KR20220099150A - 발광 소자, 이를 포함하는 표시 장치, 및 그 발광 소자의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 제1 전극을 형성하는 단계, 제1 전극 상에 정공 수송 영역을 형성하는 단계, 상기 정공 수송 영역 상에 양자점을 포함하는 발광층을 형성하는 단계를 포함하고, 발광층을 형성하는 단계는 정공 수송 영역 상에 유기 용매 및 양자점을 포함하는 양자점 조성물을 제공하는 단계, 양자점 조성물을 열처리하는 단계, 및 열처리된 상기 양자점 조성물을 진공 건조하는 단계를 포함하여 정공 수송 영역에 양자점이 침투한 발광 소자를 제조할 수 있다.
Description
본 발명은 양자점을 포함하는 발광층을 포함하는 발광 소자, 이를 포함하는 표시 장치, 및 그 발광 소자의 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 효율을 개선하는 것이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 구동 전압이 낮고, 발광 효율이 우수한 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 발광층의 양자점을 정공 수송 영역으로 확신시킬 수 있는 발광 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
일 실시예는 제1 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 전극 상에 정공 수송 재료를 제공하여 정공 수송 영역을 형성하는 단계, 상기 정공 수송 영역 상에 발광층을 형성하는 단계, 상기 발광층 상에 전자 수송 영역을 형성하는 단계, 및 상기 전자 수송 영역 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 발광층을 형성하는 단계는 상기 정공 수송 영역 상에 유기 용매 및 양자점을 포함하는 양자점 조성물을 제공하는 단계, 제공된 상기 양자점 조성물을 열처리하는 단계, 및 열처리된 상기 양자점 조성물을 진공 건조하는 단계, 를 포함하는 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
상기 열처리하는 단계는 상기 정공 수송 재료가 상기 유기 용매에 용해되는 단계, 및
상기 양자점이 상기 정공 수송 영역으로 확산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 양자점 조성물을 진공 건조하는 단계는 상기 유기 용매를 제거하는 단계일 수 있다.
상기 열처리하는 단계는 50℃ 이상 200℃ 이하에서 수행될 수 있다.
상기 열처리하는 단계는 상기 정공 수송 영역에 상기 양자점을 포함하는 제1 부분, 및
상기 양자점을 미포함하고 상기 제1 부분보다 상기 제1 전극에 인접한 제2 부분을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 정공 주입층 및 상기 정공 주입층 상에 배치된 정공 수송층을 포함하고, 상기 열처리하는 단계는 상기 정공 수송층에 상기 양자점이 포함된 제3 부분과 상기 양자점을 미포함하는 제4 부분을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 양자점 조성물의 총 중량을 기준으로 상기 양자점이 2wt% 이상 15wt% 이하 포함될 수 있다.
상기 유기 용매는 페닐사이클로헥세인, n-옥틸벤젠, 도데실벤젠, 1-에틸 나프탈렌, 및 디이소프로필 비페닐 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 전자 수송 영역을 형성하는 단계는 전자 수송 재료를 발광층 상에 제공하는 단계, 제공된 상기 전자 수송 재료를 진공 건조하는 단계, 및 진공 건조된 상기 전자 수송 재료를 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시예는 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치되며, 양자점을 포함하는 발광층, 상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 배치되고, 상기 발광층에 포함된 상기 양자점을 포함하는 정공 수송 영역, 상기 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역, 및 상기 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극을 포함하는 발광 소자를 제공한다.
상기 정공 수송 영역은 상기 양자점이 포함된 제1 부분, 및 상기 양자점이 포함되지 않은 제2 부분으로 구분될 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 복수 개의 유기층들을 포함하고, 상기 복수 개의 유기층들 중 상기 발광층에 가장 인접한 유기층은 상기 양자점을 포함할 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 정공 주입층 및 상기 정공 주입층 상에 배치된 정공 수송층을 포함하고, 상기 정공 수송층은 상기 양자점을 포함하고 상기 정공 주입층은 상기 양자점을 미포함할 수 있다.
상기 정공 수송층은 상기 양자점이 포함한 제3 부분, 및 상기 양자점을 포함하지 않은 제4 부분으로 구분되고, 상기 제3 부분은 상기 제4 부분보다 상기 발광층에 인접할 수 있다.
상기 제3 부분의 두께는 상기 제4 부분의 두께보다 작을 수 있다.
상기 제3 부분에서, 상기 발광층에 인접한 부분에서의 상기 양자점의 분포 밀도가 상기 제4 부분에 인접한 부분에서의 상기 양자점의 분포 밀도보다 클 수 있다.
상기 제3 부분에서 상기 제4 부분으로 갈수록 상기 양자점의 분포 밀도가 감소할 수 있다.
다른 실시예는 서로 다른 파장의 광을 방출하는 제1 내지 제3 발광소자를 포함하는 표시 장치에 있어서, 상기 제1 내지 제3 발광소자는 각각 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치되며, 양자점을 포함하는 발광층, 상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 배치되고, 상기 발광층에서 포함된 상기 양자점을 포함하는 정공 수송 영역, 상기 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역, 및 상기 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극을 포함하는 표시 장치를 제공한다.
상기 제1 발광 소자는 청색광을 방출하는 제1 양자점을 포함하는 제1 발광층을 포함하고, 상기 제2 발광 소자는 녹색광을 방출하는 제2 양자점을 포함하는 제2 발광층을 포함하고, 상기 제3 발광 소자는 적색광을 방출하는 제3 양자점을 포함하는 제3 발광층을 포함할 수 있다.
상기 제1 발광 소자는 상기 제1 발광층 하부에 상기 제1 양자점을 포함하는 제1 정공 수송 영역을 포함하고, 상기 제2 발광 소자는 상기 제2 발광층 하부에 상기 제2 양자점을 포함하는 제2 정공 수송 영역을 포함하고, 상기 제3 발광 소자는 상기 제2 발광층 하부에 상기 제3 양자점을 포함하는 제3 정공 수송 영역을 포함할 수 있다.
일 실시예는 발광층에 인접한 정공 수송 영역이 발광층에서 전달된 양자점을 포함하도록 하여, 정공 수송 영역에서 발광층으로의 전하 주입 특성을 향상 시켜 구동 전압 및 발광 효율이 개선된 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예는 정공 수송 영역 상에 제공된 양자점 조성물을 진공 건조하기 전에 열처리하는 단계를 포함하여, 발광층으로부터 정공 수송 영역으로 양자점을 확산 시킬 수 있는 발광 소자의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 전자 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 일 실시예의 전자 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 일 실시예의 표시 장치에 대한 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 5은 일 실시예의 발광 소자의 단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 발광 소자의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
도 8은 일 실시예의 표시 장치의 단면도이다.
도 9a는 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 9b는 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법 중 일 단계를 구체적으로 나타낸 순서도이다.
도 10a는 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법의 일 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10b는 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법의 일 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법의 일 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 12a는 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법의 일 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 12b는 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법의 일 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법 중 일 단계를 구체적으로 나타낸 순서도이다.
도 14는 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법의 일 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 15a는 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법의 일 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 15b은 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법 중 일 단계를 구체적으로 나타낸 순서도이다.
도 16는 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법의 일 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 17은 실시예 및 비교예에 따른 발광 소자의 구동 전압에 따른 전류 밀도를 도시한 도면이다.
도 18은 실시예 및 비교예에 따른 발광 소자의 휘도에 따른 발광 효율을 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예의 전자 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 일 실시예의 표시 장치에 대한 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 5은 일 실시예의 발광 소자의 단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 발광 소자의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
도 8은 일 실시예의 표시 장치의 단면도이다.
도 9a는 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 9b는 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법 중 일 단계를 구체적으로 나타낸 순서도이다.
도 10a는 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법의 일 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10b는 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법의 일 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법의 일 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 12a는 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법의 일 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 12b는 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법의 일 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법 중 일 단계를 구체적으로 나타낸 순서도이다.
도 14는 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법의 일 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 15a는 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법의 일 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 15b은 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법 중 일 단계를 구체적으로 나타낸 순서도이다.
도 16는 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법의 일 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 17은 실시예 및 비교예에 따른 발광 소자의 구동 전압에 따른 전류 밀도를 도시한 도면이다.
도 18은 실시예 및 비교예에 따른 발광 소자의 휘도에 따른 발광 효율을 나타낸 도면이다.
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.
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, 알키닐기, 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, 바이페닐기는 아릴기로 해석될 수도 있고, 페닐기로 치환된 페닐기로 해석될 수도 있다.
본 명세서에서, 할로겐 원자의 예로는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자 또는 요오드 원자가 있다.
본 명세서에서, 알킬기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있다. 알킬기의 탄소수는 1 이상 50 이하, 1 이상 30 이하, 1 이상 20 이하, 1 이상 10 이하 또는 1 이상 6 이하이다. 알킬기의 예로는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, s-부틸기, t-부틸기, i-부틸기, 2- 에틸부틸기, 3, 3-디메틸부틸기, n-펜틸기, i-펜틸기, 네오펜틸기, t-펜틸기, 시클로펜틸기, 1-메틸펜틸기, 3-메틸펜틸기, 2-에틸펜틸기, 4-메틸-2-펜틸기, n-헥실기, 1-메틸헥실기, 2-에틸헥실기, 2-부틸헥실기, 시클로헥실기, 4-메틸시클로헥실기, 4-t-부틸시클로헥실기, n-헵틸기, 1-메틸헵틸기, 2,2-디메틸헵틸기, 2-에틸헵틸기, 2-부틸헵틸기, n-옥틸기, t-옥틸기, 2-에틸옥틸기, 2-부틸옥틸기, 2-헥실옥틸기, 3,7-디메틸옥틸기, 시클로옥틸기, n-노닐기, n-데실기, 아다만틸기, 2-에틸데실기, 2-부틸데실기, 2-헥실데실기, 2-옥틸데실기, n-운데실기, n-도데실기, 2-에틸도데실기, 2-부틸도데실기, 2-헥실도데실기, 2-옥틸도데실기, n-트리데실기, n-테트라데실기, n-펜타데실기, n-헥사데실기, 2-에틸헥사데실기, 2-부틸헥사데실기, 2-헥실헥사데실기, 2-옥틸헥사데실기, n-헵타데실기, n-옥타데실기, n-노나데실기, n-이코실기, 2-에틸이코실기, 2-부틸이코실기, 2-헥실이코실기, 2-옥틸이코실기, n-헨이코실기, n-도코실기, n-트리코실기, n-테트라코실기, n-펜타코실기, n-헥사코실기, n-헵타코실기, n-옥타코실기, n-노나코실기, 및 n-트리아콘틸기 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 탄화수소 고리기는 지방족 탄화수소 고리로부터 유도된 임의의 작용기 또는 치환기를 의미한다. 탄화수소 고리기는 고리 형성 탄소수 5 이상 20 이하의 포화 탄화수소 고리기일 수 있다.
본 명세서에서, 헤테로아릴기는 헤테로 원자로 B, O, N, P, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 것일 수 있다. 헤테로아릴기가 헤테로 원자를 2개 이상 포함할 경우, 2개 이상의 헤테로 원자는 서로 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 헤테로아릴기는 단환식 헤테로고리기 또는 다환식 헤테로고리기일 수 있다. 헤테로아릴기의 고리 형성 탄소수는 2 이상 30 이하, 2 이상 20 이하, 또는 2 이상 10 이하일 수 있다. 헤테로아릴기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 트리아졸기, 피리딘기, 비피리딘기, 피리미딘기, 트리아진기, 트리아졸기, 아크리딜기, 피리다진기, 피라지닐기, 퀴놀린기, 퀴나졸린기, 퀴녹살린기, 페녹사진기, 프탈라진기, 피리도 피리미딘기, 피리도 피라진기, 피라지노 피라진기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, N-아릴카바졸기, N-헤테로아릴카바졸기, N-알킬카바졸기, 벤조옥사졸기, 벤조이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 티에노티오펜기, 벤조퓨란기, 페난트롤린기, 티아졸기, 이소옥사졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 티아디아졸기, 페노티아진기, 디벤조실롤기 및 디벤조퓨란기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 아릴렌기는 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다. 헤테로아릴렌기는 2가기인 것을 제외하고는 전술한 헤테로아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에서, 아민기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 이상 30 이하일 수 있다. 아민기는 알킬 아민기 및 아릴 아민기를 포함할 수 있다. 아민기의 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 페닐아민기, 디페닐아민기, 나프틸아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 트리페닐아민기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 직접 결합(direct linkage)은 단일 결합을 의미하는 것일 수 있다.
이하, 도면들을 참조하여 일 실시예에 따른 발광 소자, 이를 포함하는 표시 장치, 및 그 발광 소자의 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 전자 장치를 나타낸 사시도이다. 도 2는 일 실시예의 전자 장치의 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 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. 한편, 제1 내지 제3 방향들(DR1, DR2, DR3)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 8)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 3은 일 실시예의 표시 장치에 대한 단면도이다. 도 3은 도 2의 일 실시예의 표시 장치를 I-I'선에 따라 절단한 단면도이다. 도 4는 일 실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다. 도 5은 일 실시예의 발광 소자의 단면도이다. 도 6은 일 실시예에 따른 발광 소자의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 3 내지 도 6을 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-QD)을 포함하는 복수 개의 기능층들을 포함한다.
복수 개의 기능층들은 제1 전극(EL1)과 발광층(EL-QD) 사이에 배치된 정공 수송 영역(HTR), 및 발광층(EL-QD)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.
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, W 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 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 전극(EL1)은 상술한 금속재료, 상술한 금속재료들 중 선택된 2종 이상의 금속재료들의 조합, 또는 상술한 금속재료들의 산화물 등을 포함하는 것일 수 있다. 제1 전극(EL1)의 두께는 약 700Å 내지 약 10000Å일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(EL1)의 두께는 약 1000Å 내지 약 3000Å일 수 있다.
발광층(EL-QD)은 제1 전극(EL1) 상에 제공된다. 일 실시예에 따른 발광 소자(ED)에서 발광층(EL-QD)은 양자점(QD)을 포함할 수 있다. 양자점(QD)은 표면에 리간드(LG)를 포함할 수 있다. 리간드(LG)는 양자점(QD)의 분산성을 증가시킬 수 있다. 다만 이는 예시적인 것일 뿐, 실시예는 이에 제한되지 않으며 양자점(QD)은 표면에 리간드(LG)가 없는 구조일 수 있다. 일 실시예의 발광 소자(ED)에서 발광층(EL-QD)은 일 실시예의 양자점(QD), 및 유기 용매(SV, 도 11)를 포함하는 양자점 조성물(QDS, 도 11)로부터 형성된 것일 수 있다.
발광층(EL-QD)은 복수 개의 양자점(QD)들을 포함한다. 발광층(EL-QD)에 포함된 양자점(QD)들은 적층되어 층을 이룰 수 있다. 도 4에서는 예시적으로 단면이 원형을 이루는 양자점(QD)들이 배열되어 대략적으로 3개의 층을 이루는 것으로 도시되었으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 발광층(EL-QD)의 두께, 발광층(EL-QD)에 포함된 양자점(QD)의 형상, 양자점(QD)들의 평균 직경 등에 따라 양자점(QD)들의 배열이 달라질 수 있다. 구체적으로, 발광층(EL-QD)에서 양자점(QD)들은 서로 이웃하도록 정렬되어 하나의 층을 구성하거나, 2개의 층을 구성하거나, 또는 4개 이상의 층을 이루도록 정렬될 수 있다.
발광층(EL-QD)은 예를 들어 약 5nm 내지 약 20nm 또는, 약 10nm 내지 약 20nm의 두께를 갖는 것일 수 있다.
일 실시예의 발광층(EL-QD)에 포함된 양자점(QD)은 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, , III-VI족 화합물, I-III-VI족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.
II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, CdS, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; 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-VI족 화합물은 In2S3, In2Se3 등과 같은 이원소 화합물; InGaS3, InGaSe3 등과 같은 삼원소 화합물; 또는 이의 임의의 조합;을 포함할 수 있다.
I-III-VI족 화합물은 AgInS, AgInS2, CuInS, CuInS2, AgGaS2, CuGaS2 CuGaO2, AgGaO2, AgAlO2 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물, 또는 AgInGaS2, CuInGaS2 등의 사원소 화합물로부터 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, InAlP, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNP, 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. 한편, III-V족 화합물은 II족 금속을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, III- II-V족 화합물로 InZnP 등이 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.
코어(CR)와 쉘(SL)의 계면은 쉘(SL)에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 양자점(QD)은 전술한 나노 결정을 포함하는 코어(CR) 및 코어(CR)를 둘러싸는 쉘(SL)을 포함하는 코어-쉘 구조를 가질 수 있다. 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. 양자점(QD)의 쉘(SL)의 예로는 금속 또는 비금속의 산화물, 반도체 화합물 또는 이들의 조합 등을 들 수 있다.
예를 들어, 상기 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, CoMn2O4등의 삼원소 화합물을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
또, 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 양자점(QD)을 통해 발광되는 광은 전 방향으로 방출되는바, 광 시야각이 향상될 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 양자점은 청색, 적색, 녹색 등 다양한 발광 색상을 가질 수 있다.
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 양자점(QD)을 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 코어(CR)를 갖는 양자점(QD)에서 녹색광을 방출하는 양자점의 입자 크기는 적색광을 방출하는 양자점의 입자 크기 보다 작은 것일 수 있다. 또한, 동일한 코어(CR)를 갖는 양자점(QD)에서 청색광을 방출하는 양자점(QD)의 입자 크기는 녹색광을 방출하는 양자점(QD)의 입자 크기 보다 작은 것일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 동일한 코어(CR)를 갖는 양자점(QD)에서도 쉘(SL)의 형성 재료 및 쉘(SL) 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 코어(SR)의 재료가 서로 상이한 것일 수 있다.
또한, 일 실시예의 발광 소자(ED)에서 발광층(EL-QD)은 호스트 및 도펀트를 포함하는 것일 수 있다. 일 실시예에서 발광층(EL-QD)은 양자점(QD)을 도펀트 재료로 포함하는 것일 수 있다. 또한, 일 실시예에서 발광층(EL-QD)은 호스트 재료를 더 포함할 수 있다.
한편, 일 실시예의 발광 소자(ED)에서 발광층(EL-QD)은 형광 발광하는 것일 수 있다. 예를 들어, 양자점(QD)은 형광 도펀트 재료로 사용될 수 있다.
발광층(EL-QD)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-QD)은 일 실시예의 양자점 조성물을 잉크젯 프린팅법으로 제공하여 형성될 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 제1 전극(EL1)과 발광층(EL-QD) 사이에 제공된다. 정공 수송 영역(HTR)은 정공 수송 재료를 포함할 수 있다. 정공 수송 영역(HTR)은 발광층(EL-QD)에 정공을 주입하는 기능을 할 수 있다.
일 실시예에서 정공 수송 영역(HTR)은 발광층(EL-QD)에 인접한 부분에 양자점(QD)을 포함할 수 있다. 정공 수송 영역(HTR)은 양자점(QD)을 포함하는 제1 부분(PA1), 및 양자점(QD)을 포함하지 않는 제2 부분(PA2)로 구분될 수 있다. 제1 부분(PA1)은 제2 부분(PA2)보다 발광층(EL-QD)에 인접한 부분일 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)의 양자점(QD)은 발광층(EL-QD)의 양자점(QD)이 정공 수송 영역(HTR)으로 확산된 것일 수 있다. 정공 수송 영역의 양자점(QD)은 일 실시예에 따른 발광 소자(ED)의 제조 방법의 열처리 하는 단계(S520, 도 9b)에서 발광층(EL-QD)의 양자점(QD)이 정공 수송 영역(HTR)로 확산된 것일 수 있다.
일 실시예에서 정공 수송 영역(HTR)은 복수 개의 유기층들을 포함할 수 있다. 정공 수송 영역(HTR)의 복수 개의 유기층들 중 발광층(EL-QD)에 가장 인접한 유기층은 양자점(QD)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서 복수 개의 유기층들은 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL)을 포함할 수 있다. 정공 주입층(HIL)은 제1 전극(EL1)상에 배치되고, 정공 수송층(HTL)은 정공 주입층(HIL) 상에 배치될 수 있다. 정공 수송층(HTL)은 정공 주입층(HIL)보다 발광층(EL-QD)에 인접하게 배치될 수 있다. 정공 수송층(HTL)은 양자점(QD)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 정공 수송층(HTL)은 양자점(QD)이 포함된 제3 부분(PA3), 및 양자점을 포함하지 않는 제4 부분(PA4)으로 구분될 수 있다. 제3 부분(PA3)은 제4 부분(PA4)보다 발광층(EL-QD)에 인접하게 배치될 수 있다. 제3 부분(PA3)의 두께는 제4 부분(PA4)의 두께보다 작을 수 있다. 제3 부분(PA3)의 두께는 정공 수송층(HTL) 전체 두께의 10% 이하일 수 있다.
제3 부분(PA3)에서, 발광층(EL-QD)에 인접한 부분에서의 양자점(QD)의 분포 밀도가 제4 부분(PA4)에 인접한 부분에서의 양자점(QD)의 분포 밀도보다 클 수 있다. 제3 부분(PA3)에서 제4 부분(PA4)로 갈수록 양자점(QD)의 분포 밀도가 감소할 수 있다. 즉, 제3 부분(PA3)은 발광층(EL-QD)과 인접한 부분에서 제4 부분(PA4)에 인접한 부분 방향으로 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)에 포함된 재료와 발광층(EL-QD)의 재료간의 에너지 준위 차가 큰 경우 발광층(EL-QD)으로의 정공의 주입이 원활하지 않다. 일 실시예는 정공 수송 영역(HTR)이 발광층(EL-QD)과 인접한 부분에 양자점(QD)을 포함하여, 정공 수송 영역(EL-QD)과 발광층(EL-QD) 간의 에너지 준위 구배 효과로 인해 정공 주입을 원활하게 일어나게 할 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-QD)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 하기 화학식 H-1로 표시되는 화합물을 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 H-1]
상기 화학식 H-1에서, L1 및 L2는 각각 독립적으로 직접 결합(direct linkage), 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴렌기일 수 있다. a 및 b는 각각 독립적으로 0 이상 10 이하의 정수일 수 있다. 한편, a 또는 b가 2 이상의 정수인 경우 복수의 L1 및 L2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴렌기일 수 있다.
화학식 H-1에서 Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기일 수 있다. 또한, 화학식 H-1에서 Ar3은 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기일 수 있다.
상기 화학식 H-1로 표시되는 화합물은 모노아민 화합물일 수 있다. 또는, 상기 화학식 H-1로 표시되는 화합물은 Ar-1 내지 Ar3 중 적어도 하나가 아민기를 치환기로 포함하는 디아민 화합물일 수 있다. 또한, 상기 화학식 H-1로 표시되는 화합물은 Ar1 및 Ar2 중 적어도 하나에 치환 또는 비치환된 카바졸기를 포함하는 카바졸계 화합물, 또는 Ar1 및 Ar2 중 적어도 하나에 치환 또는 비치환된 플루오렌기를 포함하는 플루오렌계 화합물일 수 있다.
화학식 H-1로 표시되는 화합물은 하기 화합물군 H의 화합물들 중 어느 하나로 표시될 수 있다. 하지만, 하기 화합물군 H에 나열된 화합물들은 예시적인 것으로 화학식 H-1로 표시되는 화합물이 하기 화합물군 H에 표시된 것에 한정되는 것은 아니다.
[화합물군 H]
정공 수송 영역(HTR)은 구리프탈로시아닌(copper phthalocyanine) 등의 프탈로시아닌(phthalocyanine) 화합물, DNTPD(N1,N1'-([1,1'-biphenyl]-4,4'-diyl)bis(N1-phenyl-N4,N4-di-m-tolylbenzene-1,4-diamine)), m-MTDATA(4,4',4"-[tris(3-methylphenyl)phenylamino] 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], HATCN(dipyrazino[2,3-f: 2',3'-h] quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile) 등을 포함할 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸계 유도체, 플루오렌(fluorene)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 수도 있다.
또한, 정공 수송 영역(HTR)은, CzSi(9-(4-tert-Butylphenyl)-3,6-bis(triphenylsilyl)-9H-carbazole), CCP(9-phenyl-9H-3,9'-bicarbazole), 또는 mDCP(1,3-bis(1,8-dimethyl-9H-carbazol-9-yl)benzene)등을 포함할 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 상술한 정공 수송 영역의 화합물들을 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 및 전자 저지층(EBL) 중 적어도 하나에 포함할 수 있다.
일 실시예의 발광 소자(ED)에서, 전자 수송 영역(ETR)은 발광층(EL-QD) 상에 제공된다. 전자 수송 영역(ETR)은 양자점(QD)을 포함하지 않을 수 있다. 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-QD)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 하기 화학식 ET-1로 표시되는 화합물을 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 ET-1]
화학식 ET-1에서, X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이고 나머지는 CRa이다. Ra는 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기일 수 있다. Ar1 내지 Ar3 은 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기일 수 있다
화학식 ET-1에서, a 내지 c는 각각 독립적으로 0 내지 10 이하의 정수일 수 있다. 화학식 ET-1에서 L1 내지 L3은 각각 독립적으로 직접 결합(direct linkage), 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴렌기일 수 있다. 한편, a 내지 c가 2 이상의 정수인 경우 L1 내지 L3은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴렌기일 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)은 안트라센계 화합물을 포함하는 것일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 전자 수송 영역(ETR)은 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-phenylbenzoimidazol-1-yl)phenyl)-9,10-dinaphthylanthracene, TPBi(1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)benzene), 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), BmPyPhB(1,3-Bis[3,5-di(pyridin-3-yl)phenyl]benzene) 및 이들의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 전자 수송 영역(ETR)은 LiF, NaCl, CsF, RbCl, RbI, CuI, KI와 같은 할로겐화 금속, Yb와 같은 란타넘족 금속, 또한 상기의 할로겐화 금속과 란타넘족 금속의 공증착 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 수송 영역(ETR)은 공증착 재료로 KI:Yb, RbI:Yb 등을 포함할 수 있다. 한편, 전자 수송 영역(ETR)은 Li2O, BaO 와 같은 금속 산화물, 또는 Liq(8-hydroxyl-Lithium quinolate) 등이 사용될 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 전자 수송 영역(ETR)은 또한 전자 수송 물질과 절연성의 유기 금속염(organo metal salt)이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다. 유기 금속염은 에너지 밴드 갭(energy band gap)이 대략 4eV 이상의 물질이 될 수 있다. 구체적으로 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 수송 영역(ETR)은 앞서 언급한 재료 이외에 BCP(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 및 Bphen(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
전자 수송 영역(ETR)은 상술한 전자 수송 영역의 화합물들을 전자 주입층(EIL), 전자 수송층(ETL), 및 정공 저지층(HBL) 중 적어도 하나에 포함할 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)이 전자 수송층(ETL)을 포함하는 경우, 전자 수송층(ETL)의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들어 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 전자 수송층(ETL)의 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 포함하는 경우, 전자 주입층(EIL)의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 전자 주입층(EIL)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
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)이 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, W 또는 이들을 포함하는 화합물이나 혼합물(예를 들어, AgMg, AgYb, 또는 MgAg)을 포함할 수 있다. 또는 제2 전극(EL2)은 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. 예를 들어, 제2 전극(EL2)은 상술한 금속재료, 상술한 금속재료들 중 선택된 2종 이상의 금속재료들의 조합, 또는 상술한 금속재료들의 산화물 등을 포함하는 것일 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 평면도이다. 도 8은 일 실시예의 표시 장치의 단면도이다. 도 8은 도 7의 II-II’선에 대응하는 단면도이다.
도 7 및 도 8을 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)을 포함한 발광층(EL-B, EL-G, EL-R)을 포함하는 것일 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 7 및 도 8에 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.
제1 발광 소자(ED-1)의 제1 발광층(EL-B)은 제1 양자점(QD1)을 포함하는 것일 수 있다. 제1 양자점(QD1)은 제1 광인 청색광을 방출하는 것일 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) 각각을 포함하는 제1 내지 제3 발광층(EL-B, EL-G, EL-R) 각각은 양자점을 포함하는 양자점 조성물로부터 유래되는 것일 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 7 및 도 8에 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 7 및 도 8을 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 7에서 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 1 내지 도 6 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 8에서 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 8 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 8에 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.
일 실시예에 따른 표시 장치(DD)에서의 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)은 스트라이프 형태로 배열된 것일 수 있다. 도 7을 참조하면, 복수 개의 적색 발광 영역들(PXA-R), 복수 개의 녹색 발광 영역들(PXA-G), 및 복수 개의 청색 발광 영역들(PXA-B)이 각각 제2 방향축(DR2)을 따라 정렬된 것일 수 있다. 또한, 제1 방향축(DR1)을 따라 적색 발광 영역(PXA-R), 녹색 발광 영역(PXA-G), 및 청색 발광 영역(PXA-B)의 순서로 번갈아 가며 배열된 것일 수 있다.
한편, 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)의 배열 형태는 도 7에 도시된 것에 한정되지 않으며, 적색 발광 영역(PXA-R), 녹색 발광 영역(PXA-G), 및 청색 발광 영역(PXA-B)이 배열되는 순서는 표시 장치(DD)에서 요구되는 표시 품질의 특성에 따라 다양하게 조합되어 제공될 수 있다. 예를 들어, 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)의 배열 형태는 펜타일(pentile) 배열 형태이거나, 다이아몬드 배열 형태를 갖는 것일 수 있다.
도 8을 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.
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.
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 8에 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.
이하, 도 9a 내지 도 16을 참조하여 발광 소자의 제조 방법에 관해 상세히 설명한다. 이후 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한 발광 소자의 구조적 특징은 다시 설명하지 않고, 발광 소자의 제조 방법의 특징에 관해 상세히 설명한다.
도 9a는 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 도 9b, 12b, 도 15b은 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법 중 일 단계를 구체적으로 나타낸 순서도이다. 도 10a 내지 도 11, 및 도 12a 내지 15a는 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법의 일 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 제1 전극을 형성하는 단계(S100), 정공 수송 영역을 형성 하는 단계(S300), 발광층을 형성하는 단계(S500), 전자 수송 영역을 형성하는 단계(S700), 및 제2 전극을 형성하는 단계(S900)를 포함한다. 일 실시예에서 발광층을 형성하는 단계(S500)는 양자점 조성물을 정공 수송 영역 상에 제공하는 단계(S510), 열처리 하는 단계(S520), 및 진공 건조하는 단계(S530)를 포함할 수 있다.
도 10a는 제1 전극을 형성 하는 단계(S100) 및 정공 수송 영역을 형성 하는 단계(S300)를 수행한 결과를 개략적으로 나타낸 도면이다. 정공 수송 영역(HTR)을 형성 하는 단계(S300)는 제1 전극(EL1) 상에 정공 수송 재료를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 도 10b를 참조하면, 일 실시예에서 정공 수송 영역(HTR)을 형성하는 단계는 정공 주입층(HIL)을 형성 하는 단계, 및 정공 주입층(HIL) 상에 정공 수송층(HTL)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
도 11은 양자점 조성물을 정공 수송 영역 상에 제공 하는 단계(S510)를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 11을 참조하면, 양자점 조성물(QDS)은 양자점(QD) 및 유기 용매(SV)를 포함할 수 있다. 유기 용매(SV)는 치환 또는 비치환된 방향족 화합물, 또는 치환 또는 비치환된 고리형 지방족 화합물일 수 있다. 예를 들어, 유기 용매(SV)는 헥실사이클로헥세인(hexylcyclohexane), n-옥틸벤젠(n-octyl benzene), 도데실벤젠(dodecyl benzene), 1-에틸 나프탈렌(1-ethyl naphthalene), 및 디이소프로필 비페닐(diisopropyl biphenyl) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다만 이는 예시적인 것일 뿐, 실시예는 이에 제한되지 않고, 유기 용매(SV)는 상온에서 열처리 공정이 완료된 정공 수송 영역(HTR)에 포함된 정공 수송 재료를 용해하지 않고, 상온보다 높은 온도에서만 정공 수송 재료를 제한적으로 용해한다면 제한 없이 사용될 수 있다.
양자점 조성물(QDS)은 양자점 조성물(QDS) 전체 중량을 기준으로 양자점(QD)을 2wt% 이상 15wt% 이하 포함할 수 있다. 양자점 조성물(QDS)이 양자점을 2wt% 미만으로 포함할 경우, 발광층(EL-QD, 도 4)을 형성할 수 없고, 양자점을 15wt% 초과하여 포함할 경우 전자 흐름이 방해되어 전류가 흐르지 않을 수 있다.
도 12a는 열처리 하는 단계(S520)를 개략적으로 나타낸 도면이다. 열처리 하는 단계(S520)는 정공 수송 영역(HTR) 상에 제공된 양자점 조성물(QDS)에 열 공급부(HU)를 이용해 열을 제공하는 단계일 수 있다. 도 12a에서는 열 공급부(HU)가 양자점 조성물(QDS)의 상부에서 열을 제공하는 것으로 도시하였으나, 이는 예시적인 것일 뿐 실시예는 이에 제한되지 않고, 열 공급부(HU)는 양자점 조성물(QDS)의 측면에 배치되어 열을 제공 하거나, 제작 중에 있는 발광 소자를 둘러싸며 열을 제공할 수 있다.
열처리 하는 단계(S520)는 정공 수송 영역(HTR)에 양자점 조성물(QDS)이 침투하는 단계를 포함할 수 있다. 열처리 하는 단계(S520) 이후, 정공 수송 영역(HTR)은 침투한 양자점(QD)을 포함할 수 있다. 정공 수송 영역(HTR)은 침투된 양자점(QD)을 포함하는 제1 부분(PA1), 및 침투된 양자점(QD)을 포함하지 않는 제2 부분(PA2)로 구분될 수 있다. 제2 부분(PA2)은 제1 부분(PA1)에 비해 제1 전극(EL1)에 인접할 수 있다. 즉, 발광 소자(ED, 도 4)의 제작이 완료된 후 제1 부분(PA1)은 제2 부분(PA2)에 비해 발광층(EL-QD, 도 4)에 인접할 수 있다.
열처리 하는 단계(S520)는 50℃ 이상 200℃ 이하에서 수행될 수 있다. 열처리 하는 단계(S520)가 50℃ 이하에서 수행될 경우, 정공 수송 재료가 유기 용매(SV)에 용해되지 않아 양자점 조성물(QDS)이 정공 수송 영역(HTR)으로 침투할 수 없다. 열처리 하는 단계(S520)가 200℃ 이상에서 수행될 경우 양자점(QD)이 손상될 수 있다.
도 12b를 참조하면, 일 실시예에서 열처리 하는 단계(S520)는 정공 수송층(HTL)에 양자점 조성물(QDS)이 침투하는 단계를 포함할 수 있다. 열처리 하는 단계(S520) 이후, 정공 수송층(HTL)은 양자점(QD)을 포함할 수 있다. 정공 수송층(HTL)은 침투한 양자점(QD)을 포함하는 제3 부분(PA3), 및 침투한 양자점(QD)을 포함하지 않는 제4 부분(PA4)으로 구분될 수 있다. 즉, 발광 소자(ED, 도 5)의 제작이 완료된 후 제3 부분(PA3)은 제4 부분(PA4)에 비해 발광층(EL-QD, 도 5)에 인접할 수 있다. 제3 부분(PA3)은 제1 부분(PA1)과 대응할 수 있다.
도 13은 열처리 하는 단계(S520)를 구체적으로 나타낸 순서도이다. 도 13을 참조하면, 일 실시예에서 열처리 하는 단계(S520)는 정공 수송 재료가 유기 용매에 용해되는 단계(S521), 및 양자점이 정공 수송 영역으로 확산하는 단계(S522)를 포함할 수 있다.
정공 수송 재료가 유기 용매(SV)에 용해되는 단계(S521)는 상온에서는 정공 수송 재료를 용해하지 않는 유기 용매(SV)가 열을 제공 받아 정공 수송 재료를 용해하는 단계일 수 있다. 유기 용매(SV)는 정공 수송 재료를 용해하여 정공 수송 영역(HTR)으로 침투할 수 있다.
양자점이 정공 수송 영역으로 확산하는 단계(S522)는 정공 수송 영역(HTR)에 인접한 부분의 양자점 조성물(QDS)로부터 정공 수송 영역(HTR)으로 침투한 유기 용매(SV)로 양자점(QD)이 확산되는 것일 수 있다.
도 14는 진공 건조 하는 단계(S530)를 수행한 결과를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 14를 참조하면, 진공 건조 하는 단계(S530)는 양자점 조성물(QDS, 도 11)에 포함된 유기 용매(SV)를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 정공 수송 영역 상에 제공된 양자점 조성물(QDS)에서 유기 용매(SV)를 제거하여 정공 수송 영역(HTR) 상에 양자점(QD)을 포함하는 발광층(EL-QD)을 형성할 수 있다. 정공 수송 영역(HTR)에 침투한 양자점 조성물(QDS)에서 유기 용매(SV)를 제거하여 양자점(QD)을 포함하는 정공 수송 영역(HTR)을 형성할 수 있다.
진공 건조 하는 단계(S530) 이후에는 유기 용매(SV)가 제거되어 열처리 하는 단계(S520, 도 12a)를 다시 수행하더라도 정공 수송 재료를 용해할 수 없다. 따라서 열처리 하는 단계(S520, 도 12a)를 다시 수행하더라도, 양자점(QD)이 정공 수송 영역(HTR)으로 다시 침투하지 않는다. 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 진공 건조 하는 단계(S530) 이전에 열처리 하는 단계(S520, 도 12a)를 수행함으로써, 양자점 조성물(QDS)에 포함된 양자점(QD)이 정공 수송 영역(HTR)으로 확산될 수 있다.
도 15a는 전자 수송 영역을 형성하는 단계(S700)를 수행한 결과를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도15b는 전자 수송 영역을 형성하는 단계(S700)를 구체적으로 나타낸 순서도이다.
도 15a 및 도 15b를 참조하면, 전자 수송 영역을 형성하는 단계(S700)는 발광층(EL-QD) 상에 전자 수송 재료를 제공하는 단계(S710), 진공 건조 하는 단계(S720), 및 열처리 하는 단계(S730)를 포함할 수 있다.
진공 건조 하는 단계(S720)는 발광층 상에 전자 수송 재료에 포함된 유기 용매(미도시)를 제거하는 단계일 수 있다. 열처리 하는 단계(S730)는 진공 건조된 전자 수송 재료를 열처리하여 전자 수송 영역(ETR)을 형성하는 것일 수 있다. 일 실시예에서 전자 수송 영역(ETR)을 형성하는 단계는 전자를 주입 하는 전자 주입층(EIL)을 형성 하는 단계, 및 전자 주입층(EIL) 상에 전자 수송층(ETL)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
도 16은 제2 전극을 형성하는 단계(S900)를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 16을 참조하면, 제2 전극을 형성하는 단계(S900)는 전자 수송 영역(ETR) 상에 제2 전극(EL2)을 형성하는 단계일 수 있다.
이하에서는, 실시예 및 비교예를 참조하면서, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자에 대해서 구체적으로 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예시이며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
(실시예)
발광 소자 제작은 패턴이 형성된 ITO 기판위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 제2 전극 순서로 제작 하였다. 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층은 각각 스핀 코팅 방법을 사용하였고, 제2 전극은 증착 방법으로 제작하였다. 정공 주입층의 두께는 1400 Å, 정공 수송층의 두께는 400 Å, 발광층은 200 Å, 전자 수송층은 500 Å 두께로 제작하였다. 발광층을 제외한 각 층은 형성 후 10-3 Torr에서 진공 건조 공정 진행 후 베이킹 공정을 30분 동안 진행하였다. 발광층은 진공 건조 공정 전에 베이킹 공정을 10분 진행 후 진공 건조를 진행하였고, 진공 건조 공정 후 다시 한번 베이킹 공정을 10분간 진행하였다.
(비교예)
발광층 형성 시, 베이킹 공정 전에 진공 건조 하는 단계를 먼저 수행하는 것 외에는 실시예와 동일하게 제작하였다.
(발광 소자 특성 평가)
상기 소자 작성예에서 제작된 양자점 발광 소자의 구동 전압, 효율 하기 방법을 이용하여 측정하여 그 결과를 도 17 및 도 18에 나타내었다. 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.
도 17은 실시예 및 비교예에 따른 발광 소자의 구동 전압에 따른 전류 밀도를 도시한 도면이다. 도 18은 실시예 및 비교예에 따른 발광 소자의 휘도에 따른 발광 효율을 나타낸 도면이다.
도 17을 참조하면, 실시예에 따른 발광 소자가 비교예에 따른 발광 소자에 비해 더 낮은 전압에서 전류 밀도가 상승하는 것을 확인하였다. 이를 통해 실시예에 따른 발광 소자가 비교예에 따른 발광 소자가 더 낮은 전압에서 구동되는 것을 확인할 수 있다.
도 18을 참조하면, 비교예에 따른 발광 소자는 휘도가 증가할수록 광효율이 급히 감소하는 반면, 실시예에 따른 발광 소자는 휘도가 증가하더라도 광효율이 급히 감소하지 않는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 실시예에 따른 발광 소자가 비교예에 따른 발광 소자에 비해 높은 휘도에서도 높은 발광 효율을 가지는 것을 확인할 수 있다.
정리하면, 실시예에 따른 발광 소자는 비교예에 따른 발광 소자에 비해 낮은 구동 전압, 높은 발광 효율을 가지는 것을 확인하였다. 실시예에 따른 발광 소자는 정공 수송 영역이 발광층과 인접한 부분에 양자점을 포함하고, 그 결과 발광층과 정공 수송 영역 사이에 에너지 갭이 작아, 정공 수송이 더 활발한 것에서 기인한 것으로 판단된다.
일 실시예는 발광층에 인접한 부분에 양자점을 포함하는 정공 수송 영역을 포함함으로써, 발광층으로의 전하 주입 특성을 향상 시켜 구동 전압 및 발광 효율이 개선된 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예는 정공 수송 영역 상에 제공된 양자점 조성물을 진공 건조하기 전에 열처리하는 단계를 포함하여, 정공 수송 상에 양자점을 확산 시킬 수 있는 발광 소자의 제조 방법을 제공할 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 SV : 유기 용매
QDS : 양자점 조성물 EL-QD : 발광층
HTR: 정공 수송 영역 HTL : 정공 수송층
PA1, PA2 : 제1 부분, 제2 부분 PA3, PA4 : 제3 부분, 제4 부분
QD : 양자점 SV : 유기 용매
QDS : 양자점 조성물 EL-QD : 발광층
HTR: 정공 수송 영역 HTL : 정공 수송층
PA1, PA2 : 제1 부분, 제2 부분 PA3, PA4 : 제3 부분, 제4 부분
Claims (20)
- 제1 전극을 형성하는 단계;
상기 제1 전극 상에 정공 수송 재료를 제공하여 정공 수송 영역을 형성하는 단계;
상기 정공 수송 영역 상에 발광층을 형성하는 단계;
상기 발광층 상에 전자 수송 영역을 형성하는 단계; 및
상기 전자 수송 영역 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 발광층을 형성하는 단계는
상기 정공 수송 영역 상에 유기 용매 및 양자점을 포함하는 양자점 조성물을 제공하는 단계;
제공된 상기 양자점 조성물을 열처리하는 단계; 및
열처리된 상기 양자점 조성물을 진공 건조하는 단계; 를 포함하는 발광 소자의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 열처리하는 단계는
상기 정공 수송 재료가 상기 유기 용매에 용해되는 단계; 및
상기 양자점이 상기 정공 수송 영역으로 확산하는 단계를 포함하는 발광 소자의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 양자점 조성물을 진공 건조하는 단계는 상기 유기 용매를 제거하는 단계인 발광 소자의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 열처리하는 단계는 50℃ 이상 200℃ 이하에서 수행되는 발광 소자의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 열처리하는 단계는
상기 정공 수송 영역에 상기 양자점을 포함하는 제1 부분; 및
상기 양자점을 미포함하고 상기 제1 부분보다 상기 제1 전극에 인접한 제2 부분을 형성하는 단계를 포함하는 발광 소자의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 정공 수송 영역은 정공 주입층 및 상기 정공 주입층 상에 배치된 정공 수송층을 포함하고,
상기 열처리하는 단계는 상기 정공 수송층에 상기 양자점이 포함된 제3 부분과 상기 양자점을 미포함하는 제4 부분을 형성하는 단계를 포함하는 발광 소자의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 양자점 조성물의 총 중량을 기준으로 상기 양자점이 2wt% 이상 15wt% 이하 포함된 발광 소자의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 유기 용매는 페닐사이클로헥세인, n-옥틸벤젠, 도데실벤젠, 1-에틸 나프탈렌, 및 디이소프로필 비페닐 중 적어도 하나를 포함하는 발광 소자의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 전자 수송 영역을 형성하는 단계는
전자 수송 재료를 발광층 상에 제공하는 단계;
제공된 상기 전자 수송 재료를 진공 건조하는 단계; 및
진공 건조된 상기 전자 수송 재료를 열처리하는 단계를 포함하는 발광 소자의 제조 방법. - 제1 전극;
상기 제1 전극 상에 배치되며, 양자점을 포함하는 발광층;
상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 배치되고, 상기 발광층에 포함된 상기 양자점을 포함하는 정공 수송 영역;
상기 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역; 및
상기 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극을 포함하는 발광 소자. - 제10항에 있어서,
상기 정공 수송 영역은 상기 양자점이 포함된 제1 부분, 및 상기 양자점이 포함되지 않은 제2 부분으로 구분되는 발광 소자. - 제10항에 있어서,
상기 정공 수송 영역은 복수 개의 유기층들을 포함하고,
상기 복수 개의 유기층들 중 상기 발광층에 가장 인접한 유기층은 상기 양자점을 포함하는 발광 소자. - 제10항에 있어서,
상기 정공 수송 영역은 정공 주입층 및 상기 정공 주입층 상에 배치된 정공 수송층을 포함하고,
상기 정공 수송층은 상기 양자점을 포함하고 상기 정공 주입층은 상기 양자점을 미포함하는 발광 소자. - 제13항에 있어서,
상기 정공 수송층은 상기 양자점이 포함한 제3 부분; 및
상기 양자점을 포함하지 않은 제4 부분으로 구분되고,
상기 제3 부분은 상기 제4 부분보다 상기 발광층에 인접한 발광 소자. - 제14항에 있어서,
상기 제3 부분의 두께는 상기 제4 부분의 두께보다 작은 발광 소자. - 제14항에 있어서,
상기 제3 부분에서, 상기 발광층에 인접한 부분에서의 상기 양자점의 분포 밀도가 상기 제4 부분에 인접한 부분에서의 상기 양자점의 분포 밀도보다 큰 발광 소자. - 제14항에 있어서,
상기 제3 부분에서 상기 제4 부분으로 갈수록 상기 양자점의 분포 밀도가 감소하는 발광 소자. - 서로 다른 파장의 광을 방출하는 제1 내지 제3 발광소자를 포함하는 표시 장치에 있어서,
상기 제1 내지 제3 발광소자는 각각
제1 전극;
상기 제1 전극 상에 배치되며, 양자점을 포함하는 발광층;
상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 배치되고, 상기 발광층에서 포함된 상기 양자점을 포함하는 정공 수송 영역;
상기 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역; 및
상기 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극을 포함하는 표시 장치. - 제18항에 있어서,
상기 제1 발광 소자는 청색광을 방출하는 제1 양자점을 포함하는 제1 발광층을 포함하고,
상기 제2 발광 소자는 녹색광을 방출하는 제2 양자점을 포함하는 제2 발광층을 포함하고,
상기 제3 발광 소자는 적색광을 방출하는 제3 양자점을 포함하는 제3 발광층을 포함하는 표시 장치. - 제19항에 있어서,
상기 제1 발광 소자는 상기 제1 발광층 하부에 상기 제1 양자점을 포함하는 제1 정공 수송 영역을 포함하고,
상기 제2 발광 소자는 상기 제2 발광층 하부에 상기 제2 양자점을 포함하는 제2 정공 수송 영역을 포함하고,
상기 제3 발광 소자는 상기 제2 발광층 하부에 상기 제3 양자점을 포함하는 제3 정공 수송 영역을 포함하는 표시 장치.
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