KR20210149956A - 양자점 조성물, 발광 소자 및 이의 제조 방법 - Google Patents

양자점 조성물, 발광 소자 및 이의 제조 방법 Download PDF

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김재훈
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Abstract

일 실시예에 따른 양자점 조성물은 양자점, 및 상기 양자점의 표면에 결합하는 리간드를 포함하고, 상기 리간드는 상기 양자점의 상기 표면에 결합하고, 극성 용매 해리성 작용기를 포함하는 헤드부, 및 상기 헤드부에 연결된 테일부를 포함한다. 일 실시예에 따른 양자점 조성물은 발광 소자의 발광층을 형성하는데 사용되어, 상기 양자점 조성물을 통해 형성된 발광층을 포함하는 발광 소자의 발광 효율을 개선할 수 있다.

Description

양자점 조성물, 발광 소자 및 이의 제조 방법{QUANTUM DOT COMPOSITION, LIGHT EMITTING DIODE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 양자점 조성물, 양자점 조성물로부터 형성된 발광층을 포함한 발광 소자 및 이의 제조 방법에 대한 것이다.
텔레비전, 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 내비게이션, 게임기 등과 같은 멀티 미디어 장치에 사용되는 다양한 표시 장치들이 개발되고 있다. 이러한 표시 장치에서는 유기 화합물을 포함하는 발광 재료를 발광시켜서 표시를 실현하는 소위 자발광형의 표시 소자를 사용하고 있다.
또한, 표시 장치의 색재현성을 개선하기 위하여 양자점을 발광 재료로 사용한 발광 소자에 대한 개발이 진행되고 있으며, 양자점을 이용한 발광 소자의 발광 효율 및 수명을 개선하는 것이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 발광 소자의 발광층에 사용되어 개선된 발광 효율 특성을 나타낼 수 있는 양자점 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 표면이 개질된 양자점을 발광층에 포함하여 발광 효율을 개선한 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 표면이 개질된 양자점을 발광층에 포함한 발광 소자를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 조성물은 양자점, 및 상기 양자점의 표면에 결합하는 리간드를 포함하고, 상기 리간드는 상기 양자점의 상기 표면에 결합하고, 극성 용매 해리성 작용기를 포함하는 헤드부, 및 상기 헤드부에 연결된 테일부를 포함한다.
상기 헤드부는 술포닐 이온, 카보닐 이온, 인산 이온, 암모늄 이온, 옥시기, 또는 아민기 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 양자점은 코어 및 상기 코어를 감싸는 쉘을 포함할 수 있다.
상기 테일부는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 이상 30 미만의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 미만의 아릴기를 포함할 수 있다.
상기 리간드는 한 자리(monodentate) 리간드 또는 두 자리(bidentate) 리간드일 수 있다.
상기 리간드는 하기 화학식 1 내지 화학식 23 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
[화학식 2]
Figure pat00002
[화학식 3]
Figure pat00003
[화학식 4]
Figure pat00004
[화학식 5]
Figure pat00005
[화학식 6]
Figure pat00006
[화학식 7]
Figure pat00007
[화학식 8]
Figure pat00008
[화학식 9]
Figure pat00009
[화학식 10]
Figure pat00010
[화학식 11]
Figure pat00011
[화학식 12]
Figure pat00012
[화학식 13]
Figure pat00013
[화학식 14]
Figure pat00014
[화학식 15]
Figure pat00015
[화학식 16]
Figure pat00016
[화학식 17]
Figure pat00017
[화학식 18]
Figure pat00018
[화학식 19]
Figure pat00019
[화학식 20]
Figure pat00020
[화학식 21]
Figure pat00021
[화학식 22]
Figure pat00022
[화학식 23]
Figure pat00023
상기 화학식 1 내지 화학식 23에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 7 이상 30 미만의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 미만의 아릴기이고, X1은 1 이상 10 이하의 정수이다.
상기 헤드부는 수소 양이온, 소듐 양이온, 또는 포타슘 양이온을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 조성물은 비극성 유기 용매를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자는 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치된 정공 수송 영역, 상기 정공 수송 영역 상에 배치되고, 양자점을 포함하는 발광층, 상기 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역, 및 상기 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극을 포함한다.
상기 양자점은 코어 및 상기 코어를 감싸는 쉘을 포함할 수 있다.
상기 발광층은 극성 용매 해리성 작용기를 포함하는 리간드 잔류물을 더 포함할 수 있다.
상기 리간드 잔류물은 술포닐 이온, 카보닐 이온, 인산 이온, 암모늄 이온, 옥시기, 또는 아민기 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 리간드 잔류물은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 이상 30 미만의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 미만의 아릴기를 포함할 수 있다.
상기 리간드 잔류물은 수소 양이온, 소듐 양이온, 또는 포타슘 양이온을 포함할 수 있다.
상기 리간드 잔류물은 상기 극성 용매 해리성 작용기에 연결된 지방족 또는 방향족 탄화수소를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법은 제1 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 전극 상에 정공 수송 영역을 형성하는 단계, 상기 정공 수송 영역 상에, 표면에 리간드가 결합한 양자점 복합체를 포함하는 양자점 조성물을 제공하여 예비 발광층을 형성하는 단계, 상기 예비 발광층 상에 극성 용매를 제공하여 발광층을 형성하는 단계, 상기 발광층 상에 전자 수송 영역을 형성하는 단계, 및 상기 전자 수송 영역 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 리간드는 상기 양자점의 상기 표면에 결합하고, 극성 용매 해리성 작용기를 포함하는 헤드부, 및 상기 헤드부에 연결된 테일부를 포함할 수 있다.
상기 예비 발광층 상에 극성 용매를 제공하는 단계 및 상기 발광층 상에 전자 수송 영역을 형성하는 단계는 하나의 공정으로 수행될 수 있다.
상기 예비 발광층 상에 극성 용매를 제공하는 단계 및 상기 발광층 상에 전자 수송 영역을 형성하는 단계는 상기 발광층 상에, 전자 수송 물질이 상기 극성 용매에 분산된 용액을 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 예비 발광층 상에 극성 용매를 제공하는 단계에서 상기 극성 용매에 의해 상기 리간드가 상기 양자점으로부터 해리될 수 있다.
일 실시예의 양자점 조성물은 양자점 표면에 결합하는 리간드가 극성 용매에 의해 해리될 수 있어, 발광층에 적용되더라도 전하 주입 특성을 저하시키지 않아 개선된 발광 효율 특성을 나타낼 수 있는 발광층 재료로 사용될 수 있다.
일 실시예의 발광 소자 및 표시 장치는 발광층에 전하 주입 특성을 저하시키지 않는 양자점을 포함하여, 개선된 발광 효율을 나타낼 수 있다.
도 1은 일 실시예의 전자 장치의 결합 사시도이다.
도 2는 일 실시예의 전자 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 일 실시예의 표시 장치에 대한 단면도이다.
도 4는 일 실시예의 발광 소자의 단면도이다.
도 5는 일 실시예의 발광 소자의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 발광 소자를 제조하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 발광 소자를 제조하는 방법 중 일부를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 8는 일 실시예에 따른 양자점 조성물을 개략적으로 도시한 것이다.
도 9는 일 실시예의 양자점 조성물에 포함된 양자점 및 리간드를 개략적으로 도시한 것이다.
도 10은 일 실시예에 따른 발광 소자를 제조하는 방법 중 일부를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 11은 일 실시예에 따른 양자점 조성물을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
도 13 및 도 14는 일 실시예의 표시 장치의 단면도들이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 “상에 있다”, “연결 된다”, 또는 “결합된다”고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
한편, 본 출원에서 “직접 배치”된다는 것은 층, 막, 영역, 판 등의 부분과 다른 부분 사이에 추가되는 층, 막, 영역, 판 등이 없는 것을 의미하는 것일 수 있다. 예를 들어, “직접 배치”된다는 것은 두 개의 층 또는 두 개의 부재들 사이에 접착 부재 등의 추가 부재를 사용하지 않고 배치하는 것을 의미하는 것일 수 있다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
“및/또는”은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, “아래에”, “하측에”, “위에”, “상측에” 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로 여기에서 정의된 것으로 해석된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 조성물, 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 전자 장치(EA)의 일 실시예를 나타낸 사시도이다. 도 2는 일 실시예의 전자 장치(EA)의 분해 사시도이다. 도 3은 일 실시예의 표시 장치(DD)에 대한 단면도이다. 도 4는 일 실시예의 발광 소자(ED)의 단면도이고, 도 5는 일 실시예에 따른 발광 소자의 일부를 나타낸 단면도이다.
일 실시예에서 전자 장치(EA)는 텔레비전, 모니터, 또는 외부 광고판과 같은 대형 전자 장치일 수 있다. 또한, 전자 장치(EA)는 퍼스널 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 개인 디지털 단말기, 자동차 내비게이션 유닛, 게임기, 스마트폰, 태블릿, 및 카메라와 같은 중소형 전자 장치일 수 있다. 또한, 이것들은 단지 실시예로서 제시된 것들로서, 본 발명의 개념에서 벗어나지 않은 이상 다른 전자 장치로도 채용될 수 있다. 본 실시예에서, 전자 장치(EA)는 스마트 폰으로 예시적으로 도시되었다.
전자 장치(EA)는 표시 장치(DD) 및 하우징(HAU)을 포함하는 것일 수 있다. 표시 장치(DD)는 표시면(IS)을 통해 이미지(IM)를 표시할 수 있다. 도 1에서는 표시면(IS)이 제1 방향(DR1) 및 제1 방향(DR1)과 교차하는 제2 방향(DR2)이 정의하는 면과 평행한 것으로 도시하였다. 하지만, 이는 예시적인 것으로, 다른 실시예에서 표시 장치(DD)의 표시면(IS)은 휘어진 형상을 가질 수 있다.
표시면(IS)의 법선 방향, 즉 표시 장치(DD)의 두께 방향 중 이미지(IM)가 표시되는 방향은 제3 방향(DR3)이 지시한다. 각 부재들의 전면(또는 상면)과 배면(또는 하면)은 제3 방향(DR3)에 의해 구분될 수 있다.
제4 방향(DR4, 도 12 참조)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2) 사이의 방향일 수 있다. 제4 방향(DR4)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)이 정의하는 면과 나란한 면 상에 위치하는 것일 수 있다. 한편, 제1 내지 제4 방향들(DR1, DR2, DR3, DR4)이 지시하는 방향은 상대적인 개념으로서 다른 방향으로 변환될 수 있다.
전자 장치(EA)에서 이미지(IM)가 표시되는 표시면(FS)은 표시 장치(DD)의 전면(front surface)과 대응될 수 있으며, 윈도우(WP)의 전면(FS)과 대응될 수 있다. 이하, 전자 장치(EA)의 표시면, 전면, 및 윈도우(WP)의 전면은 동일한 참조부호를 사용하기로 한다. 이미지(IM)는 동적인 이미지는 물론 정지 이미지를 포함할 수 있다. 한편, 도면에 도시되지는 않았으나 전자 장치(EA)는 폴딩 영역과 비폴딩 영역을 포함하는 폴더블 표시 장치, 또는 적어도 하나의 벤딩부를 포함한 벤딩 표시 장치 등을 포함하는 것일 수 있다.
하우징(HAU)은 표시 장치(DD)를 수납하는 것일 수 있다. 하우징(HAU)은 표시 장치(DD)의 표시면(IS)인 상부면이 노출되도록 표시 장치(DD)를 커버하며 배치될 수 있다. 하우징(HAU)은 표시 장치(DD)의 측면과 바닥면을 커버하며, 상부면 전체를 노출시키는 것일 수 있다. 다만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 하우징(HAU)은 표시 장치(DD)의 측면과 바닥면뿐 아니라 상부면의 일부를 커버하는 것일 수 있다.
일 실시예의 전자 장치(EA)에서 윈도우(WP)는 광학적으로 투명한 절연 물질을 포함할 수 있다. 윈도우(WP)는 투과 영역(TA) 및 베젤 영역(BZA)을 포함할 수 있다. 투과 영역(TA) 및 베젤 영역(BZA)을 포함한 윈도우(WP)의 전면(FS)은 전자 장치(EA)의 전면(FS)에 해당한다. 사용자는 전자 장치(EA)의 전면(FS)에 해당하는 투과 영역(TA)을 통해 제공되는 이미지를 시인할 수 있다.
도 1 및 도 2에서, 투과 영역(TA)은 꼭지점들이 둥근 사각 형상으로 도시되었다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 투과 영역(TA)은 다양한 형상을 가질 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
투과 영역(TA)은 광학적으로 투명한 영역일 수 있다. 베젤 영역(BZA)은 투과 영역(TA)에 비해 상대적으로 광 투과율이 낮은 영역일 수 있다. 베젤 영역(BZA)은 소정의 컬러를 가질 수 있다. 베젤 영역(BZA)은 투과 영역(TA)에 인접하며, 투과 영역(TA)을 에워쌀 수 있다. 베젤 영역(BZA)은 투과 영역(TA)의 형상을 정의할 수 있다. 다만, 실시예가 도시된 것에 한정되는 것은 아니며 베젤 영역(BZA)은 투과 영역(TA)의 일 측에만 인접하여 배치될 수도 있고, 일 부분이 생략될 수도 있다.
표시 장치(DD)는 윈도우(WP) 아래에 배치될 수 있다. 본 명세서에서 “아래”는 표시 장치(DD)가 이미지를 제공하는 방향의 반대 방향을 의미할 수 있다.
일 실시예에서, 표시 장치(DD)는 실질적으로 이미지(IM)를 생성하는 구성일 수 있다. 표시 장치(DD)에서 생성하는 이미지(IM)는 표시면(IS)에 표시되고, 투과 영역(TA)을 통해 외부에서 사용자에게 시인된다. 표시 장치(DD)는 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NDA)을 포함한다. 표시 영역(DA)은 전기적 신호에 따라 활성화되는 영역일 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 베젤 영역(BZA)에 의해 커버되는 영역일 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)에 인접한다. 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)을 에워쌀 수 있다.
표시 장치(DD)는 표시 패널(DP) 및 표시 패널(DP) 상에 배치된 광제어층(PP)을 포함할 수 있다. 표시 패널(DP)은 표시 소자층(DP-EL)을 포함할 수 있다. 표시 소자층(DP-EL)은 발광 소자(ED)를 포함한다.
표시 장치(DD)는 복수 개의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3, 도 13 참조)을 포함할 수 있다. 광제어층(PP)은 표시 패널(DP) 상에 배치되어 외부광에 의한 표시 패널(DP)에서의 반사광을 제어할 수 있다. 광제어층(PP)은 예를 들어, 편광층을 포함하는 것이거나 또는 컬러필터층을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예의 표시 장치(DD)에서 표시 패널(DP)은 발광형 표시 패널일 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(DP)은 양자점 발광 소자를 포함하는 양자점 발광 표시 패널일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
표시 패널(DP)은 베이스 기판(BS), 베이스 기판(BS) 상에 배치된 회로층(DP-CL), 및 회로층(DP-CL) 상에 배치된 표시 소자층(DP-EL)을 포함하는 것일 수 있다.
베이스 기판(BS)은 표시 소자층(DP-EL)이 배치되는 베이스 면을 제공하는 부재일 수 있다. 베이스 기판(BS)은 유리기판, 금속기판, 플라스틱기판 등일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 베이스 기판(BS)은 무기층, 유기층 또는 복합재료층일 수 있다. 베이스 기판(BS)은 용이하게 벤딩되거나 폴딩될 수 있는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다.
일 실시예에서 회로층(DP-CL)은 베이스 기판(BS) 상에 배치되고, 회로층(DP-CL)은 복수의 트랜지스터들(미도시)을 포함하는 것일 수 있다. 트랜지스터들(미도시)은 각각 제어 전극, 입력 전극, 및 출력 전극을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 회로층(DP-CL)은 표시 소자층(DP-EL)의 발광 소자(ED)를 구동하기 위한 스위칭 트랜지스터 및 구동 트랜지스터를 포함하는 것일 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 발광 소자(ED)를 나타낸 도면으로, 도 4를 참조하면 일 실시예에 따른 발광 소자(ED)는 제1 전극(EL1), 제1 전극(EL1)과 마주하는 제2 전극(EL2), 및 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치되고 발광층(EL)을 포함하는 복수 개의 기능층들을 포함한다.
복수 개의 기능층들은 제1 전극(EL1)과 발광층(EL) 사이에 배치된 정공 수송 영역(HTR) 및 발광층(EL)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치된 전자 수송 영역(ETR)을 포함할 수 있다. 한편, 도면에 도시되지는 않았으나 일 실시예에서 제2 전극(EL2) 상에는 캡핑층(미도시)이 더 배치될 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)과 전자 수송 영역(ETR)은 각각 복수 개의 서브 기능층들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 정공 수송 영역(HTR)은 서브 기능층으로 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL)을 포함할 수 있고, 전자 수송 영역(ETR)은 서브 기능층으로 전자 주입층(EIL) 및 전자 수송층(ETL)을 포함할 수 있다. 한편, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 정공 수송 영역(HTR)은 전자 저지층(미도시) 등을 서브 기능층으로 더 포함할 수 있고, 전자 수송 영역(ETR)은 정공 저지층(미도시) 등을 서브 기능층으로 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 발광 소자(ED)에서 제1 전극(EL1)은 도전성을 갖는다. 제1 전극(EL1)은 금속 합금 또는 도전성 화합물로 형성될 수 있다. 제1 전극(EL1)은 애노드(anode)일 수 있다. 제1 전극(EL1)은 화소 전극일 수 있다.
일 실시예에 따른 발광 소자(ED)에서 제1 전극(EL1)은 반사형 전극일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 전극(EL1)은 투과형 전극 또는 반투과형 전극 등일 수 있다. 제1 전극(EL1)이 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 경우, 제1 전극(EL1)은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti, Yb 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함할 수 있다. 또는 상기의 예시된 물질로 형성된 반사막이나 반투과막 및 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 형성된 투명 도전막을 포함하는 복수의 층 구조일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(EL1)은 다층 금속막일 수 있으며 ITO/Ag/ITO의 금속막이 적층된 구조일 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 제1 전극(EL1) 상에 제공된다. 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL) 등을 포함할 수 있다. 또한, 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL) 외에, 정공 버퍼층(미도시) 및 전자 저지층(미도시) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 정공 버퍼층(미도시)은 발광층(EL)에서 방출되는 광의 파장에 따른 공진 거리를 보상하여 광 방출 효율을 증가시킬 수 있다. 정공 버퍼층(미도시)에 포함되는 물질로는 정공 수송 영역(HTR)에 포함될 수 있는 물질이 사용될 수 있다. 전자 저지층(미도시)은 전자 수송 영역(ETR)으로부터 정공 수송 영역(HTR)으로의 전자 주입을 방지하는 역할을 하는 층이다.
정공 수송 영역(HTR)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 정공 수송 영역(HTR)은, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층들의 구조를 갖거나, 제1 전극(EL1)으로부터 차례로 적층된 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL), 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL)/정공 버퍼층(미도시), 정공 주입층(HIL)/정공 버퍼층(미도시), 정공 수송층(HTL)/정공 버퍼층(미도시) 또는 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL)/전자 저지층(미도시) 등의 구조를 가질 수 있으나, 실시예가 한정되는 것은 아니다.
정공 수송 영역(HTR)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
정공 주입층(HIL)은 예를 들어, 구리프탈로시아닌(copper phthalocyanine) 등의 프탈로시아닌(phthalocyanine) 화합물, DNTPD(N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine), m-MTDATA(4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino) triphenylamine), TDATA(4,4'4"-Tris(N,N-diphenylamino)triphenylamine), 2-TNATA(4,4',4"-tris{N,-(2-naphthyl)-N-phenylamino}-triphenylamine), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate)), PANI/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid), PANI/CSA(Polyaniline/Camphor sulfonicacid), PANI/PSS((Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate)), NPB(N,N'-di(naphthalene-l-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine), 트리페닐아민을 포함하는 폴리에테르케톤(TPAPEK), 4-Isopropyl-4'-methyldiphenyliodonium Tetrakis(pentafluorophenyl)borate], HAT-CN(dipyrazino[2,3-f: 2',3'-h] quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile) 등을 포함할 수 있다.
정공 수송층(HTL)은 예를 들어, N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸계 유도체, 플루오렌(fluorine)계 유도체, TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine) 등과 같은 트리페닐아민계 유도체, NPB(N,N'-di(naphthalene-l-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine), TAPC(4,4′-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]), HMTPD(4,4'-Bis[N,N'-(3-tolyl)amino]-3,3'-dimethylbiphenyl), mCP(1,3-Bis(N-carbazolyl)benzene) 등을 포함할 수 있다.
발광층(EL)은 정공 수송 영역(HTR) 상에 제공된다. 일 실시예에 따른 발광 소자(ED)에서 발광층(EL)은 양자점(QD)을 포함할 수 있다. 양자점(QD)은 코어(CR)와 코어(CR)를 감싸는 쉘(SL)을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예의 발광 소자(ED)에서 발광층(EL)은 일 실시예의 양자점 조성물로부터 형성된 것일 수 있다. 일 실시예의 양자점 조성물은 양자점, 및 양자점 표면에 결합되는 리간드를 포함한다.
발광층(EL)은 복수 개의 양자점(QD)들을 포함한다. 발광층(EL)에 포함된 양자점(QD)들은 적층되어 층을 이룰 수 있다. 도 4에서는 예시적으로 단면이 원형을 이루는 양자점들(QD)이 배열되어 대략적으로 2개의 층을 이루는 것으로 도시되었으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 발광층(EL)의 두께, 발광층(EL)에 포함된 양자점(QD)의 형상, 양자점들(QD)의 평균 직경 등에 따라 양자점(QD)들의 배열이 달라질 수 있다. 구체적으로, 발광층(EL)에서 양자점(QD)들은 서로 이웃하도록 정렬되어 하나의 층을 구성하거나, 또는 2층 또는 3층 등의 복수의 층을 이루도록 정렬될 수 있다.
발광층(EL)은 예를 들어 약 5nm 내지 약 20nm 또는, 약 10nm 내지 약 20nm의 두께를 갖는 것일 수 있다.
상술한 바와 같이 발광층(EL)은 일 실시예의 양자점 조성물로부터 형성된 양자점(QD)을 포함한다. 또한, 발광층(EL)은 일 실시예의 양자점 조성물의 리간드로부터 유래된 리간드 잔류물(RS)을 소량 포함할 수 있다. 리간드 잔류물(RS)은 양자점의 표면에 결합한 리간드가 극성 용매를 통해 해리되는 단계로부터 유래된 것일 수 있다. 리간드 잔류물(RS)은 극성 용매 해리성 작용기를 포함하는 것일 수 있다. 일 실시예에서, 리간드 잔류물(RS)은 술포닐 이온, 카보닐 이온, 인산 이온, 또는 암모늄 이온 등의 음이온과, 이의 짝이온인 수소 양이온, 소듐 양이온, 또는 포타슘 양이온 등을 포함할 수 있다. 리간드 잔류물(RS)은 극성 용매 해리성 작용기에 연결된 지방족 또는 방향족 탄화수소를 포함할 수 있다.
일 실시예의 발광층(EL)에 포함된 양자점(QD)은 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합에서 선택될 수 있는 반도체 나노 결정일 수 있다.
II-VI족 화합물은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물, AgInS, CuInS, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물, 및 HgZnTeS, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
III-V족 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물, GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InGaP, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물, 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물, SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물, 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 원소로는 Si, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 화합물로는 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물일 수 있다.
이때, 이원소 화합물, 삼원소 화합물 또는 사원소 화합물은 균일한 농도로 입자 내에 존재하거나, 농도 분포가 부분적으로 다른 상태로 나누어져 동일 입자 내에 존재하는 것일 수 있다. 또한 하나의 양자점이 다른 양자점을 둘러싸는 코어/쉘 구조를 가질 수도 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 양자점(QD)은 상술한 나노 결정을 포함하는 코어(CR) 및 코어(CR)를 둘러싸는 쉘(SL)을 포함하는 코어-쉘 구조를 가질 수 있다. 코어-쉘 구조를 갖는 양자점(QD)의 쉘(SL)은 코어(CR)의 화학적 변성을 방지하여 반도체 특성을 유지하기 위한 보호층 역할 및/또는 양자점(QD)에 전기 영동 특성을 부여하기 위한 차징층(charging layer)의 역할을 수행할 수 있다. 쉘(SL)은 단층 또는 다중층일 수 있다. 코어(CR)와 쉘(SL)의 계면은 쉘(SL)에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다. 코어-쉘 구조를 갖는 양자점(QD)의 쉘(SL)의 예로는 금속 또는 비금속의 산화물, 반도체 화합물 또는 이들의 조합 등을 들 수 있다.
예를 들어, 금속 또는 비금속의 산화물은 SiO2, Al2O3, TiO2, ZnO, MnO, Mn2O3, Mn3O4, CuO, FeO, Fe2O3, Fe3O4, CoO, Co3O4, NiO 등의 이원소 화합물, 또는 MgAl2O4, CoFe2O4, NiFe2O4, CoMn2O4 등의 삼원소 화합물을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 반도체 화합물은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnSeS, ZnTeS, GaAs, GaP, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InP, InGaP, InSb, AlAs, AlP, AlSb등을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
양자점(QD)은 약 45nm 이하, 바람직하게는 약 40nm 이하, 더욱 바람직하게는 약 30nm 이하의 발광 파장 스펙트럼의 반치폭(full width of half maximum, FWHM)을 가질 수 있으며, 이 범위에서 색순도나 색재현성을 향상시킬 수 있다. 또한 이러한 양자점을 통해 발광되는 광은 전 방향으로 방출되는바, 광시야각 특성이 개선될 수 있다.
또한, 양자점(QD)의 형태는 당 분야에서 일반적으로 사용하는 형태의 것으로 특별히 한정하지 않지만, 보다 구체적으로 구형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm), 또는 입방체(cubic)의 나노 입자, 나노 튜브, 나노와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등의 형태의 것을 사용할 수 있다.
양자점(QD)은 입자 크기에 따라 방출하는 광의 색상을 조절 할 수 있으며, 이에 따라 양자점(QD)은 청색, 적색, 녹색 등 다양한 발광 색상을 가질 수 있다. 양자점(QD)의 입자 크기가 작을수록 단파장 영역의 광을 발광하는 것일 수 있다. 예를 들어, 동일한 코어를 갖는 양자점(QD)에서 녹색광을 방출하는 양자점의 입자 크기는 적색광을 방출하는 양자점의 입자 크기 보다 작은 것일 수 있다. 또한, 동일한 코어를 갖는 양자점(QD)에서 청색광을 방출하는 양자점의 입자 크기는 녹색광을 방출하는 양자점의 입자 크기 보다 작은 것일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 동일한 코어를 갖는 양자점(QD)에서도 쉘의 형성 재료 및 쉘 두께 등에 따라 입자 크기가 조절될 수 있다.
한편, 양자점(QD)이 청색, 적색, 녹색 등 다양한 발광 색상을 가질 경우 상이한 발광 색을 갖는 양자점(QD)은 코어의 재료가 서로 상이한 것일 수 있다.
또한, 일 실시예의 발광 소자(ED)에서 발광층(EL)은 호스트 및 도펀트를 포함하는 것일 수 있다. 일 실시예에서 발광층(EL)은 양자점(QD)을 도펀트 재료로 포함하는 것일 수 있다. 또한, 일 실시예에서 발광층(EL)은 호스트 재료를 더 포함할 수 있다.
한편, 일 실시예의 발광 소자(ED)에서 발광층(EL)은 형광 발광하는 것일 수 있다. 예를 들어, 양자점(QD)은 형광 도펀트 재료로 사용될 수 있다.
발광층(EL)은 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 발광층(EL)은 일 실시예의 양자점 조성물을 잉크젯 프린팅법으로 제공하여 형성될 수 있다.
일 실시예의 발광 소자(ED)에서, 전자 수송 영역(ETR)은 발광층(EL) 상에 제공된다. 전자 수송 영역(ETR)은 정공 저지층(미도시), 전자 수송층(ETL) 및 전자 주입층(EIL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
전자 수송 영역(ETR)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 전자 수송 영역(ETR)은 전자 주입층(EIL) 또는 전자 수송층(ETL)의 단일층의 구조를 가질 수도 있고, 전자 주입 물질과 전자 수송 물질로 이루어진 단일층 구조를 가질 수도 있다. 또한, 전자 수송 영역(ETR)은, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층의 구조를 갖거나, 발광층(EL)으로부터 차례로 적층된 전자 수송층(ETL)/전자 주입층(EIL), 정공 저지층(미도시)/전자 수송층(ETL)/전자 주입층(EIL) 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전자 수송 영역(ETR)의 두께는 예를 들어, 약 200Å 내지 약 1500Å인 것일 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)이 전자 수송층(ETL)을 포함할 경우, 전자 수송 영역(ETR)은 안트라센계 화합물을 포함하는 것일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 전자 수송 영역은 예를 들어, Alq3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum), 1,3,5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene, 2,4,6-tris(3'-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)-1,3,5-triazine, 2-(4-(N-phenylbenzoimidazolyl-1-ylphenyl)-9,10-dinaphthylanthracene, TPBi(1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)phenyl), BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), Bphen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline), TAZ(3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole), NTAZ(4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole), tBu-PBD(2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole), BAlq(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminum), Bebq2(berylliumbis(benzoquinolin-10-olate), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene) 및 이들의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다. 또는, 전자 수송층(ETL)은 ZnO 등의 금속 산화물을 포함하는 것일 수 있다. 전자 수송층(ETL)들의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들어 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 전자 수송층(ETL)들의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)이 전자 주입층(EIL)을 포함할 경우, 전자 수송 영역(ETR)은 할로겐화 금속, 금속 산화물, 란타넘족 금속, 또는 할로겐화 금속 및 란타넘족 금속의 공증착 물질 등을 포함할 수 있다. 한편, 할로겐화 금속은 할로겐화 알칼리금속일 수 있다. 예를 들어, 전자 수송 영역(ETR)은 LiF, Liq(Lithium quinolate), Li2O, BaO, NaCl, CsF, Yb, RbCl, RbI, KI, CuI, 또는 KI:Yb 등을 포함할 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 전자 주입층(EIL)은 또한 전자 수송 물질과 절연성의 유기 금속염(organo metal salt)이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 유기 금속염은 금속 아세테이트(metal acetate), 금속 벤조에이트(metal benzoate), 금속 아세토아세테이트(metal acetoacetate), 금속 아세틸아세토네이트(metal acetylacetonate) 또는 금속 스테아레이트(stearate)를 포함할 수 있다. 전자 주입층(EIL)들의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 전자 주입층(EIL)들의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)은 앞서 언급한 바와 같이, 정공 저지층(미도시)을 포함할 수 있다. 정공 저지층(미도시)은 예를 들어, BCP(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 및 Bphen(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 전극(EL2)은 전자 수송 영역(ETR) 상에 제공된다. 제2 전극(EL2)은 공통 전극 또는 음극일 수 있다. 제2 전극(EL2)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 제2 전극(EL2)가 투과형 전극인 경우, 제2 전극(EL2)은 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 이루어질 수 있다.
제2 전극(EL2)이 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 경우, 제2 전극(EL2)은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti, Yb 또는 이들을 포함하는 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(EL2)은 AgMg, AgYb, 또는 MgAg 등을 포함할 수 있다. 또는 상기 물질로 형성된 반사막이나 반투과막 및 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 형성된 투명 도전막을 포함하는 복수의 층 구조일 수 있다.
도시하지는 않았으나, 제2 전극(EL2)은 보조 전극과 연결될 수 있다. 제2 전극(EL2)이 보조 전극과 연결되면, 제2 전극(EL2)의 저항이 감소될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 발광 소자를 제조하는 방법 중 일부 단계를 나타낸 순서도이다. 도 7은 일 실시예에 따른 발광 소자를 제조하는 방법 중 일부를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 8는 일 실시예에 따른 양자점 조성물을 개략적으로 도시한 것이다. 도 9는 일 실시예의 양자점 조성물에 포함된 양자점 및 리간드를 개략적으로 도시한 것이다. 도 10은 일 실시예에 따른 발광 소자를 제조하는 방법 중 일부를 개략적으로 나타낸 것이다.
일 실시예에 따른 발광 소자를 제조하는 방법 중 발광층을 형성하는 단계는 예비 발광층 제공하는 단계(S100), 및 극성 용매를 제공하여 발광층을 형성하는 단계(S200)를 포함할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 발광 소자를 제조하는 방법 중 발광층을 형성하는 단계를 개략적으로 나타낸 것이다. 발광층을 형성하는 단계는 정공 수송 영역(HTR) 상에 양자점 조성물(QCP)을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 양자점 조성물(QCP)은 노즐(NZ)을 통해 화소 정의막(PDL) 사이에 제공될 수 있다.
도 8은 도 7에서 제공되는 양자점 조성물(QCP)의 일부(“AA”영역)를 보다 상세히 도시한 도면이다. 도 9는 양자점(QD) 및 양자점(QD) 표면에 결합되는 리간드(LD) 구조를 포함하는 양자점 복합체(QD-C)를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 10은 양자점 조성물에서 양자점(QD) 및 양자점(QD) 표면에 결합되는 리간드(LD) 구조의 결합관계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 일 실시예의 양자점 조성물(QCP)은 양자점(QD), 및 양자점(QD) 표면에 결합되는 리간드(LD)를 포함할 수 있다. 양자점 조성물(QCP)은 양자점(QD) 및 리간드(LD)가 분산된 비극성 유기 용매(SV)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 비극성 유기 용매(SV)는 헥사인(Hexane), 톨루엔(Toluene), 클로로포름(Chloroform), 디메틸설폭사이드(Dimethyl sulfoxide), 또는 디메틸포름아미드(Dimethyl formamide) 등을 포함하는 것일 수 있다. 다만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 비극성 유기 용매(SV)는 한센 용해도 인자(Hansen Solubility Parameter, HSP)에서의 dP 값과 dH 값의 합이 2이하인 지방족 혹은 방향족 탄화수소일 수 있다.
양자점(QD)은 비극성 유기 용매(SV)에 분산되어 제공될 수 있다. 양자점(QD) 표면에 리간드(LD)가 결합됨에 따라, 비극성 유기 용매(SV)에서의 양자점 복합체(QD-C)의 분산성이 증가될 수 있다. 발광층을 형성하는 단계에서, 양자점 조성물(QCP)을 제공하는 단계 이후에 열을 가하여 비극성 유기 용매(SV)를 증발시키는 단계가 더 포함될 수 있다. 비극성 유기 용매(SV)를 증발시키는 단계는 리간드(LD)를 해리시키기 위해 열을 가하는 단계와 하나의 공정으로 수행되는 것일 수 있다.
전술한 바와 같이 양자점(QD)은 코어(CR)와 코어(CR)를 감싸는 쉘(SL)을 포함할 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 양자점(QD)은 단일층의 구조를 갖는 것이거나, 복수 개의 쉘을 갖는 것일 수 있다. 한편, 일 실시예의 양자점 조성물(QCP)에 포함된 양자점(QD)에 대해서는 도 4 및 도 5 등을 참조하여 설명한 일 실시예의 발광 소자(ED)에서 설명한 양자점(QD)에 대한 설명이 동일하게 적용될 수 있다.
리간드(LD)는 양자점(QD) 표면에 결합하는 헤드부(HD), 및 테일부(TL)를 포함한다. 헤드부(HD)는 양자점(QD) 표면에 결합하는 부분으로, 양자점(QD)의 표면에 결합하기 위한 작용기를 포함할 수 있다. 헤드부(HD)는 양자점(QD) 표면에 결합하기 위한 작용기로 극성 용매 해리성 작용기를 포함한다. 헤드부(HD)는 후술할 극성 용매(PS, 도 10 참조)에 의해 양자점(QD)의 표면으로부터 해리되는 특성을 가지는 극성 물질을 포함할 수 있다. 헤드부(HD)는 이온 결합 물질이나, 옥시기 및 아민기 등 극성이 강한 작용기를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 리간드(LD)의 헤드부(HD)는 술포닐 음이온, 카보닐 음이온, 인산 음이온, 암모늄 음이온 등과 이에 대응하는 짝 양이온 복합체를 포함하는 것일 수 있다. 일 실시예에서, 리간드(LD)의 헤드부(HD)는 알킬 옥시기 또는 알킬 아민기를 포함할 수 있다. 헤드부(HD)가 양자점(QD)의 표면에 결합하기 위해 하나의 작용기를 포함할 경우, 리간드(LD)는 한 자리(monodentate) 리간드일 수 있다. 헤드부(HD)가 양자점(QD)의 표면에 결합하기 위해 두개의 작용기를 포함할 경우, 리간드(LD)는 두 자리(bidentate) 리간드일 수 있다. 헤드부(HD)는 양자점(QD)의 쉘(SL) 표면에 결합하기 위한 작용기를 포함할 수 있다.
테일부(TL)는 헤드부(HD)에 연결되고, 비극성 유기 용매(SV) 내에서 양자점 복합체(QD-C)의 분산성을 확보하기 위해 비극성 유기물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 테일부(TL)는 치환 또는 비치환된 탄소수 7 이상 30 미만의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 미만의 아릴기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 테일부(TL)는 치환 또는 비치환된 페닐기를 포함할 수 있다.
일 실시예의 양자점 조성물(QCP)에서, 리간드(LD)는 하기 화학식 1 내지 화학식 23 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00024
[화학식 2]
Figure pat00025
[화학식 3]
Figure pat00026
[화학식 4]
Figure pat00027
[화학식 5]
Figure pat00028
[화학식 6]
Figure pat00029
[화학식 7]
Figure pat00030
[화학식 8]
Figure pat00031
[화학식 9]
Figure pat00032
[화학식 10]
Figure pat00033
[화학식 11]
Figure pat00034
[화학식 12]
Figure pat00035
[화학식 13]
Figure pat00036
[화학식 14]
Figure pat00037
[화학식 15]
Figure pat00038
[화학식 16]
Figure pat00039
[화학식 17]
Figure pat00040
[화학식 18]
Figure pat00041
[화학식 19]
Figure pat00042
[화학식 20]
Figure pat00043
[화학식 21]
Figure pat00044
[화학식 22]
Figure pat00045
[화학식 23]
Figure pat00046
화학식 1 내지 화학식 23에서, R1 은 치환 또는 비치환된 탄소수 7 이상 30 미만의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 미만의 아릴기이다. 화학식 1 내지 화학식 23에서, X1은 1 이상 10 이하의 정수이다.
한편, 본 명세서에서 “치환 또는 비치환된”은 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 실릴기, 옥시기, 티오기, 설피닐기, 설포닐기, 카보닐기, 붕소기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 알킬기, 알케닐기, 알콕시기, 탄화수소 고리기, 아릴기 및 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택되는 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 것을 의미할 수 있다. 또한, 상기 예시된 치환기 각각은 치환 또는 비치환된 것일 수 있다. 예를 들어, 비페닐기는 아릴기로 해석될 수도 있고, 페닐기로 치환된 페닐기로 해석될 수도 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법에서 극성 용매를 제공하여 발광층을 형성하는 단계(S200)를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 10에서는 예비 발광층(P-EL)에 극성 용매(PS)를 제공하는 단계를 나타내었다.
도 8 내지 도 10을 함께 참조하면, 극성 용매(PS)를 제공하는 단계는, 예비 발광층(P-EL)에 포함된 양자점 복합체(QD-C)에, 극성 용매(PS)를 가하여 양자점(QD)의 표면에 결합한 리간드(LD)를 해리하는 단계를 포함할 수 있다. 리간드(LD)는 비극성 유기 용매(SV) 내에서 양자점(QD)의 표면에 결합하였다가, 극성 용매(PS)가 가해질 때 리간드(LD)의 헤드부(HD)와 양자점(QD)과의 결합이 제거되어 해리되는 것일 수 있다.
일 실시예에서, 극성 용매(PS)를 제공하는 단계는 단독으로 수행되지 않고, 발광층 상에 후속 공정을 통해 다른 층을 형성하는 단계와 동일한 하나의 공정으로 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 극성 용매(PS)를 제공하는 단계는 발광층 상에 전자 수송 영역(ETR, 도 4 참조)을 형성하는 단계와 동일한 하나의 공정으로 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 극성 용매(PS)를 제공하는 단계는 에탄올 등의 극성 용매에 전자 수송 물질인 ZnO 등의 금속 산화물을 분산시켜, 이를 예비 발광층(P-EL) 상에 스핀코팅 함으로써 수행될 수 있다.
극성 용매(PS)는 한센 용해도 인자(Hansen Solubility Parameter, HSP)에서의 dP 값과 dH 값의 합이 10 이상인 극성 물질일 수 있다. 일 실시예에서, 극성 용매(PS)는 에탄올, 또는 물 일 수 있다.
일 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법에서는 예비 발광층(P-EL) 상에 극성 용매(PS)를 제공하는 단계 이후에 유기 용매(SV) 및 극성 용매(PS) 등을 제거하기 위해 열을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 열(Heat)을 제공하는 단계는 100℃ 이상의 온도의 열을 제공하여 예비 발광층(P-EL)에 포함된 유기 용매(SV) 및 극성 용매(PS) 등을 제거하는 단계일 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 양자점 조성물을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 11은 예비 발광층(P-EL)에 제공된 양자점(QD), 및 양자점 표면에 결합되는 리간드(LD)를 예시적으로 도시하여 나타낸 것이다. 도 11에서는 양자점 표면에 결합되는 리간드(LD)가 화학식 1로 표시되는 구조인 것을 예시적으로 도시하였다. 도 11에서, R1은 치환 또는 비치환된 탄소수 7 이상 30 미만의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 미만의 아릴기를 나타낸다.
도 11에서와 같이, 양자점(QD)은 코어(CR) 및 쉘(SL)을 포함하고, 리간드(LD)의 헤드부(HD)는 이온결합 물질, 옥시기 또는 아민기와 같은 극성이 강한 물질, 즉 극성 용매 해리성 작용기를 포함할 수 있다. 비극성 유기 용매(SV) 내에서, 헤드부(HD)는 배위결합, 수소결합, 이온결합, 반데르발스(Van der Waals) 결합 등을 통해 양자점(QD)의 쉘(SL) 표면에 결합 상태를 유지할 수 있다. 즉, 비극성 유기 용매(SV) 내에서 보다 극성을 가지는 헤드부(HD)는 양자점(QD)의 표면에 결합한 상태로 존재하고, 보다 비극성 성질을 가지는 테일부(TL)는 비극성 유기 용매(SV)에 인접하도록 양자점(QD)의 외부로 노출된 상태를 유지할 수 있다.
도 10 및 도 11을 함께 참조하면, 양자점 조성물을 통해 형성된 예비 발광층(P-EL)에 극성 용매(PS)가 가해질 경우, 양자점(QD) 표면에 결합한 헤드부(HD)가 극성 용매(PS)에 의해 해리되어, 리간드(LD)가 양자점(QD)으로부터 해리될 수 있다. 이에 따라, 발광층(EL, 도 5 참조)에 포함된 양자점(QD)의 표면에 리간드(LD)가 결합하지 않게 되고, 양자점(QD)은 발광층(EL) 내에서 표면에 다른 물질이 결합하지 않은 표면 개질된 상태를 유지할 수 있다.
일 실시예에 따른 양자점은 양자점 조성물 내에서는 유기물 리간드가 결합하여, 비극성 용매 내에서의 분산성이 확보될 수 있고, 발광 소자의 발광층에 적용될 때는 극성 용매에 의해 유기물 리간드가 해리되어 양자점 표면에 다른 물질이 결합하지 않은 상태로 제공될 수 있어, 리간드에 의해 야기되는 전하 주입 방해 정도가 개선될 수 있다. 즉, 일 실시예에 따른 양자점을 포함한 발광 소자는 개선된 전하 이동 특성을 가질 수 있다. 한편, 리간드(LD)가 양자점(QD)으로부터 해리되어 발생한 리간드 잔류물(RS, 도 5)은 극성 용매를 제공하여 발광층을 형성하는 단계(S200) 이후에 제거될 수 있다. 즉, 극성 용매를 제공하여 발광층을 형성하는 단계(S200)에서 극성 용매에 의해 리간드 잔류물이 씻겨나오거나, 그 이후에 리간드 잔류물을 세정하는 단계가 추가적으로 수행될 수 있다. 리간드 잔류물(RS, 도 5)은 세정단계에서 대부분 제거되나, 일부는 발광층(EL, 도 5)에 남아있을 수 있다.
이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
[양자점 조성물 제조]
본 발명의 일 실시예에 따른 구조를 포함하는 화합물 1 내지 화합물 23의 리간드 구조가 양자점 표면에 결합한 양자점 복합체와, 비교예화합물 C1, 비교예화합물 C2, 및 비교예화합물 C3의 리간드 구조가 양자점 표면에 결합한 양자점 복합체를 유기 용매에 분산시켜 양자점 조성물 잉크를 제조하였다. 유기 용매는 Octane을 사용하였고, Octane에 실시예 및 비교예의 양자점 복합체를 1 중량%로 분산시켜 실시예 및 비교예의 양자점 조성물 잉크를 제조하였다. 양자점 복합체에 있어서, 각 실시예와 비교예에서 양자점 표면에 결합한 리간드 구조는 하기와 같다.
[화합물 1]
Figure pat00047
[화합물 2]
Figure pat00048
[화합물 3]
Figure pat00049
[화합물 4]
Figure pat00050
[화합물 5]
Figure pat00051
[화합물 6]
Figure pat00052
[화합물 7]
Figure pat00053
[화합물 8]
Figure pat00054
[화합물 9]
Figure pat00055
[화합물 10]
Figure pat00056
[화합물 11]
Figure pat00057
[화합물 12]
Figure pat00058
[화합물 13]
Figure pat00059
[화합물 14]
Figure pat00060
[화합물 15]
Figure pat00061
[화합물 16]
Figure pat00062
[화합물 17]
Figure pat00063
[화합물 18]
Figure pat00064
[화합물 19]
Figure pat00065
[화합물 20]
Figure pat00066
[화합물 21]
Figure pat00067
[화합물 22]
Figure pat00068
[화합물 23]
Figure pat00069
[비교예 화합물 C1]
Figure pat00070
[비교예 화합물 C2]
Figure pat00071
[비교예 화합물 C3]
Figure pat00072
상기 화합물 1 내지 화합물 23에서, R1은 치환 또는 비치환된 탄소수 7 이상 30 미만의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 미만의 아릴기이다.
[분산입도 측정]
본 발명의 일 실시예에 따른 화합물 1 내지 화합물 23 구조를 리간드로 포함하는 실시예 1 내지 실시예 23의 양자점 조성물과, 비교예 화합물 C1 및 비교예 화합물 C2 구조를 리간드로 포함하는 비교예 1, 비교예 2, 및 비교예 3의 양자점 조성물에 대한 분산 입도를 ELSZ-2000ZS(오츠카)을 이용하여 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
양자점 조성물 분산입도(nm) 30일 후, 분산입도(nm)
실시예 1 8 8
실시예 2 8 8
실시예 3 7 7
실시예 4 8 8
실시예 5 8 8
실시예 6 7 7
실시예 7 9 9
실시예 8 9 9
실시예 9 7 7
실시예 10 7 7
실시예 11 7 7
실시예 12 8 8
실시예 13 7 7
실시예 14 8 8
실시예 15 7 7
실시예 16 9 9
실시예 17 9 9
실시예 18 7 7
실시예 19 7 7
실시예 20 7 7
실시예 21 8 8
실시예 22 7 7
실시예 23 8 8
비교예 1 60 188
비교예 2 7 8
비교예 3 7 8
표 1을 참조하면, 비교예 1의 양자점 조성물은 실시예의 양자점 조성물과 달리 탄소수 6 이하의 알킬기를 포함하는 리간드가 양자점에 결합하여, 비극성 용매인 octane에 분산이 이루어지지 않아 분산입도가 크게 증가한 것을 확인할 수 있다.
[토출안정성 측정]
실시예 1 내지 실시예 23의 양자점 조성물과 비교예 1, 비교예 2, 및 비교예 3의 양자점 조성물에 대하여 잉크젯 헤드에서의 토출 안정성을 평가하여 표 2에 나타내었다. 토출 안정성 평가는 탄착 정밀도로 평가하였으며, 30일간 토출 시 탄착 정밀도가 x,y 축 방향으로 ±5 μm인 것을 Spec. in으로 평가하였다.
양자점 조성물 30일간 토출 안정성
실시예 1 Spec.-in
실시예 2 Spec.-in
실시예 3 Spec.-in
실시예 4 Spec.-in
실시예 5 Spec.-in
실시예 6 Spec.-in
실시예 7 Spec.-in
실시예 8 Spec.-in
실시예 9 Spec.-in
실시예 10 Spec.-in
실시예 11 Spec.-in
실시예 12 Spec.-in
실시예 13 Spec.-in
실시예 14 Spec.-in
실시예 15 Spec.-in
실시예 16 Spec.-in
실시예 17 Spec.-in
실시예 18 Spec.-in
실시예 19 Spec.-in
실시예 20 Spec.-in
실시예 21 Spec.-in
실시예 22 Spec.-in
실시예 23 Spec.-in
비교예 1 N.G.
비교예 2 Spec.-in
비교예 3 Spec.-in
표 2를 참조하면, 비교예 1의 양자점 조성물은 실시예의 양자점 조성물에 비해 비극성 용매 내에서의 분산도가 떨어져, 토출 안정성 평가에서도 부적격 결과가 나왔음을 알 수 있다.
[발광 소자 특성 평가]
발광 소자는 OLED용 글라스(삼성-코닝사 제품) 기판인 ITO 유리 기판(25 × 25 mm, 15 Ω/sq)을, 증류수 및 이소프로판올을 사용하여 초음파 세척을 순차적으로 실시한 후, UV 오존 세정을 30분간 실시하였다. 세정 후의 기판 위에 PEDOT-PSS(clevios AI4083)을 스핀코팅한 후, 30분 간 110℃의 온도로 베이킹함으로써 40nm 두께의 정공 주입층을 형성하였다. 폴리비닐카바졸을 클로로벤젠에 1.1 중량%로 녹인 폴리비닐카바졸 용액을 제조한 뒤, 상기 용액을 상기 정공주입층 상에 스핀코팅 후, 이를 질소 분위기 하의 글러브 박스에서 30분간 150℃의 온도로 베이킹함으로써 30nm의 정공 수송층을 형성하였다. 실시예 및 비교예의 양자점 조성물을 상기 정공 수송층 상에 스핀 코팅함으로써 35nm의 두께를 갖는 발광층을 형성하였다. 이어서, ZnO 나노입자가 극성용매인 에탄올에 2.0 중량%로 분산된 용액을 제조한 뒤, 상기 용액을 상기 발광층 상에 스핀 코팅한 뒤, 이를 질소 분위기 하의 글러브 박스에서 30분간 110℃의 온도로 베이킹함으로써 60nm 두께의 전자 수송층을 형성하였다. 상기 전자 수송층 상에 열 증착법을 통해 알루미늄(Al)을 100nm의 두께로 증착하여 음극을 형성하였다. 이에 따라, 적색 양자점 유기 발광 표시 장치를 제조하였다. 증착에 사용한 장비는 선익시스템사의 Suicel plus 200 증착기를 사용하였다.
상기 소자 작성예에서 제작된 양자점 발광 소자의 구동 전압, 효율, 색순도를 하기 방법을 이용하여 측정하여 그 결과를 표 3에 나타내었다. 색좌표는 전류-전압계(Kethley SMU 236)에서 전원을 공급하고, 휘도계 PR650을 이용하여 측정하였다. 휘도는 전류-전압계(Kethley SMU 236)에서 전원을 공급하고, 휘도계 PR650을 이용하여 측정하였다. 발광 효율은 전류-전압계(Kethley SMU 236)에서 전원을 공급하고, 휘도계 PR650을 이용하여 측정하였다.
발광 소자 발광층 형성 조성물 구동전압(V) 효율(cd/A) 색좌표
CIEx CIEy
소자실시예1 실시예 1 3.2 7.2 0.69 0.31
소자실시예2 실시예 2 3.4 7.4 0.69 0.31
소자실시예3 실시예 3 3.3 7.0 0.69 0.31
소자실시예4 실시예 4 3.3 7.4 0.69 0.31
소자실시예5 실시예 5 3.2 7.0 0.69 0.30
소자실시예6 실시예 6 3.3 7.2 0.69 0.31
소자실시예7 실시예 7 3.3 7.3 0.69 0.30
소자실시예8 실시예 8 3.2 6.9 0.69 0.31
소자실시예9 실시예 9 3.4 7.2 0.69 0.31
소자실시예10 실시예 10 3.3 7.1 0.69 0.31
소자실시예11 실시예 11 3.2 7.2 0.69 0.30
소자실시예12 실시예 12 3.4 7.5 0.69 0.30
소자실시예13 실시예 13 3.3 7.3 0.69 0.30
소자실시예14 실시예 14 3.3 7.8 0.69 0.31
소자실시예15 실시예 15 3.2 7.2 0.69 0.30
소자실시예16 실시예 16 3.3 7.4 0.69 0.31
소자실시예17 실시예 17 3.3 7.3 0.69 0.30
소자실시예18 실시예 18 3.2 7.1 0.69 0.31
소자실시예19 실시예 19 3.4 7.3 0.69 0.31
소자실시예20 실시예 20 3.3 7.4 0.69 0.31
소자실시예21 실시예 21 3.2 7.5 0.69 0.30
소자실시예22 실시예 22 3.4 7.5 0.69 0.30
소자실시예23 실시예 23 3.3 7.3 0.69 0.30
소자비교예1 비교예 1 3.3 7.2 0.69 0.31
소자비교예2 비교예 2 4.8 5.4 0.69 0.30
소자비교예 3 비교예 3 5.0 5.5 0.69 0.31
표 3의 결과를 참조하면, 비교예 2의 양자점 조성물을 발광층 형성 조성물로 포함하는 소자비교예 2의 경우, 탄소수 30 이상의 알킬기를 리간드로 포함하여, 전자 수송층 형성시 극성 용매를 가하더라도 리간드가 양자점으로부터 해리되지 않아, 소자에 적용되었을 때 구동전압이 상승하고, 발광 효율이 감소한 것을 확인할 수 있다. 비교예 3의 양자점 조성물을 발광층 형성 조성물로 포함하는 소자비교예 3의 경우, 극성이 다소 떨어지는 티올기를 헤드부로 포함하여, 전자 수송층 형성시 극성 용매를 가하더라도 리간드가 양자점으로부터 해리되지 않아, 소자에 적용되었을 때 구동전압이 상승하고, 발광 효율이 감소한 것을 확인할 수 있다. 일 실시예의 발광 소자는 본 발명의 일 실시예에 따른 리간드 구조를 포함하는 양자점 조성물을 통해 발광층을 형성하여, 잉크젯 방법을 통한 발광층 조성물 토출시에는 비극성 용매에 양자점-리간드 복합체가 용이하게 분산되어 토출 안정성을 높이면서도, 발광층에 적용되었을 때는 극성 용매에 의해 리간드가 양자점으로부터 해리되어 씻겨나갈 수 있어, 구동전압이 감소하고 발광 소자의 발광 효율이 증가할 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)를 나타낸 평면도이다. 도 13은 일 실시예의 표시 장치(DD)의 단면도이다. 도 13은 도 12의 II-II’선에 대응하는 단면도이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 일 실시예의 표시 장치(DD)는 복수 개의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)을 포함하고, 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)은 양자점(QD1, QD2, QD3)를 포함한 발광층(EL-B, EL-G, EL-R)을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 일 실시예의 표시 장치(DD)는 복수 개의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)을 포함하는 표시 패널(DP) 및 표시 패널(DP) 상에 배치된 광제어층(PP)을 포함하는 것일 수 있다. 한편, 도면에 도시된 바와 달리 일 실시예의 표시 장치(DD)에서 광제어층(PP)은 생략될 수 있다.
표시 패널(DP)은 베이스 기판(BS), 베이스 기판(BS) 상에 제공된 회로층(DP-CL) 및 표시 소자층(DP-EL)을 포함하고, 표시 소자층(DP-EL)은 화소 정의막(PDL), 화소 정의막(PDL) 사이에 배치된 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3), 및 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 상에 배치된 봉지층(TFE)을 포함할 수 있다.
표시 장치(DD)는 비발광 영역(NPXA) 및 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)을 포함할 수 있다. 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R) 각각은 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 각각에서 생성된 광이 방출되는 영역일 수 있다. 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)은 평면 상에서 서로 이격된 것일 수 있다.
발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)은 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)에서 생성되는 광의 컬러에 따라 복수 개의 그룹으로 구분될 수 있다. 도 12 및 도 13에 도시된 일 실시예의 표시 장치(DD)에는 청색광, 녹색광, 및 적색광을 발광하는 3개의 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)을 예시적으로 도시하였다. 예를 들어, 일 실시예의 표시 장치(DD)는 서로 구분되는 청색 발광 영역(PXA-B), 녹색 발광 영역(PXA-G), 및 적색 발광 영역(PXA-R)을 포함할 수 있다.
복수 개의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)은 서로 상이한 파장 영역의 광을 방출하는 것일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 표시 장치(DD)는 청색광을 방출하는 제1 발광 소자(ED-1), 녹색광을 방출하는 제2 발광 소자(ED-2), 및 적색광을 방출하는 제3 발광 소자(ED-3)를 포함할 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 제1 내지 제3 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)은 동일한 파장 영역의 광을 방출하는 것이거나 적어도 하나가 상이한 파장 영역의 광을 방출하는 것일 수 있다.
예를 들어, 표시 장치(DD)의 청색 발광 영역(PXA-B), 녹색 발광 영역(PXA-G), 및 적색 발광 영역(PXA-R)은 각각 제1 발광 소자(ED-1), 제2 발광 소자(ED-2), 및 제3 발광 소자(ED-3)에 대응할 수 있다.
제2 발광 소자(ED-2)의 제2 발광층(EL-G)과 제3 발광 소자(ED-3)의 제3 발광층(EL-R)은 각각 제2 양자점(QD2) 및 제3 양자점(QD3)을 포함하는 것일 수 있다. 제2 양자점(QD2)과 제3 양자점(QD3)은 각각 제2 광인 녹색광 및 제3 광인 적색광을 방출하는 것일 수 있다.
제1 내지 제3 양자점들(QD1, QD2, QD3) 각각은 양자점 표면에 다른 물질이 결합하지 않은 것일 수 있다. 제1 내지 제3 양자점들(QD1, QD2, QD3) 각각에 대하여는 상술한 일 실시예의 발광 소자에서 설명한 바와 같이, 극성 용매에 의해 표면에 결합한 리간드가 제거된 양자점에 대한 설명이 동일하게 적용될 수 있다.
제1 내지 제3 양자점들(QD1, QD2, QD3) 각각을 포함하는 제1 내지 제3 발광층(EL-B, EL-G, EL-R) 각각은 양자점, 양자점 표면에 결합되는 리간드를 포함하는 양자점 조성물로부터 유래되는 것일 수 있다. 제1 내지 제3 발광층(EL-B, EL-G, EL-R) 각각은 양자점 표면에 결합되고 극성 용매 해리성 작용기를 포함하는 헤드부, 및 헤드부에 연결된 테일부를 포함하는 리간드가 해리되어 형성된 제1 내지 제3 양자점들(QD1, QD2, QD3)을 포함할 수 있다.
또한, 제1 내지 제3 발광층(EL-B, EL-G, EL-R) 각각은 극성 용매를 통해 해리된 리간드로부터 유래된 잔류물을 더 포함할 수 있다. 반응 잔류물은 리간드에 포함된 극성 용매 해리성 작용기, 및 비극성 유기 용매 내의 분산성을 확보하기 위한 유기 리간드 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)에 포함된 제1 내지 제3 양자점(QD1, QD2, QD3)은 서로 다른 코어 물질로 형성된 것일 수 있다. 또한, 이와 달리 제1 내지 제3 양자점들(QD1, QD2, QD3)은 동일한 코어 물질로 형성된 것이거나, 또는 제1 내지 제3 양자점(QD1, QD2, QD3) 중 선택되는 두 개의 양자점들은 동일한 코어 물질로 형성되고 나머지는 상이한 코어 물질로 형성된 것일 수 있다.
일 실시예에서, 제1 내지 제3 양자점들(QD1, QD2, QD3)은 서로 다른 직경을 가질 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 단파장 영역의 광을 방출하는 제1 발광 소자(ED-1)에 사용된 제1 양자점(QD1)은 상대적으로 장파장 영역의 광을 방출하는 제2 발광 소자(ED-2)의 제2 양자점(QD2) 및 제3 발광 소자(ED-3)의 제3 양자점(QD3)과 비교하여 상대적으로 평균 직경이 작은 것일 수 있다. 한편, 본 명세서에서 평균 직경은 복수 개의 양자점 입자들의 직경을 산술 평균한 값에 해당한다. 한편, 양자점 입자의 직경은 단면에서의 양자점 입자의 폭의 평균 값일 수 있다.
도 12 및 도 13에 도시된 일 실시예의 표시 장치(DD)에서, 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R) 각각의 면적은 서로 상이할 수 있다. 이때 면적은 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)이 정의하는 평면 상에서 보았을 때의 면적을 의미할 수 있다.
발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)은 발광 소자(ED-1, ED-2, ED-3)의 발광층(EL-B, EL-G, EL-R)에서 발광하는 컬러에 따라 다른 면적을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 12 및 도 13을 참조하면, 일 실시예의 표시 장치(DD)에서는 청색광을 방출하는 제1 발광 소자(ED-1)에 대응하는 청색 발광 영역(PXA-B)이 가장 큰 면적을 갖고, 녹색광을 생성하는 제2 발광 소자(ED-2)에 대응하는 녹색 발광 영역(PXA-G)이 가장 작은 면적을 가질 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)은 청색광, 녹색광, 적색광 이외의 다른 색의 광을 발광하는 것이거나, 또는 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)은 동일한 면적을 가지거나, 또는 도 12에서 도시된 것과 다른 면적 비율로 발광영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)이 제공될 수 있다.
발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B) 각각은 화소 정의막(PDL)으로 구분되는 영역일 수 있다. 비발광 영역들(NPXA)은 이웃하는 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R) 사이의 영역들로 화소 정의막(PDL)과 대응하는 영역일 수 있다. 한편, 본 명세서에서 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R) 각각은 화소(Pixel)에 대응하는 것일 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)을 구분하는 것일 수 있다. 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)의 발광층(EL-B, EL-G, EL-R)은 화소 정의막(PDL)으로 정의되는 개구부(OH)에 배치되어 구분될 수 있다.
화소 정의막(PDL)은 고분자 수지로 형성될 수 있다. 예를 들어, 화소 정의막(PDL)은 폴리아크릴레이트(Polyacrylate)계 수지 또는 폴리이미드(Polyimide)계 수지를 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 화소 정의막(PDL)은 고분자 수지 이외에 무기물을 더 포함하여 형성될 수 있다. 한편, 화소 정의막(PDL)은 광흡수 물질을 포함하여 형성되거나, 블랙 안료 또는 블랙 염료를 포함하여 형성될 수 있다. 블랙 안료 또는 블랙 염료를 포함하여 형성된 화소 정의막(PDL)은 블랙 화소 정의막을 구현할 수 있다. 화소 정의막(PDL) 형성 시 블랙 안료 또는 블랙 염료로는 카본 블랙 등이 사용될 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 화소 정의막(PDL)은 무기물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 화소 정의막(PDL)은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 등을 포함하여 형성되는 것일 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)을 정의하는 것일 수 있다. 화소 정의막(PDL)에 의해 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R) 과 비발광 영역(NPXA)이 구분될 수 있다.
발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 각각은 제1 전극(EL1), 정공 수송 영역(HTR), 발광층(EL-B, EL-G, EL-R), 전자 수송 영역(ETR), 및 제2 전극(EL2)을 포함할 수 있다. 일 실시예의 표시 장치(DD)에 포함된 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)에서 발광층(EL-B, EL-G, EL-R)에 포함된 양자점(QD1, QD2, QD3)이 서로 상이한 것을 제외한 제1 전극(EL1), 정공 수송 영역(HTR), 전자 수송 영역(ETR), 및 제2 전극(EL2)에 대하여는 상술한 도 4 등에서 설명한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
봉지층(TFE)은 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)을 커버하는 것일 수 있다. 봉지층(TFE)은 하나의 층 또는 복수의 층들이 적층된 것일 수 있다. 봉지층(TFE)은 박막 봉지층일 수 있다. 봉지층(TFE)은 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)을 보호한다. 봉지층(TFE)은 개구부(OH)에 배치된 제2 전극(EL2)의 상부면을 커버하고, 개구부(OH)를 채울 수 있다.
한편, 도 13 등에서 정공 수송 영역(HTR) 및 전자 수송 영역(ETR)은 화소 정의막(PDL)을 커버하면서 공통층으로 제공되는 것으로 도시되고 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서 정공 수송 영역(HTR) 및 전자 수송 영역(ETR)은 화소 정의막(PDL)에 정의된 개구부(OH)에 배치되는 것일 수 있다.
예를 들어, 발광층(EL-B, EL-G, EL-R) 뿐 아니라 정공 수송 영역(HTR) 및 전자 수송 영역(ETR) 등을 잉크젯 프린팅법으로 제공할 경우 화소 정의막(PDL) 사이에 정의된 개구부(OH)에 대응하여 정공 수송 영역(HTR), 발광층(EL-B, EL-G, EL-R), 및 전자 수송 영역(ETR) 등이 제공될 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 각 기능층들의 제공 방법에 관계 없이 도 13 등에 도시된 것과 같이 정공 수송 영역(HTR) 및 전자 수송 영역(ETR)은 패터닝되지 않고 화소 정의막(PDL)을 커버하며 하나의 공통층으로 제공될 수 있다.
한편, 도 13에 도시된 일 실시예의 표시 장치(DD)에서는 제1 내지 제3 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)의 발광층들(EL-B, EL-G, EL-R)의 두께가 모두 유사한 것을 도시되었으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 일 실시예에서 제1 내지 제3 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)의 발광층들(EL-B, EL-G, EL-R)의 두께는 서로 상이한 것일 수 있다.
도 12를 참조하면, 청색 발광 영역들(PXA-B)과 적색 발광 영역들(PXA-R)은 제1 방향(DR1)을 따라 번갈아 배열되어 제1 그룹(PXG1)을 구성할 수 있다. 녹색 발광 영역들(PXA-G)은 제1 방향(DR1)을 따라 배열되어 제2 그룹(PXG2)을 구성할 수 있다.
제1 그룹(PXG1)은 제2 그룹(PXG2)과 제2 방향(DR2)으로 이격되어 배치될 수 있다. 제1 그룹(PXG1) 및 제2 그룹(PXG2) 각각은 복수로 제공될 수 있다. 제1 그룹들(PXG1)과 제2 그룹들(PXG2)은 제2 방향(DR2)을 따라 서로 번갈아 배열될 수 있다.
하나의 녹색 발광 영역(PXA-G)은 하나의 청색 발광 영역(PXA-B) 또는 하나의 적색 발광 영역(PXA-R)으로부터 제4 방향(DR4) 방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 제4 방향(DR4)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2) 사이의 방향일 수 있다.
도 12에 도시된 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)의 배열 구조는 펜타일 구조라 명칭될 수 있다. 다만, 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)에서의 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)의 배열 구조는 도 12에 도시된 배열 구조에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 일 실시예에서 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)은 제1 방향 (DR1)을 따라, 청색 발광 영역(PXA-B), 녹색 발광 영역(PXA-G), 및 적색 발광 영역(PXA-R)이 순차적으로 번갈아 가며 배열되는 스트라이프 구조를 가질 수도 있다.
도 3 및 도 13을 참조하면, 일 실시예의 표시 장치(DD)는 광제어층(PP)을 더 포함할 수 있다. 광제어층(PP)은 표시 장치(DD) 외부에서 표시 패널(DP)로 제공되는 외부광을 차단하는 것일 수 있다. 광제어층(PP)은 외부광 중 일부를 차단할 수 있다. 광제어층(PP)은 외부광에 의한 반사를 최소화하는 반사 방지 기능을 하는 것일 수 있다.
도 13에 도시된 일 실시예에서 광제어층(PP)은 컬러필터층(CFL)을 포함하는 것일 수 있다. 즉, 일 실시예의 표시 장치(DD)는 표시 패널(DP)의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 상에 배치된 컬러필터층(CFL)을 더 포함할 수 있다.
일 실시예의 표시 장치(DD)에서 광제어층(PP)은 베이스층(BL) 및 컬러필터층(CFL)을 포함하는 것일 수 있다.
베이스층(BL)은 컬러필터층(CFL) 등이 배치되는 베이스 면을 제공하는 부재일 수 있다. 베이스층(BL)은 유리기판, 금속기판, 플라스틱기판 등일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 베이스층(BL)은 무기층, 유기층 또는 복합재료층일 수 있다.
컬러필터층(CFL)은 차광부(BM) 및 컬러필터부(CF)를 포함하는 것일 수 있다. 컬러필터부(CF)는 복수 개의 필터들(CF-B, CF-G, CF-R)을 포함할 수 있다. 즉, 컬러필터층(CFL)은 제1 광을 투과시키는 제1 필터(CF-B), 제2 광을 투과시키는 제2 필터(CF-G), 및 제3 광을 투과시키는 제3 필터(CF-R)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 필터(CF-B)는 청색 필터, 제2 필터(CF-G)는 녹색 필터이고, 제3 필터(CF-R)는 적색 필터일 수 있다.
필터들(CF-B, CF-G, CF-R) 각각은 고분자 감광수지와 안료 또는 염료를 포함하는 것일 수 있다. 제1 필터(CF-B)는 청색 안료 또는 염료를 포함하고, 제2 필터(CF-G)는 녹색 안료 또는 염료를 포함하며, 제3 필터(CF-R)는 적색 안료 또는 염료를 포함하는 것일 수 있다.
한편, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 제1 필터(CF-B)는 안료 또는 염료를 포함하지 않는 것일 수 있다. 제1 필터(CF-B)는 고분자 감광수지를 포함하고 안료 또는 염료를 미포함하는 것일 수 있다. 제1 필터(CF-B)는 투명한 것일 수 있다. 제1 필터(CF-B)는 투명 감광수지로 형성된 것일 수 있다.
차광부(BM)는 블랙 매트릭스일 수 있다. 차광부(BM)는 흑색 안료 또는 흑색염료를 포함하는 유기 차광 물질 또는 무기 차광 물질을 포함하여 형성될 수 있다. 차광부(BM)는 빛샘 현상을 방지하고, 인접하는 필터들(CF-B, CF-G, CF-R) 사이의 경계를 구분하는 것일 수 있다.
컬러필터층(CFL)은 버퍼층(BFL)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(BFL)은 필터들(CF-B, CF-G, CF-R)을 보호하는 보호층일 수 있다. 버퍼층(BFL)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물 중 적어도 하나의 무기물을 포함하는 무기물층일 수 있다. 버퍼층(BFL)은 단일층 또는 복수의 층으로 이루어질 수 있다.
도 13에 도시된 일 실시예에서 컬러필터층(CFL)의 제1 필터(CF-B)는 제2 필터(CF-G) 및 제3 필터(CF-R)와 중첩하는 것으로 도시되었으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 내지 제3 필터(CF-B, CF-G, CF-R)는 차광부(BM)에 의해 구분되고 서로 비중첩할 수 있다. 한편, 일 실시예에서 제1 내지 제3 필터(CF-B, CF-G, CF-R) 각각은 청색 발광 영역(PXA-B), 녹색 발광 영역(PXA-G), 및 적색 발광 영역(PXA-R) 각각에 대응하여 배치될 수 있다.
도 13 등에 도시된 바와 달리, 일 실시예의 표시 장치(DD)는 광제어층(PP)으로 컬러필터층(CFL)을 대신하여 편광층(미도시)을 포함하는 것일 수 있다. 편광층(미도시)은 외부에서 표시 패널(DP)로 제공되는 외부광을 차단하는 것일 수 있다. 편광층(미도시)은 외부광 중 일부를 차단할 수 있다.
또한, 편광층(미도시)은 외부광에 의해 표시 패널(DP)에서 발생하는 반사광을 저감시키는 것일 수 있다. 예를 들어, 편광층(미도시)은 표시 장치(DD)의 외부에서 제공되는 광이 표시 패널(DP)로 입사되어 다시 출사되는 경우의 반사광을 차단하는 기능을 하는 것일 수 있다. 편광층(미도시)은 반사 방지 기능을 갖는 원편광자이거나 또는 편광층(미도시)은 선편광자와 λ/4 위상 지연자를 포함하는 것일 수 있다. 한편, 편광층(미도시)은 베이스층(BL) 상에 배치되어 노출되는 것이거나, 또는 편광층(미도시)은 베이스층(BL) 하부에 배치되는 것일 수 있다.
일 실시예의 표시 장치는 극성 용매에 의해 리간드가 제거되어 표면에 다른 물질이 결합하지 않은 양자점을 발광층에 포함하여, 리간드에 의해 저해되는 전하 주입 특성이 개선되어 우수한 발광 효율을 나타낼 수 있다. 즉, 일 실시예의 표시 장치에 제공되는 양자점은 양자점 조성물 상태에서는 리간드가 결합하여 비극성 용매 내에 분산성이 우수한 상태로 제공되었다가, 발광층에 적용시 극성 용매를 통해 리간드가 씻겨나가 양자점 표면에 다른 물질이 결합하지 않을 수 있어, 표시 장치의 발광 소자에 적용되었을 때 우수한 발광 효율을 나타낼 수 있다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예의 표시 장치(DD-1)에 대한 단면도이다. 일 실시예의 표시 장치(DD-1)에 대한 설명에 있어서, 상술한 도 1 내지 도 13에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며 차이점을 위주로 설명한다.
도 14를 참조하면, 일 실시예의 표시 장치(DD-1)는 표시 패널(DP-1) 상에 배치된 광 제어층(CCL)을 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 표시 장치(DD-1)는 컬러필터층(CFL)을 더 포함할 수 있다. 컬러필터층(CFL)은 베이스층(BL)과 광 제어층(CCL) 사이에 배치된 것일 수 있다.
표시 패널(DP-1)은 발광형 표시 패널일 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(DP-1)은 유기 전계 발광(Organic Electroluminescence) 표시 패널, 또는 양자점(Quantum dot) 발광 표시 패널일 수 있다.
표시 패널(DP-1)은 베이스 기판(BS), 베이스 기판(BS) 상에 제공된 회로층(DP-CL) 및 표시 소자층(DP-EL1)을 포함하는 것일 수 있다.
표시 소자층(DP-EL1)은 발광 소자(ED-a)를 포함하며, 발광 소자(ED-a)는 서로 마주하는 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2), 및 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치된 복수의 층들(OL)을 포함할 수 있다. 복수의 층들(OL)은 정공 수송 영역(HTR, 도 4), 발광층(EL, 도 4), 및 전자 수송 영역(ETR, 도 4)을 포함하는 것일 수 있다. 발광 소자(ED-a) 상에는 봉지층(TFE)이 배치될 수 있다.
발광 소자(ED-a)에서 제1 전극(EL1), 정공 수송 영역(HTR), 전자 수송 영역(ETR), 및 제2 전극(EL2)에 대하여는 상술한 도 4에서 설명한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다. 다만, 일 실시예의 표시 패널(DP-1)에 포함된 발광 소자(ED-a)에서 발광층은 유기 전계 발광 재료인 호스트 및 도펀트를 포함하는 것이거나, 또는 상술한 도 1 내지 도 13에서 설명한 양자점을 포함하는 것일 수 있다. 일 실시예의 표시 패널(DP-1)에서 발광 소자(ED-a)는 청색광을 방출하는 것일 수 있다.
광 제어층(CCL)은 서로 이격되어 배치된 복수 개의 격벽부들(BK) 및 격벽부들(BK) 사이에 배치된 광 제어부(CCP-B, CCP-G, CCP-R)를 포함하는 것일 수 있다. 격벽부(BK)는 고분자 수지 및 발액 첨가제를 포함하여 형성된 것일 수 있다. 격벽부(BK)는 광흡수 물질을 포함하여 형성되거나, 안료 또는 염료를 포함하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 격벽부(BK)는 흑색 안료 또는 흑색 염료를 포함하여 형성되어 흑색격벽부를 구현할 수 있다. 흑색격벽부 형성 시 흑색 안료 또는 흑색 염료로는 카본블랙 등이 사용될 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
광 제어층(CCL)은 제1 광을 투과시키는 제1 광 제어부(CCP-B), 제1 광을 제2 광으로 변환하는 제2 양자점(QD2-a)을 포함하는 제2 광 제어부(CCP-G), 및 제1 광을 제3 광으로 변환하는 제3 양자점(QD3-a)을 포함하는 제3 광 제어부(CCP-R)를 포함할 수 있다. 제2 광은 제1 광보다 장파장 영역의 광이고, 제3 광은 제1 광 및 제2 광보다 장파장 영역의 광일 수 있다. 예를 들어, 제1 광은 청색광, 제2 광은 녹색광, 제3 광은 적색광일 수 있다. 광 제어부들(CCP-B, CCP-G, CCP-R)에 포함된 양자점(QD2-a, QD3-a)에 대하여는 상술한 도 13에 도시된 발광층(EL-G, EL-R)에 사용되는 양자점(QD2, QD3)에 대한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
광 제어층(CCL)은 캡핑층(CPL)을 더 포함할 수 있다. 캡핑층(CPL)은 광 제어부들(CCP-B, CCP-G, CCP-R) 및 격벽부(BK) 상에 배치되는 것일 수 있다. 캡핑층(CPL)은 수분 및/또는 산소(이하, '수분/산소'로 칭함)의 침투를 막는 역할을 하는 것일 수 있다. 캡핑층(CPL)은 광 제어부(CCP-B, CCP-G, CCP-R) 상에 배치되어 광 제어부(CCP-B, CCP-G, CCP-R)가 수분/산소에 노출되는 것을 차단할 수 있다. 캡핑층(CPL)은 적어도 하나의 무기층을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예의 표시 장치(DD-1)는 광 제어층(CCL) 상에 배치된 컬러필터층(CFL)을 포함하고, 컬러필터층(CFL) 및 베이스층(BL)에 대하여는 도 13에서 설명한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
일 실시예의 표시 장치(DD-1)는 광 제어층(CCL)에 표면에 부착된 리간드가 제거된 양자점(QD2-a, QD3-a)을 포함하여 우수한 색재현성을 나타낼 수 있다.
또한, 일 실시예의 표시 장치(DD-1)에서 표시 패널(DP-1)의 발광 소자(ED-a)는 리간드가 제거된 양자점을 포함한 발광층을 포함할 수 있으며, 이 경우 표시 패널(DP-1)은 우수한 발광 효율을 나타낼 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
DD : 표시 장치 ED : 발광 소자
QD : 양자점 LD : 리간드
HD : 헤드부 TL : 테일부

Claims (20)

  1. 양자점; 및
    상기 양자점의 표면에 결합하는 리간드를 포함하고,
    상기 리간드는
    상기 양자점의 상기 표면에 결합하고, 극성 용매 해리성 작용기를 포함하는 헤드부; 및
    상기 헤드부에 연결된 테일부를 포함하는 양자점 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 헤드부는 술포닐 이온, 카보닐 이온, 인산 이온, 암모늄 이온, 옥시기, 또는 아민기 중 적어도 어느 하나를 포함하는 양자점 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 양자점은 코어 및 상기 코어를 감싸는 쉘을 포함하는 양자점 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 테일부는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 이상 30 미만의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 미만의 아릴기를 포함하는 양자점 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 리간드는 한 자리(monodentate) 리간드 또는 두 자리(bidentate) 리간드인 양자점 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 리간드는 하기 화학식 1 내지 화학식 23 중 어느 하나로 표시되는 양자점 조성물:
    [화학식 1]
    Figure pat00073

    [화학식 2]
    Figure pat00074

    [화학식 3]
    Figure pat00075

    [화학식 4]
    Figure pat00076

    [화학식 5]
    Figure pat00077

    [화학식 6]
    Figure pat00078

    [화학식 7]
    Figure pat00079

    [화학식 8]
    Figure pat00080

    [화학식 9]
    Figure pat00081

    [화학식 10]
    Figure pat00082

    [화학식 11]
    Figure pat00083

    [화학식 12]
    Figure pat00084

    [화학식 13]
    Figure pat00085

    [화학식 14]
    Figure pat00086

    [화학식 15]
    Figure pat00087

    [화학식 16]
    Figure pat00088

    [화학식 17]
    Figure pat00089

    [화학식 18]
    Figure pat00090

    [화학식 19]
    Figure pat00091

    [화학식 20]
    Figure pat00092

    [화학식 21]
    Figure pat00093

    [화학식 22]
    Figure pat00094

    [화학식 23]
    Figure pat00095

    상기 화학식 1 내지 화학식 23에서,
    R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 7 이상 30 미만의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 미만의 아릴기이고,
    X1은 1 이상 10 이하의 정수이다.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 헤드부는 수소 양이온, 소듐 양이온, 또는 포타슘 양이온을 포함하는 양자점 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    비극성 유기 용매를 더 포함하는 양자점 조성물.
  9. 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 배치된 정공 수송 영역;
    상기 정공 수송 영역 상에 배치되고, 양자점을 포함하는 발광층;
    상기 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역; 및
    상기 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극을 포함하는 발광 소자.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 양자점은 코어 및 상기 코어를 감싸는 쉘을 포함하는 발광 소자.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 발광층은 극성 용매 해리성 작용기를 포함하는 리간드 잔류물을 더 포함하는 발광 소자.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 리간드 잔류물은 술포닐 이온, 카보닐 이온, 인산 이온, 암모늄 이온, 옥시기, 또는 아민기 중 적어도 어느 하나를 포함하는 발광 소자.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 리간드 잔류물은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 이상 30 미만의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 미만의 아릴기를 포함하는 발광 소자.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 리간드 잔류물은 수소 양이온, 소듐 양이온, 또는 포타슘 양이온을 포함하는 발광 소자.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 리간드 잔류물은 상기 극성 용매 해리성 작용기에 연결된 지방족 또는 방향족 탄화수소를 포함하는 발광 소자.
  16. 제1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제1 전극 상에 정공 수송 영역을 형성하는 단계;
    상기 정공 수송 영역 상에, 표면에 리간드가 결합한 양자점 복합체를 포함하는 양자점 조성물을 제공하여 예비 발광층을 형성하는 단계;
    상기 예비 발광층 상에 극성 용매를 제공하여 발광층을 형성하는 단계;
    상기 발광층 상에 전자 수송 영역을 형성하는 단계; 및
    상기 전자 수송 영역 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 발광 소자 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 리간드는 상기 양자점의 상기 표면에 결합하고, 극성 용매 해리성 작용기를 포함하는 헤드부; 및
    상기 헤드부에 연결된 테일부를 포함하는 발광 소자 제조 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 예비 발광층 상에 극성 용매를 제공하는 단계 및 상기 발광층 상에 전자 수송 영역을 형성하는 단계는 하나의 공정으로 수행되는 발광 소자 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 예비 발광층 상에 극성 용매를 제공하는 단계 및 상기 발광층 상에 전자 수송 영역을 형성하는 단계는
    상기 발광층 상에, 전자 수송 물질이 상기 극성 용매에 분산된 용액을 코팅하는 단계를 포함하는 발광 소자 제조 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 예비 발광층 상에 극성 용매를 제공하는 단계에서
    상기 극성 용매에 의해 상기 리간드가 상기 양자점으로부터 해리되는 발광 소자 제조 방법.
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