KR20210001995A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20210001995A
KR20210001995A KR1020200077074A KR20200077074A KR20210001995A KR 20210001995 A KR20210001995 A KR 20210001995A KR 1020200077074 A KR1020200077074 A KR 1020200077074A KR 20200077074 A KR20200077074 A KR 20200077074A KR 20210001995 A KR20210001995 A KR 20210001995A
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emitting quantum
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장효숙
김태형
장은주
조얼
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삼성전자주식회사
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Abstract

적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소를 포함하는 표시 장치로서, 상기 표시 장치는, 광원; 및 상기 광원 상에 배치되는 양자점 발광층을 포함하고, 상기 양자점 발광층은, 상기 적색 화소 내에 배치되어, 상기 적색 화소가 제1 광을 방출하도록 구성되는 제1 발광층, 및 상기 녹색 화소 내에 배치되어 상기 녹색 화소가 제2 광을 방출하도록 구성되는 제2 발광층을 포함하며, 상기 광원은 상기 제1 발광층에 제1 입사광을 제공하도록 구성된 제1 요소, 상기 제2 발광층에 제2 입사광을 제공하도록 구성된 제2 요소, 및 상기 청색화소에 제3 광을 제공하도록 구성된 제3 요소를 포함하고, 상기 제1 발광층은, 제1 폴리머 매트릭스 내에 분산되어 있는 복수개의 적색발광 양자점들을 포함하고, 상기 제2 발광층은, 제2 폴리머 매트릭스 내에 분산되어 있는 복수개의 녹색발광 양자점들을 포함하고, 상기 제1 요소, 상기 제2 요소, 및 상기 제3 요소는, 각각, 마주보는 전극들과 상기 전극들 사이에 배치되는 청색 발광 양자점들을 포함하는 층을 포함하고, 상기 제1 입사광, 상기 제2 입사광, 및 상기 제3 광 중 적어도 하나는 458 nm 이하의 범위에서 최대 발광 피크 파장을 가지고, 상기 제1 입사광, 상기 제2 입사광, 및 상기 제3 광 중 적어도 하나는 최대 발광 피크의 반치폭이 30 nm 이하이고, 상기 적색발광 양자점들, 상기 녹색발광 양자점들, 및 상기 청색 발광 양자점들은 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, 또는 이들의 조합을 포함하되, 카드뮴, 수은, 또는 납을 포함하지 않는 표시 장치에 대한 것이다.

Description

표시 장치 {DISPLAY DEVICE}
표시 장치에 관한 것이다.
반도체 나노결정은 나노크기의 반도체 나노결정으로서, 양자점(quantum dot)이라고도 한다. 반도체 나노결정은 벌크 재료와 달리 나노 결정의 크기 및 조성을 조절함에 의해 상이한 에너지 밴드갭을 가질 수 있다. 반도체 나노결정은 전계발광 및 광발광 물성을 나타낼 수 있으므로, 반도체 다양한 분야에서 응용될 수 있다. 그러나, 향상된 발광 물성을 구현할 수 있으면서도, 환경적 관점에서 카드뮴, 납, 수은 또는 이들의 조합을 포함하지 않는 양자점의 및 이를 포함하는 전자소자의 개발이 필요하다.
일 구현예는 친환경적인 양자점들을 포함하고, 향상된 발광 효율, 색재현율 및 휘도를 구현할 수 있는 표시장치에 관한 것이다.
일 구현예에서 표시 장치는, 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소를 포함하고,
광원; 및 상기 광원 상에 배치되는 양자점 발광층을 포함하며,
상기 양자점 발광층은, 상기 적색 화소 내에 배치되어 상기 적색 화소가 제1광을 방출하도록 구성되는 제1 발광층, 및 상기 녹색 화소 내에 배치되어 상기 녹색 화소가 제2 광을 방출하도록 구성되는 제2 발광층을 포함하고,
상기 광원은 상기 제1 발광층에 제1 입사광을 제공하도록 구성된 제1 요소, 상기 제2 발광층에 제2 입사광을 제공하도록 구성된 제2 요소, 및 상기 청색화소에 제3 광을 제공하도록 구성된 제3 요소를 포함하고,
상기 제1 발광층은, 제1 폴리머 매트릭스 내에 분산되어 있는 복수개의 적색발광 양자점들을 포함하고,
상기 제2 발광층은, 제2 폴리머 매트릭스 내에 분산되어 있는 복수개의 녹색발광 양자점들을 포함하고,
상기 제1 요소, 상기 제2 요소, 및 상기 제3 요소는, 각각, 서로 마주보는 전극들과 상기 전극들 사이에 배치되는 청색 발광 양자점들을 포함하는 층을 포함하고,
상기 제1 입사광, 상기 제2 입사광, 및 상기 제3 광 중 적어도 하나는 458 nm 이하의 범위에서 최대 발광 피크 파장을 가지고,
상기 제1 입사광, 상기 제2 입사광, 및 상기 제3 광 중 적어도 하나는 최대 발광 피크의 반치폭이 30 nm 이하이고,
상기 적색발광 양자점들, 상기 녹색발광 양자점들, 및 상기 청색 발광 양자점들은 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, 또는 이들의 조합을 포함하되, 카드뮴, 수은, 또는 납을 포함하지 않는다.
상기 II-VI족 화합물은 ZnSe, ZnTe, ZnS, ZnSeTe, ZnSeS, ZnSTe, ZnTeSeS, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 III-V족 화합물은 InP, GaP, InAs, GaAs, InSb, GaSb, InGaP, InAsP, InSbP, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 청색 발광 양자점들은 II-VI족 화합물을 포함하고, 상기 II-VI족 화합물은 아연 및 텔루리움을 포함하고, 상기 아연(Zn)에 대한 상기 텔루리움(Te)의 몰비는 0.1 이하일 수 있다.
상기 제3 광의 최대발광 피크 파장은 상기 제1 입사광의 최대 발광 피크 파장과 다를 수 있다.
상기 제3 광의 최대발광 피크 파장은 상기 제2 입사광의 최대 발광 피크 파장과 다를 수 있다.
상기 제1 입사광 및 상기 제2 입사광은 각각 독립적으로 450nm 이하의 범위에서 최대 발광 피크 파장을 가질 수 있다.
상기 제1 입사광과 상기 제2 입사광은 동일한 최대 발광 피크 파장을 가질 수 있다.
상기 제1 입사광과 상기 제2 입사광은 상이한 최대 발광 피크 파장을 가질 수 있다.
상기 제1 입사광, 및 상기 제2 입사광은 각각 독립적으로 440nm 이하의 범위에서 최대 발광 피크 파장을 가질 수 있다.
상기 제1 입사광, 상기 제2 입사광, 및 상기 제3 광 중 적어도 하나는 최대 발광 피크의 반치폭이 25 nm 이하일 수 있다.
상기 제1 입사광, 상기 제2 입사광, 및 상기 제3 광 중 적어도 하나는 반치폭이 20 nm 이하일 수 있다.
상기 청색 발광 양자점들을 포함하는 층은 녹색 발광 양자점들을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 요소, 및 상기 제2 요소는, 각각, 서로 마주보는 전극들과, 상기 전극들 사이에 배치되는 청색 발광 양자점들의 층을 포함하고; 상기 제3 요소는 서로 마주보는 전극들과, 상기 전극들 사이에 배치되는 청색 발광 양자점들 및 녹색 발광 양자점들을 포함하는 층을 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는, 상기 제1 요소와 상기 제2 요소 사이에 상기 제1 요소와 상기 제2 요소를 광학적으로 상호 고립시키는 격벽을 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는, 상기 제1 요소와 상기 제3 요소 사이에 상기 제1 요소와 상기 제3 요소를 광학적으로 상호 고립시키는 격벽을 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는, 상기 제2 요소와 상기 제3 요소 사이에 상기 제2 요소와 상기 제3 요소를 각각 광학적으로 상호 고립시키는 격벽을 포함할 수 있다.
제2 광의 최대발광피크 파장은 545nm 이하의 범위에 존재할 수 있다.
제1 광의 최대발광피크 및 제2 광의 최대발광피크 중 적어도 하나는 45nm 이하의 반치폭을 가질 수 있다.
상기 제1 광의 발광 스펙트럼의 총면적(AR)과 상기 제2 광의 발광 스펙트럼의 총면적(AG)의 중첩되는 영역의 면적(S)의 비율(S/AR 또는 S/AG)이 10% 이하일 수 있다.
상기 제2 광의 발광 스펙트럼의 총면적(AG)과 상기 제3 광의 발광 스펙트럼의 총면적(AB)의 중첩되는 영역의 면적(S)의 비율(S/AG 또는 S/AB)이 10% 이하일 수 있다.
상기 적색발광 양자점들의 UV-vis 흡수 스펙트럼에서, 440nm 파장에서의 흡수 강도(IR,440)와 458nm 파장에서의 흡수 강도(IR,458)의 비율(IR,440/IR,458)이 1.0 이상일 수 있다.
상기 적색발광 양자점들의 UV-vis 흡수 스펙트럼에서, 440nm 파장에서의 흡수 강도(IR,440)와 458nm 파장에서의 흡수 강도(IR,458)의 비율(IR,440/IR,458)이 10 이하일 수 있다.
상기 녹색발광 양자점들의 UV-vis 흡수 스펙트럼에서, 440nm 파장에서의 흡수 강도(IG,440)와 458nm 파장에서의 흡수 강도(IG,458)의 비율(IG,440/IG,458)이 1.3 이상일 수 있다.
상기 녹색발광 양자점들의 UV-vis 흡수 스펙트럼에서, 440nm 파장에서의 흡수 강도(IG,440)와 458nm 파장에서의 흡수 강도(IG,458)의 비율(IG,440/IG,458)이 20 이하일 수 있다.
상기 제1 폴리머 매트릭스, 및 상기 제2 폴리머 매트릭스는 각각 독립적으로 가교 중합체, 카르복시산기를 가지는 바인더 중합체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 가교 중합체는 탄소-탄소 이중 결합을 포함하는 광중합성 단량체의 중합 생성물, 상기 광중합성 단량체와 말단에 적어도 2개의 티올기를 가지는 다중 티올 화합물 간의 중합 생성물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는, 상기 청색 화소 내에 배치되고 제3 요소에서 제공된 제3 광을 투과시키는 광투과층을 더 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는, 상기 제1 발광층, 상기 제2 발광층, 및 상기 광투과층 사이에 상기 제1 발광층, 상기 제2 발광층, 및 상기 광투과층을 각각 광학적으로 상호 고립시키는 격벽을 더 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는, BT2020 기준의 색재현율이 85% 이상일 수 있다.
일 구현예에 따른 표시장치는 우수한 발광효율, 색재현율, 및 휘도값을 나타낼 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 표시 장치의 모식적 단면도를 나타낸 것이다.
도 2는 다른 구현예에 따른 표시 장치의 모식적 단면도를 나타낸 것이다.
도 3은 일 구현예에 따른 표시 장치에서, 청색 발광 양자점들을 포함하는 층의 EL 발광 스펙트럼, 제1 발광층의 PL 발광 스펙트럼 및 UV 스펙트럼, 제2 발광층의 PL 발광스펙트럼 및 UV 스펙트럼, 및 청색 OLED의 EL 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 4는 일 구현예에 따른 표시 장치에서, 제1 발광층의 UV-vis 흡수 스펙트럼, 제2 발광층의 UV-vis 흡수 스펙트럼, 440nm의 파장을 방출하는 청색 발광 양자점들을 포함하는 층의 EL(Electro-Luminescence) 발광 스펙트럼, 450nm의 파장을 방출하는 청색 발광 양자점들을 포함하는 층의 EL 발광 스펙트럼, 및 458nm의 파장을 방출하는 청색 발광 양자점들을 포함하는 층의 EL 발광스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 5는 일구현예에 따른 표시장치에서, 양자점 발광층의 패턴을 제조하기 위한 공정을 도시한 것이다.
도 6, 및 도 7은 또 다른 구현예에 따른 표시 장치의 모식적 단면도를 나타낸 것이다.
이후 설명하는 기술의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 구현예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 구현되는 형태는 이하에서 개시되는 구현예들에 한정되는 것이 아니라 할 수 있다. 다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분 (다른 요소 또는 부재)이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 요소/부재 등이 없는 것을 뜻한다.
또한, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
본 명세서에서, "금속" 이라 함은, 주기율 표에서 알칼리금속, 알칼리토금속, 전이금속, 기초금속 등의 금속 및 준금속을 지칭할 수 있다.
본 명세서에서, "색재현율 (color gamut ratio)" 이라 함은, 표준 색재현 범위에 대한 해당 장치의 색재현 범위의 면적 일치율을 말한다. 면적 일치율은, 표준 색재현 범위 (삼각형 영역)의 면적 (S1)에 대한, 표준 색재현 범위와 해당 장치의 색재현 범위가 겹치는 부분의 면적 (S2)의 비율 (S2/S1) 이다. BT2020 기준의 색재현율은, CIE 색좌표에서 각각의 기준에 따른 색상 영역 (color gamut) 에 대한 표시 장치의 색상 영역의 일치율 (즉, 기준 색상 영역의 총 면적에 대한 일치하는 부분의 면적의 비율)을 의미한다.
본 명세서에서 족이라 함은 주기율표 상의 족(group)을 말한다.
본 명세서에서, 달리 정의되어 있지 않는 한, 반치폭은, 양자점의 발광 스펙트럼에서 최대 발광 피크의 반치폭을 말한다.
이하에서 별도의 정의가 없는 한, "치환" 이란, 화합물 또는 해당 잔기가, 수소 대신, C1 내지 C30의 알킬기, C1 내지 C30의 알케닐기, C2 내지 C30의 알키닐기, C6 내지 C30의 아릴기, C7 내지 C30의 알킬아릴기, C1 내지 C30의 알콕시기, C1 내지 C30의 헤테로알킬기, C3 내지 C30의 헤테로알킬아릴기, C3 내지 C30의 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C30의 사이클로알키닐기, C2 내지 C30의 헤테로사이클로알킬기, 할로겐(-F, -Cl, -Br 또는 -I), 히드록시기(-OH), 니트로기(-NO2), 시아노기(-CN), 아미노기(-NRR' 여기서 R과 R'은 서로 독립적으로 수소 또는 C1 내지 C6 알킬기임), 아지도기(-N3), 아미디노기(-C(=NH)NH2)), 히드라지노기(-NHNH2), 히드라조노기(=N(NH2)), 알데히드기(-C(=O)H), 카르바모일기(carbamoyl group, -C(O)NH2), 티올기(-SH), 에스테르기(-C(=O)OR, 여기서 R은 C1 내지 C6 알킬기 또는 C6 내지 C12 아릴기임), 카르복실기(-COOH) 또는 그것의 염(-C(=O)OM, 여기서 M은 유기 또는 무기 양이온임), 술폰산기(-SO3H) 또는 그것의 염(-SO3M, 여기서 M은 유기 또는 무기 양이온임), 인산기(-PO3H2) 또는 그것의 염(-PO3MH 또는 -PO3M2, 여기서 M은 유기 또는 무기 양이온임) 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.
여기서 탄화수소기라 함은, 탄소와 수소를 포함하는 기 (예컨대, 알킬, 알케닐, 알키닐, 또는 아릴기 등)을 말한다. 탄화수소기는, 알칸, 알켄, 알킨, 또는 아렌으로부터 1개 이상의 수소원자의 제거에 의해 형성되는 1가 이상의 기일 수 있다. 탄화 수소기에서 하나 이상의 메틸렌은 옥사이드 잔기, 카르보닐 잔기, 에스테르 잔기, -NH-, 또는 이들의 조합으로 대체될 수 있다.
여기서 알킬이라 함은, 선형 또는 측쇄형의 포화 1가 탄화수소기 (메틸, 에틸, 헥실 등) 이다.
여기서 알케닐이라 함은, 1개 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 가지는 선형 또는 측쇄형의 1가의 탄화수소기를 말한다.
여기서 알키닐이라 함은, 1개 이상의 탄소-탄소 3중결합을 가지는 선형 또는 측쇄형의 1가의 탄화수소기를 말한다.
여기서, 아릴이라 함은, 방향족기로부터 하나 이상의 수소가 제거됨에 의해 형성되는 기 (예컨대, 페닐 또는 나프틸기)를 말한다.
여기서 헤테로라 함은, N, O, S, Si, P, 또는 이들의 조합일 수 있는 1 내지 3개의 헤테로원자를 포함하는 것을 말한다.
여기서, "분산액 (dispersion)" 이라 함은, 분산상 (dispersed phase)이 고체 (solid)이고, 연속 매질(continuous medium)이 액체를 포함하는 분산을 말한다. 여기서 "분산액" 이라 함은 분산상이 1 nm 이상, 예컨대, 2 nm 이상, 3 nm 이상, 또는 4 nm 이상 및 수 마이크로미터(um) 이하, (예컨대 2 um 이하, 또는 1 um 이하)의 치수(dimension)를 가지는 콜로이드형 분산일 수 있다.
본 명세서에서, "족(Group) "은 원소 주기율표의 족을 말한다.
반도체 나노결정(이하, 양자점이라고도 함)는, 동일한 재료의 벌크 결정에서의 보어 여기의 직경 보다 작은 크기의 나노결정이며, 나노 결정의 코어 크기를 감소시킴에 의해 양자점의 전자, 정공, 및 엑시톤의 양자 제한이 증가하며, 그의 밴드갭 에너지에 해당하는 광을 방출할 수 있다. 양자점의 에너지 밴드갭은 나노 결정의 크기, 구조, 및 조성에 따라 변화할 수 있다. 예컨대, 양자점은 크기가 증가할수록 좁은 에너지 밴드갭을 가질 수 있으며 발광 파장이 증가할 수 있다. 그러나, 양자점은 나노 규모의 크기를 가지므로 그의 발광특성 및 안정성이 외부 환경에 영향을 받기 쉽고 각종 매질에 대하여 충분한 분산성을 확보하기 어렵다. 따라서, 양자점은 고유의 우수한 물성에도 불구하고 실제 소자에서의 응용에 (원하는 발광 특성 및 신뢰성의 구현의 측면에서) 어려움을 겪고 있다.
나아가, 실제 응용 가능한 수준의 전계발광 물성 및/또는 광발광 물성을 가지는 양자점들 중 대부분이 카드뮴(Cd)에 기초한다. 카드뮴은, 심각한 환경/보건 문제를 제기하며 다수개의 국가들에서의 유해물질 제한 지침(RoHS) 상 규제 대상 원소이다. 따라서, 바람직한 수준의 전계발광 물성 및/또는 광발광 물성과 함께 BT2020을 기준으로 비교적 높은 색재현율을 나타낼 수 있으면서 카드뮴, 납, 수은 등 중금속을 포함하지 않는 양자점 기반의 표시 소자의 개발이 필요하다.
도 1은, 일구현예에 따른 표시 장치의 모식적 단면도를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 일 구현예에 따른 표시 장치는 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소를 포함한다. 상기 표시 장치는 광원; 및 상기 광원 상에 배치되고 폴리머 매트릭스를 포함하는 양자점 발광층을 포함한다. 상기 양자점 발광층은, 상기 적색 화소 내에 배치되어 상기 적색 화소가 제1 광을 방출하도록 구성되는 제1 발광층, 및 상기 녹색 화소 내에 배치되어 상기 녹색 화소가 제2 광을 방출하도록 구성되는 제2 발광층을 포함한다.
도 1을 참조하면, 상기 광원은 상기 제1 발광층에 제1 입사광을 제공하도록 구성된 제1 요소, 상기 제2 발광층에 제2 입사광을 제공하도록 구성된 제2 요소, 및 상기 청색화소에 제3 광을 제공하도록 구성된 제3 요소를 포함할 수 있다.
상기 제1 요소는 적색화소 구획에 위치할 수 있고, 상기 제2 요소는 녹색화소 구획에 위치할 수 있고, 상기 제3 요소는 청색화소 구획에 위치할 수 있다, 상기 제1 요소, 상기 제2 요소, 및 상기 제3 요소는 각각 독립적으로 존재할 수 있고, 예컨대 상기 제1 요소, 상기 제2 요소, 및 상기 제3 요소는 사이에 또 다른 부분 (다른 요소 또는 부재)이 존재할 수 있다.
예컨대, 상기 표시 장치는, 상기 제1 요소와 상기 제2 요소 사이에 상기 제1 요소와 상기 제2 요소를 광학적으로 상호 고립시키는 격벽(이하, 화소 정의층이라고도 함)을 포함할 수 있고, 상기 표시 장치는, 상기 제1 요소와 상기 제3 요소 사이에 상기 제1 요소와 상기 제3 요소를 광학적으로 상호 고립시키는 격벽을 포함할 수 있고, 상기 표시 장치는, 상기 제2 요소와 상기 제3 요소 사이에 상기 제2 요소와 상기 제3 요소를 광학적으로 상호 고립시키는 격벽을 포함할 수 있다. 상기 제1 요소, 상기 제2 요소, 및 상기 제3 요소는, 각각 독립적으로, 적색화소 구획, 녹색화소 구획, 및 청색화소 구획과 대응되도록, 잉크젯 프린팅에 의해 패턴화될 수 있다.
도 1에 도시하지는 않았으나, 상기 광원은 제1 기판 위에 형성될 수 있다. 상기 제1 기판은 투명할 수 있다. 상기 제1 기판은 단단하거나 유연할 수 있다. 상기 제1 기판은 플라스틱, 유리, 또는 금속일 수 있다.
도 1에 도시하지는 않았으나, 상기 광원은 서로 마주보는 2개의 전극들을 포함할 수 있다. 상기 전극들은 각각 독립적으로, 화소 전극 또는 공통전극일 수 있으며, 상기 2개의 전극 중 하나는 화소 전극이고 상기 전극 중 또 다른 하나는 공통 전극일 수 있다. 상기 2개의 전극 중 하나는 캐소드를 포함할 수 있고, 다른 하나는 애노드를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 캐소드 및 애노드는 각각 독립적으로 화소 전극 또는 공통 전극일 수 있다. 예컨대, 상기 화소 전극은 캐소드이고 상기 공통 전극은 애노드일 수 있고, 상기 화소 전극은 애노드이고 상기 공통 전극은 캐소드일 수 있다.
상기 전극 중 적어도 하나는 상기 제1 요소, 상기 제2 요소, 및 상기 제3 요소와 대응되도록 패턴화될 수 있고, 예컨대, 상기 화소 전극은 적색 화소 구획, 녹색 화소 구획, 및 청색 화소 구획과 대응되도록 패턴화될 수 있다.
상기 2개의 전극(예컨대, 캐소드 및 애노드)들 중 적어도 하나는 투광 전극 또는 투명 전극일 수 있다. 예컨대, 상기 2개의 전극(예컨대, 캐소드 및 애노드)는 모두 투광전극일 수 있다. 예컨대, 상기 2개의 전극(예컨대, 캐소드 및 애노드) 중 어느 하나가 투광 전극 또는 불투광 전극일 수 있다. 예컨대, 상기 투광 전극 및 상기 불투광 전극은 제1 기판 상에 배치될 수 있다.
예컨대, 상기 투광 전극은 상기 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO) 또는 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide, IZO), 갈륨인듐 주석 산화물, 아연인듐주석 산화물, 티타늄 질화물, 폴리아닐린, LiF/Mg:Ag 등와 같은 투명 도전체, 또는 얇은 두께의 단일층 또는 복수층의 금속 박막으로 만들어질 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 예컨대, 상기 불투광 전극은 알루미늄(Al), 리튬알루미늄(Li:Al) 합금, 마그네슘-은 합금(Mg:Ag), 리튬플루오라이드-알루미늄 (LiF:Al) 과 같은 불투명 도전체로 만들어질 수 있다.
상기 2개의 전극(예컨대, 캐소드 및 애노드)의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 표시 장치의 효율을 고려하여 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 애노드 (또는 캐소드)의 두께는, 5nm 이상, 예컨대, 50 nm 이상 일 수 있다. 예를 들어, 애노드 (또는 캐소드)의 두께는 100㎛ 이하, 예컨대, 10 um 이하, 또는 1 um 이하, 900 nm 이하, 500 nm 이하, 또는 100 nm 이하일 수 있다.
도 1에 구체적으로 도시하지는 않았으나, 상기 광원은 청색 발광 양자점들을 포함하는 층을 포함할 수 있다. 상기 청색 발광 양자점들을 포함하는 층은 전술한 마주보는 2개의 전극(예컨대, 캐소드 및 애노드) 사이에 배치될 수 있고, 예컨대, 상기 제1 요소, 상기 제2 요소, 및 상기 제3 요소는 각각 독립적으로 청색 발광 양자점들을 포함하는 층을 포함할 수 있다.
상기 청색 발광 양자점들은 상기 애노드와 상기 캐소드로부터 제공된 전기 에너지를 받아들여 청색광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 상기 애노드와 상기 캐소드 간에 전압이 인가되면, 정공들과 전자들이 (예컨대, 상기 애노드에 인접하게 배치되는 전하 (정공) 보조층 또는 상기 캐소드에 인접하게 배치되는 전하 (전자) 보조층으로 주입되고, 주입된 정공 및 전자들이) 각각 반대로 대전된 전극으로 이동하면서, 상기 정공과 상기 전자가 청색 발광 양자점들을 포함하는 층 상에서 위치하면 이들이 재결합하여 엑시톤을 생성하며 청색광을 방출할 수 있다.
상기 청색 발광 양자점들 (이하, 청색 발광 반도체 나노결정이라고도 함)은 특별히 제한되지 않으며, 공지되었거나 상업적으로 입수 가능할 수 있고, 화학적 습식 방법(wet chemical process)을 통하여 합성될 수 있다. 화학적 습식 방법에서는, 유기 용매 중에서 전구체 물질들을 반응시켜 결정 입자들을 성장시키며, 이 때 유기용매 또는 리간드 화합물이 자연스럽게 양자점의 표면에 배위됨으로써 결정의 성장을 조절할 수 있다. 유기 용매 및 리간드 화합물의 구체적인 종류는 알려져 있다. 상기 청색 발광 양자점들은, 유기 용매 내에 분산되어 있을 수 있고, 예컨대, 양자점들은, C6 내지 C40의 지방족 탄화수소, C6 내지 C40의 치환 또는 미치환의 방향족 탄화수소, 또는 이들의 조합에 분산될 수 있다. 상기 청색 발광 양자점들을 포함하는 층은, 예컨대, 상기 청색 발광 양자점들이 분산된 유기 용매를 스프레이 코팅하여 형성될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 상기 청색 발광 양자점들을 포함하는 층은 유기 발광 물질을 포함하지 않을 수 있고, 예컨대 유기 형광 물질, 또는 유기 인광 물질을 포함하지 않을 수 있다.
상기 청색 발광 양자점들은 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다만, 상기 청색 발광 양자점들은 카드뮴, 납, 또는 수은을 포함하지 않을 수 있다.
예를 들어, 상기 II-VI족 화합물은 ZnSe, ZnTe, ZnS, ZnSeTe, ZnSeS, ZnSTe, ZnTeSeS, ZnO, MgSe, MgS, MgZnSe, MgZnS, 또는 이들의 조합일 수 있고, 상기 III-V족 화합물은 InP, GaP, InAs, GaAs, InSb, GaSb, InGaP, InAsP, InSbP, GaN, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb, 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 청색 발광 양자점들은 II-VI족 화합물을 포함하고, 여기서 II-VI족 화합물은 아연, 셀레늄, 및/또는 텔루리움을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 청색 발광 양자점들의 적어도 일부는 Zn(아연), 및 Se(셀레늄)을 포함할 수 있고; 예컨대, 상기 청색 발광 양자점들의 적어도 일부는 Zn(아연), 및 Te(텔루리움)을 포함할 수 있고; 예컨대, 상기 청색 발광 양자점들의 적어도 일부는 Zn(아연), Te(텔루리움), 및 Se(셀레늄)을 포함할 수 있다.
상기 청색 발광 양자점들은 코어/쉘(core/shell) 구조일 수 있다. 여기서, 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient) 구조를 가질 수도 있다. 다만, 상기 청색 발광 양자점들에서, 코어와 쉘은 모두 카드뮴, 납, 또는 수은을 포함하지 않을 수 있다.
예컨대, 상기 청색 발광 양자점들은 아연, 셀레늄, 및/또는 텔루리움을 포함하는 제1 반도체 물질을 포함하는 코어; 및 상기 코어의 적어도 일부 위에 배치되고, 상기 제1 반도체 물질과 다른 조성을 가지는 (예컨대, Zn, Se, 및 S를 포함하거나 이들로 이루어지는) 제2 반도체 물질을 포함하는 쉘을 가질 수 있다. 상기 제1 반도체 물질과 상기 제2 반도체 물질은 각각 독립적으로 ZnSe, ZnSeS, ZnTe, ZnSeTe, ZnSTe, ZnTeSeS, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 서로 다른 화합물을 포함할 수 있다.
상기 청색 발광 양자점에서, 텔루리움의 함량은 셀레늄의 함량보다 작을 수 있고, 상기 코어의 상기 제1 반도체 물질이 텔루리움(Te)를 포함할 경우, 상기 코어의 상기 제1 반도체 물질은 제한된 함량의 텔루리움(Te)을 포함할 수 있다. 상기 코어는 ZnTexSe1-x (여기서, x는 0 이상이고, 0.05 이하임) 를 포함할 수 있다. 상기 코어에서 셀레늄 함량에 대한 텔루리움 함량의 비율을 증가시킴에 의해 청색 발광 양자점 입자의 최대 발광 피크의 파장이 증가할 수 있다. 상기 코어에서, 상기 텔루리움의 함량은 셀레늄 1 몰에 대하여, 0.001 몰 이상, 0.005 몰 이상, 0.006 몰 이상, 0.007 몰 이상, 0.008 몰 이상, 0.009 몰 이상, 0.01 몰 이상, 또는 0.02 몰 이상일 수 있다. 상기 코어에서, 상기 텔루리움의 함량은 셀레늄 1 몰에 대하여, 0.053 몰 이하, 예를 들어, 0.05몰 이하 0.049 몰 이하, 0.048 몰 이하, 0.047 몰 이하, 0.046 몰 이하, 0.045 몰 이하, 0.044 몰 이하, 0.043 몰 이하, 0.042 몰 이하, 0.041 몰 이하, 또는 0.04 몰 이하일 수 있다. 특정 이론에 의해 구속되려 함은 아니지만, Zn, Se, 및 Te의 분포 면에서 상기 코어는 다양한 형태를 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 반도체 물질은, 아연(Zn), 셀레늄(Se), 및 황(S)을 포함할 수 있다. 상기 청색 발광 양자점에서, 상기 쉘은 다층쉘일 수 있다. 상기 다층쉘은, 상기 코어 바로 위에 배치되는 제1층 및 최외각층을 포함할 수 있고, 상기 제1층은 ZnSeS를 포함할 수 있으며, 상기 최외각층은 ZnS를 포함할 수 있다. 상기 쉘은 그래디언트 얼로이일 수 있으며, 황의 함량은 코어에서 멀어질수록 높아지는 농도 구배를 가질 수 있다.
상기 청색 발광 양자점들에서, (예컨대, 유도 결합 플라즈마 원자 방출 분광분석 (ICP-AES)에 의해 측정되는) 상기 셀레늄 몰 함량에 대한 상기 텔루리움의 몰 함량의 비가 0.05 이하, 0.049 이하, 0.048 이하, 0.047 이하, 0.045 이하, 0.044 이하, 0.043 이하, 0.042 이하, 0.041 이하, 0.04 이하, 0.039 이하, 0.035 이하, 0.03 이하, 0.029 이하, 0.025 이하, 0.024 이하, 0.023 이하, 0.022 이하, 0.021 이하, 0.02 이하, 0.019 이하, 0.018 이하, 0.017 이하, 0.016 이하, 0.015 이하, 0.014 이하, 0.013 이하, 0.012 이하, 0.011 이하, 또는 0.01 이하일 수 있다. 상기 셀레늄 에 대한 상기 텔루리움의 몰 비는 0.001 이상, 0.002 이상, 0.003 이상, 0.004 이상, 0.005 이상, 0.006 이상, 또는 0.007 이상일 수 있다. 상기 셀레늄에 대한 상기 텔루리움의 몰 비는 0.004 내지 0.025 일 수 있다.
상기 청색 발광 양자점들에서, 상기 아연의 함량은 상기 셀레늄의 함량보다 클 수 있다. 상기 청색 발광 양자점들에서, (예컨대, 유도 결합 플라즈마 원자 방출 분광분석에 의해 결정하였을 때) 상기 아연에 대한 상기 텔루리움 몰 비가 0.02 이하, 0.019 이하, 0.018 이하, 0.017 이하, 0.016 이하, 0.015 이하, 0.014 이하, 0.013 이하, 0.012 이하, 0.011 이하, 또는 0.010 이하일 수 있다.
상기 청색 발광 양자점들에서, (예컨대, ICP-AES 분석에 의해 확인하였을 때) 아연(Zn)의 함량은 셀레늄(Se)의 함량보다 크고, 셀레늄의 함량은 텔루리움 함량보다 클 수 있다.
예를 들어, 상기 청색 발광 양자점들에 대한 ICP-AES 분석에서, Zn 에 대한 Se 의 몰 비는 1 미만, 예컨대, 0.95 이하, 0.90 이하, 0.85 이하, 0.8 이하, 0.7 이하, 0.6 이하, 0.5 이하, 또는 0.4 이하일 수 있다. Zn 에 대한 Se 의 몰 비는 0.05 이상, 예컨대, 0.1 이상, 또는 0.2 이상일 수 있다.
예를 들어, 상기 청색 발광 양자점들에 대한 ICP-AES 분석에서, Zn 에 대한 Te 의 몰 비는 0.1 이하, 예컨대, 0.07 이하, 0.05 이하, 0.03 이하, 0.027 이하, 0.025 이하, 0.02 이하, 0.019 이하, 0.018 이하, 0.017 이하, 0.016 이하, 0.015 이하, 0.01 이하, 0.009 이하, 0.008 이하, 0.007 이하, 0.006 이하, 또는 0.005 이하일 수 있다. Zn 에 대한 Te 의 몰 비는 0.001 이상, 0.002 이상, 또는 0.003 이상일 수 있다. 일구현예에 따른 청색 발광 양자점들에서, 텔루리움의 함량은 반도체 나노결정 입자의 총 중량을 기준으로 1 중량% 이하일 수 있다. 상기 청색 발광 양자점들은 구리, 망간, 또는 이들의 조합을 포함하지 않을 수 있다.
상기 청색 발광 양자점들은, 구형, 다각형, 멀티포드, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일구현예에서, 상기 청색 발광 양자점들은 멀티포드 형상을 포함할 수 있다. 상기 멀티 포드는, 2개 이상 (예컨대, 3개 이상 또는 4개 이상의) 브랜치부와 이들 사이에 밸리부를 가질 수 있다. 상기 코어의 평균 크기는 2 nm 이상, 3 nm 이상, 또는 4 nm 이상일 수 있다. 상기 코어의 평균 크기는 6 nm 이하, 예컨대, 5 nm 이하일 수 있다. 상기 청색 발광 반도체 나노결정의 크기(또는 평균 크기, 이하 크기라 함)는, 3 nm 이상, 예컨대, 4nm 이상, 5 nm 이상, 6 nm 이상, 7 nm 이상, 또는 8 nm 이상일 수 있다. 상기 청색 발광 반도체 나노결정의 크기는, 30 nm 이하, 예를 들어, 29 nm 이하, 28 nm 이하, 27 nm 이하, 26 nm 이하, 25 nm 이하, 24 nm 이하, 23 nm 이하, 22 nm 이하, 21 nm 이하, 20 nm 이하, 19 nm 이하, 18 nm 이하, 17 nm 이하, 16 nm 이하, 15 nm 이하, 14 nm 이하, 13 nm 이하, 또는 12 nm 이하일 수 있다.
상기 청색 발광 양자점들은, 60% 이상, 예컨대, 61% 이상, 62% 이상, 63% 이상, 64% 이상, 65% 이상, 66% 이상, 67% 이상, 68% 이상, 또는 69% 이상의 양자 효율 (quantum efficiency)을 가질 수 있다. 상기 반도체 나노결정은 80% 이상, 90% 이상, 95% 이상, 99% 이상, 또는 100%의 양자 효율을 나타낼 수 있다.
상기 광원은 전술한 청색 발광 양자점들을 포함하는 층을 포함함으로써, 청색광을 방출할 수 있고, 예를 들어 상기 제1 요소에서 방출하는 상기 제1 입사광, 상기 제2 요소에서 방출하는 상기 제2 입사광, 및 상기 제3 요소에서 방출하는 제3 광은 각각 독립적으로 청색광일 수 있다.
도 3은 일 구현예에 따른 표시 장치에서, 청색 발광 양자점들을 포함하는 층의 EL 발광 스펙트럼, 제1 발광층의 PL 발광 스펙트럼 및 UV 스펙트럼, 및 제2 발광층의 PL 발광스펙트럼 및 UV 스펙트럼, 및 청색 OLED의 EL 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 청색 발광 유기 형광 물질은 반치폭이 넓고, 최대 발광 피크의 장파장 끌림 현상(장파장 Shoulder, Tail 현상이라고도 함)으로 인한 비대칭적인 발광스펙트럼을 가지므로, 유기 형광 물질을 표시 장치의 청색 광원으로 적용하기 위해서는 순수한 청색만을 제공할 수 있도록 소자 내 공진 구조가 필요하다. 반면, 청색 발광 양자점들은 반치폭이 좁고, 대칭적인 최대 발광 피크를 가지므로, 전술한 청색 발광 양자점을 광원으로 도입한 표시 장치는 개선된 발광효율, 및 휘도를 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 입사광, 제2 입사광, 및 제3 광 중 적어도 하나는 460nm 이하, 458nm 이하, 또는 455nm 이하의 범위에서 최대 발광 피크 파장을 가질 수 있고, 예컨대, 430nm 내지 460nm, 430nm 내지 458nm, 430nm 내지 455nm, 435nm 내지 460nm, 435nm 내지 458nm, 435nm 내지 455nn, 440nm 내지 460nm, 440nm 내지 458nm, 또는 435nm 내지 455nm의 범위에서 최대 발광 피크 파장을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 입사광, 제2 입사광, 및 제3 광 중 적어도 둘은 460nm 이하, 458nm 이하, 또는 455nm 이하의 범위에서 최대 발광 피크 파장을 가질 수 있고, 예컨대, 430nm 내지 460nm, 430nm 내지 458nm, 430nm 내지 455nm, 435nm 내지 460nm, 435nm 내지 458nm, 435nm 내지 455nn, 440nm 내지 460nm, 440nm 내지 458nm, 또는 435nm 내지 455nm의 범위에서 최대 발광 피크 파장을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 입사광, 제2 입사광, 및 제3 광은 각각 독립적으로 460nm 이하, 458nm 이하, 또는 455nm 이하의 범위에서 최대 발광 피크 파장을 가질 수 있고, 예컨대, 430nm 내지 460nm, 430nm 내지 458nm, 430nm 내지 455nm, 435nm 내지 460nm, 435nm 내지 458nm, 435nm 내지 455nn, 440nm 내지 460nm, 440nm 내지 458nm, 또는 435nm 내지 455nm의 범위에서 최대 발광 피크 파장을 가질 수 있다.
도 3을 참조하면, (후술하는 적색 발광 양자점을 포함하는) 제1 발광층, 및 (후술하는 녹색 발광 양자점을 포함하는) 제2 발광층은 단파장의 광을 흡수할수록 UV-vis 흡수스펙트럼의 강도가 우수하다. 따라서, 제1 입사광과 제2 입사광이 단파장 범위에서 최대 발광 피크 파장을 가질수록, 제1 발광층과 제2 발광층의 발광 효율이 높을 수 있다. 도 3을 참조하면, 일 구현예에 따른 청색 발광 양자점은 충분한 단파장 범위에서 최대 발광 피크 파장을 가지므로, 제1 발광층과 제2 발광층의 발광 효율이 높을 수 있고, 일 구현예에 따른 표시 장치의 발광효율, 및 휘도가 우수할 수 있다. 그러나, 도 3을 참조하면, 청색광을 발광하는 유기 형광 물질은 (유기분자의 공액화된(conjugated) 구조를 조절함으로써 발광하는 파장의 범위를 조절하므로,) 상기 범위의 단파장을 고효율로 구현하기 어렵다.
상기 제1 입사광, 제2 입사광, 및 제3 광 중 적어도 하나는 최대 발광 피크의 반치폭이 33nm 이하, 30nm 이하, 25nm 이하, 22nm 이하, 21nm 이하, 20nm 이하, 19nm 이하, 18nm 이하, 17nm 이하, 16nm 이하, 또는 15nm 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 입사광, 제2 입사광, 및 제3 광 중 적어도 둘은 33nm 이하, 30nm 이하, 25nm 이하, 22nm 이하, 21nm 이하, 20nm 이하, 19nm 이하, 18nm 이하, 17nm 이하, 16nm 이하, 또는 15nm 이하의 반치폭을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 입사광, 제2 입사광, 및 제3 광은 각각 독립적으로 33nm 이하, 30nm 이하, 25nm 이하, 22nm 이하, 21nm 이하, 20nm 이하, 19nm 이하, 18nm 이하, 17nm 이하, 16nm 이하, 또는 15nm 이하의 반치폭을 가질 수 있다. 도 3을 참조하면, 청색 발광 양자점은, 최대 발광 피크의 반치폭이 유기 형광 물질의 반치폭보다 좁으며, 청색 발광 양자점을 표시 장치의 광원으로 도입 시, 더욱 우수한 색재현성을 구현할 수 있다. 예컨대, 최대 발광 피크의 반치폭이 상기 범위에 있는 경우, 색재현율이 우수한 표시 장치를 제공할 수 있다.
상기 제1 입사광, 제2 입사광, 및 제 3광은 서로 같거나 다를 수 있고, 예컨대, 서로 같거나 다른 최대 발광 피크 파장을 가질 수 있고, 서로 같거나 다른 반치폭을 가질 수 있다.
도 1을 참조하면, 일 구현예에 따른 표시 장치에서, 상기 제1 입사광, 제2 입사광, 및 제3광은 모두 서로 같을 수 있고, 예컨대, 상기 제1 입사광, 제2 입사광, 및 제3광은 모두 460nm 이하, 458nm 이하, 또는 455nm 이하의 범위에서 최대 발광 피크 파장을 가질 수 있고, 예컨대 모두 430nm 내지 460nm, 430nm 내지 458nm, 430nm 내지 455nm, 435nm 내지 460nm, 435nm 내지 458nm, 435nm 내지 455nn, 440nm 내지 460nm, 440nm 내지 458nm, 또는 440nm 내지 455nm의 최대 발광 피크 파장을 가질 수 있으며, 예컨대, 상기 제1 입사광, 제2 입사광, 및 제3광은 모두 33nm 이하, 30nm 이하, 25nm 이하, 22nm 이하, 21nm 이하, 20nm 이하, 19nm 이하, 18nm 이하, 17nm 이하, 16nm 이하, 또는 15nm 이하의 반치폭을 가질 수 있다.
한편, 도 2는 다른 구현예에 따른 표시 장치의 모식적 단면도를 나타낸 것이다.
도 2에서, 광원, 양자점 발광층, 격벽 등은 도 1의 설명에서 전술 또는 후술하는 바와 같다.
도 2를 참조하면, 일 구현예에 따른 표시 장치에서, 제1 요소, 제2 요소, 및 제3 요소 중 적어도 하나는 나머지와 상이할 수 있고, 예컨대, 제1 요소에 포함된 청색 발광 양자점들, 제2 요소에 포함된 청색 발광 양자점들, 및 제3 요소에 포함된 청색 발광 양자점들 중 적어도 하나는 나머지와 상이할 수 있다.
도 2를 참조하면, 일 구현예에 다른 표시 장치에서, 제3 요소와 제1 요소는 상이할 수 있고, 제3 요소와 제2 요소는 상이할 수 있고, 제1 요소와 제2 요소는 같거나 다를 수 있다. 예컨대, 제3 요소에 포함된 청색 발광 양자점들과 제1 요소에 포함된 청색 발광 양자점들은 상이할 수 있고, 제3 요소에 포함된 청색 발광 양자점들과 제2 요소에 포함된 청색 발광 양자점들은 상이할 수 있고, 제1 요소에 포함된 청색 발광 양자점들과 제2 요소에 포함된 청색 발광 양자점들은 같거나 다를 수 있다.
도 2를 참조하면, 일 구현예에 다른 표시 장치에서, 상기 제1 입사광, 제2 입사광, 및 제3 광 중 적어도 하나는 나머지와 상이할 수 있고, 예컨대, 제3 광은 제1 입사광과 상이할 수 있고, 제 3광은 제2 입사광과 상이할 수 있고, 제1 입사광은 제2 입사광과 같거나 다를 수 있다.
예컨대, 상기 제3 광의 최대 발광 피크 파장은 상기 제1 입사광의 최대 발광 피크 파장과 다를 수 있고, 상기 제3 광의 최대발광 피크 파장은 상기 제2 입사광의 최대 발광 피크 파장과 다를 수 있다. 예컨대, 상기 제1 입사광의 최대 발광 피크 파장은 상기 제3 광의 최대 발광 피크 파장 보다 단파장 범위에 있을 수 있고, 상기 제2 입사광의 최대 발광 피크 파장은 상기 제3 광의 최대 발광 피크 파장보다 단파장 범위에 있을 수 있다.
예컨대, 제3 광은 460nm 이하, 458nm 이하, 또는 455nm 이하의 범위에서 최대 발광 피크 파장을 가질 수 있고, 제1 입사광, 및 제2 입사광은 각각 독립적으로 450nm 이하, 445nm 이하, 442nm 이하, 또는 440nm 이하의 범위에서 최대 발광 피크 파장을 가질 수 있다. 예컨대, 제3 광은 450nm 이상 460nm 이하, 450nm 이상 458nm 이하, 450nm 이상 455nm 이하, 452nm 이상 460nm 이하, 452nm 이상 458nm 이하, 또는 452nm 이상 455nm 이하의 범위에서 최대 발광 피크 파장을 가질 수 있고, 제1 입사광, 및 제2 입사광은 각각 독립적으로 430nm 이상 450nm 이하, 430nm 이상 445nm 이하, 430nm 이상 442nm 이하, 430nm 이상 440nm 이하, 430nm 이상 450nm 미만, 430nm 이상 445nm 미만, 430nm 이상 442nm 미만, 430nm 이상 440nm 미만 의 범위에서 최대 발광 피크 파장을 가질 수 있다. 여기서, 제1 입사광의 최대 발광 피크 파장과 제2 입사광의 최대 발광 피크 파장은 서로 같거나 다를 수 있고, 예컨대, 전술한 범위 내에서 서로 같거나 다를 수 있다.
도 4는 일 구현예에 따른 표시 장치에서, 제1 발광층의 UV-vis 흡수 스펙트럼, 제2 발광층의 UV-vis 흡수 스펙트럼, 440nm의 파장을 방출하는 청색 발광 양자점들을 포함하는 층의 EL 발광 스펙트럼, 450nm의 파장을 방출하는 청색 발광 양자점들을 포함하는 층의 EL 발광 스펙트럼, 및 458nm의 파장을 방출하는 청색 발광 양자점들을 포함하는 층의 EL 발광스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, (후술하는 바와 같이 적색 발광 양자점을 포함하는) 제1 발광층, 및 (후술하는 바와 같이 녹색 발광 양자점을 포함하는) 제2 발광층은, 단파장의 광을 흡수할수록 UV-vis 흡수스펙트럼의 강도가 우수하다. 따라서, 제1 입사광과 제2 입사광이 단파장 범위에서 최대 발광 피크 파장을 가질수록, 제1 발광층과 제2 발광층의 발광 효율이 높다. 예컨대, 상기 제1 입사광의 최대 발광 피크 파장, 및/또는 상기 제2 입사광의 최대 발광 피크 파장이 (상기 제3광 보다 더 단파장인) 상기 범위에 있는 경우 발광효율과 휘도가 더욱 우수한 표시 장치를 제공할 수 있고, 상기 제3 광의 최대 발광 피크 파장이 상기 범위에 있는 경우 표시 장치의 화상을 구현하기에 적합할 수 있다.
도 1에 도시하지는 않았으나, 상기 청색 발광 양자점들을 포함하는 층은 선택에 따라 녹색 발광 양자점들을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 광원이 청색광과 함께 녹색광을 방출할 수 있고, 상기 광원을 포함하는 표시장치의 시인성을 개선하여 더욱 향상된 휘도를 구현할 수 있다. 여기서, 상기 녹색 발광 양자점들 (이하, 녹색 발광 반도체 나노결정이라고도 함)의 구조 및 재료는 알려져 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 청색 발광 양자점들을 포함하는 층에 포함된 녹색 발광 양자점들의 구조 및/또는 재료는 후술하는 제2 발광층에 포함된 녹색 발광 양자점들의 구조 및/또는 재료와 같거나 다를 수 있다.
상기 청색 발광 양자점들을 포함하는 층에 포함된 녹색 발광 양자점들은, 600 nm 이하, 590 nm 이하, 580 nm 이하, 570 nm 이하, 560 nm 이하, 550 nm 이하, 540 nm 이하, 또는 535 nm 이하의 파장 영역에서 최대 발광 피크 파장을 갖는 녹색광을 방출할 수 있다. 상기 녹색광은, 전술한 범위 내에서, 500 nm 내지 560 nm (예컨대, 515 nm 이상 및 535 nm 이하)의 최대 발광 피크 파장을 가질 수 있다.
상기 청색 발광 양자점들을 포함하는 층에 포함된 녹색 발광 양자점들은 상기 광원에서 방출된 광이 청색광이라고 인지될 수 있을 정도의 소량으로 포함될 수 있다. 예컨대, 상기 청색 발광 양자점들을 포함하는 층에 포함된 녹색 발광 양자점들은 상기 청색 발광 양자점들의 총 중량 대비 약 10 wt% 이하, 예를 들어, 약 9 wt% 이하, 예를 들어, 약 8 wt% 이하, 예를 들어, 약 7 wt% 이하, 예를 들어, 약 6 wt% 이하, 예를 들어, 약 5 wt% 이하, 예를 들어, 약 4 wt% 이하, 예를 들어, 약 3 wt% 이하, 예를 들어, 약 2 wt% 이하, 예를 들어, 약 1 wt% 이하, 예를 들어, 약 0.5 wt% 이하의 양으로 포함될 수 있고, 이에 제한되지 않으며, 상기 청색 발광 양자점과 녹색 발광 양자점의 최대 발광 피크 파장, 발광 효율 등을 고려하여, 보다 높은 휘도를 구현할 수 있도록 적절한 범위 내로 조절되어 포함될 수 있다. 이에 따라, 상기 광원을 포함하는 표시 장치는 발광 효율 및 색재현성이 우수하면서도, 휘도가 더욱 우수할 수 있다.예를 들어, 상기 제1 요소, 상기 제2 요소, 및 상기 제3 요소의 청색 발광 양자점들을 포함하는 층은, 각각, 선택적으로 녹색 발광 양자점들을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제3 요소의 청색 발광 양자점들을 포함하는 층은 녹색 발광 양자점들을 더 포함할 수 있고; 예를 들어, 상기 제1 요소, 및 상기 제2 요소는, 각각, 서로 마주보는 2개의 전극들과, 상기 전극들 사이에 배치되는 청색 발광 양자점들의 층을 포함하고, 상기 제3 요소는 서로 마주보는 2개의 전극들과, 상기 전극들 사이에 배치되는 청색 발광 양자점들 및 녹색 발광 양자점들을 포함하는 층을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 청색 발광 양자점들의 층은 청색을 발광하는 양자점 이외의 다른 양자점을 포함하지 않는 것을 의미하며, 예컨대, 적색 발광 양자점 및/또는 녹색 발광 양자점을 포함하지 않는 것을 의미한다.
도 1에 도시하지는 않았으나, 상기 청색 발광 양자점들을 포함하는 층에서 방출된 청색광(예컨대, 제1 입사광, 상기 제2 입사광, 및 상기 제3 광), 및 선택에 따라 녹색광은, (상기 투광 전극을 통해 나와) 상기 양자점 발광층에 입사되거나, (예컨대, 후술하는 광 투과층을 통해) 표시 소자 내부 또는 외부로 방사될 수 있다. 도 1에 도시하지는 않았으나, 상기 광원은, 전술한 2개의 전극 (예컨대, 애노드와 캐소드) 사이에 전하 (정공 또는 전자) 보조층을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광원은, 상기 애노드와 상기 청색 발광 양자점들을 포함하는 층 사이에 및/또는 상기 캐소드와 상기 청색 발광 양자점들을 포함하는 층 사이에 정공 보조층 또는 전자 보조층을 포함할 수 있다.
상기 정공 보조층은, 예를 들어, 정공의 주입을 용이하게 하는 정공 주입층(HIL), 정공의 수송을 용이하게 하는 정공 수송층(HTL), 전자의 이동을 저지하는 전자 차단층(EBL) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 정공 수송층과 애노드 사이에 정공 주입층이 배치될 수 있다. 예컨대, 전자 차단층은 상기 청색 발광 양자점들을 포함하는 층과 정공 수송(주입)층 사이에 배치될 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 각 층의 두께는 적절히 선택할 수 있다. 예컨대, 각층의 두께는 1 nm 이상 및 500 nm 이하일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 정공 주입층은 PEDOT:PSS 와 같이 용액 공정 (예컨대 스핀 코팅 등)에 의해 형성될 수 있는 유기층일 수 있다. 정공 수송층도 용액 공정 (예컨대 스핀 코팅 등)에 의해 형성될 수 있는 유기층일 수 있다.
상기 전자 보조층은, 예를 들어, 전자의 주입을 용이하게 하는 전자 주입층(EIL), 전자의 수송을 용이하게 하는 전자 수송층(ETL), 정공의 이동을 저지하는 정공 차단층 (HBL) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 수송층과 캐소드 사이에 전자 주입층이 배치될 수 있다. 예컨대 정공 차단층은 상기 청색 발광 양자점들을 포함하는 층과 전자 수송(주입)층 사이에 배치될 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 각 층의 두께는 적절히 선택할 수 있다. 예컨대, 각층의 두께는 1 nm 이상 및 500 nm 이하일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 전자 주입층은 증착에 의해 형성되는 유기층일 수 있다. 전자 수송층은 무기 산화물 나노입자를 포함하거나 혹은 증착에 의해 형성되는 유기층일 수 있다.
상기 청색 발광 양자점들을 포함하는 층은 정공 주입 (또는 수송)층 또는 전자 주입(수송)층 내에 배치될 수 있다. 상기 청색 발광 양자점들을 포함하는 층은 정공 보조층과 전자 보조층 사이에 별도의 층으로 배치될 수도 있다.
전하 보조층, 전자 차단층, 및 정공 차단층은 예컨대 유기물, 무기물 또는 유무기물을 포함할 수 있다. 상기 유기물은 정공 또는 전자관련 물성을 가지는 유기 화합물일 수 있다. 상기 무기물은 예컨대 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 아연 산화물, 니켈 산화물과 같은 금속 산화물일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
상기 정공 주입층 및/또는 정공 수송층은 예컨대 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌술포네이트)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate), PEDOT:PSS), 폴리(9,9-디옥틸-플루오렌-코-N-(4-부틸페닐)-디페닐아민) (Poly(9,9-dioctyl-fluorene-co-N-(4-butylphenyl)-diphenylamine), TFB), 폴리아릴아민, 폴리(N-비닐카바졸)(poly(N-vinylcarbazole), PVK), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), N,N,N',N'-테트라키스(4-메톡시페닐)-벤지딘(N,N,N',N'-tetrakis(4-methoxyphenyl)-benzidine, TPD), 4-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]비페닐 (4-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl, α-NPD), m-MTDATA (4,4',4"-Tris[phenyl(m-tolyl)amino]triphenylamine), 4,4',4"-트리스(N-카바졸릴)-트리페닐아민(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)-triphenylamine, TCTA), 1,1-비스[(디-4-토일아미노)페닐시클로헥산 (TAPC), p형 금속 산화물 (예를 들어, NiO, WO3, MoO3 등), 그래핀옥사이드 등 탄소 기반의 재료, 및 이들의 조합에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일구현예에서, 상기 정공 주입층은 TFB 또는 PVK를 포함할 수 있다. 상기 TFB는 중량평균 분자량이 5만 이상, 예컨대, 6만 이상, 7만 이상, 8만 이상, 또는 9만 이상일 수 있다. 일구현예에서, 정공 주입층은 PEDOT:PSS 를 포함할 수 있다.
상기 전자 차단층(EBL)은 예컨대 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌술포네이트)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate), PEDOT:PSS), 폴리(9,9-디옥틸-플루오렌-코-N-(4-부틸페닐)-디페닐아민) (Poly(9,9-dioctyl-fluorene-co-N-(4-butylphenyl)-diphenylamine), TFB) 폴리아릴아민, 폴리(N-비닐카바졸)(poly(N-vinylcarbazole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), N,N,N',N'-테트라키스(4-메톡시페닐)-벤지딘(N,N,N',N'-tetrakis(4-methoxyphenyl)-benzidine, TPD), 4-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]비페닐(4-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl, α-NPD), m-MTDATA, 4,4',4"-트리스(N-카바졸릴)-트리페닐아민(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)-triphenylamine, TCTA) 및 이들의 조합에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전자 주입층 및/또는 전자 수송층은 예컨대 1,4,5,8-나프탈렌-테트라카르복실릭 디안하이드라이드(1,4,5,8-naphthalene-tetracarboxylic dianhydride, NTCDA), 바소쿠프로인(bathocuproine, BCP), 트리스[3-(3-피리딜)-메시틸]보레인(3TPYMB), LiF, Alq3, Gaq3, Inq3, Znq2, Zn(BTZ)2, BeBq2, ET204 (8-(4-(4,6-di(naphthalen-2-yl)-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl)quinolone), 8-hydroxyquinolinato lithium (Liq), (예컨대, 포스핀옥사이드기를 가지는) n형 유기 반도체 또는 n 타입 무기 반도체 예컨대, n-타입 금속 산화물 (예를 들어, 선택에 따라 마그네슘을 포함할 수 있는 아연산화물, HfO2 등), Bphen, 및 이들의 조합에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 차단층(HBL)은 예컨대 1,4,5,8-나프탈렌-테트라카르복실릭 디안하이드라이드(1,4,5,8-naphthalene-tetracarboxylic dianhydride, NTCDA), 바소쿠프로인(BCP), 트리스[3-(3-피리딜)-메시틸]보레인(3TPYMB), LiF, Alq3, Gaq3, Inq3, Znq2, Zn(BTZ)2, BeBq2 및 이들의 조합에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 구현예에 따른 표시 장치에서, 광원은 투명기판 위에 배치된 애노드를 포함할 수 있고, 상기 애노드는 투명 전극일 수 있으며, PEDOT:PSS 및/또는 p형 금속 산화물 등이 정공 주입층 (또는 정공 수송층)으로서 상기 애노드와 상기 청색 발광 양자점들을 포함하는 층 사이에 배치될 수 있다. 상기 청색 발광 양자점들을 포함하는 층과 캐소드 사이에는 전자 보조층 (예컨대, 전자 수송층) 이 배치될 수 있다.
또 다른 구현예에 따른 표시 장치에서, 광원은 Inverted 구조를 가질 수 있다. 여기에서는 투명기판 위에 캐소드가 배치될 수 있고, 상기 캐소드는 투명전극일 수 있고, 상기 캐소드와 마주보는 애노드는 (예컨대, 비교적 높은 일함수의) 정공 주입 금속 (Au, Ag 등)을 포함할 수 있다. 예를 들어, n형 금속 산화물 (ZnO) 등이 전자 보조층 (예컨대, 전자 수송층)으로서 상기 캐소드와 상기 청색 발광 양자점들을 포함하는 층 사이에 배치될 수 있다. 금속 애노드 와 상기 청색 발광 양자점들을 포함하는 층 사이에는 MoO3 또는 다른 p 형 금속 산화물이 정공 보조층 (예컨대, 정공 수송층)으로 배치될 수 있다.
도 1을 참조하면, 일 구현예에 따른 표시 장치는 전술한 광원 위 또는 아래에 양자점 발광층을 포함할 수 있고, 예컨대, 광원 바로 위 또는 바로 아래에 양자점 발광층이 배치될 수도 있고, 예컨대 광원과 양자점 발광층 중간에 다른 요소/부재 등이 위치할 수도 있다.
전술한 광원에서 방사되는 청색광(예컨대, 제1 입사광, 제2 입사광, 및/또는 제3 광), 및 선택에 따라 녹색광은 양자점 발광층 내의 적색발광 양자점들, 및 녹색발광 양자점들을 여기시켜, 각각, 적색광(예컨대, 제1 광) 및 녹색광(예컨대 제2 광)을 방사시키거나, 또는, 예컨대, 후술하는 광 투과층을 통해, 표시 소자 내부 또는 외부로 방사된다. 자발광형 (photoluminescent type) 양자점 발광층을 포함함으로써, 표시 장치의 더 넓은 시야각, 향상된 휘도, 차세대 표준인 BT2020 하에서 향상된 수준의 색재현율을 구현할 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 양자점 발광층은, 상기 적색 화소 내에 배치되어 상기 적색 화소가 적색광(예컨대, 제1 광)을 방출하도록 구성되는 제1 발광층, 및 상기 녹색 화소 내에 배치되어 상기 녹색 화소가 녹색광(예컨대, 제2 광)을 방출하도록 구성되는 제2 발광층을 포함할 수 있다. 상기 제1 발광층, 및 상기 제2 발광층은 각각 독립적으로 존재할 수 있고, 예컨대, 상기 제1 발광층, 및 상기 제2 발광층 사이에 또 다른 부분 (다른 요소 또는 부재)이 존재할 수 있다. 예컨대, 상기 표시 장치는, 상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층 사이에 상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층을 광학적으로 상호 고립시키는 격벽(이하, 화소 정의층이라고도 함)을 포함할 수 있다. 상기 제1 발광층, 및 상기 제2 발광층은 각각 독립적으로 적색화소 구획, 및 녹색화소 구획과 대응되도록 패턴화될 수 있다. 상기 패턴화 방법은, 특별히 제한되지 않으며. 예컨대, 적색발광 양자점들, 또는 녹색발광 양자점들을 포함하는 용액을 잉크젯 또는 스크린 프린팅하는 방법일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 대안적으로, 포토레지스트를 이용한 방법으로 패턴화될 수 있다. 상기 패턴화 방법의 일 예는 후술한다.
상기 제1 발광층은 상기 폴리머 매트릭스 내에 분산되어 있는 복수개의 적색발광 양자점들을 포함할 수 있고, 상기 적색 발광 양자점들을 포함함으로써, 상기 제1 입사광을 흡수할 수 있고, 적색광, 예컨대, 제1 광을 방출할 수 있다. 또한, 상기 제2 발광층은 상기 폴리머 매트릭스 내에 분산되어 있는 복수개의 녹색발광 양자점들을 포함할 수 있고, 상기 녹색 발광 양자점들을 포함함으로써, 상기 제2 입사광을 흡수할 수 있고, 녹색광, 예컨대, 제 2광을 방출할 수 있다. 상기 적색 발광 양자점들(이하, 적색 발광 반도체 나노결정이라고도 함), 및 상기 녹색 발광 양자점들(이하, 녹색 발광 반도체 나노결정이라고도 함)은 특별히 제한되지 않으며, 공지되었거나 상업적으로 입수 가능할 수 있고, 화학적 습식 방법(wet chemical process)을 통하여 합성될 수 있다. 화학적 습식 방법에서는, 유기 용매 중에서 전구체 물질들을 반응시켜 결정 입자들을 성장시키며, 이 때 유기용매 또는 리간드 화합물이 자연스럽게 양자점의 표면에 배위됨으로써 결정의 성장을 조절할 수 있다. 유기 용매 및 리간드 화합물의 구체적인 종류는 알려져 있다.
상기 적색 발광 양자점들, 및 녹색 발광 양자점들은 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다만, 상기 적색 발광 양자점들, 및 녹색 발광 양자점들은 카드뮴, 납, 또는 수은을 포함하지 않을 수 있다. 여기서, 상기 II-VI족 화합물, 및 상기 III-V족 화합물은 전술한 바와 같다.
상기 적색 발광 양자점들, 및 녹색 발광 양자점들은 코어/쉘(core/shell) 구조일 수 있다. 상기 코어/쉘에서 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient) 구조를 가질 수도 있다. 다만, 상기 적색 발광 양자점들, 및 상기 녹색 발광 양자점들에서, 코어와 쉘은 모두 카드뮴, 납, 또는 수은을 포함하지 않을 수 있다.
상기 적색 발광 양자점들, 및 상기 녹색 발광 양자점들의 코어는 III-V족 화합물을 포함할 수 있고, 예를 들어, 인듐, 또는 인을 포함할 수 있고, 예를 들어, InP, GaP, InAs, GaAs, InSb, GaSb, InGaP, InAsP, InSbP, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 적색 발광 양자점들, 및 상기 녹색 발광 양자점들의 코어는 아연을 포함하지 않을 수 있다.
상기 적색 발광 양자점들, 및 상기 녹색 발광 양자점들에서, 상기 코어의 크기는, 광 발광 파장을 고려하여 적절히 선택할 수 있다. 예컨대, 코어의 크기는 2.5 nm 이상, 2.6 nm 이상, 2.7 nm 이상, 2.8 nm 이상, 2.9 nm 이상일 수 있다. 예컨대, 코어의 크기는, 4.5 nm 이하, 예컨대 4 nm 이하, 또는 3.5 nm 이하일 수 있다.
상기 적색 발광 양자점들, 및 상기 녹색 발광 양자점들에서, 상기 쉘은 아연 및 셀레늄을 포함하는 제1 반도체 나노결정 쉘(first semiconductor nanocrystal shell)을 포함할 수 있다. 상기 쉘은, 상기 제1 반도체 나노결정 쉘 상에 배치되고 아연 및 황을 포함하는 제2 반도체 나노결정 쉘(second semiconductor nanocrystal shell)을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 적색 발광 양자점들, 및 상기 녹색 발광 양자점들은 인듐 포스파이드 (e.g. InP) 를 포함하는 코어를 포함할 수 있고, 코어-다층쉘 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 상기 적색 발광 양자점들, 및 상기 녹색 발광 양자점들은 상기 코어 바로 위에 배치되고 ZnSe, ZnSeS, 또는 이들의 조합을 포함하는 제1 반도체 나노결정 쉘을 포함할 수 있다. 상기 적색 발광 양자점들, 및 상기 녹색 발광 양자점들은, 상기 제1 반도체 나노결정 쉘 바로 위에 배치되고, 상기 제1 반도체 나노결정 쉘과 다른 조성을 가지며, ZnS, ZnSeS, 또는 이들의 조합을 포함하는 제2 반도체 나노결정 쉘을 가진 코어-다층쉘 구조일 수 있다.
상기 적색 발광 양자점들, 및 상기 녹색 발광 양자점들에서, 상기 인듐에 대한 상기 아연의 몰비가 10 이상일 수 있다. 상기 적색 발광 양자점들, 및 상기 녹색 발광 양자점들은 코어 상에 향상된 품질과 증가된 두께의 코팅 (쉘)을 포함하며, 상기 인듐에 대한 아연의 몰비는 이러한 특성을 대표할 수 있다. 상기 인듐에 대한 상기 아연의 몰비는 10.5 이상, 11 이상, 11.5 이상, 12 이상, 또는 12.5 이상일 수 있다. 상기 인듐에 대한 상기 아연의 몰비는, 40 이하, 예컨대, 35 이하, 30 이하, 25 이하, 24 이하, 23 이하, 22 이하, 21 이하, 20 이하, 또는 19.5 이하일 수 있다.
상기 적색 발광 양자점들, 및 상기 녹색 발광 양자점들에서, 상기 제1 반도체 나노결정 쉘은, ZnSe 를 포함할 수 있다. 상기 제1 반도체 나노결정 쉘은, 황(S)을 포함하지 않을 수 있다. 예컨대, 상기 제1 반도체 나노결정 쉘은 ZnSeS 를 포함하지 않을 수 있다. 상기 제1 반도체 나노결정 쉘은, 상기 코어 바로 위에 배치될 수 있다. 상기 제1 반도체 나노결정 쉘은, 두께가 3ML 이상, 또는 4 ML 이상일수 있다. 상기 제1 반도체 나노결정 쉘은 두께가 10 ML 이하, 예컨대, 9 ML 이하, 8 ML 이하, 또는 7 ML 이하일 수 있다.
상기 적색 발광 양자점들, 및 상기 녹색 발광 양자점들에서, 인듐에 대한 셀레늄의 몰 함량비는 5.7 이상, 예컨대, 5.8 이상, 5.9 이상, 6.0 이상, 6.1 이상, 6.2 이상, 6.3 이상, 6.4 이상, 6.5 이상, 6.6 이상, 또는 6.7 이상일 수 있다. 상기 인듐에 대한 상기 셀레늄의 몰 함량비는 20 이하, 19 이하, 18 이하, 17 이하, 16 이하, 15 이하, 14 이하, 13 이하, 12 이하, 11 이하, 또는 10 이하일 수 있다. 특정 이론에 의해 구속되려 함은 아니지만, 상기 적색 발광 양자점들, 및 상기 녹색 발광 양자점들은 상대적으로 증가된 두께를 가지는 제1 반도체 나노결정 쉘을 포함함으로써, 이러한 쉘 형성은 균일한 쉘 형성 및 양자점의 광학적 물성 (밸리댑스, HWHM, 반치폭 등)의 향상에 기여할 수 있는 것으로 생각된다.
상기 적색 발광 양자점들, 및 상기 녹색 발광 양자점들에서, 상기 제2 반도체 나노결정 쉘은 상기 적색 발광 양자점들, 및 상기 녹색 발광 양자점들의 최외곽층일 수 있다. 상기 제2 반도체 나노결정 쉘은, 상기 제1 반도체 나노결정 쉘 바로 위에 배치될 수 있다. 상기 제2 반도체 나노결정 쉘은, ZnSeS, ZnS, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 적색 발광 양자점들, 및 상기 녹색 발광 양자점들에서, 인듐에 대한 황의 함량비는 2 이상, 예컨대, 3 이상, 3.1 이상, 3.2 이상, 3.4 이상, 4 이상, 또는 5 이상일 수 있다. 상기 적색 발광 양자점들, 및 상기 녹색 발광 양자점들에서, 인듐에 대한 황의 함량비는 20 이하, 19 이하, 18 이하, 17 이하, 16 이하, 15 이하, 14 이하, 13 이하, 12 이하, 11 이하, 또는 10 이하일 수 있다. 상기 적색 발광 양자점들, 및 상기 녹색 발광 양자점들에서, 황에 대한 셀레늄의 몰비가 1 이상, 예컨대, 1.1 이상, 1.2 이상, 1.3 이상, 1.4 이상일 수 있다. 상기 적색 발광 양자점들, 및 상기 녹색 발광 양자점들에서, 황에 대한 셀레늄의 몰비가 5 이하, 예를 들어, 4 이하, 3.5 이하, 또는 3 이하일 수 있다.
상기 적색 발광 양자점들, 및 상기 녹색 발광 양자점들에서, 인듐에 대한 셀레늄 및 황의 몰비 ((S+Se)/In)는 3 이상, 4 이상, 5 이상, 6 이상, 7 이상, 8 이상, 9 이상, 10 이상, 11 이상, 또는 12 이상일 수 있다. 상기 적색 발광 양자점들, 및 상기 녹색 발광 양자점들에서, 인듐에 대한 셀레늄 및 황의 몰비 ((S+Se)/In)는 40 이하, 35 이하, 30 이하, 25 이하, 24 이하, 23 이하, 22 이하, 21 이하, 20 이하, 19 이하, 또는 18 이하일 수 있다.
상기 적색 발광 양자점들, 및 상기 녹색 발광 양자점들의 크기는 6 nm 이상, 예를 들어, 6.5 nm 이상, 7.0 nm 이상, 7.5 nm 이상, 7.6 nm 이상, 7.7 nm 이상, 7.8 nm 이상, 7.9 nm 이상, 또는 8.0 nm 이상일 수 있다. 상기 적색 발광 양자점들, 및 상기 녹색 발광 양자점들의 크기는 20 nm 이하, 예컨대, 19 nm 이하, 18 nm 이하, 17 nm 이하, 16 nm 이하, 15 nm 이하, 14 nm 이하, 13 nm 이하, 12 nm 이하, 11 nm 이하, 10 nm 이하, 또는 9 nm 이하일 수 있다. 상기 적색 발광 양자점들, 및 상기 녹색 발광 양자점들의 크기는 입경일 수 있다. (구형이 아닌 경우) 상기 적색 발광 양자점들, 및 상기 녹색 발광 양자점들의 크기는, 투과 전자 현미경 분석에 의해 확인되는 2차원의 면적을 원으로 전환하여 계산되는 직경일 수 있다. 여기서 크기는, 단일 입자의 크기 또는 입자들의 평균크기를 의미할 수 있다.
상기 적색 발광 양자점들, 및 상기 녹색 발광 양자점들의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 구형, 다면체, 피라미드형, 멀티포드, 또는 입방체(cubic)형, 나노튜브, 나노와이어, 나노섬유, 나노시트, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 양자점은, 표면에 유기 리간드 및/또는 유기 용매를 포함할 수 있다. 상기 유기 리간드 및/또는 상기 유기 용매는 양자점 표면에 결합(bound)될 수 있다.
상기 적색 발광 양자점들과 상기 녹색 발광 양자점들은 서로 동일하거나 다른 소재로 형성될 수 있고, 서로 같거나 다른 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 적색 발광 양자점들과 상기 녹색 발광 양자점들은 서로 동일한 소재로 형성되되 서로 다른 크기를 가질 수 있고, 서로 다른 소재로 형성되되 서로 같은 크기를 가질 수도 있다. 예를 들어, 상기 적색 발광 양자점들과 상기 녹색 발광 양자점들은 서로 동일한 소재로 형성되되 상기 적색 발광 양자점들은 상기 녹색 발광 양자점들에 비해 큰 크기를 가질 수 있다.
표시 장치에서의 응용을 위해, 상기 적색 발광 양자점들, 및 상기 녹색 발광 양자점들은 전술한 바와 같이 폴리머 매트릭스 내에 분산되어 양자점-폴리머 복합체를 형성할 수 있다. 전술한 적색 발광 양자점들, 및 녹색 발광 양자점들은 향상된 광학적 물성을 가지며, 양자점-폴리머 복합체 또는 그 패턴의 형태로 표시 장치에 포함되는 경우, 향상된 휘도, 넓은 시야각 및 향상된 색재현성을 구현할 수 있다.
상기 폴리머 매트릭스는 각각 독립적으로 가교 중합체, 바인더 중합체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 가교 중합체는 티올렌 수지, 가교된 폴리(메타)아크릴레이트, 가교된 폴리우레탄, 가교된 에폭시 수지, 가교된 비닐 폴리머, 가교된 실리콘 수지, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 가교 중합체는 탄소-탄소 이중 결합을 포함하는 광중합성 단량체의 중합 생성물, 상기 광중합성 단량체와 말단에 적어도 2개의 티올기를 가지는 다중 티올 화합물 간의 중합 생성물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 바인더 고분자는, 카르복시산기를 포함할 수 있다. 상기 바인더 고분자는, 카르복시산기 및 탄소-탄소 이중결합을 포함하는 제1 모노머, 탄소-탄소 이중결합 및 소수성 잔기를 가지며 카르복시산기를 포함하지 않는 제2 모노머, 및 선택에 따라 탄소-탄소 이중결합을 가지고 친수성 잔기를 가지며 카르복시산기를 포함하지 않는 제3 모노머를 포함하는 모노머 혼합물의 공중합체;
주쇄 내에, 2개의 방향족 고리가 다른 고리형 잔기의 구성 원자인 4급 탄소원자와 결합한 골격 구조를 가지고, 카르복시산기(-COOH)를 포함하는 다중 방향족 고리(multiple aromatic ring) 함유 폴리머; 또는
이들의 조합을 포함할 수 있다.
제1 모노머의 구체적인 예는, 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 이타콘산, 푸마르산, 3-부테논산, 초산비닐, 안식향산 비닐 등의 카르본산 비닐 에스테르류 화합물등을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 제1 모노머는 1종 이상의 화합물일 수 있다.
제2 모노머의 구체적인 예는, 스티렌, 알파-메틸 스티렌, 비닐 톨루엔, 비닐 벤질 메틸 에테르 등의 알케닐 방향족 화합물; 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트 등의 불포화 카르본산 에스테르류 화합물; 2-아미노 에틸 아크릴레이트, 2-아미노 에틸 메타크릴레이트, 2-디메틸 아미노 에틸 아크릴레이트2-디메틸 아미노 에틸 메타크릴레이트 등의 불포화 카르본산 아미노 알킬 에스테르류 화합물; N-페닐말레이미드, N-벤질말레이미드, 또는 N-알킬말레이미드 등 말레이미드류; 글리시딜 아크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트 등의 불포화 카르본산 글리시딜 에스테르류 화합물; 아크릴로 니트릴, 메타크릴로 니트릴 등의 시안화 비닐 화합물; 아크릴 아미드, 메타크릴 아미드 등의 불포화 아미드류 화합물을 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 제2 모노머로서, 1종 이상의 화합물이 사용될 수 있다.
제3 모노머의 구체적인 예는, 2-히드록시 에틸 아크릴레이트, 2-히드록시 에틸 메타크릴레이트, 2-히드록시 부틸 아크릴레이트, 2-히드록시 부틸 메타크릴레이트를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 제3 모노머로서, 1종 이상의 화합물이 사용될 수 있다.
상기 바인더 고분자에서, 상기 제1 모노머로부터 유래된 반복단위의 함량은, 상기 1 모노머로부터 유래된 반복단위, 상기 제2 모노머로부터 유래된 반복단위 및 상기 제3 모노머로부터 유래된 반복단위의 총 몰수를 기준으로, 10 몰% 이상, 예를 들어, 15 몰% 이상, 25 몰% 이상, 또는 35 몰% 이상일 수 있다. 상기 바인더 고분자에서, 상기 제1 모노머로부터 유래된 반복단위의 함량은, 상기 1 모노머로부터 유래된 반복단위, 상기 제2 모노머로부터 유래된 반복단위 및 상기 제3 모노머로부터 유래된 반복단위의 총 몰수를 기준으로, 90 몰% 이하, 예를 들어, 89 몰% 이하, 80몰% 이하, 70몰% 이하, 60 몰% 이하, 50 몰% 이하, 40 몰% 이하, 35 몰% 이하, 또는 25 몰% 이하일 수 있다.
상기 바인더 고분자에서, 상기 제2 모노머로부터 유래된 반복단위의 함량은, 상기 1 모노머로부터 유래된 반복단위, 상기 제2 모노머로부터 유래된 반복단위 및 상기 제3 모노머로부터 유래된 반복단위의 총 몰수를 기준으로, 10 몰% 이상, 예를 들어, 15 몰% 이상, 25 몰% 이상, 또는 35 몰% 이상일 수 있다. 상기 바인더 고분자에서, 상기 제2 모노머로부터 유래된 반복단위의 함량은, 상기 1 모노머로부터 유래된 반복단위, 상기 제2 모노머로부터 유래된 반복단위 및 상기 제3 모노머로부터 유래된 반복단위의 총 몰수를 기준으로, 90 몰% 이하, 예를 들어, 89 몰% 이하, 80몰% 이하, 70몰% 이하, 60 몰% 이하, 50 몰% 이하, 40 몰% 이하, 35 몰% 이하, 또는 25 몰% 이하일 수 있다.
상기 바인더 고분자에서, 존재하는 경우, 상기 제3 모노머로부터 유래된 반복단위의 함량은, 상기 1 모노머로부터 유래된 반복단위, 상기 제2 모노머로부터 유래된 반복단위 및 상기 제3 모노머로부터 유래된 반복단위의 총 몰수를 기준으로, 1 몰% 이상, 예를 들어, 5 몰% 이상, 10 몰% 이상, 또는 15 몰% 이상일 수 있다. 상기 바인더 고분자에서, 상기 제3 모노머로부터 유래된 반복단위의 함량은, 상기 1 모노머로부터 유래된 반복단위, 상기 제2 모노머로부터 유래된 반복단위 및 상기 제3 모노머로부터 유래된 반복단위의 총 몰수를 기준으로, 30 몰% 이하, 예를 들어, 25 몰% 이하, 20 몰% 이하, 18 몰% 이하, 15 몰% 이하, 또는 10 몰% 이하일 수 있다.
상기 바인더 고분자는, (메타)아크릴산 및; 아릴알킬(메타)아크릴레이트, 히드록시알킬 (메타)아크릴레이트 및 스티렌로부터 선택된 1종 이상의 제2/제3 모노머의 공중합체일 수 있다. 예컨대, 상기 바인더 고분자는, 메타크릴산/메틸 메타크릴레이트 공중합체, 메타크릴산/벤질 메타크릴레이트 공중합체, 메타크릴산/벤질 메타크릴레이트/스티렌 공중합체, 메타크릴산/벤질 메타크릴레이트/2-히드록시 에틸 메타크릴레이트 공중합체, 메타크릴산/벤질 메타크릴레이트/스티렌/2-히드록시 에틸 메타크릴레이트 공중합체일 수 있다.
상기 카르복시산기를 함유하는 바인더 고분자는, 다중 방향족 고리 함유 폴리머를 포함할 수 있다. 상기 다중 방향족 고리 함유 폴리머는, 카도 바인더 수지로 알려져 있으며, 알려진 방법으로 합성할 수 있거나 (예컨대, Nippon Steel Chemical Co., Ltd.로부터) 상업적으로 입수할 수 있다.
상기 카르복시산기를 함유하는 바인더 고분자는, 산가가 50 mg KOH/g 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 카르복시산기를 함유하는 바인더 고분자는, 60 mg KOH/g 이상, 70 mg KOH/g 이상, 80 mg KOH/g 이상, 90 mg KOH/g, 100 mg KOH/g, 110 mg KOH/g 이상, 120 mg KOH/g 이상, 125 mg KOH/g 이상, 또는 130 mg KOH/g 이상일 수 있다. 상기 카르복시산 기를 함유하는 바인더 고분자의 산가는, 예를 들어, 250 mg KOH/g 이하, 예를 들어, 240 mg KOH/g 이하, 230 mg KOH/g 이하, 220 mg KOH/g 이하, 210 mg KOH/g 이하, 200 mg KOH/g 이하, 190 mg KOH/g 이하, 180 mg KOH/g 이하, 160 mg KOH/g 이하일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
(예컨대, 카르복시산기를 포함할 수 있는) 상기 바인더 고분자는, 중량평균 분자량이 1000 g/mol 이상, 예컨대, 2000 g/mol 이상, 3000 g/mol 이상, 또는 5000 g/mol 이상일 수 있다. 상기 바인더 고분자는, 중량평균 분자량이 10만 g/mol 이하, 예컨대, 5만 g/mol 이하일 수 있다.
상기 탄소-탄소 이중 결합을 포함하는 광중합성 단량체는, 상기 광중합성 아크릴계 모노머를 포함할 수 있다. 상기 광중합성 아크릴계 모노머는 알킬(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨디(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨디(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 비스페놀 A 디(메타)아크릴레이트, 비스페놀A에폭시아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜모노메틸에테르 (메타)아크릴레이트, 노볼락에폭시 (메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리스(메타)아크릴로일옥시에틸 포스페이트, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 다중 티올 화합물은, 디티올 화합물, 트리티올 화합물, 테트라티올 화합물, 또는 이들의 조합일 수 있다. 예를 들어, 상기 다중 티올 화합물은, 글리콜디-3-머켑토프로피오네이트, 글리콜디머캅토 아세테이트, 트리메틸올프로판트리스(3-머캅토프로피오네이트), 펜타에리트리톨 테트라키스(3-머캅토프로피오네이트), 펜타에리트리톨 테트라키스(2-머캅토아세테이트), 1,6-헥산디티올, 1,3-프로판디티올, 1,2-에탄디티올, 에틸렌글라이콜 반복 단위를 1 내지 10개 포함하는 폴리에틸렌글라이콜 디티올, 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 폴리머 매트릭스는 금속 산화물 미립자를 더 포함할 수 있고, 상기 금속 산화물 미립자는, TiO2, SiO2, BaTiO3, Ba2TiO4, ZnO, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 폴리머 매트릭스는, (광) 개시제, 광 확산제, 레벨링제, 커플링제 등의 각종 첨가제로부터 유래된 모이어티를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는, 소망하는 기능을 가지는 알려진 화합물 또는 재료를 사용할 수 있으며 특별히 제한되지 않는다.
이에 따라, 상기 양자점 발광층(즉, 상기 제1 발광층, 및 제2 발광층)은, 필름 형태일 수 있다. 상기 필름은 예컨대, 30 ㎛ 이하의 두께, 예컨대, 10 um 이하, 8 um 이하, 또는 7 um 이하 및 2 um 초과, 예컨대, 3 um 이상, 3.5 um 이상, 4 um 이상의 두께를 가질 수 있다. 상기 제1 발광층, 및 제2 발광층은, 향상된 열안정성을 나타낼 수 있다. 상기 제1 발광층, 및 제2 발광층은, 질소 분위기 중에서 180도씨에서 30분간 열처리되었을 때에, 광전환 효율(PCE)이 20% 이상일 수 있다.
상기 제1 발광층은 상기 폴리머 매트릭스 내에 분산되어 있는 복수개의 적색발광 양자점들을 포함함으로써, 상기 광원의 제1 요소로부터 제공된 상기 제1 입사광을 흡수한 후, 적색광인 상기 제1 광을 방출할 수 있다. 예컨대, 상기 제1 광의 최대 발광 피크 파장은 600 nm 이상, 610 nm 이상, 620 nm 이상, 625 nm 이상 또는 630 nm 이상의 범위에 존재할 수 있고, 예컨대, 600 nm 이상 650 nm 이하, 610 nm 이상 650 nm 이하, 620 nm 이상 650 nm 이하, 625 nm 이상 650 nm 이하, 630 nm 이상 650 nm 이하, 600 nm 이상 640 nm 이하, 610 nm 이상 640 nm 이하, 620 nm 이상 640 nm 이하, 625 nm 이상 640 nm 이하, 또는 630 nm 이상 640 nm 이하의 범위에 존재할 수 있다.
상기 제2 발광층은 상기 폴리머 매트릭스 내에 분산되어 있는 복수개의 녹색발광 양자점들을 포함함으로써, 상기 광원의 제2 요소로부터 제공된 상기 제2 입사광을 흡수한 후, 녹색광인 상기 제2 광을 방출할 수 있다. 예컨대, 상기 제2 광의 최대 발광 피크 파장은 545nm 이하, 543 nm 이하, 540nm 이하, 538nm 이하, 535nm 이하, 533nm 이하, 531nm 이하, 또는 530nm 이하의 범위에 존재할 수 있고, 예를 들어 520nm 이상 545nm 이하, 520nm 이상 543 nm 이하, 520nm 이상 540nm 이하, 520nm 이상 538nm 이하, 520nm 이상 535nm 이하, 520nm 이상 533nm 이하, 520nm 이상 531nm 이하, 520nm 이상 530nm 이하, 524nm 이상 545nm 이하, 524nm 이상 543 nm 이하, 524nm 이상 540nm 이하, 524nm 이상 538nm 이하, 524nm 이상 535nm 이하, 524nm 이상 533nm 이하, 524nm 이상 531nm 이하, 524nm 이상 530nm 이하, 526nm 이상 545nm 이하, 526nm 이상 543 nm 이하, 526nm 이상 540nm 이하, 526nm 이상 538nm 이하, 526nm 이상 535nm 이하, 526nm 이상 533nm 이하, 526nm 이상 531nm 이하, 526nm 이상 530nm 이하, 527nm 이상 545nm 이하, 527nm 이상 543 nm 이하, 527nm 이상 540nm 이하, 527nm 이상 538nm 이하, 527nm 이상 535nm 이하, 527nm 이상 533nm 이하, 527nm 이상 531nm 이하, 또는 527nm 이상 530nm 이하의 범위에 존재할 수 있다. 상기 제2 광의 최대 발광 피크 파장이 상기 범위에 있는 경우, 색재현율이 더욱 우수한 표시 장치를 제공할 수 있다.
상기 제1 광의 최대 발광 피크, 및 상기 제2 광의 최대 발광 피크 중 적어도 하나는 45nm 이하, 43nm 이하, 40nm 이하, 38nm 이하, 37nm 이하, 36nm 이하, 또는 35nm 이하의 반치폭을 가질 수 있고, 예를 들어, 상기 제1 광의 최대 발광 피크 및 상기 제2 광의 최대 발광 피크는 각각 독립적으로 45nm 이하, 43nm 이하, 40nm 이하, 38nm 이하, 37nm 이하, 36nm 이하, 또는 35nm 이하의 반치폭을 가질 수 있다. 최대 발광 피크의 반치폭이 상기 범위에 있는 경우, 색재현율이 우수한 표시 장치를 제공할 수 있다.
상기 제1 광의 발광 스펙트럼의 총면적(AR)과 상기 제2 광의 발광 스펙트럼의 총면적(AG)의 중첩되는 영역의 면적(S)의 비율(S/AR 또는 S/AG)은 (예컨대, 표준화된 스펙트럼(normalized spectrum)을 기준으로) 약 10% 이하, 약 8% 이하, 또는 약 7% 이하일 수 있고, 예를 들어, 1% 이상, 1.5% 이상, 또는 2% 이상일 수 있다. 상기 S/(AR 또는 AG)의 비율이 상기 범위에 있는 경우 색재현율과 휘도가 우수하게 개선된 표시 장치를 제공할 수 있다.
상기 제2 광의 발광 스펙트럼의 총면적(AG)과 상기 제3 광의 발광 스펙트럼의 총면적(AB)의 중첩되는 영역의 면적(S)의 비율(S/AG 또는 S/AB)은 (예컨대, 표준화된 스펙트럼(normalized spectrum)을 기준으로) 약 10% 이하, 약 8% 이하, 또는 약 7% 이하일 수 있고, 예를 들어, 1% 이상, 1.5% 이상, 또는 2% 이상일 수 있다. 상기 S/(AG 또는 AB))의 비율이 상기 범위에 있는 경우, 일 구현예에 따른 소자의 공진구조가 불필요하게 되어 발광효율이 증가하고 휘도가 개선된 표시 장치를 제공할 수 있다.
상기 적색발광 양자점들의 UV-vis 흡수 스펙트럼에서, 440nm 파장에서의 흡수 강도(IR,440)와 458nm 파장에서의 흡수 강도(IR,458)의 비율(IR,440/IR,458)이 1.0 이상, 1.1 이상, 1.2 이상, 1.3 이상, 1.4 이상 또는 1.5 이상일 수 있고, 예를 들어, 10 이하, 9 이하, 8 이하, 또는 7.5 이하일 수 있다. 상기 IR,440/IR,458 비율이 상기 범위에 있는 경우, 발광효율과 휘도가 우수하게 개선된 표시 장치를 제공할 수 있다.
상기 녹색발광 양자점들의 UV-vis 흡수 스펙트럼에서, 440nm 파장에서의 흡수 강도(IG,440)와 458nm 파장에서의 흡수 강도(IG,458)의 비율(IG,440/IG,458)이 1.3 이상, 1.8 이상, 2.1 이상, 2.4 이상, 2.5 이상, 2.6 이상, 2.7 이상, 또는 2.8 이상일 수 있고, 예를 들어, 20 이하, 18 이하, 16 이하, 15 이하, 또는 14 이하일 수 있다. 상기 IG,440/IG,458 비율이 상기 범위에 있는 경우, 청색광(예컨대, 상기 제1 입사광, 및 상기 제2 입사광) 흡수율, 색재현율, 및 휘도가 우수하게 개선된 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 표시 장치는, 상기 청색 화소 내에 배치되어 제3 요소에서 제공된 제3 광을 투과시키도록 제공되는 광투과층을 더 포함할 수 있다. 상기 광투과층은 적색화소 내의 전술한 제1 발광층, 및 녹색화소 내의 전술한 제2 발광층과 대응되는 청색화소 내의 소정 위치에 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 광투과층은 상기 제1 발광층, 및 상기 제2 발광층과 독립적으로 존재할 수 있고, 예컨대, 상기 광투과층과 상기 제1 발광층 사이에 또 다른 부분(다른 요소 또는 부재)이 존재할 수 있고, 예컨대, 상기 광투과층과 상기 제2 발광층 사이에 또 다른 부분(다른 요소 또는 부재)이 존재할 수 있다. 예컨대, 상기 광투과층과 상기 제1 발광층 사이에 상기 광투과층과 상기 제1 발광층을 광학적으로 상호 고립시키는 격벽(이하, 화소 정의층이라고도 함)을 포함할 수 있고, 상기 광투과층과 상기 제2 발광층 사이에 상기 광투과층과 상기 제2 발광층을 광학적으로 상호 고립시키는 격벽(이하, 화소 정의층이라고도 함)을 포함할 수 있다. 상기 광투과층, 제1 발광층, 및 제2 발광층은, 각각, 청색화소 구획, 적색화소 구획, 및 녹색화소 구획 대응되도록 패턴화될 수 있다. 상기 패턴화 방법은 특별히 제한되지 않으며 예컨대 잉크젯, 또는 스크린 프린팅하는 방법일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 대안적으로, 포토레지스트를 이용한 방법으로 패턴화될 수 있다. 상기 패턴화 방법의 일 예는 후술한다.
도 1에 도시하지는 않았으나, 상기 표시 장치는 (예컨대, 투명한) 제2 기판, 및 상기 제2 기판 상에 배치되는 양자점 발광층을 포함하는 적층 구조물(stacked structure)을 발광요소 (예컨대, 광발광 요소)로서 포함할 수 있고, 상기 적층 구조물에서, 상기 양자점 발광층은 상기 양자점-폴리머 복합체의 패턴을 포함하고, 상기 패턴은, 미리 정해진 파장의 광을 방출하는 하나 이상의 반복 구획(section)을 포함할 수 있다. 상기 양자점-폴리머 복합체의 패턴은, 제1 광을 방출하는 제1 구획(적색 화소), 및 제2광을 방출하는 제2 구획(녹색 화소)으로부터 선택된 적어도 하나의 반복 구획(section)을 포함할 수 있다.
상기 양자점 발광층은, 광발광 스펙트럼에서 발광 파장이 510 내지 700nm의 범위일 수 있고, 상기 양자점 발광층에서 방출되는 상기 제1 광 및 상기 제2 광은, 광발광 스펙트럼에서 최대 발광 피크 파장이 상이하며, 최대 발광 피크의 반치폭이 같거나 다를 수 있고, 구체적으로는 전술한 바와 같다.
상기 제2 기판은, 절연 재료를 포함할 수 있다. 상기 제2 기판은, 유리; 폴리에티렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리(메타)아크릴레이트, 폴리이미드, 폴리아미드, 및 이들의 조합 (e.g., 코폴리머 및/또는 이들의 혼합물) 등과 같은 다양한 폴리머; 폴리실록산 (e.g. PDMS); Al2O3, ZnO 등의 무기 재료; 및 이들의 조합으로부터 선택되는 재료를 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 제2 기판의 두께는, 제2 기판 재료 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있으며 특별히 제한되지 않는다. 제2 기판은 유연성일 수 있다. 상기 제2 기판은 양자점 발광층, 및 광원으로부터 방출되는 광에 대하여 투과율이 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상, 또는 90% 이상이 되도록 구성될 수 있다.
도 1에 도시하지는 않았으나, 상기 제2 기판의 적어도 일부는, 청색광을 차단 (예컨대, 흡수 또는 반사)하도록 구성될 수 있다. 상기 제2 기판의 적어도 일부 표면에는 청색광을 차단할 수 있는 층 (청색광 차단층)이 배치될 수 있고, 상기 적색화소와 녹색화소와 대응되도록 패턴화될 수 있다. 예를 들어, 청색광 차단층은, 유기재료 (예컨대, 폴리머) 및 소정의 염료 (황색 염료 또는 녹색/적색광을 투과하고 청색광을 흡수하는 염료)를 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
일 구현예에 따른 상기 표시 장치에서, BT2020 기준의 색재현율이 85% 이상, 87% 이상, 88% 이상, 89% 이상, 또는 90% 이상일 수 있다.
전술한 양자점 발광층을 포함하는 적층 구조물의 제조 방법은,
제2 기판 상에 전술한 적색 발광 양자점 또는 녹색 발광 양자점이 분산된 폴리머 매트릭스의 막(film)을 형성하는 단계;
상기 막의 선택된 영역을 (예컨대, 파장 400 nm 이하의) 광에 노출시키는 단계;
상기 노출된 막을 알칼리 현상액으로 현상하여 양자점 발광층의 패턴을 얻는 단계를 포함한다.
상기 제2 기판, 및 상기 적색 발광 양자점와 녹색 발광 양자점이 분산된 폴리머 매트릭스에 대한 내용은 전술한 바와 같다. 전술한 패턴 형성을 위한 비제한적인 방법을, 도 5를 참조하여 설명한다.
제2 기판 위에 스핀 코팅, 슬릿 코팅 등의 적당한 방법을 사용하여, 소정의 두께로 전술한 적색 발광 양자점 또는 녹색 발광 양자점이 분산된 폴리머 매트릭스의 막을 형성한다. 형성된 막은 선택에 따라 프리베이크(PRB)를 거칠 수 있다. 프리베이크의 온도와 시간, 분위기 등 조건은 알려져 있으며 적절히 선택할 수 있다.
형성된 (또는 선택에 따라 프리베이크된) 막을 소정의 패턴을 가진 마스크 하에서 소정의 파장을 가진 광에 노출시킨다. 광의 파장 및 세기는 광 개시제의 종류와 함량, 양자점의 종류와 함량 등을 고려하여 선택할 수 있다.
노광된 막을 알칼리 현상액으로 처리 (예컨대, 침지 또는 스프레이)하면 필름 중 미조사 부분이 용해되고 원하는 패턴을 얻는다. 얻어진 패턴은 필요에 따라 패턴의 내크랙성 및 내용제성 향상을 위해, 예컨대, 150도씨 내지 230도씨의 온도에서 소정의 시간 (예컨대 10분 이상, 또는 20분 이상) 포스트베이크(POB)할 수 있다.
양자점 발광층 패턴이 복수 개의 반복 구획들을 가지는 경우, 각 반복 구획의 형성을 위해 소망하는 발광 물성 (광발광 피크 파장 등)을 가지는 양자점 (예컨대, 적색 발광 양자점, 녹색 양자점 또는 선택에 따라 청색 양자점)을 포함하는 복수개의 조성물을 제조하고, 각각의 조성물에 대하여 전술한 패턴 형성과정을 필요한 횟수 (예컨대, 2회 이상, 또는 3회 이상)로 반복하여 원하는 패턴의 양자점 발광층을 얻을 수 있다.
다른 구현예에서, 전술한 적색 발광 양자점들 또는 녹색 발광 양자점들의 집단과 액체 비히클을 포함하는 잉크 조성물이 패턴 형성을 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 기판의 소망하는 영역 상에 나노재료(예컨대, 적색 발광 양자점들 또는 녹색 발광 양자점들)와 액체 비히클, 모노머 등을 포함하는 잉크를 퇴적시키고 선택에 따라 액체 비히클을 제거하고/거나 중합을 수행하여 패턴을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 양자점 발광층은, 2개 이상의 상이한 색 구획들 (예컨대, RGB 색 구획들)이 반복하는 패턴일 수 있다.
또 다른 구현예에서, 상기 표시 장치는, 광원 및 적층 구조물을 포함하는 양자점 발광층을 포함한다. 상기 광원은 전술한 바와 같고, 상기 적층 구조물을 포함하는 상기 발광 요소에 입사광을 제공하도록 구성될 수 있다.
도 6 및 도 7에 일구현예에 따른 표시 장치의 모식적 단면도를 나타낸다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 광원은 전술한 바와 같이 마주보는 2개의 전극들과 상기 전극들 사이에 배치되는 청색 발광 양자점 들의 층을 포함하며, 예컨대, 상기 마주보는 2개의 전극은 각각 화소 전극, 및 공통 전극일 수 있다. 예컨대, 상기 표시 장치는 상기 제1 기판 위에 형성된 2 이상의 상기 화소 전극, 이웃하는 상기 화소 전극들 사이에 형성된 화소 정의층, 및 각각의 화소 전극 위에 형성된 상기 청색 발광 양자점들을 포함하는 층, 상기 청색 발광 양자점들을 포함하는 층 위에 형성된 상기 공통 전극을 포함할 수 있다.
상기 광원의 아래에는 박막 트랜지스터가 배치될 수 있다. 상기 광원의 제1 요소, 제2 요소, 및 제3 요소들은, 각각, 전술한 바와 같이, 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소 구획에 대응하도록 배치될 수 있다.
상기 광원 상에는 (예컨대, 상기 광원 바로 위에는) 전술한 양자점 발광층의 (예컨대, 적색 발광 양자점을 포함하는 제1 발광층 및 녹색 발광 양자점을 포함하는 제2 발광층을 포함하는) 패턴 및 제2 기판을 포함하는 적층 구조물 또는 상기 양자점 발광층의 패턴이 배치될 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 광원의 제1 요소로부터 방출된 제1 입사광은 상기 양자점 발광층의 제1 발광층에 입사되어 제1 광을 방출하고, 상기 광원의 제2 요소로부터 방출된 제2 입사광은 상기 양자점 발광층의 제2 발광층에 입사되어 제2 광을 방출한다. 상기 광원의 제3 요소로부터 방출된 제3 광은 청색 화소 구획을 통과할 수 있다. 적색 화소 및 녹색 화소 구획에는 청색광, 및 선택에 따라 녹색광을 차단 (예컨대, 반사 또는 흡수)하는 광학 요소 (청색광 차단층 또는 광학 필터)가 배치될 수 있다. 청색광 차단층은 제2 기판 상에 배치될 수 있다. 청색광 차단층은, 제2 기판과 양자점 발광층 패턴 사이에서 제1 발광층 및 제2 발광층 상에 배치될 수도 있다. 청색광 차단층에 대한 상세 내용은 이하 후술하는 광학 필터에 대한 기재와 같다.
이러한 표시 장치는, 전술한 양자점 발광층을 포함하는 적층 구조물과 전술한 광원을 별도로 제조한 후 결합하여 제조될 수 있다. 대안적으로, 상기 표시 장치는, 상기 광원 상에 양자점 발광층의 패턴을 직접 형성함에 의해 제조할 수도 있다.
상기 광학 필터층은 예컨대 가시광 영역 중 일부 파장 영역의 광을 차단시키고 나머지 파장 영역의 광을 투과시킬 수 있으며, 예컨대 청색광을 차단시키고 청색광을 제외한 광은 투과시킬 수 있다. 예컨대 녹색광, 적색광 및/또는 이들의 혼색광인 황색광은 투과시킬 수 있다.
광학 필터층은 차단하고자 하는 파장을 흡수하는 염료 및/또는 안료를 포함한 고분자 박막을 포함할 수 있으며, 예를 들어 480 nm 이하의 청색광을 80% 이상, 90% 이상, 심지어 95% 이상을 흡수하는 반면, 약 500 nm 초과 내지 700 nm 이하의 나머지 가시광에 대해서는 약 70 % 이상, 80 % 이상, 90 % 이상, 심지어 100 %의 광 투과도를 가질 수 있다.
광학 필터층은 약 500 nm 이하의 청색광을 흡수하여 실질적으로 차단하되, 예를 들어 녹색광, 또는 적색광을 선택적으로 투과하는 것일 수도 있다. 이 경우, 광학 필터층은 2 이상이 적색화소 및/또는 녹색화소 구획과 중첩되는 위치마다 각각 서로 이격 배치되어 있을 수 있다. 예를 들어, 적색광을 선택적으로 투과하는 광학 필터층은 적색 화소 구획과 중첩되는 위치에, 녹색광을 선택적으로 투과하는 광학 필터층은 녹색광 방출 구획과 중첩되는 위치에 각각 배치되어 있을 수 있다.
예컨대, 광학 필터층은 청색광 및 녹색광을 차단 (예컨대, 흡수)하고, 소정의 범위 (예컨대, 약 600 nm 이상, 약 610 nm 이상, 또는 약 615 nm 이상 및 약 650 nm 이하, 약 640 nm 이하, 약 635 nm 이하, 약 630 nm 이하, 약 625 nm 이하, 또는 약 620 nm 이하)의 광을 선택적으로 투과시키는 제1 영역, 및 청색광 및 적색광을 차단 (예컨대, 흡수)하고, 소정의 범위 (예컨대, 약 500 nm 이상, 약 510 nm 이상, 또는 약 515 nm 이상 및 약 550 nm 이하, 약 540 nm 이하, 약 535 nm 이하, 약 530 nm 이하, 약 525 nm 이하, 또는 약 520 nm 이하)의 광을 선택적으로 투과시키는 제2 영역 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 영역은 녹색광 방출 구획과 중첩되는 위치에 배치되고, 제2 영역은 적색광 방출 구획과 중첩되는 위치에 배치될 수 있다. 제1 영역과 제2 영역은, 예컨대, 블랙 매트릭스 등에 의해, 광학적으로 고립화되어 있을 수 있다. 이러한 광학필터층은 표시 소자의 색 순도의 향상에 기여할 수 있다.
이하에서는 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로써 발명의 범위가 제한되어서는 아니된다.
분석 방법
[1] 전계발광 (electroluminescence) 분광 분석
전압을 인가하면서 전압에 따른 전류를 Keithley 2635B source meter로 측정하고 CS2000 분광기를 사용해 EL 발광 휘도를 측정한다.
[2] 광발광 (photoluminescence) 분광 분석
Hitachi F-7000 스펙트로미터를 사용하여 광 조사 시 광발광 분광 분석을 수행한다. 광발광 스펙트럼으로부터 최대 발광 피크 파장, 양자 효율, 및 반치폭을 평가한다.
[3] UV-Vis 분광분석
Agilent Cary5000 스펙트로미터를 사용하여 UV 분광 분석을 수행하고 UV-Visible 흡수 스펙트럼을 얻는다.
[4] TEM 분석
(1) UT F30 Tecnai electron microscope를 사용하여 제조된 나노결정의 투과전자 현미경 사진을 얻는다.
(2) UT F30 Tecnai electron microscope 를 사용하여 TEM-EDX 분석 (원소 맵핑)을 수행한다.
[5] ICP 분석
Shimadzu ICPS-8100를 사용하여 유도결합 플라즈마 원자 발광 분광분석(ICP-AES)을 수행한다.
본 명세서, 합성은 특별히 언급하지 않는 한 불활성 기체 분위기 (질소 flowing 조건 하) 에서 수행한다. 전구체 함량은 특별한 언급이 없으면 몰 함량이다.
합성예 1: 적색 발광 양자점 합성
(1) InP 코어의 제조
인듐 아세테이트(indium acetate) 0.2 mmol, 팔미트산(palmitic acid) 0.6mmol, 1-옥타데센(octadecene) 10mL를 반응기에 넣고 진공 하에 120도씨로 가열한다. 1시간 후 반응기 내 분위기를 질소로 전환한다. 280도씨로 가열한 후 트리스(트리메틸실릴)포스핀(tris(trimethylsilyl)phosphine: TMS3P) 0.1mmol 및 트리옥틸포스핀 0.5mL의 혼합 용액을 신속히 주입하고 20분간 반응시킨다. 상온으로 신속하게 식힌 반응 용액에 아세톤을 넣고 원심 분리하여 얻은 침전을 톨루엔에 분산시켜, InP 코어의 톨루엔 분산액을 얻는다.
(2) InP/ZnS 적색발광 반도체 나노결정 제조
아연 아세테이트 (zinc acetate) 0.3mmoL (0.056g), 올레산(oleic acid) 0.6mmol (0.189g), 및 트리옥틸아민(trioctylamine) 10mL를 반응 플라스크에 넣고 120도에서 10분간 진공처리한다. N2로 반응 플라스크 안을 치환한 후 220도로 승온한다. 위에서 제조한 InP 코어의 톨루엔 분산액 (OD:0.15) 및 S/TOP 0.6mmol를 상기 반응 플라스크에 넣고 280도씨로 승온하여 30분 반응시킨다. 반응 종료 후, 반응용액을 상온으로 신속히 냉각하여 InP/ZnS 양자점을 포함한 반응 생성물을 얻는다.
상기 InP/ZnS 양자점을 포함한 반응 생성물에 과량의 에탄올을 넣고 원심 분리하여 상기 InP/ZnS 양자점을 포함한 반응 생성물에 존재하는 여분의 유기물을 제거한다. 원심 분리 후 상층액은 버리고, 침전물을 다시 헥산에 녹인 후, 과량의 에탄올을 넣어 다시 원심 분리한다. 이렇게 원심분리된 침전물을 건조하고 나서 톨루엔에 분산시킨다. 합성된 양자점의 최대 발광 피크 파장은 630 nm, 반치폭은 35 nm, IR,440/IR,458은 1.4 이다.
합성예 2: 녹색 발광 양자점 합성
아연 아세테이트 (zinc acetate) 0.25mmol을 추가하여 합성예 1과 동일한 방식으로 녹색 발광 양자점을 제조한다. 합성된 양자점의 최대 발광 피크 파장은 530 nm, 반치폭은 35 nm, IG,440/IG,458은 2.5 이다.
합성예 3: 청색 발광 양자점 1 합성
(1) ZnTeSe 코어의 제조
아연 아세테이트(zinc acetate) 0.125 mmol을 올레인산 (oleic acid) 0.25 mmol 및 헥사데실아민 0.25 mmol 과 함께 트리옥틸아민 10mL를 반응기에 넣고 진공 하에 120도씨로 가열한다. 1시간 후 반응기 내 분위기를 질소로 전환 후, 300도씨로 가열하고 Se/TOP 및 Te/TOP 를 Te/Se 비율 1/30 로 신속히 주입하여, ZnSeTe 코어를 합성한다
(2) ZnTeSe/ZnSeS/ZnS의 청색 발광 양자점 1(B1)합성
아연 아세테이트(Zinc acetate) 1.8mmoL (0.336g), 올레인 산(oleic acid) 3.6mmol (1.134g), 및 트리옥틸아민 10mL를 플라스크에 넣고 120℃에서 10분간 진공처리한다. 질소(N2)로 상기 플라스크 내를 치환한 후 180℃로 승온시킨다. 여기에, 상기 합성예 3의 (1)에서 제조된 ZnTeSe 코어를 10초 내에 넣고, 이어서 1.2mmol의 Se/TOP, 2.8mmol의 S/TOP, 아연올리에이트를 적가(dropwise) 하면서 320도에서 3시간 반응시킨다.
합성예 4: 청색 발광 양자점 2 합성
(1) ZnSe 코어의 제조
Te/TOP를 추가하지 않은 것을 제외하고는 합성예 3의 (1)과 동일한 방식으로 ZnSe 코어를 합성한다.
(2) ZnSe/ZnSeS/ZnS의 청색 발광 양자점 2(B2)합성
상기 합성예 3의 (1)에서 제조된 ZnTeSe 코어 대신 상기 합성예 4의 (1)에서 제조된 ZnSe 코어를 사용한 것을 제외하고는 합성예 3의 (2)와 동일한 방식으로 ZnSe/ZnSeS/ZnS의 청색 발광 양자점 2(B2)를 합성한다.
제조예 1: 적색 양자점 발광층 제조
라우릴메타크릴레이트(lauryl methacrylate) 30 중량%, 트리시클로데칸 디메탄올 디아크릴레이트(tricyclodecane dimethanol diacrylate) 36 중량%, 트리메티롤프로판 트리아크릴레이트(trimethylol propane triacrylate) 4 중량%, 에폭시디아크릴레이트 올리고머(epoxy diacrylate oligomer, 제조사:Sartomer) 20 중량%, 1-히드록시-시클로헥실-페닐케톤(1-Hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone) 1 중량%, 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-포스핀옥사이드 (2,4,6-Trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphineoxide) 1 중량% 를 혼합하여 모노머 및 올리고머 혼합물을 준비한다. 상기 혼합물을 진공에서 탈포한다.
합성예 1에서 얻은 적색 발광 양자점의 톨루엔 분산액을 다시 과량의 에탄올과 혼합하여 원심 분리한다. 분리된 반도체 나노결정을 0.15 g (개시제를 제외한 전체 조성물의 10 중량%) 의 라우릴메타크릴레이트(lauryl methacrylate) 에 분산시킨 후, 상기 준비된 혼합물(1.35 g)에 넣고 휘저어(vortexing), 양자점 조성물을 얻는다.
한쪽 표면에 배리어층으로 SiOx가 스퍼터링된 PET 필름 (구입처: I-component, 이하 배리어 필름) 상에 상기 양자점 조성물 약 1g 을 드롭 캐스팅(drop casting) 한다. 상기 조성물 위에 배리어 필름을 덮고 10초간 UV 경화하여(광 강도: 100 mW/cm2), 적색 양자점 발광층을 얻는다.
제조예 2: 녹색 양자점 발광층 제조
합성예 1에서 얻은 적색 발광 양자점 대신 합성예 2에서 얻은 녹색 발광 양자점을 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방식으로 녹색 양자점 발광층을 얻는다.
제조예 3: 광원 1 제조
합성예 3에서 제조한 청색 발광 양자점 1(B1)을 청색 발광 양자점들을 포함하는 층(이하, 청색 QD 발광층 이라고도 함)에 포함하는 전계 발광 소자 (ITO/PEDOT:PSS/TFB/청색 QD 발광층/ ET204:Liq /Al)를 제조한다.
구체적으로, 기판 상에 ITO 전극를 증착하고, 그 위에 PEDOT:PSS 및 TFB층 (TFB 분자량:30,000)을 스핀 코팅 방법으로 형성한다. 형성된 TFB층 위에 양자점의 옥탄(octane) 분산액을 스핀 코팅으로 형성한다. 유기 전자수송층 (ETL, ET204:Liq)의 경우 진공 증착을 사용하여 막을 형성하며 이 후에 Al 전극을 증착으로 형성한다.
ITO 전극과 Al 전극 사이에 전압 (0~7V)을 가하면서 발광 물성을 측정한다.
그 결과는 하기 표 1과 같다.
sample EL (nm) FWHM (nm)
B1 455 20
제조예 4: 광원 2 제조
합성예 3에서 제조한 청색 발광 양자점(B1) 대신 합성예 4에서 제조한 청색 발광 양자점 2(B2)를 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 3과 동일한 방법으로 광원 2를 제조하고, 동일한 방법으로 발광 물성을 측정한다.
그 결과는 하기 표 2와 같다.
sample EL (nm) FWHM (nm)
B2 440 15
실시예 1: 표시 장치 1 제작
상기 제조예 3에서 얻은 광원 1 상의 적색 화소 구획에, 상기 제조예 1에서 얻은 적색 양자점 발광층이 위치하고, 상기 제조예 3에서 얻은 광원 1 상의 녹색 화소 구획에, 상기 제조예 2에서 얻은 녹색 양자점 발광층이 위치하고, 상기 제조예 3에서 얻은 광원 1 상의 청색 화소 구획은 비워 둔, 표시 장치 1을 제작한다.
상기 표시 장치 1의 발광 물성을 측정하고, 측정된 발광 물성을 아래 표 3에 나타내었다.
　 최대 발광 피크파장 (nm) FWHM (nm)
R2 630 35
G2 538 35
B1 455 20
실시예 2: 표시 장치 2 제작
상기 제조예 4에서 얻은 광원 2 상의 적색 화소 구획에, 상기 제조예 1에서 얻은 적색 양자점 발광층이 위치하고, 상기 제조예 4에서 얻은 광원 2 상의 녹색 화소 구획에, 상기 제조예 2에서 얻은 녹색 양자점 발광층이 위치하고, 상기 제조예 3에서 얻은 광원 1을 청색 화소 구획으로 사용하며, 상기 광원 1 위는 비워 둔, 표시 장치 2를 제작한다.
상기 표시 장치 2의 발광 물성을 측정하고, 측정된 발광 물성을 아래 표 4에 나타내었다.
　 최대 발광 피크파장 (nm) FWHM (nm)
R2 630 35
G2 538 35
B1 455 20
비교예: 비교 표시 장치 제작
적색 양자점 발광층과 녹색 양자점 발광층을 청색 OLED 를 장착한 60인치 TV 의 도광판과 광학시트 사이에 삽입하고, TV 를 구동하여 발광 물성을 측정한다.
그 결과는 표 5와 같다.
　 최대 발광 피크파장 (nm) FWHM (nm)
R 625 55
G 555 45
B 460 30
상기 표 3 내지 표 5의 결과에 따르면, 비교예에 따른 표시 장치보다, 실시예 1과 실시예 2에 따른 표시 장치의 적색광, 녹색광, 및 청색광의 반치폭이 작고, 청색광의 최대 발광 피크 파장이 단파장 범위에 존재한다. 이에 따라, 비교예에 따른 표시 장치보다, 실시예 1과 실시예 2에 따른 표시 장치의 시감도가 증가하고, 색재현율과 휘도가 우수하다.이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (23)

  1. 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소를 포함하는 표시 장치로서,
    상기 표시 장치는, 광원; 및 상기 광원 상에 배치되는 양자점 발광층을 포함하고,
    상기 양자점 발광층은, 상기 적색 화소 내에 배치되어, 상기 적색 화소가 제1 광을 방출하도록 구성되는 제1 발광층 및 상기 녹색 화소 내에 배치되어 상기 녹색 화소가 제2 광을 방출하도록 구성되는 제2 발광층을 포함하며,
    상기 광원은 상기 제1 발광층에 제1 입사광을 제공하도록 구성된 제1 요소, 상기 제2 발광층에 제2 입사광을 제공하도록 구성된 제2 요소, 및 상기 청색화소에 제3 광을 제공하도록 구성된 제3 요소를 포함하고,
    상기 제1 발광층은, 제1 폴리머 매트릭스 내에 분산되어 있는 복수개의 적색발광 양자점들을 포함하고,
    상기 제2 발광층은, 제2 폴리머 매트릭스 내에 분산되어 있는 복수개의 녹색발광 양자점들을 포함하고,
    상기 제1 요소, 상기 제2 요소, 및 상기 제3 요소는, 각각, 서로 마주보는 전극들과 상기 전극들 사이에 배치되는 청색 발광 양자점들을 포함하는 층을 포함하고,
    상기 제1 입사광, 상기 제2 입사광, 및 상기 제3 광 중 적어도 하나는 458 nm 이하의 범위에서 최대 발광 피크 파장을 가지고,
    상기 제1 입사광, 상기 제2 입사광, 및 상기 제3 광 중 적어도 하나는 최대 발광 피크의 반치폭이 30 nm 이하이고,
    상기 적색발광 양자점들, 상기 녹색발광 양자점들, 및 상기 청색 발광 양자점들은 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, 또는 이들의 조합을 포함하되, 카드뮴, 수은, 또는 납을 포함하지 않는 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 청색 발광 양자점들은 ZnSe, ZnTe, ZnS, ZnSeTe, ZnSeS, ZnSTe, ZnTeSeS, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 II-VI족 화합물; 또는
    InP, GaP, InAs, GaAs, InSb, GaSb, InGaP, InAsP, InSbP, 및 이들의 혼합물로부터 이루어진 군에서 선택되는 III-V족 화합물을 포함하는 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 청색 발광 양자점들은 II-VI족 화합물을 포함하고, 상기 II-VI족 화합물은 아연 및 텔루리움을 포함하고, 상기 아연(Zn)에 대한 상기 텔루리움(Te)의 몰비는 0.1 이하인 표시 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 제3 광의 최대 발광 피크 파장은 상기 제1 입사광의 최대 발광 피크 파장과 다른 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 제3 광의 최대 발광 피크 파장은 상기 제2 입사광의 최대 발광 피크 파장 다른 표시 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 제1 입사광, 및 상기 제2 입사광은 각각 독립적으로 450nm 이하의 범위에서 최대 발광 피크 파장을 가질 수 있다.
  7. 제1항에서,
    상기 제1 입사광, 및 상기 제2 입사광은 각각 독립적으로 440nm 이하의 범위에서 최대 발광 피크 파장을 가질 수 있다.
  8. 제1항에서,
    상기 제1 입사광, 상기 제2 입사광, 및 상기 제3 광 중 적어도 하나는 최대 발광 피크의 반치폭이 25 nm 이하인 표시 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 제1 입사광, 상기 제2 입사광, 및 상기 제3 광 중 적어도 하나는 최대 발광 피크의 반치폭이 20 nm 이하인 표시 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 청색 발광 양자점들을 포함하는 층은 녹색 발광 양자점들을 더 포함하는 표시 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 제1 요소, 및 상기 제2 요소는, 각각, 서로 마주보는 전극들과, 상기 전극들 사이에 배치되는 청색 발광 양자점들의 층을 포함하고,
    상기 제3 요소는 서로 마주보는 전극들과, 상기 전극들 사이에 배치되는 청색 발광 양자점들 및 녹색 발광 양자점들을 포함하는 층을 포함하는 표시 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 표시 장치는, 상기 제1 요소, 및 상기 제2 요소, 및 상기 제3 요소 사이에 상기 제1 요소, 상기 제2 요소, 및 상기 제3 요소를 각각 광학적으로 상호 고립시키는 격벽을 포함하는 표시 장치.
  13. 제1항에서,
    제2 광의 최대 발광 피크 파장은 545nm 이하의 범위에 존재하는 표시 장치.
  14. 제1항에서,
    제1 광의 최대 발광 피크, 및 제2 광의 최대 발광 피크 중 적어도 하나는 45nm 이하의 반치폭을 가지는 표시 장치.
  15. 제1항에서,
    상기 제1 광의 발광 스펙트럼의 총면적(AR)과 상기 제2 광의 발광 스펙트럼의 총면적(AG)의 중첩되는 영역의 면적(S)의 비율(S/AR 또는 S/AG)이 10% 이하인 표시 장치.
  16. 제1항에서,
    상기 제2 광의 발광 스펙트럼의 총면적(AG)과 상기 제3 광의 발광 스펙트럼의 총면적(AB)의 중첩되는 영역의 면적(S)의 비율(S/AG 또는 S/AB)이 10% 이하인 표시 장치.
  17. 제1항에서,
    상기 적색발광 양자점들의 UV-vis 흡수 스펙트럼에서, 440nm 파장에서의 흡수 강도(IR,440)와 458nm 파장에서의 흡수 강도(IR,458)의 비율(IR,440/IR,458)이 1.0 이상 10 이하인 표시 장치.
  18. 제1항에서,
    상기 녹색발광 양자점들의 UV-vis 흡수 스펙트럼에서, 440nm 파장에서의 흡수 강도(IG,440)와 458nm 파장에서의 흡수 강도(IG,458)의 비율(IG,440/IG,458)이 1.3 이상 20 이하인 표시 장치.
  19. 제1항에서,
    상기 제1 폴리머 매트릭스, 및 상기 제2 폴리머 매트릭스는 각각 독립적으로 가교 중합체, 카르복시산기를 가지는 바인더 중합체, 또는 이들의 조합을 포함하는 표시 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 가교 중합체는 탄소-탄소 이중 결합을 포함하는 광중합성 단량체의 중합 생성물, 상기 광중합성 단량체와 말단에 적어도 2개의 티올기를 가지는 다중 티올 화합물 간의 중합 생성물, 또는 이들의 조합을 포함하는 표시 장치.
  21. 제1항에서,
    상기 표시 장치는, 상기 청색 화소 내에 배치되고, 제3 요소에서 제공된 제3 광을 투과시키는 광투과층을 더 포함하는 표시 장치.
  22. 제21항에서,
    상기 표시 장치는, 상기 제1 발광층, 상기 제2 발광층, 및 상기 광투과층 사이에 상기 제1 발광층, 상기 제2 발광층, 및 상기 광투과층을 각각 광학적으로 상호 고립시키는 격벽을 더 포함하는 표시 장치.
  23. 제1항 내지 22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표시 장치는, BT2020 기준의 색재현율이 85% 이상인 표시 장치.
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