크기에 따라 발광 파장이 변경되므로, 양자점의 크기를 조절하면 가시광선 전 영역대의 빛을 얻을 수 있으므로 다양한 컬러를 구현할 수 있다. Recently, efforts have been made to use inorganic light-emitting particles such as quantum dots (QDs) in display devices. Quantum dots are inorganic light-emitting particles that emit light while electrons in an unstable state descend from a conduction band to a valence band. Quantum dots generate strong fluorescence because they have a very high extinction coefficient and excellent quantum yield among inorganic particles. In addition, since the emission wavelength is changed according to the size of the quantum dots, by adjusting the size of the quantum dots, light in the entire visible light range can be obtained, so that various colors can be implemented.

즉, 양자점을 발광물질층(EML)으로 사용하면, 개별 화소의 색 순도를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 높은 순도의 레드(R), 블루(B), 그린(G) 발광으로 구성된 백색광을 구현하여 Rec. 2020 표준을 달성할 수 있다. 이에 양자점을 발광 소재로 이용하는 양자점 발광다이오드(Quantum Dot Light Emitting Diode, QLED)가 주목을 받고 있다. That is, when quantum dots are used as the light emitting material layer (EML), the color purity of individual pixels can be increased, and white light composed of red (R), blue (B), and green (G) emission of high purity can be realized. Rec. 2020 standards are achievable. Accordingly, a quantum dot light emitting diode (QLED) using quantum dots as a light emitting material is attracting attention.

종래의 유기발광다이오드 및 양자점 발광다이오드를 구성하는 발광층 사이의 계면이나 발광층 표면에서 결함이 발생하여 원하는 수준의 발광 효율을 구현하는데 한계로 작용하였다. 뿐만 아니라, 정공과 전자의 상대적인 이동도 차이에 기인하여 전하의 불균형(charge un-balancing)이 발생하여 발광 효율이 저하되는 문제가 발생한다. Defects occur at interfaces between light emitting layers constituting conventional organic light emitting diodes and quantum dot light emitting diodes or on the surface of the light emitting layer, which acts as a limitation in realizing a desired level of light emitting efficiency. In addition, due to the difference in relative mobility between holes and electrons, charge un-balancing occurs, resulting in a decrease in luminous efficiency.

본 발명의 목적은 전하의 하전으로 야기되는 정전기의 발생을 방지할 수 있는 발광다이오드 및 발광장치를 제공하고자 하는 것이다. An object of the present invention is to provide a light emitting diode and a light emitting device capable of preventing generation of static electricity caused by charging of electric charges.

본 발명의 다른 목적은 전하가 균형 있게 발광물질층으로 주입될 수 있는 발광다이오드 및 발광장치를 제공하고자 하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a light emitting diode and a light emitting device in which electric charges can be injected into a light emitting material layer in a balanced manner.

본 발명의 또 다른 목적은 표면 모폴로지 특성이 개선된 발광다이오드 및 발광장치를 제공하고자 하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a light emitting diode and a light emitting device having improved surface morphology characteristics.

일 측면에 따르면, 본 발명은 서로 마주하는 제 1 전극 및 제 2 전극; 상기 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 위치하는 발광물질층; 및 상기 발광물질층과, 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 전하제어층을 포함하고, 상기 전하제어층은 도전성 고분자인 제 1 물질과, 실록산 경화물, (메트)아크릴레이트계 고분자, 비닐알코올계 고분자 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 제 2 물질을 포함하는 발광다이오드를 제공한다. According to one aspect, the present invention provides a first electrode and a second electrode facing each other; a light emitting material layer positioned between the first electrode and the second electrode; and a charge control layer disposed between the light emitting material layer and the first electrode or the second electrode, wherein the charge control layer includes a first material that is a conductive polymer, a cured siloxane, and a (meth)acrylate-based material. Provided is a light emitting diode including a second material selected from the group consisting of polymers, vinyl alcohol-based polymers, and combinations thereof.

일례로, 상기 도전성 고분자는 폴리페닐렌, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리페닐렌설파이드, 폴리(에틸렌디옥시티오펜):폴리스티렌설포네이트(PEDOT:PSS), 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. For example, the conductive polymer is polyphenylene, polyphenylenevinylene, polyphenylene sulfide, poly(ethylenedioxythiophene):polystyrenesulfonate (PEDOT:PSS), polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene and It may be selected from the group consisting of combinations thereof.

한편, 상기 실록산 경화물은 하기 화학식 1로 표시되는 실란 모노머로부터 합성될 수 있다. Meanwhile, the cured siloxane may be synthesized from a silane monomer represented by Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018116260852-pat00001
Figure 112018116260852-pat00001

화학식 1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, 하이드록시기, C1~C10 직쇄 또는 측쇄의 알킬기, C2~C10 알케닐기, C1~C10 알콕시기, C1~C10 알킬 아미노기, C1~C10 알킬 아크릴옥시기, C1~C10 알킬 메타크릴옥시기, 티올기, C1~C10 알킬 티올기, 에폭시기, C1~C10 알킬 에폭시기, C5~C20 사이클로알킬 에폭시기, C4~C20 헤테로 아릴 에폭시기, 글리시딜옥시기, C1~C10 알킬 글리시딜옥시기, 치환되지 않거나 할로겐 원자로 치환된 C5~C20 아릴기, 치환되지 않거나 할로겐 원자로 치환된 C4~C20 헤테로 아릴기, C5~C20 아릴옥시기, C4~C20 헤테로 아릴옥시기, C5~C20 아릴 아미노기 및 C5~C20 헤테로 아릴 아미노기로 구성되는 군에서 선택됨; R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, C1~C10 직쇄 또는 측쇄의 알킬기, C1~C10 알킬 아미노기, 치환되지 않거나 할로겐 원자로 치환된 C5~C20 아릴기, 치환되지 않거나 할로겐 원자로 치환된 C5~C20 헤테로 아릴기, C5~C20 아릴 아미노기 및 C5~C20 헤테로 아릴 아미노기로 구성되는 군에서 선택됨. In Formula 1, R 1 and R 2 are each independently hydrogen, deuterium, tritium, a hydroxy group, C 1 ~ C 10 linear or branched alkyl group, C 2 ~ C 10 alkenyl group, C 1 ~ C 10 alkoxy group , C 1 ~ C 10 alkyl amino group, C 1 ~ C 10 alkyl acryloxy group, C 1 ~ C 10 alkyl methacryloxy group, thiol group, C 1 ~ C 10 alkyl thiol group, epoxy group, C 1 ~ C 10 alkyl Epoxy group, C 5 ~ C 20 cycloalkyl epoxy group, C 4 ~ C 20 heteroaryl epoxy group, glycidyloxy group, C 1 ~ C 10 alkyl glycidyloxy group, unsubstituted or halogen atom-substituted C 5 ~ C 20 aryl group , C 4 ~ C 20 heteroaryl group, C 5 ~ C 20 aryloxy group, C 4 ~ C 20 heteroaryloxy group, C 5 ~ C 20 aryl amino group and C 5 ~ C 20 hetero group, unsubstituted or substituted with a halogen atom selected from the group consisting of aryl amino groups; R 3 and R 4 are each independently hydrogen, deuterium, tritium, C 1 ~ C 10 linear or branched alkyl group, C 1 ~ C 10 alkyl amino group, unsubstituted or halogen atom-substituted C 5 ~ C 20 aryl group, Selected from the group consisting of an unsubstituted or halogen atom-substituted C 5 ~C 20 heteroaryl group, a C 5 ~C 20 aryl amino group, and a C 5 ~C 20 heteroaryl amino group.

일례로, 상기 실록산 경화물은 적어도 3개의 C1~C10 알콕시기가 실리콘 원자에 결합된 실란 모노머부터 합성될 수 있다. For example, the cured siloxane may be synthesized from a silane monomer in which at least three C 1 to C 10 alkoxy groups are bonded to silicon atoms.

예를 들어, 상기 실록산 경화물은 4개의 C1~C10 알콕시기가 실리콘 원자에 결합된 실란 모노머로부터 합성될 수 있다. For example, the cured siloxane may be synthesized from a silane monomer in which four C 1 to C 10 alkoxy groups are bonded to silicon atoms.

예시적인 실시형태에서, 상기 전하제어층은 1 내지 10 nm의 두께로 형성될 수 있다. In an exemplary embodiment, the charge control layer may be formed to a thickness of 1 to 10 nm.

예를 들어, 상기 제 2 물질은 실록산 경화물이며, 상기 전하제어층은 상기 제 1 물질과 상기 실록산 경화물이 3:10 내지 1:2의 부피 비로 배합될 수 있다. For example, the second material may be a cured siloxane, and in the charge control layer, the first material and the cured siloxane may be mixed in a volume ratio of 3:10 to 1:2.

상기 전하제어층의 면 저항은 1 ㏁/sq 이상이고, 10 ㏁/sq 이하일 수 있다. The sheet resistance of the charge control layer may be greater than or equal to 1 MΩ/sq and less than or equal to 10 MΩ/sq.

상기 전하제어층은 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 중에서 음극(cathode)으로 기능하는 전극 사이에 위치할 수 있다. The charge control layer may be positioned between an electrode functioning as a cathode among the first electrode and the second electrode.

상기 발광다이오드는, 상기 발광물질층과 상기 전하제어층 사이에 위치하거나, 상기 전하제어층과 상기 음극 사이에 위치하는 전자이동층을 더욱 포함할 수 있다. The light emitting diode may further include an electron transfer layer positioned between the light emitting material layer and the charge control layer, or positioned between the charge control layer and the cathode.

또한, 발광다이오드는 상기 발광물질층을 중심으로 상기 전자이동층의 반대 편에 위치하는 정공이동층을 더욱 포함할 수 있다. In addition, the light emitting diode may further include a hole transfer layer positioned on the opposite side of the electron transfer layer with the light emitting material layer as a center.

상기 전자이동층은 무기물로 이루어지는 전자수송층을 포함할 수 있다. The electron transport layer may include an electron transport layer made of an inorganic material.

일례로, 상기 전하제어층의 최고준위점유분자궤도 에너지 준위(HOMOCCL)와 최저준위비점유분자궤도 에너지 준위(LUMOCCL) 사이의 에너지 밴드갭(EgCCL)은, 상기 전자수송층의 가전자대 에너지 준위(VBETL)와 전도대 에너지 준위(CBETL) 사이의 에너지 밴드갭(EgETL)보다 클 수 있다. For example, the energy band gap between the highest occupied molecular orbital energy level (HOMO CCL ) and the lowest unoccupied molecular orbital energy level (LUMO CCL ) of the charge control layer (Eg CCL ) is the valence band energy of the electron transport layer. It may be greater than the energy band gap (Eg ETL ) between the level (VB ETL ) and the conduction band energy level (CB ETL ).

상기 전하제어층의 최고준위점유분자궤도 에너지 준위(HOMOCCL)는 상기 전자수송층의 가전자대 에너지 준위(VBETL)보다 낮을 수 있다(deep). The highest occupied molecular orbital energy level (HOMO CCL ) of the charge control layer may be lower than the valence band energy level (VB ETL ) of the electron transport layer (deep).

또한, 상기 전하제어층의 최저준위비점유분자궤도 에너지 준위(LUMOCCL)는 상기 전자수송층의 전도대 에너지 준위(CBETL)보다 높을 수 있다(shallow). In addition, the lowest unoccupied molecular orbital energy level (LUMO CCL ) of the charge control layer may be higher than the conduction band energy level (CB ETL ) of the electron transport layer (shallow).

다른 측면에서, 본 발명은 기판; 및 상기 기판 상에 위치하는 전술한 발광다이오드를 포함하는 발광장치를 제공한다. In another aspect, the present invention provides a substrate; And it provides a light emitting device comprising the above-described light emitting diode positioned on the substrate.

본 발명의 발광다이오드는 전자이동층일 수 있는 전하이동층의 상부 또는 하부에 도전성 고분자인 제 1 물질과, 에너지 밴드갭이 넓은 제 2 물질이 배합된 전하제어층을 형성하고 있다. In the light emitting diode of the present invention, a charge control layer in which a first material, which is a conductive polymer, and a second material having a wide energy band gap are mixed is formed above or below the charge transfer layer, which may be an electron transfer layer.

전하이동층 내부의 결함(defect)에 기인하여 전자 또는 전자 엑시톤이 전자이동층에 포획되는 것을 방지할 수 있고, 인접한 발광물질층에서 하전(charging)이 일어나는 것을 방지할 수 있다. 또한, 에너지 밴드갭이 넓은 물질을 함유하는 전하제어층을 사용하여, 전자의 주입 속도를 조절함으로써, 정공과 전자가 발광물질층으로 균형 있게 주입될 수 있다. It is possible to prevent electrons or electron excitons from being trapped in the electron transfer layer due to defects inside the charge transfer layer, and preventing charging from occurring in an adjacent light emitting material layer. In addition, holes and electrons can be injected into the light emitting material layer in a balanced manner by controlling the injection speed of electrons using a charge control layer containing a material having a wide energy bandgap.

또한, 전하제어층을 형성하여 발광다이오드의 박막 평탄도와 같은 표면 모폴로지를 개선할 수 있다. In addition, surface morphology such as flatness of a thin film of a light emitting diode may be improved by forming a charge control layer.

본 발명에 따른 전하제어층을 도입하여, 발광 효율이 향상되고 소자 수명이 늘어난 발광다이오드와, 이를 이용한 발광장치를 제조, 구현할 수 있다. By introducing the charge control layer according to the present invention, it is possible to manufacture and implement a light emitting diode having improved light emitting efficiency and an extended lifespan, and a light emitting device using the same.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 발광다이오드를 포함하는 발광장치의 일례로서, 발광다이오드 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따른 발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도로서, 정상 구조(normal structure)를 가지는 발광다이오드를 보여준다.
도 3은 전하제어층을 형성하지 않은 종래의 발광다이오드를 구성하는 전극과 발광 유닛을 구성하는 재료들의 밴드갭 에너지를 개략적으로 도시한 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따라 전하제어층을 전자수송층과 제 2 전극 사이에 형성하는 경우, 발광다이오드를 구성하는 전극과 발광 유닛을 구성하는 재료들의 밴드갭 에너지를 개략적으로 도시한 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따른 발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도로서, 정상 구조를 가지는 발광다이오드를 보여준다.
도 6은 본 발명의 예시적인 제 3 실시형태에 따른 발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도로서, 반전 구조(inverted structure)를 가지는 발광다이오드를 보여준다.
도 7은 본 발명의 예시적인 제 3 실시형태에 따라 전하제어층을 전자수송층과 제 1 전극 사이에 형성하는 경우, 발광다이오드를 구성하는 전극과 발광 유닛을 구성하는 재료들의 밴드갭 에너지를 개략적으로 도시한 다이어그램이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 제 4 실시형태에 따른 발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도로서, 반전 구조를 가지는 발광다이오드를 보여준다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 제조된 전자단독소자의 광 발광(photoluminescence; PL) 강도를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 제조된 전자단독소자의 시간 경과에 따른 발광 강도를 측정한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 전하제어층을 구성하는 TEOS에 대한 PEDOT:PSS의 상대적인 부피 비율에 따른 면 저항을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 제조된 전자단독소자의 광 발광(PL) 강도를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 제조된 전자단독소자의 시간 경과에 따른 발광 강도를 측정한 그래프이다.
도 14는 비교예에 따라 양자점(QD) 발광물질층만으로 이루어진 소자의 표면 모폴로지(surface morphology)를 원자현미경(Atomic Force Microscope; AFM)을 이용하여 촬영한 사진이다.
도 15는 비교예에 따라 양자점 발광물질층과 전자수송층만으로 이루어진 전자단독소자의 표면 모폴로지를 AFM을 이용하여 촬영한 사진이다.
도 16은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 양자점 발광물질층, 전자수송층 및 전하제어층을 가지는 전자단독소자의 표면 모폴로지를 AFM을 이용하여 촬영한 사진이다.
도 17은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 제조된 발광다이오드의 발광 수명 시간을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
1 is a schematic cross-sectional view of a light emitting diode display device as an example of a light emitting device including a light emitting diode according to an exemplary embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a schematic cross-sectional view of a light emitting diode according to a first exemplary embodiment of the present invention, showing the light emitting diode having a normal structure.
3 is a diagram schematically illustrating bandgap energies of materials constituting an electrode and a light emitting unit constituting a conventional light emitting diode without forming a charge control layer.
4 schematically shows the bandgap energy of electrodes constituting a light emitting diode and materials constituting a light emitting unit when a charge control layer is formed between the electron transport layer and the second electrode according to the first exemplary embodiment of the present invention. This is the diagram shown.
5 is a schematic cross-sectional view of a light emitting diode according to a second exemplary embodiment of the present invention, showing the light emitting diode having a normal structure.
6 is a schematic cross-sectional view of a light emitting diode according to a third exemplary embodiment of the present invention, showing the light emitting diode having an inverted structure.
FIG. 7 schematically shows bandgap energies of electrodes constituting a light emitting diode and materials constituting a light emitting unit when a charge control layer is formed between the electron transport layer and the first electrode according to the third exemplary embodiment of the present invention. This is the diagram shown.
8 is a schematic cross-sectional view of a light emitting diode according to a fourth exemplary embodiment of the present invention, showing the light emitting diode having an inverted structure.
9 is a graph showing the results of measuring photoluminescence (PL) intensity of a single electron device manufactured according to an exemplary embodiment of the present invention.
10 is a graph measuring emission intensity over time of a single electronic device manufactured according to an exemplary embodiment of the present invention.
11 is a graph showing the results of measuring sheet resistance according to the relative volume ratio of PEDOT:PSS to TEOS constituting the charge control layer according to an exemplary embodiment of the present invention.
12 is a graph showing the results of measuring photoluminescence (PL) intensity of a single electronic device manufactured according to an exemplary embodiment of the present invention.
13 is a graph measuring emission intensity over time of a single electronic device manufactured according to an exemplary embodiment of the present invention.
14 is a photograph of a surface morphology of a device composed of only a quantum dot (QD) light emitting material layer according to a comparative example, using an atomic force microscope (AFM).
15 is a photograph taken using AFM of the surface morphology of an electron-only device composed of only a quantum dot light emitting material layer and an electron transport layer according to a comparative example.
16 is a photograph of the surface morphology of an electron-only device having a quantum dot light emitting material layer, an electron transport layer, and a charge control layer, taken using AFM, according to an exemplary embodiment of the present invention.
17 is a graph showing the results of measuring the light emitting life time of light emitting diodes manufactured according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하, 필요한 경우에 첨부하는 도면을 참조하면서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings when necessary.

본 발명에 따른 발광다이오드는 폴리실록산계 물질이 전하이동층의 표면과 화학적으로 결합하는 전하제어층을 포함하여 전술한 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있다. 본 발명의 발광다이오드는 조명 장치나 표시장치에 적용될 수 있는데, 도 1은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 발광장치의 일례로서 발광다이오드 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다. The light emitting diode according to the present invention includes a charge control layer in which a polysiloxane-based material is chemically bonded to the surface of the charge transfer layer, thereby solving the problems of the prior art. The light emitting diode of the present invention can be applied to a lighting device or a display device. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a light emitting diode display device as an example of a light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이, 발광다이오드 표시장치(100)는 박막트랜지스터(Tr)와, 박막트랜지스터(Tr)를 덮는 평탄화층(160)과, 평탄화층(160) 상에 위치하며 박막트랜지스터(Tr)에 연결되는 발광다이오드(200)를 포함한다. 박막트랜지스터(Tr)는, 반도체층(110)과, 게이트 전극(130)과, 소스 전극(152)과, 드레인 전극(154)을 포함한다. As shown in FIG. 1, the light emitting diode display device 100 includes a thin film transistor Tr, a planarization layer 160 covering the thin film transistor Tr, and a thin film transistor Tr disposed on the planarization layer 160. ) and a light emitting diode 200 connected to. The thin film transistor Tr includes a semiconductor layer 110 , a gate electrode 130 , a source electrode 152 , and a drain electrode 154 .

기판(102)은 유리 기판, 얇은 플렉서블(flexible) 기판 또는 고분자 플라스틱 기판일 수 있다. 예를 들어, 플렉서블 기판은 폴리이미드(polyimide; PI), 폴리에테르술폰(Polyethersulfone; PES), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate; PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene Terephthalate; PET) 및 폴리카보네이트(polycarbonate; PC) 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 박막트랜지스터(Tr)와, 발광다이오드(200)가 위치하는 기판(102)은 어레이 기판을 이룬다. The substrate 102 may be a glass substrate, a thin flexible substrate, or a polymeric plastic substrate. For example, flexible substrates include polyimide (PI), polyethersulfone (PES), polyethylenenaphthalate (PEN), polyethylene terephthalate (PET) and polycarbonate (PC). It can be formed by any one of them. The substrate 102 on which the thin film transistor Tr and the light emitting diode 200 are positioned forms an array substrate.

기판(102) 상에 버퍼층(104)이 형성되고, 버퍼층(104) 상에 박막트랜지스터(Tr)가 형성된다. 버퍼층(104)은 생략될 수 있다. A buffer layer 104 is formed on the substrate 102 , and a thin film transistor Tr is formed on the buffer layer 104 . The buffer layer 104 may be omitted.

버퍼층(104) 상부에 반도체층(110)이 형성된다. 예를 들어, 반도체층(110)은 산화물 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 반도체층(110)이 산화물 반도체 물질로 이루어지는 경우, 반도체층(110) 하부에 차광패턴(도시하지 않음)이 형성될 수 있다. 차광패턴은 반도체층(110)으로 빛이 입사되는 것을 방지하여 반도체층(110)이 빛에 의하여 열화되는 것을 방지한다. 이와 달리, 반도체층(110)은 다결정 실리콘으로 이루어질 수도 있으며, 이 경우 반도체층(110)의 양 가장자리에 불순물이 도핑되어 있을 수 있다. A semiconductor layer 110 is formed on the buffer layer 104 . For example, the semiconductor layer 110 may be made of an oxide semiconductor material. When the semiconductor layer 110 is made of an oxide semiconductor material, a light blocking pattern (not shown) may be formed under the semiconductor layer 110 . The light-shielding pattern prevents light from being incident on the semiconductor layer 110, thereby preventing the semiconductor layer 110 from being deteriorated by light. Alternatively, the semiconductor layer 110 may be made of polycrystalline silicon, and in this case, both edges of the semiconductor layer 110 may be doped with impurities.

반도체층(110) 상부에는 절연물질로 이루어진 게이트 절연막(120)이 기판(102) 전면에 형성된다. 게이트 절연막(120)은 실리콘산화물(SiOx) 또는 실리콘질화물(SiNx)과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다. A gate insulating film 120 made of an insulating material is formed on the entire surface of the substrate 102 on the semiconductor layer 110 . The gate insulating layer 120 may be made of an inorganic insulating material such as silicon oxide (SiO x ) or silicon nitride (SiN x ).

게이트 절연막(120) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 게이트 전극(130)이 반도체층(110)의 중앙에 대응하여 형성된다. 도 1에서 게이트 절연막(120)은 기판(102) 전면에 형성되어 있으나, 게이트 절연막(120)은 게이트 전극(130)과 동일한 모양으로 패터닝 될 수도 있다. A gate electrode 130 made of a conductive material such as metal is formed on the gate insulating film 120 corresponding to the center of the semiconductor layer 110 . In FIG. 1 , the gate insulating film 120 is formed on the entire surface of the substrate 102 , but the gate insulating film 120 may be patterned in the same shape as the gate electrode 130 .

게이트 전극(130) 상부에는 절연물질로 이루어진 층간 절연막(140)이 기판(102) 전면에 형성된다. 층간 절연막(140)은 실리콘산화물(SiOx) 또는 실리콘질화물(SiNx)과 같은 무기절연물질로 형성되거나, 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토 아크릴(photo-acryl)과 같은 유기절연물질로 형성될 수 있다. An interlayer insulating film 140 made of an insulating material is formed on the entire surface of the substrate 102 above the gate electrode 130 . The interlayer insulating film 140 may be formed of an inorganic insulating material such as silicon oxide (SiO x ) or silicon nitride (SiNx), or an organic insulating material such as benzocyclobutene or photo-acryl. there is.

층간 절연막(140)은 반도체층(110)의 양측 상면을 노출하는 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(142, 144)을 갖는다. 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(142, 144)은 게이트 전극(130)의 양측에서 게이트 전극(130)과 이격되어 위치한다. 도 1에서 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(142, 144)은 게이트 절연막(120) 내에도 형성되는 것으로 도시되어 있다. 이와 달리, 게이트 절연막(120)이 게이트 전극(130)과 동일한 모양으로 패터닝 될 경우, 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(142, 144)은 층간 절연막(140) 내에만 형성된다. The interlayer insulating film 140 has first and second semiconductor layer contact holes 142 and 144 exposing top surfaces of both sides of the semiconductor layer 110 . The first and second semiconductor layer contact holes 142 and 144 are spaced apart from the gate electrode 130 on both sides of the gate electrode 130 . In FIG. 1 , the first and second semiconductor layer contact holes 142 and 144 are also shown to be formed in the gate insulating layer 120 . In contrast, when the gate insulating film 120 is patterned in the same shape as the gate electrode 130 , the first and second semiconductor layer contact holes 142 and 144 are formed only within the interlayer insulating film 140 .

층간 절연막(140) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 소스 전극(152)과 드레인 전극(154)이 형성된다. 소스 전극(152)과 드레인 전극(154)은 게이트 전극(130)을 중심으로 이격되어 위치하며, 각각 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(142, 144)을 통해 반도체층(110)의 양측과 접촉한다. A source electrode 152 and a drain electrode 154 made of a conductive material such as metal are formed on the interlayer insulating film 140 . The source electrode 152 and the drain electrode 154 are spaced apart from each other with respect to the gate electrode 130, and are connected to both sides of the semiconductor layer 110 through the first and second semiconductor layer contact holes 142 and 144, respectively. make contact

반도체층(110), 게이트 전극(130), 소스 전극(152) 및 드레인 전극(154)은 박막트랜지스터(Tr)를 이루며, 박막트랜지스터(Tr)는 구동 소자(driving element)로 기능한다. 도 1에 예시된 박막트랜지스터(Tr)는 반도체층(110)의 상부에 게이트 전극(130), 소스 전극(152) 및 드레인 전극(154)이 위치하는 코플라나(coplanar) 구조를 가진다. 이와 달리, 박막트랜지스터(Tr)는 반도체층의 하부에 게이트 전극이 위치하고, 반도체층의 상부에 소스 전극과 드레인 전극이 위치하는 역 스태거드(inverted staggered) 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 반도체층은 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있다. The semiconductor layer 110, the gate electrode 130, the source electrode 152, and the drain electrode 154 form a thin film transistor Tr, and the thin film transistor Tr functions as a driving element. The thin film transistor Tr illustrated in FIG. 1 has a coplanar structure in which a gate electrode 130 , a source electrode 152 , and a drain electrode 154 are positioned on a semiconductor layer 110 . Alternatively, the thin film transistor Tr may have an inverted staggered structure in which a gate electrode is positioned below the semiconductor layer and a source electrode and a drain electrode are positioned above the semiconductor layer. In this case, the semiconductor layer may be made of amorphous silicon.

도 1에 도시하지 않았으나, 게이트 배선과 데이터 배선이 서로 교차하여 화소영역을 정의하며, 게이트 배선과 데이터 배선에 연결되는 스위칭 소자가 더 형성된다. 상기 스위칭 소자는 구동 소자인 박막트랜지스터(Tr)에 연결된다. 또한, 파워 배선이 데이터 배선 또는 데이터 배선과 평행하게 이격되어 형성되며, 일 프레임(frame) 동안 구동 소자인 박막트랜지스터(Tr)의 게이트 전극의 전압을 일정하게 유지되도록 하기 위한 스토리지 캐패시터가 더 구성될 수 있다.Although not shown in FIG. 1, a gate line and a data line cross each other to define a pixel area, and a switching element connected to the gate line and the data line is further formed. The switching element is connected to the thin film transistor Tr, which is a driving element. In addition, a power line is formed parallel to and spaced apart from the data line or data line, and a storage capacitor is further configured to maintain a constant voltage of the gate electrode of the thin film transistor Tr, which is a driving element, during one frame. can

한편, 발광다이오드 표시장치(100)는 발광다이오드(200)에서 생성된 빛을 흡수하는 컬러 필터(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터(도시하지 않음)는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 백색(W) 광을 흡수할 수 있다. 이 경우, 광을 흡수하는 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터 패턴이 각각의 화소영역 별로 분리되어 형성될 수 있으며, 이들 각각의 컬러 필터 패턴은 흡수하고자 하는 파장 대역의 빛을 방출하는 발광다이오드(200) 중의 발광 유닛(230)과 각각 중첩되게 배치될 수 있다. 컬러 필터(도시하지 않음)를 채택함으로써, 발광다이오드 표시장치(100)는 풀-컬러를 구현할 수 있다. Meanwhile, the light emitting diode display device 100 may include a color filter (not shown) that absorbs light generated by the light emitting diode 200 . For example, a color filter (not shown) may absorb red (R), green (G), blue (B), and white (W) light. In this case, red, green, and blue color filter patterns that absorb light may be separately formed for each pixel area, and each of these color filter patterns is a light emitting diode 200 that emits light of a wavelength band to be absorbed. ) may be disposed to overlap each other with the light emitting unit 230 in the light emitting unit 230 . By adopting a color filter (not shown), the LED display 100 can implement full-color.

예를 들어, 발광다이오드 표시장치(100)가 하부 발광 타입인 경우, 발광다이오드(100)에 대응하는 층간 절연막(140) 상부에 광을 흡수하는 컬러 필터(도시하지 않음)가 위치할 수 있다. 다른 예시적인 실시형태에서, 발광다이오드 표시장치(100)가 상부 발광 타입인 경우, 컬러 필터(도시하지 않음)는 발광다이오드(200)의 상부, 즉 제 2 전극(220) 상부에 위치할 수도 있다. For example, when the light emitting diode display 100 is a bottom emission type, a color filter (not shown) absorbing light may be positioned above the interlayer insulating film 140 corresponding to the light emitting diode 100 . In another exemplary embodiment, when the light emitting diode display device 100 is a top emission type, a color filter (not shown) may be positioned above the light emitting diode 200, that is, above the second electrode 220. .

소스 전극(152)과 드레인 전극(154) 상부에는 평탄화층(160)이 기판(102) 전면에 형성된다. 평탄화층(160)은 상면이 평탄하며, 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(154)을 노출하는 드레인 컨택홀(162)을 갖는다. 여기서, 드레인 컨택홀(162)은 제 2 반도체층 컨택홀(144) 바로 위에 형성된 것으로 도시되어 있으나, 제 2 반도체층 컨택홀(144)과 이격되어 형성될 수도 있다. A planarization layer 160 is formed on the entire surface of the substrate 102 on the source electrode 152 and the drain electrode 154 . The planarization layer 160 has a flat upper surface and has a drain contact hole 162 exposing the drain electrode 154 of the thin film transistor Tr. Here, the drain contact hole 162 is illustrated as being formed right above the second semiconductor layer contact hole 144, but may be formed spaced apart from the second semiconductor layer contact hole 144.

발광다이오드(200)는 평탄화층(160) 상에 위치하며, 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(154)에 연결되는 제 1 전극(210)과, 제 1 전극(210) 상에 순차적으로 위치하는 발광 유닛(230) 및 제 2 전극(220)을 포함할 수 있다. The light emitting diode 200 is located on the planarization layer 160, and the first electrode 210 connected to the drain electrode 154 of the thin film transistor Tr and sequentially located on the first electrode 210 It may include a light emitting unit 230 and a second electrode 220 .

제 1 전극(210)은 각 화소영역 별로 분리되어 형성된다. 뒤에서 살펴보는 바와 같이, 제 1 전극(210)은 양극(anode) 또는 음극(cathode)일 수 있으며, 일함수 값이 비교적 큰 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극(210)은 ITO, IZO, ITZO, ICO, SnO2, In2O3, Cd:ZnO, F:SnO2, In:SnO2, Ga:SnO2 및 AZO와 같은 도핑되거나 도핑되지 않은 금속 산화물을 포함한다. 필요에 따라, 제 1 전극(210)은 전술한 금속 산화물 이외에도 니켈(Ni), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 이리듐(Ir) 또는 탄소나노튜브를 포함할 수 있다.The first electrode 210 is formed separately for each pixel area. As will be discussed later, the first electrode 210 may be an anode or a cathode, and may be made of a conductive material having a relatively high work function value. For example, the first electrode 210 is doped with ITO, IZO, ITZO, ICO, SnO 2 , In 2 O 3 , Cd:ZnO, F:SnO 2 , In:SnO 2 , Ga:SnO 2 and AZO. or undoped metal oxides. If necessary, the first electrode 210 may include nickel (Ni), platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), iridium (Ir), or carbon nanotubes in addition to the aforementioned metal oxide.

한편, 본 발명의 발광다이오드 표시장치(100)가 상부 발광 방식(top-emission type)인 경우, 제 1 전극(210) 하부에는 반사전극 또는 반사층이 더욱 형성될 수 있다. 예를 들어, 반사전극 또는 반사층은 알루미늄-팔라듐-구리(aluminum-palladium-copper: APC) 합금으로 이루어질 수 있다.Meanwhile, when the LED display device 100 of the present invention is a top-emission type, a reflective electrode or a reflective layer may be further formed below the first electrode 210 . For example, the reflective electrode or the reflective layer may be made of an aluminum-palladium-copper (APC) alloy.

또한, 평탄화층(160) 상에는 제 1 전극(210)의 가장자리를 덮는 뱅크층(170)이 형성된다. 뱅크층(170)은 화소영역에 대응하여 제 1 전극(210)의 중앙을 노출한다.In addition, a bank layer 170 covering an edge of the first electrode 210 is formed on the planarization layer 160 . The bank layer 170 exposes the center of the first electrode 210 corresponding to the pixel area.

제 1 전극(210) 상에는 발광 유닛(발광층, 230)이 형성된다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 발광 유닛(230)은 발광물질층과, 전하이동층 및 전하제어층을 포함할 수 있다. 일례로, 발광 유닛(230)은 도 2, 도 5, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 제 1 전하이동층(340, 440, 540, 640), 발광물질층(350, 450, 550, 650), 제 2 전하이동층(360, 460, 560, 660) 및/또는 전하제어층(370, 470, 570, 670)을 포함할 수 있다. 발광 유닛(230)을 구성하는 발광물질층, 전하이동층 및 전하제어층의 구성 및 위치 관계 등에 대해서는 후술한다. A light emitting unit (light emitting layer) 230 is formed on the first electrode 210 . In one exemplary embodiment, the light emitting unit 230 may include a light emitting material layer, a charge transfer layer, and a charge control layer. For example, the light emitting unit 230, as shown in FIGS. 2, 5, 6, and 7, the first charge transfer layer 340, 440, 540, 640, the light emitting material layer 350, 450, 550, 650), second charge transfer layers 360, 460, 560, and 660, and/or charge control layers 370, 470, 570, and 670. Structures and positional relationships of the light emitting material layer, the charge transfer layer, and the charge control layer constituting the light emitting unit 230 will be described later.

발광 유닛(230)이 형성된 기판(102) 상부로 제 2 전극(220)이 형성된다. 제 2 전극(220)은 표시영역의 전면에 위치하며 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어질 수 있으며, 음극 또는 양극일 수 있다. 예를 들어, 제 2 전극(420)은 Ca, Ba, Ca/Al, LiF/Ca, LiF/Al, BaF2/Al, CsF/Al, CaCO3/Al, BaF2/Ca/Al, Al, Mg, Au:Mg 또는 Ag:Mg을로 이루어질 수 있다. A second electrode 220 is formed on the substrate 102 on which the light emitting unit 230 is formed. The second electrode 220 is positioned on the front surface of the display area and may be made of a conductive material having a relatively low work function value, and may be a cathode or an anode. For example, the second electrode 420 may be Ca, Ba, Ca/Al, LiF/Ca, LiF/Al, BaF 2 /Al, CsF/Al, CaCO 3 /Al, BaF 2 /Ca/Al, Al, It may consist of Mg, Au:Mg or Ag:Mg.

제 2 전극(220) 상에는, 외부 수분이 발광다이오드(200)로 침투하는 것을 방지하기 위해, 인캡슐레이션 필름(encapsulation film, 180)이 형성된다. 인캡슐레이션 필름(180)은 제 1 무기 절연층(182)과, 유기 절연층(184)과, 제 2 무기 절연층(186)의 적층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. An encapsulation film 180 is formed on the second electrode 220 to prevent penetration of external moisture into the light emitting diode 200 . The encapsulation film 180 may have a stacked structure of a first inorganic insulating layer 182 , an organic insulating layer 184 , and a second inorganic insulating layer 186 , but is not limited thereto.

이어서, 본 발명에 따른 발광다이오드에 대해서 설명한다. 도 2는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 발광다이오드(300)는 제 1 전극(310)과, 제 1 전극(310)과 마주하는 제 2 전극(320)과, 제 1 전극(310)과 제 2 전극(320) 사이에 위치하며, 발광물질층(Emitting material layer; EML, 350)을 포함하는 발광층(330)을 포함한다. Next, a light emitting diode according to the present invention will be described. 2 is a schematic cross-sectional view of a light emitting diode according to an exemplary embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, a light emitting diode 300 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a first electrode 310, a second electrode 320 facing the first electrode 310, and a first It is positioned between the electrode 310 and the second electrode 320 and includes a light emitting layer 330 including an emitting material layer (EML, 350).

발광 유닛인 발광층(330)은 제 1 전극(310)과 발광물질층(350) 사이에 위치하는 제 1 전하이동층(charge transfer layer 1; CTL1, 340)과, 발광물질층(350)과 제 2 전극(320) 사이에 위치하는 제 2 전하이동층(charge transfer layer 2; CTL2, 360)을 더욱 포함할 수 있다. 한편, 본 실시형태에 따르면, 발광층(330)은 무기물로 이루어질 수 있는 제 2 전하이동층(360)과 제 2 전극(320) 사이에 위치하는 전하제어층(charge control layer; CCL, 370)을 더욱 포함할 수 있다. The light emitting layer 330, which is a light emitting unit, includes a first charge transfer layer (CTL1, 340) positioned between the first electrode 310 and the light emitting material layer 350, and the light emitting material layer 350. A second charge transfer layer (CTL2, 360) positioned between the two electrodes 320 may be further included. Meanwhile, according to the present embodiment, the light emitting layer 330 includes a charge control layer (CCL, 370) positioned between the second electrode 320 and the second charge transfer layer 360 which may be made of an inorganic material. may include more.

제 1 전극(310)은 정공 주입 전극과 같은 양극(anode)일 수 있다. 제 1 전극(310)은 유리 또는 고분자 소재를 포함할 수 있는 기판(도 1 참조) 상에 형성될 수 있다. 일례로, 제 1 전극(310)은 인듐-주석-산화물(indium-tin-oxide; ITO), 인듐-아연-산화물(indium-zinc-oxide; IZO), 인듐-주석-아연-산화물(indium-tin-zinc oxide; ITZO), 인듐-구리-산화물(indium-copper-oxide; ICO), 주석산화물(SnO2), 인듐산화물(In2O3), 카드뮴:산화아연(Cd:ZnO), 불소:산화주석(F:SnO2), 인듐:산화주석(In:SnO2), 갈륨:산화주석(Ga:SnO2) 및 알루미늄:산화아연(Al:ZnO; AZO)을 포함하는 도핑되거나 도핑되지 않은 금속 산화물을 포함할 수 있다. 선택적으로, 제 1 전극(310)은 전술한 금속 산화물 이외에도 니켈(Ni), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 이리듐(Ir) 또는 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)를 더욱 포함할 수 있다. The first electrode 310 may be an anode such as a hole injection electrode. The first electrode 310 may be formed on a substrate (see FIG. 1) that may include glass or a polymer material. For example, the first electrode 310 may be indium-tin-oxide (ITO), indium-zinc-oxide (IZO), or indium-tin-zinc-oxide (indium-tin-oxide). tin-zinc oxide (ITZO), indium-copper-oxide (ICO), tin oxide (SnO 2 ), indium oxide (In 2 O 3 ), cadmium:zinc oxide (Cd:ZnO), fluorine Doped or undoped, including: tin oxide (F:SnO 2 ), indium:tin oxide (In:SnO 2 ), gallium:tin oxide (Ga:SnO 2 ) and aluminum:zinc oxide (Al:ZnO; AZO). may contain metal oxides. Optionally, the first electrode 310 may include nickel (Ni), platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), iridium (Ir), or carbon nanotube (CNT) in addition to the aforementioned metal oxide. may include more.

본 실시형태에서, 제 2 전극(320)은 전자 주입 전극과 같은 음극(cathode)일 수 있다. 일례로 제 2 전극(320)은 Ca, Ba, Ca/Al, LiF/Ca, LiF/Al, BaF2/Al, CsF/Al, CaCO3/Al, BaF2/Ca/Al, Al, Mg, Au:Mg 또는 Ag:Mg로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극(310)과 제 2 전극(320)은 각각 5 내지 300 nm, 바람직하게는 10 내지 200 nm의 두께로 형성될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. In this embodiment, the second electrode 320 may be a cathode such as an electron injection electrode. For example, the second electrode 320 may be Ca, Ba, Ca/Al, LiF/Ca, LiF/Al, BaF 2 /Al, CsF/Al, CaCO 3 /Al, BaF 2 /Ca/Al, Al, Mg, It may consist of Au:Mg or Ag:Mg. For example, the first electrode 310 and the second electrode 320 may each have a thickness of 5 to 300 nm, preferably 10 to 200 nm, but the present invention is not limited thereto.

하나의 예시적인 실시형태에서, 하부 발광 타입의 발광다이오드인 경우에, 제 1 전극(310)은 ITO, IZO, ITZO, AZO와 같은 투명 도전성 금속으로 이루어질 수 있으며, 제 2 전극(320)은 Ca, Ba, Ca/Al, LiF/Ca, LiF/Al, BaF2/Al, Al, Mg, Ag:Mg 합금 등을 사용할 수 있다. In one exemplary embodiment, in the case of a bottom emission type light emitting diode, the first electrode 310 may be made of a transparent conductive metal such as ITO, IZO, ITZO, or AZO, and the second electrode 320 may be Ca , Ba, Ca/Al, LiF/Ca, LiF/Al, BaF 2 /Al, Al, Mg, Ag:Mg alloy, etc. may be used.

제 1 전하이동층(340)은 제 1 전극(310)과 발광물질층(350) 사이에 위치한다. 제 1 전하이동층(340)은 발광물질층(350)으로 정공을 공급하는 정공이동층(hole transfer layer)일 수 있다. 일례로, 제 1 전하이동층(340)은 제 1 전극(310)과 발광물질층(350) 사이에서 제 1 전극(310)에 인접하게 위치하는 정공주입층(hole injection layer; HIL, 342)과, 제 1 전극(310)과 발광물질층(350) 사이에서 발광물질층(350)에 인접하게 위치하는 정공수송층(hole transport layer; HTL, 344)을 포함한다. The first charge transfer layer 340 is positioned between the first electrode 310 and the light emitting material layer 350 . The first charge transfer layer 340 may be a hole transfer layer supplying holes to the light emitting material layer 350 . For example, the first charge transfer layer 340 is a hole injection layer (HIL, 342) positioned adjacent to the first electrode 310 between the first electrode 310 and the light emitting material layer 350. and a hole transport layer (HTL, 344) positioned adjacent to the light emitting material layer 350 between the first electrode 310 and the light emitting material layer 350.

정공주입층(342)은 제 1 전극(310)에서 발광물질층(350)으로 정공의 주입을 용이하게 한다. 일례로, 정공주입층(342)은 폴리(에틸렌디옥시티오펜):폴리스티렌설포네이트(poly(ethylenedioxythiophene):polystyrenesulfonate; PEDOT:PSS); 테트라플루오로-테트라시아노-퀴노디메탄(tetrafluoro-tetracyano-quinodimethane; F4-TCNQ)이 도핑된 4,4',4"-트리스(디페닐아미노)트리페닐아민(4,4',4"-tris(diphenylamino)triphenylamine; TDATA); 예를 들어 F4-TCNQ가 도핑된 아연 프탈로시아닌(zinc phthalocyanine; ZnPc)과 같은 p-도핑된 프탈로시아닌; F4-TCNQ가 도핑된 N,N'-디페닐-N,N'-비스(1-나프틸)-1,1'-바이페닐-4,4"-디아민(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naphtyl)-1,1'-biphenyl-4,4"-diamine; α-NPD); 헥사아자트리페닐렌-헥사니트릴(hexaazatriphenylene-hexanitrile; HAT-CN) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 유기물로 이루어질 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. 일례로 F4-TCNQ와 같은 도펀트는 호스트에 대하여 1 내지 30 중량%의 비율로 도핑될 수 있다. 정공주입층(342)은 발광다이오드(300)의 구조 및 형태에 따라 생략될 수 있다. The hole injection layer 342 facilitates hole injection from the first electrode 310 into the light emitting material layer 350 . In one example, the hole injection layer 342 may include poly(ethylenedioxythiophene):polystyrenesulfonate (poly(ethylenedioxythiophene):polystyrenesulfonate; PEDOT:PSS); 4,4',4"-tris(diphenylamino)triphenylamine (4,4',4" doped with tetrafluoro-tetracyano-quinodimethane (F4-TCNQ)) -tris(diphenylamino)triphenylamine; TDATA); p-doped phthalocyanines such as, for example, F4-TCNQ doped zinc phthalocyanine (ZnPc); F4-TCNQ doped N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naphthyl)-1,1'-biphenyl-4,4"-diamine (N,N'-diphenyl-N ,N'-bis(1-naphtyl)-1,1'-biphenyl-4,4"-diamine; α-NPD); It may be made of an organic material selected from the group consisting of hexaazatriphenylene-hexanitrile (HAT-CN) and combinations thereof, but the present invention is not limited thereto. For example, a dopant such as F4-TCNQ may be doped in an amount of 1 to 30% by weight with respect to the host. The hole injection layer 342 may be omitted depending on the structure and shape of the light emitting diode 300 .

정공수송층(344)은 제 1 전극(310)에서 발광물질층(350)으로 정공을 전달한다. 정공수송층(344)은 무기물 또는 유기물로 이루어질 수 있다. The hole transport layer 344 transfers holes from the first electrode 310 to the light emitting material layer 350 . The hole transport layer 344 may be made of an inorganic or organic material.

일례로, 정공수송층(344)이 유기물로 이루어지는 경우, 정공수송층(344)은 4,4'-비스(N-카바졸일)-1,1'-바이페닐(4,4'-Bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl; CBP, CBDP)와 같은 4,4'-비스(p-카바졸릴)-1,1'-바이페닐 화합물류(4,4'-bis(p-carbazolyl)-1,1'-biphenyl compounds); N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐-(1,1'-바이페닐)-4,4'-디아민(N,N'-Di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine; NPB, NPD), N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-(1,1'-바이페닐)-4,4'-디아민(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine; TPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스(페닐)-스파이로(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-spiro; spiro-TPD), N,N'-디(4-(N,N'-디페닐-아미노)페닐-N,N'-디페닐벤지딘(N,N'-di(4-(N,N'-diphenyl-amino)phenyl)-N,N'-diphenylbenzidine; DNTPD), 4,4',4"-트리스(N-카바졸릴-트리페닐아민(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)-triphenylamine; TCTA), 테트라-N-페닐벤지딘(Tetra-N-phenylbenzidine; TPB), 트리스(3-메틸페닐페닐아미노)-트리페닐아민 (tris(3-methylphenylphenylamino)-triphenylamine; m-MTDATA), 폴리(9,9'-디옥틸플루오레닐-2,7-디일)-코-(4,4'-(N-(4-섹-부틸페닐)디페닐아민(poly(9,9'-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4'-(N-(4-sec-butylphenyl)diphenylamine; TFB), 폴리(4-부틸페닐-디페닐아민)(Poly(4-butylphenyl-dipnehyl amine); poly-TPD), 스파이로-NPB(spiro-NPB) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 방향족 아민(aromatic amine) 또는 다핵방향족 3차 아민(polynuclear aromatic amine)인 아릴 아민류; 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)폴리스티렌설포네이트(poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate; PEDOT:PSS)와 같은 도전성 폴리머; 폴리-N-비닐카바졸(Poly(N-vinylcarbazole); PVK) 및 그 유도체, 폴리[2-메톡시-5-(2-에틸헥실록시)-1,4-페닐렌비닐렌](poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene]; MEH-PPV)이나 폴리[2-메톡시-5-(3',7'-디메틸옥틸록시)1,4-페닐렌비닐렌](poly[2-methoxy-5-(3',7'-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylenevinylene]; MOMO-PPV)와 같은 폴리(파라)페닐렌비닐렌(poly(para)phenylenevinylene) 및 그 유도체, 폴리메타크릴레이트 및 그 유도체, 폴리(9,9-옥틸플루오렌) (poly(9,9-octylfluorene)) 및 그 유도체, 폴리(스파이로-플루오렌)(poly(spiro-fluorene)) 및 그 유도체와 같은 폴리머; 구리프탈로시아닌(copper phthalocyanine; CuPc)과 같은 금속 착화합물; 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 유기물로 이루어질 수 있다. For example, when the hole transport layer 344 is made of an organic material, the hole transport layer 344 is 4,4'-bis (N-carbazolyl) -1,1'-biphenyl (4,4'-Bis (N- 4,4'-bis(p-carbazolyl)-1,1'-biphenyl compounds such as carbazolyl)-1,1'-biphenyl; CBP, CBDP) (4,4'-bis(p-carbazolyl) -1,1'-biphenyl compounds); N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine (N,N'-Di(1-naphthyl)- N,N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine; NPB, NPD), N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-(1 ,1'-biphenyl)-4,4'-diamine (N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine; TPD), N, N'-bis (3-methylphenyl) -N, N'-bis (phenyl) -spiro (N, N'-bis (3-methylphenyl) -N, N'-bis (phenyl) - spiro; spiro-TPD), N,N'-di(4-(N,N'-diphenyl-amino)phenyl-N,N'-diphenylbenzidine (N,N'-di(4-(N, N'-diphenyl-amino)phenyl)-N,N'-diphenylbenzidine; DNTPD), 4,4',4"-tris(N-carbazolyl-triphenylamine(4,4',4"-tris(N -carbazolyl)-triphenylamine; TCTA), tetra-N-phenylbenzidine (TPB), tris(3-methylphenylphenylamino)-triphenylamine (tris(3-methylphenylphenylamino)-triphenylamine; m-MTDATA ), poly (9,9'-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -co- (4,4'- (N- (4-sec-butylphenyl) diphenylamine (poly (9,9 '-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4'-(N-(4-sec-butylphenyl)diphenylamine; TFB), poly(4-butylphenyl-diphenylamine) Aryl, an aromatic amine or polynuclear aromatic amine selected from the group consisting of butylphenyl-dipnehyl amine); poly-TPD), spiro-NPB, and combinations thereof Amines: polyaniline, polypyrrole, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate; conductive polymers such as PEDOT:PSS); Poly(N-vinylcarbazole); PVK) and its derivatives, poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene] (p oly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene]; MEH-PPV) or poly[2-methoxy-5-(3',7'-dimethyloctyloxy)1,4- phenylenevinylene] (poly[2-methoxy-5-(3',7'-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylenevinylene]; poly(para)phenylenevinylene ( poly(para) phenylenevinylene) and its derivatives, polymethacrylate and its derivatives, poly(9,9-octylfluorene) and its derivatives, poly(spiro-fluorene) -fluorene)) and its derivatives; metal complex compounds such as copper phthalocyanine (CuPc); And it may be made of an organic material selected from the group consisting of combinations thereof.

정공수송층(344)이 무기물로 이루어지는 경우, 정공수송층(344)은 NiO, MoO3, Cr2O3, Bi2O3 또는 p-형 ZnO와 같은 금속산화물, 티오시안구리(CuSCN), Mo2S, p-형 GaN과 같은 비-산화 금속 물질 및/또는 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 무기물로 이루어질 수 있다. When the hole transport layer 344 is made of an inorganic material, the hole transport layer 344 is a metal oxide such as NiO, MoO 3 , Cr 2 O 3 , Bi 2 O 3 or p-type ZnO, copper thiocyanate (CuSCN), Mo 2 It may be made of an inorganic material selected from the group consisting of non-oxide metal materials such as S and p-type GaN and/or combinations thereof.

도 2에서, 정공이동층일 수 있는 제 1 전하이동층(340)은 정공주입층(342)과 정공수송층(344)으로 구분되어 있다. 이와 달리, 제 1 전하이동층(440)은 하나의 층으로 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 제 1 전하이동층(340)은 정공주입층(342)이 생략되고 정공수송층(344)만으로 이루어질 수도 있고, 전술한 정공 수송 유기물에 정공 주입 물질(일례로 PEDOT:PSS)이 도핑되어 이루어질 수도 있다. In FIG. 2 , the first charge transfer layer 340, which may be a hole transfer layer, is divided into a hole injection layer 342 and a hole transport layer 344. Alternatively, the first charge transfer layer 440 may be formed of a single layer. For example, the first charge transfer layer 340 may be formed of only the hole transport layer 344 without the hole injection layer 342, and a hole injection material (for example, PEDOT:PSS) is doped with the hole transport organic material described above. may be done.

정공주입층(342) 및 정공수송층(344)을 포함하는 제 1 전하이동층(340)은 진공 기상 증착법, 스퍼터링법과 같은 진공 증착 공정이나, 스핀 코팅(spin coating), 드롭 코팅(drop coating), 딥 코팅(dip coating), 스프레이 코팅(spray coating), 롤 코팅(roll coating), 플로 코팅(flow coating), 캐스팅 공정, 스크린 인쇄 또는 잉크젯 프린팅 방식과 같은 용액 공정을 단독 또는 조합하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 정공주입층(342)과 정공수송층(344)의 두께는 각각 10 nm 내지 200 nm, 바람직하게는 10 nm 내지 100 nm일 수 있지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. The first charge transfer layer 340 including the hole injection layer 342 and the hole transport layer 344 may be formed by a vacuum deposition process such as a vacuum vapor deposition method or a sputtering method, spin coating, drop coating, A solution process such as dip coating, spray coating, roll coating, flow coating, casting process, screen printing or inkjet printing may be formed alone or in combination. . For example, the hole injection layer 342 and the hole transport layer 344 may each have a thickness of 10 nm to 200 nm, preferably 10 nm to 100 nm, but the present invention is not limited thereto.

발광물질층(350)은 무기 발광 입자 또는 유기 발광 재료로 이루어질 수 있다. 발광물질층(350)이 무기 발광 입자로 이루어지는 경우, 무기 발광 입자는 양자점(quantum dots, QDs) 또는 양자막대(quantum rods, QRs)와 같은 나노 무기 발광 입자로 이루어질 수 있다. 양자점 또는 양자막대는 불안정한 상태의 전자가 전도대 에너지 준위에서 가전자대 에너지 준위로 내려오면서 발광하는 무기 입자이다. The light emitting material layer 350 may be formed of inorganic light emitting particles or organic light emitting materials. When the light emitting material layer 350 is formed of inorganic light emitting particles, the inorganic light emitting particles may be formed of nano inorganic light emitting particles such as quantum dots (QDs) or quantum rods (QRs). Quantum dots or quantum rods are inorganic particles that emit light as electrons in an unstable state descend from a conduction band energy level to a valence band energy level.

이들 나노 무기 발광 입자는 흡광 계수(extinction coefficient)가 매우 크고 무기 입자 중에서는 양자 효율(quantum yield)도 우수하므로 강한 형광을 발생시킨다. 또한, 나노 무기 발광 입자의 크기에 따라 발광 파장이 변경되므로, 나노 무기 발광 입자의 크기를 조절하면 가시광선 전 영역대의 빛을 얻을 수 있으므로 다양한 컬러를 구현할 수 있다. 즉, 양자점 또는 양자 막대와 같은 나노 무기 발광 입자를 발광물질층(350)의 발광 재료로 사용하면, 개별 화소의 색 순도를 높일 수 있어서, 높은 순도의 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 발광으로 구성된 백색광을 구현할 수 있다. These nano-inorganic light-emitting particles have a very high extinction coefficient and excellent quantum yield among inorganic particles, so they generate strong fluorescence. In addition, since the emission wavelength is changed according to the size of the nano-inorganic light-emitting particles, adjusting the size of the nano-inorganic light-emitting particles can obtain light in the entire range of visible light, so that various colors can be implemented. That is, when nano-inorganic light-emitting particles such as quantum dots or quantum rods are used as the light-emitting material of the light-emitting material layer 350, the color purity of individual pixels can be increased, and thus high-purity red (R), green (G), and blue light-emitting particles can be used. (B) It is possible to implement white light composed of light emission.

하나의 예시적인 실시형태에서, 양자점 또는 양자막대는 단일 구조를 가질 수도 있다. 다른 예시적인 실시형태에서, 양자점 또는 양자막대는 코어(core)/쉘(shell)의 이종 구조를 가질 수 있다. 이때, 쉘은 하나의 쉘로 이루어질 수도 있고, 다수의 쉘(multi shells)로 이루어질 수도 있다. In one exemplary embodiment, quantum dots or quantum rods may have a unitary structure. In another exemplary embodiment, quantum dots or quantum rods may have a core/shell heterogeneous structure. At this time, the shell may be composed of one shell or may be composed of multiple shells.

코어 및/또는 쉘로 합성될 수 있는 반응 전구체의 반응성과, 코어 및/또는 쉘을 합성하기 위한 반응 전구체의 주입 속도, 반응 온도, 양자점 또는 양자막대의 외측에 연결되는 리간드의 종류 등에 따라, 나노 무기 발광 입자의 성장 정도 및 결정 구조 등을 조절할 수 있고, 이에 따라 나노 무기 발광 입자의 에너지 밴드갭이 조절되면서 다양한 파장대의 광 방출을 유도할 수 있다. Depending on the reactivity of the reactive precursor that can be synthesized into the core and/or the shell, the injection rate of the reactive precursor for synthesizing the core and/or the shell, the reaction temperature, the type of ligand connected to the outside of the quantum dot or quantum rod, etc., nanoinorganic The degree of growth and crystal structure of the light-emitting particles may be controlled, and accordingly, emission of light in various wavelength bands may be induced while the energy band gap of the nano-inorganic light-emitting particles is adjusted.

예를 들어, 양자점 또는 양자막대는 코어의 에너지 밴드갭(energy bandgap)이 쉘의 에너지 밴드갭에 의해 둘러싸인 구조의 발광 입자인 타입-Ⅰ 코어/쉘 구조를 가질 수 있다. 타입-Ⅰ 코어/쉘 구조의 경우, 전자와 정공이 코어를 향해 이동하여 코어 내에서 전자와 정공의 재결합이 이루어지면서 에너지를 빛으로 발산하기 때문에, 코어의 두께에 따라 발광 파장을 조절할 수 있다. For example, a quantum dot or quantum rod may have a type-I core/shell structure in which an energy bandgap of a core is surrounded by an energy bandgap of a shell. In the case of the type-I core/shell structure, since electrons and holes move toward the core and electrons and holes recombine within the core to emit energy as light, the emission wavelength can be adjusted according to the thickness of the core.

다른 예시적인 실시형태에서, 양자점 또는 양자막대는 코어의 밴드갭 에너지와 쉘의 밴드갭 에너지가 어긋나게(staggered) 존재하여, 전자와 정공이 코어와 쉘 중에서 서로 반대 방향으로 이동하는 발광 입자인 타입 Ⅱ 코어/쉘 구조를 가질 수도 있다. 타입 Ⅱ 코어/쉘 구조의 경우, 쉘의 두께와 밴드갭의 위치에 따라 발광 파장을 조절할 수 있다. In another exemplary embodiment, quantum dots or quantum rods are type II light-emitting particles in which the band gap energy of the core and the band gap energy of the shell are staggered, so that electrons and holes move in opposite directions between the core and the shell. It may have a core/shell structure. In the case of the type II core/shell structure, the emission wavelength can be adjusted according to the thickness of the shell and the position of the band gap.

또 다른 예시적인 실시형태에서, 양자점 또는 양자막대는 코어의 에너지 밴드갭이 쉘)의 에너지 밴드갭보다 큰 구조의 발광 입자인 리버스 타입-Ⅰ(reverse type-Ⅰ) 코어/쉘 구조를 가질 수 있다. 리버스 타입-Ⅰ 코어/쉘 구조의 경우, 쉘의 두께에 따라 발광 파장을 조절할 수 있다. In another exemplary embodiment, the quantum dot or quantum rod may have a reverse type-I core/shell structure, which is a light emitting particle structure in which the energy band gap of the core is larger than that of the shell). . In the case of the reverse type-I core/shell structure, the emission wavelength can be adjusted according to the thickness of the shell.

일례로, 양자점 또는 양자 막대가 타입-Ⅰ 코어/쉘 구조를 이루는 경우, 코어는 실질적으로 발광이 일어나는 부분으로, 코어의 크기에 따라 양자점 또는 양자막대의 발광 파장이 결정된다. 양자구속효과(quantum confine effect)를 받기 위해서 코어는 각각의 소재에 따라 엑시톤 보어 반경(exciton Bohr radius)보다 작은 크기를 가져야 하며, 해당 크기에서 광학적 밴드갭(optical band gap)을 가져야 한다. For example, when quantum dots or quantum rods form a type-I core/shell structure, the core is a portion where light emission occurs substantially, and the emission wavelength of the quantum dots or quantum rods is determined according to the size of the core. In order to receive the quantum confinement effect, the core must have a size smaller than the exciton Bohr radius according to each material and have an optical band gap at that size.

양자점 또는 양자막대를 구성하는 쉘은 코어의 양자구속효과를 촉진하고 양자점 또는 양자막대의 안정성을 결정한다. 단일 구조의 콜로이드 양자점 또는 양자막대의 표면에 드러난 원자들은 내부 원자들과 달리 화학 결합에 참여하지 못한 전자상태(lone pair electron)를 가지고 있다. 이들 표면 원자들의 에너지 준위는 양자점 또는 양자막대의 전도대(conduction band edge)와 가전자대(valence band edge) 사이에 위치하여 전하들을 트랩(trap)할 수 있어 표면 결함(surface defect)이 형성된다. 표면 결함에 기인하는 엑시톤의 비-발광 결합 과정(non-radiative recombination process)으로 인하여 양자점 또는 양자막대의 발광 효율이 감소할 수 있으며, 트랩된 전하들이 외부 산소 및 화합물과 반응하여 양자점 또는 양자 막대의 화학적 조성의 변형을 야기하거나, 양자점 또는 양자막대의 전기적/광학적 특성이 영구적으로 상실될 수 있다. The shell constituting the quantum dot or quantum rod promotes the quantum confinement effect of the core and determines the stability of the quantum dot or quantum rod. Atoms exposed on the surface of a colloidal quantum dot or quantum rod of a single structure have an electron state (lone pair electron) that does not participate in chemical bonding unlike internal atoms. The energy levels of these surface atoms are positioned between the conduction band edge and the valence band edge of the quantum dot or quantum rod to trap charges, resulting in surface defects. The luminous efficiency of quantum dots or quantum rods may decrease due to the non-radiative recombination process of excitons caused by surface defects, and the trapped charges react with external oxygen and compounds to form quantum dots or quantum rods. It may cause a change in chemical composition or permanently lose electrical/optical properties of quantum dots or quantum rods.

코어의 표면에 쉘이 효율적으로 형성될 수 있기 위해서는, 쉘을 구성하는 재료의 격자 상수(lattice constant)는 코어를 구성하는 재료의 격자 상수와 비슷하여야 한다. 코어의 표면을 쉘로 에워쌈으로써, 코어의 산화를 방지하여 양자점 또는 양자막대의 화학적 안정성을 향상시키고, 물이나 산소와 같은 외부 인자에 의한 코어의 광퇴화 현상을 방지할 수 있다. 또한, 코어 표면에서의 표면 트랩에 기인하는 엑시톤의 손실을 최소화하고, 분자 진동에 의한 에너지 손실을 방지하여, 양자 효율을 향상시킬 수 있다. In order for the shell to be efficiently formed on the surface of the core, the lattice constant of the material constituting the shell should be similar to that of the material constituting the core. By surrounding the surface of the core with a shell, oxidation of the core is prevented, chemical stability of the quantum dots or quantum rods is improved, and photodeterioration of the core due to external factors such as water or oxygen can be prevented. In addition, it is possible to improve quantum efficiency by minimizing loss of excitons due to surface traps on the surface of the core and preventing energy loss due to molecular vibration.

하나의 예시적인 실시형태에서, 코어 및 쉘은 양자 구속 효과를 가지는 반도체 나노 결정, 금속 산화물 나노 결정일 수 있다. 일례로, 코어 및/또는 쉘을 형성할 수 있는 반도체 나노 결정은, 주기율표 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 나노 결정, 주기율표 Ⅲ-V족 화합물 반도체 나노 결정, 주기율표 Ⅳ-Ⅵ족 화합물 반도체 나노 결정, 주기율표 I-Ⅲ-Ⅵ족 화합물 반도체 나노 결정 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. In one exemplary embodiment, the core and the shell may be semiconductor nanocrystals or metal oxide nanocrystals having a quantum confinement effect. For example, semiconductor nanocrystals capable of forming cores and/or shells include group II-VI compound semiconductor nanocrystals of the periodic table, group III-V compound semiconductor nanocrystals of the periodic table, group IV-VI compound semiconductor nanocrystals of the periodic table, and periodic table I -III-VI compound may be selected from the group consisting of semiconductor nanocrystals and combinations thereof.

구체적으로, 코어 및/또는 쉘을 형성할 수 있는 주기율표 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 나노 결정은 MgS, MgSe, MgTe, CaS, CaSe, CaTe, SrS, SrSe, SrTe, BaS, BaSe, BaTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnSeS, ZnTeSe, ZnO, CdS, CdSe, CdTe, CdSeS, CdZnS, CdSeTe, CdO, HgS, HgSe, HgTe, CdZnTe, HgCdTe, HgZnSe, HgZnTe, CdS/ZnS, CdS/ZnSe, CdSe/ZnS, CdSe/ZnSe, ZnSe/ZnS, ZnS/CdSZnS, CdS/CdZnS/ZnS, ZnS/ZnSe/CdSe 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. 코어 및/또는 쉘을 형성할 수 있는 주기율표 Ⅲ-V족 화합물 반도체 나노 결정은 AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, Ga2O3, GaAs, GaSb, InN, In2O3, InP, InAs, InSb, AlGaAs, InGaAs, InGaP, AlInAs, AlInSb, GaAsN, GaAsP, GaAsSb, AlGaN, AlGaP, InGaN, InAsSb, InGaSb, AlGaInP, AlGaAsP, InGaAsP, InGaAsSb, InAsSbP, AlInAsP, AlGaAsN, InGaAsN, InAlAsN, GaAsSbN, GaInNAsSb 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. Specifically, the periodic table II-VI compound semiconductor nanocrystals capable of forming a core and / or a shell are MgS, MgSe, MgTe, CaS, CaSe, CaTe, SrS, SrSe, SrTe, BaS, BaSe, BaTe, ZnS, ZnSe , ZnTe, ZnSeS, ZnTeSe, ZnO, CdS, CdSe, CdTe, CdSeS, CdZnS, CdSeTe, CdO, HgS, HgSe, HgTe, CdZnTe, HgCdTe, HgZnSe, HgZnTe, CdS/ZnS, CdS/ZnSe, CdSe/ZnS, CdSe /ZnSe, ZnSe/ZnS, ZnS/CdSZnS, CdS/CdZnS/ZnS, ZnS/ZnSe/CdSe, and combinations thereof. Group III-V compound semiconductor nanocrystals capable of forming cores and/or shells are AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, Ga 2 O 3 , GaAs, GaSb, InN, In 2 O 3 , InP, InAs, InSb, AlGaAs, InGaAs, InGaP, AlInAs, AlInSb, GaAsN, GaAsP, GaAsSb, AlGaN, AlGaP, InGaN, InAsSb, InGaSb, AlGaInP, AlGaAsP, InGaAsP, InGaAsSb, InAsSbP, AlInAsP, AlGaAsN, InGaAsN, InAlAsN, GaAsSbN, It may be selected from the group consisting of GaInNAsSb and combinations thereof.

코어 및/또는 쉘을 형성할 수 있는 주기율표 Ⅳ-Ⅵ족 화합물 반도체 나노 결정은 TiO2, SnO2, SnS, SnS2, SnTe, PbO, PbO2, PbS, PbSe, PbTe, PbSnTe 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. 또한, 코어 및/또는 쉘을 형성할 수 있는 주기율표 I-Ⅲ-Ⅵ족 화합물 반도체 나노 결정은 AgGaS2, AgGaSe2, AgGaTe2, AgInS2, CuInS2, CuInSe2, Cu2SnS3, CuGaS2, CuGaSe2 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. Group IV-VI compound semiconductor nanocrystals capable of forming cores and/or shells are TiO 2 , SnO 2 , SnS, SnS 2 , SnTe, PbO, PbO 2 , PbS, PbSe, PbTe, PbSnTe, and combinations thereof. It can be selected from the constituting group. In addition, the periodic table group I-III-VI compound semiconductor nanocrystals capable of forming a core and/or a shell are AgGaS 2 , AgGaSe 2 , AgGaTe 2 , AgInS 2 , CuInS 2 , CuInSe 2 , Cu 2 SnS 3 , CuGaS 2 , It may be selected from the group consisting of CuGaSe 2 and combinations thereof.

필요에 따라, 코어 및/또는 쉘은 InP/ZnS, InP/ZnSe, GaP/ZnS와 같이 주기율표 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 나노 결정 및 주기율표 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 나노 결정과 같이 상이한 족의 화합물 반도체 나노 결정이 다수의 층을 형성할 수도 있다. Optionally, the core and/or the shell may be formed of compound semiconductor nanocrystals of different groups, such as group III-V compound semiconductor nanocrystals of the periodic table, such as InP/ZnS, InP/ZnSe, and GaP/ZnS, and compound semiconductor nanocrystals of group II-VI compound semiconductor nanocrystals of the periodic table. Crystals may form multiple layers.

또한, 코어 및/또는 쉘을 형성할 수 있는 금속 산화물 나노 결정은 주기율표 Ⅱ족 또는 Ⅲ족 금속 산화물 결정일 수 있다. 일례로, 코어 및/또는 쉘에 적용될 수 있는 금속 산화물 나노 결정은 MgO, CaO, SrO, BaO, Al2O3 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. In addition, the metal oxide nanocrystals capable of forming the core and/or the shell may be group II or III metal oxide crystals of the periodic table. For example, the metal oxide nanocrystals that can be applied to the core and/or the shell may be selected from the group consisting of MgO, CaO, SrO, BaO, Al 2 O 3 and combinations thereof.

필요한 경우, 코어 및/또는 쉘을 구성하는 반도체 나노 결정은 Eu, Er, Tb, Tm, Dy과 같은 희토류 원소 또는 이들의 임의의 조합으로 도핑(doping)되거나 도핑되지 않거나, 또는 Mn, Cu, Ag, Al, Mg과 같은 전이 금속 원소 또는 이들의 임의의 조합으로 도핑될 수 있다.If necessary, the semiconductor nanocrystal constituting the core and/or the shell may be doped or undoped with a rare earth element such as Eu, Er, Tb, Tm, Dy or any combination thereof, or Mn, Cu, Ag , transition metal elements such as Al, Mg or any combination thereof.

예를 들어, 양자점 또는 양자막대를 구성하는 코어는 ZnSe, ZnTe, CdSe, CdTe, InP, ZnCdS, CuxIn1-xS, CuxIn1-xSe, AgxIn1-xS 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. 또한, 양자점 또는 양자막대를 구성하는 쉘은 ZnS, GaP, CdS, ZnSe, CdS/ZnS, ZnSe/ZnS, ZnS/ZnSe/CdSe, GaP/ZnS, CdS/CdZnS/ZnS, ZnS/CdSZnS, CdXZn1-xS 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. For example, the core constituting the quantum dot or quantum rod is ZnSe, ZnTe, CdSe, CdTe, InP, ZnCdS, Cu x In 1-x S, Cu x In 1-x Se, Ag x In 1-x S and these It may be selected from the group consisting of a combination of. In addition, the shell constituting the quantum dot or quantum rod is ZnS, GaP, CdS, ZnSe, CdS/ZnS, ZnSe/ZnS, ZnS/ZnSe/CdSe, GaP/ZnS, CdS/CdZnS/ZnS, ZnS/CdSZnS, Cd X Zn It may be selected from the group consisting of 1-x S and combinations thereof.

한편, 양자점 또는 양자막대는 균질 합금(homogeneous alloy) 양자점/양자막대 또는 경도 합금(gradient alloy) 양자점/양자막대와 같은 합금 양자점/양자막대(alloy QDs/alloy QRs; 일례로, CdSxSe1-x, CdSexTe1-x, ZnxCd1-xSe)일 수도 있다. On the other hand, quantum dots or quantum rods are alloy quantum dots/quantum rods such as homogeneous alloy quantum dots/quantum rods or gradient alloy quantum dots/quantum rods (alloy QDs/alloy QRs; for example, CdS x Se 1- x , CdSe x Te 1-x , Zn x Cd 1-x Se).

발광물질층(350)이 양자점 또는 양자막대와 같은 무기 발광 입자로 이루어지는 경우, 용매에 양자점 또는 양자막대를 포함하는 용액을 이용한 공정을 통하여 제 1 전하이동층(340), 예를 들어 정공수송층(344) 상에 도포된 뒤에, 용매를 휘발시킴으로써 발광물질층(350)을 형성한다. When the light emitting material layer 350 is made of inorganic light emitting particles such as quantum dots or quantum rods, the first charge transfer layer 340, for example, the hole transport layer ( 344), the light emitting material layer 350 is formed by volatilizing the solvent.

하나의 예시적인 실시형태에서, 발광물질층(350)은 용매에 발광 나노 입자인 양자점 또는 양자 막대가 포함된 분산액을 코팅하는 용액 공정을 통하여 제 1 전하이동층(340) 상에 코팅하고, 용매를 휘발시켜 형성할 수 있다. 발광물질층(350)을 형성하는 방법으로서 스핀 코팅, 드롭 코팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅, 롤 코팅, 플로 코팅, 캐스팅 공정, 스크린 인쇄 또는 잉크젯 프린팅 방식과 같은 용액 공정을 단독 또는 조합할 수 있다. In one exemplary embodiment, the light emitting material layer 350 is coated on the first charge transfer layer 340 through a solution process of coating a dispersion containing quantum dots or quantum rods, which are light emitting nanoparticles, in a solvent, and It can be formed by volatilizing. As a method of forming the light emitting material layer 350, solution processes such as spin coating, drop coating, dip coating, spray coating, roll coating, flow coating, casting, screen printing, or inkjet printing may be used alone or in combination.

하나의 예시적인 실시형태에서, 발광물질층(350)은 440 nm, 530 nm, 620 nm의 PL 발광 특성을 가지는 나노 무기 발광 입자인 양자점 또는 양자막대를 포함하여 백색 발광다이오드를 제작할 수 있다. 선택적으로, 발광물질층(350)은 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나의 색을 가지는 발광 나노 입자인 양자점 또는 양자막대를 포함하며, 그 중 어느 하나의 색으로 개별적으로 발광하도록 구현될 수 있다.In one exemplary embodiment, the light emitting material layer 350 may include quantum dots or quantum rods, which are nano-inorganic light emitting particles having PL light emission characteristics of 440 nm, 530 nm, and 620 nm, to manufacture a white light emitting diode. Optionally, the light-emitting material layer 350 includes quantum dots or quantum rods, which are light-emitting nanoparticles having any one color among red, green, and blue, and may be implemented to individually emit light in any one of them.

다른 선택적인 실시형태에서, 발광물질층(350)은 유기 발광 재료로 이루어질 수 있다. 발광물질층(350)이 유기 발광 재료로 이루어지는 경우, 통상적으로 사용되는 유기 발광 재료라면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 발광물질층(350)은 적색, 녹색 및/또는 청색을 발광하는 유기 발광 재료로 이루어질 수 있으며, 형광 재료 또는 인광 재료를 포함할 수 있다. 또한, 발광물질층(350)을 구성하는 유기 발광 재료는 호스트(host) 및 도펀트(dopant)를 포함할 수 있다. 유기 발광 재료가 호스트-도펀트 시스템으로 이루어지는 경우, 도펀트는 호스트 중량에 대하여 1 내지 50 중량%, 바람직하게는 1 내지 30 중량%의 비율로 도핑될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. In another alternative embodiment, the light emitting material layer 350 may be made of an organic light emitting material. When the light emitting material layer 350 is made of an organic light emitting material, it is not particularly limited as long as it is a commonly used organic light emitting material. For example, the light-emitting material layer 350 may be made of an organic light-emitting material that emits red, green, and/or blue light, and may include a fluorescent material or a phosphorescent material. In addition, the organic light emitting material constituting the light emitting material layer 350 may include a host and a dopant. When the organic light emitting material is composed of a host-dopant system, the dopant may be doped in an amount of 1 to 50% by weight, preferably 1 to 30% by weight, based on the weight of the host, but the present invention is not limited thereto.

발광물질층(350)에 사용되는 유기 호스트는 통상적으로 사용하는 물질이라면 특별히 한정되지 않는다. 일례로, 발광물질층(350)에 사용되는 유기 호스트는 트리스(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄(Tris(8-hydroxyquinoline)aluminum; Alq3), TCTA, PVK, 4,4'-비스(N-카바졸릴)-1,1'-바이페닐(4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl; CBP), 4,4'-비스(9-카바졸릴)-2,2'-디메틸바이페닐(4,4'-Bis(9-carbazolyl)-2,2'-dimethylbiphenyl; CDBP), 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene; ADN), 3-터르-부틸-9,10-디(나프트-2-일)안트라센(3-tert-butyl-9,10-di(naphtha-2-yl)anthracene; TBADN), 2-메틸-9,10-비스(나프탈렌-2-일)안트라센(2-methyl-9,10-bis(naphthalene-2-yl)anthracene; MADN), 1,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene, TPBi), 디스티릴아릴렌(distyrylarylene; DSA), mCP, 1,3,5-트리스(카바졸-9-일)벤젠(1,3,5-tris(carbazol-9-yl)benzene; TCP) 등으로 이루어질 수 있다. An organic host used in the light emitting material layer 350 is not particularly limited as long as it is a material commonly used. For example, the organic host used for the light emitting material layer 350 is tris(8-hydroxyquinoline)aluminum ; Alq 3 ), TCTA, PVK, 4,4'-bis(N- Carbazolyl) -1,1'-biphenyl (4,4'-bis (N-carbazolyl) -1,1'-biphenyl; CBP), 4,4'-bis (9-carbazolyl) -2,2 '-dimethylbiphenyl (4,4'-Bis (9-carbazolyl) -2,2'-dimethylbiphenyl; CDBP), 9,10-di (naphthalen-2-yl) anthracene (9,10-di (naphthalene- 2-yl) anthracene; ADN), 3-tert-butyl-9,10-di (naphtha-2-yl) anthracene (3-tert-butyl-9,10-di (naphtha-2-yl) anthracene; TBADN), 2-methyl-9,10-bis (naphthalen-2-yl) anthracene (2-methyl-9,10-bis (naphthalene-2-yl) anthracene; MADN), 1,3,5-tris ( N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene (1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene, TPBi), distyrylarylene (DSA), mCP, 1,3, 5-tris (carbazol-9-yl) benzene (1,3,5-tris (carbazol-9-yl) benzene; TCP) and the like.

발광물질층(350)이 적색을 발광할 때, 발광물질층(350)에 포함되는 도펀트는 5,6,11,12-테트라페닐나프탈렌(5,6,11,12-tetraphenylnaphthalene; Rubrene), 비스(2-벤조[b]티오펜-2-일-피리딘)(아세틸아세토네이트)이리듐(Ⅲ)(Bis(2-benzo[b]-thiophene-2-yl-pyridine)(acetylacetonate)iridium(Ⅲ); Ir(btp)2(acac)), 비스[1-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-이소퀴놀린](아세틸아세토네이트)iridium(Ⅲ)(Bis[1-(9,9-diemthyl-9H-fluorn-2-yl)-isoquinoline](acetylacetonate)iridium(Ⅲ); Ir(fliq)2(acac)), 비스[2-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-퀴놀린](acetylacetonate)iridium(Ⅲ)(Bis[2-(9,9-diemthyl-9H-fluorn-2-yl)-quinoline](acetylacetonate)iridium(Ⅲ); Ir(flq)2(acac)), 비스(2-페닐퀴놀린)(2-(3-메틸페닐)피리디네이트)이리듐(Ⅲ)(Bis-(2-phenylquinoline)(2-(3-methylphenyl)pyridinate)irideium(Ⅲ); Ir(phq)2typ), 이리듐(Ⅲ)비스(2-(2,4-디플루오로페닐)퀴놀린)피코리네이트(Iridium(Ⅲ)bis(2-(2,4-difluorophenyl)quinoline)picolinate; FPQIrpic) 등과 같은 유기 화합물 또는 유기 금속 착체를 포함할 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. When the light emitting material layer 350 emits red light, dopants included in the light emitting material layer 350 include 5,6,11,12-tetraphenylnaphthalene (Rubrene), bis (2-benzo[b]thiophene-2-yl-pyridine)(acetylacetonate)iridium(III)(Bis(2-benzo[b]-thiophene-2-yl-pyridine)(acetylacetonate)iridium(III) Ir(btp) 2 (acac)), bis[1-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)-isoquinoline](acetylacetonate)iridium(III)(Bis[1-( 9,9-diemthyl-9H-fluorn-2-yl)-isoquinoline](acetylacetonate)iridium(III);Ir(fliq) 2 (acac)), bis[2-(9,9-dimethyl-9H-fluorene) -2-yl)-quinoline](acetylacetonate)iridium(III)(Bis[2-(9,9-diemthyl-9H-fluorn-2-yl)-quinoline](acetylacetonate)iridium(III); Ir(flq) 2 (acac)), bis(2-phenylquinoline)(2-(3-methylphenyl)pyridinate)iridium(III)(Bis-(2-phenylquinoline)(2-(3-methylphenyl)pyridinate)irideium(Ⅲ ); Ir (phq) 2 typ), iridium (III) bis (2- (2,4-difluorophenyl) quinoline) picolinate ) picolinate; FPQIrpic) may include organic compounds or organic metal complexes, but the present invention is not limited thereto.

발광물질층(350)이 녹색을 발광할 때, 발광물질층(350)에 포함되는 도펀트는 N,N'-디메틸-퀴나크리돈(N,N'-dimethyl-quinacridone; DMQA), 쿠마린 6, 9,10-비스[N,N-디-(p-톨릴)-아미노]안트라센(9,10-bis[N,N-di-(p-tolyl)amino]anthracene; TTPA), 9,10-비스[페닐(m-톨릴)아미노]안트라센(9,10-bis[phenyl(m-tolyl)-amino]anthracene; TPA), 비스(2-페닐피리딘)(아세틸아세토네이트)이리듐(Ⅲ)(bis(2-phenylpyridine)(acetylacetonate)iridium(Ⅲ); Ir(ppy)2(acac)), 팩-트리스(2-페닐피리딘)이리듐(Ⅲ)(fac-tris(phenylpyridine)iridium(Ⅲ); fac-Ir(ppy)3), 트리스[2-(p-톨린)피리딘]이리듐(Ⅲ)(tris[2-(p-tolyl)pyridine]iridium(Ⅲ); Ir(mppy)3) 등과 같은 유기 화합물 또는 유기 금속 착체를 포함할 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.When the light emitting material layer 350 emits green light, dopants included in the light emitting material layer 350 include N,N'-dimethyl-quinacridone (DMQA), coumarin 6, 9,10-bis[N,N-di-(p-tolyl)-amino]anthracene (9,10-bis[N,N-di-(p-tolyl)amino]anthracene; TTPA), 9,10- Bis[phenyl(m-tolyl)amino]anthracene (9,10-bis[phenyl(m-tolyl)-amino]anthracene; TPA), bis(2-phenylpyridine)(acetylacetonate)iridium(III)(bis (2-phenylpyridine)(acetylacetonate)iridium(III); Ir(ppy) 2 (acac)), fac-tris(2-phenylpyridine)iridium(III)(fac-tris(phenylpyridine)iridium(III); fac- organic compounds such as Ir(ppy) 3 ), tris[2-(p-tolyl)pyridine]iridium(III) (tris[2-(p-tolyl)pyridine]iridium(III); Ir(mppy) 3 ); It may include an organometallic complex, but the present invention is not limited thereto.

발광물질층(350)이 청색을 발광할 때, 발광물질층(350)에 포함되는 도펀트는 4,4'-비스[4-(디-p-톨릴아미노)스트릴]바이페닐(4,4'-bis[4-(di-p-tolylamino)styryl]biphenyl; DPAVBi), 페릴렌(perylene), 2,5,8,11-테트라-터르-부틸페릴렌(2,5,8,11-tetra-tert-butylpherylene; TBPe), 비스(3,5-디플루오로-2-(2-피리딜)페닐-(2-카르복시피리딜)이리듐(Ⅲ)(bis(3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl-(2-carbozylpyridyl)iridium(Ⅲ); FirPic), mer-트리스(1-페닐-3-메틸이미다졸린-2-일리덴-C,C2')이리듐(Ⅲ)(mer-tris(1-phenyl-3-methylimidazolin-2ylidene-C,C2')iridium(Ⅲ); mer-Ir(pmi)3), 트리스(2-(4,6-디플루오로페닐)피리딘)이리듐(Ⅲ)(tris(2-(4,6-difluorophenyl)pyridine)iridium(Ⅲ); Ir(Fppy)3) 등과 같은 유기 화합물 또는 유기 금속 착체를 포함할 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. When the light emitting material layer 350 emits blue light, the dopant included in the light emitting material layer 350 is 4,4'-bis[4-(di-p-tolylamino)stryl]biphenyl(4,4 '-bis[4-(di-p-tolylamino)styryl]biphenyl; DPAVBi), perylene, 2,5,8,11-tetra-tert-butylperylene (2,5,8,11- tetra-tert-butylpherylene; TBPe), bis(3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl-(2-carboxypyridyl)iridium(III)(bis(3,5-difluoro-2 -(2-pyridyl)phenyl-(2-carbozylpyridyl)iridium(III); FirPic), mer-tris(1-phenyl-3-methylimidazolin-2-ylidene-C,C2')iridium(III) (mer-tris(1-phenyl-3-methylimidazolin-2ylidene-C,C2')iridium(III); mer-Ir(pmi) 3 ), tris(2-(4,6-difluorophenyl)pyridine) Iridium (III) (tris (2- (4,6-difluorophenyl) pyridine) iridium (III); Ir (Fppy) 3 ) may include organic compounds or organic metal complexes, but the present invention is not limited thereto. .

필요에 따라, 발광물질층(350)이 유기 발광 재료로 이루어지는 경우, 발광물질층(350)은 지연형광 물질을 포함할 수 있다. If necessary, when the light emitting material layer 350 is made of an organic light emitting material, the light emitting material layer 350 may include a delayed fluorescent material.

발광물질층(350)이 유기 발광 재료로 이루어지는 경우, 발광물질층(350)은 진공 기상 증착법, 스퍼터링법을 포함하는 진공 증착 공정이나, 스핀 코팅, 드롭 코팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅, 롤 코팅, 플로 코팅, 캐스팅 공정, 스크린 인쇄 또는 잉크젯 프린팅 방식과 같은 용액 공정을 단독 또는 조합하여 사용할 수 있다. When the light emitting material layer 350 is made of an organic light emitting material, the light emitting material layer 350 may be formed by a vacuum deposition process including vacuum vapor deposition or sputtering, spin coating, drop coating, dip coating, spray coating, roll coating, Solution processes such as flow coating, casting process, screen printing or inkjet printing may be used alone or in combination.

일례로, 발광물질층(350)은 5 내지 300 nm, 바람직하게는 10 내지 200 nm의 두께로 형성될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. For example, the light emitting material layer 350 may be formed to a thickness of 5 to 300 nm, preferably 10 to 200 nm, but the present invention is not limited thereto.

예시적인 실시형태에 따르면, 발광물질층(350)은 양자점 또는 양자막대와 같은 무기 발광 입자를 포함할 수 있다. 발광다이오드(300)의 전류 밀도를 증가시키거나 구동 전압을 높여서 휘도를 높이는 경우, 유기 발광 물질이 분해(degradation)될 수 있다. 발광을 구현하고자 하는 경우에 유기 발광 물질로 이루어지는 발광물질층이 쉽게 분해되면서 발광 수명이 저하될 수 있다. According to an exemplary embodiment, the light emitting material layer 350 may include inorganic light emitting particles such as quantum dots or quantum rods. When the luminance is increased by increasing the current density or driving voltage of the light emitting diode 300, the organic light emitting material may be degraded. In the case of implementing light emission, the light emitting material layer made of an organic light emitting material is easily decomposed, and thus the lifespan of light emission may be reduced.

한편, 제 2 전하이동층(360)은 발광물질층(350)과 제 2 전극(320) 사이에 위치한다. 본 실시형태에서, 제 2 전하이동층(360)은 발광물질층(350)으로 전자를 공급하는 전자이동층(electron transfer layer)일 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 제 2 전하이동층(360)은 제 2 전극(320)과 발광물질층(350) 사이에서 제 2 전극(320)에 인접하게 위치하는 전자주입층(electron injection layer; EIL, 362)과, 제 2 전극(320)과 발광물질층(350) 사이에서 발광물질층(350)에 인접하게 위치하는 전자수송층(electron transport layer; ETL, 364)을 포함할 수 있다. Meanwhile, the second charge transfer layer 360 is positioned between the light emitting material layer 350 and the second electrode 320 . In this embodiment, the second charge transfer layer 360 may be an electron transfer layer supplying electrons to the light emitting material layer 350 . In one exemplary embodiment, the second charge transfer layer 360 is an electron injection layer disposed adjacent to the second electrode 320 between the second electrode 320 and the light emitting material layer 350. ;

전자주입층(362)은 제 2 전극(320)으로부터 발광물질층(350)으로의 전자 주입을 용이하게 한다. 예를 들어, 전자주입층(362)은 Al, Cd, Cs, Cu, Ga, Ge, In, Li과 같은 금속에 불소가 도핑되거나 결합된 소재로 이루어지거나, Al, Mg, In, Li, Ga, Cd, Cs, Cu 등으로 도핑되거나 도핑되지 않은 이산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화지르코늄(ZrO), 산화주석(SnO2), 산화텅스텐(WO3), 산화탄탈륨(Ta2O3)와 같은 금속 산화물로 이루어질 수 있다. The electron injection layer 362 facilitates electron injection from the second electrode 320 into the light emitting material layer 350 . For example, the electron injection layer 362 is made of a material in which fluorine is doped or combined with a metal such as Al, Cd, Cs, Cu, Ga, Ge, In, or Li, or Al, Mg, In, Li, or Ga. Titanium dioxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), zirconium oxide (ZrO), tin oxide (SnO 2 ), tungsten oxide (WO 3 ), tantalum oxide (Ta 2 O 3 ).

전자수송층(364)은 발광물질층(350)으로 전자를 전달한다. 전자수송층(364)은 무기물 및/또는 유기물로 이루어질 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 발광물질층(350)이 무기 발광 입자로 이루어지는 경우, 발광물질층(350)과의 계면 결함을 방지하여 소자를 구동할 때 안정성을 확보할 수 있도록 전자수송층(364)은 무기물로 이루어질 수 있다. 전자수송층(364)이 전하 이동도(mobility)가 우수한 무기물로 이루어지는 경우, 제 2 전극(320)에서 제공되는 전자의 전달 속도가 향상될 수 있고, 전자 농도가 크기 때문에, 발광물질층(350)으로 전자가 효율적으로 수송될 수 있다. The electron transport layer 364 transfers electrons to the light emitting material layer 350 . The electron transport layer 364 may be made of an inorganic material and/or an organic material. In one exemplary embodiment, when the light emitting material layer 350 is made of inorganic light emitting particles, the electron transport layer 364 prevents interface defects with the light emitting material layer 350 to secure stability when driving the device. ) may be made of an inorganic material. When the electron transport layer 364 is made of an inorganic material having excellent charge mobility, the transfer rate of electrons provided from the second electrode 320 can be improved and the electron concentration is high, so that the light emitting material layer 350 electrons can be transported efficiently.

또한, 발광물질층(350)이 무기 발광 입자로 이루어지는 경우, 유기 화합물의 최고준위점유분자궤도(highest occupied molecular orbital; HOMO)에 대응되는 무기 발광 입자의 가전자대(valence band; VB) 에너지 준위는 매우 깊다(deep). 통상적으로 전자 전달 특성을 가지는 유기 화합물의 HOMO 에너지 준위는 무기 발광 입자의 가전자대(VB) 에너지 준위보다 얕다(shallow). 이 경우, 제 1 전극(310)으로부터 무기 발광 입자로 이루어지는 발광물질층(350)으로 주입된 정공이 유기 화합물로 이루어지는 전자수송층(364)을 지나 제 2 전극(320)으로 누설(leakage)되는 문제가 발생할 수 있다. In addition, when the light emitting material layer 350 is composed of inorganic light emitting particles, the valence band (VB) energy level of the inorganic light emitting particles corresponding to the highest occupied molecular orbital (HOMO) of the organic compound is very deep. In general, the HOMO energy level of organic compounds having electron transport characteristics is shallower than the valence band (VB) energy level of inorganic light-emitting particles. In this case, holes injected from the first electrode 310 into the light emitting material layer 350 made of inorganic light emitting particles pass through the electron transport layer 364 made of organic compounds and leak to the second electrode 320. may occur.

따라서, 하나의 예시적인 실시형태에서, 전자수송층(364)은 가전자대(VB) 에너지 준위가 상대적으로 깊은(deep) 무기물로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 가전자대(VB) 에너지 준위와, 유기 화합물의 최저준위비점유분자궤도(lowest unoccupied molecular orbital; LUMO) 에너지 준위에 대응되는 전도대(conduction band) 에너지 준위 사이의 에너지 밴드갭(Eg)이 넓은 무기물을 전자수송층(364)의 소재로 사용할 수 있다. 이 경우, 무기 발광 재료로 이루어질 수 있는 발광물질층(350)으로 주입된 정공이 전자수송층(364)으로 누설되지 않으며, 제 2 전극(320)으로부터 제공되는 전자가 효율적으로 발광물질층(350)에 주입될 수 있다. Accordingly, in one exemplary embodiment, the electron transport layer 364 may be formed of an inorganic material having a relatively deep valence band (VB) energy level. Preferably, the energy band gap (Eg) between the valence band (VB) energy level and the conduction band energy level corresponding to the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) energy level of the organic compound This wide inorganic material can be used as a material for the electron transport layer 364. In this case, holes injected into the light emitting material layer 350, which may be made of an inorganic light emitting material, do not leak to the electron transport layer 364, and electrons provided from the second electrode 320 efficiently penetrate the light emitting material layer 350. can be injected into

전자수송층(364)이 무기물로 이루어지는 경우, 전자수송층(364)은 Al, Mg, In, Li, Ga, Cd, Cs, Cu 등으로 도핑되거나 도핑되지 않은 금속산화물; Al, Mg, In, Li, Ga, Cd, Cs, Cu 등으로 도핑되거나 도핑되지 않은 반도체 입자; 금속 질화물 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 무기물을 포함한다. When the electron transport layer 364 is made of an inorganic material, the electron transport layer 364 may be a metal oxide doped or undoped with Al, Mg, In, Li, Ga, Cd, Cs, Cu, or the like; semiconductor particles doped or undoped with Al, Mg, In, Li, Ga, Cd, Cs, Cu or the like; and an inorganic material selected from the group consisting of metal nitrides and combinations thereof.

일례로, 전자수송층(364)을 형성하는 금속산화물은 아연(Zn), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta), 하프늄(Hf), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr), 바륨(Ba) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 금속의 산화물을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 전자수송층(364)을 형성하는 금속산화물은 티타늄산화물(TiO2), 아연산화물(ZnO), 아연마그네슘산화물(ZnMgO), 아연칼슘산화물(ZnCaO), 지르코늄산화물(ZrO2), 주석산화물(SnO2), 주석마그네슘산화물(SnMgO), 텅스텐산화물(WO3), 탄탈륨산화물(Ta2O3), 하프늄산화물(HfO3), 알루미늄산화물(Al2O3), 바륨티타늄산화물(BaTiO3), 바륨지르코늄산화물(BaZrO3) 및 이들의 조합을 포함하지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. For example, the metal oxide forming the electron transport layer 364 is zinc (Zn), calcium (Ca), magnesium (Mg), titanium (Ti), tin (Sn), tungsten (W), tantalum (Ta), hafnium It may include an oxide of a metal selected from the group consisting of (Hf), aluminum (Al), zirconium (Zr), barium (Ba), and combinations thereof. More specifically, the metal oxide forming the electron transport layer 364 is titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), zinc magnesium oxide (ZnMgO), zinc calcium oxide (ZnCaO), zirconium oxide (ZrO 2 ), tin Oxide (SnO 2 ), tin magnesium oxide (SnMgO), tungsten oxide (WO 3 ), tantalum oxide (Ta 2 O 3 ), hafnium oxide (HfO 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), barium titanium oxide (BaTiO 3 ), barium zirconium oxide (BaZrO 3 ), and combinations thereof, but the present invention is not limited thereto.

전자수송층(364)을 형성할 수 있는 다른 무기물은 Al, Mg, In, Li, Ga, Cd, Cs, Cu 등으로 도핑되거나 도핑되지 않은 CdS, ZnSe, ZnS와 같은 반도체 입자; Si3N4와 같은 질화물 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 무기물을 포함한다. Other inorganic materials capable of forming the electron transport layer 364 include semiconductor particles such as CdS, ZnSe, and ZnS doped or undoped with Al, Mg, In, Li, Ga, Cd, Cs, or Cu; It includes an inorganic material selected from the group consisting of nitrides such as Si 3 N 4 and combinations thereof.

한편, 전자수송층(364)이 유기물로 이루어지는 경우, 전자수송층(364)은 옥사졸계 화합물, 이소옥사졸계 화합물, 트리아졸계 화합물, 이소티아졸계 화합물, 옥사디아졸계 화합물, 티아디아졸계 화합물, 페난트롤린(phenanthroline)계 화합물, 페릴렌(perylene)계 화합물, 벤족사졸계 화합물, 벤조티아졸계 화합물, 벤즈이미다졸계 화합물, 트리아진계 화합물이나 알루미늄 착물과 같은 유기물을 사용할 수 있다. 구체적으로, 전자수송층(464)을 구성할 수 있는 유기 물질은 3-(바이페닐-4-일)-5-(4-테트라부틸페닐)-4-페닐-4H-1,2,4-트리아졸(3-(biphenyl-4-yl)-5-(4-tertbutylphenyl)-4-phenyl-4H-1,2,4-triazole, TAZ), 바소큐프로인(bathocuproine, 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; BCP), 2,2',2"-(1,3,5-벤자인트리일)-트리스(1-페닐-1-H-벤즈이미아졸)(2,2',2"-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole); TPBi), 트리스(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄(Tris(8-hydroxyquinoline)aluminum; Alq3), 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)-4-페닐페놀레이트 알루미늄(Ⅲ) (bis(2-methyl-8-quninolinato)-4-phenylphenolatealuminum (Ⅲ); Balq), 비스(2-메틸-퀴놀리나토)(트리페닐실록시) 알루미늄(Ⅲ)(bis(2-methyl-quinolinato)(tripnehylsiloxy) aluminum (Ⅲ); Salq) 및 이들의 조합으로 구성되는 소재에서 선택될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. On the other hand, when the electron transport layer 364 is made of an organic material, the electron transport layer 364 includes an oxazole-based compound, an isoxazole-based compound, a triazole-based compound, an isothiazole-based compound, an oxadiazole-based compound, a thiadiazole-based compound, and phenanthroline. An organic material such as a phenanthroline-based compound, a perylene-based compound, a benzoxazole-based compound, a benzothiazole-based compound, a benzimidazole-based compound, a triazine-based compound, or an aluminum complex may be used. Specifically, the organic material capable of constituting the electron transport layer 464 is 3-(biphenyl-4-yl)-5-(4-tetrabutylphenyl)-4-phenyl-4H-1,2,4-tria. Sol (3-(biphenyl-4-yl)-5-(4-tertbutylphenyl)-4-phenyl-4H-1,2,4-triazole, TAZ), bathocuproine ( 2,9-dimethyl- 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; BCP), 2,2',2"-(1,3,5-benzyntriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimiazole) ( 2,2',2 "-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole); TPBi), Tris(8-hydroxyquinoline) aluminum ( Tris(8-hydroxyquinoline) )aluminum; Alq 3 ), bis(2-methyl-8-quinolinato)-4-phenylphenolate aluminum(III) (bis(2-methyl-8-quninolinato)-4-phenylphenolatealuminum (III); Balq) , selected from materials consisting of bis(2-methyl-quinolinato)(triphenylsiloxy) aluminum(III) (Salq) and combinations thereof It may be, but the present invention is not limited thereto.

제 1 전하이동층(340)과 유사하게, 도 2에서 제 2 전하이동층(360)은 전자주입층(362)과 전자수송층(364)의 2층으로 도시하였으나, 제 2 전하이동층(360)은 전자수송층(364)의 1층으로만 이루어질 수도 있다. 또한, 전술한 무기물로 이루어지는 전자 수송 재료에 세슘카보네이트를 블렌딩한 전자수송층(364)의 1층으로 제 2 전하이동층(360)을 형성할 수도 있다. Similar to the first charge transfer layer 340, the second charge transfer layer 360 in FIG. 2 is shown as two layers of an electron injection layer 362 and an electron transport layer 364, but the second charge transfer layer 360 ) may be formed of only one layer of the electron transport layer 364. In addition, the second charge transfer layer 360 may be formed with one layer of the electron transport layer 364 obtained by blending cesium carbonate with the aforementioned inorganic electron transport material.

전자주입층(362) 및/또는 전자수송층(364)을 포함하는 제 2 전하이동층(360)은 진공 기상 증착법, 스퍼터링법과 같은 진공 증착 공정이나, 스핀 코팅, 드롭 코팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅, 롤 코팅, 플로 코팅, 캐스팅 공정, 스크린 인쇄 또는 잉크젯 프린팅 방식과 같은 용액 공정을 단독 또는 조합하여 형성될 수 있다. 일례로, 전자주입층(362) 및 전자수송층(364)은 각각 10 내지 200 nm, 바람직하게는 10 내지 100 nm의 두께로 적층될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. The second charge transfer layer 360 including the electron injection layer 362 and/or the electron transport layer 364 may be formed by a vacuum deposition process such as vacuum vapor deposition or sputtering, spin coating, drop coating, dip coating, spray coating, It may be formed by using a solution process such as roll coating, flow coating, casting process, screen printing or inkjet printing alone or in combination. For example, each of the electron injection layer 362 and the electron transport layer 364 may be laminated to a thickness of 10 to 200 nm, preferably 10 to 100 nm, but the present invention is not limited thereto.

한편, 제 1 전하이동층(340)을 구성하는 정공수송층(344)이 유기물로 이루어지고, 제 2 전하이동층(360)이 무기물로 이루어지는 혼성 전하이동층을 도입하는 경우, 발광다이오드(300)의 발광 특성이 향상될 수 있다. On the other hand, when a hybrid charge transfer layer is introduced in which the hole transport layer 344 constituting the first charge transfer layer 340 is made of an organic material and the second charge transfer layer 360 is made of an inorganic material, the light emitting diode 300 The luminous properties of can be improved.

선택적인 실시형태에서, 정공이 발광물질층(350)을 지나 제 2 전극(320)으로 이동하거나, 전자가 발광물질층(350)을 지나 제 1 전극(310)으로 이동하는 경우, 소자의 수명과 효율에 감소를 가져올 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 발광다이오드(300)는 발광물질층(350)에 인접하여 적어도 1개의 엑시톤 차단층이 위치할 수 있다. In an alternative embodiment, the lifetime of the device is determined when holes move through the light emitting material layer 350 to the second electrode 320 or when electrons move through the light emitting material layer 350 to the first electrode 310. and can reduce efficiency. To prevent this, in the light emitting diode 300 according to the exemplary embodiment of the present invention, at least one exciton blocking layer may be positioned adjacent to the light emitting material layer 350 .

예를 들어, 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 양자점 발광다이오드(300)는 정공수송층(344)과 발광물질층(350) 사이에 전자의 이동을 제어, 방지할 수 있는 전자차단층(electron blocking layer, EBL; 도시하지 않음)이 위치할 수 있다. 일례로, 전자차단층(도시하지 않음)은 TCTA, 트리스[4-(디에틸아미노)페닐]아민(tris[4-(diethylamino)phenyl]amine),N-(바이페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민, 트리-p-톨릴아민(tri-p-tolylamine), 1,1-비스(4-(N,N-디(p-톨릴)아미노)페닐)사이클로헥산(1,1-bis(4-(N,N'-di(ptolyl)amino)phenyl)cyclohexane; TAPC), m-MTDATA, 1,3-비스(N-카바졸릴)벤젠(1,3-bis(N-carbazolyl)benzene;mCP),3,3'-비스(N-카바졸릴)-1,1'-바이페닐(3,3'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl; mCBP), Poly-TPD,프탈로시아닌구리(copper phthalocyanine; CuPc), DNTPD 및/또는1,3,5-트리스[4-(디페닐아미노)페닐]벤젠(1,3,5-tris[4-(diphenylamino)phenyl]benzene; TDAPB) 등으로 이루어질 수 있다. For example, the quantum dot light emitting diode 300 according to the exemplary embodiment of the present invention is an electron blocking layer capable of controlling or preventing the movement of electrons between the hole transport layer 344 and the light emitting material layer 350. layer, EBL; not shown) may be located. For example, the electron blocking layer (not shown) is TCTA, tris [4- (diethylamino) phenyl] amine (tris [4- (diethylamino) phenyl] amine), N- (biphenyl-4-yl) - 9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine, tri-p-tolylamine , 1,1-bis (4- (N, N-di (p-tolyl) amino) phenyl) cyclohexane (1,1-bis (4- (N, N'-di (ptolyl) amino) phenyl) cyclohexane TAPC), m-MTDATA, 1,3-bis (N-carbazolyl) benzene (1,3-bis (N-carbazolyl) benzene; mCP), 3,3'-bis (N-carbazolyl) -1 , 1'-biphenyl (3,3'-bis (N-carbazolyl) -1,1'-biphenyl; mCBP), Poly-TPD, copper phthalocyanine (CuPc), DNTPD and / or 1,3, 5-tris [4- (diphenylamino) phenyl] benzene (1,3,5-tris [4- (diphenylamino) phenyl] benzene; TDAPB) and the like.

또한, 발광물질층(350)과 전자수송층(364) 사이에 제 2 엑시톤 차단층으로서 정공차단층(hole blocking layer, HBL, 도시하지 않음)이 위치하여 발광물질층(350)과 전자수송층(364) 사이에서의 정공의 이동을 방지할 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 정공차단층(도시하지 않음)의 소재로서 전자수송층(364)에 사용될 수 있는 옥사졸계 화합물, 이소옥사졸계 화합물, 트리아졸계 화합물, 이소티아졸계 화합물, 옥사디아졸계 화합물, 티아디아졸계 화합물, 페난트롤린(phenanthroline)계 화합물, 페릴렌(perylene)계 화합물, 벤족사졸계 화합물, 벤조티아졸계 화합물, 벤즈이미다졸계 화합물, 트리아진계 화합물이나 알루미늄 착물과 같은 유기물을 사용할 수 있다. In addition, a hole blocking layer (HBL, not shown) is positioned as a second exciton blocking layer between the light emitting material layer 350 and the electron transporting layer 364, so that the light emitting material layer 350 and the electron transporting layer 364 ) can prevent the movement of holes between them. In one exemplary embodiment, an oxazole-based compound, an isoxazole-based compound, a triazole-based compound, an isothiazole-based compound, or an oxadiazole-based compound that can be used for the electron transport layer 364 as a material for a hole blocking layer (not shown) , thiadiazole-based compounds, phenanthroline-based compounds, perylene-based compounds, benzoxazole-based compounds, benzothiazole-based compounds, benzimidazole-based compounds, triazine-based compounds, or organic materials such as aluminum complexes may be used. can

예를 들어 정공차단층(도시하지 않음)은 발광물질층(350)에 사용된 소재와 비교해서 HOMO 에너지 준위가 깊은(낮은) 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; BCP), BAlq, Alq3, PBD, 스파이로-PBD 및/또는 Liq 등으로 이루어질 수 있다.For example, the hole blocking layer (not shown) is 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10- which has a deep (low) HOMO energy level compared to the material used for the light emitting material layer 350. phenanthroline (2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; BCP), BAlq, Alq3, PBD, spiro-PBD, and/or Liq.

한편, 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따르면, 전자이동층일 수 있는 제 2 전자이동층(360)과 제 2 전극(320) 사이에 전하제어층(370)이 위치한다. 예를 들어, 전자수송층(364)의 소재로서 유기물을 대신하여 무기물을 사용하면, 발광다이오드(300)의 구동 전압이 감소하고, 전자 이동도가 우수하기 때문에 전하 주입 측면에서 유리하다. Meanwhile, according to the first exemplary embodiment of the present invention, the charge control layer 370 is positioned between the second electron transfer layer 360, which may be an electron transfer layer, and the second electrode 320. For example, using an inorganic material instead of an organic material as a material for the electron transport layer 364 is advantageous in terms of charge injection because the driving voltage of the light emitting diode 300 is reduced and electron mobility is excellent.

전자수송층(364)의 소재로서 무기물을 이용하는 경우, 무기물의 내부 결함(defect)에 의하여 전자가 하전되어, 전자가 전자수송층(364)에 축적된다. 이로 인한 전자의 하전 포획(charging trap) 또는 엑시톤 포획(exciton trap)이 발생한다. 전자수송층(364)에 축적된 전자는 인접한 발광물질층(350)을 구성하는 발광 재료에도 영향을 미쳐서, 발광물질층(350)에서도 전하의 하전이 야기된다. 이에 따라, 발광다이오드(300)가 효율적으로 구동하지 못하게 되어, 발광다이오드(300)의 발광 효율이 저하되고, 발광 수명이 짧아진다. In the case of using an inorganic material as a material for the electron transport layer 364 , electrons are charged by internal defects of the inorganic material, and electrons are accumulated in the electron transport layer 364 . As a result, a charging trap of electrons or an exciton trap occurs. The electrons accumulated in the electron transport layer 364 also affect the light emitting materials constituting the adjacent light emitting material layer 350, so that the light emitting material layer 350 is also charged. Accordingly, the light emitting diode 300 is not driven efficiently, and thus the light emitting efficiency of the light emitting diode 300 is lowered and the light emitting life is shortened.

하지만, 본 발명의 제 1 실시형태에 따르면, 제 2 전하이동층(360), 예를 들어 전자수송층(364)과 제 2 전극(320) 사이에 도전성 재료와 에너지 밴드갭이 넓은 재료를 포함하는 전하제어층(370)을 도입한다. 도입된 전하제어층(370)으로 인하여 전자 수송 재료의 내부 결함에 의하여 전자가 축적되는 것을 방지할 수 있으며, 전자의 축적에 기인하는 하전 포획을 방지할 수 있다. 또한, 발광물질층(350)으로 전자와 정공이 균형 있게 주입될 수 있다. However, according to the first embodiment of the present invention, the second charge transfer layer 360, for example, between the electron transport layer 364 and the second electrode 320 includes a conductive material and a material having a wide energy band gap. A charge control layer 370 is introduced. Due to the introduced charge control layer 370, accumulation of electrons due to internal defects of the electron transport material may be prevented, and charge capture due to accumulation of electrons may be prevented. In addition, electrons and holes may be injected into the light emitting material layer 350 in a balanced manner.

전하제어층(370)은 도전성 고분자인 제 1 물질과, 에너지 밴드갭이 상대적으로 넓은 제 2 물질을 포함할 수 있다. 도전성 고분자는 전자수송층(364)을 구성하는 소재의 내부 결함에 의한 전자의 하전으로 야기되는 정전기의 발생을 방지한다. 일례로, 전하제어층(370)을 형성하는 제 1 물질인 도전성 고분자는 폴리페닐렌(polyphenylene), 폴리페닐렌비닐렌(polyphenylenevinylene, 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesuflide), 폴리(에틸렌디옥시티오펜):폴리스티렌설포네이트(PEDOT:PSS), 폴리아닐린(polyaniline; PAN), 폴리피롤(polypyrrole; PPy), 폴리티오펜(polythiophene; PT), 폴리아세틸렌(polyacethylene) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. The charge control layer 370 may include a first material that is a conductive polymer and a second material that has a relatively wide energy band gap. The conductive polymer prevents the generation of static electricity caused by the charge of electrons due to internal defects of the material constituting the electron transport layer 364 . For example, the conductive polymer that is the first material forming the charge control layer 370 is polyphenylene, polyphenylenesulfide, or poly(ethylenedioxythiophene): It may be selected from the group consisting of polystyrenesulfonate (PEDOT:PSS), polyaniline (PAN), polypyrrole (PPy), polythiophene (PT), polyacetylene (polyacethylene), and combinations thereof. .

제 2 물질은 에너지 밴드갭이 넓은 소재로 이루어질 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 제 2 물질은 전자수송층(364)을 구성하는 무기물 소재에 비하여 에너지 밴드갭이 넓은 물질일 수 있다. 일례로, 전자수송층(364)이 금속산화물로 이루어지는 경우, 유기물의 최고준위점유분자궤도(highest occupied molecular orbital; HOMO) 에너지 준위에 상응하는 무기물인 금속산화물의 가전자대(valence band; VB) 에너지 준위는 대략 -7.7 내지 -7.3 eV이다. 또한 유기물의 최저준위비점유분자궤도(lowest unoccupied molecular orbital; LUMO) 에너지 준위에 상응하는 무기물인 금속산화물의 전도대(conduction band; CB) 에너지 준위는 대략 -4.2 내지 -3.7 eV이다. The second material may be made of a material having a wide energy band gap. In one exemplary embodiment, the second material may be a material having a wider energy band gap than an inorganic material constituting the electron transport layer 364 . For example, when the electron transport layer 364 is made of a metal oxide, the valence band (VB) energy level of an inorganic metal oxide corresponding to the highest occupied molecular orbital (HOMO) energy level of an organic material is approximately -7.7 to -7.3 eV. In addition, the conduction band (CB) energy level of an inorganic metal oxide corresponding to the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) energy level of an organic material is approximately -4.2 to -3.7 eV.

이들 금속산화물에 비하여 에너지 밴드갭이 넓은 제 2 물질은 실록산 경화물, (메트)아크릴레이트계 고분자, 비닐알코올계 고분자 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. 본 명세서에서 (메트)아크릴레이트계란, 아크릴레이트계 및 메타크릴레이트계를 모두 지칭하는 의미로 사용된다. The second material having a wider energy band gap than these metal oxides may be selected from the group consisting of cured siloxanes, (meth)acrylate-based polymers, vinyl alcohol-based polymers, and combinations thereof. In this specification, a (meth)acrylate system is used to refer to both an acrylate system and a methacrylate system.

예시적인 실시형태에서, 전하제어층(370)을 구성하는 제 2 물질인 실록산 경화물은 하기 화학식 1로 표시되는 실란 모노머로부터 합성될 수 있다. In an exemplary embodiment, the cured siloxane, which is the second material constituting the charge control layer 370, may be synthesized from a silane monomer represented by Chemical Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018116260852-pat00002
Figure 112018116260852-pat00002

화학식 1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, 하이드록시기, C1~C10 직쇄 또는 측쇄의 알킬기, C2~C10 알케닐기, C1~C10 알콕시기, C1~C10 알킬 아미노기, C1~C10 알킬 아크릴옥시기, C1~C10 알킬 메타크릴옥시기, 티올기, C1~C10 알킬 티올기, 에폭시기, C1~C10 알킬 에폭시기, C5~C20 사이클로알킬 에폭시기, C4~C20 헤테로 아릴 에폭시기, 글리시딜옥시기, C1~C10 알킬 글리시딜옥시기, 치환되지 않거나 할로겐 원자로 치환된 C5~C20 아릴기, 치환되지 않거나 할로겐 원자로 치환된 C4~C20 헤테로 아릴기, C5~C20 아릴옥시기, C4~C20 헤테로 아릴옥시기, C5~C20 아릴 아미노기 및 C5~C20 헤테로 아릴 아미노기로 구성되는 군에서 선택됨; R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, C1~C10 직쇄 또는 측쇄의 알킬기, C1~C10 알킬 아미노기, 치환되지 않거나 할로겐 원자로 치환된 C5~C20 아릴기, 치환되지 않거나 할로겐 원자로 치환된 C5~C20 헤테로 아릴기, C5~C20 아릴 아미노기 및 C5~C20 헤테로 아릴 아미노기로 구성되는 군에서 선택됨. In Formula 1, R 1 and R 2 are each independently hydrogen, deuterium, tritium, a hydroxy group, C 1 ~ C 10 linear or branched alkyl group, C 2 ~ C 10 alkenyl group, C 1 ~ C 10 alkoxy group , C 1 ~ C 10 alkyl amino group, C 1 ~ C 10 alkyl acryloxy group, C 1 ~ C 10 alkyl methacryloxy group, thiol group, C 1 ~ C 10 alkyl thiol group, epoxy group, C 1 ~ C 10 alkyl Epoxy group, C 5 ~ C 20 cycloalkyl epoxy group, C 4 ~ C 20 heteroaryl epoxy group, glycidyloxy group, C 1 ~ C 10 alkyl glycidyloxy group, unsubstituted or halogen atom-substituted C 5 ~ C 20 aryl group , C 4 ~ C 20 heteroaryl group, C 5 ~ C 20 aryloxy group, C 4 ~ C 20 heteroaryloxy group, C 5 ~ C 20 aryl amino group and C 5 ~ C 20 hetero group, unsubstituted or substituted with a halogen atom selected from the group consisting of aryl amino groups; R 3 and R 4 are each independently hydrogen, deuterium, tritium, C 1 ~ C 10 linear or branched alkyl group, C 1 ~ C 10 alkyl amino group, unsubstituted or halogen atom-substituted C 5 ~ C 20 aryl group, Selected from the group consisting of an unsubstituted or halogen atom-substituted C 5 ~C 20 heteroaryl group, a C 5 ~C 20 aryl amino group, and a C 5 ~C 20 heteroaryl amino group.

예시적인 실시형태에서, R1 내지 R4를 각각 구성하는 C1~C10 직쇄 또는 측쇄의 알킬기는 바람직하게는 C1~C5 직쇄 또는 알킬기일 수 있다. 다른 예시적인 실시형태에서, R1 내지 R4를 각각 구성하는 C5~C20 아릴기는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 테트라페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 인데닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 아줄레닐기, 파이레닐기, 플루오레닐기, 테트라세닐기, 인다세닐기 또는 스파이로 플루오레닐기와 같은 축합되지 않거나 축합된(fused) 방향족 작용기를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 페닐기, 바이페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기 또는 인데닐기를 포함할 수 있다. 하지만, 본 발명이 이에 제한되지 않는다. In an exemplary embodiment, the C 1 to C 10 linear or branched alkyl group constituting R 1 to R 4 may preferably be a C 1 to C 5 straight or branched alkyl group. In another exemplary embodiment, the C 5 ~ C 20 aryl group constituting R 1 to R 4 , respectively, is a phenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, a tetraphenyl group, a naphthyl group, an anthracenyl group, an indenyl group, a phenalenyl group, or a phenanthrene group. It may include an uncondensed or fused aromatic functional group such as a yl group, an azulenyl group, a pyrenyl group, a fluorenyl group, a tetracenyl group, an indacenyl group, or a spiro fluorenyl group, preferably a phenyl group, A biphenyl group, a naphthyl group, an anthracenyl group, or an indenyl group may be included. However, the present invention is not limited thereto.

또한, R1 내지 R4를 구성하는 C4~C20 헤테로 아릴기는 퓨라닐기, 티오페닐기, 피롤릴기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 테트라지닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 인돌일기, 카바졸일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 인돌로카바졸일기, 인데노카바졸일기, 벤조퓨라노카바졸일기, 벤조티에노카바졸일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살리닐기, 시놀리닐기, 퀴나졸리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 벤조이소퀴놀리닐기, 벤조퀴나졸리닐기, 벤조퀴녹살리닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 퓨라닐기, 파이라닐기, 옥사지닐기, 옥사졸일기, 이소옥사졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아졸일기, 디옥시닐기, 벤조퓨라닐기, 디벤조퓨라닐기, 티오파이라닐기, 티아지닐기, 티오페닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조티오페닐기, 티아졸일기 또는 이소티아졸일기와 같은 헤테로 방향족 작용기를 포함할 수 있고, 바람직하게는 피리딜기 또는 피리미딜기를 포함할 수 있다. 하지만, 본 발명이 이에 제한되지 않는다. In addition, the C 4 ~ C 20 heteroaryl group constituting R 1 to R 4 is a furanyl group, a thiophenyl group, a pyrrolyl group, a pyridinyl group, a pyrimidinyl group, a pyrazinyl group, a pyridazinyl group, a triazinyl group, and a tetrazinyl group. group, imidazolyl group, pyrazolyl group, indolyl group, carbazolyl group, benzocarbazolyl group, dibenzocarbazolyl group, indolocarbazolyl group, indenocarbazolyl group, benzofuranocarbazolyl group, benzothieno Carbazolyl group, quinolinyl group, isoquinolinyl group, phthalazinyl group, quinoxalinyl group, cynolinyl group, quinazolinyl group, benzoquinolinyl group, benzoisoquinolinyl group, benzoquinazolinyl group, benzoquinoxalinyl group , acridinyl group, phenanthrolinyl group, furanyl group, pyranyl group, oxazinyl group, oxazolyl group, isoxazolyl group, oxadiazolyl group, triazolyl group, dioxynyl group, benzofuranyl group, dibenzofuranyl group , A thiopyranyl group, a thiazinyl group, a thiophenyl group, a benzothiophenyl group, a dibenzothiophenyl group, a thiazolyl group, or a heteroaromatic functional group such as an isothiazolyl group, preferably a pyridyl group or a pyrimidyl group can include However, the present invention is not limited thereto.

예를 들어, 화학식 1에서 R1은 수소, 중수소, 삼중수소, 하이드록시기, C1~C10 직쇄 또는 측쇄의 알킬기, C2~C10 알케닐기, C1~C10 알콕시기, C1~C10 알킬 아미노기, C1~C10 알킬 아크릴옥시기, C1~C10 알킬 메타크릴옥시기, 티올기, C1~C10 알킬 티올기, C1~C10 알킬 글리시딜옥시기 및 C5~C20 아릴기로 구성되는 군에서 선택되고; R2는 하이드록시기 및 C1~C10 알콕시기로 구성되는 군에서 선택됨; R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소 및 C1~C10 직쇄 또는 측쇄의 알킬기로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. For example, in Formula 1, R 1 is hydrogen, deuterium, tritium, a hydroxyl group, C 1 ~ C 10 linear or branched alkyl group, C 2 ~ C 10 alkenyl group, C 1 ~ C 10 alkoxy group, C 1 ~C 10 alkyl amino group, C 1 ~C 10 alkyl acryloxy group, C 1 ~C 10 alkyl methacryloxy group, thiol group, C 1 ~C 10 alkyl thiol group, C 1 ~C 10 alkyl glycidyloxy group, and C 5 ~ C 20 It is selected from the group consisting of an aryl group; R 2 is selected from the group consisting of a hydroxy group and a C 1 to C 10 alkoxy group; R 3 and R 4 may be each independently selected from the group consisting of hydrogen, deuterium, tritium, and C 1 to C 10 linear or branched alkyl groups.

하나의 예시적인 실시형태에서, 전하제어층(370)을 구성하는 제 2 물질의 하나인 실록산 경화물로 합성될 수 있는 실란 모노머는 중앙의 실리콘 원자(Si)가 적어도 3개의 알콕시기, 아릴옥시기 및/또는 헤테로 아릴옥시기로 치환된 화합물일 수 있다. 즉, 화학식 1에서 R1 및 R2 중에서 적어도 하나는 C1~C10 알콕시기, C5~C20 아릴옥시기 및/또는 C4~C20 헤테로 아릴옥시기일 수 있다. 바람직하게는 R1 및 R2 중에서 적어도 하나는 C1~C10 알콕시기이고, R3 및 R4는 직쇄 또는 측쇄의 C1~C10 알킬기일 수 있다.In one exemplary embodiment, a silane monomer that can be synthesized from a cured siloxane, which is one of the second materials constituting the charge control layer 370, has a central silicon atom (Si) containing at least three alkoxy groups, aryloxy groups, It may be a compound substituted with a group and/or a hetero aryloxy group. That is, at least one of R 1 and R 2 in Formula 1 may be a C 1 ~ C 10 alkoxy group, a C 5 ~ C 20 aryloxy group, and/or a C 4 ~ C 20 heteroaryloxy group. Preferably, at least one of R 1 and R 2 is a C 1 -C 10 alkoxy group, and R 3 and R 4 may be a straight-chain or branched C 1 -C 10 alkyl group.

일례로, 화학식 1로 표시되는 실란 모노머는 2개 내지 4개의 알콕시기를 가지는 실란류(alkoxy silanes)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 2개의 알콕시기를 가지는 실란류는 디메틸디에톡시실란(Dimethyldiethoxysilane; DMDES), 메틸(비닐)디에톡시실란(Methyl(vinyl)diethoxysilane; MVDES), 3-아미노프로필(메틸)디에톡시실란(3-Aminopropyl(methyl)diethoxysilane; APMDES), (3-아크릴옥시프로필)메틸디메톡시실란((3-Acrlyloxypropyl)methyldimethoxysilane; APDMS), 3-글리시독시프로필(메틸)디에톡시실란(3-glycidoxylpropyl(methyl)diethoxysilane; GPMDES) 및/또는 메틸(페닐)디에톡시실란(methyl(phenyl)diethoxysilane; MPDES)를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. For example, the silane monomer represented by Chemical Formula 1 may include silanes having 2 to 4 alkoxy groups. For example, silanes having two alkoxy groups include dimethyldiethoxysilane (DMDES), methyl (vinyl) diethoxysilane (MVDES), 3-aminopropyl (methyl) diethoxysilane ( 3-Aminopropyl(methyl)diethoxysilane; APMDES), (3-Acryloxypropyl)methyldimethoxysilane; APDMS), 3-glycidoxypropyl(methyl)diethoxysilane (3-glycidoxylpropyl( methyl)diethoxysilane; GPMDES) and/or methyl(phenyl)diethoxysilane; MPDES).

한편, 3개의 알콕시기를 가지는 실란류는 메틸트리에톡시실란(Methyltriethoxysilane; MTES), 옥틸트리에톡시실란(Octyltriethoxysilane; OTES), 비닐트리에톡시실란(Vinyltriethoxysilane; VTES), 3-아미노프로필트리메톡시실란(3-Aminopropyltrimethoxysilane; APTMS), 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-Aminopropyltriethoxysilane; APTES), 3-(2-아미노에틸아미노)프로필트리메톡시실란(3-(2-Aminoethylamino)propyltrimethoxysilane; AEPTMS), (3-아크릴옥시프로필)트리메톡시실란((3- Acryloxypropyl)trimethoxysilane; APTMS), 메타크릴옥시메틸트리에톡시실란(Methacryloxymethyltriethoxysilane; MMS), 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(3-Methacryloxypropyltrimethoxysilane; MPTMS), 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란(3-Methacryloxypropyltriethoxysilane; MPTES), 3-머캅토프로필트리에톡시실란(3-Mercaptopropyltriethoxysilane; MPTES), 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리에톡시실란(2-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltriethoxysilane; ECETMS), 3-글리시딜옥시프로필트리메톡시실란(3-Glycidyloxypropyltrimethoxysilane; GPTMOS), 3-글리시딜옥시프로필트리에톡시실란(3-Glycidyloxypropyltriethoxysilane; GPTEOS), 페닐트리메톡시실란(Phenyltrimethoxysilane; PTES) 및/또는 [3-(페닐아미노)프로필]트리메톡시실란([3-(phenylamino)propyl]trimethoxysilane; PAPTMS)을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. On the other hand, silanes having three alkoxy groups include methyltriethoxysilane (MTES), octyltriethoxysilane (OTES), vinyltriethoxysilane (VTES), 3-aminopropyltrimethoxy Silane (3-Aminopropyltrimethoxysilane; APTMS), 3-Aminopropyltriethoxysilane (APTES), 3-(2-Aminoethylamino)propyltrimethoxysilane (3-(2-Aminoethylamino)propyltrimethoxysilane; AEPTMS ), (3-acryloxypropyl)trimethoxysilane ((3- Acryloxypropyl)trimethoxysilane; APTMS), methacryloxymethyltriethoxysilane (MMS), 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (3 -Methacryloxypropyltrimethoxysilane (MPTMS), 3-methacryloxypropyltriethoxysilane (MPTES), 3-Mercaptopropyltriethoxysilane (MPTES), 2-(3,4-epoxycyclo Hexyl) ethyltriethoxysilane (2- (3,4-Epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane; ECETMS), 3-Glycidyloxypropyltrimethoxysilane (GPTMOS), 3-glycidyloxypropyltriethene Toxysilane (3-Glycidyloxypropyltriethoxysilane; GPTEOS), phenyltrimethoxysilane (PTES) and/or [3-(phenylamino)propyl]trimethoxysilane ([3-(phenylamino)propyl]trimethoxysilane; PAPTMS) Including, but not limited to.

또한 4개의 알콕시기를 가지는 실란 모노머(즉, 실리케이트)는 테트라메틸오르쏘실리케이트(tetramethylorthosilicate; TMOS, 테트라메톡시실란), 테트라에틸오르쏘실리케이트(tetraethylorthosilicate, TEOS, 테트라에톡시실란), 테트라프로필오르쏘실리케이트(tetrapropylorthosilicate, 테트라프로폭실실란), 테트라부틸오르쏘실리케이트(tetrabutylorthosilicate, 테트라부톡시실란), 테트라펜틸으로쏘실리케이트(tetrapentylorthosilicate, 테트라펜톡시실란) 등을 포함하지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. In addition, silane monomers (ie, silicates) having four alkoxy groups are tetramethylorthosilicate (TMOS, tetramethoxysilane), tetraethylorthosilicate (TEOS, tetraethoxysilane), tetrapropylortho silicate (tetrapropylorthosilicate, tetrapropoxysilane), tetrabutylorthosilicate (tetrabutylorthosilicate, tetrabutoxysilane), tetrapentylorthosilicate (tetrapentylorthosilicate, tetrapentoxysilane), and the like, but the present invention is not limited thereto.

예를 들어, 화학식 1로 표시되는 실란 모노머 중에서 3개 이상의 알콕시기, 아릴옥시기 및/또는 헤테로 아릴옥시기를 가지는 실란 모노머는 가수분해되면서 3개 이상의 하이드록시기를 가지는 실란올로 변환된다. 그 중에서 2개 내지 3개의 하이드록시기는 자가-축합(self-condensation) 반응을 통해 실록산 경화물을 형성할 수 있다. 일례로, 실록산 경화물은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다. For example, among the silane monomers represented by Chemical Formula 1, silane monomers having three or more alkoxy groups, aryloxy groups, and/or heteroaryloxy groups are converted into silanol having three or more hydroxyl groups during hydrolysis. Among them, 2 to 3 hydroxy groups may form a siloxane cured product through a self-condensation reaction. As an example, the cured siloxane may be represented by Formula 2 below.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112018116260852-pat00003
Figure 112018116260852-pat00003

화학식 2에서, R1 내지 R4는 화학식 1에서 정의된 것과 동일함; n은 1 이상의 정수임. In Formula 2, R 1 to R 4 are as defined in Formula 1; n is an integer greater than or equal to 1;

한편, 제 2 물질의 하나인 (메트)아크릴레이트계 고분자는 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate; PMMA)를 포함하고, 비닐알코올계 고분자는 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol; PVA)를 포함하지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. On the other hand, the (meth)acrylate-based polymer, which is one of the second materials, includes polymethylmethacrylate (PMMA), and the vinyl alcohol-based polymer includes polyvinyl alcohol (PVA), but in the present invention, This is not limited to this.

하나의 예시적인 실시형태에서, 제 1 물질 및 제 2 물질로 이루어지는 전하제어층(370)의 두께는 대략 1 내지 10 nm, 바람직하게는 1 내지 5 nm일 수 있다. 전하제어층(370)의 두께가 10 nm를 초과하는 경우, 발광다이오드(300)의 구동 전압이 지나치게 상승할 수 있다. In one exemplary embodiment, the thickness of the charge control layer 370 made of the first material and the second material may be approximately 1 to 10 nm, preferably 1 to 5 nm. When the thickness of the charge control layer 370 exceeds 10 nm, the driving voltage of the light emitting diode 300 may increase excessively.

하나의 예시적인 실시형태에서, 제 2 물질로 실록산 경화물을 사용하는 경우, 전하제어층(370)을 구성하는 도전성 고분자인 제 1 물질과, 실록산 경화물(또는 전구체)는 3:10 내지 1:2의 부피 비로 배합될 수 있다. 한편, 전하제어층(370)의 면 저항은 1 ㏁/sq 이상이고, 10 ㏁/sq이하가 될 수 있다. 이 경우, 전자수송층(364)에서의 전자 하전에 기인하는 정전기의 발생을 방지하는 동시에 전류의 누설을 방지할 수 있다. In one exemplary embodiment, when a cured siloxane is used as the second material, the ratio of the first material, which is a conductive polymer constituting the charge control layer 370, and the cured siloxane (or precursor) is 3:10 to 1 : can be formulated in a volume ratio of 2. Meanwhile, the sheet resistance of the charge control layer 370 may be greater than or equal to 1 MΩ/sq and less than or equal to 10 MΩ/sq. In this case, generation of static electricity due to charge of electrons in the electron transport layer 364 can be prevented, and current leakage can be prevented.

도전성 고분자인 제 1 물질의 함량이 3:10 미만인 경우, 도전성 고분자의 함량이 지나치게 작아지면서, 전하제어층(370)의 면 저항이 커져서 축적된 전자로 인한 전자의 하전을 방지하기 어렵다. When the content of the first material, which is the conductive polymer, is less than 3:10, the sheet resistance of the charge control layer 370 increases as the content of the conductive polymer is too small, making it difficult to prevent the charge of electrons due to the accumulated electrons.

한편, 도전성 고분자인 제 1 물질의 함량이 1:2를 초과하는 경우, 도전성 고분자의 함량이 지나치게 많아져서 전하제어층(370)에서 누설 전류가 발생하고, 이로 인하여 발광다이오드(300)를 구동하기 전에 많은 전류가 소모될 수 있다. 또한 에너지 밴드갭이 넓은 제 2 물질의 함량이 지나치게 적어지면서, 전하 주입의 균형을 구현하기 곤란할 수 있다. On the other hand, when the content of the first material, which is a conductive polymer, exceeds 1:2, the content of the conductive polymer is too large and leakage current occurs in the charge control layer 370, which causes the light emitting diode 300 to operate. A lot of current can be consumed before. In addition, since the content of the second material having a wide energy band gap is too small, it may be difficult to achieve a balance of charge injection.

전술한 바와 같이, 발광다이오드(300)를 형성하는 정공수송층(344)이 유기물로 이루어지고, 전자수송층(364)이 무기물로 이루어질 수 있다. 무기물의 전하 이동도가 유기물의 전하 이동도에 비하여 높다. 따라서, 전하제어층을 형성하지 않은 종래의 발광다이오드를 구성하는 전극과 발광 유닛을 구성하는 재료들의 밴드갭 에너지를 개략적으로 도시한 다이어그램인 도 3에 나타낸 바와 같이, 제 2 전극에서 공급된 전자(ⓔ-)는 전자 이동도가 우수한 무기물로 이루어지는 전자수송층(ETL)로부터 발광물질층(EML)로 신속하게 주입된다. 반면, 제 1 전극으로부터 공급된 정공(ⓗ+)은 정공 이동도가 상대적으로 떨어지는 유기물로 이루어지는 정공수송층(HTL)으로부터 발광물질층(EML)로 느리게 주입된다. 즉, 발광물질층(EML)에서 전자(ⓔ-)의 주입량이 정공(-+)의 주입량보다 많다. As described above, the hole transport layer 344 forming the light emitting diode 300 may be made of an organic material, and the electron transport layer 364 may be made of an inorganic material. The charge mobility of inorganic materials is higher than that of organic materials. Therefore, as shown in FIG. 3, which is a diagram schematically showing band gap energies of materials constituting an electrode and a light emitting unit constituting a conventional light emitting diode without forming a charge control layer, electrons supplied from the second electrode ( ⓔ - ) is rapidly injected into the light emitting material layer (EML) from the electron transport layer (ETL) made of an inorganic material having excellent electron mobility. On the other hand, holes (ⓗ + ) supplied from the first electrode are slowly injected from the hole transport layer (HTL) made of an organic material having relatively low hole mobility into the light emitting material layer (EML). That is, the injection amount of electrons (ⓔ - ) in the light emitting material layer (EML) is greater than the injection amount of holes ( -+ ).

발광물질층(EML)에서 전자(ⓔ-)와 정공(ⓗ+)이 균형 있게 주입되지 못하기 때문에(charge un-balancing), 과도하게 주입된 전자(ⓔ-)는 정공과 재결합하여 엑시톤을 형성하지 못하고 소광된다(electron quenching). 전자(ⓔ-)와 정공(ⓗ+)이 발광물질층(EML)을 구성하는 발광 재료에서 재결합되지 못하고, 발광물질층(EML)과 전자수송층(HTL)의 계면에서 재결합하면서, 전자 엑시톤 에너지가 포획되는 문제가 발생한다. 이에 따라, 발광다이오드(300, 도 2 참조)의 발광 효율이 저하된다. 또한 원하는 발광을 구현하기 위해서 높은 전압이 요구되기 때문에 발광다이오드의 소비 전력을 증가시킨다. Since electrons (ⓔ - ) and holes (ⓗ + ) are not balanced (charge un-balancing) in the light emitting material layer (EML), the excessively injected electrons (ⓔ - ) recombine with holes to form excitons. It fails to do so and is quenched (electron quenching). Electrons (ⓔ - ) and holes (ⓗ + ) do not recombine in the light emitting material constituting the light emitting material layer (EML), and recombine at the interface between the light emitting material layer (EML) and the electron transport layer (HTL), and electron exciton energy increases. There is a catch issue. Accordingly, the light emitting efficiency of the light emitting diode (300, see FIG. 2) is reduced. In addition, since a high voltage is required to realize desired light emission, power consumption of the light emitting diode increases.

반면, 본 발명의 제 1 실시형태에 따르면, 에너지 밴드갭이 넓은 제 2 물질을 포함하는 전하제어층(370)이 제 2 전하이동층(360), 예를 들어 전자수송층(364)과 제 2 전극(320) 사이에 위치하여, 전하가 균형 있게 주입될 수 있는데 이에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 발광다이오드를 구성하는 전극과 발광 유닛을 구성하는 재료들의 밴드갭 에너지를 개략적으로 도시한 다이어그램이다. On the other hand, according to the first embodiment of the present invention, the charge control layer 370 including the second material having a wide energy band gap is formed by the second charge transfer layer 360, for example, the electron transport layer 364 and the second material. Located between the electrodes 320, charges can be injected in a balanced manner, which will be described. 4 is a diagram schematically showing bandgap energies of materials constituting an electrode constituting a light emitting diode and a light emitting unit according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4에 개략적으로 도시한 바와 같이, 제 2 전극으로부터 공급되는 전자(ⓔ-)는 전자수송층(ETL)로 이동하기 전에 전하제어층(CCL)을 통과해야 한다. 전술한 바와 같이, 전하제어층(CCL)은 전자수송층(ETL)을 구성하는 금속산화물과 같은 무기물보다 넓은 에너지 밴드갭을 가지고 있다. As schematically shown in FIG. 4 , electrons (ⓔ - ) supplied from the second electrode must pass through the charge control layer (CCL) before moving to the electron transport layer (ETL). As described above, the charge control layer (CCL) has a wider energy bandgap than inorganic materials such as metal oxide constituting the electron transport layer (ETL).

금속산화물 중에서 ZnO는 HOMO에 대응되는 가전자대(VB) 에너지 준위는 -7.46 eV, LUMO에 대응되는 전도대(CB) 에너지 준위는 -4.26 eV로서, 에너지 밴드갭은 대략 3.2 eV이다. ZnO에 Mg을 혼합한 경우에 가전자대(VB) 에너지 준위는 거의 그대로이지만, 혼합된 Mg양에 비례하여 전도대(CB) 에너지 준위는 약간 올라가면서 에너지 밴드갭이 상승한다. 예를 들어, ZnO에 Mg을 5% 혼합한 ZnMgO의 에너지 밴드갭은 3.29eV, Mg을 10% 혼합한 ZnMgO의 에너지 밴드갭은 3.4 eV, Mg을 20% 혼합한 ZnMgO의 에너지 밴드갭은 3.5 eV이다. Among metal oxides, ZnO has a valence band (VB) energy level corresponding to HOMO of -7.46 eV and a conduction band (CB) energy level corresponding to LUMO of -4.26 eV, and an energy band gap of about 3.2 eV. When Mg is mixed with ZnO, the valence band (VB) energy level remains almost the same, but the conduction band (CB) energy level slightly rises and the energy band gap rises in proportion to the amount of Mg mixed. For example, the energy band gap of ZnMgO mixed with 5% Mg in ZnO is 3.29 eV, the energy band gap of ZnMgO mixed with 10% Mg is 3.4 eV, and the energy band gap of ZnMgO mixed with 20% Mg is 3.5 eV. am.

반면, 에너지 밴드갭이 넓은 제 2 물질을 가지는 전하제어층(CCL)의 HOMO 에너지 준위(HOMOCCL)은, 무기물, 예를 들어 금속산화물로 이루어지는 전자수송층(ETL)의 가전자대 에너지 준위(VBETL)보다 낮을 수 있다(deep). 또한, 전하제어층(CCL)의 LUMO 에너지 준위(LUMOCCL)은, 금속산화물로 이루어지는 전자수송층(ETL)의 전도대 에너지 준위(CBETL)보다 높을 수 있다(shallow). On the other hand, the HOMO energy level (HOMO CCL ) of the charge control layer (CCL) having the second material having a wide energy band gap is the valence band energy level (VB ETL ) of the electron transport layer (ETL) made of an inorganic material, for example, a metal oxide. ) can be lower than (deep). In addition, the LUMO energy level (LUMOCCL) of the charge control layer (CCL) may be higher than the conduction band energy level (CB ETL ) of the electron transport layer (ETL) made of a metal oxide (shallow).

하나의 예시적인 실시형태에서, 전하제어층(CCL)의 HOMO 에너지 준위(HOMOCCL)은 전자수송층(ETL)의 가전자대 에너지 준위(VBETL)보다 0.3 내지 1.0 eV, 바람직하게는 0.5 내지 1.0 eV 낮을 수 있다. 또한, 전하제어층(CCL)의 LUMO 에너지 준위(LUMOCCL)은 전자수송층(ETL)의 전도대 에너지 준위(CBETL)보다 0.3 내지 1.0 eV, 바람직하게는 0.5 내지 1.0 eV 높을 수 있다. 바람직하게는, 전하제어층(CCL)의 LUMO 에너지 준위와 HOMO 에너지 준위의 차이인 에너지 밴드갭(EgCCL)은, 전자수송층(ETL)의 전도대 에너지 준위와 가전자대 에너지 준위의 차이인 에너지 밴드갭(EgETL)에 비하여 0.5 eV 이상(예를 들어, 0.5 eV 이상 1.5 eV 이하) 클 수 있다. In one exemplary embodiment, the HOMO energy level (HOMO CCL ) of the charge control layer (CCL) is 0.3 to 1.0 eV, preferably 0.5 to 1.0 eV, higher than the valence band energy level (VB ETL ) of the electron transport layer (ETL). can be low In addition, the LUMO energy level (LUMO CCL ) of the charge control layer (CCL) may be 0.3 to 1.0 eV, preferably 0.5 to 1.0 eV higher than the conduction band energy level (CBETL) of the electron transport layer (ETL). Preferably, the energy band gap (Eg CCL ), which is the difference between the LUMO energy level and the HOMO energy level of the charge control layer (CCL), is the energy band gap, which is the difference between the conduction band energy level and the valence band energy level of the electron transport layer (ETL) (Eg ETL ) may be greater than 0.5 eV (eg, greater than or equal to 0.5 eV and less than or equal to 1.5 eV).

에너지 밴드갭이 넓은 제 2 물질을 포함하는 전하제어층(CCL)은 전자의 이동과 관련하여 에너지 장벽(energy barrier)으로 기능할 수 있다. 제 2 전극으로부터 전자수송층(ETL)으로 공급되는 전자(ⓔ-)의 양이 감소하거나, 전자(ⓔ-)의 공급 속도가 느려질 수 있다. 결과적으로, 발광물질층(EML)에서 전자(ⓔ-)의 주입량과 정공(-+)의 주입량이 균형을 이룰 수 있다. 발광물질층(EML)에서 전자(ⓔ-)와 정공(ⓗ+)이 균형 있게 주입되어, 발광물질층(EML)으로 주입된 전자(ⓔ-)와 정공(ⓗ+)이 모두 재결합하여 엑시톤을 형성할 수 있다. 이에 따라, 발광다이오드(300)의 발광 효율이 향상될 수 있다. 또한 낮은 전압에서도 구동이 가능하기 때문에, 발광다이오드(300)의 소비 전력을 낮출 수 있다. The charge control layer (CCL) including the second material having a wide energy bandgap may function as an energy barrier in relation to the movement of electrons. The amount of electrons (ⓔ - ) supplied from the second electrode to the electron transport layer (ETL) may decrease or the supply speed of electrons (ⓔ - ) may be slowed down. As a result, the injected amount of electrons (ⓔ - ) and the injected amount of holes ( -+ ) can be balanced in the light emitting material layer EML. Electrons (ⓔ - ) and holes (ⓗ + ) are injected in a balanced manner from the light emitting material layer (EML), and both electrons (ⓔ - ) and holes (ⓗ + ) injected into the light emitting material layer (EML) recombine to generate excitons. can form Accordingly, the light emitting efficiency of the light emitting diode 300 may be improved. In addition, since it can be driven at a low voltage, power consumption of the light emitting diode 300 can be reduced.

전술한 제 1 실시형태에서, 전하제어층(370)이 제 2 전하이동층(360)과 제 2 전극(320) 사이에 위치한다. 이와 달리, 전하제어층은 발광물질층과 제 2 전하이동층 사이에 위치할 수 있다. 도 5는 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따른 발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도로서, 정상 구조를 가지는 발광다이오드를 보여준다. In the first embodiment described above, the charge control layer 370 is positioned between the second charge transfer layer 360 and the second electrode 320 . Alternatively, the charge control layer may be positioned between the light emitting material layer and the second charge transfer layer. 5 is a schematic cross-sectional view of a light emitting diode according to a second exemplary embodiment of the present invention, showing the light emitting diode having a normal structure.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따른 발광다이오드(400)는 제 1 전극(410), 제 1 전극(410)과 마주하는 제 2 전극(420), 제 1 전극(410)과 제 2 전극(420) 사이에 위치하는 발광물질층(450)을 포함하는 발광 유닛(430)을 포함한다. 발광 유닛(430)은, 제 1 전극(410)과 발광물질층(450) 사이에 위치하는 제 1 전하이동층(440)과, 제 2 전극(420)과 발광물질층(450) 사이에 위치하는 제 2 전하이동층(460)과, 발광물질층(450)과 제 2 전하이동층(460) 사이에 위치하는 전하제어층(470)을 더욱 포함한다. As shown in FIG. 5, the light emitting diode 400 according to the second exemplary embodiment of the present invention includes a first electrode 410, a second electrode 420 facing the first electrode 410, a first A light emitting unit 430 including a light emitting material layer 450 positioned between the electrode 410 and the second electrode 420 is included. The light emitting unit 430 is positioned between the first charge transfer layer 440 positioned between the first electrode 410 and the light emitting material layer 450 and between the second electrode 420 and the light emitting material layer 450. It further includes a second charge transfer layer 460 to do, and a charge control layer 470 positioned between the light emitting material layer 450 and the second charge transfer layer 460.

본 발명의 제 2 실시형태에서, 제 1 전극(410)은 정공 주입 전극일 수 있고, 제 2 전극(420)은 전자 주입 전극일 수 있다. 제 1 전하이동층(440)은 정공이동층일 수 있고, 정공주입층(442)과 정공수송층(444)을 포함할 수 있다. 발광물질층(450)은 양자점 또는 양자막대와 같은 무기 발광 입자로 이루어지거나, 호스트와 도펀트와 같은 유기 발광 재료로 이루어질 수 있다. 제 2 전하이동층(460)은 전자이동층일 수 있고, 전자주입층(462)과 전자수송층(464)을 포함할 수 있다. In the second embodiment of the present invention, the first electrode 410 may be a hole injection electrode, and the second electrode 420 may be an electron injection electrode. The first charge transfer layer 440 may be a hole transfer layer and may include a hole injection layer 442 and a hole transport layer 444 . The light emitting material layer 450 may be formed of inorganic light emitting particles such as quantum dots or quantum rods, or may be formed of organic light emitting materials such as a host and a dopant. The second charge transfer layer 460 may be an electron transfer layer and may include an electron injection layer 462 and an electron transport layer 464 .

선택적인 실시형태에서, 발광다이오드(400)는 정공수송층(444)과 발광물질층(450) 사이에 전자의 이동을 제어, 방지할 수 있는 전자차단층(도시하지 않음) 및/또는 발광물질층(450)과 전자수송층(464) 사이에 정공의 이동을 제어, 방지할 수 있는 정공차단층(도시하지 않음)과 같은 적어도 1개의 엑시톤 차단층을 더욱 포함할 수 있다. In an alternative embodiment, the light emitting diode 400 includes an electron blocking layer (not shown) and/or a light emitting material layer capable of controlling and preventing the movement of electrons between the hole transport layer 444 and the light emitting material layer 450. At least one exciton blocking layer such as a hole blocking layer (not shown) capable of controlling or preventing the movement of holes may be further included between 450 and the electron transport layer 464 .

이들의 구성은 본 발명의 제 1 실시형태에서 설명한 구성 및 기능과 실질적으로 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다. Since these configurations are substantially the same as the configurations and functions described in the first embodiment of the present invention, detailed descriptions are omitted.

본 발명의 제 2 실시형태에서, 전하제어층(470)은 발광물질층(450)과 제 2 전하이동층(460), 예를 들어 전자수송층(464) 사이에 위치한다. 제 1 실시형태와 마찬가지로, 전하제어층(470)은 도전성 고분자인 제 1 물질과, 에너지 밴드갭이 넓은 제 2 물질로 이루어질 수 있다. In the second embodiment of the present invention, the charge control layer 470 is located between the light emitting material layer 450 and the second charge transfer layer 460, for example, the electron transport layer 464. Similar to the first embodiment, the charge control layer 470 may be formed of a first material that is a conductive polymer and a second material that has a wide energy band gap.

예를 들어, 도전성 고분자인 제 1 물질은 폴리페닐렌, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리페닐렌설파이드, 폴리(에틸렌디옥시티오펜):폴리스티렌설포네이트(PEDOT:PSS), 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. 에너지 밴드갭이 넓은 제 2 물질은 실록산 경화물, (메트)아크릴레이트계 고분자, 비닐알코올계 고분자 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. 일례로, 실록산 경화물은 화학식 1로 표시되는 실란 모노머로부터 합성될 수 있는데, 적어도 3개 C1~C10 알콕시기가 실리콘 원자에 결합된 실란 모노머, 예시적으로는 4개의 C1~C10 알콕시기가 실리콘 원자에 결합된 실란 모노머로부터 합성될 수 있다. For example, the first material, which is a conductive polymer, is polyphenylene, polyphenylenevinylene, polyphenylene sulfide, poly(ethylenedioxythiophene):polystyrenesulfonate (PEDOT:PSS), polyaniline, polypyrrole, polythiophene. , polyacetylene, and combinations thereof. The second material having a wide energy band gap may be selected from the group consisting of cured siloxanes, (meth)acrylate-based polymers, vinyl alcohol-based polymers, and combinations thereof. For example, the cured siloxane may be synthesized from a silane monomer represented by Formula 1, a silane monomer in which at least three C 1 to C 10 alkoxy groups are bonded to silicon atoms, eg, four C 1 to C 10 alkoxy groups. It can be synthesized from silane monomers in which groups are bonded to silicon atoms.

전하제어층(470)은 도전성 고분자인 제 1 물질을 포함하고 있어서, 전자수송층(464)의 내부 결함에 의하여 전자가 전자수송층(464)에 축적되는 하전 포획을 방지할 수 있다. 또한, 에너지 밴드갭이 넓은 제 2 물질을 포함하고 있는 전하제어층(470)은 전자의 주입과 관련한 에너지 장벽으로 기능할 수 있다. 이에 따라, 제 1 전극(410)으로부터 제 1 전하이동층(440)을 경유하여 발광물질층(450)으로 공급되는 정공과, 제 2 전극(420)으로부터 제 2 전하이동층(460)을 경유하여 발광물질층(450)으로 공급되는 전자가 균형 있게 주입될 수 있다. 과도하게 축적된 전자로 인한 전자의 하전 포획을 방지하고, 과도하게 발광물질층(450)으로 주입된 전자가 재결합되지 못하는 것을 방지함으로써, 발광다이오드(400)의 발광 효율을 향상시키고, 소비 전력을 낮출 수 있다. Since the charge control layer 470 includes a first material that is a conductive polymer, it is possible to prevent charge trapping in which electrons are accumulated in the electron transport layer 464 due to internal defects of the electron transport layer 464 . In addition, the charge control layer 470 including a second material having a wide energy bandgap may function as an energy barrier related to electron injection. Accordingly, holes supplied from the first electrode 410 to the light emitting material layer 450 via the first charge transfer layer 440 and holes supplied from the second electrode 420 via the second charge transfer layer 460 Thus, electrons supplied to the light emitting material layer 450 can be injected in a balanced manner. By preventing charge trapping of electrons due to excessively accumulated electrons and preventing electrons excessively injected into the light emitting material layer 450 from recombination, the light emitting efficiency of the light emitting diode 400 is improved and power consumption is reduced. can be lowered

한편, 전술한 실시형태에서는 일함수(work function)이 상대적으로 낮은 제 1 전극과 발광물질층 사이에 정공이동층이 위치하고, 일함수가 상대적으로 높은 제 2 전극과 발광물질층 사이에 전자이동층이 위치하는 정상 구조(normal structure)를 가지는 양자점 발광다이오드에 대해서 설명하였다. 발광다이오드는 정상 구조가 아닌 반전 구조(inverted structure)를 가질 수 있는데, 이에 대해서 설명한다. 도 6은 본 발명의 예시적인 제 3 실시형태에 따른 발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도로서, 반전 구조(inverted structure)를 가지는 발광다이오드를 보여준다. Meanwhile, in the above-described embodiment, the hole transfer layer is positioned between the light emitting material layer and the first electrode having a relatively low work function, and the electron transfer layer is disposed between the light emitting material layer and the second electrode having a relatively high work function. A quantum dot light emitting diode having a normal structure at this location has been described. A light emitting diode may have an inverted structure rather than a normal structure, which will be described. 6 is a schematic cross-sectional view of a light emitting diode according to a third exemplary embodiment of the present invention, showing the light emitting diode having an inverted structure.

도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 예시적인 제 3 실시형태에 따른 발광다이오드(00)는 제 1 전극(510), 제 1 전극(510)과 마주하는 제 2 전극(520), 제 1 전극(510)과 제 2 전극(520) 사이에 위치하는 발광물질층(550)을 포함하는 발광층(530)을 포함한다. 발광층(530)은, 제 1 전극(510)과 발광물질층(550) 사이에 위치하는 제 1 전하이동층(540)과, 제 2 전극(520)과 발광물질층(550) 사이에 위치하는 제 2 전하이동층(560)과, 제 1 전극(510)과 제 1 전하이동층(540) 사이에 위치하는 전하제어층(570)을 더욱 포함한다. As shown in FIG. 6, the light emitting diode 00 according to the third exemplary embodiment of the present invention includes a first electrode 510, a second electrode 520 facing the first electrode 510, and a first electrode and a light emitting layer 530 including a light emitting material layer 550 positioned between the electrode 510 and the second electrode 520 . The light emitting layer 530 includes a first charge transfer layer 540 positioned between the first electrode 510 and the light emitting material layer 550, and positioned between the second electrode 520 and the light emitting material layer 550. A second charge transfer layer 560 and a charge control layer 570 positioned between the first electrode 510 and the first charge transfer layer 540 are further included.

제 1 전극(510)은 전자 주입 전극과 같은 음극(cathode)일 수 있다. 일례로, 제 1 전극(510)은 ITO, IZO, ITZO, ICO, SnO2, In2O3, Cd:ZnO, F:SnO2, In:SnO2, Ga:SnO2 및 AZO와 같은 도핑되거나 도핑되지 않은 금속 산화물이거나, 전술한 금속 산화물 이외에도 니켈(Ni), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 이리듐(Ir) 또는 탄소나노튜브를 포함하는 소재로 이루어질 수 있다. The first electrode 510 may be a cathode such as an electron injection electrode. For example, the first electrode 510 is ITO, IZO, ITZO, ICO, SnO 2 , In 2 O 3 , Cd:ZnO, F:SnO 2 , In:SnO 2 , Ga:SnO 2 , and doped such as AZO or It may be an undoped metal oxide or a material including nickel (Ni), platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), iridium (Ir), or carbon nanotubes in addition to the above-mentioned metal oxide.

제 2 전극(520)은 정공 주입 전극과 같은 양극(anode)일 수 있다. 일례로 제 2 전극(520)은 Ca, Ba, Ca/Al, LiF/Ca, LiF/Al, BaF2/Al, CsF/Al, CaCO3/Al, BaF2/Ca/Al, Al, Mg, Au:Mg 또는 Ag:Mg일 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극(510)과 제 2 전극(520)은 5 내지 300 nm, 바람직하게는 10 내지 200 nm의 두께로 적층될 수 있다. The second electrode 520 may be an anode such as a hole injection electrode. For example, the second electrode 520 is Ca, Ba, Ca/Al, LiF/Ca, LiF/Al, BaF 2 /Al, CsF/Al, CaCO 3 /Al, BaF 2 /Ca/Al, Al, Mg, It may be Au:Mg or Ag:Mg. For example, the first electrode 510 and the second electrode 520 may be stacked to a thickness of 5 to 300 nm, preferably 10 to 200 nm.

본 실시형태에서, 제 1 전하이동층(540)은 발광물질층(550)으로 전자를 공급하는 전자이동층일 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 제 1 전하이동층(540)은 제 1 전극(510)과 발광물질층(550) 사이에서 제 1 전극(510)에 인접하게 위치하는 전자주입층(542)과, 제 1 전극(510)과 발광물질층(550) 사이에서 발광물질층(550)에 인접하게 위치하는 전자수송층(544)을 포함한다. In this embodiment, the first charge transfer layer 540 may be an electron transfer layer supplying electrons to the light emitting material layer 550 . In one exemplary embodiment, the first charge transfer layer 540 includes an electron injection layer 542 positioned adjacent to the first electrode 510 between the first electrode 510 and the light emitting material layer 550 and , An electron transport layer 544 positioned adjacent to the light emitting material layer 550 between the first electrode 510 and the light emitting material layer 550 .

전자주입층(542)은 Al, Cd, Cs, Cu, Ga, Ge, In, Li과 같은 금속에 불소가 도핑되거나 결합된 소재로 이루어지거나, Al, Mg, In, Li, Ga, Cd, Cs, Cu 등으로 도핑되거나 도핑되지 않은 TiO2, ZnO, ZrO, SnO2, WO3, Ta2O3와 같은 금속 산화물로 이루어질 수 있다. The electron injection layer 542 is made of a material in which fluorine is doped or bonded to a metal such as Al, Cd, Cs, Cu, Ga, Ge, In, or Li, or Al, Mg, In, Li, Ga, Cd, or Cs. , TiO 2 , ZnO, ZrO, SnO 2 , WO 3 , Ta 2 O 3 doped or not doped with Cu or the like.

전자수송층(544)은 무기물 및/또는 유기물로 이루어질 수 있다. 예시적인 실시형태에 따르면, 전하 이동도가 우수하며, 발광물질층(550)의 HOMO 에너지 준위보다 낮은 HOMO 에너지 준위(또는 가전자대 에너지 준위)를 가지는 무기물을 전자수송층(544)에 적용하는 것이 바람직할 수 있다. The electron transport layer 544 may be made of an inorganic material and/or an organic material. According to an exemplary embodiment, an inorganic material having excellent charge mobility and a HOMO energy level (or valence band energy level) lower than that of the light emitting material layer 550 is preferably applied to the electron transport layer 544 can do.

전자수송층(544)이 무기물로 이루어지는 경우, 전자수송층(554)은 Al, Mg, In, Li, Ga, Cd, Cs, Cu 등으로 도핑되거나 도핑되지 않은 금속산화물; Al, Mg, In, Li, Ga, Cd, Cs, Cu 등으로 도핑되거나 도핑되지 않은 반도체 입자; 금속 질화물 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 무기물을 포함한다. When the electron transport layer 544 is made of an inorganic material, the electron transport layer 554 may be a metal oxide doped or undoped with Al, Mg, In, Li, Ga, Cd, Cs, Cu, or the like; semiconductor particles doped or undoped with Al, Mg, In, Li, Ga, Cd, Cs, Cu or the like; and an inorganic material selected from the group consisting of metal nitrides and combinations thereof.

일례로, 전자수송층(544)을 형성하는 금속산화물은 아연(Zn), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta), 하프늄(Hf), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr), 바륨(Ba) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 금속의 산화물을 포함할 수 있다. For example, the metal oxide forming the electron transport layer 544 is zinc (Zn), calcium (Ca), magnesium (Mg), titanium (Ti), tin (Sn), tungsten (W), tantalum (Ta), hafnium It may include an oxide of a metal selected from the group consisting of (Hf), aluminum (Al), zirconium (Zr), barium (Ba), and combinations thereof.

보다 구체적으로, 전자수송층(544)을 형성하는 금속산화물은 티타늄산화물(TiO2), 아연산화물(ZnO), 아연마그네슘산화물(ZnMgO), 아연칼슘산화물(ZnCaO), 지르코늄산화물(ZrO2), 주석산화물(SnO2), 주석마그네슘산화물(SnMgO), 텅스텐산화물(WO3), 탄탈륨산화물(Ta2O3), 하프늄산화물(HfO3), 알루미늄산화물(Al2O3), 바륨티타늄산화물(BaTiO3), 바륨지르코늄산화물(BaZrO3) 및 이들의 조합을 포함하지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. More specifically, the metal oxide forming the electron transport layer 544 is titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), zinc magnesium oxide (ZnMgO), zinc calcium oxide (ZnCaO), zirconium oxide (ZrO 2 ), tin Oxide (SnO 2 ), tin magnesium oxide (SnMgO), tungsten oxide (WO 3 ), tantalum oxide (Ta 2 O 3 ), hafnium oxide (HfO 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), barium titanium oxide (BaTiO 3 ), barium zirconium oxide (BaZrO 3 ), and combinations thereof, but the present invention is not limited thereto.

전자수송층(544)을 형성할 수 있는 다른 무기물은 Al, Mg, In, Li, Ga, Cd, Cs, Cu 등으로 도핑되거나 도핑되지 않은 CdS, ZnSe, ZnS와 같은 반도체 입자; Si3N4와 같은 질화물 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 무기물을 포함한다. Other inorganic materials capable of forming the electron transport layer 544 include semiconductor particles such as CdS, ZnSe, and ZnS doped or undoped with Al, Mg, In, Li, Ga, Cd, Cs, or Cu; It includes an inorganic material selected from the group consisting of nitrides such as Si 3 N 4 and combinations thereof.

전자수송층(544)이 유기물로 이루어지는 경우, 전자수송층(544)은 옥사졸계 화합물, 이소옥사졸계 화합물, 트리아졸계 화합물, 이소티아졸계 화합물, 옥사디아졸계 화합물, 티아디아졸계 화합물, 페릴렌(perylene)계 화합물이나 알루미늄 착물을 사용할 수 있다. 구체적으로, 전자수송층(544)을 구성할 수 있는 유기 물질은 TAZ, BCP, TPBi, Alq3, Balq, Salq 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 유기물로 이루어질 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. When the electron transport layer 544 is made of an organic material, the electron transport layer 544 may include an oxazole-based compound, an isoxazole-based compound, a triazole-based compound, an isothiazole-based compound, an oxadiazole-based compound, a thiadiazole-based compound, or perylene. A base compound or an aluminum complex can be used. Specifically, the organic material capable of constituting the electron transport layer 544 may be made of an organic material selected from the group consisting of TAZ, BCP, TPBi, Alq 3 , Balq, Salq, and combinations thereof, but the present invention is limited thereto It doesn't work.

제 1 전하이동층(540)은 전자수송층(544)의 1층으로만 이루어질 수도 있다. 또한, 전술한 무기물로 이루어지는 전자 수송 재료에 세슘카보네이트를 블렌딩한 전자수송층(544)의 1층으로 제 1 전하이동층(540)을 형성할 수도 있다. 전자주입층(542) 및/또는 전자수송층(544)을 포함하는 제 1 전하이동층(540)은 용액 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 일례로, 전자주입층(542) 및 전자수송층(544)은 10 내지 200 nm, 바람직하게는 10 내지 100 nm의 두께로 적층될 수 있다.The first charge transfer layer 540 may be formed of only one layer of the electron transport layer 544 . In addition, the first charge transfer layer 540 may be formed with one layer of the electron transport layer 544 obtained by blending cesium carbonate with the aforementioned inorganic electron transport material. The first charge transfer layer 540 including the electron injection layer 542 and/or the electron transport layer 544 may be formed using a solution process. For example, the electron injection layer 542 and the electron transport layer 544 may be stacked to a thickness of 10 to 200 nm, preferably 10 to 100 nm.

발광물질층(550)은 무기 발광 입자 또는 유기 발광 재료로 이루어질 수 있다. 무기 발광 입자는 양자점 또는 양자막대와 같은 나노 무기 발광 입자일 수 있다. 양자점 또는 양자막대는 단일 구조를 가지거나, 코어/쉘의 이종 구조를 가질 수 있다. 이때, 쉘은 하나의 쉘로 이루어질 수도 있고, 다수의 쉘(multi shells)로 이루어질 수도 있다. 양자점 또는 양자막대는 타입-Ⅰ 코어/쉘 구조, 타입 Ⅱ 코어/쉘 구조, 리버스 타입-Ⅰ(reverse type-Ⅰ) 코어/쉘 구조를 가질 수 있다. The light emitting material layer 550 may be formed of inorganic light emitting particles or organic light emitting materials. The inorganic light-emitting particles may be nano-inorganic light-emitting particles such as quantum dots or quantum rods. Quantum dots or quantum rods may have a single structure or a heterogeneous core/shell structure. At this time, the shell may be composed of one shell or may be composed of multiple shells. The quantum dot or quantum rod may have a type-I core/shell structure, a type II core/shell structure, or a reverse type-I core/shell structure.

하나의 예시적인 실시형태에서, 코어 및 쉘은 양자 구속 효과를 가지는 반도체 나노 결정, 금속 산화물 나노 결정일 수 있다. 일례로, 코어 및/또는 쉘을 형성할 수 있는 반도체 나노 결정은, 주기율표 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 나노 결정, 주기율표 Ⅲ-V족 화합물 반도체 나노 결정, 주기율표 Ⅳ-Ⅵ족 화합물 반도체 나노 결정, 주기율표 I-Ⅲ-Ⅵ족 화합물 반도체 나노 결정 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. In one exemplary embodiment, the core and the shell may be semiconductor nanocrystals or metal oxide nanocrystals having a quantum confinement effect. For example, semiconductor nanocrystals capable of forming cores and/or shells include group II-VI compound semiconductor nanocrystals of the periodic table, group III-V compound semiconductor nanocrystals of the periodic table, group IV-VI compound semiconductor nanocrystals of the periodic table, and periodic table I -III-VI compound may be selected from the group consisting of semiconductor nanocrystals and combinations thereof.

구체적으로, 코어 및/또는 쉘을 형성할 수 있는 주기율표 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 나노 결정은 MgS, MgSe, MgTe, CaS, CaSe, CaTe, SrS, SrSe, SrTe, BaS, BaSe, BaTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnSeS, ZnTeSe, ZnO, CdS, CdSe, CdTe, CdSeS, CdZnS, CdSeTe, CdO, HgS, HgSe, HgTe, CdZnTe, HgCdTe, HgZnSe, HgZnTe, CdS/ZnS, CdS/ZnSe, CdSe/ZnS, CdSe/ZnSe, ZnSe/ZnS, ZnS/CdSZnS, CdS/CdZnS/ZnS, ZnS/ZnSe/CdSe 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. 코어 및/또는 쉘을 형성할 수 있는 주기율표 Ⅲ-V족 화합물 반도체 나노 결정은 AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, Ga2O3, GaAs, GaSb, InN, In2O3, InP, InAs, InSb, AlGaAs, InGaAs, InGaP, AlInAs, AlInSb, GaAsN, GaAsP, GaAsSb, AlGaN, AlGaP, InGaN, InAsSb, InGaSb, AlGaInP, AlGaAsP, InGaAsP, InGaAsSb, InAsSbP, AlInAsP, AlGaAsN, InGaAsN, InAlAsN, GaAsSbN, GaInNAsSb 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. Specifically, the periodic table II-VI compound semiconductor nanocrystals capable of forming a core and / or a shell are MgS, MgSe, MgTe, CaS, CaSe, CaTe, SrS, SrSe, SrTe, BaS, BaSe, BaTe, ZnS, ZnSe , ZnTe, ZnSeS, ZnTeSe, ZnO, CdS, CdSe, CdTe, CdSeS, CdZnS, CdSeTe, CdO, HgS, HgSe, HgTe, CdZnTe, HgCdTe, HgZnSe, HgZnTe, CdS/ZnS, CdS/ZnSe, CdSe/ZnS, CdSe /ZnSe, ZnSe/ZnS, ZnS/CdSZnS, CdS/CdZnS/ZnS, ZnS/ZnSe/CdSe, and combinations thereof. Group III-V compound semiconductor nanocrystals capable of forming cores and/or shells are AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, Ga 2 O 3 , GaAs, GaSb, InN, In 2 O 3 , InP, InAs, InSb, AlGaAs, InGaAs, InGaP, AlInAs, AlInSb, GaAsN, GaAsP, GaAsSb, AlGaN, AlGaP, InGaN, InAsSb, InGaSb, AlGaInP, AlGaAsP, InGaAsP, InGaAsSb, InAsSbP, AlInAsP, AlGaAsN, InGaAsN, InAlAsN, GaAsSbN, It may be selected from the group consisting of GaInNAsSb and combinations thereof.

코어 및/또는 쉘을 형성할 수 있는 주기율표 Ⅳ-Ⅵ족 화합물 반도체 나노 결정은 TiO2, SnO2, SnS, SnS2, SnTe, PbO, PbO2, PbS, PbSe, PbTe, PbSnTe 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. 또한, 코어 및/또는 쉘을 형성할 수 있는 주기율표 I-Ⅲ-Ⅵ족 화합물 반도체 나노 결정은 AgGaS2, AgGaSe2, AgGaTe2, AgInS2, CuInS2, CuInSe2, Cu2SnS3, CuGaS2, CuGaSe2 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. Group IV-VI compound semiconductor nanocrystals capable of forming cores and/or shells are TiO 2 , SnO 2 , SnS, SnS 2 , SnTe, PbO, PbO 2 , PbS, PbSe, PbTe, PbSnTe, and combinations thereof. It can be selected from the constituting group. In addition, the periodic table group I-III-VI compound semiconductor nanocrystals capable of forming a core and/or a shell are AgGaS 2 , AgGaSe 2 , AgGaTe 2 , AgInS 2 , CuInS 2 , CuInSe 2 , Cu 2 SnS 3 , CuGaS 2 , It may be selected from the group consisting of CuGaSe 2 and combinations thereof.

필요에 따라, 코어 및/또는 쉘은 InP/ZnS, InP/ZnSe, GaP/ZnS와 같이 주기율표 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 나노 결정 및 주기율표 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 나노 결정과 같이 상이한 족의 화합물 반도체 나노 결정이 다수의 층을 형성할 수도 있다. Optionally, the core and/or the shell may be formed of compound semiconductor nanocrystals of different groups, such as group III-V compound semiconductor nanocrystals of the periodic table, such as InP/ZnS, InP/ZnSe, and GaP/ZnS, and compound semiconductor nanocrystals of group II-VI compound semiconductor nanocrystals of the periodic table. Crystals may form multiple layers.

또한, 코어 및/또는 쉘을 형성할 수 있는 금속 산화물 나노 결정은 주기율표 Ⅱ족 또는 Ⅲ족 금속 산화물 결정일 수 있다. 일례로, 코어 및/또는 쉘에 적용될 수 있는 금속 산화물 나노 결정은 MgO, CaO, SrO, BaO, Al2O3 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. In addition, the metal oxide nanocrystals capable of forming the core and/or the shell may be group II or III metal oxide crystals of the periodic table. For example, the metal oxide nanocrystals that can be applied to the core and/or the shell may be selected from the group consisting of MgO, CaO, SrO, BaO, Al 2 O 3 and combinations thereof.

필요한 경우, 코어 및/또는 쉘을 구성하는 반도체 나노 결정은 Eu, Er, Tb, Tm, Dy과 같은 희토류 원소 또는 이들의 임의의 조합으로 도핑(doping)되거나 도핑되지 않거나, 또는 Mn, Cu, Ag, Al, Mg과 같은 전이 금속 원소 또는 이들의 임의의 조합으로 도핑될 수 있다.If necessary, the semiconductor nanocrystal constituting the core and/or the shell may be doped or undoped with a rare earth element such as Eu, Er, Tb, Tm, Dy or any combination thereof, or Mn, Cu, Ag , transition metal elements such as Al, Mg or any combination thereof.

예를 들어, 양자점 또는 양자막대를 구성하는 코어는 ZnSe, ZnTe, CdSe, CdTe, InP, ZnCdS, CuxIn1-xS, CuxIn1-xSe, AgxIn1-xS 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. 또한, 양자점 또는 양자막대를 구성하는 쉘은 ZnS, GaP, CdS, ZnSe, CdS/ZnS, ZnSe/ZnS, ZnS/ZnSe/CdSe, GaP/ZnS, CdS/CdZnS/ZnS, ZnS/CdSZnS, CdXZn1-xS 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. For example, the core constituting the quantum dot or quantum rod is ZnSe, ZnTe, CdSe, CdTe, InP, ZnCdS, Cu x In 1-x S, Cu x In 1-x Se, Ag x In 1-x S and these It may be selected from the group consisting of a combination of. In addition, the shell constituting the quantum dot or quantum rod is ZnS, GaP, CdS, ZnSe, CdS/ZnS, ZnSe/ZnS, ZnS/ZnSe/CdSe, GaP/ZnS, CdS/CdZnS/ZnS, ZnS/CdSZnS, Cd X Zn It may be selected from the group consisting of 1-x S and combinations thereof.

한편, 양자점 또는 양자막대는 균질 합금(homogeneous alloy) 양자점/양자막대 또는 경도 합금(gradient alloy) 양자점/양자막대와 같은 합금 양자점/양자막대(alloy QDs/alloy QRs; 일례로, CdSxSe1-x, CdSexTe1-x, ZnxCd1-xSe)일 수도 있다. On the other hand, quantum dots or quantum rods are alloy quantum dots/quantum rods such as homogeneous alloy quantum dots/quantum rods or gradient alloy quantum dots/quantum rods (alloy QDs/alloy QRs; for example, CdS x Se 1- x , CdSe x Te 1-x , Zn x Cd 1-x Se).

하나의 예시적인 실시형태에서, 발광물질층(550)은 용매에 발광 나노 입자인 양자점 또는 양자 막대가 포함된 분산액을 코팅하는 용액 공정을 통하여 제 1 전하이동층(540) 상에 코팅하고, 용매를 휘발시켜 형성할 수 있다. 발광물질층(550)을 형성하는 방법으로서 스핀 코팅, 드롭 코팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅, 롤 코팅, 플로 코팅, 캐스팅 공정, 스크린 인쇄 또는 잉크젯 프린팅 방식과 같은 용액 공정을 단독 또는 조합할 수 있다. In one exemplary embodiment, the light-emitting material layer 550 is coated on the first charge transfer layer 540 through a solution process of coating a dispersion containing quantum dots or quantum rods, which are light-emitting nanoparticles, in a solvent, and the solvent. It can be formed by volatilizing. As a method of forming the light emitting material layer 550, solution processes such as spin coating, drop coating, dip coating, spray coating, roll coating, flow coating, casting, screen printing, or inkjet printing may be used alone or in combination.

발광물질층(550)이 유기 발광 재료로 이루어지는 경우, 발광물질층(550)은 적색, 녹색 및/또는 청색을 발광하는 유기 발광 재료로 이루어질 수 있으며, 형광 재료 또는 인광 재료를 포함할 수 있다. 또한, 발광물질층(550)을 구성하는 유기 발광 재료는 호스트(host) 및 도펀트(dopant)를 포함할 수 있다. 유기 발광 재료가 호스트-도펀트 시스템으로 이루어지는 경우, 도펀트는 호스트 중량에 대하여 1 내지 50 중량%, 바람직하게는 1 내지 30 중량%의 비율로 도핑될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. 필요에 따라, 발광물질층(550)이 유기 발광 재료로 이루어지는 경우, 발광물질층(550)은 지연형광 물질을 포함할 수 있다. When the light emitting material layer 550 is made of an organic light emitting material, the light emitting material layer 550 may be made of an organic light emitting material that emits red, green and/or blue light, and may include a fluorescent material or a phosphorescent material. In addition, the organic light emitting material constituting the light emitting material layer 550 may include a host and a dopant. When the organic light emitting material is composed of a host-dopant system, the dopant may be doped in an amount of 1 to 50% by weight, preferably 1 to 30% by weight, based on the weight of the host, but the present invention is not limited thereto. If necessary, when the light emitting material layer 550 is made of an organic light emitting material, the light emitting material layer 550 may include a delayed light emitting material.

발광물질층(550)이 유기 발광 재료로 이루어지는 경우, 발광물질층(250)은 진공 기상 증착법, 스퍼터링법을 포함하는 진공 증착 공정이나, 스핀 코팅, 드롭 코팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅, 롤 코팅, 플로 코팅은 물론이고, 캐스팅 공정, 스크린 인쇄 또는 잉크젯 프린팅 방식과 같은 용액 공정을 단독 또는 조합하여 사용할 수 있다. 일례로, 발광물질층(550)은 5 내지 300 nm, 바람직하게는 10 내지 200 nm의 두께로 형성될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. When the light emitting material layer 550 is made of an organic light emitting material, the light emitting material layer 250 may be formed by a vacuum deposition process including vacuum vapor deposition or sputtering, spin coating, drop coating, dip coating, spray coating, roll coating, In addition to flow coating, a solution process such as a casting process, screen printing, or inkjet printing may be used alone or in combination. For example, the light emitting material layer 550 may be formed to a thickness of 5 to 300 nm, preferably 10 to 200 nm, but the present invention is not limited thereto.

한편, 본 발명의 제 3 실시형태에서, 제 2 전하이동층(560)은 발광물질층(550)으로 정공을 공급하는 정공이동층일 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 제 2 전하이동층(560)은 제 2 전극(520)과 발광물질층(550) 사이에서 제 2 전극(520)에 인접하게 위치하는 정공주입층(562)과, 제 2 전극(520)과 발광물질층(550) 사이에서 발광물질층(550)에 인접하게 위치하는 정공수송층(564)을 포함한다. Meanwhile, in the third embodiment of the present invention, the second charge transfer layer 560 may be a hole transfer layer supplying holes to the light emitting material layer 550 . In one exemplary embodiment, the second charge transfer layer 560 includes a hole injection layer 562 positioned adjacent to the second electrode 520 between the second electrode 520 and the light emitting material layer 550 and , and a hole transport layer 564 positioned adjacent to the light emitting material layer 550 between the second electrode 520 and the light emitting material layer 550 .

정공주입층(562)은 PEDOT:PSS, F4-TCNQ이 도핑된 TDATA, 예를 들어 F4-TCNQ가 도핑된 ZnPc와 같은 p-도핑된 프탈로시아닌, F4-TCNQ가 도핑된α-NPD, HAT-CN 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 물질로 이루어질 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. 일례로 F4-TCNQ와 같은 도펀트는 호스트에 대하여 1 내지 30 중량%의 비율로 도핑될 수 있다. 정공주입층(562)은 발광다이오드(500)의 구조 및 형태에 따라 생략될 수 있다. The hole injection layer 562 is PEDOT:PSS, TDATA doped with F4-TCNQ, for example, p-doped phthalocyanine such as ZnPc doped with F4-TCNQ, α-NPD doped with F4-TCNQ, and HAT-CN. And it may be made of a material selected from the group consisting of combinations thereof, but the present invention is not limited thereto. For example, a dopant such as F4-TCNQ may be doped in an amount of 1 to 30% by weight with respect to the host. The hole injection layer 562 may be omitted depending on the structure and shape of the light emitting diode 500 .

정공수송층(564)은 제 2 전극(520)에서 발광물질층(550)으로 정공을 전달한다. 정공수송층(564)은 무기물 또는 유기물로 이루어질 수 있다. The hole transport layer 564 transfers holes from the second electrode 520 to the light emitting material layer 550 . The hole transport layer 564 may be made of an inorganic or organic material.

일례로, 정공수송층(564)이 유기물로 이루어지는 경우, 정공수송층(564)은 CBP, CBDP)와 같은 4,4'-비스(p-카바졸릴)-1,1'-바이페닐 화합물류; NPB(NPD), TPD, spiro-TPD, DNTPD, TCTA, TPB, m-MTDAT), TFB, poly-TPD, 스파이로-NPB) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 방향족 아민(aromatic amine) 또는 다핵방향족 3차 아민(polynuclear aromatic amine)인 아릴 아민류; 폴리아닐린, 폴리피롤, PEDOT:PSS와 같은 도전성 폴리머; PVK 및 그 유도체, MEH-PPV나 MOMO-PPV와 같은 폴리(파라)페닐렌비닐렌 및 그 유도체, 폴리메타크릴레이트 및 그 유도체, 폴리(9,9-옥틸플루오렌) 및 그 유도체, 폴리(스파이로-플루오렌) 및 그 유도체와 같은 폴리머; CuPc와 같은 금속 착화합물; 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 유기물로 이루어질 수 있다. For example, when the hole transport layer 564 is made of an organic material, the hole transport layer 564 may include 4,4'-bis(p-carbazolyl)-1,1'-biphenyl compounds such as CBP and CBDP; Aromatic amine selected from the group consisting of NPB (NPD), TPD, spiro-TPD, DNTPD, TCTA, TPB, m-MTDAT), TFB, poly-TPD, spiro-NPB) and combinations thereof or aryl amines which are polynuclear aromatic amines; conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, and PEDOT:PSS; PVK and its derivatives, poly(para)phenylenevinylene and its derivatives such as MEH-PPV and MOMO-PPV , polymethacrylate and its derivatives, poly(9,9-octylfluorene) and its derivatives, poly( spiro-fluorene) and its derivatives; metal complexes such as CuPc; And it may be made of an organic material selected from the group consisting of combinations thereof.

정공수송층(564)이 무기물로 이루어지는 경우, 정공수송층(564)은 NiO, MoO3, Cr2O3, Bi2O3 또는 p-형 ZnO와 같은 금속산화물, 티오시안구리(CuSCN), Mo2S, p-형 GaN과 같은 비-산화 금속 물질 및/또는 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 무기물로 이루어질 수 있다. When the hole transport layer 564 is made of an inorganic material, the hole transport layer 564 is made of a metal oxide such as NiO, MoO 3 , Cr 2 O 3 , Bi 2 O 3 or p-type ZnO, copper thiocyanate (CuSCN), Mo 2 It may be made of an inorganic material selected from the group consisting of non-oxide metal materials such as S and p-type GaN and/or combinations thereof.

도 6에서, 정공이동층일 수 있는 제 2 전하이동층(560)은 정공주입층(562)과 정공수송층(564)으로 구분되어 있다. 이와 달리, 제 2 전하이동층(560)은 하나의 층으로 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 제 2 전하이동층(560)은 정공주입층(562)이 생략되고 정공수송층(564)만으로 이루어질 수도 있고, 전술한 정공 수송 유기물에 정공 주입 물질(일례로 PEDOT:PSS)이 도핑되어 이루어질 수도 있다. 6, the second charge transfer layer 560, which may be a hole transfer layer, is divided into a hole injection layer 562 and a hole transport layer 564. Alternatively, the second charge transfer layer 560 may be formed of a single layer. For example, the second charge transfer layer 560 may be formed of only the hole transport layer 564 without the hole injection layer 562, and a hole injection material (for example, PEDOT:PSS) may be doped with the hole transport organic material described above. may be done.

정공주입층(562) 및 정공수송층(564)을 포함하는 제 2 전하이동층(560)은 진공 기상 증착법, 스퍼터링법과 같은 진공 증착 공정이나, 스핀 코팅(spin coating), 드롭 코팅(drop coating), 딥 코팅(dip coating), 스프레이 코팅(spray coating), 롤 코팅(roll coating), 플로 코팅(flow coating), 캐스팅 공정, 스크린 인쇄 또는 잉크젯 프린팅 방식과 같은 용액 공정을 단독 또는 조합하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 정공주입층(562)과 정공수송층(564)의 두께는 각각 10 nm 내지 200 nm, 바람직하게는 10 nm 내지 100 nm일 수 있지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. The second charge transfer layer 560 including the hole injection layer 562 and the hole transport layer 564 may be formed by a vacuum deposition process such as vacuum vapor deposition or sputtering, spin coating, drop coating, A solution process such as dip coating, spray coating, roll coating, flow coating, casting process, screen printing or inkjet printing may be formed alone or in combination. . For example, the hole injection layer 562 and the hole transport layer 564 may each have a thickness of 10 nm to 200 nm, preferably 10 nm to 100 nm, but the present invention is not limited thereto.

선택적인 실시형태에서, 발광다이오드(500)는 정공수송층(564)과 발광물질층(550) 사이에 전자의 이동을 제어, 방지할 수 있는 전자차단층(EBL) 및/또는 발광물질층(550)과 전자수송층(544) 사이에 정공의 이동을 제어, 방지할 수 있는 정공차단층(HBL)과 같은 적어도 1개의 엑시톤 차단층을 더욱 포함할 수 있다. In an alternative embodiment, the light emitting diode 500 includes an electron blocking layer (EBL) and/or a light emitting material layer 550 capable of controlling or preventing the movement of electrons between the hole transport layer 564 and the light emitting material layer 550. ) and the electron transport layer 544, at least one exciton blocking layer such as a hole blocking layer (HBL) capable of controlling or preventing the movement of holes may be further included.

한편, 본 발명의 예시적인 제 3 실시형태에 따르면, 전하제어층(570)이 제 1 전극(510)과 제 1 전하이동층(542) 사이에 위치한다. 전자주입층(542)이 생략되는 경우, 전하제어층(570)은 제 1 전극(510)과 전자수송층(544) 사이에 위치할 수 있다. Meanwhile, according to the third exemplary embodiment of the present invention, the charge control layer 570 is positioned between the first electrode 510 and the first charge transfer layer 542 . When the electron injection layer 542 is omitted, the charge control layer 570 may be positioned between the first electrode 510 and the electron transport layer 544 .

전하제어층(570)은 도전성 고분자인 제 1 물질과, 에너지 밴드갭이 넓은 제 2 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도전성 고분자인 제 1 물질은 폴리페닐렌, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리페닐렌설파이드, 폴리(에틸렌디옥시티오펜):폴리스티렌설포네이트(PEDOT:PSS), 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. 에너지 밴드갭이 넓은 제 2 물질은 실록산 경화물, (메트)아크릴레이트계 고분자, 비닐알코올계 고분자 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. 일례로, 실록산 경화물은 화학식 1로 표시되는 실란 모노머로부터 합성될 수 있는데, 적어도 3개 C1~C10 알콕시기가 실리콘 원자에 결합된 실란 모노머, 예시적으로는 4개의 C1~C10 알콕시기가 실리콘 원자에 결합된 실란 모노머로부터 합성될 수 있다. The charge control layer 570 may include a first material that is a conductive polymer and a second material that has a wide energy band gap. For example, the first material, which is a conductive polymer, is polyphenylene, polyphenylenevinylene, polyphenylene sulfide, poly(ethylenedioxythiophene):polystyrenesulfonate (PEDOT:PSS), polyaniline, polypyrrole, polythiophene. , polyacetylene, and combinations thereof. The second material having a wide energy band gap may be selected from the group consisting of cured siloxanes, (meth)acrylate-based polymers, vinyl alcohol-based polymers, and combinations thereof. For example, the cured siloxane may be synthesized from a silane monomer represented by Formula 1, a silane monomer in which at least three C 1 to C 10 alkoxy groups are bonded to silicon atoms, eg, four C 1 to C 10 alkoxy groups. It can be synthesized from silane monomers in which groups are bonded to silicon atoms.

전하제어층(570)은 도전성 고분자인 제 1 물질을 포함하고 있어서, 전자수송층(564)의 내부 결함에 의하여 전자가 전자수송층(564)에 축적되는 하전 포획을 방지할 수 있다. 또한, 에너지 밴드갭이 넓은 제 2 물질을 포함하고 있는 전하제어층(570)은 전자의 주입과 관련한 에너지 장벽으로 기능할 수 있다. 도 7은 본 발명의 예시적인 제 3 실시형태에 따른 발광다이오드를 구성하는 전극과 발광층을 사이의 에너지 준위를 보여주는 다이어그램이다. Since the charge control layer 570 includes a first material that is a conductive polymer, it is possible to prevent charge trapping in which electrons are accumulated in the electron transport layer 564 due to internal defects of the electron transport layer 564 . In addition, the charge control layer 570 including a second material having a wide energy bandgap may function as an energy barrier related to electron injection. 7 is a diagram showing energy levels between an electrode constituting a light emitting diode according to a third exemplary embodiment of the present invention and a light emitting layer.

도 7에 도시한 바와 같이, 에너지 밴드갭이 넓은 제 2 물질을 포함하는 전하제어층(CCL)의 LUMO 에너지 준위와 HOMO 에너지 준위의 차이인 에너지 밴드갭(EgCCL)은, 전자수송층(ETL)의 전도대 에너지 준위와 가전자대 에너지 준위의 차이인 에너지 밴드갭(EgETL)에 비하여 넓을 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 에너지 밴드갭이 넓은 제 2 물질을 가지는 전하제어층(CCL)의 HOMO 에너지 준위(HOMOCCL)은, 무기물, 예를 들어 금속산화물로 이루어지는 전자수송층(ETL)의 가전자대 에너지 준위(VBETL)보다 낮을 수 있다(deep). 또한, 전하제어층(CCL)의 LUMO 에너지 준위(LUMOCCL)은, 금속산화물로 이루어지는 전자수송층(ETL)의 전도대 에너지 준위(CBETL)보다 높을 수 있다(shallow). As shown in FIG. 7, the energy band gap (Eg CCL ), which is the difference between the LUMO energy level and the HOMO energy level of the charge control layer (CCL) including the second material having a wide energy band gap, is the electron transport layer (ETL) It may be wider than the energy band gap (Eg ETL ), which is the difference between the conduction band energy level and the valence band energy level of . In one exemplary embodiment, the HOMO energy level (HOMO CCL ) of the charge control layer (CCL) having the second material having a wide energy bandgap is an electron transport layer (ETL) made of an inorganic material, for example, a metal oxide. It may be lower than the self-band energy level (VB ETL ) (deep). In addition, the LUMO energy level (LUMOCCL) of the charge control layer (CCL) may be higher than the conduction band energy level (CB ETL ) of the electron transport layer (ETL) made of a metal oxide (shallow).

이에 따라, 제 1 전극으로부터 전자수송층(ETL)으로 공급되는 전자(ⓔ-)의 양이 감소하거나, 전자(ⓔ-)의 공급 속도가 느려질 수 있다. 이에 따라, 제 1 전극(510)으로부터 전자수송층(544, ETL)을 경유하여 발광물질층(550, EML)으로 공급되는 정공과, 제 2 전극(520)으로부터 정공이동층(560, HIL/HTL)을 경유하여 발광물질층(550)으로 공급되는 전자가 균형 있게 주입될 수 있다. 결국, 과도하게 축적된 전자로 인한 전자의 하전 포획을 방지하고, 과도하게 발광물질층(550)으로 주입된 전자가 재결합되지 못하는 것을 방지함으로써, 발광다이오드(500)의 발광 효율을 향상시키고, 소비 전력을 낮출 수 있다.Accordingly, the amount of electrons (ⓔ - ) supplied from the first electrode to the electron transport layer (ETL) may be reduced or the supply speed of electrons (ⓔ - ) may be slowed down. Accordingly, holes supplied from the first electrode 510 to the light emitting material layer 550 (EML) via the electron transport layer 544 (ETL), and the hole transfer layer 560 (HIL/HTL) from the second electrode 520 ), electrons supplied to the light emitting material layer 550 may be injected in a balanced manner. As a result, by preventing charge capture of electrons due to excessively accumulated electrons and preventing electrons excessively injected into the light emitting material layer 550 from recombination, the light emitting efficiency of the light emitting diode 500 is improved and consumption power can be reduced.

전술한 제 3 실시형태에서, 전하제어층(570)이 제 1 전극(510)과 제 1 전하이동층(540) 사이에 위치한다. 이와 달리, 전하제어층은 발광물질층과 제 1 전하이동층 사이에 위치할 수 있다. 도 8은 본 발명의 예시적인 제 4 실시형태에 따른 발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도로서, 반전 구조를 가지는 발광다이오드를 보여준다. In the third embodiment described above, the charge control layer 570 is positioned between the first electrode 510 and the first charge transfer layer 540 . Alternatively, the charge control layer may be positioned between the light emitting material layer and the first charge transfer layer. 8 is a schematic cross-sectional view of a light emitting diode according to a fourth exemplary embodiment of the present invention, showing the light emitting diode having an inverted structure.

도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 제 4 실시형태에 따른 발광다이오드(600)는 제 1 전극(610), 제 1 전극(610)과 마주하는 제 2 전극(620), 제 1 전극(610)과 제 2 전극(620) 사이에 위치하는 발광물질층(650)을 포함하는 발광층(630)을 포함한다. 발광층(630)은 제 1 전극(610)과 발광물질층(650) 사이에 위치하는 제 1 전하이동층(640)과, 제 2 전극(620)과 발광물질층(650) 사이에 위치하는 제 2 전하이동층(660)과, 발광물질층(650)과 제 1 전하이동층(640) 사이에 위치하는 전하제어층(670)을 포함한다. As shown in FIG. 8, the light emitting diode 600 according to the fourth exemplary embodiment of the present invention includes a first electrode 610, a second electrode 620 facing the first electrode 610, a first The light emitting layer 630 including the light emitting material layer 650 positioned between the electrode 610 and the second electrode 620 is included. The light emitting layer 630 includes a first charge transfer layer 640 positioned between the first electrode 610 and the light emitting material layer 650 and a second positioned between the second electrode 620 and the light emitting material layer 650. A second charge transfer layer 660 and a charge control layer 670 positioned between the light emitting material layer 650 and the first charge transfer layer 640 are included.

본 발명의 제 4 실시형태에서, 제 1 전극(610)은 전자 주입 전극일 수 있고, 제 2 전극(620)은 정공 주입 전극일 수 있다. 제 1 전하이동층(640)은 전자이동층일 수 있고, 전자주입층(642)과 전자수송층(640)을 포함할 수 있다. 발광물질층(650)은 양자점 또는 양자막대와 같은 무기 발광 입자로 이루어지거나, 호스트와 도펀트와 같은 유기 발광 재료로 이루어질 수 있다. 제 2 전하이동층(660)은 정공이동층일 수 있고, 정공주입층(662)과 정공수송층(664)을 포함할 수 있다. In the fourth embodiment of the present invention, the first electrode 610 may be an electron injection electrode, and the second electrode 620 may be a hole injection electrode. The first charge transfer layer 640 may be an electron transfer layer and may include an electron injection layer 642 and an electron transport layer 640 . The light-emitting material layer 650 may be formed of inorganic light-emitting particles such as quantum dots or quantum rods, or may be formed of organic light-emitting materials such as a host and a dopant. The second charge transfer layer 660 may be a hole transfer layer and may include a hole injection layer 662 and a hole transport layer 664 .

선택적인 실시형태에서, 발광다이오드(600)는 정공수송층(664)과 발광물질층(650) 사이에 전자의 이동을 제어, 방지할 수 있는 전자차단층(도시하지 않음) 및/또는 발광물질층(650)과 전자수송층(644) 사이에 정공의 이동을 제어, 방지할 수 있는 정공차단층(도시하지 않음)과 같은 적어도 1개의 엑시톤 차단층을 더욱 포함할 수 있다. In an alternative embodiment, the light emitting diode 600 includes an electron blocking layer (not shown) and/or a light emitting material layer capable of controlling and preventing the movement of electrons between the hole transport layer 664 and the light emitting material layer 650. At least one exciton blocking layer such as a hole blocking layer (not shown) capable of controlling or preventing the movement of holes may be further included between 650 and the electron transport layer 644 .

이들의 구성은 본 발명의 제 3 실시형태에서 설명한 구성 및 기능과 실질적으로 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다. Since these configurations are substantially the same as those described in the third embodiment of the present invention, detailed descriptions are omitted.

본 발명의 제 4 실시형태에서, 전하제어층(670)은 발광물질층(650)과 제 1 전하이동층(640), 예를 들어 전자수송층(644) 사이에 위치한다. 제 3 실시형태와 마찬가지로, 전하제어층(670)은 도전성 고분자인 제 1 물질과, 에너지 밴드갭이 넓은 제 2 물질로 이루어질 수 있다. In the fourth embodiment of the present invention, the charge control layer 670 is located between the light emitting material layer 650 and the first charge transfer layer 640, for example, the electron transport layer 644. As in the third embodiment, the charge control layer 670 may be formed of a first material that is a conductive polymer and a second material that has a wide energy band gap.

예를 들어, 도전성 고분자인 제 1 물질은 폴리페닐렌, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리페닐렌설파이드, 폴리(에틸렌디옥시티오펜):폴리스티렌설포네이트(PEDOT:PSS), 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. 에너지 밴드갭이 넓은 제 2 물질은 실록산 경화물, (메트)아크릴레이트계 고분자, 비닐알코올계 고분자 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. 일례로, 실록산 경화물은 화학식 1로 표시되는 실란 모노머로부터 합성될 수 있는데, 적어도 3개 C1~C10 알콕시기가 실리콘 원자에 결합된 실란 모노머, 예시적으로는 4개의 C1~C10 알콕시기가 실리콘 원자에 결합된 실란 모노머로부터 합성될 수 있다. For example, the first material, which is a conductive polymer, is polyphenylene, polyphenylenevinylene, polyphenylene sulfide, poly(ethylenedioxythiophene):polystyrenesulfonate (PEDOT:PSS), polyaniline, polypyrrole, polythiophene. , polyacetylene, and combinations thereof. The second material having a wide energy band gap may be selected from the group consisting of cured siloxanes, (meth)acrylate-based polymers, vinyl alcohol-based polymers, and combinations thereof. For example, the cured siloxane may be synthesized from a silane monomer represented by Formula 1, a silane monomer in which at least three C 1 to C 10 alkoxy groups are bonded to silicon atoms, eg, four C 1 to C 10 alkoxy groups. It can be synthesized from silane monomers in which groups are bonded to silicon atoms.

전하제어층(670)은 도전성 고분자인 제 1 물질을 포함하고 있어서, 전자수송층(644)의 내부 결함에 의하여 전자가 전자수송층(644)에 축적되는 하전 포획을 방지할 수 있다. 또한, 에너지 밴드갭이 넓은 제 2 물질을 포함하고 있는 전하제어층(670)은 전자의 주입과 관련한 에너지 장벽으로 기능할 수 있다. Since the charge control layer 670 includes a first material that is a conductive polymer, it is possible to prevent charge trapping in which electrons are accumulated in the electron transport layer 644 due to internal defects of the electron transport layer 644 . In addition, the charge control layer 670 including a second material having a wide energy bandgap may function as an energy barrier related to electron injection.

이에 따라, 제 2 전극(620)으로부터 제 2 전하이동층(660)을 경유하여 발광물질층(650)으로 공급되는 정공과, 제 1 전극(610)으로부터 제 1 전하이동층(640)을 경유하여 발광물질층(650)으로 공급되는 전자가 균형 있게 주입될 수 있다. 결국, 과도하게 축적된 전자로 인한 전자의 하전 포획을 방지하고, 과도하게 발광물질층(650)으로 주입된 전자가 재결합되지 못하는 것을 방지함으로써, 발광다이오드(600)의 발광 효율을 향상시키고, 소비 전력을 낮출 수 있다.Accordingly, holes supplied from the second electrode 620 to the light emitting material layer 650 via the second charge transfer layer 660 pass through the first electrode 610 via the first charge transfer layer 640. Thus, electrons supplied to the light emitting material layer 650 can be injected in a balanced manner. As a result, by preventing charge trapping of electrons due to excessively accumulated electrons and preventing electrons excessively injected into the light emitting material layer 650 from recombination, the light emitting efficiency of the light emitting diode 600 is improved and consumption power can be reduced.

이하, 예시적인 실시형태를 통하여 본 발명을 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예에 기재된 기술사상으로 한정되지 않는다. Hereinafter, the present invention will be described through exemplary embodiments, but the present invention is not limited to the technical idea described in the following examples.

실시예 1: 전하제어층을 포함하는 전자단독소자 제조Example 1: Manufacturing of single electronic device including charge control layer

발광물질층-전하제어층-전자수송층의 순서로 형성된 전자단독소자를 다음과 같이 제조하였다. 하부 전극인 ITO가 코팅된 글라스 기판 상부에 옥탄 용매에 분산된 적색 양자점(InP/ZnSe)을 스핀 코팅(3000 rpm)하여 발광물질층(EML; 두께 15 nm)을 형성하였다. 발광물질층 상부에 테트라에틸오르쏘실리케이트(TEOS) 0.1 mL이 이소프로필알코올(IPA) 0.9 mL에 분산된 저장 용액(stock solution) 1 mL과, 탈이온수(DI) 기반의 PEDOT:PSS 0.05 mL(PEDOT:PSS와 TEOS는 1:2의 부피 비)이 배합된 용액을 스핀 코팅하고(4000 rpm, 4초), 건조하여(80℃, 15 분) TEOS 경화물과 PEDOT가 배합된 전하제어층(두께 1 내지 5 nm)을 형성하였다. 전하제어층 상에 에탄올에 분산된 ZnMgO을 스핀 코팅(1000 rpm, 45초)하여 전자수송층(두께 30nm)을 형성하였다. 정공수송층 상부에 상부 전극으로서 Al 전극(두께 80 nm)을 증착 공정으로 적층하여 전자단독소자(electron only device; EOD)를 제조하였다.An electron-only device formed in the order of the light emitting material layer-charge control layer-electron transport layer was manufactured as follows. A light emitting material layer (EML; thickness: 15 nm) was formed by spin coating (3000 rpm) red quantum dots (InP/ZnSe) dispersed in an octane solvent on an ITO-coated glass substrate as a lower electrode. 1 mL of a stock solution in which 0.1 mL of tetraethylorthosilicate (TEOS) is dispersed in 0.9 mL of isopropyl alcohol (IPA) on the top of the light emitting material layer, and 0.05 mL of PEDOT:PSS based on deionized water (DI) A solution containing PEDOT:PSS and TEOS at a volume ratio of 1:2 was spin-coated (4000 rpm, 4 seconds), and dried (80°C, 15 minutes) to form a charge control layer (a combination of cured TEOS and PEDOT). thickness of 1 to 5 nm) was formed. On the charge control layer, ZnMgO dispersed in ethanol was spin-coated (1000 rpm, 45 seconds) to form an electron transport layer (30 nm in thickness). An electron only device (EOD) was manufactured by laminating an Al electrode (80 nm in thickness) as an upper electrode on the hole transport layer through a deposition process.

실시예 2: 전하제어층을 포함하는 전자단독소자 제조Example 2: Manufacturing of single electronic device including charge control layer

발광물질층의 상부에 ZnMgO로 이루어진 전자수송층을 먼저 형성하고, 전자수송층 상부에 TEOS 0.1 mL가 IPA 0.9 mL에 분산된 저장 용액과 탈이온수 기반의 PEDOT:PSS 0.05 mL(PEDOT:PSS와 TEOS 1:2의 부피 비)을 배합한 용액을 스핀 코팅하여 전하제어층을 형성한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여, 발광물질층-전자수송층-전하제어층 구조를 가지는 전자단독소자를 제조하였다. An electron transport layer made of ZnMgO is first formed on the top of the light emitting material layer, and a storage solution in which 0.1 mL of TEOS is dispersed in 0.9 mL of IPA and 0.05 mL of PEDOT:PSS based on deionized water (PEDOT:PSS and TEOS 1: The procedure of Example 1 was repeated except that the charge control layer was formed by spin-coating a solution mixed with a volume ratio of 2) to prepare an electron-only device having a light emitting material layer-electron transport layer-charge control layer structure. .

비교예 1: 전자수송층만으로 이루어진 전자단독소자 제조Comparative Example 1: Preparation of an electron-only device consisting of only an electron transport layer

발광물질층의 상부에 ZnMgO로 이루어진 전자수송층만을 형성하고, 전하제어층을 형성하지 않은 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 발광물질층-전자수송층 구조를 가지는 전자단독소자를 제조하였다. An electron-only device having a light-emitting material layer-electron transport layer structure was manufactured by repeating the procedure of Example 1 except that only the electron transport layer made of ZnMgO was formed on the light emitting material layer and the charge control layer was not formed.

실험예 1: 전자단독소자의 전기적, 광학적 특성 평가Experimental Example 1: Evaluation of electrical and optical characteristics of a single electronic device

실시예 1 및 실시예 2와, 비교예 1에서 각각 제조된 전자단독소자의 전기적, 광학적 특성을 평가하였다. 비교를 위하여 하부 전극인 ITO가 코팅된 글라스 기판 상부에 적색 양자점(InP/ZnSe)으로 이루어진 발광물질층과 상부 전극이 순차 형성된 소자(이하, QD 소자)를 사용하였다. 각각의 소자를 대상으로 형광수명분광기(Time Correlated Single Photon Counting Spectrometer; TCSPC)를 이용하여 분석하였다. Electrical and optical characteristics of the single electronic device prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were evaluated. For comparison, a device (hereinafter referred to as a QD device) in which a light emitting material layer made of red quantum dots (InP/ZnSe) and an upper electrode were sequentially formed on a glass substrate coated with ITO as a lower electrode was used. Each device was analyzed using a fluorescence lifetime spectrometer (Time Correlated Single Photon Counting Spectrometer; TCSPC).

본 실험예에 따라 전자단독소자에서 측정한 광 발광(PL) 강도 측정 결과를 도 9에 나타낸다. QD 발광물질층만으로 이루어진 소자와 비교해서, 전자수송층만 더욱 형성된 전자단독소자(비교예 1)의 경우 PL 강도가 10% 수준으로 감소하였다. 반면, 발광물질층과 전자수송층 사이에 전하제어층을 도입한 경우에는 발광물질층만으로 이루어지는 소자에 비하여 PL 강도는 50% 수준까지 회복되었고(실시예 1), 전자수송층과 상부 전극 사이에 전하제어층을 도입한 경우에는 발광물질층만으로 이루어지는 소자에 비하여 PL 강도가 75% 수준까지 회복된 것을 확인하였다(실시예 2). 이러한 결과는 전자수송층에 인접하게 전하제어층을 도입함으로써, 전자수송층의 내부 결함에 기인하는 전자의 축적을 방지할 수 있고, 전자의 하전 포획(charging trap)이 억제되어 인접한 발광물질층의 발광 강도의 저하를 방지하기 때문인 것으로 해석된다9 shows the photoluminescence (PL) intensity measurement results measured in the single electronic device according to this experimental example. Compared to the device consisting of only the QD light-emitting material layer, in the case of the electron-only device (Comparative Example 1) further formed with an electron transport layer, the PL intensity was reduced to a level of 10%. On the other hand, when a charge control layer was introduced between the light emitting material layer and the electron transport layer, the PL intensity was recovered to 50% compared to the device consisting of only the light emitting material layer (Example 1), and the charge control layer between the electron transport layer and the upper electrode In the case of introducing the layer, it was confirmed that the PL intensity was recovered to a level of 75% compared to the device consisting only of the light emitting material layer (Example 2). These results suggest that by introducing the charge control layer adjacent to the electron transport layer, accumulation of electrons due to internal defects in the electron transport layer can be prevented, and the charging trap of electrons is suppressed, thereby emitting intensity of the adjacent light emitting material layer. It is interpreted as preventing the degradation of

동일한 전자단독소자를 사용하여 전자 전달 속도(electron transfer rate; KET)를 평가하였다. 각각의 소자에서 전자 방출 강도의 감쇠 시간(decay time), 전자의 수명(lifetime; τ)를 측정하였고, 하기 식에 따라 전자전달속도를 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 1과 도 10에 나타낸다. 전자수송층만으로 이루어진 비교예 1의 전자단독소자와 비교해서, 전하제어층을 가지는 실시예 1 및 실시예 2의 전자단독소자의 전자전달속도가 느려졌다. 전자수송층만으로 이루어진 비교예 1의 전자단독소자의 경우 전자수송의 내부 결함에 기인하여 전자가 전자수송층에 축적되고, 전자가 전자수송층에 하전 포획된다. 반면, 실시예 1 및 실시예 2의 전자단독소자의 경우, 전자수송층에 인접하게 형성된 전하제어층이 전자수송층 내부의 결함을 방지하고, 전자의 하전 포획을 방지하여 전자전달속도가 느려진 것으로 해석된다. The electron transfer rate (K ET ) was evaluated using the same electron-only device. In each device, the decay time of electron emission intensity and the lifetime of electrons (τ) were measured, and the electron transport rate was measured according to the following formula. The measurement results are shown in Table 1 and FIG. 10 below. Compared to the electron-only device of Comparative Example 1 comprising only the electron transport layer, the electron transfer rate of the electron-only device of Examples 1 and 2 having the charge control layer was slow. In the case of the electron-only device of Comparative Example 1 including only the electron transport layer, electrons are accumulated in the electron transport layer due to an internal defect in electron transport, and electrons are charged in the electron transport layer. On the other hand, in the case of the electron-only devices of Examples 1 and 2, the charge control layer formed adjacent to the electron transport layer prevents defects inside the electron transport layer and prevents charge capture of electrons, which is interpreted as slowing down the electron transfer rate. .

Figure 112018116260852-pat00004
Figure 112018116260852-pat00004

전자단독소자의 전기적 특성Electrical Characteristics of Single Electronic Device 샘플Sample 감쇠 시간(ns)Decay Time (ns) τ1 τ 1 τ2 τ 2 τ3 τ 3 KET KET QDQD 35.435.4 16.816.8 39.239.2 188.8188.8 -- 비교예 1Comparative Example 1 18.818.8 7.037.03 18.9818.98 84.6484.64 0.0250.025 실시예 1Example 1 26.526.5 9.489.48 25.2925.29 103.45103.45 0.0090.009 실시예 2Example 2 30.630.6 11.3711.37 27.6527.65 121.51121.51 0.0040.004

실시예 3 내지 4: 전하제어층을 포함하는 전자단독소자 제조Examples 3 to 4: Fabrication of a single electronic device including a charge control layer

전자수송층 상부에 전하제어층을 형성하기 위하여, TEOS 0.1 mL이 IPA 0.9 mL에 분산된 저장 용액 1 mL과, 탈이온수 기반의 PEDOT:PSS 0.03 mL(PEDOT:PSS와 TEOS 3:10의 부피 비)의 혼합 용액을 사용(실시예 3), TEOS 0.1 mL이 IPA 0.9 mL에 분산된 저장 용액 1 mL과, 탈이온수 기반의 PEDOT:PSS 0.04 mL(PEDOT:PSS와 TEOS는 4:10의 부피 비)의 혼합 용액을 사용(실시예 4)한 것을 제외하고 실시예 2의 절차를 반복하여, 발광물질층-전자수송층-전하제어층 구조를 가지는 전자단독소자를 제조하였다.To form a charge control layer on top of the electron transport layer, 1 mL of a stock solution in which 0.1 mL of TEOS is dispersed in 0.9 mL of IPA and 0.03 mL of deionized water-based PEDOT:PSS (volume ratio of PEDOT:PSS and TEOS 3:10) Using a mixed solution of (Example 3), 1 mL of a stock solution in which 0.1 mL of TEOS is dispersed in 0.9 mL of IPA and 0.04 mL of PEDOT:PSS based on deionized water (PEDOT:PSS and TEOS are in a volume ratio of 4:10) The procedure of Example 2 was repeated except that the mixed solution of (Example 4) was used to prepare an electron-only device having a light emitting material layer-electron transport layer-charge control layer structure.

비교예 2 내지 5: 전하제어층을 포함하는 전자단독소자 제조Comparative Examples 2 to 5: Preparation of single electronic device including charge control layer

전자수송층 상부에 전하제어층을 형성하기 위하여, TEOS 01 mL이 IPA 0.9 mL에 분산된 저장 용액 1 mL과, 탈이온수 기반의 PEDOT:PSS 0.01 mL(PEDOT:PSS와 TEOS는 1:10의 부피 비)의 혼합 용액을 사용(비교예 2), TEOS 0.1 mL이 IPA 0.9 mL에 분산된 저장 용액 1 mL과, 탈이온수 기반의 PEDOT:PSS 0.1 mL(PEDOT:PSS와 TEOS는 1:1의 부피 비)의 혼합 용액을 사용(비교예 3), TEOS 0.1 mL이 IPA 0.9 mL에 분산된 저장 용액 1 mL과, 탈이온수 기반의 PEDOT:PSS 0.5 mL(PEDOT:PSS와 TEOS는 5:1의 부피 비)의 혼합 용액을 사용(비교예 3), TEOS 0.1 mL이 IPA 0.9 mL에 분산된 저장 용액 1 mL과, 탈이온수 기반의 PEDOT:PSS 0.02 mL(PEDOT:PSS와 TEOS는 2:10의 부피 비)의 혼합 용액을 사용(비교예 4)한 것을 제외하고 실시예 2의 절차를 반복하여, 발광물질층-전자수송층-전하제어층 구조를 가지는 전자단독소자를 제조하였다.In order to form a charge control layer on top of the electron transport layer, 1 mL of a stock solution in which 01 mL of TEOS is dispersed in 0.9 mL of IPA and 0.01 mL of deionized water-based PEDOT:PSS (PEDOT:PSS and TEOS have a volume ratio of 1:10) ) using a mixed solution (Comparative Example 2), 1 mL of a stock solution in which 0.1 mL of TEOS is dispersed in 0.9 mL of IPA, and 0.1 mL of PEDOT: PSS based on deionized water (PEDOT: PSS and TEOS are at a volume ratio of 1: 1) ) using a mixed solution (Comparative Example 3), 1 mL of a stock solution in which 0.1 mL of TEOS is dispersed in 0.9 mL of IPA, and 0.5 mL of PEDOT: PSS based on deionized water (PEDOT: PSS and TEOS are at a volume ratio of 5: 1) ) using a mixed solution (Comparative Example 3), 1 mL of a stock solution in which 0.1 mL of TEOS is dispersed in 0.9 mL of IPA, and 0.02 mL of PEDOT: PSS based on deionized water (PEDOT: PSS and TEOS are at a volume ratio of 2:10 ), except that a mixed solution of (Comparative Example 4) was used, the procedure of Example 2 was repeated to manufacture an electron-only device having a light emitting material layer-electron transport layer-charge control layer structure.

실험예 2: 전자단독소자의 전기적, 광학적 특성 평가Experimental Example 2: Evaluation of electrical and optical characteristics of a single electronic device

실시예 2 내지 4와, 비교예 2 내지 5에서 각각 제조된 전자단독소자의 전기적, 광학적 특성을 평가하였다. 비교를 위하여 QD 소자를 사용하였다. 우선, 실시예 2 내지 4와 비교예 2 내지 5에서 사용된 전하제어층의 면 저항(sheet resistance)를 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 2와 도 11에 나타낸다. Electrical and optical characteristics of the single electronic devices prepared in Examples 2 to 4 and Comparative Examples 2 to 5, respectively, were evaluated. A QD device was used for comparison. First, the sheet resistance of the charge control layer used in Examples 2 to 4 and Comparative Examples 2 to 5 was measured. The measurement results are shown in Table 2 and FIG. 11 below.

전하제어층의 면 저항 Sheet resistance of the charge control layer 샘플Sample PEDOT/PSS 부피 비율PEDOT/PSS volume ratio 면 저항cotton resistance 실시예 2Example 2 1:21:2 ~ 2 ㏁/sq~ 2 ㏁/sq 실시예 3Example 3 3:103:10 ~ 7 ㏁/sq~ 7 ㏁/sq 실시예 4Example 4 4:104:10 ~ 4 ㏁/sq~ 4 ㏁/sq 비교예 2Comparative Example 2 1:101:10 ~ 50 ㏁/sq~ 50 ㏁/sq 비교예 3Comparative Example 3 1:11:1 ~ 500 ㏀/sq~ 500 kΩ/sq 비교예 4Comparative Example 4 5:15:1 ~ 10 ㏀/sq~ 10 kΩ/sq 비교예 5Comparative Example 5 2:102:10 ~ 12 ㏁/sq~ 12 ㏁/sq

표 2 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 전하제어층을 형성할 때, PEDOT:PSS와 TEOS의 부피 비율이 3:10 내지 1:2인 경우(실시예 2 내지 4)에 전자 하전에 기인하는 정전기를 방전시키기에 충분하며, 누설 전류를 방지할 수 있는 적절한 면 저항을 가지고 있다. 반면, PEDOT:PSS와 TEOS의 부피 비율이 3:10 미만인 경우(비교예 2 및 비교예 5), 전하제어층에 포함된 도전성 고분자의 함량이 너무 적어서 전자 하전에 기인하는 정전기를 방전시킬 수 없는 높은 면 저항이 측정된다. 또한, PEDOT:PSS와 TEOS의 부피 비율이 1:2을 초과하는 경우(비교예 2, 비교예 4), 전하제어층에 포함된 도전성 고분자의 함량이 지나치게 증가하면서, 누설 전류가 발생한다. 이러한 전하제어층을 발광다이오드에 사용할 경우, 구동 전압(Turn on) 전압 이전의 전류가 지나치게 높아지면서 소자 성능이 저하될 수 있다(결과 미도시). As shown in Table 2 and FIG. 11, when the charge control layer is formed, when the volume ratio of PEDOT: PSS and TEOS is 3:10 to 1:2 (Examples 2 to 4) Static electricity due to electronic charge It is sufficient to discharge and has an appropriate sheet resistance to prevent leakage current. On the other hand, when the volume ratio of PEDOT:PSS and TEOS is less than 3:10 (Comparative Example 2 and Comparative Example 5), the content of the conductive polymer included in the charge control layer is too small to discharge static electricity caused by electron charge. High sheet resistance is measured. In addition, when the volume ratio of PEDOT:PSS and TEOS exceeds 1:2 (Comparative Example 2 and Comparative Example 4), the content of the conductive polymer included in the charge control layer is excessively increased, causing leakage current. When such a charge control layer is used in a light emitting diode, the current before the driving voltage (Turn on) becomes excessively high, and device performance may deteriorate (result not shown).

이어서, 실험예 1과 동일한 방법으로 실시예 2 내지 3 및 비교예 1 내지 5에서 각각 제조된 전자단독소자를 대상으로 TCSPC 분석을 수행하였다. 본 실험예에 따라 전자단독소자에서 측정한 PL 강도 측정 결과를 도 12에 나타낸다. 전자수송층과 상부 전극 사이에 전하제어층을 도입한 전자단독소자의 경우에는 발광물질층만으로 이루어지는 소자에 비하여 PL 강도가 88% 수준으로 회복되었다(실시예 4 참조). 반면, PEDOT의 함량이 낮은 전하제어층을 도입한 전자단독소자는 전자수송층만으로 이루어진 전자단독소자에 비하여 PL 강도가 약간 증가하였다. Subsequently, TCSPC analysis was performed on the single electronic devices prepared in Examples 2 to 3 and Comparative Examples 1 to 5 in the same manner as in Experimental Example 1. 12 shows the PL intensity measurement results measured in the single electronic device according to this experimental example. In the case of the electron-only device in which the charge control layer was introduced between the electron transport layer and the upper electrode, the PL intensity was recovered to 88% compared to the device composed of only the light emitting material layer (see Example 4). On the other hand, the PL intensity of the electron-only device introduced with the charge control layer having a low PEDOT content was slightly increased compared to the electron-only device composed of only the electron transport layer.

또한, 실험예 1과 동일한 절차에 따라 전자전달속도를 평가하였다. 평가 결과를 하기 표 3과 도 13에 나타낸다. 전자수송층만으로 이루어진 비교예 1의 전자단독소자와 비교해서, 전하제어층을 가지는 실시예 2 및 실시예 5의 전자단독소자의 전자전달속도가 크게 느려졌다. 실시예 2 및 실시예 4의 전자단독소자에 도입된 전하제어층이 전자수송층 내부의 결함을 방지하고, 전자의 하전 포획을 방지하여 전자전달속도가 느려진 것으로 해석된다.In addition, the electron transfer rate was evaluated according to the same procedure as in Experimental Example 1. The evaluation results are shown in Table 3 and FIG. 13 below. Compared to the electron-only device of Comparative Example 1 comprising only the electron transport layer, the electron transfer rate of the electron-only device of Examples 2 and 5 having the charge control layer was greatly reduced. It is interpreted that the charge control layer introduced into the electron-only devices of Examples 2 and 4 prevents defects inside the electron transport layer and prevents charge capture of electrons, thereby slowing down the electron transfer rate.

전자단독소자의 전기적 특성Electrical Characteristics of Single Electronic Device 샘플Sample 감쇠 시간(ns)Decay Time (ns) τ1 τ 1 τ2 τ 2 τ3 τ 3 KET KET QDQD 35.435.4 16.816.8 39.239.2 188.8188.8 -- 비교예 1Comparative Example 1 18.818.8 7.037.03 18.9818.98 84.6484.64 0.0250.025 실시예 4Example 4 33.433.4 13.8513.85 34.1034.10 147.37147.37 0.00170.0017 실시예 2Example 2 30.630.6 11.3711.37 27.6527.65 121.51121.51 0.0040.004 실시예 3Example 3 26.726.7 10.7010.70 25.4425.44 109.12109.12 0.0090.009 비교예 4Comparative Example 4 21.121.1 9.309.30 20.8720.87 93.293.2 0.0190.019

실험예 3: 표면 모폴로지 평가Experimental Example 3: Evaluation of surface morphology

실시예 2와 비교예 1에서 각각 제조된 전자단독소자에서 상부 전극을 증착하기 전의 박막 평탄도를 AFM을 이용하여 평가하였다. 비교를 위하여 QD 소자의 박막 평탄도를 평가하였다. 평가 결과를 하기 표 4와, 도 14 내지 도 16에 각각 나타낸다. 전하제어층 박막을 도입하여 박막의 평탄도가 크게 향상된 것을 확인하였다. The thin film flatness before depositing the upper electrode in the single electronic device manufactured in Example 2 and Comparative Example 1 was evaluated using AFM. For comparison, the thin film flatness of the QD device was evaluated. The evaluation results are shown in Table 4 and FIGS. 14 to 16 below. It was confirmed that the flatness of the thin film was greatly improved by introducing the charge control layer thin film.

표면 거칠기 (nm)surface roughness (nm) 샘플Sample 1회1 time 2회 Episode 2 평균average QD QD 11.011.0 14.214.2 12.612.6 비교예 1Comparative Example 1 11.211.2 13.413.4 12.312.3 실시예 2Example 2 5.25.2 3.63.6 4.44.4

실시예 4: 발광다이오드 제조Example 4: Manufacturing of Light-Emitting Diodes

전자수송층과 상부 전극 사이에 TEOS 경화물과 PEDOT:PSS가 배합된 전하제어층이 도입된 발광다이오드를 제조하였다. ITO glass의 발광 면적이 3 mm X 3 mm 크기가 되도록 patterning한 후 세정하였다. 이어서 다음과 같은 순서에 따라 발광층 및 음극을 순차 형성하였다.A light emitting diode was manufactured in which a charge control layer containing a cured TEOS material and PEDOT:PSS was introduced between the electron transport layer and the upper electrode. After patterning the light emitting area of ITO glass to be 3 mm X 3 mm in size, it was cleaned. Subsequently, a light emitting layer and a cathode were sequentially formed in the following order.

정공주입층(HIL; PEDOT:PSS, 5000 rpm에서 60초 스핀 코팅한 뒤(water base), 200℃에서 15분 건조, 20 nm), 정공수송층(HTL; PVK, 4000 rpm에서 45초 스핀 코팅한 뒤(in toluene), 170℃에서 30분 건조, 20 nm), 발광물질층(EML; 적색 양자점(InP/ZnSe); 3000 rpm에서 45초 스핀 코팅(in octane); 15 nm), 전자수송층(ETL; ZnMgO, 1000 rpm에서 45초 스핀 코팅(in ethanol), 30 nm), 전하제어층(IPZ에 분산된 TEOS와 PEDOT:PSS가 2:1로 배합된 혼합 용액을 4000 rpm에서 45초 스핀 코팅한 후, 80℃에서 15분 건조; 1~5 nm). 음극(Al, 발광층이 형성된 기판을 진공 챔버로 이송한 뒤 증착(1X110-6 Torr), 80 nm)Hole injection layer (HIL; PEDOT:PSS, after spin coating at 5000 rpm for 60 seconds (water base), drying at 200 ° C for 15 minutes, 20 nm), hole transport layer (HTL; PVK, spin coating for 45 seconds at 4000 rpm) Back (in toluene), drying for 30 minutes at 170 ° C, 20 nm), light emitting material layer (EML; red quantum dot (InP / ZnSe); spin coating for 45 seconds at 3000 rpm (in octane); 15 nm), electron transport layer ( ETL; ZnMgO, 45 sec spin coating at 1000 rpm (in ethanol, 30 nm), charge control layer (2:1 mixture of TEOS dispersed in IPZ and PEDOT:PSS) spin coating at 4000 rpm for 45 sec and then dried at 80 °C for 15 minutes; 1-5 nm). Cathode (Al, deposited after transferring the substrate on which the light emitting layer is formed to a vacuum chamber (1X110-6 Torr), 80 nm)

증착 후 피막 형성을 위해 증착 챔버에서 건조 박스 내로 옮기고 후속적으로 UV 경화 에폭시 및 수분 게터를 사용하여 인캡슐레이션을 하였다. 이 발광다이오드는 9 ㎟의 방출 영역을 갖는다. After deposition, it was moved from the deposition chamber to a dry box for film formation and subsequently encapsulated using UV curing epoxy and a moisture getter. This light emitting diode has an emission area of 9 mm 2 .

비교예 6: 전하제어층이 없는 발광다이오드 제조Comparative Example 6: Manufacturing of light emitting diode without charge control layer

전하제어층을 형성하지 않은 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 발광다이오드를 제조하였다. A light emitting diode was manufactured by repeating the procedure of Example 1 except that the charge control layer was not formed.

실험예 4: 발광다이오드의 물성 평가Experimental Example 4: Evaluation of Physical Properties of Light-Emitting Diodes

실시예 5와, 비교예 6에서 각각 제조된 발광다이오드를 외부 전력 공급원에 연결하고, 본 발명에서 제조된 모든 소자들의 EL 특성을 일정한 전류 공급원 (KEITHLEY) 및 광도계 PR 650 를 사용하여 실온에서 평가하였다. 구체적으로, 전류 밀도 10.00 mA/㎠의 조건에서, 실시예 5와, 비교예 6에서 각각 제조된 발광다이오드의 외부양자효율(external quantum efficiency, EQE), 휘도(cd/㎡), 발광피크파장(wavelength peak, Wp), 반치폭(Full-Width at half maximum; FWHM) 및 발광 수명을 각각 측정하였다. 측정 결과를 표 5와 도 17에 나타낸다. The light emitting diodes manufactured in Example 5 and Comparative Example 6 were connected to an external power supply source, and the EL characteristics of all devices manufactured in the present invention were evaluated at room temperature using a constant current supply source (KEITHLEY) and a photometer PR 650. . Specifically, under the condition of a current density of 10.00 mA/cm 2 , the external quantum efficiency (EQE), luminance (cd/m 2 ), and emission peak wavelength ( wavelength peak, W p ), full-width at half maximum (FWHM) and luminescence lifetime were measured, respectively. Table 5 and FIG. 17 show the measurement results.

발광다이오드의 물성Light emitting diode properties 샘플Sample EQEEQE cd/㎡cd/㎡ Wp W p FWHMFWHM 비교예 6Comparative Example 6 4.294.29 283283 638638 5252 실시예 5Example 5 5.805.80 409409 640640 5252

표 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 전하제어층을 도입한 발광다이오드의 발광 효율이 향상되었다. 구체적으로, 전자수송층만으로 이루어진 비교예 6의 발광다이오드와 비교하여, 전하제어층을 도입한 실시예 5의 발광다이오드는 양자효율 및 휘도가 각각 35.2%, 44.5% 향상되었으며, 발광 수명 역시 크게 향상되었다. 반면, 전하제어층을 발광다이오드에 도입하더라도 발광피크파장과 반치폭에는 거의 영향이 없어서, 의도하였던 발광을 구현할 수 있다는 것을 확인하였다. 따라서, 전자수송층의 일면에 전하제어층을 형성하여, 발광 효율이 크게 향상된 발광다이오드를 구현할 수 있으며, 이를 발광장치에 적용할 수 있다. As shown in Table 5, the light emitting efficiency of the light emitting diode to which the charge control layer was introduced according to the present invention was improved. Specifically, compared to the light emitting diode of Comparative Example 6 consisting of only the electron transport layer, the light emitting diode of Example 5 in which the charge control layer was introduced improved quantum efficiency and luminance by 35.2% and 44.5%, respectively, and the light emitting lifetime was greatly improved. . On the other hand, even if the charge control layer was introduced into the light emitting diode, it was confirmed that the intended light emission could be realized because there was little effect on the emission peak wavelength and half width. Therefore, by forming a charge control layer on one surface of the electron transport layer, a light emitting diode with significantly improved light emitting efficiency can be implemented, which can be applied to a light emitting device.

상기에서는 본 발명의 예시적인 실시형태 및 실시예에 기초하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명이 상기 실시형태 및 실시예에 기재된 기술사상으로 한정되는 것은 아니다. 오히려 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 전술한 실시형태 및 실시예를 토대로 다양한 변형과 변경을 용이하게 추고할 수 있다. 하지만, 이러한 변형과 변경은 모두 본 발명의 권리범위에 속한다는 점은, 첨부하는 청구범위에서 분명하다. In the above, the present invention has been described based on exemplary embodiments and examples of the present invention, but the present invention is not limited to the technical idea described in the above embodiments and examples. Rather, those skilled in the art to which the present invention belongs can easily make various modifications and changes based on the above-described embodiments and examples. However, it is clear from the appended claims that all such modifications and changes fall within the scope of the present invention.

100: 발광다이오드 표시장치
200, 300, 400, 500, 600: 발광다이오드
210, 310, 410, 510, 610: 제 1 전극
230. 330, 430, 530, 630: 발광층(발광 유닛)
340, 440, 540, 640: 제 1 전하이동층
342, 442, 562, 662: 정공주입층
344, 444, 564, 664: 정공수송층
350, 450, 550, 650: 발광물질층
360, 460, 560, 660: 제 2 전하이동층
362, 462, 542, 642: 전자주입층
364, 464, 544, 644: 전자수송층
370, 470, 570, 670: 전하제어층
100: light emitting diode display
200, 300, 400, 500, 600: light emitting diode
210, 310, 410, 510, 610: first electrode
230. 330, 430, 530, 630: light emitting layer (light emitting unit)
340, 440, 540, 640: first charge transfer layer
342, 442, 562, 662: hole injection layer
344, 444, 564, 664: hole transport layer
350, 450, 550, 650: light emitting material layer
360, 460, 560, 660: second charge transfer layer
362, 462, 542, 642: electron injection layer
364, 464, 544, 644: electron transport layer
370, 470, 570, 670: charge control layer

Claims (20)

서로 마주하는 제 1 전극 및 제 2 전극;
상기 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 위치하는 발광물질층; 및
상기 발광물질층과, 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 전하제어층을 포함하고,
상기 전하제어층은 도전성 고분자인 제 1 물질과,
실록산 경화물, (메트)아크릴레이트계 고분자, 비닐알코올계 고분자 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 제 2 물질을 포함하는 발광다이오드.
a first electrode and a second electrode facing each other;
a light emitting material layer positioned between the first electrode and the second electrode; and
A charge control layer positioned between the light emitting material layer and the first electrode or the second electrode,
The charge control layer includes a first material that is a conductive polymer;
A light emitting diode comprising a second material selected from the group consisting of cured siloxanes, (meth)acrylate-based polymers, vinyl alcohol-based polymers, and combinations thereof.
제 1항에 있어서,
상기 도전성 고분자는 폴리페닐렌, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리페닐렌설파이드, 폴리(에틸렌디옥시티오펜):폴리스티렌설포네이트(PEDOT:PSS), 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 발광다이오드.
According to claim 1,
The conductive polymer is polyphenylene, polyphenylene vinylene, polyphenylene sulfide, poly(ethylenedioxythiophene):polystyrenesulfonate (PEDOT:PSS), polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, and combinations thereof. A light emitting diode selected from the group consisting of.
제 1항에 있어서,
상기 실록산 경화물은 하기 화학식 1로 표시되는 실란 모노머로부터 합성되는 발광다이오드.
[화학식 1]
Figure 112018116260852-pat00005

화학식 1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, 하이드록시기, C1~C10 직쇄 또는 측쇄의 알킬기, C2~C10 알케닐기, C1~C10 알콕시기, C1~C10 알킬 아미노기, C1~C10 알킬 아크릴옥시기, C1~C10 알킬 메타크릴옥시기, 티올기, C1~C10 알킬 티올기, 에폭시기, C1~C10 알킬 에폭시기, C5~C20 사이클로알킬 에폭시기, C4~C20 헤테로 아릴 에폭시기, 글리시딜옥시기, C1~C10 알킬 글리시딜옥시기, 치환되지 않거나 할로겐 원자로 치환된 C5~C20 아릴기, 치환되지 않거나 할로겐 원자로 치환된 C4~C20 헤테로 아릴기, C5~C20 아릴옥시기, C4~C20 헤테로 아릴옥시기, C5~C20 아릴 아미노기 및 C5~C20 헤테로 아릴 아미노기로 구성되는 군에서 선택됨; R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, C1~C10 직쇄 또는 측쇄의 알킬기, C1~C10 알킬 아미노기, 치환되지 않거나 할로겐 원자로 치환된 C5~C20 아릴기, 치환되지 않거나 할로겐 원자로 치환된 C5~C20 헤테로 아릴기, C5~C20 아릴 아미노기 및 C5~C20 헤테로 아릴 아미노기로 구성되는 군에서 선택됨.
According to claim 1,
The cured siloxane is a light emitting diode synthesized from a silane monomer represented by Formula 1 below.
[Formula 1]
Figure 112018116260852-pat00005

In Formula 1, R 1 and R 2 are each independently hydrogen, deuterium, tritium, a hydroxy group, C 1 ~ C 10 linear or branched alkyl group, C 2 ~ C 10 alkenyl group, C 1 ~ C 10 alkoxy group , C 1 ~ C 10 alkyl amino group, C 1 ~ C 10 alkyl acryloxy group, C 1 ~ C 10 alkyl methacryloxy group, thiol group, C 1 ~ C 10 alkyl thiol group, epoxy group, C 1 ~ C 10 alkyl Epoxy group, C 5 ~ C 20 cycloalkyl epoxy group, C 4 ~ C 20 heteroaryl epoxy group, glycidyloxy group, C 1 ~ C 10 alkyl glycidyloxy group, unsubstituted or halogen atom-substituted C 5 ~ C 20 aryl group , C 4 ~ C 20 heteroaryl group, C 5 ~ C 20 aryloxy group, C 4 ~ C 20 heteroaryloxy group, C 5 ~ C 20 aryl amino group and C 5 ~ C 20 hetero group, unsubstituted or substituted with a halogen atom selected from the group consisting of aryl amino groups; R 3 and R 4 are each independently hydrogen, deuterium, tritium, C 1 ~ C 10 linear or branched alkyl group, C 1 ~ C 10 alkyl amino group, unsubstituted or halogen atom-substituted C 5 ~ C 20 aryl group, Selected from the group consisting of an unsubstituted or halogen atom-substituted C 5 ~C 20 heteroaryl group, a C 5 ~C 20 aryl amino group, and a C 5 ~C 20 heteroaryl amino group.
제 1항에 있어서,
상기 실록산 경화물은 적어도 3개의 C1~C10 알콕시기가 실리콘 원자에 결합된 실란 모노머로부터 합성되는 발광다이오드.
According to claim 1,
The cured siloxane is a light emitting diode synthesized from a silane monomer in which at least three C 1 to C 10 alkoxy groups are bonded to silicon atoms.
제 1항에 있어서,
상기 실록산 경화물은 4개의 C1~C10 알콕시기가 실리콘 원자에 결합된 실란 모노머로부터 합성되는 발광다이오드.
According to claim 1,
The cured siloxane is a light emitting diode synthesized from a silane monomer in which four C 1 to C 10 alkoxy groups are bonded to silicon atoms.
제 1항에 있어서,
상기 전하제어층은 1 내지 10 nm의 두께로 형성되는 발광다이오드.
According to claim 1,
The charge control layer is formed to a thickness of 1 to 10 nm light emitting diode.
제 1항에 있어서,
상기 제 2 물질은 실록산 경화물이며, 상기 전하제어층은 상기 제 1 물질과 상기 실록산 경화물이 3:10 내지 1:2의 부피 비로 배합되어 있는 발광다이오드.
According to claim 1,
The second material is a cured siloxane, and the charge control layer is a light emitting diode in which the first material and the cured siloxane are mixed in a volume ratio of 3:10 to 1:2.
제 1항에 있어서,
상기 전하제어층의 면 저항은 1 ㏁/sq 이상이고, 10 ㏁/sq 이하인 발광다이오드.
According to claim 1,
The sheet resistance of the charge control layer is 1 MΩ / sq or more and 10 MΩ / sq or less.
제 1항에 있어서,
상기 전하제어층은 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 중에서 음극(cathode)으로 기능하는 전극 사이에 위치하는 발광다이오드.
According to claim 1,
The charge control layer is positioned between an electrode functioning as a cathode among the first electrode and the second electrode.
제 9항에 있어서,
상기 발광물질층과 상기 전하제어층 사이에 위치하거나, 상기 전하제어층과 상기 음극 사이에 위치하는 전자이동층을 더욱 포함하는 발광다이오드.
According to claim 9,
The light emitting diode further comprises an electron transfer layer positioned between the light emitting material layer and the charge control layer or positioned between the charge control layer and the cathode.
제 10항에 있어서,
상기 발광물질층을 중심으로 상기 전자이동층의 반대 편에 위치하는 정공이동층을 더욱 포함하는 발광다이오드.
According to claim 10,
The light emitting diode further comprising a hole transfer layer positioned on the opposite side of the electron transfer layer with the light emitting material layer as a center.
제 10항에 있어서,
상기 전자이동층은 무기물로 이루어지는 전자수송층을 포함하는 발광다이오드.
According to claim 10,
The electron transport layer is a light emitting diode comprising an electron transport layer made of an inorganic material.
제 12항에 있어서,
상기 전하제어층의 최고준위점유분자궤도 에너지 준위(HOMOCCL)와 최저준위비점유분자궤도 에너지 준위(LUMOCCL) 사이의 에너지 밴드갭(EgCCL)은, 상기 전자수송층의 가전자대 에너지 준위(VBETL)와 전도대 에너지 준위(CBETL) 사이의 에너지 밴드갭(EgETL)보다 큰 발광다이오드.
According to claim 12,
The energy band gap (Eg CCL ) between the highest occupied molecular orbital energy level (HOMO CCL ) and the lowest unoccupied molecular orbital energy level (LUMO CCL ) of the charge control layer is the valence band energy level (VB of the electron transport layer). ETL ) and conduction band energy levels (CB ETL ) of a light emitting diode larger than the energy bandgap (Eg ETL ).
제 12항에 있어서,
상기 전하제어층의 최고준위점유분자궤도 에너지 준위(HOMOCCL)는 상기 전자수송층의 가전자대 에너지 준위(VBETL)보다 낮은 발광다이오드.
According to claim 12,
A light emitting diode wherein a highest occupied molecular orbital energy level (HOMO CCL ) of the charge control layer is lower than a valence band energy level (VB ETL ) of the electron transport layer.
제 12항에 있어서,
상기 전하제어층의 최저준위비점유분자궤도 에너지 준위(LUMOCCL)는 상기 전자수송층의 전도대 에너지 준위(CBETL)보다 높은 발광다이오드.
According to claim 12,
A light emitting diode wherein a lowest unoccupied molecular orbital energy level (LUMO CCL ) of the charge control layer is higher than a conduction band energy level (CB ETL ) of the electron transport layer.
제 12항에 있어서,
상기 전자수송층의 상기 무기물은 금속산화물을 포함하는 발광다이오드.
According to claim 12,
The inorganic material of the electron transport layer includes a metal oxide.
제 16항에 있어서,
상기 금속산화물은 아연(Zn), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta), 하프늄(Hf), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr), 바륨(Ba) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 금속의 산화물을 포함하는 발광다이오드.
According to claim 16,
The metal oxide is zinc (Zn), calcium (Ca), magnesium (Mg), titanium (Ti), tin (Sn), tungsten (W), tantalum (Ta), hafnium (Hf), aluminum (Al), zirconium A light emitting diode comprising an oxide of a metal selected from the group consisting of (Zr), barium (Ba), and combinations thereof.
제 1항에 있어서,
상기 발광물질층은 무기 발광 입자를 포함하는 발광다이오드.
According to claim 1,
The light emitting material layer includes inorganic light emitting particles.
제 18항에 있어서,
상기 무기 발광 입자는 양자점(quantum dots; QDs) 또는 양자막대(quantum rods; QRs)를 포함하는 발광다이오드.
According to claim 18,
The inorganic light-emitting particles include a light-emitting diode including quantum dots (QDs) or quantum rods (QRs).
기판; 및
상기 기판 상에 위치하며, 제 1항 내지 제 19항 중 어느 하나의 청구항에 기재된 발광다이오드를 포함하는 발광장치.
Board; and
A light emitting device disposed on the substrate and including a light emitting diode according to any one of claims 1 to 19.
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