KR20210143567A - Quantum dot-light-emitting diode and method for fabricating the same - Google Patents

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KR20210143567A
KR20210143567A KR1020200060506A KR20200060506A KR20210143567A KR 20210143567 A KR20210143567 A KR 20210143567A KR 1020200060506 A KR1020200060506 A KR 1020200060506A KR 20200060506 A KR20200060506 A KR 20200060506A KR 20210143567 A KR20210143567 A KR 20210143567A
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김연신
강호영
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이진규
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Abstract

Provided are a quantum dot-light emitting element including an improved electron transport layer and a manufacturing method thereof. The quantum dot-light emitting element according to the present invention includes a hole transport layer, a quantum dot light emitting layer, and an electron transport layer, wherein the electron transport layer has a multi-layered structure including: a magnesium doped zinc oxide nanoparticle layer sequentially stacked on the quantum dot light emitting layer; and a layer of 2-(4-(9,10-di(naphthalen-2-yl)anthracen-2-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo-[D]imidazole, which is known as LG201. The present invention can increase lifespan as compared with a QLED.

Description

양자점-발광 소자 및 그 제조 방법 {Quantum dot-light-emitting diode and method for fabricating the same} Quantum dot-light-emitting diode and method for manufacturing the same

본 발명은 발광 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 더 높은 휘도 및 효율을 보이도록 구성 물질을 변경한 양자점-발광 소자(quantum dot light-emitting diode, QLED) 및 그 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a light emitting device, and more particularly, to a quantum dot light-emitting diode (QLED) in which a constituent material is changed to show higher luminance and efficiency, and a method for manufacturing the same.

양자점이라고 불리는 콜로이달 반도체 나노결정은 불안정한 상태의 전자가 전도대에서 가전자대로 내려오면서 발광하는데, 양자점의 크기가 작을수록 단파장의 빛을 발생한다. 이는 기존의 반도체 물질과 다른 독특한 전기 광학적 특성이며, 양자점은 크기를 조절하거나 합금/도핑 도입을 통해 형광 발광 파장을 변조하기가 용이하다. Colloidal semiconductor nanocrystals called quantum dots emit light as electrons in an unstable state descend from the conduction band to the valence band. This is a unique electro-optical property that is different from conventional semiconductor materials, and quantum dots are easy to modulate the wavelength of fluorescence emission by controlling their size or introducing alloy/doping.

양자점을 디스플레이에 적용하는 방식에는 색-변환 방식과 전계 발광(electroluminescence, EL) 방식이 존재한다. 현재 색-변환 방식 기반 디스플레이는 상용화되었지만 궁극적인 양자점 기반 디스플레이의 형태는 전계 발광 방식이다. 전계 발광 방식의 QLED는 기존 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED)와 유사한 구조이고 발광층에 유기물이 아닌 양자점을 사용한다. OLED는 소자의 종류에 따라 백색, 적색, 청색 등 단일색을 구현하는데, 많은 빛을 화려하게 표현하기에는 한계가 있다. 이에 반해 QLED는 양자점의 크기를 조절하여 원하는 천연색을 구현할 수 있으며, 색재현율이 좋고 휘도 또한 OLED에 뒤쳐지지 않아 OLED의 단점을 보완할 수 있는 차세대 광원 소재로도 각광받고 있다. A method of applying quantum dots to a display includes a color-conversion method and an electroluminescence (EL) method. Currently, a color-conversion method-based display has been commercialized, but the ultimate form of a quantum dot-based display is an electroluminescence method. The electroluminescent QLED has a structure similar to that of an existing organic light-emitting diode (OLED) and uses quantum dots instead of organic materials for the light emitting layer. OLED implements a single color such as white, red, and blue depending on the type of device, but there is a limit to expressing a lot of light splendidly. On the other hand, QLED can realize a desired natural color by adjusting the size of quantum dots, and has good color reproducibility and luminance is not lagging behind OLED, so it is in the spotlight as a next-generation light source material that can compensate for the shortcomings of OLED.

QLED는 일반적으로 양극과 음극 사이에 양자점 발광층(emitting layer, EML)으로의 전자와 정공 주입을 용이하게 할 수 있도록 정공 주입층(hole injection layer, HIL), 정공 수송층(hole transport layer, HTL), 및 전자 수송층(electron transport layer, ETL)과 같은 전하 수송층(charge transport layer, CTL)들을 포함하는 다층 구조를 갖는다. QLED의 성능은 양자점 발광층에 주입된 전자와 정공이 형성하는 전자-정공 쌍(electron-hole pair)인 엑시톤(exciton)의 발광 재결합이 효율적으로 이루어지는지에 큰 영향을 받고, 이것은 양자점 발광층 내로 균형있는 전하 주입에 의해 달성된다. 균형있는 전하 주입이 소자 성능에 중요한 만큼, QLED의 성능은 지속적인 양자점의 품질 향상뿐만 아니라 전하 수송층의 발전과 함께 향상되어 왔다. QLEDs generally include a hole injection layer (HIL), a hole transport layer (HTL), and charge transport layers (CTLs) such as an electron transport layer (ETL). The performance of QLED is greatly affected by the efficient luminescent recombination of excitons, which are electron-hole pairs formed by electrons and holes injected into the quantum dot light emitting layer, and this results in a balanced charge into the quantum dot light emitting layer. This is achieved by injection. As balanced charge injection is important for device performance, the performance of QLEDs has been improved with the development of charge transport layers as well as continuous improvement of quantum dot quality.

한편, 전계 발광 방식의 QLED를 가지고 총천연색 디스플레이 구현을 위해서는 색-변환 방식 기반 디스플레이에서 써오던 적색 발광 양자점 및 녹색 발광 양자점 이외에도 청색 발광 양자점이 필요해진다. 종래에는 CdZnS, CdZnSe, 및 CdZnSeS와 같이 Cd 함유 II-VI 조성으로 합성된 청색 발광 양자점을 연구하여 왔으나, 유해한 Cd 물질은 환경 파괴없이 지속가능한 차세대 제품 제조에 바람직하지 않다. 따라서, Cd를 포함하지 않으면서도 휘도와 외부 양자 효율(External Quantum efficiency, EQE)이 Cd 함유 양자점 기반 QLED와 유사하거나 더 우수한 청색 발광 QLED에 대한 요구가 크다. On the other hand, in order to implement a full-color display with an electroluminescent QLED, blue light-emitting quantum dots are required in addition to the red light-emitting quantum dots and green light-emitting quantum dots used in color-conversion-based displays. Conventionally, blue light-emitting quantum dots synthesized with Cd-containing II-VI compositions such as CdZnS, CdZnSe, and CdZnSeS have been studied, but harmful Cd materials are not desirable for manufacturing sustainable next-generation products without environmental destruction. Therefore, there is a great demand for a blue light-emitting QLED that does not contain Cd and whose luminance and External Quantum Efficiency (EQE) are similar to or better than those of Cd-containing quantum dot-based QLEDs.

이처럼 청색 발광 QLED에서 더 높은 휘도 및 효율이 확보되려면 QLED 내 양자점 발광층으로 균형 있게 전하들이 주입될 수 있는 구조 설계 및 전하 수송층 재료 개선이 요구된다. 뿐만 아니라, 장기 사용을 위한 수명 특성도 보장이 되어야 한다.In order to secure higher luminance and efficiency in the blue light-emitting QLED, it is necessary to improve the structure design and charge transport layer material so that charges can be injected into the quantum dot light emitting layer in the QLED in a balanced way. In addition, life characteristics for long-term use must be guaranteed.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 개선된 전자 수송층을 포함하는 양자점-발광 소자를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a quantum dot-light emitting device including an improved electron transport layer.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 개선된 전자 수송층을 포함하는 양자점-발광 소자 제조 방법을 제공하는 것이다. Another problem to be solved by the present invention is to provide a method for manufacturing a quantum dot-light emitting device including an improved electron transport layer.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 양자점-발광 소자는 정공 수송층, 양자점 발광층, 및 전자 수송층을 포함하고, 상기 전자 수송층이 상기 양자점 발광층 위에 순차 적층된 마그네슘 도핑된 산화아연 나노입자층과 2-(4-(9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조-[D]이미다졸(2-(4-(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene-2-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo-[D]imidazole ; LG201) 층을 포함하는 다층 구조인 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, a quantum dot-light emitting device according to the present invention includes a hole transport layer, a quantum dot light emitting layer, and an electron transport layer, and the electron transport layer is sequentially stacked on the quantum dot light emitting layer and magnesium doped zinc oxide nanoparticle layer and 2 -(4-(9,10-di(naphthalen-2-yl)anthracen-2-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo-[D]imidazole(2-(4-(9,10- di(naphthalene-2-yl)anthracene-2-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo-[D]imidazole (LG201) layer is characterized in that it has a multilayer structure.

본 발명에 있어서, 상기 전자 수송층의 두께는 1nm~120nm일 수 있다.In the present invention, the electron transport layer may have a thickness of 1 nm to 120 nm.

본 발명에 있어서, 상기 양자점은 Cd를 함유하지 않는, 즉 비-카드뮴계(Cd-free) 양자점일 수 있다. In the present invention, the quantum dots do not contain Cd, that is, non-cadmium-based (Cd-free) quantum dots may be.

본 발명에 있어서, 상기 양자점은 ZnSe, ZnTe, ZnSeTe, ZnSeS, ZnS 및 그 조합 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.In the present invention, the quantum dots may be any one selected from ZnSe, ZnTe, ZnSeTe, ZnSeS, ZnS, and combinations thereof.

본 발명에 있어서, 상기 정공 수송층은 유기물일 수 있다.In the present invention, the hole transport layer may be an organic material.

본 발명에 있어서, 양자점-발광 소자는 양극, 정공 주입층 및 음극을 더 포함하고, 상기 정공 수송층과 정공 주입층은 poly(ethylenedioxythiophene):polystyrene sulphonate(PEDOT:PSS), poly[(9, 9-dioctyl-fluorenyl-2, 7-diyl)-co-(4, 4'-(N-(p-butylphenyl))diphenylamine)](TFB), poly(9-vinlycarbazole)(PVK), N, N, N, N', N'-tetrakis(4-methoxyphenyl)-benzidine(TPD), poly-TPD, 4, 4', 4''-tris(N-carbazolyl)-triphenylamine(TCTA), N, N'-bis(naphthalen-1-yl)-N, N'bis(phenyl)-9, 9-spiro-bifluorene(spiro-NPB), dipyrazino[2, 3-f:2', 3'-h]quinoxaline-2, 3, 6, 7, 10, 11-hexacarbonitrile(HATCN), 1, 1-bis[(di-4-tolylamino)phenylcyclohexane(TAPC), VNPB(N4,N4'-Di(naphthalen-1-yl)-N4,N4'-bis(4-vinylphenyl)biphenyl-4,4'-diamine), p-형 금속 산화물 및 이들의 조합 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.In the present invention, the quantum dot-light emitting device further includes an anode, a hole injection layer and a cathode, wherein the hole transport layer and the hole injection layer are poly(ethylenedioxythiophene):polystyrene sulphonate (PEDOT:PSS), poly[(9, 9-) dioctyl-fluorenyl-2, 7-diyl)-co-(4, 4'-(N-(p-butylphenyl))diphenylamine)](TFB), poly(9-vinlycarbazole)(PVK), N, N, N , N', N'-tetrakis(4-methoxyphenyl)-benzidine(TPD), poly-TPD, 4, 4', 4''-tris(N-carbazolyl)-triphenylamine(TCTA), N, N'-bis (naphthalen-1-yl)-N, N'bis(phenyl)-9, 9-spiro-bifluorene(spiro-NPB), dipyrazino[2, 3-f:2', 3'-h]quinoxaline-2, 3, 6, 7, 10, 11-hexacarbonitrile (HATCN), 1, 1-bis[(di-4-tolylamino)phenylcyclohexane (TAPC), VNPB(N4,N4'-Di(naphthalen-1-yl)-N4 ,N4'-bis(4-vinylphenyl)biphenyl-4,4'-diamine), may be any one selected from p-type metal oxides and combinations thereof.

상기 다른 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 양자점-발광 소자 제조 방법은 다음과 같다. 정공 수송층, 양자점 발광층, 및 전자 수송층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 전자 수송층을 형성하는 단계는, 상기 양자점 발광층 위에 마그네슘 도핑된 산화아연 나노입자층을 형성하는 단계; 및 상기 마그네슘 도핑된 산화아연 나노입자층 위에 2-(4-(9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조-[D]이미다졸(2-(4-(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene-2-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo-[D]imidazole ; LG201) 층을 형성하는 단계를 포함한다.In order to solve the other problems, quantum dots according to the present invention-a light emitting device manufacturing method is as follows. A method comprising: forming a hole transport layer, a quantum dot emission layer, and an electron transport layer, wherein the forming of the electron transport layer includes: forming a magnesium-doped zinc oxide nanoparticle layer on the quantum dot emission layer; and 2-(4-(9,10-di(naphthalen-2-yl)anthracen-2-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo-[D]imidazole on the magnesium-doped zinc oxide nanoparticle layer. (2-(4-(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene-2-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo-[D]imidazole; LG201) do.

본 발명에 있어서, 상기 정공 수송층, 양자점 발광층, 및 마그네슘 도핑된 산화아연 나노입자층은 용액 공정으로 형성하고 상기 2-(4-(9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조-[D]이미다졸층은 증착법으로 형성할 수 있다.In the present invention, the hole transport layer, the quantum dot emission layer, and the magnesium-doped zinc oxide nanoparticle layer are formed by a solution process, and the 2-(4-(9,10-di(naphthalen-2-yl)anthracen-2-yl) )Phenyl)-1-phenyl-1H-benzo-[D]imidazole layer may be formed by vapor deposition.

본 발명에 따른 양자점-발광 소자는 수명이 증가한다. 이를테면 종래 마그네슘 도핑된 산화아연 나노입자층만을 전자 수송층으로서 가지고 있는 QLED에 비하여 수명이 10배 이상 증가할 수 있다. The quantum dot-light emitting device according to the present invention has an increased lifetime. For example, compared to the conventional QLED having only a magnesium-doped zinc oxide nanoparticle layer as an electron transport layer, the lifetime can be increased by 10 times or more.

본 발명에 따른 양자점-발광 소자는 색재현율이 높다. 전자 수송층에 2-(4-(9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조-[D]이미다졸층을 포함시킴으로써 수명을 증가시키면서도, 양자점 발광층과의 사이에 마그네슘 도핑된 산화아연 나노입자층을 더 포함시키기 때문에 -[4-(9,10-디-2-나프탈레닐-2-안트라세닐)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸층 자체 발광 혹은 양자점 발광층과 2-(4-(9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조-[D]이미다졸층간의 계면에서 발생하는 계면 발광에 의해 야기될 수 있는 색재현율 감소 문제가 없다.The quantum dot-light emitting device according to the present invention has a high color gamut. Increase lifetime by including 2-(4-(9,10-di(naphthalen-2-yl)anthracen-2-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo-[D]imidazole layer in electron transport layer -[4-(9,10-di-2-naphthalenyl-2-anthracenyl)phenyl]-1-phenyl-1H because it further includes a magnesium-doped zinc oxide nanoparticle layer between the quantum dot light emitting layer and the quantum dot light emitting layer -Benzimidazole layer self-emission or quantum dot emission layer and 2-(4-(9,10-di(naphthalen-2-yl)anthracen-2-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo-[D]imi There is no problem of a decrease in color gamut that may be caused by interfacial light emission occurring at the interface between the dazole layers.

마그네슘 도핑된 산화아연 나노입자층과 2-(4-(9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조-[D]이미다졸층을 포함하는 다층 구조의 전자 수송층은 특히 435nm~460nm의 발광 파장을 갖는 청색 발광 양자점을 포함하는 양자점-발광 소자로 제조할 때에 전하 불균형 현상을 개선해, 양자점-발광 소자의 성능, 특히 휘도 및 효율을 향상시킬 수 있다. Magnesium-doped zinc oxide nanoparticle layer and 2-(4-(9,10-di(naphthalen-2-yl)anthracen-2-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo-[D]imidazole layer The electron transport layer of a multilayer structure including: improves the charge imbalance phenomenon when manufacturing a quantum dot-light emitting device including blue light emitting quantum dots having an emission wavelength of 435 nm to 460 nm can do it

도 1은 본 발명에 따른 QLED를 나타낸 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명 실시예에 따른 QLED를 구성하는 전극과, 전극 사이에 위치하는 층 구성 재료들의 HOMO 에너지 준위 및 LUMO 에너지 준위의 밴드갭 에너지를 개략적으로 나타낸 다이어그램이다.
도 3은 실험예들에 따른 QLED의 정규화된 EL 스펙트럼이다.
도 4는 실험예들에 따른 QLED의 CIE 색 좌표이다.
도 5는 실험예들에 따른 QLED의 시간에 따른 정규화된 EQE 그래프이다.
1 is a schematic cross-sectional view showing a QLED according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating bandgap energies of HOMO energy levels and LUMO energy levels of an electrode constituting a QLED according to an embodiment of the present invention and layered materials positioned between the electrodes.
3 is a normalized EL spectrum of a QLED according to experimental examples.
4 is a CIE color coordinates of a QLED according to experimental examples.
5 is a graph of normalized EQE over time of QLEDs according to experimental examples.

이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, only this embodiment allows the disclosure of the present invention to be complete, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art completely It is provided to inform you.

도 1은 본 발명에 따른 QLED를 나타낸 개략 단면도이다. 1 is a schematic cross-sectional view showing a QLED according to the present invention.

도 1과 같이, 본 발명의 QLED(100)는, 정공 수송층(40, HTL), 양자점 발광층(50, EML), 및 전자 수송층(80, ETL)을 포함한다. 양자점 발광층(50)은 각각 정공 수송층(40)과 전자 수송층(80)으로부터 들어온 정공과 전자를 결합시켜 발광시키는 층이다. 이러한 다층 구조는 기계적 지지 역할을 하는 기판(10) 상부에 형성될 수 있으며, 정공 주입을 위한 양극(20, anode)과 전자 주입을 위한 음극(90, cathode), 그리고 양극(20)과 정공 수송층(40) 사이에 정공 주입층(30, HIL)을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 1, the QLED 100 of the present invention includes a hole transport layer 40, HTL, a quantum dot light emitting layer 50, EML, and an electron transport layer 80, ETL. The quantum dot light emitting layer 50 is a layer that emits light by combining holes and electrons coming from the hole transport layer 40 and the electron transport layer 80 , respectively. Such a multilayer structure may be formed on the substrate 10 serving as a mechanical support, an anode 20 for hole injection, a cathode 90 for electron injection, and an anode 20 and a hole transport layer The hole injection layer 30 (HIL) may be further included between the 40 .

기판(10)은 투명하고 표면이 편평한 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판일 수 있다. 기판(10)은 오염 물질의 제거를 위해 이소프로필알코올(IPA), 아세톤, 메탄올 등의 용매로 초음파 세척하고 UV-오존(O3) 처리를 한 후 사용할 수 있다. The substrate 10 may be a transparent and flat glass substrate or a transparent plastic substrate. The substrate 10 may be used after ultrasonic cleaning with a solvent such as isopropyl alcohol (IPA), acetone, or methanol to remove contaminants and UV-ozone (O 3 ) treatment.

양극(20) 및 음극(90)은 금속을 포함하여, 각 투명/불투명 조건에 맞는 금속 산화물이거나 그 외 기타 비산화물의 무기물로 이루어진다. 하부 발광을 위해서 양극(20)은 투명한 ITO, IZO, ITZO, AZO와 같은 투명 전도성 금속으로 이루어질 수 있고, 음극(90)은 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 금속 즉, I, Ca, Ba, Ca/Al, LiF/Ca, LiF/Al, BaF2/Al, BaF2/Ca/Al, Al, Mg, Ag:Mg 합금 등을 사용할 수 있다. 전도성 폴리머(conductive polymer) 또는 그래핀으로도 음극(90)을 형성할 수 있다. 예를 들어 음극(90)은 80nm 이상의 두께를 갖는 Al로 형성할 수 있다. The anode 20 and the cathode 90 are made of a metal oxide suitable for each transparent/opaque condition, including metal, or other non-oxide inorganic materials. For lower emission, the anode 20 may be made of a transparent conductive metal such as ITO, IZO, ITZO, or AZO, and the cathode 90 is a metal having a small work function to facilitate electron injection, that is, I, Ca, Ba, Ca/Al, LiF/Ca, LiF/Al, BaF 2 /Al, BaF 2 /Ca/Al, Al, Mg, Ag:Mg alloy and the like can be used. The cathode 90 may be formed using a conductive polymer or graphene. For example, the cathode 90 may be formed of Al having a thickness of 80 nm or more.

본 실시예에서는 양극(20)이 하단에, 음극(90)이 상단에 위치하는 구조를 예로 들고 있지만 그 반대도 가능하다. 본 실시예에서는 투명 전극이 하단에 위치한 하부 발광 소자 구조를 예로 들고 있지만 그 반대도 가능하다. In this embodiment, although the structure in which the anode 20 is located at the bottom and the cathode 90 is located at the top is taken as an example, the reverse is also possible. In this embodiment, the structure of the lower light emitting device in which the transparent electrode is located at the bottom is taken as an example, but the reverse is also possible.

정공 주입층(30)과 정공 수송층(40)은 양극(20)으로부터 정공 주입을 용이하게 해주고, 양자점 발광층(50)으로의 정공을 전달하는 역할을 한다. 이들을 형성하기 위해 유기물 또는 무기물 적용이 가능하다. 정공 주입층(30)과 정공 수송층(40)은 poly(ethylenedioxythiophene):polystyrene sulphonate(PEDOT:PSS), poly[(9, 9-dioctyl-fluorenyl-2, 7-diyl)-co-(4, 4'-(N-(p-butylphenyl))diphenylamine)](TFB), poly(9-vinlycarbazole)(PVK), N, N, N, N', N'-tetrakis(4-methoxyphenyl)-benzidine(TPD), poly-TPD, 4, 4', 4''-tris(N-carbazolyl)-triphenylamine(TCTA), N, N'-bis(naphthalen-1-yl)-N, N'bis(phenyl)-9, 9-spiro-bifluorene(spiro-NPB), dipyrazino[2, 3-f:2', 3'-h]quinoxaline-2, 3, 6, 7, 10, 11-hexacarbonitrile(HATCN), 1, 1-bis[(di-4-tolylamino)phenylcyclohexane(TAPC), VNPB(N4,N4'-Di(naphthalen-1-yl)-N4,N4'-bis(4-vinylphenyl)biphenyl-4,4'-diamine), p-형 금속 산화물 및 이들의 조합 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 여기서, p-형 금속 산화물은 예컨대 NiO, MoO3, V2O5, WO3일 수 있다. The hole injection layer 30 and the hole transport layer 40 facilitate hole injection from the anode 20 and serve to transfer holes to the quantum dot emission layer 50 . It is possible to apply organic or inorganic materials to form them. The hole injection layer 30 and the hole transport layer 40 are poly(ethylenedioxythiophene):polystyrene sulphonate (PEDOT:PSS), poly[(9, 9-dioctyl-fluorenyl-2, 7-diyl)-co-(4, 4) '-(N-(p-butylphenyl))diphenylamine)](TFB), poly(9-vinlycarbazole)(PVK), N, N, N, N', N'-tetrakis(4-methoxyphenyl)-benzidine(TPD) ), poly-TPD, 4, 4', 4''-tris(N-carbazolyl)-triphenylamine(TCTA), N, N'-bis(naphthalen-1-yl)-N, N'bis(phenyl)- 9, 9-spiro-bifluorene (spiro-NPB), dipyrazino[2, 3-f:2', 3'-h]quinoxaline-2, 3, 6, 7, 10, 11-hexacarbonitrile (HATCN), 1, 1-bis[(di-4-tolylamino)phenylcyclohexane(TAPC), VNPB(N4,N4'-Di(naphthalen-1-yl)-N4,N4'-bis(4-vinylphenyl)biphenyl-4,4'- diamine), a p-type metal oxide, and a combination thereof. Here, the p-type metal oxide may be, for example, NiO, MoO 3 , V 2 O 5 , WO 3 .

바람직한 실시예에 따르면, 정공 수송층(40)은 유기물이다. 하나의 구체적인 예에서, 정공 주입층(30)은 PEDOT:PSS, 정공 수송층(40)은 PVK 또는 TFB이다. 예를 들어 PVK의 분자량(Mn)은 25,000~50,000일 수 있다. According to a preferred embodiment, the hole transport layer 40 is an organic material. In one specific example, the hole injection layer 30 is PEDOT:PSS, and the hole transport layer 40 is PVK or TFB. For example, the molecular weight (Mn) of PVK may be 25,000 to 50,000.

정공 주입층(30)이 PEDOT:PSS이면 스핀코팅(spin coating)으로 형성할 수 있다. 정공 주입층(30)이 MoO3이면 증착법으로 형성할 수 있다. 정공 수송층(40)이 PVK이면 스핀코팅으로 형성할 수 있다. 정공 주입층(30)의 두께는 5nm~100nm로 할 수 있다. 정공 수송층(40)의 두께는 10nm~100nm로 할 수 있다. If the hole injection layer 30 is PEDOT:PSS, it may be formed by spin coating. If the hole injection layer 30 is MoO 3 , it may be formed by a deposition method. If the hole transport layer 40 is PVK, it may be formed by spin coating. The thickness of the hole injection layer 30 may be 5 nm to 100 nm. The hole transport layer 40 may have a thickness of 10 nm to 100 nm.

양자점 발광층(50)은, 수nm~수십nm의 직경을 갖는 nm 수준의 양자점들이 채워져 이루어진 층이며, 예를 들어 5nm~80nm 두께일 수 있다. 여기서, 양자점 발광층(50)은 예를 들어, 용매에 양자점을 포함시킨 분산액을 코팅하는 용액 공정으로 정공 수송층(40) 상에 코팅한 후, 상기 용매를 휘발시켜 형성할 수 있다. 코팅 방법은 예를 들면, 드롭캐스팅(drop casting), 스핀코팅, 딥코팅(dip coating), 분무코팅(spray coating), 흐름코팅(flow coating), 스크린 인쇄(screen printing) 또는 잉크젯 프린팅 등을 단독 또는 조합하여 사용할 수 있다. The quantum dot light emitting layer 50 is a layer made of quantum dots having a diameter of several nm to tens of nm filled with quantum dots, and may be, for example, 5 nm to 80 nm thick. Here, the quantum dot emission layer 50 may be formed by, for example, coating on the hole transport layer 40 by a solution process of coating a dispersion containing quantum dots in a solvent, and then volatilizing the solvent. The coating method is, for example, drop casting, spin coating, dip coating, spray coating, flow coating, screen printing, or inkjet printing alone. Or they can be used in combination.

양자점 발광층(50)에 포함되는 양자점이란 양자제한효과를 갖는 반도체 나노결정을 의미하며 II-VI족, I-Ⅲ-VI족 또는 Ⅲ-V족의 나노 반도체 화합물을 포함한 것일 수 있고, 바람직하게는 비-카드뮴계(Cd-free) 양자점이다. 상기 양자점은 단일 구조 또는 코어(core)/쉘(shell) 구조를 가질 수 있다. 바람직하게, 상기 양자점은 중심에 빛을 내는 코어 성분이 있고, 그 표면에 보호를 위해 쉘이 둘러싸고 있는 코어/쉘 구조를 가진다. 또한, 단일 쉘만 형성하거나 조성이 다른 다수의 쉘을 적용할 수도 있다. 쉘 표면에는 용매에 분산을 위한 리간드(ligand) 성분이 둘러싸고 있다. 경우에 따라, 상기 리간드는 양자점 발광층(50)의 형성시 제거할 수 있는 성분이다. 상기 리간드는 상기 양자점의 안정성을 향상시키고, 고온, 고강도, 외부 가스 또는 수분 등을 포함하는 유해한 외부 조건들로부터 상기 양자점을 보호하는 것에 유리할 수 있다. 예를 들어 상기 리간드는 상기 양자점 표면과 공액, 협동, 연관 또는 부착된 리간드이다. 상기 양자점의 표면에 적합한 특성을 나타낼 수 있게 하는 리간드와 그 형성 방법은 공지이며, 이와 같은 방식은 본 출원에서 제한 없이 적용될 수 있다. Quantum dots included in the quantum dot light emitting layer 50 means semiconductor nanocrystals having a quantum limiting effect, and may include a group II-VI, group I-III-VI or group III-V nano-semiconductor compound, preferably It is a non-cadmium-based (Cd-free) quantum dot. The quantum dots may have a single structure or a core/shell structure. Preferably, the quantum dot has a core component emitting light in the center, and has a core/shell structure surrounded by a shell for protection on its surface. In addition, only a single shell may be formed or a plurality of shells having different compositions may be applied. The shell surface is surrounded by a ligand component for dispersion in a solvent. In some cases, the ligand is a component that can be removed when the quantum dot emission layer 50 is formed. The ligand may be advantageous in improving the stability of the quantum dot and protecting the quantum dot from harmful external conditions including high temperature, high strength, external gas or moisture. For example, the ligand is a ligand that is conjugated, cooperating, associated with or attached to the surface of the quantum dot. A ligand capable of exhibiting suitable properties on the surface of the quantum dot and a method for forming the same are known, and such a method may be applied without limitation in the present application.

특히, 상기 양자점은 ZnSe, ZnTe, ZnSeTe, ZnSeS, ZnS 및 그 조합 중에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다. 예를 들어 상기 양자점은 ZnSe/ZnS 코어/쉘 구조일 수 있다. ZnSeTe/ZnS 코어/쉘 구조일 수도 있다. 상기 양자점은 특히 청색 발광을 위하여 435nm~460nm의 발광 파장을 갖는 양자점일 수 있다. 이러한 발광 파장을 가질 수 있도록, ZnSe, ZnTe, ZnSeTe, ZnSeS와 ZnS가 코어와 쉘의 다양한 조합으로 상기 양자점을 구성할 수 있다. In particular, the quantum dots are preferably any one selected from ZnSe, ZnTe, ZnSeTe, ZnSeS, ZnS, and combinations thereof. For example, the quantum dots may have a ZnSe/ZnS core/shell structure. It may be a ZnSeTe/ZnS core/shell structure. The quantum dot may be a quantum dot having an emission wavelength of 435 nm to 460 nm for blue light emission. To have such an emission wavelength, ZnSe, ZnTe, ZnSeTe, ZnSeS, and ZnS may be used in various combinations of cores and shells to form the quantum dots.

상기 양자점은 유기 용매 중에 전구체 물질을 넣고 입자들을 성장시키는 습식 공정에 의해 주로 합성될 수 있다. 입자의 성장 정도에 따라 에너지 밴드갭의 조절에 따른 다양한 파장대의 광을 얻을 수 있다. The quantum dots may be mainly synthesized by a wet process in which a precursor material is added in an organic solvent and particles are grown. It is possible to obtain light in various wavelength bands according to the control of the energy bandgap according to the growth degree of the particles.

전자 수송층(80)은 음극(90)으로부터의 전자 주입을 용이하게 해주고, 양자점 발광층(50)으로 전자를 전송하는 역할을 한다. 이 전자 수송층(80)은 본 발명에 따라서, 양자점 발광층(50) 위에 순차 적층된 마그네슘 도핑된 산화아연 나노입자층(60)과 2-(4-(9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조-[D]이미다졸층(70)을 포함하는 다층 구조임에 특징이 있다.The electron transport layer 80 facilitates electron injection from the cathode 90 , and serves to transport electrons to the quantum dot emission layer 50 . According to the present invention, the electron transport layer 80 is a magnesium doped zinc oxide nanoparticle layer 60 and 2-(4-(9,10-di(naphthalen-2-yl)) sequentially stacked on the quantum dot emission layer 50 according to the present invention. Anthracen-2-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo-[D]imidazole is characterized in that it has a multilayer structure including a layer (70).

상기 마그네슘 도핑된 산화아연은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.The magnesium-doped zinc oxide may be represented by Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

Zn(1-x)MgxOZn (1-x) Mg x O

상기 화학식 1에서, x는 0.10 내지 0.35의 범위 내에 있는 수일 수 있다. 일반적으로 산화아연에 도핑될 수 있는 마그네슘의 한계치를 고려하였을 때, 상기 화학식 1에서 x는 대략 0.3, 구체적으로는 0.25 내지 0.32의 범위 내일 수 있다. In Formula 1, x may be a number within the range of 0.10 to 0.35. In general, considering the limit value of magnesium that can be doped into zinc oxide, x in Formula 1 may be in the range of about 0.3, specifically 0.25 to 0.32.

2-(4-(9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조-[D]이미다졸은 LG201(상품명, 제조사:LGC사)로도 알려져 있고, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물이다. 2-(4-(9,10-di(naphthalen-2-yl)anthracen-2-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo-[D]imidazole is LG201 (trade name, manufacturer: LGC) Also known as, it is a compound represented by the following formula (2).

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00001
Figure pat00001

전자 수송층(80) 두께는 1nm~120nm일 수 있다. 1nm 미만으로 너무 얇으면 핀홀(pinhole) 결함 및 누설 전류(leakage current) 발생 가능성이 높다. 120nm 초과로 너무 두꺼우면 전자 수송층(80)의 저항이 너무 커진다. The electron transport layer 80 may have a thickness of 1 nm to 120 nm. If it is too thin (less than 1 nm), pinhole defects and leakage currents are highly likely to occur. If the thickness exceeds 120 nm, the resistance of the electron transport layer 80 becomes too large.

전자 수송층(80)을 형성하려면 양자점 발광층(50) 위에 마그네슘 도핑된 산화아연 나노입자층(60)을 먼저 형성한다. 그리고 나서 그 위에 2-(4-(9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조-[D]이미다졸층(70)을 형성한다.To form the electron transport layer 80 , the magnesium-doped zinc oxide nanoparticle layer 60 is first formed on the quantum dot emission layer 50 . Then, a 2-(4-(9,10-di(naphthalen-2-yl)anthracen-2-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo-[D]imidazole layer 70 is formed thereon do.

마그네슘 도핑된 산화아연 나노입자층(60)은 용매에 마그네슘 도핑된 산화아연 나노입자를 포함시킨 분산액을 코팅하는 용액 공정으로 양자점 발광층(50) 상에 코팅한 후, 상기 용매를 휘발시켜 형성할 수 있다. 마그네슘 도핑된 산화아연 나노입자의 크기는 1nm~30nm일 수 있다. The magnesium-doped zinc oxide nanoparticle layer 60 may be formed by coating on the quantum dot light emitting layer 50 by a solution process of coating a dispersion containing magnesium-doped zinc oxide nanoparticles in a solvent, and then volatilizing the solvent. . The size of the magnesium-doped zinc oxide nanoparticles may be 1 nm to 30 nm.

2-(4-(9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조-[D]이미다졸층(70)은 증착법으로 형성할 수 있다. 2-(4-(9,10-di(naphthalen-2-yl)anthracen-2-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo-[D]imidazole layer 70 can be formed by vapor deposition have.

전체 제조 공정의 비용을 절감하고, 장치의 크기를 대형화하는 측면에서는 각 층을 형성하기 위해 용액 공정을 적용하는 것이 유리하다. 본 발명에서 양자점 발광층(50)과 마그네슘 도핑된 산화아연 나노입자층(60)은 용액 공정으로 형성할 수 있다. In terms of reducing the cost of the entire manufacturing process and increasing the size of the device, it is advantageous to apply a solution process to form each layer. In the present invention, the quantum dot emission layer 50 and the magnesium-doped zinc oxide nanoparticle layer 60 may be formed by a solution process.

추가적으로, 양극(20)과 양자점 발광층(50) 사이에 전자 차단층(electron blocking layer, EBL)을 더 포함할 수도 있다. 마찬가지로, 음극(90)과 양자점 발광층(50) 사이에 전자 주입층(electron injection layer, EIL) 또는 정공 차단층(hole blocking layer, HBL)을 더 포함할 수도 있다. Additionally, an electron blocking layer (EBL) may be further included between the anode 20 and the quantum dot emission layer 50 . Similarly, an electron injection layer (EIL) or a hole blocking layer (HBL) may be further included between the cathode 90 and the quantum dot emission layer 50 .

한편, 상기에서 예로 든 어떤 층의 두께가 일정하지 않은 경우, 그 층의 두께는 그 층의 최대 두께, 최소 두께 또는 평균 두께를 의미할 수 있다. 또한, 상기 각 층의 두께를 조절하는 방식은 특별히 제한되지 않으며, 상기 두께는 상기 층을 구성하는 물질의 종류, 코팅 방식, 또는 경화 조건 등에 따라서 조절될 수 있다. 그리고, 이러한 층 두께는 예를 들어 발광 효율이나 휘도 등을 향상시키는 관점에서 적절히 조절이 될 수 있고, 본 출원이 이러한 층 두께에 의해 제한되는 것은 아니다.Meanwhile, when the thickness of any layer exemplified above is not constant, the thickness of the layer may mean the maximum thickness, the minimum thickness, or the average thickness of the layer. In addition, the method of controlling the thickness of each layer is not particularly limited, and the thickness may be adjusted according to the type of material constituting the layer, a coating method, or curing conditions, and the like. In addition, such a layer thickness may be appropriately adjusted from the viewpoint of improving luminous efficiency or luminance, for example, and the present application is not limited by this layer thickness.

이하에서는 본 발명의 실험예를 상세히 설명함으로써 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이하에서 마그네슘 도핑된 산화아연은 ZnMgO라고 표기한다. 2-(4-(9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조-[D]이미다졸은 LG201이라고 표기한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by describing the experimental examples of the present invention in detail. Hereinafter, magnesium-doped zinc oxide is referred to as ZnMgO. 2-(4-(9,10-di(naphthalen-2-yl)anthracen-2-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo-[D]imidazole is denoted as LG201.

본 발명 실시예 1Invention Example 1

청색 발광 양자점과 ZnMgO 나노입자(nano particle, NP) 및 LG201을 가지고 QLED를 제조하였다. 적층 순서는 유리 / ITO 양극 / PEDOT:PSS HIL / PVK HTL / 양자점 EML / ZnMgO NP 및 LG201 ETL / Al 음극 순이었다.A QLED was prepared using blue light-emitting quantum dots, ZnMgO nanoparticles (nano particles, NP), and LG201. The stacking order was glass/ITO anode/PEDOT:PSS HIL/PVK HTL/quantum dot EML/ZnMgO NP and LG201 ETL/Al cathode.

패터닝된 ITO 양극이 증착된 유리 기판을 세척한 후 UV-오존으로 처리하였다. PEDOT:PSS (AI 4083)을 스핀코팅한 후 베이크(bake)하여 정공 주입층을 형성하였다. 그 위에 PVK를 스핀코팅한 후 정공 주입층과 동일 조건으로 베이크하여 정공 수송층을 형성하였다. 정공 수송층 위에 양자점 분산액을 스핀코팅한 후 건조시켰다. 이후 에탄올에 분산된 ZnMgO 나노입자 용액(5 mg/mL)을 양자점 발광층 위에 2000rpm으로 스핀코팅한 후 건조하여 8nm 두께의 ZnMgO NP층을 형성하였다. 그 위에 진공도 1x10-8torr에서 증착 속도 1Å/s로 35nm 두께의 LG201층을 형성하였다. 마지막으로 선형 금속 마스크와 열 증발기(thermal evaporator)를 통해 Al 음극을 형성하여 QLED의 제작을 완료하였다. The glass substrate on which the patterned ITO anode was deposited was washed and then treated with UV-ozone. PEDOT:PSS (AI 4083) was spin-coated and then baked to form a hole injection layer. PVK was spin-coated thereon and then baked under the same conditions as the hole injection layer to form a hole transport layer. After spin coating the quantum dot dispersion on the hole transport layer, it was dried. Thereafter, a solution of ZnMgO nanoparticles dispersed in ethanol (5 mg/mL) was spin-coated on the quantum dot emission layer at 2000 rpm, and then dried to form a ZnMgO NP layer with a thickness of 8 nm. A 35nm-thick LG201 layer was formed thereon at a deposition rate of 1 Å/s at a vacuum degree of 1x10 -8 torr. Finally, an Al cathode was formed through a linear metal mask and a thermal evaporator to complete the fabrication of the QLED.

비교예 1Comparative Example 1

ZnMgO NP층만을 ETL로 하는 QLED를 제작하였다. 다른 구성 및 조건은 실시예 1과 같다.A QLED using only the ZnMgO NP layer as ETL was fabricated. Other configurations and conditions are the same as in Example 1.

비교예 2Comparative Example 2

LG201층만을 ETL로 하는 QLED를 제작하였다. 다른 구성 및 조건은 실시예 1과 같다.A QLED using only the LG201 layer as ETL was manufactured. Other configurations and conditions are the same as in Example 1.

평가: evaluation:

QLED의 EL 스펙트럼, CIE(Commission Internationale de l'Eclairage) 색 좌표 및 휘도-전류 밀도-전압 특성은 Keithley 2400 전압 및 전류 소스와 결합된 Konica-Minolta CS-2000 분광방사계를 이용해 측정하였다. QLED에 10 mA/cm2 구동 전류를 가하여 발광 휘도를 측정하였다.The EL spectra, Commission Internationale de l'Eclairage (CIE) color coordinates and luminance-current density-voltage characteristics of QLEDs were measured using a Konica-Minolta CS-2000 spectroradiometer coupled with a Keithley 2400 voltage and current source. A 10 mA/cm 2 driving current was applied to the QLED to measure the light emission luminance.

도 2는 본 발명 실시예에 따른 QLED를 구성하는 전극과, 전극 사이에 위치하는 층 구성 재료들의 HOMO 에너지 준위 및 LUMO 에너지 준위의 밴드갭 에너지를 개략적으로 나타낸 다이어그램이다. FIG. 2 is a diagram schematically illustrating bandgap energies of HOMO energy levels and LUMO energy levels of an electrode constituting a QLED according to an embodiment of the present invention and layered materials positioned between the electrodes.

양자점 발광층에 사용된 양자점의 HOMO 에너지 준위와 전자 수송층 소재로 사용된 ZnMgO NP의 HOMO 에너지 준위의 차이가 작지 않다. 따라서, 본 발명 실시예와 같은 적층 순서를 갖는 경우에는 양자점 발광층에 주입된 정공의 일부가 전자 수송층으로 누설될 염려가 없다. ZnMgO NP의 LUMO 에너지 준위는 진공 준위로부터 비교적 얕다. 따라서, 전자 주입 장벽의 감소를 통해 양자점 발광층으로의 전자 주입이 용이해진다. 또한 무기 ETL이기 때문에 전자 이동도도 높아 효율적인 전자 주입이 가능하다. The difference between the HOMO energy level of the quantum dot used in the quantum dot emission layer and the HOMO energy level of the ZnMgO NP used as the electron transport layer material is not small. Therefore, in the case of having the same stacking order as in the embodiment of the present invention, there is no concern that some of the holes injected into the quantum dot light emitting layer may leak into the electron transport layer. The LUMO energy level of ZnMgO NPs is relatively shallow from the vacuum level. Accordingly, electron injection into the quantum dot light emitting layer is facilitated through the reduction of the electron injection barrier. In addition, since it is an inorganic ETL, it has high electron mobility, enabling efficient electron injection.

유기물의 특성상 LG201의 LUMO 에너지 준위는 ZnMgO NP의 LUMO 에너지 준위보다 더 얕아 전자 주입면에서 에너지적으로 보다 우호적이어서 수명 개선 효과를 가져 올 수 있다. Due to the characteristics of organic materials, the LUMO energy level of LG201 is shallower than that of ZnMgO NPs, so it is energetically more favorable in terms of electron injection, which can bring about improvement in lifespan.

양자점 발광층에 사용된 양자점의 HOMO 에너지 준위보다 LG201의 HOMO 에너지 준위가 높다. 따라서, 본 발명 실시예 1과 달리 적층의 순서를 바꾸어 양자점 발광층과 LG201층이 접하게 되는 구조라면(예를 들어 비교예 2) LG201의 결함 중심에서 얕게 트랩된 전자들이 트랩된 정공들과 방사성 재결합을 하여 발광을 하게 되어, 양자점 발광에 의한 청색 이외에 LG201의 가시광 발광이 발생하게 되어 색재현율이 감소할 여지가 있다. The HOMO energy level of LG201 is higher than the HOMO energy level of the quantum dots used in the quantum dot emission layer. Therefore, unlike Example 1 of the present invention, if the stacking order is changed and the quantum dot light emitting layer and the LG201 layer are in contact (for example, Comparative Example 2), the electrons shallowly trapped in the defect center of LG201 can undergo radiative recombination with the trapped holes. In addition to the blue by quantum dot emission, the visible light emission of LG201 occurs, and there is room for a decrease in color gamut.

본 발명에서는 이와 같이 양자점과 주변의 전하 수송층간의 에너지 준위를 고려하여 새로운 정공 수송층/전자 수송층 조합을 시도하였다. In the present invention, a new hole transport layer/electron transport layer combination was attempted in consideration of the energy level between the quantum dot and the surrounding charge transport layer.

도 3은 실험예들에 따른 QLED의 정규화된 EL 스펙트럼이다.3 is a normalized EL spectrum of a QLED according to experimental examples.

도 3을 참조하면, 실시예와 비교예들에 있어서 EL 피크의 크기는 유사하나, 비교예 2의 경우 피크 모양이 매우 브로드(broad)하고 실제 QLED로 사용하기에는 부적절한 정도인 것을 볼 수 있다. 이들의 반치폭(FWHM)을 표 1에 나타내었다. 비교예 2의 경우는 반치폭이 30nm보다도 크기 때문에 색순도가 낮다. 이에 비해 실시예 1은 반치폭이 19.2nm로 색순도가 높은 청색 구현이 가능함을 알 수 있다.Referring to FIG. 3 , it can be seen that the sizes of the EL peaks in Examples and Comparative Examples are similar, but in Comparative Example 2, the peak shape is very broad and inappropriate for use as an actual QLED. Table 1 shows their full width at half maximum (FWHM). In the case of Comparative Example 2, since the half width is larger than 30 nm, the color purity is low. On the other hand, it can be seen that Example 1 has a full width at half maximum of 19.2 nm, so that blue having high color purity can be realized.

비교예 1, 실시예 1, 비교예 2 순으로 피크 파장(Wp)은 각각 439nm, 441nm, 443nm로 측정되었다. 청색 발광 양자점을 사용하였으므로 실험예들의 피크 파장이 청색 대역의 발광을 나타내고 있는 것이다. 하지만 비교예 2의 경우에는 청색 파장보다 장파장이 나와 EL 피크가 브로드하다. 이는 비교예 2에서 양자점 발광층과 LG201층이 접하여 있기 때문에 LG201층에 의한 장파장 발광이 추가되었기 때문이다. 양자점에 의한 청색 발광을 그대로 내지 못하므로 비교예 2에서는 색재현율이 떨어진다. In the order of Comparative Example 1, Example 1, and Comparative Example 2, the peak wavelengths (Wp) were measured to be 439 nm, 441 nm, and 443 nm, respectively. Since blue light-emitting quantum dots were used, the peak wavelengths of the experimental examples indicate light emission in the blue band. However, in Comparative Example 2, the wavelength is longer than the blue wavelength, and the EL peak is broad. This is because, in Comparative Example 2, since the quantum dot light emitting layer and the LG201 layer are in contact, long wavelength light emission by the LG201 layer is added. Since the quantum dots do not emit blue light as they are, in Comparative Example 2, the color reproducibility is poor.

도 4는 실험예들에 따른 QLED의 CIE 색 좌표이다. BT. 2020은 ITU에서 권고한 4K/UHD 방송규격을 나타낸다. 4 is a CIE color coordinates of a QLED according to experimental examples. BT. 2020 represents the 4K/UHD broadcasting standard recommended by the ITU.

도 4를 참조하면, 비교예 2는 실시예 1이나 비교예 1에 비하여 순도 높은 청색이 아닌, 녹색이 조금 더 섞인 청색을 나타내고 있다. 즉 CIEy가 다른 것들보다 크다. 도 4에서 얻은 CIEx, CIEy를 표 1에 정리하였다. 실시예 1은 CIEy <0.14이어서 색순도가 높다. 적색 좌표(0.701, 0.292), 녹색 좌표(0.170, 0.797)을 사용하여 색재현율(relative color gamut, %)를 계산한 결과, 실시예 1에서 90.6%라는 높은 색재현율을 기록하였다. 이는 현재 상용화되어 있는 OLED에서의 색재현율 한계인 90%를 뛰어넘는 결과이다. Referring to FIG. 4 , Comparative Example 2 shows a blue color mixed with a little more green, rather than a high-purity blue color compared to Example 1 or Comparative Example 1. That is, CIEy is greater than the others. CIEx and CIEy obtained in FIG. 4 are summarized in Table 1. Example 1 has a CIEy <0.14, so color purity is high. As a result of calculating the relative color gamut (%) using the red coordinates (0.701, 0.292) and the green coordinates (0.170, 0.797), a high color gamut of 90.6% was recorded in Example 1. This is the result of exceeding the 90% limit of color gamut in the currently commercialized OLED.

도 5는 실험예들에 따른 QLED의 시간에 따른 정규화된 EQE 그래프이다. 5 is a graph of normalized EQE over time of QLEDs according to experimental examples.

휘도 측정 결과, 상대 휘도(relative luminance, Cd/m2)는 비교예 2에서 가장 높다. 상대 EQE(relative EQE)는 비교예 1의 EQE를 1.00으로 정규화했을 때 다른 QLED들의 상대적인 수준을 나타낸다. 실시예 1의 상대 EQE가 2.36으로 다른 QLED보다 크고, 도 5에서 보는 바와 같이 시간에 따른 EQE 감소가 가장 적어, 긴 수명을 나타내었다. T50(EQE가 50%가 되는 시간)으로 나타낸 상대 수명(relative lifetime)을 표 1에 정리하였다.As a result of the luminance measurement, relative luminance (Cd/m 2 ) was the highest in Comparative Example 2. Relative EQE (relative EQE) indicates the relative level of other QLEDs when the EQE of Comparative Example 1 is normalized to 1.00. The relative EQE of Example 1 was 2.36, which was larger than that of other QLEDs, and as shown in FIG. 5 , the decrease in EQE with time was the least, indicating a long lifespan. Table 1 summarizes the relative lifetime, expressed as T50 (the time the EQE reaches 50%).

[표 1][Table 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

실시예 1은 비교예 1에 비해 휘도가 높고 색재현율도 좋으며 EQE도 크고 수명도 길다. 수명은 무려 10배 이상이다. 실시예 1은 비교예 2에 비해 색재현율이 좋고 수명도 길다. Example 1 has a high luminance, good color reproducibility, and a large EQE compared to Comparative Example 1 and has a long lifespan. Lifespan is 10 times longer. Example 1 has better color reproducibility and longer life than Comparative Example 2.

이처럼, 본 발명에서는 ZnMgO 나노입자와 LG201을 함께 사용함으로써, 그리고 양자점 발광층에 대하여 정해진 순서를 가지고 사용함으로써, ZnMgO 나노입자를 단독으로 사용할 때에 비해 높은 휘도, 색재현율, EQE 및 수명을 나타내고 LG201을 단독으로 사용할 때에 비해 높은 색재현율 및 수명을 나타낸다. 양자점 발광층 위에 ZnMgO 나노입자층을 먼저 형성하고 LG201층을 그 위에 형성하는 적층 순서에 의할 때에만 LG201에 의한 장파장 발광을 방지하여 색재현율을 높일 수 있다. 특히, 이러한 효과는 청색 발광을 하는 양자점을 이용한 QLED에서 독보적이다. As such, in the present invention, by using ZnMgO nanoparticles and LG201 together and using the quantum dot light emitting layer in a predetermined order, higher luminance, color gamut, EQE and lifespan compared to when ZnMgO nanoparticles are used alone, and LG201 alone It shows higher color reproducibility and lifespan compared to when used as Only when the ZnMgO nanoparticle layer is first formed on the quantum dot light emitting layer and the LG201 layer is formed thereon, long wavelength light emission by LG201 can be prevented and color gamut can be increased. In particular, this effect is unique in QLED using quantum dots that emit blue light.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다. Although preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and in the technical field to which the present invention belongs, without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims Any person skilled in the art can make various modifications, of course, and such modifications are within the scope of the claims.

10: 기판
20: 양극
30: 정공 주입층
40: 정공 수송층
50: 양자점 발광층
60: 마그네슘 도핑된 산화아연 나노입자층
70: LG201층
80: 전자 수송층
90: 음극
100: 양자점-발광 소자
10: substrate
20: positive electrode
30: hole injection layer
40: hole transport layer
50: quantum dot light emitting layer
60: magnesium-doped zinc oxide nanoparticle layer
70: LG201 floor
80: electron transport layer
90: cathode
100: quantum dot-light emitting device

Claims (8)

정공 수송층, 양자점 발광층, 및 전자 수송층을 포함하고, 상기 전자 수송층이 상기 양자점 발광층 위에 순차 적층된 마그네슘 도핑된 산화아연 나노입자층과 2-(4-(9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조-[D]이미다졸(2-(4-(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene-2-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo-[D]imidazole ; LG201)층을 포함하는 다층 구조인 것을 특징으로 하는 양자점-발광 소자.It includes a hole transport layer, a quantum dot light emitting layer, and an electron transport layer, wherein the electron transport layer is sequentially stacked on the quantum dot light emitting layer and a magnesium doped zinc oxide nanoparticle layer and 2-(4-(9,10-di(naphthalen-2-yl)) Anthracen-2-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo-[D]imidazole(2-(4-(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene-2-yl)phenyl)- 1-phenyl-1H-benzo-[D]imidazole; Quantum dot-light emitting device, characterized in that it has a multilayer structure including a layer (LG201). 제1항에 있어서, 상기 전자 수송층의 두께는 1nm~120nm인 것을 특징으로 하는 양자점-발광 소자.The quantum dot-light emitting device according to claim 1, wherein the electron transport layer has a thickness of 1 nm to 120 nm. 제1항에 있어서, 상기 양자점은 비-카드뮴계(Cd-free) 양자점이고 435nm~460nm의 발광 파장을 갖는 청색 발광 양자점인 것을 특징으로 하는 양자점-발광 소자.The quantum dot-emitting device according to claim 1, wherein the quantum dots are non-cadmium-based (Cd-free) quantum dots and are blue light emitting quantum dots having an emission wavelength of 435 nm to 460 nm. 제1항에 있어서, 상기 양자점은 ZnSe, ZnTe, ZnSeTe, ZnSeS, ZnS 및 그 조합 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 양자점-발광 소자.The quantum dot-light emitting device of claim 1, wherein the quantum dot is any one selected from ZnSe, ZnTe, ZnSeTe, ZnSeS, ZnS, and combinations thereof. 제1항에 있어서, 상기 정공 수송층은 유기물인 것을 특징으로 하는 양자점-발광 소자.The quantum dot-light emitting device according to claim 1, wherein the hole transport layer is made of an organic material. 제1항에 있어서, 양극, 정공 주입층 및 음극을 더 포함하고, 상기 정공 수송층과 정공 주입층은 poly(ethylenedioxythiophene):polystyrene sulphonate(PEDOT:PSS), poly[(9, 9-dioctyl-fluorenyl-2, 7-diyl)-co-(4, 4'-(N-(p-butylphenyl))diphenylamine)](TFB), poly(9-vinlycarbazole)(PVK), N, N, N, N', N'-tetrakis(4-methoxyphenyl)-benzidine(TPD), poly-TPD, 4, 4', 4''-tris(N-carbazolyl)-triphenylamine(TCTA), N, N'-bis(naphthalen-1-yl)-N, N'bis(phenyl)-9, 9-spiro-bifluorene(spiro-NPB), dipyrazino[2, 3-f:2', 3'-h]quinoxaline-2, 3, 6, 7, 10, 11-hexacarbonitrile(HATCN), 1, 1-bis[(di-4-tolylamino)phenylcyclohexane(TAPC), VNPB(N4,N4'-Di(naphthalen-1-yl)-N4,N4'-bis(4-vinylphenyl)biphenyl-4,4'-diamine), p-형 금속 산화물 및 이들의 조합 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 양자점-발광 소자. The method of claim 1, further comprising an anode, a hole injection layer and a cathode, wherein the hole transport layer and the hole injection layer are poly(ethylenedioxythiophene):polystyrene sulphonate (PEDOT:PSS), poly[(9, 9-dioctyl-fluorenyl-) 2, 7-diyl)-co-(4, 4'-(N-(p-butylphenyl))diphenylamine)](TFB), poly(9-vinlycarbazole)(PVK), N, N, N, N', N'-tetrakis(4-methoxyphenyl)-benzidine(TPD), poly-TPD, 4, 4', 4''-tris(N-carbazolyl)-triphenylamine(TCTA), N, N'-bis(naphthalen-1 -yl)-N, N'bis(phenyl)-9, 9-spiro-bifluorene(spiro-NPB), dipyrazino[2, 3-f:2', 3'-h]quinoxaline-2, 3, 6, 7, 10, 11-hexacarbonitrile (HATCN), 1, 1-bis[(di-4-tolylamino) phenylcyclohexane (TAPC), VNPB (N4,N4'-Di(naphthalen-1-yl)-N4,N4'- bis(4-vinylphenyl)biphenyl-4,4'-diamine), a quantum dot-emitting device, characterized in that any one selected from p-type metal oxides and combinations thereof. 정공 수송층, 양자점 발광층, 및 전자 수송층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 전자 수송층을 형성하는 단계는,
상기 양자점 발광층 위에 마그네슘 도핑된 산화아연 나노입자층을 형성하는 단계; 및
상기 마그네슘 도핑된 산화아연 나노입자층 위에 2-(4-(9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조-[D]이미다졸(2-(4-(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene-2-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo-[D]imidazole ; LG201)층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자점-발광 소자 제조 방법.
Comprising the step of forming a hole transport layer, a quantum dot light emitting layer, and an electron transport layer, the step of forming the electron transport layer,
forming a magnesium-doped zinc oxide nanoparticle layer on the quantum dot emission layer; and
2-(4-(9,10-di(naphthalen-2-yl)anthracen-2-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo-[D]imidazole ( 2-(4-(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene-2-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo-[D]imidazole; LG201) comprising the step of forming a layer Quantum dots, characterized in that the light-emitting device manufacturing method.
제7항에 있어서, 상기 정공 수송층, 양자점 발광층, 및 마그네슘 도핑된 산화아연 나노입자층은 용액 공정으로 형성하고 상기 2-(4-(9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조-[D]이미다졸층은 증착법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 양자점-발광 소자 제조 방법.The method according to claim 7, wherein the hole transport layer, the quantum dot emission layer, and the magnesium-doped zinc oxide nanoparticle layer are formed by a solution process, and the 2-(4-(9,10-di(naphthalen-2-yl)anthracene-2- 1) phenyl)-1-phenyl-1H-benzo-[D]imidazole layer is a quantum dot-light emitting device manufacturing method, characterized in that formed by a vapor deposition method.
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