KR20220130505A - 전계발광 표시 장치 - Google Patents

전계발광 표시 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20220130505A
KR20220130505A KR1020210035491A KR20210035491A KR20220130505A KR 20220130505 A KR20220130505 A KR 20220130505A KR 1020210035491 A KR1020210035491 A KR 1020210035491A KR 20210035491 A KR20210035491 A KR 20210035491A KR 20220130505 A KR20220130505 A KR 20220130505A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
less
light emitting
quantum dots
blue light
emission peak
Prior art date
Application number
KR1020210035491A
Other languages
English (en)
Inventor
손상현
장은주
김태형
장효숙
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020210035491A priority Critical patent/KR20220130505A/ko
Priority to US17/696,956 priority patent/US20220302402A1/en
Publication of KR20220130505A publication Critical patent/KR20220130505A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/115—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising active inorganic nanostructures, e.g. luminescent quantum dots
    • H01L51/502—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/88—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing selenium, tellurium or unspecified chalcogen elements
    • H01L51/5036—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/125—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Control Of El Displays (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소를 포함하는 전계 발광(EL) 표시 장치에 대한 것이다. 상기 장치는, 서로 마주보는 제1 전극과 제2 전극; 그리고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되고, 카드뮴을 포함하지 않는 양자점 발광층을 포함하고, 상기 양자점 발광층은, 상기 적색 화소 내에 배치되고 복수개의 적색발광 양자점들을 포함하는 적색 발광층, 상기 녹색 화소 내에 배치되고 복수개의 녹색 발광 양자점을 포함하는 녹색 발광층, 및 상기 청색 화소 내에 배치되고 청색발광 양자점을 포함하는 청색 발광층을 포함하고, 상기 청색 발광층은, 전압 인가 시, 청색광 방출 피크와, 상기 청색광 방출 피크와 다른 제1 발광 피크를 나타내도록 구성되고, 상기 청색광 방출 피크와 상기 제1 발광 피크 간의 제1 파장 차이가 20 nm 이상 및 150 nm 이하이거나, 혹은 상기 녹색 발광층은, 전압 인가 시, 녹색광 방출 피크와 상기 녹색광 방출 피크와 다른 제2 발광피크를 나타내도록 구성되고, 상기 녹색광 방출 피크와 상기 제2 발광 피크 간의 제2 파장 차이는 10 nm 이상 및 150 nm 이하이다.

Description

전계발광 표시 장치{ELECTROLUMINESCENT DISPLAY DEVICE}
본 개시는 전계발광 표시 장치에 관한 것이다.
양자점 등 발광성 나노 구조체 (이하, 양자점이라 함)는 나노규모의 크기를 가지는 입자의 형태를 가지는 반도체 재료이다. 양자점은 양자제한(quantum confinement) 효과를 나타낼 수 있다. 양자점의 발광은, 예컨대, 광 여기 또는 전압 인가에 의해 전도대에서 가전자대로 들뜬 상태의 전자가 전이하면서 발생될 수 있다. 양자점은 크기 및/또는 조성을 제어하여 소망하는 파장 영역의 광을 방출하도록 제어할 수 있다.
양자점을 포함한 전계 발광 소자는 표시 장치들에 이용될 수 있다. 광 방출은 전압의 인가에 의해 유도될 수 있고, 디바이스에 포함된 층들 간의 여기된 전하의 방사 재조합에 의해 발생할 수 있다.
실시예들은 발광성 나노 구조체 (예컨대, 양자점)에 전압을 인가하여 스스로 빛을 내는 자발광 디스플레이에 대한 것이다.
실시예들은, 적/녹/청색 화소에 발광성 나노구조체 (예컨대, 양자점)을 발광 재료로 포함하는 표시 장치 (예컨대, QD-LED 디스플레이)에 대한 것이다.
일구현예에서, 전계발광 표시 장치는, 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소를 포함하고, 상기 장치는,
서로 마주보는 제1 전극과 제2 전극; 그리고,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되고, 카드뮴을 포함하지 않는 양자점 발광층을 포함하고,
상기 양자점 발광층은, 상기 적색 화소 내에 배치되고 복수개의 적색발광 양자점들을 포함하는 적색 발광층, 상기 녹색 화소 내에 배치되고 복수개의 녹색 발광 양자점을 포함하는 녹색 발광층, 및 상기 청색 화소 내에 배치되고 청색발광 양자점을 포함하는 청색 발광층을 포함하고,
상기 청색 발광층은, 전압 인가 시, 청색광 방출 피크와, 상기 청색광 방출 피크와 다른 제1 발광 피크를 나타내도록 구성되고, 상기 청색광 방출 피크와 상기 제1 발광 피크 간의 제1 파장 차이가 20 nm 이상 및 150 nm 이하이거나,
혹은 상기 녹색 발광층은, 전압 인가 시, 녹색광 방출 피크와 상기 녹색광 방출 피크와 다른 제2 발광피크를 나타내도록 구성되고, 상기 녹색광 방출 피크와 상기 제2 발광 피크 간의 제2 파장 차이는 10 nm 이상 및 150 nm 이하 (예컨대, 100 nm 이하)다.
상기 제1 파장 차이는 30 nm 이상, 40 nm 이상, 또는 50 nm 이상일 수 있다. 상기 제1 파장 차이는, 120 nm 이하, 100 nm 이하, 90 nm 이하, 80 nm 이하, 또는 70 nm 이하일 수 있다.
상기 제1 발광 피크는 상기 청색광 방출 피크보다 더 긴 파장 영역에 존재할 수 있다.
상기 제2 파장 차이는 20nm 이상, 30 nm 이상, 40 nm 이상, 또는 50 nm 이상일 수 있다. 상기 제2 파장 차이는 90 nm 이하, 80 nm 이하, 70 nm 이하, 60 nm 이하, 50 nm 이하, 40 nm 이하, 30 nm 이하, 또는 20 nm 이하일 수 있다.
상기 제2 발광 피크는 상기 녹색광 방출 피크보다 더 긴 파장 영역에 존재할 수 있다. 상기 제2 발광 피크는 상기 녹색광 방출 피크보다 더 짧은 파장 영역에 존재할 수 있다.
상기 청색광 방출 피크 대비 상기 제1 발광 피크의 강도 비율은, 0.05 이상, 0.1 이상, 또는 0.15 이상일 수 있다.
상기 청색광 방출 피크 대비 상기 제1 발광 피크의 강도 비율은 0.6 이하, 0.3 이하, 0.2 이하, 또는 0.15 이하일 수 있다.
상기 청색 발광층은, CIE 색좌표에서 0.14 이상 및 0.18이하의 Cx 값을 나타낼 수 있다.
상기 청색 발광층은, CIE 색좌표에서 0.06 이상 및 0.11이하의 Cy 값을 나타낼 수 있다.
상기 청색 발광층은, 상기 제1 발광 피크의 광을 방출하도록 구성되는 복수개의 제1 양자점들을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 양자점들은 상기 청색 발광 양자점과 상이한 조성을 가질 수 있다.
상기 청색 발광 양자점들은, 텔루리움을 포함하는 아연 칼코겐화물을 포함할 수 있다.
상기 청색 발광 양자점들은, 아연, 텔루리움, 및 셀레늄을 포함하는 반도체 나노결정 코어 및 상기 반도체 나노결정 코어 상에 배치되고 상기 반도체 나노결정 코어와 다른 조성을 가지는 반도체 나노결정 쉘을 포함할 수 있다.
상기 청색 발광 양자점들에서 셀레늄에 대한 텔루리움의 몰 비는, 0.1 이하, 0.05 이하, 0.03 이하, 0.02 이하, 또는 0.01 이하일 수 있다.
상기 복수개의 제1 양자점들은, 녹색광을 방출하도록 구성될 수 있다.
상기 복수개의 제1 양자점들 (또는 이들에 포함되어 있는 코어)은 인듐, 인, 및 선택에 따라 아연을 포함하는 III-V족 화합물, 아연셀레나이드 텔루라이드(ZnTeySe1-y) (여기서 y는 0.3 이상, 0.4 이상, 0.5 이상, 0.6 이상 및 0.9 이하, 0.8 이하, 0.7 이하), 아연 텔루라이드, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 제1 양자점들은, 인듐 및 인을 포함하는 제1 반도체 나노결정 코어 및 상기 제1 반도체 나노결정 상에 배치되고 II-VI족 화합물을 포함하는 제1 반도체 나노결정 쉘을 포함할 수 있다.
상기 제1 양자점들은 아연, 셀레늄, 및 텔루리움을 포함하고, 상기 제1 양자점들 내에서 셀레늄에 대한 텔루리움의 몰 비(Te/Se)는 0.03 이상, 0.05 이상, 0.1 이상, 0.15 이상, 0.2 이상, 0.25 이상, 0.3 이상, 또는 0.4 이상 및/또는 0.9 이하, 0.8 이하, 0.7 이하, 0.6 이하, 0.5 이하, 0.4 이하, 또는 0.3 이하일 수 있다.
상기 청색 발광층에서 상기 청색 발광 양자점들과 상기 제1 양자점들은 (예컨대, 두께 방향으로 임의로 혹은 층 구분 없이 무작위로) 혼합되어 있을 수 있다.
상기 녹색 발광층은, 상기 제2 발광 피크의 광을 방출하도록 구성되고, 상기 녹색 발광 양자점들과 다른 조성을 가지는 (복수개의) 제2 양자점(들)을 더 포함할 수 있다.
상기 녹색 발광층에서 녹색 발광 양자점들 또는 상기 제2 양자점들은 인듐, 인, 및 선택에 따라 아연을 포함하는 III-V족 화합물, 아연셀레나이드 텔루라이드(ZnTeySe1-y) (여기서 y는 0.3 이상, 0.4 이상, 0.5 이상, 0.6 이상 및 0.9 이하, 0.8 이하, 0.7 이하), 아연 텔루라이드, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 녹색 발광 양자점들 또는 상기 제2 양자점들은 상기 III-V족 화합물을 포함하는 반도체 나노결정 코어 및 상기 반도체 나노결정 코어 상에 배치되고 상기 반도체 나노결정 코어와 다른 조성을 가지는 반도체 나노결정 쉘을 포함할 수 있다.
상기 녹색 발광 양자점들 또는 상기 제2 양자점들은, 아연 셀레나이드 텔루라이드를 포함하는 반도체 나노결정 코어 및 아연 칼코겐화물을 포함하는 반도체 나노결정 쉘을 포함할 수 있다.
상기 녹색광 방출 피크 대비 제2 발광 피크의 강도 비율은 0.05 이상, 0.1 이상, 0.15 이상, 0.2 이상, 또는 0.25 이상일 수 있다.
상기 녹색광 방출 피크 대비 제2 발광 피크의 강도 비율은 0.6 이하, 0.5 이하, 0.3 이하, 0.25 이하, 0.2 이하, 0.15 이하, 또는 0.1 이하일 수 있다.
상기 장치는, 녹색화소(광)의 최대 휘도가 100,000 cd/m2 이상, 예를 들어, 110,000 cd/m2 이상, 120,000 cd/m2 이상, 130,000 cd/m2 이상, 140,000 cd/m2 이상, 또는 150,000 cd/m2 이상일 수 있다.
상기 장치는, 청색화소(광)의 최대 휘도가 36,000 cd/m2 이상, 또는 40,000 cd/m2 이상일 수 있다.
상기 장치는, 청색화소 (또는 청색 발광층)의 최대 EQE 가 9% 이상, 또는 9,5% 이상일 수 있다.
상기 제1 전극과 상기 양자점 발광층 사이 및 상기 제2 전극과 상기 양자점 발광층 사이 중 적어도 하나에 전하 보조층을 포함할 수 있다.
상기 소자에서, 상기 제1 전극은 애노드를 포함하고,
상기 제1 전극과 상기 양자점 발광층 사이에 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 차단층, 또는 이들의 조합을 포함하고,
상기 제2 전극은 캐소드를 포함하고,
상기 제2 전극과 상기 양자점 발광층 사이에 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 차단층, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면, 상이한 색의 광을 방출하는 양자점들을 혼합하여 하나의 화소를 구현할 수 있다. 실시예들에 따르면 소망하는 색의 광을 방출할 수 있는 화소를 포함하는 표시 장치가 제공된다. 실시예에 따른 표시 장치는, 소망하는 색좌표를 만족하도록 조정된 광 (예컨대, 청색광)을 (예를 들어서 증가된 휘도를 가지고) 방출할 수 있다.
도 1은 일구현예에 따른 표시 장치의 모식적 단면도를 나타낸 것이다.
도 2는 다른 일구현예에 따른 표시 장치의 모식적 단면도를 나타낸 것이다.
도 3a는 일구현예에 따른 표시 장치에 포함된 양자점 발광층의 모식적 단면도이다.
도 3b는 일구현예에 따른 표시 장치에 포함된 양자점 발광층의 모식적 단면도이다.
도 4는 실시예에서 제조된 양자점들의 광발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 5는, 일구현예에 따른 표시 장치에서 청색광 발광층의 전계발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
또한, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이하에서 별도의 정의가 없는 한, "치환" 이란, 화합물 또는 해당 잔기가, 수소 대신, C1 내지 C30의 알킬기, C1 내지 C30의 알케닐기, C2 내지 C30의 알키닐기, C6 내지 C30의 아릴기, C7 내지 C30의 알킬아릴기, C1 내지 C30의 알콕시기, C1 내지 C30의 헤테로알킬기, C3 내지 C30의 헤테로알킬아릴기, C3 내지 C30의 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C30의 사이클로알키닐기, C2 내지 C30의 헤테로사이클로알킬기, 할로겐(-F, -Cl, -Br 또는 -I), 히드록시기(-OH), 니트로기(-NO2), 시아노기(-CN), 아미노기(-NRR' 여기서 R과 R'은 서로 독립적으로 수소 또는 C1 내지 C6 알킬기임), 아지도기(-N3), 아미디노기(-C(=NH)NH2)), 히드라지노기(-NHNH2), 히드라조노기(=N(NH2)), 알데히드기(-C(=O)H), 카르바모일기(carbamoyl group, -C(O)NH2), 티올기(-SH), 에스테르기(-C(=O)OR, 여기서 R은 C1 내지 C6 알킬기 또는 C6 내지 C12 아릴기임), 카르복실기(-COOH) 또는 그것의 염(-C(=O)OM, 여기서 M은 유기 또는 무기 양이온임), 술폰산기(-SO3H) 또는 그것의 염(-SO3M, 여기서 M은 유기 또는 무기 양이온임), 인산기(-PO3H2) 또는 그것의 염(-PO3MH 또는 -PO3M2, 여기서 M은 유기 또는 무기 양이온임) 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.
여기서, 카드뮴 (또는 그 외 독성 중금속)을 포함하지 않는다는 기재는, 카드뮴 (또는 해당 중금속)의 농도가 100 ppm 이하, 50 ppm 이하, 10 ppm 이하, 또는 거의 0 인 것를 지칭할 수 있다. 일 구현예에서, 실질적으로 카드뮴 (또는 해당 중금속)이 존재하지 않거나, 혹시 존재하는 경우에도, 주어진 검출 수단의 검출 한계 이하의 양으로 또는 불순물 수준으로 있다.
여기서 양자점이라 함은, 양자 구속 (quantum confinement) 또는 엑시톤 구속 (exciton confinement) 을 나타내는 (예컨대, 반도체 기반의) 나노결정을 포함하는 발광성 (예를 들어, 에너지 여기에 의해 광을 방출할 수 있는) 나노구조체이다. 여기서 양자점이라는 용어는, 특별히 정의되어 있지 않는 한, 그 형상이 제한되지 않는다. 여기서, 나노구조체 (nanostructure) 는 나노규모의 치수를 가지는 적어도 하나의 영역 또는 특성 치수를 가지는 구조체를 말한다. 일구현예에서, 나노구조체의 치수는 약 300 nm 미만, 약 250 nm 미만, 약 150 nm 미만, 약 100 nm 미만, 약 50 nm 미만, 또는 약 30 nm 미만일 수 있다. 이러한 구조체들은 임의의 형상을 가질 수 있다. 상기 나노구조체들은 나노와이어, 나노막대, 나노튜브, 2 이상의 포드를 가진 멀티 포드 타입 형상, 나노도트 (또는 양자 도트) 등 임의의 형상을 가질 수 있으며 특별히 제한되지 않는다. 나노구조체들은, 예를 들면, 실질적으로 결정질, 실질적으로 단결정질, 다결정질, 비정질 또는 이들의 조합일 수 있다.
(예컨대, DCI 기준의) 색재현율은, CIE 색좌표에서 정해진 기준에 따른 색상 영역 (color gamut) 에 대한 전계 발광 표시 장치의 색상 영역의 일치율 (즉, 기준 색상 영역의 총 면적에 대한 일치하는 부분의 면적의 비율)을 의미한다.
양자점 등 발광성 나노구조체(이하, 양자점이라 함)는, 동일한 재료의 벌크 결정에서의 보어 여기의 직경 보다 작은 크기를 가질 수 있으며, 양자제한효과를 나타낼 수 있다. 양자점은 나노 결정의 발광중심 크기를 제어하여 그의 밴드갭 에너지에 해당하는 광을 방출할 수 있다.
양자점의 에너지 밴드갭은 나노 결정의 크기, 구조, 및 조성에 따라 변화할 수 있다. 예컨대, 양자점은 크기가 증가할수록 좁은 에너지 밴드갭을 가질 수 있으며 발광 파장이 증가할 수 있다. 반도체 나노결정은 디스플레이 소자, 에너지 소자 또는 생체 발광 소자 등 다양한 분야에서 발광 소재로서 주목을 받고 있다. 실제 응용 가능한 수준의 전계 발광 물성을 가지는 양자점들은 카드뮴(Cd), 납, 수은, 또는 이들의 조합 등 유해 중금속을 포함할 수 있다. QLED 표시 장치에서의 응용을 위해, 소망하는 색좌표의 광을 방출하도록 구성되는 발광재료 (예컨대, 순수 청색의 광을 방출할 수 있는 양자점)이 필요하다.
예를 들어, 소망하는 청색광의 구현에 있어, 비카드뮴의 InP 함유 양자점은, 매우 작은 (예를 들어, 1 내지 2nm) 코어를 필요로 하는 어려움이 있다. 비카드뮴의 ZnSe 기반의 양자점은 높은 밴드갭을 갖는 deep blue 광을 방출한다. Te 를 첨가한 ZnTeSe 기반의 양자점이 소망하는 파장의 청색광을 구현할 수 있다. 그러나, 정확한 청색광의 구현을 위해 Te 함량을 증가시킬 경우, 장파장 영역의 발광이 따라서, CIE 1931 또는 xy 컬러 공간에서 소망하는 색좌표의 광을 방출하도록 구성되는 표시 장치의 개발은 바람직하다.
일구현예에 따른 표시 장치는, 별도의 광원 없이 전압인가에 의해 소망하는 광을 방출하도록 구성되는 자발광 타입의 발광 소자를 포함한다.
일구현예에서, 전계발광 표시 장치는, 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소를 포함하고, 상기 장치는, 서로 마주보는 제1 전극과 제2 전극; 그리고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되고, 카드뮴을 포함하지 않는 양자점 발광층을 포함한다. 제1 전극은 애노드를 포함할 수 있고, 상기 제2 전극은 캐소드를 포함할 수 있다. 대안적으로 상기 제1 전극은 캐소드를 포함할 수 있고 상기 제2 전극은 애노드를 포함할 수 있다. 상기 전계발광 표시 장치에서 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극은 (투명) 기판 상에 배치될 수 있다. 상기 투명기판은 광추출면일 수 있다. (참조: 도 1 및 도 2)
상기 양자점 발광층은, 상기 적색 화소 내에 배치되고 복수개의 적색발광 양자점들을 포함하는 적색 발광층, 상기 녹색 화소 내에 배치되고 복수개의 녹색 발광 양자점을 포함하는 녹색 발광층, 및 상기 청색 화소 내에 배치되고 청색발광 양자점을 포함하는 청색 발광층을 포함한다.
일구현예에 따른 표시 장치의 모식적 단면도를 도 1 및 도 2 에 나타낸다.
도 1 및 도 2에서, 제1 전극 (예컨대, 애노드)(10) 및 제2 전극 (예컨대, 캐소드) (50) 사이에 양자점 발광층 (30)이 배치될 수 있다.
상기 캐소드 (50)는 전자 주입 도체를 포함할 수 있다. 상기 애노드(10)는 정공 주입 도체를 포함할 수 있다. 상기 캐소드와 상기 애노드에 포함되는 전자/정공 주입도체의 일함수는 적절히 조절할 수 있으며 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 캐소드는 작은 일함수를 가질 수 있고, 상기 애노드는 비교적 큰 일함수를 가질 수 있거나 그 반대일 수 있다.
전자/정공 주입 도체는, (알루미늄, 마그네슘, 텅스텐, 니켈, 코발트, 백금, 팔라듐, 칼슘, LiF, 등의) 금속 기반의 재료 (e.g., 금속, 금속 화합물, 합금, 이들의 조합), 갈륨인듐 산화물, 인듐주석 산화물(indium tin oxide, ITO) 등의 금속 산화물, 또는 폴리에틸렌디옥시티오펜 등 (예컨대, 비교적 높은 일함수의) 전도성 폴리머 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
제1 전극과 제2 전극 중 적어도 하나는 투광 전극 또는 투명 전극일 수 있다. 일구현예에서, 제1 전극 및 제2 전극 모두 투광전극일 수 있다. 상기 전극(들)은 패턴화될 수 있다. 상기 제1 전극 및/또는 상기 제2 전극은 (예컨대, 절연성의) 기판 상에 배치될 수 있다. 상기 기판은 (예컨대, 광투과율 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 또는 90% 이상 및 예컨대, 99% 이하, 또는 95% 이하의 광투과율을 가질 수 있는 등) 광학적으로 투명할 수 있다. 상기 기판은 적색 화소를 위한 영역, 녹색 화소를 위한 영역, 및 청색 화소를 위한 영역을 포함할 수 있다. 상기 기판의 상기 각 영역에는 박막 트랜지스터가 배치될 수 있고, 상기 박막 트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극 중 하나와 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극이 전기적으로 연결될 수 있다.
투광전극은 (예컨대, 절연성의) 투명 기판 상에 배치될 수 있다. 기판은 단단하거나 유연할 수 있다. 상기 기판은 플라스틱, 유리, 또는 금속일 수 있다.
상기 투광 전극은 예컨대 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide, IZO), 갈륨인듐 주석 산화물, 아연인듐주석 산화물, 티타늄 질화물, 폴리아닐린, LiF/Mg:Ag 등와 같은 투명 도전체, 또는 얇은 두께의 단일층 또는 복수층의 금속 박막으로 만들어질 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 제1 전극 및 제2 전극 중 하나가 불투광 전극인 경우 예컨대 알루미늄(Al), 리튬알루미늄(Li:Al) 합금, 마그네슘-은 합금(Mg;Ag), 리튬플루오라이드-알루미늄 (LiF:Al) 과 같은 불투명 도전체로 만들어질 수 있다.
전극 (제1 전극 및/또는 제2 전극)의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 소자 효율을 고려하여 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 전극의 두께는, 5 nm 이상, 예컨대, 10 nm 이상, 20 nm 이상, 30 nm 이상, 40 nm 이상, 또는 50 nm 이상일 수 있다. 예를 들어, 전극의 두께는 100㎛ 이하, 예컨대, 90 um 이하, 80 um 이하, 70 um 이하, 60 um 이하, 50 um 이하, 40 um 이하, 30 um 이하, 20 um 이하, 10 um 이하, 1 um 이하, 900 nm 이하, 500 nm 이하, 또는 100 nm 이하일 수 있다.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 (예컨대, 애노드(10) 및 캐소드(50))사이에 배치된 상기 양자점 발광층 (30)은 복수개의 양자점을 포함한다. 상기 복수개의 양자점들은 카드뮴을 포함하지 않는다. 상기 양자점 발광층은 복수개의 양자점들의 1개 또는 그 이상 (예컨대, 2개 이상 또는 3개 이상 및 10 이하의) 모노레이어를 포함할 수 있다. 상기 복수개의 양자점들은 코어쉘 구조의 양자점을 포함할 수 있다.
상기 양자점 발광층은, 패턴화되어 있을 수 있다. 일구현예에서, 상기 패턴화된 양자점 발광층은, 상기 적색 화소 내에 배치된 적색 발광층, 상기 녹색 화소 내에 배치된 녹색 발광층, 및 상기 청색 화소 내에 배치된 청색 발광층을 포함할 수 있다. 적색 발광층, 녹색 발광층, 및 청색 발광층 사이에는 블랙 매트릭스 (BM) 등의 격벽이 배치될 수 있다. (참조: 도 3a 및 도 3b) 적색 발광층, 녹색 발광층, 및 청색 발광층은 각각 광학적으로 고립되어 있을 수 있다.
일구현예의 표시 장치에서, 상기 적색 화소 (또는 적색 발광 양자점)는 600 nm 이상, 예컨대, 615 nm 이상, 625 nm 이상, 628 nm 이상 및 640 nm 이하, 또는 635 nm 이하, 630 nm 이하의 범위에서 발광피크 파장 (e.g., 전계 발광(EL) 피크 파장)을 나타낼 수 있다. 상기 녹색 화소 (또는 녹색발광 양자점)는 500-550nm, 510-540nm, 525 nm 내지 536 nm (e.g., 526 nm 내지 535 nm 또는 527 nm 내지 534 nm) 의 범위에서 발광피크 파장 (e.g., 전계 발광(EL) 피크 파장)을 나타낼 수 있다. 상기 녹색화소 또는 (녹색발광 양자점)는 524 nm 이상, 또는 525 nm 이상 및 545 nm 이하 또는 536 nm 이하 (e.g. 약 526 nm 내지 약 545 nm, or 약 527 nanometers (nm) 내지 약 535 nm) 의 발광피크 파장 (e.g., 전계 발광(EL) 피크 파장)을 가질 수 있다. 상기 녹색화소 또는 (녹색발광 양자점)는 520 nm 이상, 524 nm 이상, 및 535 nm 이하일 수 있다. 상기 청색 화소 또는 청색발광 양자점은 420 nm 이상, 430 nm 이상, 435 nm 이상, 440 nm 이상, 445 nm 이상, 450 nm 이상, 또는 451 nm 이상 및 460 nm 이하, 예컨대, 458 nm 이하, 또는 455 nm 이하의 범위에서 발광피크 파장 (e.g., 전계 발광(EL) 피크 파장)을 나타낼 수 있다.
상기 적색 화소에 포함되는 적색발광 양자점들은, 임의의 조성을 가질 수 있다. 일구현예에서, 상기 적색발광 양자점들의 적어도 일부는, 인듐(In), 인(P), 및 선택에 따라 아연(Zn)을 포함하는 (반도체 나노결정) 코어 및, 상기 코어의 표면에 배치되고 아연, 황, 및 선택에 따라 셀레늄을 포함하는 (반도체 나노결정) 쉘을 가질 수 있다. 상기 쉘은 인접하는 층이 서로 상이한 조성을 가지는 다층쉘일 수 있다. 상기 적색발광 양자점에서, 상기 코어는 InP 또는 InZnP 를 포함할 수 있고, 상기 쉘은, ZnS, ZnSe, ZnSeS, 또는 이들의 조합를 포함할 수 있다. 상기 쉘은 2층 이상의 다층쉘일 수 있고, 각각의 층은 상이한 조성을 가질 수 있다. 상기 쉘은 반경 방향으로 변화하는 조성을 가질 수 있다.
일구현예에서, 상기 적색발광 양자점은 620 nm 이상, 예컨대 622 이상, 623 nm 이상, 624 nm 이상, 625 nm 이상, 626 nm 이상, 627 nm 이상 및 650 nm 이하, 645 nm 이하, 640 nm 이하, 637 nm 이하, 또는 630 nm 이하의 발광 피크 파장을 가질 수 있다. 상기 적색발광 양자점은, 80% 이상, 예컨대, 85% 이상, 89% 이상, 또는 90% 이상의 양자 수율을 나타낼 수 있다. 상기 적색발광 양자점(들)입자의 형상은, 특별히 제한되지 않는다. 적색발광 양자점(들)입자의 형상은, 구, 다면체, 멀티 포드, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 적색발광 양자점(들)은 (평균)크기가 5 nm 이상, 예를 들어 6 nm 이상 및15 nm 이하, 10 nm 이하, 예를 들어 9 nm 이하 또는 8.8 nm 이하일 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 비카드뮴 양자점을 포함하는 양자점 발광층은 소망하는 색 좌표를 나타낼 수 있는 광을 방출하는 것이 쉽지 않을 수 있다. 아연셀레늄 텔루라이드 기반의 양자점들은 소망하는 파장 영역의 청색광을 방출할 수 있으나, 본 발명자들이 확인한 바에 따르면, 텔루리움의 함량 증가에 따라 발광 피크는 폭이 넓어질 수 있고, 이에 따라 증가된 반치폭을 나타낼 수 있다 (참조: 도 4)
일구현예에 따른 표시 장치에서, 상기 청색 발광층 또는 상기 녹색 발광층은, 전압 인가 시 상이한 중심 파장을 가지고, 예를 들어 상이한 반치폭을 가지는 상이한 2개의 발광피크를 나타내도록 구성될 수 있으며, 이에 따라 소망하는 색에 보다 가까운 광을 방출할 수 있다. 특정 이론에 의해 구속되려 함은 아니지만, 일구현예의 표시 장치는, 전술한 바와 같은 혼합 발광층을 포함함에 의해 소망하는 색좌표에 보다 가까운 광을 방출할 수 있고/거나 향상된 휘도를 나타낼 수 있다.
따라서, 일구현예의 표시장치에서, 예를 들어, 상기 청색 발광층은, 전압 인가 시, 청색광 방출 피크와, 상기 청색광 방출 피크와 다른 제1 발광 피크를 나타내도록 구성되고, 상기 청색광 방출 피크와 상기 제1 발광 피크 간의 제1 파장 차이가 20 nm 이상 (또는 30 nm 이상) 및 150 nm 이하 (또는 100 nm 이하)일 수 있다.
상기 청색 발광층은, 청색 발광 양자점들(B)와 함께 상기 제1 발광 피크의 광 (예컨대, 녹색광)을 방출하도록 구성되는 복수개의 제1 양자점들(G)을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 양자점들은 상기 청색 발광 양자점과 상이한 조성을 가질 수 있다. (참조: 도 3a)
상기 청색 발광 양자점들은, 텔루리움을 포함하는 아연 칼코겐화물을 포함할 수 있다. 상기 청색발광 양자점들은 텔루리움을 포함하지 않는 아연 칼코겐화물을 포함할 수 있다. 상기 청색 발광 양자점들에서 텔루리움의 함량은 셀레늄, 황, 또는 이들의 조합의 함량보다 작을 수 있다.
상기 청색 발광 양자점들은, 아연, 텔루리움, 및 셀레늄을 포함하는 반도체 나노결정 코어 및 상기 반도체 나노결정 코어 상에 배치되고 상기 반도체 나노결정 코어와 다른 조성을 가지는 반도체 나노결정 쉘을 포함할 수 있다.
상기 코어의 상기 제1 반도체 나노결정 물질은 제한된 함량의 텔루리움(Te)을 포함할 수 있다. 상기 코어는 ZnTexSe1-x (여기서, x는 0 보다 크고 0.1 이하임) 를 포함할 수 있다. 상기 코어에서, 셀레늄 1 몰에 대한 텔루리움의 함량 (혹은 상기 식에서 x값은)은 0.001 몰 이상, 0.005 몰 이상, 0.006 몰 이상, 0.007 몰 이상, 0.008 몰 이상, 0.009 몰 이상, 0.01 몰 이상, 0.015몰 이상, 또는 0.02 몰 이상일 수 있다. 상기 코어에서, 상기 텔루리움의 함량은 셀레늄 1 몰에 대하여, 0.06몰 이하, 0.053 몰 이하, 예를 들어, 0.05몰 이하 0.049 몰 이하, 0.048 몰 이하, 0.047 몰 이하, 0.046 몰 이하, 0.045 몰 이하, 0.044 몰 이하, 0.043 몰 이하, 0.042 몰 이하, 0.041 몰 이하, 0.04 몰 이하, 또는 0.035몰 이하일 수 있다.
상기 쉘은 아연(Zn), 셀레늄(Se), 및 황(S)을 포함할 수 있다. 상기 쉘은 다층쉘일 수 있다. 상기 다층쉘은, 상기 코어 바로 위에 배치되는 제1층 및 상기 제1층 상에 배치되는 외층 (e.g., 최외각층)을 포함할 수 있고, 상기 제1층은 ZnSe, ZnSeS 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 외층 또는 상기 최외각층은 ZnS를 포함할 수 있다. 상기 쉘은 그래디언트 얼로이일 수 있으며, 황의 함량은 코어에서 멀어질수록 높아지는 (혹은 낮아지는) 농도 구배를 가질 수 있다.
상기 청색 발광 양자점들에서, 예를 들어, 유도 결합 플라즈마 원자 방출 분광분석 (ICP-AES)에 의해 측정하였을 때에, 셀레늄에 대한 텔루리움의 몰 비는 0.1 이하, 0.06 이하, 0.05 이하, 0.04 이하, 0.03 이하, 0.02 이하, 0.01 이하, 0.009 이하, 또는 0.0089 이하일 수 있다. 상기 청색 발광 양자점들에서 셀레늄에 대한 텔루리움의 몰 비는 0.0001 이상, 0.0005 이상, 0.0009 이상, 0.001 이상, 0.002 이상, 0.003 이상, 0.004 이상, 또는 0.005 이상일 수 있다. 상기 셀레늄에 대한 상기 텔루리움의 몰 비는 0.004 내지 0.025 일 수 있다. 상기 청색 발광 양자점에서, 상기 아연의 함량은 상기 셀레늄의 함량보다 클 수 있다. 상기 청색 발광 양자점(들) 입자는 (예컨대, ICP-AES 분석에 의해 확인하였을 때) 아연(Zn)의 함량은 셀레늄(Se)의 함량보다 크고, 셀레늄의 함량은 텔루리움 함량보다 클 수 있다.
예를 들어, ICP-AES 분석으로 확인하였을 때에 상기 청색 발광 양자점(들)에서, Zn 에 대한 Se 의 몰 비는 1 미만, 예컨대, 0.95 이하, 0.90 이하, 0.85 이하, 0.8 이하, 0.7 이하, 0.6 이하, 0.5 이하, 또는 0.4 이하일 수 있다. Zn 에 대한 Se 의 몰 비는 0.05 이상, 예컨대, 0.1 이상, 또는 0.2 이상일 수 있다.
예를 들어, ICP-AES 분석으로 확인하였을 때에 상기 청색 발광 양자점(들)에서, Zn 에 대한 Te 의 몰 비는 0.03 이하, 예컨대, 0.027 이하, 0.025 이하, 0.02 이하, 0.019 이하, 0.018 이하, 0.017, 0.016 이하, 0.015 이하, 0.01 이하, 0.009 이하, 0.008 이하, 0.007 이하, 0.006 이하, 또는 0.005 이하일 수 있다. Zn 에 대한 Te 의 몰 비는 0.0005 이상, 0.0009 이상,0.001 이상, 0.002 이상, 0.003 이상, 0.005 이상, 또는 0.009 이상 일 수 있다. 일구현예에 따른 청색 발광 양자점(들) 입자에서, 텔루리움의 함량은 반도체 나노결정 입자의 총 중량을 기준으로 1 중량% 이하일 수 있다. 상기 청색 발광 양자점(들) 입자는 카드뮴, 납, 또는 이들의 조합을 포함하지 않을 수 있다. 상기 (청색 발광 반도체) 나노결정 입자는 구리, 망간, 또는 이들의 조합을 포함하지 않을 수 있다.
상기 청색 발광 양자점(들)에서 Zn 에 대한 황의 몰 비는 0.1 이상, 예컨대 0.15 이상, 0.2 이상, 또는 0.3 이상일 수 있다. 상기 청색 발광 양자점(들)에서 Zn 에 대한 황의 몰 비는 0.9 이하, 예컨대 0.8 이하, 0.7 이하, 또는 0.6 이하일 수 있다. 상기 청색 발광 양자점(들)에서 아연에 대한 Se + S 의 몰 비는 0.3 이상, 0.4 이상, 또는 0.5 이상일 수 있다. 상기 반도체 나노결정 입자에서 아연에 대한 Se + S 의 몰 비는 1 이하, 예컨대 1 미만 및 0.5 이상, 예를 들어, 0.6 이상, 0.7 이상, 또는 0.8 이상일 수 있다. 청색 발광 양자점(들)에서 셀레늄에 대한 황의 비율은 0.5 이상 및 2 이하일 수 있다.
상기 청색 발광 양자점(들)의 형상은 특별히 제한되지 않는다. 상기 양자점들의 형상은 구형, 다각형, 멀티포드, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일구현예에서, 상기 청색 발광 양자점(들)은 멀티포드 형상을 포함할 수 있다. 상기 멀티 포드는, 2개 이상 (예컨대, 3개 이상 또는 4개 이상의) 브랜치부와 이들 사이에 밸리부를 가질 수 있다.
상기 청색 발광 양자점(들)에서 상기 코어의 평균 크기는 2 nm 이상, 3 nm 이상, 또는 4 nm 이상일 수 있다. 상기 코어의 평균 크기는 6 nm 이하, 예컨대, 5 nm 이하일 수 있다. 상기 청색 발광 양자점(들)의 크기(또는 평균 크기, 이하 크기라 함)는, 3 nm 이상, 예컨대, 4nm 이상, 5 nm 이상, 6 nm 이상, 7 nm 이상, 8 nm 이상일, 9 nm 이상, 10 nm 이상, 11 nm 이상, 또는 12 nm 이상일 수 있다. 상기 청색 발광 양자점(들)의 크기는, 50 nm 이하, 예를 들어, 40 nm 이하, 35 nm 이하, 29 nm 이하, 28 nm 이하, 27 nm 이하, 26 nm 이하, 25 nm 이하, 24 nm 이하, 23 nm 이하, 22 nm 이하, 21 nm 이하, 20 nm 이하, 19 nm 이하, 18 nm 이하, 17 nm 이하, 16 nm 이하, 15 nm 이하, 14 nm 이하, 13 nm 이하, 또는 12 nm 이하일 수 있다. 본 명세서에서 양자점(들)의 (평균)크기는, 전자 현미경에 의해 확인되는 2차원 이미지로부터 계산되는 등가직경을 말할 수 있다. 본 명세서에서 양자점(들)의 크기는 유도결합 플라즈마 원자 발광 분석 등에 의해 확인되는 조성으로부터도 확인할 수 있다.
일구현예에 따른 청색 발광 양자점(들)은, 430 nm 이상 (예컨대, 435 nm 이상, 440 nm 이상, 446 nm 이상, 449 nm 이상, 또는 450 nm 이상) 및 480 nm 이하 (예컨대, 470 nm 이하, 465 nm 이하, 460 nm 이하, 또는 455 nm 이하)의 (광 또는 전계) 발광 피크 파장을 나타낼 수 있다.
상기 청색 발광 양자점(들)의 최대 발광 피크는 50 nm 이하, 예컨대, 49nm 이하, 48 nm 이하, 47 nm 이하, 46 nm 이하, 45nm 이하, 44 nm 이하, 43 nm 이하, 42 nm 이하, 41 nm 이하, 40 nm 이하, 39 nm 이하, 38 nm 이하, 37 nm 이하, 36 nm 이하, 35 nm 이하, 34 nm 이하, 33 nm 이하, 32 nm 이하, 31 nm 이하, 30 nm 이하, 29 nm 이하, 또는 28 nm 이하의 반치폭을 가질 수 있다. 청색발광 양자점(들)의 발광피크의 반치폭은, 12 nm 이상, 20 nm 이상, 25 nm 이상, 또는 26 nm 이상일 수 있다.
상기 청색 발광 양자점(들)은, 60% 이상, 예컨대, 61% 이상, 62% 이상, 63% 이상, 64% 이상, 65% 이상, 66% 이상, 67% 이상, 68% 이상, 69% 이상, 70% 이상, 또는 71% 이상의 양자 효율 (quantum efficiency) (또는 양자수율) 을 가질 수 있다. 상기 청색 발광 양자점(들)은, 80% 이상, 90% 이상, 95% 이상, 99% 이상, 또는 100%의 양자 효율을 나타낼 수 있다.
일구현예에서, 상기 청색광 발광층에서, 청색 발광피크와 제1 발광피크 간의 상기 제1 파장 차이는 25 nm 이상, 30 nm 이상, 35 nm 이상, 40 nm 이상, 45 nm 이상, 50 nm 이상, 55 nm 이상, 60 nm 이상, 65 nm 이상, 70 nm 이상, 또는 75 nm 이상일 수 있다. 상기 제1 파장 차이는, 140 nm 이상, 130 nm 이하, 120 nm 이하, 110 nm 이하, 100 nm 이하, 90 nm 이하, 80 nm 이하, 70 nm 이하, 60 nm 이하, 또는 50 nm 이하일 수 있다.
상기 제1 발광 피크는 상기 청색광 방출 피크보다 더 긴 파장 영역에 존재할 수 있다. 상기 제1 발광 피크는 녹색광 영역에 존재할 수 있다. 상기 녹색광 영역은, 490 nm 이상, 500 nm 이상, 510 nm 이상, 515 nm 이상, 520 nm 이상, 525 nm 이상, 530 nm 이상, 또는 535 nm 이상일 수 있다. 상기 녹색광 영역은, 560 nm 이하, 555 nm 이하, 550 nm 이하, 545 nm 이하, 540 nm 이하, 535 nm 이하, 530 nm 이하, 또는 525 nm 이하일 수 있다.
일구현예에서, 상기 청색 발광층에 포함되어 있는 상기 복수개의 제1 양자점들은, 녹색광을 방출하도록 구성될 수 있다. 상기 복수개의 제1 양자점들은 인듐, 인, 및 선택에 따라 아연을 포함하는 III-V족 화합물, 아연셀레나이드 텔루라이드, 아연 텔루라이드, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일구현예에서, (예컨대, 상기 녹색광을 방출하도록 구성되는) 상기 복수개의 제1 양자점들은, 반도체 나노결정 코어 및 상기 코어 상에 배치되고 II-VI족 화합물을 포함하는 반도체 나노결정 쉘을 포함할 수 있다. 상기 반도체 나노결정 코어는, 인듐 포스파이드, 인듐 아연 포스파이드, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 상기 반도체 나노결정 코어는, ZnTeSe를 포함할 수 있다.
일구현예에서, 상기 제1 양자점들은 아연, 셀레늄, 및 텔루리움을 포함하고, 상기 제1 양자점들 내에서 셀레늄에 대한 텔루리움의 몰 비는 0.1 이상, 또는 0.15 이상일 수 있다. 그 외, (예컨대, 녹색광을 방출하는) 상기 복수개의 제1 양자점들에 대한 상세 내용은, 녹색 발광층에 포함되는, 후술하는 녹색발광 양자점들에 대한 내용을 참조할 수 있다.
상기 청색 발광층에서, 상기 복수개의 제1 양자점들의 함량은 상기 청색 발광 양자점들의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 이상, 0.5 중량% 이상, 1 중량% 이상, 1.5 중량% 이상, 2 중량% 이상, 2.5 중량% 이상, 3 중량% 이상, 또는 3.5 중량% 이상일 수 있다. 상기 청색 발광층에서, 상기 복수개의 제1 양자점들의 함량은 상기 청색 발광 양자점들의 총 중량을 기준으로 10 중량% 이하, 9.5 중량% 이하, 9 중량% 이하, 8.5 중량% 이하, 8 중량% 이하, 7.5 중량% 이하, 7 중량% 이하, 또는 6.5 중량% 이하일 수 있다.
일구현예에서, 상기 청색 발광층에서 상기 청색 발광 양자점들과 상기 제1 양자점들은 (예컨대, 두께 방향으로 임의) 혼합되어 있을 수 있다.
일구현예의 표시소자의 청색광 발광층에서, 상기 청색광 방출 피크 대비 상기 제1 발광 피크의 강도 비율은, 0.05 이상일 수 있다. 일 구현예에서, 상기 청색광 방출 피크 대비 상기 제1 발광 피크의 강도 비율은, 0.1 이상, 0.12 이상, 0.15 이상, 0.17 이상, 0.19 이상, 0.2 이상, 0.21 이상, 0.23 이상, 0.25 이상, 0.27 이상, 0.29 이상, 또는 0.3 이상일 수 있다. 상기 청색광 방출 피크 대비 상기 제1 발광 피크의 강도 비율은 0.6 이하, 0.55 이하, 0.50 이하, 0.45 이하, 0.4 이하, 0.35 이하, 0.3 이하, 0.25 이하, 0.2 이하, 또는 0.15 이하일 수 있다.
일구현예의 상기 청색 발광층은, CIE 색좌표에서 0.14 이상, 예를 들어, 0.142 또는 그 이상, 0.145 또는 그 이상, 0.147 또는 그 이상, 0.149 또는 그 이상, 0.15 또는 그 이상, 0.152 또는 그 이상, 0.155 또는 그 이상, 0.157 또는 그 이상, 또는 0.16 또는 그 이상의 Cx 값을 나타낼 수 있다. 일구현예의 상기 청색 발광층은, CIE 색좌표에서 0.18 이하, 0.175 이하, 0.17 이하, 0.165 이하, 0.163 이하, 또는 0.16 이하의 Cx 값을 나타낼 수 있다.
일구현예의 상기 청색 발광층은, CIE 색좌표에서 0.06 이상, 0.065 이상, 0.067 이상, 0.069 이상, 또는 0.070 이상 및/또는 0.11 이하, 0.105 이하, 0.095이하, 0.09 이하, 0.087 이하, 0.085 이하, 0.083 이하, 또는 0.085 이하의 Cy 값을 나타낼 수 있다.
일구현예의 표시장치에서, 예를 들어, 상기 녹색 화소 내에 배치되어 있는 녹색 발광층은, 전압 인가 시, 녹색광 방출 피크와 상기 녹색광 방출 피크와 다른 제2 발광피크를 나타내도록 구성되고, 상기 녹색광 방출 피크와 상기 제2 발광 피크 간의 제2 파장 차이는 10 nm 이상 및 150 nm 이하일 수 있다.
상기 제2 발광 피크는 상기 녹색광 방출 피크보다 더 긴 파장 영역에 존재할 수 있다. 상기 제2 발광 피크는 상기 녹색광 방출 피크보다 더 짧은 파장 영역에 존재할 수 있다.
상기 제2 발광 피크는, 480 nm - 580 nm, 485 nm - 575 nm, 490 nm - 570 nm, 495 nm - 565 nm, 500 nm - 560 nm, 505 nm - 555 nm, 510 nm - 550 nm, 515 nm - 545 nm, 520 nm - 540 nm, 525 nm- 535 nm, 또는 530 nm - 538 nm, 또는 이들의 조합의 범위에서 중심 파장을 가질 수 있다.
상기 제2 파장 차이는, 15 nm 이상, 20nm 이상, 25 nm 이상, 30 nm 이상, 35 nm 이상, 40 nm 이상, 45 nm 이상, 또는 50 nm 이상일 수 있다. 상기 제2 파장 차이는 120 nm 이하, 110 nm 이하, 100 nm 이하, 90 nm 이하, 80 nm 이하, 70 nm 이하, 65 nm 이하, 60 nm 이하, 55 nm 이하, 50 nm 이하, 45 nm 이하, 40 nm 이하, 35 nm 이하, 30 nm 이하, 25 nm 이하, 20 nm 이하, 또는 18 nm 이하일 수 있다.
상기 녹색 발광층은, 녹색발광 양자점들(G1)과 함께 상기 제2 발광 피크의 광을 방출하도록 구성되고, 상기 녹색 발광 양자점들과 다른 조성을 가지는 복수개의 제2 양자점들(G2) 을 더 포함할 수 있다. (참조: 도 3b)
상기 녹색 발광층에서 상기 녹색 발광 양자점(들) 또는 제2 양자점(들)은 인듐, 인, 및 선택에 따라 아연을 포함하는 III-V족 화합물, 아연셀레나이드 텔루라이드, 아연 텔루라이드, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일구현예에서, 상기 녹색 발광 양자점(들) 또는 제2 양자점(들)은 상기 III-V족 화합물, 아연셀레늄텔루라이드(ZnTeySe1-y) (여기서 y는 0.3 이상, 0.4 이상, 0.5 이상, 0.6 이상 및 0.9 이하, 0.8 이하, 0.7 이하), 또는 이들의 조합을 포함하는 반도체 나노결정 코어 및 상기 반도체 나노결정 코어 상에 배치되고 상기 반도체 나노결정 코어와 다른 조성을 가지는 반도체 나노결정 쉘을 포함할 수 있다. 상기 반도체 나노결정 쉘은 아연 칼코겐화물 (아연셀레나이드, 아연설파이드, 또는 이들의 조합)을 포함할 수 있다.
상기 III-V족 화합물은, 인듐(In), 인(P), 및 선택에 따라 아연(Zn)을 포함할 수 있다. 상기 코어는, InP 또는 InZnP 를 포함할 수 있다. 상기 코어는 아연셀레늄텔루라이드(ZnTeySe1-y) 를 포함할 수 있다.
상기 쉘 또는 상기 아연 칼코겐화물은, 아연, 및 칼코겐원소 (예컨대, 황, 셀레늄, 또는 이들의 조합)을 포함할 수 있다. 상기 쉘은 인접하는 층들이 서로 상이한 조성을 가지는 다층쉘일 수 있다. 상기 쉘 또는 상기 아연 칼코겐화물은 ZnSe, ZnS, ZnSeS, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 녹색 발광 양자점(들) 또는 제2 양자점(들)에서 상기 쉘의 두께는 1 nm 이상, 1.5 nm 이상, 2 nm 이상, 또는 2.5 nm 이상 및 5 nm 이하, 4 nm 이하, 3 nm 이하, 2 nm 이하, 또는 1.5 nm 이하일 수 있다. 상기 쉘은 반경 방향으로 변화하는 조성을 가질 수 있다. 예컨대, 상기 쉘이 ZnSeS 를 포함하는 경우, 황의 함량이 반경 방향을 따라 증가할 수 있으며 상기 쉘의 최외각층은 ZnS 를 포함할 수 있거나 혹은 ZnS로 이루어질 수) 있다. 일구현예에서, 안쪽의 층은 ZnSe, 또는 ZnSeS 를 포함하거나 이로 이루어질 수 있다.
상기 녹색 발광 반도체 나노결정 입자는, 80% 이상, 예컨대, 85% 이상의 양자 효율을 나타낼 수 있다.
상기 녹색 발광 양자점(들) 또는 제2 양자점(들)의 형상은, 특별히 제한되지 않으며, 구, 다면체, 멀티 포드, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 녹색 발광 양자점(들) 또는 제2 양자점(들)의 (평균) 크기가 3 nm 이상, 4 nm 이상, 5 nm 이상, 5.5 nm 이상, 6 nm 이상, 6.5 nm 이상, 7 nm 이상, 7.5 nm 이상, 또는 8 nm 이상 및 50 nm 이하, 40 nm 이하, 35 nm 이하, 30 nm 이하 25 nm 이하, 20 nm 이하, 15 nm 이하, 10 nm 이하, 9 nm 이하, 8 nm 이하, 7 nm 이하, 6 nm 이하, 또는 5.5 nm 이하일 수 있다.
일구현예에서, 상기 녹색 발광 양자점들 또는 상기 제2 양자점들은 아연, 셀레늄, 및 텔루리움을 포함하고, 상기 녹색 발광 양자점들 또는 상기 제2 양자점들에서 셀레늄에 대한 텔루리움의 몰 비(Te/Se)는 0.1 이상, 0.15 이상, 0.2 이상, 0.25 이상, 0.3 이상, 0.35 이상, 0.4 이상, 0.45 이상, 또는 0.5 이상일 수 있다. 상기 녹색 발광 양자점들 또는 상기 제2 양자점들에서 셀레늄에 대한 텔루리움의 몰 비(Te/Se)는 4 이하, 3.5 이하, 3 이하, 2.5 이하, 2 이하, 1.5 이하, 또는 1 이하일 수 있다.
상기 녹색 발광 양자점들 또는 상기 제2 양자점들은 망간, 구리, 또는 이들의 조합을 포함하지 않을 수 있다.
상기 녹색 발광 양자점들 또는 상기 제2 양자점들은 황 및 셀레늄을 포함할 수 있으며, 이 때에 셀레늄에 대한 황(S/Se) 의 비율은, 0 초과, 예컨대, 0.5 이상, 0.8 이상, 1 이상, 또는 1.2 이상 및 8 이하, 7.5 이하, 7 이하, 6.5 이하, 6 이하, 5.5 이하, 5 이하, 4.5 이하, 4 이하, 3.7 이하, 3 이하, 또는 2.5 이하일 수 있다.
상기 녹색광 방출 피크 대비 제2 발광 피크의 강도 비율은 0.05 이상, 0.1 이상, 0.15 이상, 0.2 이상, 또는 0.25 이상일 수 있다. 상기 녹색광 방출 피크 대비 제2 발광 피크의 강도 비율은 0.6 이하, 0.55 이하, 0.5 이하, 0.45 이하, 0.4 이하, 0.35 이하, 0.3 이하, 0.25 이하, 0.2 이하, 또는 0.15 이하일 수 있다.
상기 표시 장치에서, 발광층의 두께는 적절히 선택할 수 있다. 일구현예에서, 발광층은 양자점들의 모노레이어(들)를 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 발광층은 양자점들의 모노레이어를 1층 이상, 예컨대, 2층 이상, 3층 이상, 또는 4층 이상 및 20층 이하, 10층 이하, 9층 이하, 8층 이하, 7층 이하, 또는 6층 이하로 포함할 수 있다. 발광층은 5nm 이상, 예컨대, 10 nm 이상, 20 nm 이상, 또는 30 nm 이상 및 200nm 이하, 예컨대, 150 nm 이하, 100 nm 이하, 90 nm 이하, 80 nm 이하, 70 nm 이하, 60 nm 이하, 또는 50 nm 이하의 두께를 가질 수 있다, 발광층은, 예컨대 약 10nm 내지 150nm, 예컨대 약 20nm 내지 100nm, 예컨대 약 30nm 내지 50nm의 두께를 가질 수 있다.
양자점 발광층을 형성하는 단계는, 양자점들을 포함하는 조성물을 얻고 이를 적절한 방법으로 (예컨대, 스핀 코팅, 잉크젯 인쇄 등에 의해) 기판 또는 전하 보조층 상에 도포(apply) 또는 퇴적(deposit)함에 의해 수행될 수 있다.
전술한 구조/조성을 가지는 상기 적색 발광 양자점, 상기 녹색 발광 양자점, 상기 청색 발광 양자점, 또는 제1/2 양자점들은 적절한 방법으로 (예컨대, 화학식 습식 방법에 의해) 제조할 수 있다.
일구현예에서, 예를 들어 코어쉘 구조를 가지는 상기 양자점들을 제조하는 방법은, 상기 코어를 얻는 단계; 금속 (예컨대, 아연)을 함유하는 제1 쉘 전구체 및 유기 리간드를 함유하는 제1 쉘 전구체 용액을 준비하는 단계; 비금속 원소 (예컨대, 황, 셀레늄, 또는 이들의 조합)를 함유하는 제2 쉘 전구체를 준비하는 단계; 및 상기 제1 쉘 전구체 용액을 반응온도 (예컨대, 180도씨 이상, 200도씨 이상, 240도씨 이상, 또는 280도씨 이상 내지 360도씨 이하, 340 도씨 이하, 또는 320도씨 이하)로 가열하고 상기 코어 및 상기 제2 쉘 전구체를 부가하여 상기 제1 반도체 나노결정 코어 상에 제2 반도체 나노결정의 쉘을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 상기 코어를 그 제조에 사용한 반응계로부터 분리하고 유기 용매에 분산시켜 코어 용액을 준비하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서 쉘 형성을 위해, 진공 하에 용매 및 선택에 따라 리간드 화합물을 소정의 온도 (예컨대, 100도씨 이상)로 가열 (또는 진공처리)하고, 불활성 기체 분위기로 바꾸어 다시 소정의 온도 (예컨대, 100 도씨 이상)으로 가열한다. 이어서, 코어를 투입하고, 쉘 전구체들을 순차적으로 또는 동시에 투입하고, 소정의 반응온도로 가열하여 반응을 수행한다. 쉘 전구체들은 상이한 비율의 혼합물을 반응시간 동안 순차적으로 투입할 수 있다.
일구현예의 양자점들에서 코어는, 적절한 방법에 의해 제조할 수 있다. 상기 유기 용매는, 헥사데실아민 등의 C6 내지 C22의 1차아민, 다이옥틸아민 등의 C6 내지 C22의 2차아민, 트리옥틸아민 등의 C6 내지 C40의 3차아민, 피리딘 등의 질소함유 헤테로고리 화합물, 옥타데센 등의 C6 내지 C40의 올레핀, 헥사데칸, 옥타데칸, 스쿠알렌(squalane) 등의 C6 내지 C40의 지방족 탄화수소, 페닐도데칸, 페닐테트라데칸, 페닐 헥사데칸 등 C6 내지 C30의 알킬기로 치환된 방향족 탄화수소, 적어도 하나 (예컨대, 1개, 2개, 또는 3개)의 C6 내지 C22의 알킬기로 치환된 1차, 2차, 또는 3차 포스핀 (예컨대, 트리옥틸아민), (예컨대, 1개, 2개, 또는 3개)의 C6 내지 C22의 알킬기로 치환된 포스핀옥사이드(e.g. 트리옥틸포스핀옥사이드), 페닐 에테르, 벤질 에테르 등 C12 내지 C22의 방향족 에테르, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 유기 리간드는 제조된 양자점들의 표면을 배위하며, 나노 결정이 용액 상에 잘 분산되어 있도록 할 수 있다. 상기 유기 리간드는, RCOOH, RNH2, R2NH, R3N, RSH, RH2PO, R2HPO, R3PO, RH2P, R2HP, R3P, ROH, RCOOR', RPO(OH)2, R2POOH (여기서, R, R'는 각각 독립적으로 C1 이상, C6 이상, 또는 C10 이상 및 C40 이하의 치환 또는 비치환의 지방족 탄화수소, 또는 C6 내지 C40의 치환 또는 비치환의 방향족 탄화수소, 또는 이들의 조합을 포함), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 리간드는 단독으로 또는 2 이상의 화합물의 혼합물로 사용될 수 있다.
반응 종료 후, 반응 생성물에 비용매(nonsolvent)를 부가하면 상기 리간드 화합물이 배위된 나노 결정입자들이 분리될 수 있다. 비용매는, 코어 형성 및/또는 쉘 형성 반응에 사용된 상기 용매와 혼화되지만 제조된 나노 결정을 분산시킬 수 없는 극성 용매일 수 있다. 비용매는, 반응에 사용한 용매에 따라 결정할 수 있으며, 예컨대, 아세톤, 에탄올, 부탄올, 이소프로판올, 에탄다이올, 물, 테트라히드로퓨란(THF), 디메틸술폭시드(DMSO), 디에틸에테르(diethylether), 포름 알데하이드, 아세트 알데하이드, 에틸렌 글라이콜, 상기 나열된 용매들과 유사한 용해도 파라미터(solubility parameter)를 갖는 용매, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 분리는, 원심 분리, 침전, 크로마토 그래피, 또는 증류를 이용할 수 있다. 분리된 나노 결정은 필요에 따라 세정 용매에 부가되어 세정될 수 있다. 세정 용매는 특별히 제한되지 않으며, 상기 리간드와 유사한 용해도 파라미터를 갖는 용매를 사용할 수 있으며, 그 예로는 헥산, 헵탄, 옥탄, 클로로포름, 톨루엔, 벤젠 등을 들 수 있다.
상기 양자점들은, 물, 전술한 비용매, 또는 이들의 조합에 대하여 비분산성 또는 비수용성일 수 있다. 상기 양자점들은, 전술한 유기 용매 내에 분산될 수 있다. 일구현예에서, 상기 양자점들은, C6 내지 C40의 지방족 탄화수소, C6 내지 C40의 치환 또는 미치환의 방향족 탄화수소, 또는 이들의 조합에 분산될 수 있다.
상기 전계 발광 표시 장치는, 제1 전극 및 제2 전극 (예컨대, 애노드와 캐소드) 사이에 전하 (정공 또는 전자) 보조층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전계 발광 표시 장치는, 상기 애노드 (10)와 상기 양자점 발광층(30) 사이에 및/또는 상기 캐소드(50) 와 상기 양자점 발광층(30) 사이에 정공 보조층(20) 또는 전자 보조층(40)을 포함할 수 있다. (참조: 도 1 및 도 2)
일구현예에 따른 발광 소자는, 정공 보조층을 더 포함할 수 있다. 상기 정공 보조층(12)은 제1 전극(11)과 발광층(13) 사이에 위치한다. 정공 보조층(12)은 정공 주입층, 정공 수송층 및/또는 전자 (또는 정공) 차단층을 포함할 수 있다. 정공 보조층(12)은, 단일 성분의 층이거나 혹은 인접하는 층들이 상이한 성분을 포함하는 다층 구조일 수 있다.
정공 보조층(12)의 HOMO 에너지 준위는 정공 보조층(12)으로부터 발광층(13)으로 전달되는 정공의 이동성이 강화하기 위해 발광층(13) 의 HOMO 에너지 준위와 매칭될 수 있는 HOMO 에너지 준위를 가질 수 있다. 일구현예에서, 정공 보조층(12)은 제1 전극(11)에 가깝게 위치하는 정공 주입층과 발광층(13) 에 가깝게 위치하는 정공 수송층을 포함할 수 있다.
정공 보조층(12) (예컨대, 정공 수송층, 정공 주입층, 또는 전자 차단층)에 포함되는 재료는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 폴리(9,9-디옥틸-플루오렌-코-N-(4-부틸페닐)-디페닐아민) (Poly(9,9-dioctyl-fluorene-co-N-(4-butylphenyl)-diphenylamine), TFB), 폴리아릴아민, 폴리(N-비닐카바졸)(poly(N-vinylcarbazole), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)폴리스티렌 설포네이트(poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate, PEDOT:PSS), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), N,N,N',N'-테트라키스(4-메톡시페닐)-벤지딘(N,N,N',N'-tetrakis(4-methoxyphenyl)-benzidine, TPD), 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]비페닐(4-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl, α-NPD), m-MTDATA (4,4',4"-Tris[phenyl(m-tolyl)amino]triphenylamine), 4,4',4"-트리스(N-카바졸릴)-트리페닐아민(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)-triphenylamine, TCTA), 1,1-비스[(디-4-토일아미노)페닐시클로헥산 (TAPC), p형 금속 산화물 (예를 들어, NiO, WO3, MoO3 등), 그래핀옥사이드 등 탄소 기반의 재료 및 이들의 조합에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
정공 보조층(들)에서, 각 층의 두께는 적절히 선택할 수 있다. 예컨대, 각 층의 두께는 5 nm 이상, 10 nm 이상, 15 nm 이상, 또는 20 nm 이상 및 100nm 이하, 90nm 이하, 80nm 이하, 70nm 이하, 60nm 이하, 50nm 이하, 예컨대, 40 nm 이하, 35 nm 이하, 또는 30 nm 이하일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
전자 보조층(14)은 발광층(13)과 제2 전극(15) 사이에 위치한다. 전자 보조층(14)은 예컨대 전자 주입층, 전자 수송층 및/또는 정공 (또는 전자) 차단층을 포함할 수 있다. 상기 전자 보조층은, 예를 들어, 전자의 주입을 용이하게 하는 전자 주입층(EIL), 전자의 수송을 용이하게 하는 전자 수송층(ETL), 정공의 이동을 저지하는 정공 차단층 (HBL) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일구현예에서, 전자 수송층과 캐소드 사이에 전자 주입층이 배치될 수 있다. 예컨대 정공 차단층은 발광층과 전자 수송(주입)층 사이에 배치될 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 각 층의 두께는 적절히 선택할 수 있다. 예컨대, 각층의 두께는 1 nm 이상 및 500 nm 이하일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 전자 주입층은 증착에 의해 형성되는 유기층일 수 있다. 전자 수송층은 무기 산화물 나노입자를 포함하거나 혹은 증착에 의해 형성되는 유기층일 수 있다.
상기 전자 수송층(ETL) 및/또는 전자 주입층, 및/또는 정공 차단층은 예컨대 1,4,5,8-나프탈렌-테트라카르복실릭 디안하이드라이드(1,4,5,8-naphthalene-tetracarboxylic dianhydride, NTCDA), 바소쿠프로인(bathocuproine, BCP), 트리스[3-(3-피리딜)-메시틸]보레인(3TPYMB), LiF, Alq3, Gaq3, Inq3, Znq2, Zn(BTZ)2, BeBq2, ET204(8-(4-(4,6-di(naphthalen-2-yl)-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl)quinolone), 8-hydroxyquinolinato lithium (Liq), n형 금속 산화물 (예를 들어, ZnO, HfO2 등) 및 이들의 조합에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전자 보조층(14)은 전자 수송층을 포함할 수 있다 전자 수송층은 복수개의 나노입자들을 포함할 수 있다.
상기 나노입자는, 아연을 포함하는 금속 산화물을 포함할 수 있다.
상기 금속 산화물은, 아연 산화물, 아연 마그네슘 산화물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 금속 산화물은 Zn1-x MxO (여기서, M은 Mg, Ca, Zr, W, Li, Ti, Y, Al 또는 이들의 조합이고 0 ≤ x ≤ 0.5) 를 포함할 수 있다. 일구현예에서, 화학식 1에서 M은 마그네슘(Mg)일 수 있다. 일구현예에서, 화학식 1에서 x는 0.01 이상 및 0.3 이하, 예컨대, 0.25 이하, 0.2 이하, 또는 0.15 이하일 수 있다.
발광층에 포함되어 있는 전술한 양자점들의 LUMO의 절대값은 상기 금속 산화물의 LUMO의 절대값보다 크거나 작을 수 있다. 상기 나노입자의 평균크기는, 1 nm 이상, 예컨대, 1.5 nm 이상, 2 nm 이상, 2.5 nm 이상, 또는 3 nm 이상 및 10 nm 이하, 9 nm 이하, 8 nm 이하, 7 nm 이하, 6 nm 이하, 또는 5 nm 이하일 수 있다.
일구현예에서, 전자 보조층(14) (예컨대, 전자 주입층, 전자 수송층 또는 정공 차단층) 각각의 두께는, 5 nm 이상, 6 nm 이상, 7 nm 이상, 8 nm 이상, 9 nm 이상, 10 nm 이상, 11 nm 이상, 12 nm 이상, 13 nm 이상, 14 nm 이상, 15 nm 이상, 16 nm 이상, 17 nm 이상, 18 nm 이상, 19 nm 이상, 또는 20 nm 이상, 및 120 nm 이하, 110 nm 이하, 100 nm 이하, 90 nm 이하, 80 nm 이하, 70 nm 이하, 60 nm 이하, 50 nm 이하, 40 nm 이하, 30 nm 이하, 또는 25 nm 이하일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일구현예에 따른 소자는, 노멀 구조를 가질 수 있다. 일구현예에서, 상기 소자는, 투명기판 (100) 위에 배치된 애노드 (10)는 금속 산화물 기반의 투명 전극 (예컨대, ITO 전극)을 포함할 수 있고, 상기 애노드와 마주보는 캐소드 (50)는 (예컨대, 비교적 낮은 일함수의) 도전성 금속 (Mg, Al 등)을 포함할 수 있다. 정공 보조층(20) (예컨대, PEDOT:PSS 및/또는 p형 금속 산화물 등의 정공 주입층 그리고/혹은 TFB 및/또는 PVK가 정공 수송층)이 상기 투명 전극 (10) 과 발광층 (30) 사이에 배치될 수 있다. 정공 주입층은 투명전극에 가까이 정공 수송층은 발광층에 가깝게 배치될 수 있다. 양자점 발광층 (30)과 캐소드 (50) 사이에는, 전자 주입층/수송층 등 전자 보조층 (40)이 배치될 수 있다. (참조: 도 1)
다른 구현예의 소자는 Inverted 구조를 가질 수 있다. 여기에서는 투명기판 (100) 위에 배치된 캐소드 (50)가 금속 산화물 기반의 투명 전극 (예컨대, ITO) 을 포함할 수 있고, 상기 캐소드와 마주보는 애노드 (10)는 (예컨대, 비교적 높은 일함수의) 금속 (Au, Ag 등)을 포함할 수 있다. 예를 들어, (선택에 따라 도핑된) n형 금속 산화물 (결정성 Zn 금속 산화물) 등이 전자 보조층 (예컨대, 전자 수송층) (40)으로서 상기 투명 전극 (50)과 발광층(30) 사이에 배치될 수 있다. 금속 애노드 (10) 와 양자점 발광층 (30) 사이에는 MoO3 또는 다른 p 형 금속 산화물이 정공 보조층 (예컨대, TFB 및/또는 PVK를 포함한 정공 수송층 그리고/혹은 MoO3 또는 다른 p 형 금속 산화물을 포함한 정공 주입층) (20)으로 배치될 수 있다. (참조: 도 2)
전술한 소자는, 적절한 방법에 의해 제조할 수 있다. 예컨대, 상기 전계발광 소자는, 전극이 형성된 기판 상에 선택에 따라 정공 보조층을 (예컨대, 증착 또는 코팅에 의해) 형성하고, 양자점들을 포함하는 발광층 (예컨대, 전술한 양자점들의 패턴)을 형성하고, 상기 발광층 상에 (선택에 따라 전자 보조층 및) 및 전극을 (예컨대, 증착 또는 코팅에 의해) 형성하여 제조할 수 있다. 전극/정공 보조층/전자 보조층의 형성 방법은 적절히 선택할 수 있으며 특별히 제한되지 않는다.
일구현예의 표시 장치에서, 상기 (청색 또는 녹색) 양자점 발광층은 최대 외부양자효율(EQE)가 7% 이상, 7.5% 이상, 7.7% 이상, 8% 이상, 8.5% 이상, 9% 이상, 9.6% 이상, 9.7% 이상, 또는 10% 이상일 수 있다. 일구현예의 표시 장치는 전술한 혼합 발광층을 포함함에 의해 증가된 휘도를 나타낼 수 있다.
일구현예에서, 상기 표시장치는, 녹색화소(광)의 최대 휘도가 100,000 cd/m2 이상, 110,000 cd/m2 이상, 120,000 cd/m2 이상, 130,000 cd/m2 이상, 140,000 cd/m2 이상, 150,000 cd/m2 이상, 160,000 cd/m2 이상, 또는 170,000 cd/m2 이상일 수 있다.
상기 장치는, 청색화소(광)의 최대 휘도가 30,000 cd/m2 이상, 31,000 cd/m2 이상, 32,000 cd/m2 이상, 33,000 cd/m2 이상, 34,000 cd/m2 이상, 35,000 cd/m2 이상, 36,000 cd/m2 이상, 37,000 cd/m2 이상, 38,000 cd/m2 이상, 39,000 cd/m2 이상, 40,000 cd/m2 이상, 44,000 cd/m2 이상, 50,000 cd/m2 이상, 또는 52,000 cd/m2 이상일 수 있다.
이하에서는 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로써 발명의 범위가 제한되어서는 아니된다.
[실시예]
분석 방법
[1] 광발광 (Photoluminescence) 분석
Hitachi F-7000 스펙트로포토미터를 이용하여 소정의 조사 파장 (e.g., 372 nm) 에서 제조된 양자점의 광발광(photoluminescence: PL) 스펙트럼을 얻는다.
[2] 전계발광 분광 분석
전압을 인가하면서 전압에 따른 전류를 Keithley 2635B source meter로 측정하고 CS2000 분광기를 사용해 EL 발광 휘도를 측정한다.
합성은 특별히 언급하지 않는 한 불활성 기체 분위기 (질소 flowing 조건 하) 에서 수행한다. 전구체 함량은 특별한 언급이 없으면 몰 함량이다.
합성예 1:
[1] ZnSe 또는 ZnTeSe 코어의 제조
셀레늄 및 텔루리움을 트리옥틸포스핀 (TOP)에 분산시켜 2M 의 Se/TOP stock solution 및 0.1 M 의 Te/TOP stock solution 을 얻는다.
아연 아세테이트(zinc acetate) 0.125 mmol을 올레산 (oleic acid) 0.25 mmol 및 헥사데실아민 0.25 mmol 과 함께 트리옥틸아민 10mL를 반응기에 넣고 진공 하에 120도씨로 가열한다. 1시간 후 반응기 내 분위기를 질소로 전환한다.
300도씨로 가열한 후 위에서 준비한 Se/TOP stock solution 및 Te/TOP stock solution을 소정의 Te/Se 몰 비율 (0, 1/33, 1/20, 1/15) 로 신속히 주입한다.
[2] ZnSeS/ZnS 다층쉘 형성
Zinc acetate 1.8mmoL (0.336g), oleic acid 3.6mmol (1.134g), 및 trioctylamine 10mL를 플라스크에 넣고 120℃에서 10분간 진공처리한다. 질소(N2)로 상기 플라스크 내를 치환한 후 180℃로 승온한다. 여기에, 위에서 제조된 코어를 10초 내에 넣고, 이어서 소정량의 Se/TOP 을 아연올리에이트와 함께 천천히 주입한 다음 280℃로 승온한다. 그 후 소정량의 S/TOP 를 아연올리에이트와 함께 넣고 320℃로 승온하여 10분 반응한다. 연속하여, 소정량의 Se/TOP 및 소정량의 S/TOP 아연올리에이트와 함께 천천히 주입하고 다시 20분 반응한다.
상기 반응이 모두 끝난 후 반응기를 냉각하고, 제조된 나노결정 을 ethanol로 원심 분리하여 toluene에 분산시킨다.
제조된 양자점들의 광발광분석을 수행하고 그 결과를 도 4에 나타낸다.
도 4로부터, Te 의 함량의 증가에 따라 파장을 제어할 수 있으나, 발광피크의 반치폭이 크게 증가하고 장파장 영역에서의 발광이 증가함을 확인한다.
실험예 1:
합성예 1에서 제조한 4종의 청색 양자점이 구현할 수 있는 색좌표를 발광 스펙트럼으로부터 계산하고 이를 하기 표 1에 정리한다. 하기 표 1 의 결과로부터, 합성된 4종의 청색 양자점들은 DCI 청색 발광원 색좌표 Cx 0.15, Cy 0.06 와 차이가 있고, Te 함량 증가에 의한 색좌표 조정에는 색표현의 한계가 있음을 확인한다.
Te 비율 (Te/Se) 0% 1/33 1/20 1/15
Cx 0.159 0.15 0.14 0.132
Cy 0.018 0.046 0.075 0.101
실험예 2: 합성예 1에서 제조한 청색 양자점 (Te 0 및 Te 1/15)들로 이루어진 발광층과, Te free 양자점을 녹색발광 양자점 (발광파장: 545 nm) 과 혼합하여 제조되는 발광층에 대하여, 발광 스펙트럼으로부터 광학특성 및 상대적인 색재현율을 시뮬레이션으로 구하고 그 결과를 하기 표 2에 정리한다.
발광층 조성 상대휘도 Cx Cy 상대적 색재현율
Te free (Te 0) 58% 0.150 0.046 0%
Te 1/15 100% 0.132 0.101 -14%
Te free 91% + green QD 9% 102% 0.158 0.080 -3.7%
하기 표 2의 결과로부터, 녹색 발광 양자점과의 혼합은 색좌표 조정 자유도를 증가시키고 휘도 향상을 가져올 수 있음을 확인한다.
실험예 3:
합성예 1에서 제조한 청색 양자점 (Te 1/33 및 Te 1/20)을 옥탄에 분산시켜 제조한 양자점 용액, 그리고 합성예 1에서 제조한 청색 양자점 (Te 1/33) 을 합성예 2에서 제조한 녹색발광 양자점(QG) 1중량%, 3 중량%, 5 중량%, 또는 7 중량% 혼합하여 옥탄에 분산시킨 양자점 용액을 각각 준비하고, 이를 사용하여 아래의 방법에 따라 전계발광 소자를 제작한다:
ITO 전극(애노드)이 증착된 유리 기판 상에 PEDOT:PSS 및 TFB (또는 PVK)층을 정공 보조층으로서 스핀 코팅 방법으로 형성한다. 형성된 TFB (또는 PVK)층 위에 양자점 용액을 스핀 코팅하여 양자점 발광층을 형성한다. 상기 양자점 발광층 상에 상기 전자 보조층으로서, ZnO 나노입자층을 형성하고, 이 후에 Al 전극을 증착으로 형성한다.
ITO 전극과 Al 전극 사이에 전압 (0~7V)을 가하면서 발광 물성을 측정한다. 측정된 전계 발광 물성을 하기 표 6 및 도 5에 정리한다.
EQE (max) Luminance Max(cd/m2)
Te 1/33 only 9.6% 35,400
Te 1/33 + QG 1% 9.8% 44,600
Te 1/33 + QG 3% 10.2% 53,000
Te 1/33 + QG 5% 9.9% 68,500
Te 1/33 + QG 7% 9.3% 80,900
도 5의 결과로부터, 녹색발광 양자점(QG)이 혼합된 청색 발광층의 경우, 전압 인가에 의해 청색 발광 피크와 녹색 발광 피크를 모두 나타낼 수 있음을 확인한다. 표 7의 결과로부터 녹색발광 양자점이 혼합된 청색 발광층의 경우, 향상된 휘도를 나타낼 수 있음을 확인한다.
제조된 발광층에 대하여 색좌표를 측정한 결과 녹색 발광 양자점의 도입에 의해 Cx 및 Cy 가 조정될 수 있음을 확인한다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (18)

  1. 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소를 포함하는 전계 발광(EL) 표시 장치로서, 상기 장치는,
    서로 마주보는 제1 전극과 제2 전극; 그리고,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되고, 카드뮴을 포함하지 않는 양자점 발광층을 포함하고,
    상기 양자점 발광층은, 상기 적색 화소 내에 배치되고 복수개의 적색발광 양자점들을 포함하는 적색 발광층, 상기 녹색 화소 내에 배치되고 복수개의 녹색 발광 양자점을 포함하는 녹색 발광층, 및 상기 청색 화소 내에 배치되고 청색발광 양자점을 포함하는 청색 발광층을 포함하고,
    상기 청색 발광층은, 전압 인가 시, 청색광 방출 피크와, 상기 청색광 방출 피크와 다른 제1 발광 피크를 나타내도록 구성되고, 상기 청색광 방출 피크와 상기 제1 발광 피크 간의 제1 파장 차이가 20 nm 이상 및 150 nm 이하이거나,
    혹은 상기 녹색 발광층은, 전압 인가 시, 녹색광 방출 피크와 상기 녹색광 방출 피크와 다른 제2 발광피크를 나타내도록 구성되고, 상기 녹색광 방출 피크와 상기 제2 발광 피크 간의 제2 파장 차이는 10 nm 이상 및 150 nm 이하인 전계발광 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 파장 차이는 30 nm 이상 및 80 nm 이하인 전계발광 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 발광 피크는 상기 청색광 방출 피크보다 더 긴 파장 영역에 존재하는 전계 발광 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 파장 차이는, 15 nm 이상 및 50 nm 이하인 전계발광 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 발광 피크는 상기 녹색광 방출 피크보다 더 짧은 파장 영역에 존재하는 전계발광 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 청색광 방출 피크 대비 상기 제1 발광 피크의 강도 비율은 0.1 이상 및 0.6 이하인 전계발광 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 청색 발광층은, CIE 색좌표에서 0.14 이상 및 0.18 이하의 Cx 값을 나타내거나,
    상기 청색 발광층은, CIE 색좌표에서 0.06 이상 및 0.11 이하의 Cy 값을 나타내는 전계발광 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 청색 발광층은, 최대 휘도가 36,000 cd/m2 이상을 나타내도록 구성되는 전계발광 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 녹색 발광층은, 최대 휘도가 100,000 cd/m2 이상을 나타내도록 구성되는 전계발광 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 청색 발광층은, 상기 제1 발광 피크의 광을 방출하도록 구성되고, 상기 청색 발광 양자점들과 다른 조성을 가지는 복수개의 제1 양자점들을 더 포함하는 전계발광 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 청색 발광 양자점들은, 텔루리움을 포함하는 아연 칼코겐화물을 포함하는 전계발광 표시 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 복수개의 제1 양자점들은 인듐, 인, 및 선택에 따라 아연을 포함하는 III-V족 화합물, 아연셀레나이드 텔루라이드(ZnTeySe1-y) (여기서 y는 0.3 이상 및 0.9 이하), 아연 텔루라이드, 또는 이들의 조합을 포함하는 전계발광 표시 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 청색 발광층에서, 상기 복수개의 제1 양자점들의 함량은 상기 청색 발광 양자점들의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 이상 및 10 중량% 이하인 전계발광 표시 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 청색 발광층에서, 상기 복수개의 제1 양자점들의 함량은 상기 청색 발광 양자점들의 총 중량을 기준으로 1 중량% 이상 및 7 중량% 이하인 전계발광 표시 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 청색 발광 양자점들과 상기 복수개의 제1 양자점들은 상기 청색 발광층 내에서 혼합되어 있는 전계발광 표시 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 녹색 발광층은, 상기 제2 발광 피크의 광을 방출하도록 구성되고, 상기 녹색 발광 양자점들과 다른 조성을 가지는 복수개의 제2 양자점들을 더 포함하는 전계발광 표시 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 녹색 발광 양자점은, 인듐, 인, 및 선택에 따라 아연을 포함하는 III-V족 화합물, 아연셀레나이드 텔루라이드, 아연 텔루라이드, 또는 이들의 조합을 포함하는 전계발광 표시 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 녹색 발광층에서, 상기 복수개의 제2 양자점들의 함량은 상기 청색 발광 양자점들의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 이상 및 10 중량% 이하인 전계발광 표시 장치.
KR1020210035491A 2021-03-18 2021-03-18 전계발광 표시 장치 KR20220130505A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210035491A KR20220130505A (ko) 2021-03-18 2021-03-18 전계발광 표시 장치
US17/696,956 US20220302402A1 (en) 2021-03-18 2022-03-17 Electroluminescent display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210035491A KR20220130505A (ko) 2021-03-18 2021-03-18 전계발광 표시 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220130505A true KR20220130505A (ko) 2022-09-27

Family

ID=83285111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210035491A KR20220130505A (ko) 2021-03-18 2021-03-18 전계발광 표시 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20220302402A1 (ko)
KR (1) KR20220130505A (ko)

Also Published As

Publication number Publication date
US20220302402A1 (en) 2022-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110240896B (zh) 量子点以及包括其的电致发光器件和电子器件
KR102649299B1 (ko) 전계발광 표시 장치
CN110172348B (zh) 半导体纳米晶体颗粒、其制造方法、和包括其的量子点群及发光器件
KR102424444B1 (ko) 반도체 나노결정 입자 및 이를 포함하는 소자
CN110400886B (zh) 发光膜、其制造方法和含该发光膜的发光器件和显示装置
WO2014088667A2 (en) Light emitting device including tandem structure
KR20190106825A (ko) 반도체 나노결정 입자 및 그의 제조 방법과 이를 포함하는 소자
EP3730589B1 (en) Light emitting device and display device including the same
KR20190106826A (ko) 양자점
US11981850B2 (en) Quantum dots, and an electronic device including the same
KR20200087715A (ko) 코어쉘 양자점 및 이를 포함하는 전자 소자
KR20220130505A (ko) 전계발광 표시 장치
US20220416187A1 (en) Display device and light emitting device
KR20230044850A (ko) 전계발광소자 및 반도체 나노입자
US20210115331A1 (en) Quantum dots, and an electronic device including the same
KR20230031175A (ko) 전계발광소자 및 반도체 나노입자
KR20230029556A (ko) 전계발광소자 및 표시장치
KR20230054099A (ko) 전계발광소자 및 이를 포함하는 표시 장치
KR20230061287A (ko) 전계발광소자 및 그 제조방법과 이를 포함하는 표시 장치
KR20240075717A (ko) 전계발광소자 및 이를 포함하는 표시 장치
KR20230100685A (ko) 전계발광소자, 적층구조물, 및 이를 포함하는 표시 장치
KR20240031196A (ko) 전계발광소자 및 이를 포함하는 표시 장치
KR20230032348A (ko) 반도체 나노입자의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination