KR20220148634A - High-luminance quantum dot light-emitting device and method of manufacturing the same - Google Patents

High-luminance quantum dot light-emitting device and method of manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
KR20220148634A
KR20220148634A KR1020210055968A KR20210055968A KR20220148634A KR 20220148634 A KR20220148634 A KR 20220148634A KR 1020210055968 A KR1020210055968 A KR 1020210055968A KR 20210055968 A KR20210055968 A KR 20210055968A KR 20220148634 A KR20220148634 A KR 20220148634A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
quantum dot
light emitting
electrode
dot light
Prior art date
Application number
KR1020210055968A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102594687B1 (en
Inventor
곽정훈
이태수
Original Assignee
서울대학교산학협력단
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 서울대학교산학협력단 filed Critical 서울대학교산학협력단
Priority to KR1020210055968A priority Critical patent/KR102594687B1/en
Publication of KR20220148634A publication Critical patent/KR20220148634A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102594687B1 publication Critical patent/KR102594687B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/115OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising active inorganic nanostructures, e.g. luminescent quantum dots
    • H01L51/502
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/02Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/67Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing refractory metals
    • C09K11/68Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing refractory metals containing chromium, molybdenum or tungsten
    • H01L51/0072
    • H01L51/5056
    • H01L51/5092
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14Carrier transporting layers
    • H10K50/15Hole transporting layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/17Carrier injection layers
    • H10K50/171Electron injection layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole

Abstract

Disclosed are a high-luminance quantum dot light-emitting device and a method for manufacturing the same. The disclosed quantum dot light emitting device comprises: a substrate having a thermal conductivity of 100 W/mㆍK or more at 25℃; a first electrode disposed on the substrate; a second electrode disposed spaced apart from the first electrode on the substrate in a direction perpendicular to the substrate; and a quantum dot disposed between the first electrode and the second electrode and including a core portion and a shell portion. The shell portion includes: a quantum dot light-emitting layer having a composition gradient whose composition changes as moving away from the core portion; an electron transport layer disposed between the first electrode and the quantum dot light-emitting layer; a hole transport layer disposed between the second electrode and the quantum dot light-emitting layer and including a carbazole derivative; and a hole injection layer disposed between the hole transport layer and the second electrode and including a first layer and a second layer sequentially arranged from a side of the hole transport layer, wherein the first layer is provided with MoO_3 and the second layer is provided with hexaazatriphenylene hexacarbonitrile (HAT-CN). The quantum dot light-emitting device may have a top emission structure which emits light from the quantum dot light-emitting layer to a side opposite to where the substrate is disposed. The present invention aims to provide a quantum dot light-emitting device having excellent light extraction efficiency while stably emitting light at a high current density in a field requiring high luminance.

Description

고휘도 양자점 발광 소자 및 그 제조 방법{High-luminance quantum dot light-emitting device and method of manufacturing the same}High-luminance quantum dot light-emitting device and method of manufacturing the same

본 발명은 광학 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양자점 발광 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an optical device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a quantum dot light emitting device and a manufacturing method thereof.

양자점(Quantum dot)은 수 내지 수십 나노미터 정도의 크기를 갖는 결정질 반도체로서, 수백에서 수천 개 정도의 원자로 구성될 수 있다. 양자점은 크기가 매우 작기 때문에 단위 부피당 표면적이 넓고, 대부분의 원자들이 결정 표면에 존재하게 된다. 이러한 양자점은 양자 구속(quantum confinement) 효과에 의한 불연속적 에너지 준위를 갖기 때문에, 연속적인 에너지 밴드를 갖는 벌크(bulk) 상태의 반도체와는 다른 광학적 및/또는 전기적 특성을 나타낸다. A quantum dot is a crystalline semiconductor having a size of several to tens of nanometers, and may be composed of hundreds to thousands of atoms. Because quantum dots are very small in size, they have a large surface area per unit volume, and most atoms exist on the crystal surface. Since these quantum dots have discontinuous energy levels due to a quantum confinement effect, they exhibit optical and/or electrical properties different from those of bulk semiconductors having continuous energy bands.

최근, 양자점을 다양한 광학소자 및 전자소자에 적용하려는 연구가 이루어지고 있다. 특히, 양자점의 전기발광(electroluminescence) 현상을 이용하는 양자점 발광 소자에 대한 관심이 높아지고 있다. 양자점 발광 소자는 고효율/저전력 발광소자로 사용될 수 있고, 특히, 좁은 발광 스펙트럼과 용이한 파장 조절 특성 등으로 인하여 차세대 발광 소자의 하나로 주목받고 있다. Recently, research has been conducted to apply quantum dots to various optical and electronic devices. In particular, interest in quantum dot light emitting devices using the electroluminescence phenomenon of quantum dots is increasing. The quantum dot light emitting device can be used as a high efficiency/low power light emitting device, and in particular, due to a narrow emission spectrum and easy wavelength control characteristics, it is attracting attention as one of the next generation light emitting devices.

그러나 자발광 타입의 양자점 발광 소자, 즉, 자발광 QLED(quantum dot light-emitting device)는 전자와 정공의 주입 특성이 다르기 때문에 발광층 내에 전하 불균형이 발생하고, 이 불균형은 여분의 전하가 엑시톤(exciton)의 발광을 억제하는 오제(Auger) 재결합을 초래한다. 오제 재결합은 전류 밀도가 증가할수록 더욱 증가하고, 따라서 고전류밀도/고휘도 조건에서 소자의 구동을 제한한다. 또한, 상기한 오제 재결합을 억제한다고 하더라도, 고전류밀도에서는 소자 내에 약 100 ℃ 이상의 심각한 줄 발열(Joule heating)이 발생하게 되고, 이로 인해 유기물층이 손상되어 소자 성능이 크게 저하되는 문제가 발생한다. 상대적으로 저휘도가 요구되는 텔레비전(TV), 휴대전화 등에서는 약 1000 cd/m2 이하의 휘도 영역에서만 전하 균형을 맞춰주면 사용에 문제가 없을 수 있지만, 옥외 디스플레이, AR(augmented reality)/VR(virtual reality)용 디스플레이, 의료/미용을 위한 장치의 광원 등 고휘도가 요구되는 응용 분야에서는 상기한 특성은 단점들로서 큰 문제가 될 수 있다. However, in a self-luminous type quantum dot light-emitting device, that is, a self-emitting quantum dot light-emitting device (QLED), because electron and hole injection characteristics are different, a charge imbalance occurs in the light emitting layer, and this imbalance causes the excess charge to become exciton (exciton). ) resulting in Auger recombination, which inhibits luminescence. Auger recombination further increases as the current density increases, thus limiting the operation of the device under high current density/high luminance conditions. In addition, even if the above-described Auger recombination is suppressed, severe Joule heating of about 100° C. or more occurs in the device at high current density, which causes damage to the organic material layer and significantly degrades device performance. In televisions (TVs) and mobile phones that require relatively low luminance, there may be no problems in use if the charge is balanced only in the luminance region of about 1000 cd/m 2 or less, but outdoor displays, AR (augmented reality)/VR In an application field requiring high luminance, such as a display for virtual reality or a light source of a device for medical/beauty, the above characteristics may be a big problem as disadvantages.

따라서, 고휘도가 요구되는 분야에서 고전류밀도로 안정적으로 발광할 수 있으면서 우수한 광추출 효율을 갖고, 아울러 줄(Joule) 열에 의한 성능 저하 문제를 극복하고 내구성 및 안정적 구동 특성을 확보할 수 있는 양자점 발광 소자의 개발이 요구된다. Therefore, a quantum dot light emitting device capable of stably emitting light with high current density in a field requiring high luminance and having excellent light extraction efficiency, overcoming the problem of performance degradation due to Joule heat, and securing durability and stable driving characteristics development is required.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 고휘도가 요구되는 분야에서 고전류밀도로 안정적으로 발광할 수 있으면서 우수한 광추출 효율을 갖고, 아울러 줄(Joule) 열에 의한 성능 저하 문제를 극복하고 내구성(장수명 특성) 및 안정적 구동 특성을 확보할 수 있는 양자점 발광 소자를 제공하는데 있다. The technical problem to be achieved by the present invention is to have excellent light extraction efficiency while stably emitting light at high current density in a field requiring high luminance, overcoming the problem of performance degradation due to Joule heat, durability (long life characteristics) and stability An object of the present invention is to provide a quantum dot light emitting device capable of securing driving characteristics.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 양자점 발광 소자를 제조하는 방법을 제공하는데 있다. In addition, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method for manufacturing the above-described quantum dot light emitting device.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 이해될 수 있을 것이다. The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 25℃에서 100 W/mㆍK 이상의 열전도도를 갖는 기판; 상기 기판 상에 배치된 제 1 전극; 상기 기판 상에 상기 기판에 수직한 방향으로 상기 제 1 전극과 이격하여 배치된 제 2 전극; 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치된 것으로, 코어부 및 쉘부를 갖는 양자점을 포함하되, 상기 쉘부는 상기 코어부에서 멀어질수록 조성이 변화되는 조성 구배(composition gradient)를 갖는 양자점 발광층; 상기 제 1 전극과 상기 양자점 발광층 사이에 배치된 전자 수송층; 상기 제 2 전극과 상기 양자점 발광층 사이에 배치된 것으로, 카르바졸 유도체(carbazole derivative)를 포함하는 정공 수송층; 및 상기 정공 수송층과 상기 제 2 전극 사이에 배치된 것으로, 상기 정공 수송층 측으로부터 순차로 배치된 제 1 층 및 제 2 층을 포함하되, 상기 제 1 층은 MoO3를 구비하고, 상기 제 2 층은 HAT-CN (hexaazatriphenylene hexacarbonitrile)을 구비하는 정공 주입층;을 포함하고, 상기 양자점 발광층으로부터 상기 기판이 배치된 쪽의 반대쪽으로 광을 방출하는 전면 발광(top emission) 구조를 갖는 양자점 발광 소자가 제공된다. According to an embodiment of the present invention, a substrate having a thermal conductivity of 100 W / m · K or more at 25 ℃; a first electrode disposed on the substrate; a second electrode disposed on the substrate and spaced apart from the first electrode in a direction perpendicular to the substrate; A quantum dot light emitting layer disposed between the first electrode and the second electrode and including a quantum dot having a core portion and a shell portion, wherein the shell portion has a composition gradient in which the composition is changed as the distance from the core portion is increased. ; an electron transport layer disposed between the first electrode and the quantum dot emission layer; a hole transport layer disposed between the second electrode and the quantum dot emission layer and including a carbazole derivative; and a first layer and a second layer disposed between the hole transport layer and the second electrode in order from the hole transport layer side, wherein the first layer includes MoO 3 and the second layer A quantum dot light emitting device having a top emission structure for emitting light from the quantum dot light emitting layer to the opposite side to the side on which the substrate is disposed is provided. do.

상기 기판은 실리콘 기판부 및 상기 실리콘 기판부의 표면에 형성된 실리콘 산화물층을 포함할 수 있다. 상기 기판의 열전도도는 상기 실리콘 기판부에 의해 지배적으로(dominantly) 결정될 수 있다. The substrate may include a silicon substrate part and a silicon oxide layer formed on a surface of the silicon substrate part. The thermal conductivity of the substrate may be dominantly determined by the silicon substrate portion.

상기 제 1 전극은 반사 전극일 수 있고, 상기 제 2 전극은 투명 전극일 수 있다. 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 간격, 상기 제 1 전극과 상기 양자점 발광층 사이의 간격 및 상기 양자점 발광층과 상기 제 2 전극 사이의 간격은 광의 방출과 관련된 광학적 보강 간섭을 발생시키도록 제어될 수 있다. The first electrode may be a reflective electrode, and the second electrode may be a transparent electrode. The spacing between the first electrode and the second electrode, the spacing between the first electrode and the quantum dot emitting layer, and the spacing between the quantum dot emitting layer and the second electrode may be controlled to generate optical constructive interference associated with the emission of light. can

상기 제 1 전극은 제 1 두께를 갖는 제 1 금속층을 포함할 수 있고, 상기 제 2 전극은 상기 제 1 두께 보다 작은 제 2 두께를 갖는 제 2 금속층을 포함할 수 있다. The first electrode may include a first metal layer having a first thickness, and the second electrode may include a second metal layer having a second thickness smaller than the first thickness.

상기 정공 수송층은 상기 카르바졸 유도체로 CBP [4,4'-Bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl]를 포함할 수 있다. The hole transport layer may include CBP [4,4'-Bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl] as the carbazole derivative.

상기 제 1 층은 MoO3층일 수 있고, 상기 제 2 층은 HAT-CN층일 수 있다. The first layer may be a MoO 3 layer, and the second layer may be a HAT-CN layer.

상기 제 1 층은 약 3∼7 nm 범위의 두께를 가질 수 있고, 상기 제 2 층은 약 3∼7 nm 범위의 두께를 가질 수 있다. The first layer may have a thickness in the range of about 3-7 nm, and the second layer may have a thickness in the range of about 3-7 nm.

상기 전자 수송층은 산화아연(ZnO) 계열의 나노입자(nanoparticles)를 포함할 수 있다. The electron transport layer may include zinc oxide (ZnO)-based nanoparticles.

상기 양자점의 상기 쉘부는 상기 코어부 측으로부터 순차로 배치된 연속적 그레이딩층(continuous grading layer), 격자 어댑터층(lattice adaptor layer) 및 주입 배리어층(injection barrier layer)을 포함할 수 있다. The shell portion of the quantum dot may include a continuous grading layer, a lattice adapter layer, and an injection barrier layer sequentially arranged from the side of the core portion.

상기 코어부의 반지름은 3.2±0.5 nm 정도일 수 있고, 상기 연속적 그레이딩층의 두께는 4.2±0.6 nm 정도일 수 있고, 상기 격자 어댑터층의 두께는 2.2±1.1 nm 정도일 수 있고, 상기 주입 배리어층의 두께는 2.8±0.8 nm 정도일 수 있다. The radius of the core part may be about 3.2±0.5 nm, the thickness of the continuous grading layer may be about 4.2±0.6 nm, the thickness of the grating adapter layer may be about 2.2±1.1 nm, and the thickness of the injection barrier layer is It may be on the order of 2.8±0.8 nm.

상기 전자 수송층의 두께는 약 30∼40 nm 일 수 있고, 상기 양자점 발광층의 두께는 약 25∼45 nm 일 수 있고, 상기 정공 수송층의 두께는 약 30∼50 nm 일 수 있고, 상기 정공 주입층의 두께는 약 6∼14 nm 일 수 있다. The thickness of the electron transport layer may be about 30 to 40 nm, the thickness of the quantum dot light emitting layer may be about 25 to 45 nm, the thickness of the hole transport layer may be about 30 to 50 nm, and the The thickness may be about 6-14 nm.

상기 양자점 발광 소자는 약 300만 cd/m2 이상의 최대 휘도를 가질 수 있다. The quantum dot light emitting device may have a maximum luminance of about 3 million cd/m 2 or more.

상기 양자점 발광 소자는 약 5 A/cm2 이상의 전류 밀도로 구동되도록 구성될 수 있다. The quantum dot light emitting device may be configured to be driven with a current density of about 5 A/cm 2 or more.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 25℃에서 100 W/mㆍK 이상의 열전도도를 갖는 기판을 마련하는 단계; 상기 기판 상에 제 1 전극을 형성하는 단계; 상기 제 1 전극 상에 전자 수송층을 형성하는 단계; 상기 전자 수송층 상에 코어부 및 쉘부를 갖는 양자점을 포함하되, 상기 쉘부는 상기 코어부에서 멀어질수록 조성이 변화되는 조성 구배를 갖는 양자점 발광층을 형성하는 단계; 상기 양자점 발광층 상에 카르바졸 유도체(carbazole derivative)를 포함하는 정공 수송층을 형성하는 단계; 상기 정공 수송층 상에 상기 정공 수송층 측으로부터 순차로 배치된 제 1 층 및 제 2 층을 포함하되, 상기 제 1 층은 MoO3를 구비하고, 상기 제 2 층은 HAT-CN을 구비하는 정공 주입층을 형성하는 단계; 및 상기 정공 주입층 상에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 양자점 발광층으로부터 상기 기판이 배치된 쪽의 반대쪽으로 광을 방출하는 전면 발광(top emission) 특성을 갖는 양자점 발광 소자의 제조 방법이 제공된다. According to another embodiment of the present invention, providing a substrate having a thermal conductivity of 100 W / m · K or more at 25 ℃; forming a first electrode on the substrate; forming an electron transport layer on the first electrode; Forming a quantum dot light emitting layer comprising a quantum dot having a core portion and a shell portion on the electron transport layer, wherein the shell portion has a composition gradient that changes as the distance from the core portion increases; forming a hole transport layer including a carbazole derivative on the quantum dot emission layer; A hole injection layer including a first layer and a second layer sequentially disposed on the hole transport layer from the side of the hole transport layer, wherein the first layer includes MoO 3 , and the second layer includes HAT-CN forming a; and forming a second electrode on the hole injection layer, the method of manufacturing a quantum dot light emitting device having a top emission characteristic to emit light from the quantum dot light emitting layer to the opposite side to the side on which the substrate is disposed this is provided

상기 기판은 실리콘 기판부 및 상기 실리콘 기판부의 표면에 형성된 실리콘 산화물층을 포함할 수 있다. 상기 기판의 열전도도는 상기 실리콘 기판부에 의해 지배적으로(dominantly) 결정될 수 있다. The substrate may include a silicon substrate part and a silicon oxide layer formed on a surface of the silicon substrate part. The thermal conductivity of the substrate may be dominantly determined by the silicon substrate portion.

상기 제 1 전극은 반사 전극일 수 있고, 상기 제 2 전극은 투명 전극일 수 있다. 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 간격, 상기 제 1 전극과 상기 양자점 발광층 사이의 간격 및 상기 양자점 발광층과 상기 제 2 전극 사이의 간격은 광의 방출과 관련된 광학적 보강 간섭을 발생시키도록 제어될 수 있다. The first electrode may be a reflective electrode, and the second electrode may be a transparent electrode. The spacing between the first electrode and the second electrode, the spacing between the first electrode and the quantum dot emitting layer, and the spacing between the quantum dot emitting layer and the second electrode may be controlled to generate optical constructive interference associated with the emission of light. can

상기 정공 수송층은 상기 카르바졸 유도체로 CBP [4,4'-Bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl]를 포함할 수 있다. The hole transport layer may include CBP [4,4'-Bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl] as the carbazole derivative.

상기 제 1 층은 MoO3층일 수 있고, 상기 제 2 층은 HAT-CN층일 수 있다. The first layer may be a MoO 3 layer, and the second layer may be a HAT-CN layer.

상기 제 1 층은 약 3∼7 nm 범위의 두께를 가질 수 있고, 상기 제 2 층은 약 3∼7 nm 범위의 두께를 가질 수 있다. The first layer may have a thickness in the range of about 3-7 nm, and the second layer may have a thickness in the range of about 3-7 nm.

상기 양자점의 상기 쉘부는 상기 코어부 측으로부터 순차로 배치된 연속적 그레이딩층(continuous grading layer), 격자 어댑터층(lattice adaptor layer) 및 주입 배리어층(injection barrier layer)을 포함할 수 있다. The shell portion of the quantum dot may include a continuous grading layer, a lattice adapter layer, and an injection barrier layer sequentially arranged from the side of the core portion.

상기 코어부의 반지름은 3.2±0.5 nm 정도일 수 있고, 상기 연속적 그레이딩층의 두께는 4.2±0.6 nm 정도일 수 있고, 상기 격자 어댑터층의 두께는 2.2±1.1 nm 정도일 수 있고, 상기 주입 배리어층의 두께는 2.8±0.8 nm 정도일 수 있다. The radius of the core part may be about 3.2±0.5 nm, the thickness of the continuous grading layer may be about 4.2±0.6 nm, the thickness of the grating adapter layer may be about 2.2±1.1 nm, and the thickness of the injection barrier layer is It may be on the order of 2.8±0.8 nm.

상기 양자점 발광 소자는 약 300만 cd/m2 이상의 최대 휘도를 가질 수 있다. The quantum dot light emitting device may have a maximum luminance of about 3 million cd/m 2 or more.

상기 양자점 발광 소자는 약 5 A/cm2 이상의 전류 밀도로 구동되도록 구성될 수 있다. The quantum dot light emitting device may be configured to be driven with a current density of about 5 A/cm 2 or more.

본 발명의 실시예들에 따르면, 고휘도가 요구되는 분야에서 고전류밀도로 안정적으로 발광할 수 있으면서 우수한 광추출 효율을 갖고, 아울러 줄(Joule) 열에 의한 성능 저하 문제를 극복하고 내구성(장수명 특성) 및 안정적 구동 특성을 확보할 수 있는 양자점 발광 소자를 구현할 수 있다. According to embodiments of the present invention, it has excellent light extraction efficiency while stably emitting light with high current density in a field requiring high luminance, and also overcomes the problem of performance degradation due to Joule heat, durability (long life characteristics) and It is possible to implement a quantum dot light emitting device capable of securing stable driving characteristics.

특히, 본 발명의 실시예들에 따르면, 다중 구조의 정공 주입층, 상기 정공 주입층과 조합된 정공 수송층의 구성, 열전도도가 높은 기판, 최적화된 전면 발광(top emission) 구조, 조성 구배(composition gradient)를 갖는 양자점 및 두께 조건의 최적화 등을 통해서, 높은 전류 밀도에서도 효과적으로 오제(Auger) 재결합을 억제할 수 있고, 약 300만 cd/m2 이상의 최대 휘도를 가지며, 높은 효율과 우수한 안정성 및 내구성(장수명 특성)을 갖는 양자점 발광 소자를 구현할 수 있다. In particular, according to embodiments of the present invention, a multi-structured hole injection layer, a configuration of a hole transport layer combined with the hole injection layer, a substrate with high thermal conductivity, an optimized top emission structure, and a composition Through optimization of quantum dots with gradient and thickness conditions, etc., it can effectively suppress Auger recombination even at high current density, has a maximum luminance of about 3 million cd/m 2 or more, and has high efficiency, excellent stability and durability It is possible to implement a quantum dot light emitting device having (long lifespan characteristics).

실시예들에 따른 양자점 발광 소자는 옥외 디스플레이, AR(augmented reality)/VR(virtual reality)용 디스플레이와 같은 차세대 디스플레이, 광선요법(phototherapy)을 위한 의료/미용 장치의 광원, 고휘도 조명 등 고휘도가 요구되는 다양한 응용 분야에 유용하게 적용될 수 있다. Quantum dot light emitting devices according to embodiments require high brightness such as outdoor displays, next-generation displays such as augmented reality (AR)/virtual reality (VR) displays, light sources of medical/beauty devices for phototherapy, and high-brightness lighting It can be usefully applied to various fields of application.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 발광 소자(quantum dot light-emitting device)를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 발광 소자를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 발광 소자에 적용될 수 있는 양자점의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 발광 소자의 제조 방법을 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 양자점 발광 소자의 전류 밀도(current density)에 따른 전류 효율(current efficiency)과 휘도(luminance) 특성을 평가한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 양자점 발광 소자의 전류 밀도에 따른 전류 효율과 휘도 특성을 평가한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 양자점 발광 소자(S-QLED)의 인가되는 전류 밀도 별 시간에 따른 최대 픽셀 온도의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 8은 비교예에 따른 양자점 발광 소자(G-QLED)의 인가되는 전류 밀도 별 시간에 따른 최대 픽셀 온도의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 양자점 발광 소자의 정공 수송층(HTL) 및 전자 수송층(ETL)의 두께 조건에 따른 발광 강도의 변화를 보여주는 광학적 시뮬레이션 결과이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 양자점 발광 소자의 QD 면적 밀도(areal density)(ρ) 및 인가된 전류(J)에 따른 평균 QD 점유율(average QD occupancy) <N>의 변화를 보여주는 시뮬레이션 결과이다.
도 11은 인가된 전류(J)가 8.0 A cm-2 일 때, 서로 다른 QD 면적 밀도(areal density)(ρ)를 갖는 실시예에 따른 양자점 발광 소자(S-QLED)의 정규화된 EL(electroluminescence) 스펙트럼을 보여주는 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 양자점 발광 소자에 적용될 수 있는 양자점의 쉘부 성장 과정에 따른 PL(photoluminescence) 양자 수율(quantum yield)(%)의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 13은 CdSe QD (빨간색), cg-QD (주황색), cg/A-QD (녹색) 및 cg/A/B-QD (파란색)의 앙상블(ensemble) PL 감쇠(photoluminescence decay) 특성을 보여주는 그래프이다.
도 14는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 양자점 발광 소자의 인가 전압에 따른 전류 밀도 및 휘도의 변화를 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 15는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 양자점 발광 소자의 인가된 전류 밀도에 따른 전류 효율 및 EQE(external quantum efficiency)의 변화를 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 16은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 양자점 발광 소자의 작동 수명(operational lifetime)을 평가한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 17은 11.8V의 전압 펄스를 갖는 시간-분해 EL 분광법(time-resolved EL spectroscopy)을 사용하여 실시예에 따른 양자점 발광 소자(S-QLED)의 과도 EL 감쇠 프로파일(transient EL decay profile)을 평가한 결과를 보여주는 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 양자점 발광 소자(S-QLED)의 0.3, 1.6, 6.0 및 12.0 A cm-2의 다양한 정상 상태(steady-state) 전류 밀도(J)에 대하여 정규화된 과도 EL 감쇠(Normalised transient EL decay) 특성을 보여주는 그래프이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 양자점 발광 소자(S-QLED)의 발광 성능을 보여주는 사진이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 양자점 발광 소자(S-QLED)의 발광 성능을 평가한 결과를 보여주는 사진이다.
1 is a cross-sectional view showing a quantum dot light-emitting device according to an embodiment of the present invention.
2 is a view exemplarily showing a quantum dot light emitting device according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a structure of a quantum dot that can be applied to a quantum dot light emitting device according to an embodiment of the present invention.
4A to 4D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a quantum dot light emitting device according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing results of evaluating current efficiency and luminance characteristics according to current density of quantum dot light emitting devices according to Examples and Comparative Examples of the present invention.
6 is a graph showing results of evaluating current efficiency and luminance characteristics according to current density of quantum dot light emitting devices according to Examples and Comparative Examples of the present invention.
7 is a graph showing a change in maximum pixel temperature according to time for each applied current density of a quantum dot light emitting device (S-QLED) according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing a change in maximum pixel temperature according to time for each applied current density of a quantum dot light emitting device (G-QLED) according to a comparative example.
9 is an optical simulation result showing a change in emission intensity according to thickness conditions of a hole transport layer (HTL) and an electron transport layer (ETL) of a quantum dot light emitting device according to an embodiment of the present invention.
10 is a simulation result showing changes in the average QD occupancy <N> according to the QD areal density (ρ) and the applied current (J) of the quantum dot light emitting device according to an embodiment of the present invention; to be.
11 shows normalized electroluminescence (EL) of a quantum dot light emitting device (S-QLED) according to an embodiment having different QD areal densities (ρ) when the applied current (J) is 8.0 A cm −2 ) is a graph showing the spectrum.
12 is a graph showing a change in PL (photoluminescence) quantum yield (%) according to a process of growing a shell part of a quantum dot that can be applied to a quantum dot light emitting device according to an embodiment of the present invention.
13 is a graph showing the ensemble PL photoluminescence decay characteristics of CdSe QD (red), cg-QD (orange), cg/A-QD (green) and cg/A/B-QD (blue). to be.
14 is a graph showing the results of measuring changes in current density and luminance according to applied voltage of quantum dot light emitting devices according to Examples and Comparative Examples of the present invention.
15 is a graph showing the results of measuring changes in current efficiency and EQE (external quantum efficiency) according to the applied current density of quantum dot light emitting devices according to Examples and Comparative Examples of the present invention.
16 is a graph showing the results of evaluating the operational lifetime of quantum dot light emitting devices according to Examples and Comparative Examples of the present invention.
17 is a transient EL decay profile of a quantum dot light emitting device (S-QLED) according to an embodiment using time-resolved EL spectroscopy with a voltage pulse of 11.8V. A drawing showing the results.
18 is a transient EL normalized for various steady-state current densities (J) of 0.3, 1.6, 6.0 and 12.0 A cm -2 of a quantum dot light emitting device (S-QLED) according to an embodiment of the present invention. It is a graph showing the characteristics of normalized transient EL decay.
19 is a photograph showing the light emitting performance of a quantum dot light emitting device (S-QLED) according to an embodiment of the present invention.
20 is a photograph showing the result of evaluating the light emitting performance of a quantum dot light emitting device (S-QLED) according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하에서 설명할 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 명확하게 설명하기 위하여 제공되는 것이고, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있다. Examples of the present invention to be described below are provided to more clearly explain the present invention to those of ordinary skill in the art, and the scope of the present invention is not limited by the following examples, The embodiment may be modified in many different forms.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용되는 단수 형태의 용어는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"이라는 용어는 언급한 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 또한, 본 명세서에서 사용된 "연결"이라는 용어는 어떤 부재들이 직접적으로 연결된 것을 의미할 뿐만 아니라, 부재들 사이에 다른 부재가 더 개재되어 간접적으로 연결된 것까지 포함하는 개념이다. The terminology used herein is used to describe specific embodiments, not to limit the present invention. As used herein, terms in the singular form may include the plural form unless the context clearly dictates otherwise. Also, as used herein, the terms "comprise" and/or "comprising" refer and does not exclude the presence or addition of one or more other shapes, steps, numbers, actions, members, elements, and/or groups thereof. In addition, as used herein, the term “connection” not only means that certain members are directly connected, but also includes indirectly connected members with other members interposed therebetween.

아울러, 본원 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서에서 사용된 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본원 명세서에서 사용되는 "약", "실질적으로" 등의 정도의 용어는 고유한 제조 및 물질 허용 오차를 감안하여, 그 수치나 정도의 범주 또는 이에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 제공된 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. In addition, when a member is said to be located "on" another member in the present specification, this includes not only a case in which a member is in contact with another member but also a case in which another member is present between the two members. As used herein, the term “and/or” includes any one and any combination of one or more of the listed items. In addition, as used herein, terms such as "about", "substantially", etc. are used in the meaning of the range or close to the numerical value or degree, in consideration of inherent manufacturing and material tolerances, and to help the understanding of the present application The exact or absolute figures provided for this purpose are used to prevent the infringer from using the mentioned disclosure unfairly.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 영역이나 파트들의 사이즈나 두께는 명세서의 명확성 및 설명의 편의성을 위해 다소 과장되어 있을 수 있다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The size or thickness of the regions or parts shown in the accompanying drawings may be slightly exaggerated for clarity and convenience of description. Like reference numerals refer to like elements throughout the detailed description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 발광 소자(quantum dot light-emitting device)를 보여주는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing a quantum dot light-emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 양자점 발광 소자는 25℃에서 약 100 W/mㆍK 이상의 열전도도를 갖는 기판(110)을 포함할 수 있다. 기판(110)의 열전도도는, 예컨대, 25℃에서 약 100 W/mㆍK 이상이면 바람직하며, 적어도 350 W/mㆍK의 열전도도를 갖는 기판 재료도 적용 가능하다. 구체적인 예로, 기판(110)은 실리콘(Si) 기판부 및 상기 실리콘 기판부의 표면(상면)에 형성된 실리콘 산화물층(SiO2층)을 포함할 수 있다. 상기 실리콘 산화물층의 두께는 상기 실리콘 기판부의 두께에 비해 상대적으로 매우 얇을 수 있다. 기판(110)의 열전도도는 상기 실리콘 기판부에 의해 지배적으로(dominantly) 결정될 수 있다. 기판(110)이 우수한 열전도도를 갖기 때문에, 기판(110)은 우수한 내열 특성 및 방열 특성을 가질 수 있고, 상기 양자점 발광 소자에 고밀도 전류를 인가할 수 있다. 경우에 따라서는, 기판(110)으로서 열전도도가 우수한 사파이어(Al2O3) 기판, 불화마그네슘(MgF2) 기판 등을 사용할 수도 있다. 다른 실시예에서, 열전도도가 우수한 기판으로서, 높은 전도성의 구리, 알루미늄과 같은 금속 기판의 표면 상에 전기절연층을 형성한 전기적 절연 표면을 갖는 금속 기판이 사용될 수도 있다.Referring to FIG. 1 , a quantum dot light emitting device according to an embodiment of the present invention may include a substrate 110 having a thermal conductivity of about 100 W/m·K or more at 25°C. The thermal conductivity of the substrate 110 is, for example, preferably about 100 W/m·K or more at 25°C, and a substrate material having a thermal conductivity of at least 350 W/m·K is also applicable. As a specific example, the substrate 110 may include a silicon (Si) substrate and a silicon oxide layer (SiO 2 layer) formed on a surface (upper surface) of the silicon substrate. The thickness of the silicon oxide layer may be relatively very thin compared to the thickness of the silicon substrate portion. The thermal conductivity of the substrate 110 may be dominantly determined by the silicon substrate portion. Since the substrate 110 has excellent thermal conductivity, the substrate 110 may have excellent heat resistance and heat dissipation characteristics, and a high-density current may be applied to the quantum dot light emitting device. In some cases, a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate having excellent thermal conductivity, a magnesium fluoride (MgF 2 ) substrate, or the like may be used as the substrate 110 . In another embodiment, as a substrate having excellent thermal conductivity, a metal substrate having an electrically insulating surface in which an electric insulating layer is formed on the surface of a metal substrate such as copper or aluminum having high conductivity may be used.

상기 양자점 발광 소자는 기판(110) 상에 배치된 제 1 전극(120), 기판(110) 상에 기판(110)에 수직한 방향으로 제 1 전극(120)과 이격하여 배치된 제 2 전극(170) 및 제 1 전극(120)과 제 2 전극(170) 사이에 배치된 양자점 발광층(140)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 양자점 발광 소자는 제 1 전극(120)과 양자점 발광층(140) 사이에 배치된 전자 수송층(electron transport layer:ETL)(130), 제 2 전극(170)과 양자점 발광층(140) 사이에 배치된 정공 수송층(hole transport layer:HTL)(150) 및 정공 수송층(150)과 제 2 전극(170) 사이에 배치된 정공 주입층(hole injection layer:HIL)(160)을 포함할 수 있다. 상기 양자점 발광 소자는 기판(110)의 상면에 제 1 전극(120), 전자 수송층(130), 양자점 발광층(140), 정공 수송층(150), 정공 주입층(160) 및 제 2 전극(170)이 순차로 적층된 구조를 가질 수 있다. 상기 양자점 발광 소자는 양자점 발광층(140)으로부터 기판(110)이 배치된 쪽의 반대쪽(즉, 소자의 전면부 쪽으로)으로 광을 방출하는 전면 발광(top emission) 구조를 가질 수 있다. The quantum dot light emitting device includes a first electrode 120 disposed on a substrate 110 and a second electrode ( 170 , and a quantum dot emission layer 140 disposed between the first electrode 120 and the second electrode 170 . In addition, the quantum dot light emitting device includes an electron transport layer (ETL) 130 disposed between the first electrode 120 and the quantum dot light emitting layer 140 , and between the second electrode 170 and the quantum dot light emitting layer 140 . It may include an disposed hole transport layer (HTL) 150 and a hole injection layer (HIL) 160 disposed between the hole transport layer 150 and the second electrode 170 . The quantum dot light emitting device includes a first electrode 120 , an electron transport layer 130 , a quantum dot light emitting layer 140 , a hole transport layer 150 , a hole injection layer 160 and a second electrode 170 on the upper surface of the substrate 110 . It may have a structure stacked in this order. The quantum dot light emitting device may have a top emission structure in which light is emitted from the quantum dot light emitting layer 140 to the opposite side of the side on which the substrate 110 is disposed (ie, toward the front side of the device).

제 1 전극(120)은 반사 전극일 수 있고, 제 2 전극(170)은 투명 전극(광투과성 전극)일 수 있다. 제 1 전극(120)과 제 2 전극(170)은 광학적 마이크로캐비티(microcavity) 효과를 발생시키기 위해 모두 금속이나 금속성 물질로 형성될 수 있다. 또한, 제 1 전극(120)과 제 2 전극(170) 사이의 간격, 제 1 전극(120)과 양자점 발광층(140) 사이의 간격 및 양자점 발광층(140)과 제 2 전극(170) 사이의 간격은 광의 방출과 관련된 광학적 보강 간섭을 발생시키도록 제어될 수 있다. 따라서, 양자점 발광층(140)으로부터 소자의 전면부로 방출되는 광(L1)과 양자점 발광층(140)에서 발생하여 제 1 전극(120)에서 반사된 후 소자의 전면부로 방출되는 광(L2)은 보강 간섭을 일으킬 수 있다. 또한, 양자점 발광층(140)으로부터 소자의 전면부로 방출되는 광(L1)과 양자점 발광층(140)에서 발생하여 제 1 전극(120)에서 반사된 후 소자의 전면부로 방출되는 광(L2)은 마이크로캐비티(microcavity) 구조에 의한 공진에 따른 강화 효과를 나타낼 수 있다. 따라서, 상기 양자점 발광 소자의 광추출 특성이 크게 향상될 수 있다. The first electrode 120 may be a reflective electrode, and the second electrode 170 may be a transparent electrode (a light-transmitting electrode). Both the first electrode 120 and the second electrode 170 may be formed of a metal or a metallic material to generate an optical microcavity effect. In addition, the interval between the first electrode 120 and the second electrode 170 , the interval between the first electrode 120 and the quantum dot emission layer 140 , and the interval between the quantum dot emission layer 140 and the second electrode 170 . can be controlled to generate optical constructive interference associated with the emission of light. Accordingly, the light L1 emitted from the quantum dot light emitting layer 140 to the front surface of the device and the light L2 emitted from the quantum dot light emitting layer 140 and reflected from the first electrode 120 to the front surface of the device are subjected to constructive interference. can cause In addition, light L1 emitted from the quantum dot light emitting layer 140 to the front surface of the device and light L2 emitted from the quantum dot light emitting layer 140 and reflected from the first electrode 120 to the front surface of the device are formed in the microcavity. (microcavity) It is possible to show the reinforcement effect according to the resonance by the structure. Accordingly, the light extraction characteristics of the quantum dot light emitting device can be greatly improved.

제 1 전극(120)은 제 1 두께를 갖는 제 1 금속층을 포함할 수 있고, 제 2 전극(170)은 상기 제 1 두께 보다 작은 제 2 두께를 갖는 제 2 금속층을 포함할 수 있다. 구체적인 예로, 제 1 전극(120)으로는 높은 반사율을 위하여 약 80 nm 이상 또는 약 85 nm 이상의 두께를 갖는 Ag층(silver layer)을 증착하여 사용할 수 있고, 제 2 전극(170)으로는 높은 투과율을 위하여 약 30 nm 이하 또는 약 25 nm 이하의 두께를 갖는 Ag층(silver layer)을 증착하여 사용할 수 있다. 제 1 전극(120)의 두께는 약 80∼120 nm 정도일 수 있고, 제 2 전극(170)의 두께는 약 15∼30 nm 정도일 수 있다. 제 1 전극(120)과 제 2 전극(170)의 물질은 Ag로 한정되지 않고, 다양하게 변화될 수 있다. The first electrode 120 may include a first metal layer having a first thickness, and the second electrode 170 may include a second metal layer having a second thickness smaller than the first thickness. As a specific example, an Ag layer (silver layer) having a thickness of about 80 nm or more or about 85 nm or more may be deposited as the first electrode 120 for high reflectance, and high transmittance as the second electrode 170 may be used. For this purpose, an Ag layer (silver layer) having a thickness of about 30 nm or less or about 25 nm or less may be deposited and used. The thickness of the first electrode 120 may be about 80 to 120 nm, and the thickness of the second electrode 170 may be about 15 to 30 nm. The material of the first electrode 120 and the second electrode 170 is not limited to Ag and may be variously changed.

양자점 발광층(140)은 코어부(core portion) 및 쉘부(shell portion)를 갖는 양자점(quantum dots)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 쉘부는 상기 코어부에서 멀어질수록 조성이 변화되는 조성 구배(composition gradient)를 가질 수 있다. 또한, 상기 쉘부는 상기 조성 구배를 이루는 복수의 쉘층을 가질 수 있다. 상기 코어부 및 상기 쉘부(상기 복수의 쉘층)의 두께는 적절히 제어될 수 있다. 이러한 양자점의 구성 및 두께 제어 특성 등과 관련해서, 양자점 발광층(140)에서 엑시톤(exciton)의 소멸이 최소화되고, 오제(Auger) 재결합에 따른 소광(quenching)이 억제되며, 발광 특성 및 발광 효율이 크게 향상될 수 있다. 양자점 발광층(140)에 적용된 양자점이 가질 수 있는 구체적인 구조에 대해서는 추후에 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명한다. 한편, 양자점 발광층(140)의 두께는, 예를 들어, 약 25∼45 nm 정도 또는 약 30∼40 nm 정도일 수 있다. The quantum dot emission layer 140 may include quantum dots having a core portion and a shell portion. Here, the shell part may have a composition gradient in which the composition is changed as the distance from the core part is increased. In addition, the shell part may have a plurality of shell layers forming the composition gradient. The thickness of the core part and the shell part (the plurality of shell layers) may be appropriately controlled. With respect to the configuration and thickness control characteristics of the quantum dots, extinction of excitons in the quantum dot light emitting layer 140 is minimized, quenching due to Auger recombination is suppressed, and luminescence characteristics and luminous efficiency are greatly improved. can be improved A specific structure that the quantum dots applied to the quantum dot light emitting layer 140 may have will be described in more detail later with reference to FIG. 3 . Meanwhile, the thickness of the quantum dot emission layer 140 may be, for example, about 25 to 45 nm or about 30 to 40 nm.

정공 주입층(160)은 복층 구조, 예컨대, 이중층 구조를 가질 수 있다. 구체적으로, 정공 주입층(160)은 정공 수송층(150) 측으로부터 순차로 배치된 제 1 층(160a) 및 제 2 층(160b)을 포함할 수 있다. 제 1 층(160a)은 정공 주입층(160)과 제 2 층(160b) 사이에 배치될 수 있다. 여기서, 제 1 층(160a)은 MoO3를 포함할 수 있고, 제 2 층(160b)은 HAT-CN (hexaazatriphenylene hexacarbonitrile)을 포함할 수 있다. 제 1 층(160a)은 MoO3층일 수 있고, 제 2 층(160b)은 HAT-CN층일 수 있다. 이 경우, 제 1 층(160a)은 약 3∼7 nm 범위 또는 약 4∼6 nm 범위의 두께를 가질 수 있고, 제 2 층(160b)은 약 3∼7 nm 범위 또는 약 4∼6 nm 범위의 두께를 가질 수 있다. 일례로, 제 1 층(160a)의 두께는 5 nm 또는 6 nm 일 수 있고, 제 2 층(160b)의 두께는 5 nm 또는 6 nm 일 수 있다. 정공 주입층(160)의 두께는 약 6∼14 nm 정도 또는 약 8∼12 nm 정도일 수 있다. 이와 같이, 정공 주입층(160)이 MoO3층과 HAT-CN층이 적층된 구조를 갖고, 이들의 두께가 적절히 제어될 경우, 정공 주입층(160)에 의해 정공 주입 장벽이 크게 감소되고, 정공 주입 특성이 향상되며, 결과적으로, 발광 특성 및 발광 효율이 개선될 수 있다. The hole injection layer 160 may have a multi-layer structure, for example, a double-layer structure. Specifically, the hole injection layer 160 may include a first layer 160a and a second layer 160b sequentially disposed from the hole transport layer 150 side. The first layer 160a may be disposed between the hole injection layer 160 and the second layer 160b. Here, the first layer 160a may include MoO 3 , and the second layer 160b may include hexaazatriphenylene hexacarbonitrile (HAT-CN). The first layer 160a may be a MoO 3 layer, and the second layer 160b may be a HAT-CN layer. In this case, the first layer 160a may have a thickness in the range of about 3-7 nm or in the range of about 4-6 nm, and the second layer 160b in the range of about 3-7 nm or in the range of about 4-6 nm may have a thickness of For example, the thickness of the first layer 160a may be 5 nm or 6 nm, and the thickness of the second layer 160b may be 5 nm or 6 nm. The thickness of the hole injection layer 160 may be about 6 to 14 nm or about 8 to 12 nm. As such, when the hole injection layer 160 has a structure in which the MoO 3 layer and the HAT-CN layer are stacked, and their thickness is appropriately controlled, the hole injection barrier is greatly reduced by the hole injection layer 160, The hole injection characteristic is improved, and as a result, the luminescence characteristic and the luminous efficiency can be improved.

정공 수송층(150)은 카르바졸 유도체(carbazole derivative)를 포함할 수 있다. 구체적인 예로, 정공 수송층(150)은 상기 카르바졸 유도체로 CBP [4,4'-Bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl]를 포함할 수 있다. 정공 수송층(150)은, 예컨대, CBP층일 수 있다. 상기 CBP층은 유기물층일 수 있다. 정공 수송층(150)의 두께는 약 30∼50 nm 또는 약 35∼45 nm 정도일 수 있다. 이러한 정공 수송층(150)의 구성은 정공 주입층(160)의 구성과 함께 정공의 이동 특성을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 특히, CBP층을 정공 수송층(150)의 물질로 적용하여, CBP층을 정공 주입층(160)의 MoO3층 및 HAT-CN층과 함께 사용할 경우, 우수한 정공 이동 특성을 확보하는데 유리할 수 있다. 따라서, 정공 수송층(150)과 정공 주입층(160)은 CBP/MoO3/HAT-CN 구조를 이루는 것이 바람직할 수 있다. The hole transport layer 150 may include a carbazole derivative. As a specific example, the hole transport layer 150 may include CBP [4,4'-Bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl] as the carbazole derivative. The hole transport layer 150 may be, for example, a CBP layer. The CBP layer may be an organic material layer. The thickness of the hole transport layer 150 may be about 30 to 50 nm or about 35 to 45 nm. The configuration of the hole transport layer 150 may serve to improve hole movement characteristics together with the configuration of the hole injection layer 160 . In particular, when the CBP layer is applied as a material of the hole transport layer 150 and the CBP layer is used together with the MoO 3 layer and the HAT-CN layer of the hole injection layer 160, it may be advantageous to secure excellent hole transport properties. Accordingly, the hole transport layer 150 and the hole injection layer 160 may preferably have a CBP/MoO 3 /HAT-CN structure.

전자 수송층(130)은 금속 산화물 계열의 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 전자 수송층(130)은 산화아연(ZnO) 계열의 물질이나 산화타이타늄 계열의 물질 등을 포함할 수 있다. 상기 산화아연(ZnO) 계열의 물질은 산화아연(ZnO) 또는 산화아연(ZnO)에 금속을 도핑한 물질을 포함할 수 있고, 상기 산화아연(ZnO)에 금속을 도핑한 물질은, 예를 들어, ZnMgO, ZnAlO 등일 수 있다. 상기 산화타이타늄 계열의 물질은, 예컨대, TiO2 등을 포함할 수 있다. 또한, 전자 수송층(130)에 포함된 상기 금속 산화물 계열의 물질은 나노입자(nanoparticle) 형태를 가질 수 있다. 여기서, 상기 나노입자의 평균 입경은 수 nm 내지 수십 nm 정도일 수 있다. 예컨대, 상기 나노입자의 평균 입경은 약 2 nm 내지 40 nm 정도 또는 약 2 nm 내지 35 nm 정도일 수 있다. 구체적인 일례로, 전자 수송층(130)은 산화아연(ZnO) 계열의 나노입자(nanoparticles)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 산화아연(ZnO) 계열의 나노입자는 ZnO 나노입자일 수 있다. 전자 수송층(130)의 두께는, 예컨대, 약 25∼45 nm 정도 또는 약 30∼40 nm 정도일 수 있다. 전자 수송층(130)의 두께가 적절히 제어될 경우, 상기 양자점 발광 소자의 발광 특성 및 발광 효율이 더욱 개선될 수 있다. The electron transport layer 130 may include a metal oxide-based material. For example, the electron transport layer 130 may include a zinc oxide (ZnO)-based material or a titanium oxide-based material. The zinc oxide (ZnO)-based material may include a material in which zinc oxide (ZnO) or zinc oxide (ZnO) is doped with a metal, and the material in which zinc oxide (ZnO) is doped with a metal is, for example, , ZnMgO, ZnAlO, or the like. The titanium oxide-based material may include, for example, TiO 2 . In addition, the metal oxide-based material included in the electron transport layer 130 may have a nanoparticle form. Here, the average particle diameter of the nanoparticles may be on the order of several nm to several tens of nm. For example, the average particle diameter of the nanoparticles may be about 2 nm to about 40 nm or about 2 nm to about 35 nm. As a specific example, the electron transport layer 130 may include zinc oxide (ZnO)-based nanoparticles. Here, the zinc oxide (ZnO)-based nanoparticles may be ZnO nanoparticles. The thickness of the electron transport layer 130 may be, for example, about 25 to 45 nm or about 30 to 40 nm. When the thickness of the electron transport layer 130 is appropriately controlled, the light emitting characteristics and light emitting efficiency of the quantum dot light emitting device may be further improved.

본 발명의 실시예에 따른 양자점 발광 소자는 약 300만 cd/m2 이상의 최대 휘도를 가질 수 있다. 상기 양자점 발광 소자의 최대 휘도는 약 300만 내지 400만 cd/m2 정도일 수 있다. 상기 양자점 발광 소자는 약 10만 cd/m2 이상의 초고휘도 구동 조건에서도 열화가 거의 없이 안정적으로 구동될 수 있다. 또한, 상기 양자점 발광 소자는 약 1 A/cm2 이상 또는 약 5 A/cm2 이상의 고전류밀도로 구동될 수 있다. 기존의 일반적인 양자점 발광 소자의 경우, 약 1 A/cm2 정도의 전류 밀도를 인가하더라도, 줄(Joule) 발열 및 그에 따른 박막의 손상 등으로 인해 소자의 기능이 손실되거나 소자가 파괴되는 등의 문제가 발생한다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 양자점 발광 소자는 약 5 A/cm2 이상 최대 약 12 A/cm2 정도까지의 고전류밀도에서도 안정적인 구동이 가능할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 열전도도가 높은 기판(110)을 사용하고, 특정한 물질들로 구성된 다중층(이중층) 구조의 정공 주입층(160)을 사용하며, 조성 구배(composition gradient)를 갖는 쉘부를 포함하는 양자점을 적용하고, 보강 간섭을 이용하는 전면 발광 구조를 채택하며, 구성 요소들의 두께를 최적화함으로써, 고전류밀도에서도 안정적으로 구동될 수 있는 초고휘도(최대 휘도가 300만 cd/m2 이상인 전례 없는 초고휘도)를 갖는 양자점 발광 소자를 구현할 수 있다. 특히, 초고휘도 특성을 위해서는 고전류 구동뿐 아니라 광추출 효율을 극대화(최대화)하는 것도 중요할 수 있는데, 본 발명의 실시예에서는 상기한 전면 발광 구조를 도입하면서 아울러 구성 요소들의 두께를 적절히 제어함으로써 광추출 효율을 크게 향상시킬 수 있다. The quantum dot light emitting device according to an embodiment of the present invention may have a maximum luminance of about 3 million cd/m 2 or more. The maximum luminance of the quantum dot light emitting device may be about 3 million to 4 million cd/m 2 . The quantum dot light emitting device may be stably driven with little deterioration even under ultra-high luminance driving conditions of about 100,000 cd/m 2 or more. In addition, the quantum dot light emitting device may be driven with a high current density of about 1 A/cm 2 or more or about 5 A/cm 2 or more. In the case of a conventional general quantum dot light emitting device, even when a current density of about 1 A/cm 2 is applied, the function of the device is lost or the device is destroyed due to Joule heat and consequent damage to the thin film. occurs However, the quantum dot light emitting device according to an embodiment of the present invention may be stably driven even at a high current density of about 5 A/cm 2 or more and up to about 12 A/cm 2 . As described above, the substrate 110 having high thermal conductivity is used, the hole injection layer 160 having a multi-layer (double-layer) structure composed of specific materials is used, and a shell part having a composition gradient is included. By applying quantum dots that do this, adopting a top emission structure using constructive interference, and optimizing the thickness of the components, ultra-high luminance that can be stably driven even at high current densities (unprecedented ultra-high brightness of 3 million cd/m 2 or more) A quantum dot light emitting device having high luminance) can be implemented. In particular, it may be important to maximize (maximize) light extraction efficiency as well as high current driving for ultra-high luminance characteristics. Extraction efficiency can be greatly improved.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 양자점 발광 소자는 우수한 소자 안정성 및 내구성을 가질 수 있고, 아울러, 높은 소자 효율을 가질 수 있다. 예를 들어, 적색 양자점 사용을 기준으로 할때, 소자의 안정성은 100 cd/m2 기준으로 약 1억 시간 정도일 수 있고, 소자 효율은 약 75.6 cd/A 정도일 수 있다. 이러한 안정성 및 효율 특성은 기존 양자점 발광 소자의 성능을 크게 뛰어넘는 것으로 평가될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 오제(Auger) 재결합에 의한 엑시톤 소광(quenching) 등과 같은 비발광 재결합의 문제를 감소/억제함으로써, 우수한 발광 특성을 확보함과 아울러 소자의 안정성/내구성 및 효율을 향상시킬 수 있다. In addition, the quantum dot light emitting device according to an embodiment of the present invention may have excellent device stability and durability, and, at the same time, may have high device efficiency. For example, based on the use of red quantum dots, the stability of the device may be about 100 million hours based on 100 cd/m 2 , and the device efficiency may be about 75.6 cd/A. These stability and efficiency characteristics can be evaluated to greatly exceed the performance of the existing quantum dot light emitting device. In an embodiment of the present invention, by reducing/suppressing the problem of non-luminescent recombination such as exciton quenching due to Auger recombination, excellent light emitting characteristics can be secured and the stability/durability and efficiency of the device can be improved. have.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 발광 소자를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 2에서 우측 상부의 사시도는 양자점 발광 소자의 일례를 보여주고, 좌측 상부의 단면 이미지는 실제로 제작된 양자점 발광 소자의 단면을 보여주는 TEM(transmission electron microscope) 이미지이다. 한편, 도 2에서 하측 도면(사시도)은 실시예에 따른 양자점 발광 소자에 적용될 수 있는 Si/SiO2 기판 및 비교예에 따른 양자점 발광 소자에 적용될 수 있는 유리(glass) 기판을 보여준다. 2 is a view exemplarily showing a quantum dot light emitting device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2 , the upper right perspective view shows an example of a quantum dot light emitting device, and the upper left cross-sectional image is a TEM (transmission electron microscope) image showing a cross section of the actually fabricated quantum dot light emitting device. Meanwhile, the lower view (perspective view) in FIG. 2 shows a Si/SiO 2 substrate applicable to a quantum dot light emitting device according to an embodiment and a glass substrate applicable to a quantum dot light emitting device according to a comparative example.

도 2의 우측 상부의 사시도를 참조하면, 실시예에 따른 양자점 발광 소자는 기판 상에 순차로 구비된 제 1 전극(120), 전자 수송층(130), 양자점 발광층(140), 정공 수송층(150), 정공 주입층(160) 및 제 2 전극(170)을 포함할 수 있고, 정공 주입층(160)은 제 1 층(160a) 및 제 2 층(160b)을 포함할 수 있다. 제 1 전극(120), 전자 수송층(130), 양자점 발광층(140), 정공 수송층(150), 정공 주입층(160)(160a + 160b) 및 제 2 전극(170) 각각은 도 1에서 설명한 바와 동일한 구성 및 특성을 가질 수 있다. Referring to the perspective view of the upper right of FIG. 2 , the quantum dot light emitting device according to the embodiment is sequentially provided on a substrate with a first electrode 120 , an electron transport layer 130 , a quantum dot light emitting layer 140 , and a hole transport layer 150 ). , the hole injection layer 160 and the second electrode 170 may be included, and the hole injection layer 160 may include a first layer 160a and a second layer 160b. Each of the first electrode 120 , the electron transport layer 130 , the quantum dot light emitting layer 140 , the hole transport layer 150 , the hole injection layer 160 ( 160a + 160b ) and the second electrode 170 is as described in FIG. 1 . It may have the same configuration and characteristics.

도 2의 하측 도면(사시도)을 참조하면, 실시예에 따른 양자점 발광 소자에 Si/SiO2 기판이 적용될 수 있고, 비교예에 따른 양자점 발광 소자에 유리(glass) 기판이 적용될 수 있다. 여기서, 상기 Si/SiO2 기판은 도 1의 기판(110)의 일례일 수 있다. 0.2 W의 히트 소스(heat source)의 사용을 가정한 열적 시뮬레이션(thermal simulation)을 통해서, 유리 기판과 Si/SiO2 기판의 방열 양상(특성)이 큰 차이를 나타내는 것을 확인하였다. Referring to the lower drawing (perspective view) of FIG. 2 , a Si/SiO 2 substrate may be applied to the quantum dot light emitting device according to the embodiment, and a glass substrate may be applied to the quantum dot light emitting device according to the comparative example. Here, the Si/SiO 2 substrate may be an example of the substrate 110 of FIG. 1 . Through thermal simulation assuming the use of a heat source of 0.2 W, it was confirmed that the heat dissipation pattern (characteristics) of the glass substrate and the Si/SiO 2 substrate showed a large difference.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 발광 소자에 적용될 수 있는 양자점(QD)의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 3에서 우측의 도면은 양자점(QD)이 가질 수 있는 밴드 다이어그램(band diagram)(즉, 전기적 구조)을 보여주고, 좌측의 도면은 양자점(QD)의 TEM 이미지를 보여준다. 3 is a view for explaining the structure of a quantum dot (QD) that can be applied to the quantum dot light emitting device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 3 , the diagram on the right shows a band diagram (ie, an electrical structure) that the quantum dots QD may have, and the diagram on the left shows a TEM image of the quantum dots QD.

도 3을 참조하면, 양자점(QD)은 코어부(10) 및 이를 둘러싼 쉘부(20)를 구비한 코어-쉘 구조를 가질 수 있다. 여기서, 쉘부(20)는 상기 코어부에서 멀어질수록 조성이 변화되는 조성 구배(composition gradient)를 가질 수 있다. 다시 말해, 쉘부(20)는 코어부(10)에서 멀어지면서 에너지 밴드(에너지 장벽)가 변화되는 구성을 가질 수 있다. 쉘부(20)는 상기 조성 구배를 이루는 복수의 쉘층(20a, 20b, 20c)을 포함할 수 있다. 또한, 코어부(10) 및 쉘부(20)(20a, 20b, 20c)의 두께는 적절히 제어될 수 있다. 이러한 양자점(QD)의 구성 및 두께 조건 등과 관련해서, 양자점(QD)을 포함하는 양자점 발광층에서 엑시톤(exciton)의 소멸이 최소화되고, 오제(Auger) 재결합에 따른 소광(quenching)이 억제되며, 발광 특성 및 발광 효율이 크게 향상될 수 있다. Referring to FIG. 3 , the quantum dot QD may have a core-shell structure including a core part 10 and a shell part 20 surrounding the core part 10 . Here, the shell part 20 may have a composition gradient in which the composition is changed as the distance from the core part is increased. In other words, the shell part 20 may have a configuration in which an energy band (energy barrier) is changed as it moves away from the core part 10 . The shell part 20 may include a plurality of shell layers 20a, 20b, and 20c forming the composition gradient. In addition, the thickness of the core portion 10 and the shell portion 20 (20a, 20b, 20c) can be appropriately controlled. With respect to the configuration and thickness conditions of the quantum dots (QDs), extinction of excitons in the quantum dot light emitting layer including the quantum dots (QDs) is minimized, quenching due to Auger recombination is suppressed, and light emission is achieved. Characteristics and luminous efficiency can be greatly improved.

보다 구체적으로 설명하면, 쉘부(20)는 코어부(10) 측으로부터 순차로 배치된 연속적 그레이딩층(continuous grading layer)(20a), 격자 어댑터층(lattice adaptor layer)(20b) 및 주입 배리어층(injection barrier layer)(20c)을 포함할 수 있다. 연속적 그레이딩층(20a)은 코어부(10)에서 멀어지는 방향으로 가면서 조성이 연속적으로(점진적으로 또는 단계적으로) 변화되는 층일 수 있다. 이러한 연속적 그레이딩층(20a)의 조성 변화를 이용하면, 발광 특성 및 발광 효율을 개선할 수 있다. 격자 어댑터층(20b)은 쉘부(20) 내에서 격자 상수(lattice constant)를 제어하는 역할을 할 수 있다. 격자 불일치(lattice mismatch)가 존재하는 경우, 불안정성이 증가하고 발광 특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있는데, 격자 어댑터층(20b)을 이용해서 격자 상수를 제어함으로써 이러한 문제를 방지/억제할 수 있다. 주입 배리어층(20c)은 전자와 정공의 주입 밸런스(balance)를 개선하는 역할을 할 수 있다. 만일 양자점(QD)의 소재 자체가 전자-리치(rich)한 특성을 갖는 경우, 주입 배리어층(20c)을 사용해서 전자의 주입을 다소 억제함으로써, 전자와 정공의 주입 밸런스(balance)를 맞춰줄 수 있다. More specifically, the shell portion 20 includes a continuous grading layer 20a, a lattice adapter layer 20b and an injection barrier layer ( It may include an injection barrier layer (20c). The continuous grading layer 20a may be a layer whose composition is continuously (gradually or stepwise) changed while going away from the core part 10 . If the composition change of the continuous grading layer 20a is used, light emission characteristics and light emission efficiency may be improved. The lattice adapter layer 20b may serve to control a lattice constant in the shell part 20 . When a lattice mismatch exists, instability increases and luminescence characteristics may deteriorate. This problem can be prevented/inhibited by controlling the lattice constant using the lattice adapter layer 20b. The injection barrier layer 20c may serve to improve an injection balance between electrons and holes. If the material of the quantum dot (QD) itself has electron-rich properties, the injection barrier layer 20c is used to somewhat suppress the injection of electrons, thereby balancing the injection of electrons and holes. can

양자점(QD)이 적색 양자점(즉, 적색 발광 양자점)인 경우, 코어부(10)는 CdSe로 형성될 수 있고, 연속적 그레이딩층(20a)은 CdxZn1-xSe로 형성될 수 있고, 격자 어댑터층(20b)은 ZnSe로 형성될 수 있고, 주입 배리어층(20c)은 ZnSeyS1-y로 형성될 수 있다. 연속적 그레이딩층(20a)을 구성하는 CdxZn1-xSe에서 x 값은 코어부(10)에서 멀어질수록 감소할 수 있다. 주입 배리어층(20c)을 구성하는 ZnSeyS1-y에서 y 값은 코어부(10)에서 멀어질수록 감소할 수 있다. When the quantum dot QD is a red quantum dot (ie, a red light emitting quantum dot), the core part 10 may be formed of CdSe, and the continuous grading layer 20a may be formed of Cd x Zn 1-x Se, The lattice adapter layer 20b may be formed of ZnSe, and the injection barrier layer 20c may be formed of ZnSe y S 1-y . In Cd x Zn 1-x Se constituting the continuous grading layer 20a , the x value may decrease as the distance from the core part 10 increases. In ZnSe y S 1-y constituting the injection barrier layer 20c, the y value may decrease as the distance from the core part 10 increases.

코어부(10)의 반지름은 3.2±0.5 nm 또는 3.2±0.1 nm 정도일 수 있다. 연속적 그레이딩층(20a)의 두께(쉘 두께)는 4.2±0.6 nm 정도일 수 있다. 격자 어댑터층(20b)의 두께(쉘 두께)는 2.2±1.1 nm 정도일 수 있다. 주입 배리어층(20c)의 두께(쉘 두께)는 2.8±0.8 nm 정도일 수 있다. 이러한 두께 조건을 만족할 때, 발광 특성 및 발광 효율이 더욱 향상되는 결과를 얻을 수 있다. The radius of the core part 10 may be about 3.2±0.5 nm or 3.2±0.1 nm. The thickness (shell thickness) of the continuous grading layer 20a may be on the order of 4.2±0.6 nm. The thickness (shell thickness) of the grating adapter layer 20b may be about 2.2±1.1 nm. The thickness (shell thickness) of the injection barrier layer 20c may be about 2.8±0.8 nm. When these thickness conditions are satisfied, it is possible to obtain a result in which luminous properties and luminous efficiency are further improved.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 발광 소자의 제조 방법을 보여주는 단면도이다. 4A to 4D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a quantum dot light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 4a를 참조하면, 기판(110)을 마련할 수 있다. 기판(110)은 25℃에서 약 100 W/mㆍK 이상의 우수한 열전도도를 가질 수 있다. 기판(110)의 열전도도는, 예컨대, 25℃에서 약 100∼200 W/mㆍK 정도일 수 있다. 구체적인 예로, 기판(110)은 실리콘(Si) 기판부 및 상기 실리콘 기판부의 표면(상면)에 형성된 실리콘 산화물층(SiO2층)을 포함할 수 있다. 상기 실리콘 산화물층의 두께는 상기 실리콘 기판부의 두께에 비해 상대적으로 매우 얇을 수 있다. 기판(110)의 열전도도는 상기 실리콘 기판부에 의해 지배적으로(dominantly) 결정될 수 있다. 기판(110)이 우수한 열전도도를 갖기 때문에, 우수한 내열 특성 및 방열 특성을 가질 수 있다. 경우에 따라서는, 기판(110)으로 열전도도가 우수한 사파이어(Al2O3) 기판이나 불화마그네슘(MgF2) 기판 등을 사용할 수도 있다. Referring to FIG. 4A , a substrate 110 may be prepared. The substrate 110 may have excellent thermal conductivity of about 100 W/m·K or more at 25°C. The thermal conductivity of the substrate 110 may be, for example, about 100 to 200 W/m·K at 25°C. As a specific example, the substrate 110 may include a silicon (Si) substrate and a silicon oxide layer (SiO 2 layer) formed on a surface (upper surface) of the silicon substrate. The thickness of the silicon oxide layer may be relatively very thin compared to the thickness of the silicon substrate portion. The thermal conductivity of the substrate 110 may be dominantly determined by the silicon substrate portion. Since the substrate 110 has excellent thermal conductivity, it may have excellent heat resistance and heat dissipation properties. In some cases, a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate or a magnesium fluoride (MgF 2 ) substrate having excellent thermal conductivity may be used as the substrate 110 .

기판(110)이 상기 실리콘(Si) 기판부 및 상기 실리콘 기판부의 표면(상면)에 형성된 상기 실리콘 산화물층(SiO2층)을 포함하는 경우, 기판(110)은 아세톤(acetone), 이소프로필 알코올(IPA), 증류수(DI water) 순서로 세척한 후, 약 120 ℃ 온도에서 건조될 수 있다. 그러나, 이러한 세척 및 건조 조건은 예시적인 것에 불과하고, 다양하게 변화될 수 있다. When the substrate 110 includes the silicon (Si) substrate portion and the silicon oxide layer (SiO 2 layer) formed on a surface (upper surface) of the silicon substrate portion, the substrate 110 may be formed of acetone, isopropyl alcohol (IPA), after washing with distilled water (DI water) in order, it may be dried at a temperature of about 120 ℃. However, these washing and drying conditions are merely exemplary and may be variously changed.

도 4b를 참조하면, 기판(110) 상에 제 1 전극(120)을 형성할 수 있다. 제 1 전극(120)은 반사 전극일 수 있다. 제 1 전극(120)은 금속이나 금속성 물질로 형성될 수 있다. 구체적인 예로, 제 1 전극(120)으로는 높은 반사율을 위하여 약 80 nm 이상 또는 약 85 nm 이상의 두께를 갖는 Ag층(silver layer)을 증착하여 사용할 수 있다. 제 1 전극(120)의 두께는 약 80∼120 nm 정도일 수 있다. 제 1 전극(120)의 물질은 Ag로 한정되지 않고, 다양하게 변화될 수 있다. Referring to FIG. 4B , the first electrode 120 may be formed on the substrate 110 . The first electrode 120 may be a reflective electrode. The first electrode 120 may be formed of a metal or a metallic material. As a specific example, an Ag layer (silver layer) having a thickness of about 80 nm or more or about 85 nm or more may be deposited and used as the first electrode 120 for high reflectivity. The thickness of the first electrode 120 may be about 80 to 120 nm. The material of the first electrode 120 is not limited to Ag and may be variously changed.

다음, 제 1 전극(120) 상에 전자 수송층(130)을 형성할 수 있다. 전자 수송층(130)은 금속 산화물 계열의 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 전자 수송층(130)은 산화아연(ZnO) 계열의 물질이나 산화타이타늄 계열의 물질 등을 포함할 수 있다. 상기 산화아연(ZnO) 계열의 물질은 산화아연(ZnO) 또는 산화아연(ZnO)에 금속을 도핑한 물질을 포함할 수 있고, 상기 산화아연(ZnO)에 금속을 도핑한 물질은, 예를 들어, ZnMgO, ZnAlO 등일 수 있다. 상기 산화타이타늄 계열의 물질은, 예컨대, TiO2 등을 포함할 수 있다. 또한, 전자 수송층(130)에 포함된 상기 금속 산화물 계열의 물질은 나노입자(nanoparticle) 형태를 가질 수 있다. 여기서, 상기 나노입자의 평균 입경은 수 nm 내지 수십 nm 정도일 수 있다. 예컨대, 상기 나노입자의 평균 입경은 약 2 nm 내지 40 nm 정도 또는 약 2 nm 내지 35 nm 정도일 수 있다. 구체적인 일례로, 전자 수송층(130)은 산화아연(ZnO) 계열의 나노입자(nanoparticles)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 산화아연(ZnO) 계열의 나노입자는 ZnO 나노입자일 수 있다. 이 경우, ZnO 나노입자를 포함하는 용액(나노입자 용액)을 스핀 코팅 방식으로 제 1 전극(120) 상에 도포한 후에, 질소 분위기에서 약 100 ℃의 온도로 약 30분 정도 열처리하여 전자 수송층(130)을 형성할 수 있다. 전자 수송층(130)의 두께는, 예컨대, 약 25∼45 nm 정도 또는 약 30∼40 nm 정도일 수 있다. Next, the electron transport layer 130 may be formed on the first electrode 120 . The electron transport layer 130 may include a metal oxide-based material. For example, the electron transport layer 130 may include a zinc oxide (ZnO)-based material or a titanium oxide-based material. The zinc oxide (ZnO)-based material may include a material in which zinc oxide (ZnO) or zinc oxide (ZnO) is doped with a metal, and the material in which zinc oxide (ZnO) is doped with a metal is, for example, , ZnMgO, ZnAlO, and the like. The titanium oxide-based material may include, for example, TiO 2 . In addition, the metal oxide-based material included in the electron transport layer 130 may have a nanoparticle form. Here, the average particle diameter of the nanoparticles may be on the order of several nm to several tens of nm. For example, the average particle diameter of the nanoparticles may be about 2 nm to about 40 nm or about 2 nm to about 35 nm. As a specific example, the electron transport layer 130 may include zinc oxide (ZnO)-based nanoparticles. Here, the zinc oxide (ZnO)-based nanoparticles may be ZnO nanoparticles. In this case, after a solution (nanoparticle solution) containing ZnO nanoparticles is applied on the first electrode 120 in a spin coating method, heat treatment is performed at a temperature of about 100° C. in a nitrogen atmosphere for about 30 minutes to form an electron transport layer ( 130) can be formed. The thickness of the electron transport layer 130 may be, for example, about 25 to 45 nm or about 30 to 40 nm.

도 4c를 참조하면, 전자 수송층(130) 상에 양자점 발광층(140)을 형성할 수 있다. 양자점 발광층(140)은, 예컨대, 용액 공정을 이용해서 스핀 코팅 방식으로 형성할 수 있다. 양자점 발광층(140)은 코어부 및 쉘부를 갖는 양자점을 포함할 수 있다. 상기 쉘부는 상기 코어부에서 멀어질수록 조성이 변화되는 조성 구배(composition gradient)를 가질 수 있다. 또한, 상기 쉘부는 상기 조성 구배를 이루는 복수의 쉘층을 가질 수 있다. 상기 코어부 및 상기 쉘부(상기 복수의 쉘층)의 두께는 적절히 제어될 수 있다. 이러한 양자점의 구성 및 두께 제어 특성 등과 관련해서, 양자점 발광층(140)에서 엑시톤(exciton)의 소멸이 최소화되고, 오제(Auger) 재결합에 따른 소광(quenching)이 억제되며, 발광 특성 및 발광 효율이 크게 향상될 수 있다. 양자점 발광층(140)의 두께는, 예를 들어, 약 25∼45 nm 정도 또는 약 30∼40 nm 정도일 수 있다. Referring to FIG. 4C , the quantum dot emission layer 140 may be formed on the electron transport layer 130 . The quantum dot emission layer 140 may be formed by, for example, a spin coating method using a solution process. The quantum dot emission layer 140 may include quantum dots having a core part and a shell part. The shell part may have a composition gradient in which the composition is changed as the distance from the core part is increased. In addition, the shell part may have a plurality of shell layers forming the composition gradient. The thickness of the core part and the shell part (the plurality of shell layers) may be appropriately controlled. With respect to the configuration and thickness control characteristics of the quantum dots, extinction of excitons in the quantum dot light emitting layer 140 is minimized, quenching due to Auger recombination is suppressed, and luminescence characteristics and luminous efficiency are greatly improved. can be improved The thickness of the quantum dot emission layer 140 may be, for example, about 25 to 45 nm or about 30 to 40 nm.

도 4d를 참조하면, 양자점 발광층(140) 상에 정공 수송층(150), 정공 주입층(160) 및 제 2 전극(170)을 순차로 진공 증착 공정을 통해 형성할 수 있다. 정공 수송층(150)은 카르바졸 유도체(carbazole derivative)를 포함할 수 있다. 구체적인 예로, 정공 수송층(150)은 상기 카르바졸 유도체로 CBP [4,4'-Bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl]를 포함할 수 있다. 정공 수송층(150)은, 예컨대, CBP층일 수 있다. 상기 CBP층은 유기물층일 수 있다. 정공 수송층(150)의 두께는 약 30∼50 nm 또는 약 35∼45 nm 정도일 수 있다. 이러한 정공 수송층(150)의 구성은 정공 주입층(160)의 구성과 함께 정공의 이동 특성을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 특히, CBP층을 정공 수송층(150)의 물질로 적용하면, 우수한 정공 이동 특성을 확보하는데 유리할 수 있다. Referring to FIG. 4D , the hole transport layer 150 , the hole injection layer 160 , and the second electrode 170 may be sequentially formed on the quantum dot emission layer 140 through a vacuum deposition process. The hole transport layer 150 may include a carbazole derivative. As a specific example, the hole transport layer 150 may include CBP [4,4'-Bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl] as the carbazole derivative. The hole transport layer 150 may be, for example, a CBP layer. The CBP layer may be an organic material layer. The thickness of the hole transport layer 150 may be about 30 to 50 nm or about 35 to 45 nm. The configuration of the hole transport layer 150 may serve to improve hole movement characteristics together with the configuration of the hole injection layer 160 . In particular, when the CBP layer is applied as a material of the hole transport layer 150, it may be advantageous to secure excellent hole transport properties.

정공 주입층(160)은 복층 구조, 예컨대, 이중층 구조를 가질 수 있다. 구체적으로, 정공 주입층(160)은 정공 수송층(150) 측으로부터 순차로 배치된 제 1 층(160a) 및 제 2 층(160b)을 포함할 수 있다. 제 1 층(160a)은 정공 주입층(160)과 제 2 층(160b) 사이에 배치될 수 있다. 여기서, 제 1 층(160a)은 MoO3를 포함할 수 있고, 제 2 층(160b)은 HAT-CN (hexaazatriphenylene hexacarbonitrile)을 포함할 수 있다. 제 1 층(160a)은 MoO3층일 수 있고, 제 2 층(160b)은 HAT-CN층일 수 있다. 이 경우, 제 1 층(160a)은 약 3∼7 nm 범위 또는 약 4∼6 nm 범위의 두께를 가질 수 있고, 제 2 층(160b)은 약 3∼7 nm 범위 또는 약 4∼6 nm 범위의 두께를 가질 수 있다. 일례로, 제 1 층(160a)의 두께는 5 nm 또는 6 nm 일 수 있고, 제 2 층(160b)의 두께는 5 nm 또는 6 nm 일 수 있다. 정공 주입층(160)의 두께는 약 6∼14 nm 정도 또는 약 8∼12 nm 정도일 수 있다. 이와 같이, 정공 주입층(160)이 MoO3층과 HAT-CN층이 적층된 구조를 갖고, 이들의 두께가 적절히 제어될 경우, 정공 주입층(160)에 의해 정공 주입 장벽이 크게 감소되고, 정공 주입 특성이 향상되며, 결과적으로, 발광 특성 및 발광 효율이 개선될 수 있다. 본 실시예에서 정공 수송층(150)과 정공 주입층(160)은 CBP/MoO3/HAT-CN 구조를 이룰 수 있고, 이 경우, 우수한 정공 이동 특성을 확보하는데 유리할 수 있다. The hole injection layer 160 may have a multi-layer structure, for example, a double-layer structure. Specifically, the hole injection layer 160 may include a first layer 160a and a second layer 160b sequentially disposed from the hole transport layer 150 side. The first layer 160a may be disposed between the hole injection layer 160 and the second layer 160b. Here, the first layer 160a may include MoO 3 , and the second layer 160b may include hexaazatriphenylene hexacarbonitrile (HAT-CN). The first layer 160a may be a MoO 3 layer, and the second layer 160b may be a HAT-CN layer. In this case, the first layer 160a may have a thickness in the range of about 3-7 nm or in the range of about 4-6 nm, and the second layer 160b in the range of about 3-7 nm or in the range of about 4-6 nm may have a thickness of For example, the thickness of the first layer 160a may be 5 nm or 6 nm, and the thickness of the second layer 160b may be 5 nm or 6 nm. The thickness of the hole injection layer 160 may be about 6 to 14 nm or about 8 to 12 nm. As such, when the hole injection layer 160 has a structure in which the MoO 3 layer and the HAT-CN layer are stacked, and their thickness is appropriately controlled, the hole injection barrier is greatly reduced by the hole injection layer 160, The hole injection characteristic is improved, and as a result, the luminescence characteristic and the luminous efficiency can be improved. In the present embodiment, the hole transport layer 150 and the hole injection layer 160 may have a CBP/MoO 3 /HAT-CN structure, and in this case, it may be advantageous to secure excellent hole transport characteristics.

제 2 전극(170)은 투명 전극(광투과성 전극)일 수 있다. 제 2 전극(170)은 금속이나 금속성 물질로 형성될 수 있다. 제 2 전극(170)으로는 높은 투과율을 위하여 약 30 nm 이하 또는 약 25 nm 이하의 두께를 갖는 Ag층(silver layer)을 증착하여 사용할 수 있다. 제 2 전극(170)의 두께는 약 15∼30 nm 정도일 수 있다. 제 2 전극(170)의 물질은 Ag로 한정되지 않고, 다양하게 변화될 수 있다. The second electrode 170 may be a transparent electrode (a light-transmitting electrode). The second electrode 170 may be formed of a metal or a metallic material. As the second electrode 170 , an Ag layer (silver layer) having a thickness of about 30 nm or less or about 25 nm or less may be deposited and used for high transmittance. The thickness of the second electrode 170 may be about 15 to 30 nm. The material of the second electrode 170 is not limited to Ag and may be variously changed.

제 1 전극(120)과 제 2 전극(170)은 광학적 마이크로캐비티(microcavity) 효과를 발생시키도록 구성될 수 있다. 또한, 제 1 전극(120)과 제 2 전극(170) 사이의 간격, 제 1 전극(120)과 양자점 발광층(140) 사이의 간격 및 양자점 발광층(140)과 제 2 전극(170) 사이의 간격은 광의 방출과 관련된 광학적 보강 간섭을 발생시키도록 제어될 수 있다. 따라서, 양자점 발광층(140)으로부터 소자의 전면부로 방출되는 광과 양자점 발광층(140)에서 발생하여 제 1 전극(120)에서 반사된 후 소자의 전면부로 방출되는 광은 보강 간섭을 일으킬 수 있다. 또한, 양자점 발광층(140)으로부터 소자의 전면부로 방출되는 광과 양자점 발광층(140)에서 발생하여 제 1 전극(120)에서 반사된 후 소자의 전면부로 방출되는 광은 마이크로캐비티(microcavity) 구조에 의한 공진에 따른 강화 효과를 나타낼 수 있다. 따라서, 상기 양자점 발광 소자는 우수한 광추출 특성을 가질 수 있다. The first electrode 120 and the second electrode 170 may be configured to generate an optical microcavity effect. In addition, the interval between the first electrode 120 and the second electrode 170 , the interval between the first electrode 120 and the quantum dot emission layer 140 , and the interval between the quantum dot emission layer 140 and the second electrode 170 . can be controlled to generate optical constructive interference associated with the emission of light. Accordingly, the light emitted from the quantum dot emission layer 140 to the front surface of the device and the light emitted from the quantum dot emission layer 140 and reflected from the first electrode 120 to the front surface of the device may cause constructive interference. In addition, the light emitted from the quantum dot light emitting layer 140 to the front surface of the device and the light emitted from the quantum dot light emitting layer 140 and reflected from the first electrode 120 to the front surface of the device are generated by the microcavity structure. A reinforcing effect according to resonance may be exhibited. Accordingly, the quantum dot light emitting device may have excellent light extraction characteristics.

도 4d의 양자점 발광 소자는 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 양자점 발광 소자와 동일할 수 있다. 따라서, 도 1 내지 도 3에서 설명한 양자점 발광 소자의 구성 및 특성은 도 4d의 양자점 발광 소자에 동일하게 적용될 수 있다. The quantum dot light emitting device of FIG. 4D may be the same as the quantum dot light emitting device described with reference to FIGS. 1 to 3 . Accordingly, the configuration and characteristics of the quantum dot light emitting device described in FIGS. 1 to 3 may be equally applied to the quantum dot light emitting device of FIG. 4D .

도 5는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 양자점 발광 소자의 전류 밀도(current density)에 따른 전류 효율(current efficiency)과 휘도(luminance) 특성을 평가한 결과를 보여주는 그래프이다. 상기 실시예에 따른 양자점 발광 소자는 도 1의 구조를 갖되, 정공 주입층(160)의 제 1 층(160a)으로 MoO3층(두께: 5 nm)을 적용하고, 제 2 층(160b)으로 HAT-CN층(두께: 5 nm)을 적용한 경우이다. 상기 비교예에 따른 양자점 발광 소자는 MoO3 단일층을 정공 주입층으로 적용한 경우이고, 그 밖에 다른 조건은 상기 실시예와 동일하였다. 상기 실시예 및 상기 비교예 모두에서 정공 수송층으로 CBP층을 사용하였다. 한편, 상기 양자점 발광 소자에 키슬리 2400 소스 미터(Keithley 2400 source meter)를 이용해서 전압을 가해주며 전류 특성을 얻었고, 키슬리 2000 멀티미터(Keithley 2000 multimeter)와 실리콘 포토다이오드(silicon photodiode)를 사용하여 빛의 세기를 측정하였다. 또한, 분광 방사 휘도계인 미놀타 CS-2000(Minolta CS-2000)을 사용하여 발광 스펙트럼을 얻었고, 전류-전압 특성과 빛의 세기, 발광 스펙트럼을 통해서 효율과 휘도를 계산하였다. 이러한 측정 방법은 아래의 도 6에 대해서도 동일하였다. 5 is a graph showing results of evaluating current efficiency and luminance characteristics according to current density of quantum dot light emitting devices according to Examples and Comparative Examples of the present invention. The quantum dot light emitting device according to the embodiment has the structure of FIG. 1 , a MoO 3 layer (thickness: 5 nm) is applied as the first layer 160a of the hole injection layer 160, and the second layer 160b is formed. This is a case where a HAT-CN layer (thickness: 5 nm) is applied. The quantum dot light emitting device according to the comparative example was a case in which a MoO 3 single layer was applied as a hole injection layer, and other conditions were the same as in the above embodiment. A CBP layer was used as the hole transport layer in both the Examples and Comparative Examples. On the other hand, a voltage was applied to the quantum dot light emitting device using a Keithley 2400 source meter to obtain a current characteristic, and a Keithley 2000 multimeter and a silicon photodiode were used. The light intensity was measured. In addition, emission spectra were obtained using a spectroradiometer, Minolta CS-2000, and efficiency and luminance were calculated through current-voltage characteristics, light intensity, and emission spectrum. This measurement method was also the same for FIG. 6 below.

도 5를 참조하면, 실시예에 따른 이중층 구조(MoO3/HAT-CN)를 갖는 정공 주입층을 사용하는 경우, 비교예에 따른 단일층 구조(MoO3)를 갖는 정공 주입층을 사용하는 경우 보다 전류 효율과 휘도가 크게 개선된 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과를 통해서, 실시예에서와 같이 이중층 구조(MoO3/HAT-CN)를 갖는 정공 주입층을 사용할 경우, 정공 주입 특성이 크게 개선될 수 있음을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 5 , when using a hole injection layer having a double-layer structure (MoO 3 /HAT-CN) according to an embodiment, a hole injection layer having a single-layer structure (MoO 3 ) according to a comparative example When using It can be seen that the current efficiency and luminance are significantly improved. Through these results, it can be confirmed that when a hole injection layer having a double layer structure (MoO 3 /HAT-CN) is used as in the embodiment, hole injection characteristics can be greatly improved.

도 6은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 양자점 발광 소자의 전류 밀도에 따른 전류 효율과 휘도 특성을 평가한 결과를 보여주는 그래프이다. 상기 실시예에 따른 양자점 발광 소자는 도 1의 구조를 갖되, 기판(110)으로 Si/SiO2 기판을 사용한 경우이다. 상기 비교예에 따른 양자점 발광 소자는 기판으로 유리(glass) 기판을 사용한 경우이고, 그 밖에 다른 조건은 상기 실시예와 동일하였다. 상기 실시예에 따른 양자점 발광 소자는 S-QLED로 표시하였고, 상기 비교예에 따른 양자점 발광 소자는 G-QLED로 표시하였다. 6 is a graph showing results of evaluating current efficiency and luminance characteristics according to current density of quantum dot light emitting devices according to Examples and Comparative Examples of the present invention. The quantum dot light emitting device according to the embodiment has the structure of FIG. 1 , and a Si/SiO 2 substrate is used as the substrate 110 . The quantum dot light emitting device according to the comparative example was a case in which a glass substrate was used as a substrate, and other conditions were the same as in the above embodiment. The quantum dot light emitting device according to the embodiment was represented by S-QLED, and the quantum dot light emitting device according to the comparative example was represented by G-QLED.

도 6을 참조하면, Si/SiO2 기판을 사용하는 실시예에 따른 양자점 발광 소자는 유리 기판을 사용하는 비교예에 따른 양자점 발광 소자 보다 개선된 전류 효율 및 휘도 특성을 보이는 것을 확인할 수 있다. 특히, 실시예의 Si/SiO2 기판은 우수한 열전도도를 갖고, 구동 픽셀에서 발생하는 열을 빠르게 주변으로 확산시키기 때문에, 이를 적용한 양자점 발광 소자는 월등히 높은 전류 밀도까지 동작이 가능할 수 있다. Referring to FIG. 6 , it can be seen that the quantum dot light emitting device according to the embodiment using a Si/SiO 2 substrate exhibits improved current efficiency and luminance characteristics than the quantum dot light emitting device according to the comparative example using a glass substrate. In particular, since the Si/SiO 2 substrate of the embodiment has excellent thermal conductivity and rapidly diffuses heat generated from the driving pixel to the periphery, a quantum dot light emitting device to which it is applied may be operated up to an extremely high current density.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 양자점 발광 소자(S-QLED)의 인가되는 전류 밀도 별 시간에 따른 최대 픽셀 온도의 변화를 보여주는 그래프이다. 여기서, 상기 실시예에 따른 양자점 발광 소자(S-QLED)의 기판은 Si/SiO2 기판이다. 7 is a graph showing a change in maximum pixel temperature according to time for each applied current density of a quantum dot light emitting device (S-QLED) according to an embodiment of the present invention. Here, the substrate of the quantum dot light emitting device (S-QLED) according to the embodiment is a Si/SiO 2 substrate.

도 8은 비교예에 따른 양자점 발광 소자(G-QLED)의 인가되는 전류 밀도 별 시간에 따른 최대 픽셀 온도의 변화를 보여주는 그래프이다. 여기서, 상기 비교예에 따른 양자점 발광 소자(G-QLED)의 기판은 유리 기판이다. 도 7 및 도 8에서 온(ON) 구간은 5초에서 15초 사이였다. 8 is a graph showing a change in maximum pixel temperature according to time for each applied current density of a quantum dot light emitting device (G-QLED) according to a comparative example. Here, the substrate of the quantum dot light emitting device (G-QLED) according to the comparative example is a glass substrate. The ON period in FIGS. 7 and 8 was between 5 and 15 seconds.

도 7 및 도 8을 참조하면, 실시예에 따른 양자점 발광 소자(S-QLED)의 최대 픽셀 온도는 비교예에 따른 양자점 발광 소자(G-QLED)의 최대 픽셀 온도 보다 상대적으로 매우 낮은 것을 확인할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 양자점 발광 소자(S-QLED)는 높은 전류 밀도에서도 발열로 인한 문제가 거의 없이 안정적으로 구동될 수 있다. 7 and 8 , it can be seen that the maximum pixel temperature of the quantum dot light emitting device (S-QLED) according to the embodiment is relatively very lower than the maximum pixel temperature of the quantum dot light emitting device (G-QLED) according to the comparative example. have. Accordingly, the quantum dot light emitting device (S-QLED) according to the embodiment may be stably driven without a problem due to heat generation even at a high current density.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 양자점 발광 소자의 정공 수송층(HTL) 및 전자 수송층(ETL)의 두께 조건에 따른 발광 강도의 변화를 보여주는 광학적 시뮬레이션 결과이다. 상기 실시예에 따른 양자점 발광 소자는 도 1에서 설명한 바와 같은 전면 발광(top emission) 구조를 갖는다. 한편, 도 9에서 큰 그래프 내부에 삽입된 작은 그래프(즉, insert)는 비교예에 따른 양자점 발광 소자에 대한 시뮬레이션 결과를 보여준다. 상기 비교예에 따른 양자점 발광 소자는 배면 발광(bottom emission) 구조를 갖는다. 9 is an optical simulation result showing a change in emission intensity according to thickness conditions of a hole transport layer (HTL) and an electron transport layer (ETL) of a quantum dot light emitting device according to an embodiment of the present invention. The quantum dot light emitting device according to the embodiment has a top emission structure as described with reference to FIG. 1 . On the other hand, a small graph (ie, insert) inserted inside the large graph in FIG. 9 shows the simulation results for the quantum dot light emitting device according to the comparative example. The quantum dot light emitting device according to the comparative example has a bottom emission structure.

도 9를 참조하면, 실시예에 따른 양자점 발광 소자에서 정공 수송층(HTL)의 두께는 약 30∼50 nm 또는 약 35∼45 nm 정도인 것이 바람직할 수 있고, 전자 수송층(ETL)의 두께는 약 25∼45 nm 또는 약 30∼40 nm 정도일 수 있다. 특히, 정공 수송층(HTL)의 두께는 약 35∼45 nm 정도인 것이 바람직할 수 있고, 전자 수송층(ETL)의 두께는 약 30∼40 nm 정도일 수 있다. 이러한 조건을 만족할 때, 실시예에 따른 양자점 발광 소자의 발광 특성 및 발광 효율이 더욱 개선될 수 있다. 한편, 배면 발광(bottom emission) 구조를 갖는 비교예에 따른 양자점 발광 소자의 경우(insert 참조), 발광 강도가 상대적으로 매우 낮은 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 9 , in the quantum dot light emitting device according to the embodiment, the thickness of the hole transport layer (HTL) may be preferably about 30 to 50 nm or about 35 to 45 nm, and the thickness of the electron transport layer (ETL) is about It may be on the order of 25-45 nm or about 30-40 nm. In particular, the thickness of the hole transport layer (HTL) may preferably be about 35 to 45 nm, and the thickness of the electron transport layer (ETL) may be about 30 to 40 nm. When these conditions are satisfied, the light emitting characteristics and light emitting efficiency of the quantum dot light emitting device according to the embodiment may be further improved. On the other hand, in the case of the quantum dot light emitting device according to the comparative example having a bottom emission structure (see insert), it can be seen that the light emission intensity is relatively very low.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 양자점 발광 소자의 QD 면적 밀도(areal density)(ρ) 및 인가된 전류(J)에 따른 평균 QD 점유율(average QD occupancy) <N>의 변화를 보여주는 시뮬레이션 결과이다. 여기서, 점선은 <N> = 1, 2 및 3인 경우의 윤곽(contour)(등고선)을 나타낸다. 한편, 삽입된 그래프(insert)는 1×1011 cm-2 (black)에서 5×1011 cm-2 (blue) 까지 다양한 ρ를 갖는 J의 함수로서 QLED의 계산된 IQE(internal quantum efficiency)를 보여준다. 10 is a simulation result showing changes in the average QD occupancy <N> according to the QD areal density (ρ) and the applied current (J) of the quantum dot light emitting device according to an embodiment of the present invention; to be. Here, the dotted line indicates a contour (contour line) in the case of <N> = 1, 2 and 3. Meanwhile, the inserted graph shows the calculated internal quantum efficiency (IQE) of QLED as a function of J with ρ varying from 1×10 11 cm -2 (black) to 5×10 11 cm -2 (blue). show

도 11은 인가된 전류(J)가 8.0 A cm-2 일 때, 서로 다른 QD 면적 밀도(areal density)(ρ)를 갖는 실시예에 따른 양자점 발광 소자(S-QLED)의 정규화된 EL(electroluminescence) 스펙트럼을 보여주는 그래프이다. 삽입된 그래프(insert)는 1Se-1Shh 전환(S) 및 1Pe-1Shh 전환(P)을 보여준다. QD 면적 밀도(ρ)가 주어진 범위 내에서 소정 수준으로 증가함에 따라, 주요 발광이 아닌 P-emission에 해당하는 피크(peak)가 억제된 것을 확인할 수 있다. 이는 QD층의 두께 조절 등을 통해서, 발광 특성을 개선할 수 있다는 것을 의미할 수 있다. 11 shows normalized electroluminescence (EL) of a quantum dot light emitting device (S-QLED) according to an embodiment having different QD areal densities (ρ) when the applied current (J) is 8.0 A cm −2 ) is a graph showing the spectrum. The inset graph shows 1S e -1S hh conversion (S) and 1P e -1S hh conversion (P). As the QD areal density (ρ) increases to a predetermined level within a given range, it can be seen that a peak corresponding to P-emission, not main emission, is suppressed. This may mean that the light emitting characteristics can be improved by adjusting the thickness of the QD layer.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 양자점 발광 소자에 적용될 수 있는 양자점의 쉘부 성장 과정에 따른 PL(photoluminescence) 양자 수율(quantum yield)(%)의 변화를 보여주는 그래프이다. 도 12의 결과는 도 3을 참조하여 설명한 구조를 갖는 양자점(QD)에 대한 것이다. 12 is a graph showing a change in PL (photoluminescence) quantum yield (%) according to a process of growing a shell part of a quantum dot that can be applied to a quantum dot light emitting device according to an embodiment of the present invention. The result of FIG. 12 is for a quantum dot (QD) having the structure described with reference to FIG. 3 .

도 12를 참조하면, 도 3에서 설명한 바와 같이, 양자점은 코어부(core) 및 이를 둘러싼 쉘부를 가질 수 있고, 상기 쉘부는 코어부(core) 측으로부터 순차로 배치된 연속적 그레이딩층(cg), 격자 어댑터층(A) 및 주입 배리어층(B)을 포함할 수 있다. 쉘부를 성장시키는 과정에 따라 양자 수율(%)을 측정한 결과, 도 12에 나타난 바와 같이, 상기 연속적 그레이딩층(cg), 격자 어댑터층(A) 및 주입 배리어층(B)을 각각 적절한 두께로 모두 형성하였을 때, 높은 양자 수율(%)을 확보할 수 있음을 알 수 있다. Referring to FIG. 12, as described in FIG. 3, the quantum dot may have a core part and a shell part surrounding it, and the shell part is a continuous grading layer (cg) sequentially disposed from the core part side, a grating adapter layer (A) and an injection barrier layer (B). As a result of measuring the quantum yield (%) according to the process of growing the shell part, as shown in FIG. 12 , the continuous grading layer (cg), the lattice adapter layer (A), and the injection barrier layer (B) were respectively applied to an appropriate thickness. When all are formed, it can be seen that a high quantum yield (%) can be secured.

도 13은 CdSe QD (빨간색), cg-QD (주황색), cg/A-QD (녹색) 및 cg/A/B-QD (파란색)의 앙상블(ensemble) PL 감쇠(photoluminescence decay) 특성을 보여주는 그래프이다. 여기서, CdSe QD는 코어부만 존재하는 QD를 의미하고, cg-QD는 코어부에 cg층만 부가된 QD를 의미하고, cg/A-QD는 코어부에 cg층과 A층이 부가된 QD를 의미하고, cg/A/B-QD는 코어부에 cg층과 A층 및 B층이 모두 부가된 QD를 의미한다. 본 발명의 실시예에 따른 양자점 발광 소자에는 cg/A/B-QD가 적용될 수 있다. 명확성을 위해 각 트레이스(trace)의 크기가 조정되었다(rescaled). 삽입된 그래프(insert)에는 쉘부 두께의 함수로서 단일 엑시톤 수명(single exciton lifetime)(τX)이 제공되며, 여기서 색상 인코딩된 화살표는 감쇠 곡선(decay curves)에 해당한다. 13 is a graph showing the ensemble PL photoluminescence decay characteristics of CdSe QD (red), cg-QD (orange), cg/A-QD (green) and cg/A/B-QD (blue). to be. Here, CdSe QD means a QD having only a core part, cg-QD means a QD in which only a cg layer is added to the core part, and cg/A-QD is a QD having a cg layer and an A layer added to the core part. Meaning, cg/A/B-QD means a QD in which a cg layer and both A and B layers are added to the core part. cg/A/B-QD may be applied to the quantum dot light emitting device according to an embodiment of the present invention. Each trace has been rescaled for clarity. The inset provides a single exciton lifetime (τ X ) as a function of shell thickness, where the color-encoded arrows correspond to the decay curves.

도 13을 참조하면, 실시예에 따른 양자점 발광 소자에 적용될 수 있는 cg/A/B-QD가 가장 우수한 광학적 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 따라서, cg/A/B-QD가 적용된 실시예에 따른 양자점 발광 소자는 양자점의 구성 및 두께 조건 등과 관련해서 우수한 발광 성능을 나타낼 수 있다. Referring to FIG. 13 , it can be seen that cg/A/B-QD, which can be applied to the quantum dot light emitting device according to the embodiment, exhibits the best optical properties. Accordingly, the quantum dot light emitting device according to the embodiment to which cg/A/B-QD is applied may exhibit excellent light emitting performance in relation to the configuration and thickness conditions of the quantum dots.

도 14는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 양자점 발광 소자의 인가 전압에 따른 전류 밀도 및 휘도의 변화를 측정한 결과를 보여주는 그래프이다. 상기 실시예에 따른 양자점 발광 소자는 도 1의 구조를 갖되, 기판(110)으로 Si/SiO2 기판을 사용한 경우이다. 상기 비교예에 따른 양자점 발광 소자는 기판으로 유리(glass) 기판을 사용한 경우이고, 그 밖에 다른 조건은 상기 실시예와 동일하였다. 상기 실시예에 따른 양자점 발광 소자는 S-QLED로 표시하였고, 상기 비교예에 따른 양자점 발광 소자는 G-QLED로 표시하였다. 14 is a graph showing the results of measuring changes in current density and luminance according to applied voltage of quantum dot light emitting devices according to Examples and Comparative Examples of the present invention. The quantum dot light emitting device according to the embodiment has the structure of FIG. 1 , and a Si/SiO 2 substrate is used as the substrate 110 . The quantum dot light emitting device according to the comparative example was a case in which a glass substrate was used as a substrate, and other conditions were the same as in the above embodiment. The quantum dot light emitting device according to the embodiment was represented by S-QLED, and the quantum dot light emitting device according to the comparative example was represented by G-QLED.

도 14를 참조하면, Si/SiO2 기판을 사용하는 실시예에 따른 양자점 발광 소자는 유리 기판을 사용하는 비교예에 따른 양자점 발광 소자 보다 상대적으로 높은 최대 전류 밀도 및 휘도를 갖는 것을 확인할 수 있다. 실시예의 Si/SiO2 기판은 우수한 열전도도를 갖고, 구동 픽셀에서 발생하는 열을 빠르게 주변으로 확산시키기 때문에, 이를 적용한 양자점 발광 소자는 월등히 높은 전류 밀도까지 동작이 가능할 수 있다. 또한, Si/SiO2 기판은 높은 휘도 구현에 기여할 수 있다. Referring to FIG. 14 , it can be seen that the quantum dot light emitting device according to the embodiment using a Si/SiO 2 substrate has relatively higher maximum current density and luminance than the quantum dot light emitting device according to the comparative example using a glass substrate. Since the Si/SiO 2 substrate of the embodiment has excellent thermal conductivity and rapidly diffuses heat generated from the driving pixel to the surroundings, a quantum dot light emitting device to which it is applied may be operated up to an extremely high current density. In addition, the Si/SiO 2 substrate may contribute to realization of high luminance.

도 15는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 양자점 발광 소자의 인가된 전류 밀도에 따른 전류 효율 및 EQE(external quantum efficiency)의 변화를 측정한 결과를 보여주는 그래프이다. 상기 실시예에 따른 양자점 발광 소자는 도 1의 구조를 갖되, 기판(110)으로 Si/SiO2 기판을 사용한 경우이다. 상기 비교예에 따른 양자점 발광 소자는 기판으로 유리(glass) 기판을 사용한 경우이고, 그 밖에 다른 조건은 상기 실시예와 동일하였다. 상기 실시예에 따른 양자점 발광 소자는 S-QLED로 표시하였고, 상기 비교예에 따른 양자점 발광 소자는 G-QLED로 표시하였다. 15 is a graph showing the results of measuring changes in current efficiency and EQE (external quantum efficiency) according to the applied current density of quantum dot light emitting devices according to Examples and Comparative Examples of the present invention. The quantum dot light emitting device according to the embodiment has the structure of FIG. 1 , and a Si/SiO 2 substrate is used as the substrate 110 . The quantum dot light emitting device according to the comparative example was a case in which a glass substrate was used as a substrate, and other conditions were the same as in the above embodiment. The quantum dot light emitting device according to the embodiment was represented by S-QLED, and the quantum dot light emitting device according to the comparative example was represented by G-QLED.

도 15를 참조하면, Si/SiO2 기판을 사용하는 실시예에 따른 양자점 발광 소자는 유리 기판을 사용하는 비교예에 따른 양자점 발광 소자 보다 상대적으로 높은 전류 효율 및 EQE를 갖는 것을 확인할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 양자점 발광 소자는 월등히 높은 전류 밀도까지 동작이 가능할 수 있다. 15 , it can be seen that the quantum dot light emitting device according to the embodiment using a Si/SiO 2 substrate has relatively higher current efficiency and EQE than the quantum dot light emitting device according to the comparative example using a glass substrate. In addition, the quantum dot light emitting device according to the embodiment may be operated up to an extremely high current density.

도 16은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 양자점 발광 소자의 작동 수명(operational lifetime)을 평가한 결과를 보여주는 그래프이다. 여기서, 상기 실시예 및 비교예에 따른 양자점 발광 소자의 초기 밝기(L0)는 200000 cd m-2 이었다. 상기 실시예에 따른 양자점 발광 소자는 S-QLED 이고, 상기 비교예에 따른 양자점 발광 소자는 G-QLED 이다. 도 16에 삽입된 그래프(insert)는 다양한 L0 값에서 G-QLED (파란색) 및 S-QLED (빨간색)의 하프-수명(half-lifetime)(T50)과 가속 계수(acceleration factor) 1.8을 사용한 T50 (점선)의 추정치를 보여준다. 16 is a graph showing the results of evaluating the operational lifetime of quantum dot light emitting devices according to Examples and Comparative Examples of the present invention. Here, the initial brightness (L 0 ) of the quantum dot light emitting device according to the Examples and Comparative Examples was 200000 cd m -2 . The quantum dot light emitting device according to the embodiment is an S-QLED, and the quantum dot light emitting device according to the comparative example is a G-QLED. The graph inserted in FIG. 16 shows the half-lifetime (T 50 ) and acceleration factor of 1.8 of G-QLED (blue) and S-QLED (red) at various L 0 values. Estimate of T 50 (dotted line) used is shown.

도 16을 참조하면, 실시예에 따른 양자점 발광 소자는 비교예에 따른 양자점 발광 소자 보다 상대적으로 매우 긴 작동 수명을 가질 수 있음을 확인할 수 있다. 특히, 실시예에 따른 양자점 발광 소자는 100 cd/m2 기준으로 약 1억 시간 이상의 안정성 및 수명을 가질 수 있다. 이는 비교예에 따른 양자점 발광 소자 보다 약 10배 정도 증가된 수치이다. Referring to FIG. 16 , it can be seen that the quantum dot light emitting device according to the embodiment may have a relatively very long operating life than the quantum dot light emitting device according to the comparative example. In particular, the quantum dot light emitting device according to the embodiment may have stability and lifespan of about 100 million hours or more based on 100 cd/m 2 . This is an increase of about 10 times compared to the quantum dot light emitting device according to the comparative example.

도 17은 11.8V의 전압 펄스(이는 12.0 A cm-2의 steady-state 전류 밀도에 해당)를 갖는 시간-분해 EL 분광법(time-resolved EL spectroscopy)을 사용하여 실시예에 따른 양자점 발광 소자(S-QLED)의 과도 EL 감쇠 프로파일(transient EL decay profile)을 평가한 결과를 보여주는 도면이다. 17 is a quantum dot light emitting device according to an embodiment using time-resolved EL spectroscopy having a voltage pulse of 11.8 V (which corresponds to a steady-state current density of 12.0 A cm −2 ). -QLED) is a diagram showing the evaluation result of the transient EL decay profile.

도 18은 본 발명의 실시예에 따른 양자점 발광 소자(S-QLED)의 0.3, 1.6, 6.0 및 12.0 A cm-2의 다양한 정상 상태(steady-state) 전류 밀도(J)에 대하여 정규화된 과도 EL 감쇠(Normalised transient EL decay) 특성을 보여주는 그래프이다. 삽입된 그래프(insert)는 cg/A/B-QD의 PL 수명(τX)과 비교하여 전류밀도(J) 종속 EL 감쇠 시간 상수(τEL)를 그래프화하여 보여준다. 18 is a transient EL normalized for various steady-state current densities (J) of 0.3, 1.6, 6.0 and 12.0 A cm -2 of a quantum dot light emitting device (S-QLED) according to an embodiment of the present invention. It is a graph showing the characteristics of normalized transient EL decay. The inset graph shows the current density (J) dependent EL decay time constant (τ EL ) compared to the PL lifetime (τ X ) of cg/A/B-QD.

도 17 및 도 18로부터, 본 발명의 실시예에 따른 양자점 발광 소자는 약 12 A/cm2 정도까지 고전류밀도에서 안정적인 구동이 가능하다는 것을 확인할 수 있다. 17 and 18, it can be seen that the quantum dot light emitting device according to an embodiment of the present invention can be stably driven at a high current density up to about 12 A/cm 2 .

도 19는 본 발명의 실시예에 따른 양자점 발광 소자(S-QLED)의 발광 성능을 보여주는 사진으로, 강한 일광 조건(약 100000 lux)에서 다른 광을 방출하는 S-QLED 픽셀을 보여준다. 실시예에 따른 양자점 발광 소자(S-QLED)는 매우 높은 휘도를 갖는 광을 발생시킬 수 있기 때문에, 강한 일광 조건에서도 발광되는 빛을 뚜렷하게 확인할 수 있다. 19 is a photograph showing the light emitting performance of a quantum dot light emitting device (S-QLED) according to an embodiment of the present invention, and shows an S-QLED pixel emitting different light under strong daylight conditions (about 100000 lux). Since the quantum dot light emitting device (S-QLED) according to the embodiment can generate light having very high luminance, the emitted light can be clearly identified even under strong sunlight conditions.

도 20은 본 발명의 실시예에 따른 양자점 발광 소자(S-QLED)의 발광 성능을 평가한 결과를 보여주는 사진이다. 도 20에서 왼쪽 상단의 사진은 단일 픽셀을 갖는 S-QLED의 발광을 보여주고, 왼쪽 하단의 사진은 10개의 픽셀을 갖는 S-QLED의 발광을 보여준다. 한편, 도 20의 우측 사진은 S-QLED의 단일 픽셀에 의해 조명되는 문자(Q, L, E, D) 구조물들을 보여준다. 여기서, 문자(Q, L, E, D) 구조물들은 이들을 비추고 있는 상기 단일 픽셀로부터 각각 2.0, 3.5, 5.0 및 6.5 m 만큼 떨어져 있다. 도 20의 모든 사진에서 각 발광 픽셀의 면적은 1.4 mm × 1.4 mm 였다. 도 20으로부터 실시예에 따른 양자점 발광 소자(S-QLED)는 고휘도(초고휘도)를 갖는 광을 발광하는 것을 확인할 수 있다. 20 is a photograph showing the result of evaluating the light emitting performance of a quantum dot light emitting device (S-QLED) according to an embodiment of the present invention. In Fig. 20, the upper left photo shows the light emission of an S-QLED having a single pixel, and the lower left photo shows the light emission of an S-QLED having 10 pixels. Meanwhile, the right photo of FIG. 20 shows the letter (Q, L, E, D) structures illuminated by a single pixel of the S-QLED. Here, the letter (Q, L, E, D) structures are separated by 2.0, 3.5, 5.0 and 6.5 m respectively from the single pixel illuminating them. In all the photos of FIG. 20 , the area of each light emitting pixel was 1.4 mm × 1.4 mm. It can be seen from FIG. 20 that the quantum dot light emitting device (S-QLED) according to the embodiment emits light having high luminance (ultra-high luminance).

아래의 표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 발광 소자(S-QLED) 및 비교예에 따른 양자점 발광 소자(G-QLED)의 다양한 물성 및 성능을 정리한 것이다. Table 1 below summarizes various physical properties and performances of the quantum dot light emitting device (S-QLED) according to an embodiment of the present invention and the quantum dot light emitting device (G-QLED) according to the comparative example.

Figure pat00001
Figure pat00001

상기한 표 1에서 EL peak는 발광 파장(중심 파장)을 의미하고, FWHM은 발광 스펙트럼의 반치전폭을 의미하며, Max L은 최대 휘도를 의미하고, Max CE는 최대 전류 효율을 의미하고, Max EQE는 최대 외부 양자 효율(external quantum efficiency)을 의미한다. In Table 1, EL peak means the emission wavelength (center wavelength), FWHM means the full width at half maximum of the emission spectrum, Max L means maximum luminance, Max CE means maximum current efficiency, and Max EQE is the maximum external quantum efficiency (external quantum efficiency).

표 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 양자점 발광 소자(S-QLED)는 300만 cd/m2 이상의 최대 휘도(Max L)를 갖고, 70 cd A-1 이상의 최대 전류 효율(Max CE)을 가지며, 20% 이상의 최대 외부 양자 효율(Max EQE)을 갖는 것을 확인할 수 있다. 이러한 수치들은 비교예에 따른 양자점 발광 소자(G-QLED) 및 기존의 양자점 발광 소자 보다 월등히 우수하거나 크게 개선된 것이라 할 수 있다. 그러나, 표 1에 개시된 실시예에 따른 양자점 발광 소자(S-QLED)의 특성들은 예시적인 것이고, 사용하는 물질이나 구성 등에 따라서, 특성은 다양하게 변화될 수 있다. Referring to Table 1, the quantum dot light emitting device (S-QLED) according to an embodiment has a maximum luminance (Max L) of 3 million cd/m 2 or more, and a maximum current efficiency (Max CE) of 70 cd A -1 or more. and has a maximum external quantum efficiency (Max EQE) of 20% or more. These values can be said to be significantly better or significantly improved than the quantum dot light emitting device (G-QLED) according to the comparative example and the conventional quantum dot light emitting device. However, the characteristics of the quantum dot light emitting device (S-QLED) according to the embodiment disclosed in Table 1 are exemplary, and the characteristics may be variously changed according to the material or composition used.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예들에 따르면, 고휘도가 요구되는 분야에서 고전류밀도로 안정적으로 발광할 수 있으면서 우수한 광추출 효율을 갖고, 아울러 줄(Joule) 열에 의한 성능 저하 문제를 극복하고 내구성(장수명 특성) 및 안정적 구동 특성을 확보할 수 있는 양자점 발광 소자를 구현할 수 있다. 특히, 다중 구조의 정공 주입층, 상기 정공 주입층과 조합된 정공 수송층의 구성, 열전도도가 높은 기판, 최적화된 전면 발광(top emission) 구조, 조성 구배(composition gradient)를 갖는 양자점 및 두께 조건의 최적화 등을 통해서, 높은 전류 밀도에서도 효과적으로 오제(Auger) 재결합을 억제할 수 있고, 약 300만 cd/m2 이상의 최대 휘도를 가지며, 높은 효율과 우수한 안정성 및 내구성(장수명 특성)을 갖는 양자점 발광 소자를 구현할 수 있다. 실시예들에 따른 양자점 발광 소자는 최대 휘도(약 300만 cd/m2 이상), 소자 안정성(100 cd/m2 기준 약 1억 시간 이상), 소자 효율(약 75.6 cd/A) 등 모든 측면에서 기존의 양자점 발광 소자 보다 월등히 우수한 성능을 가질 수 있다. According to the embodiments of the present invention described above, it has excellent light extraction efficiency while stably emitting light at high current density in a field requiring high luminance, and overcomes the problem of performance degradation due to Joule heat and durability (long lifespan) characteristics) and a quantum dot light emitting device capable of securing stable driving characteristics can be implemented. In particular, a multi-structured hole injection layer, a configuration of a hole transport layer combined with the hole injection layer, a substrate with high thermal conductivity, an optimized top emission structure, quantum dots with a composition gradient, and thickness conditions Through optimization, etc., it is possible to effectively suppress Auger recombination even at high current density, and to have a maximum luminance of about 3 million cd/m 2 or more, and a quantum dot light emitting device having high efficiency, excellent stability and durability (long life characteristics) can be implemented. The quantum dot light emitting device according to the embodiments has all aspects such as maximum luminance (about 3 million cd/m 2 or more), device stability (about 100 million hours or more based on 100 cd/m 2 ), and device efficiency (about 75.6 cd/A) can have significantly superior performance than the conventional quantum dot light emitting device.

상기한 실시예들에 따른 양자점 발광 소자는 옥외 디스플레이, 2000 ppi 이상의 초고해상도와 고휘도가 동시에 요구되는 AR/VR 디스플레이와 같은 차세대 디스플레이, 광선요법(phototherapy)을 위한 의료/미용 장치의 광원, 고휘도 조명 등 고휘도가 요구되는 다양한 응용 분야에 유용하게 적용될 수 있다. The quantum dot light emitting device according to the above embodiments is an outdoor display, a next-generation display such as an AR/VR display that requires a super-resolution and high brightness of 2000 ppi or more at the same time, a light source of a medical/beauty device for phototherapy, high-brightness lighting It can be usefully applied to various application fields requiring high luminance, such as.

본 명세서에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 도 1 내지 도 20을 참조하여 설명한 실시예들에 따른 양자점 발광 소자 및 그 제조 방법이, 본 발명의 기술적 사상이 벗어나지 않는 범위 내에서, 다양하게 치환, 변경 및 변형될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 구체적인 예로, 도 1에서는 양자점 발광층(140) 아래에 전자 수송층(130)이 배치되고, 양자점 발광층(140) 위에 정공 수송층(150)과 정공 주입층(160)이 배치된 경우를 도시하고 설명하였지만, 경우에 따라서는, 양자점 발광층(140) 아래에 정공 수송층(150)과 정공 주입층(160)이 배치되고, 양자점 발광층(140) 위에 전자 수송층(130)이 배치될 수도 있다. 그 밖에도 다양한 변형이 가능할 수 있다. 때문에 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다. In the present specification, preferred embodiments of the present invention have been disclosed, and although specific terms are used, they are only used in a general sense to easily describe the technical content of the present invention and help the understanding of the present invention, and to limit the scope of the present invention. It is not meant to be limiting. It will be apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains that other modifications based on the technical spirit of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein. For those of ordinary skill in the art, the quantum dot light emitting device and its manufacturing method according to the embodiments described with reference to FIGS. 1 to 20 are variously substituted without departing from the technical spirit of the present invention. , it will be appreciated that changes and modifications may be made. As a specific example, in FIG. 1, the electron transport layer 130 is disposed under the quantum dot light emitting layer 140, and the hole transport layer 150 and the hole injection layer 160 are disposed on the quantum dot light emitting layer 140. In some cases, the hole transport layer 150 and the hole injection layer 160 may be disposed under the quantum dot emission layer 140 , and the electron transport layer 130 may be disposed on the quantum dot emission layer 140 . In addition, various modifications may be possible. Therefore, the scope of the invention should not be determined by the described embodiments, but should be determined by the technical idea described in the claims.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 *
10 : 코어부 20 : 쉘부
20a : 연속적 그레이딩층 20b : 격자 어댑터층
20c : 주입 배리어층 110 : 기판
120 : 제 1 전극 130 : 전자 수송층
140 : 양자점 발광층 150 : 정공 수송층
160 : 정공 주입층 160a : 제 1 층
160b : 제 2 층 170 : 제 2 전극
QD : 양자점
* Explanation of symbols for the main parts of the drawing *
10: core part 20: shell part
20a: continuous grading layer 20b: grid adapter layer
20c: injection barrier layer 110: substrate
120: first electrode 130: electron transport layer
140: quantum dot light emitting layer 150: hole transport layer
160: hole injection layer 160a: first layer
160b: second layer 170: second electrode
QD: Quantum dots

Claims (19)

25℃에서 100 W/mㆍK 이상의 열전도도를 갖는 기판;
상기 기판 상에 배치된 제 1 전극;
상기 기판 상에 상기 기판에 수직한 방향으로 상기 제 1 전극과 이격하여 배치된 제 2 전극;
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치된 것으로, 코어부 및 쉘부를 갖는 양자점을 포함하되, 상기 쉘부는 상기 코어부에서 멀어질수록 조성이 변화되는 조성 구배(composition gradient)를 갖는 양자점 발광층;
상기 제 1 전극과 상기 양자점 발광층 사이에 배치된 전자 수송층;
상기 제 2 전극과 상기 양자점 발광층 사이에 배치된 것으로, 카르바졸 유도체(carbazole derivative)를 포함하는 정공 수송층; 및
상기 정공 수송층과 상기 제 2 전극 사이에 배치된 것으로, 상기 정공 수송층 측으로부터 순차로 배치된 제 1 층 및 제 2 층을 포함하되, 상기 제 1 층은 MoO3를 구비하고, 상기 제 2 층은 HAT-CN (hexaazatriphenylene hexacarbonitrile)을 구비하는 정공 주입층;을 포함하고,
상기 양자점 발광층으로부터 상기 기판이 배치된 쪽의 반대쪽으로 광을 방출하는 전면 발광(top emission) 구조를 갖는 양자점 발광 소자.
a substrate having a thermal conductivity of 100 W/m·K or more at 25°C;
a first electrode disposed on the substrate;
a second electrode disposed on the substrate and spaced apart from the first electrode in a direction perpendicular to the substrate;
A quantum dot light emitting layer disposed between the first electrode and the second electrode and including a quantum dot having a core portion and a shell portion, wherein the shell portion has a composition gradient in which the composition is changed as the distance from the core portion is increased. ;
an electron transport layer disposed between the first electrode and the quantum dot emission layer;
a hole transport layer disposed between the second electrode and the quantum dot emission layer and including a carbazole derivative; and
It is disposed between the hole transport layer and the second electrode, and includes a first layer and a second layer sequentially arranged from the hole transport layer side, wherein the first layer includes MoO 3 , and the second layer comprises: A hole injection layer having a HAT-CN (hexaazatriphenylene hexacarbonitrile);
A quantum dot light emitting device having a top emission structure for emitting light from the quantum dot light emitting layer to the opposite side of the side on which the substrate is disposed.
제 1 항에 있어서,
상기 기판은 실리콘 기판부 및 상기 실리콘 기판부의 표면에 형성된 실리콘 산화물층을 포함하고, 상기 기판의 열전도도는 상기 실리콘 기판부에 의해 지배적으로(dominantly) 결정되는 양자점 발광 소자.
The method of claim 1,
The substrate includes a silicon substrate portion and a silicon oxide layer formed on a surface of the silicon substrate portion, and the thermal conductivity of the substrate is dominantly determined by the silicon substrate portion.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극은 반사 전극이고, 상기 제 2 전극은 투명 전극이며,
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 간격, 상기 제 1 전극과 상기 양자점 발광층 사이의 간격 및 상기 양자점 발광층과 상기 제 2 전극 사이의 간격은 광의 방출과 관련된 광학적 보강 간섭을 발생시키도록 제어된 양자점 발광 소자.
The method of claim 1,
The first electrode is a reflective electrode, the second electrode is a transparent electrode,
The spacing between the first electrode and the second electrode, the spacing between the first electrode and the quantum dot light emitting layer, and the spacing between the quantum dot light emitting layer and the second electrode are controlled to generate optical constructive interference associated with the emission of light. Quantum dot light emitting device.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극은 제 1 두께를 갖는 제 1 금속층을 포함하고,
상기 제 2 전극은 상기 제 1 두께 보다 작은 제 2 두께를 갖는 제 2 금속층을 포함하는 양자점 발광 소자.
The method of claim 1,
The first electrode comprises a first metal layer having a first thickness,
The second electrode is a quantum dot light emitting device including a second metal layer having a second thickness smaller than the first thickness.
제 1 항에 있어서,
상기 정공 수송층은 상기 카르바졸 유도체로 CBP [4,4'-Bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl]를 포함하는 양자점 발광 소자.
The method of claim 1,
The hole transport layer is a quantum dot light emitting device comprising CBP [4,4'-Bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl] as the carbazole derivative.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 층은 MoO3층이고, 상기 제 2 층은 HAT-CN층이며,
상기 제 1 층은 3∼7 nm 범위의 두께를 갖고, 상기 제 2 층은 3∼7 nm 범위의 두께를 갖는 양자점 발광 소자.
The method of claim 1,
The first layer is a MoO 3 layer, the second layer is a HAT-CN layer,
The first layer has a thickness in the range of 3 to 7 nm, the second layer has a thickness in the range of 3 to 7 nm quantum dot light emitting device.
제 1 항에 있어서,
상기 전자 수송층은 산화아연(ZnO) 계열의 나노입자(nanoparticles)를 포함하는 양자점 발광 소자.
The method of claim 1,
The electron transport layer is a quantum dot light emitting device including zinc oxide (ZnO)-based nanoparticles (nanoparticles).
제 1 항에 있어서,
상기 양자점의 상기 쉘부는 상기 코어부 측으로부터 순차로 배치된 연속적 그레이딩층(continuous grading layer), 격자 어댑터층(lattice adaptor layer) 및 주입 배리어층(injection barrier layer)을 포함하는 양자점 발광 소자.
The method of claim 1,
A quantum dot light emitting device comprising a continuous grading layer, a lattice adapter layer, and an injection barrier layer disposed in sequence from the side of the core part in the shell part of the quantum dot.
제 8 항에 있어서,
상기 코어부의 반지름은 3.2±0.5 nm 이고,
상기 연속적 그레이딩층의 두께는 4.2±0.6 nm 이고,
상기 격자 어댑터층의 두께는 2.2±1.1 nm 이고,
상기 주입 배리어층의 두께는 2.8±0.8 nm 인 양자점 발광 소자.
9. The method of claim 8,
The radius of the core part is 3.2±0.5 nm,
The thickness of the continuous grading layer is 4.2±0.6 nm,
The thickness of the grating adapter layer is 2.2±1.1 nm,
A quantum dot light emitting device having a thickness of the injection barrier layer of 2.8±0.8 nm.
제 1 항에 있어서,
상기 전자 수송층의 두께는 30∼40 nm 이고,
상기 양자점 발광층의 두께는 25∼45 nm 이고,
상기 정공 수송층의 두께는 30∼50 nm 이고,
상기 정공 주입층의 두께는 6∼14 nm 인 양자점 발광 소자.
The method of claim 1,
The thickness of the electron transport layer is 30-40 nm,
The thickness of the quantum dot light emitting layer is 25 to 45 nm,
The thickness of the hole transport layer is 30-50 nm,
A quantum dot light emitting device having a thickness of the hole injection layer of 6 to 14 nm.
제 1 항에 있어서,
상기 양자점 발광 소자는 300만 cd/m2 이상의 최대 휘도를 갖는 양자점 발광 소자.
The method of claim 1,
The quantum dot light emitting device is a quantum dot light emitting device having a maximum luminance of 3 million cd / m 2 or more.
제 1 항에 있어서,
상기 양자점 발광 소자는 5 A/cm2 이상의 전류 밀도로 구동되도록 구성된 양자점 발광 소자.
The method of claim 1,
The quantum dot light emitting device is a quantum dot light emitting device configured to be driven with a current density of 5 A / cm 2 or more.
25℃에서 100 W/mㆍK 이상의 열전도도를 갖는 기판을 마련하는 단계;
상기 기판 상에 제 1 전극을 형성하는 단계;
상기 제 1 전극 상에 전자 수송층을 형성하는 단계;
상기 전자 수송층 상에 코어부 및 쉘부를 갖는 양자점을 포함하되, 상기 쉘부는 상기 코어부에서 멀어질수록 조성이 변화되는 조성 구배를 갖는 양자점 발광층을 형성하는 단계;
상기 양자점 발광층 상에 카르바졸 유도체(carbazole derivative)를 포함하는 정공 수송층을 형성하는 단계;
상기 정공 수송층 상에 상기 정공 수송층 측으로부터 순차로 배치된 제 1 층 및 제 2 층을 포함하되, 상기 제 1 층은 MoO3를 구비하고, 상기 제 2 층은 HAT-CN을 구비하는 정공 주입층을 형성하는 단계; 및
상기 정공 주입층 상에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 양자점 발광층으로부터 상기 기판이 배치된 쪽의 반대쪽으로 광을 방출하는 전면 발광(top emission) 특성을 갖는 양자점 발광 소자의 제조 방법.
providing a substrate having a thermal conductivity of 100 W/m·K or more at 25°C;
forming a first electrode on the substrate;
forming an electron transport layer on the first electrode;
Forming a quantum dot light emitting layer comprising a quantum dot having a core portion and a shell portion on the electron transport layer, wherein the shell portion has a composition gradient that changes as the distance from the core portion increases;
forming a hole transport layer including a carbazole derivative on the quantum dot emission layer;
A hole injection layer including a first layer and a second layer sequentially disposed on the hole transport layer from the side of the hole transport layer, wherein the first layer includes MoO 3 , and the second layer includes HAT-CN forming a; and
Comprising the step of forming a second electrode on the hole injection layer,
A method of manufacturing a quantum dot light emitting device having a top emission characteristic for emitting light from the quantum dot light emitting layer to the opposite side of the side on which the substrate is disposed.
제 13 항에 있어서,
상기 기판은 실리콘 기판부 및 상기 실리콘 기판부의 표면에 형성된 실리콘 산화물층을 포함하고, 상기 기판의 열전도도는 상기 실리콘 기판부에 의해 지배적으로(dominantly) 결정되는 양자점 발광 소자의 제조 방법.
14. The method of claim 13,
The substrate includes a silicon substrate portion and a silicon oxide layer formed on a surface of the silicon substrate portion, and the thermal conductivity of the substrate is dominantly determined by the silicon substrate portion.
제 13 항에 있어서,
상기 제 1 전극은 반사 전극이고, 상기 제 2 전극은 투명 전극이며,
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 간격, 상기 제 1 전극과 상기 양자점 발광층 사이의 간격 및 상기 양자점 발광층과 상기 제 2 전극 사이의 간격은 광의 방출과 관련된 광학적 보강 간섭을 발생시키도록 제어된 양자점 발광 소자의 제조 방법.
14. The method of claim 13,
The first electrode is a reflective electrode, the second electrode is a transparent electrode,
The spacing between the first electrode and the second electrode, the spacing between the first electrode and the quantum dot light emitting layer, and the spacing between the quantum dot light emitting layer and the second electrode are controlled to generate optical constructive interference associated with the emission of light. A method of manufacturing a quantum dot light emitting device.
제 13 항에 있어서,
상기 정공 수송층은 상기 카르바졸 유도체로 CBP [4,4'-Bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl]를 포함하는 양자점 발광 소자의 제조 방법.
14. The method of claim 13,
The hole transport layer is a method of manufacturing a quantum dot light emitting device comprising CBP [4,4'-Bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl] as the carbazole derivative.
제 13 항에 있어서,
상기 제 1 층은 MoO3층이고, 상기 제 2 층은 HAT-CN층이며,
상기 제 1 층은 3∼7 nm 범위의 두께를 갖고, 상기 제 2 층은 3∼7 nm 범위의 두께를 갖는 양자점 발광 소자의 제조 방법.
14. The method of claim 13,
The first layer is a MoO 3 layer, the second layer is a HAT-CN layer,
The first layer has a thickness in the range of 3 to 7 nm, the second layer is a method of manufacturing a quantum dot light emitting device having a thickness in the range of 3 to 7 nm.
제 13 항에 있어서,
상기 양자점의 상기 쉘부는 상기 코어부 측으로부터 순차로 배치된 연속적 그레이딩층(continuous grading layer), 격자 어댑터층(lattice adaptor layer) 및 주입 배리어층(injection barrier layer)을 포함하고,
상기 코어부의 반지름은 3.2±0.5 nm 이고, 상기 연속적 그레이딩층의 두께는 4.2±0.6 nm 이고, 상기 격자 어댑터층의 두께는 2.2±1.1 nm 이고, 상기 주입 배리어층의 두께는 2.8±0.8 nm 인 양자점 발광 소자의 제조 방법.
14. The method of claim 13,
The shell portion of the quantum dot includes a continuous grading layer, a lattice adapter layer and an injection barrier layer sequentially arranged from the side of the core portion,
The radius of the core part is 3.2±0.5 nm, the thickness of the continuous grading layer is 4.2±0.6 nm, the thickness of the grating adapter layer is 2.2±1.1 nm, and the thickness of the injection barrier layer is 2.8±0.8 nm. A method of manufacturing a light emitting device.
제 13 항에 있어서,
상기 양자점 발광 소자는 300만 cd/m2 이상의 최대 휘도를 갖는 양자점 발광 소자의 제조 방법.
14. The method of claim 13,
The quantum dot light emitting device is a method of manufacturing a quantum dot light emitting device having a maximum brightness of 3 million cd / m 2 or more.
KR1020210055968A 2021-04-29 2021-04-29 High-luminance quantum dot light-emitting device and method of manufacturing the same KR102594687B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210055968A KR102594687B1 (en) 2021-04-29 2021-04-29 High-luminance quantum dot light-emitting device and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210055968A KR102594687B1 (en) 2021-04-29 2021-04-29 High-luminance quantum dot light-emitting device and method of manufacturing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220148634A true KR20220148634A (en) 2022-11-07
KR102594687B1 KR102594687B1 (en) 2023-10-25

Family

ID=84043450

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210055968A KR102594687B1 (en) 2021-04-29 2021-04-29 High-luminance quantum dot light-emitting device and method of manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102594687B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130008892A (en) * 2011-07-13 2013-01-23 엘지디스플레이 주식회사 Quantum-dot light emitting diode and method for fabricating the same
KR20160040352A (en) * 2014-10-02 2016-04-14 엘지디스플레이 주식회사 Organic light emitting display device and method for manufacturing of the same
KR20200039605A (en) * 2018-10-05 2020-04-16 삼성전자주식회사 Light emitting device and display device including the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130008892A (en) * 2011-07-13 2013-01-23 엘지디스플레이 주식회사 Quantum-dot light emitting diode and method for fabricating the same
KR20160040352A (en) * 2014-10-02 2016-04-14 엘지디스플레이 주식회사 Organic light emitting display device and method for manufacturing of the same
KR20200039605A (en) * 2018-10-05 2020-04-16 삼성전자주식회사 Light emitting device and display device including the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Lishuang Wang et al., Nanoscale, vol.9, pp.6748-6754(2017) 1부* *

Also Published As

Publication number Publication date
KR102594687B1 (en) 2023-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lee et al. Bright and stable quantum dot light‐emitting diodes
TWI527211B (en) Organic light emitting display device and method of manufacturing the same
KR101357045B1 (en) Tunable Light Emitting Diode using Graphene conjugated Metal oxide semiconductor-Graphene core-shell Quantum dots and its fabrication process thereof
US8212269B2 (en) Organic light emitting device, method for producing thereof and array of organic light emitting devices
CA3074241C (en) Multiple-layer quantum-dot led and method of fabricating same
JP5594777B2 (en) Organic light-emitting diode with microcavity containing doped organic layer and its manufacturing process
CN1481657A (en) Organic electroluminescent element
US8987985B2 (en) Method and apparatus for light emission utilizing an OLED with a microcavity
WO2005083813A2 (en) Organic light-emitting diode comprising a uv-protective member
KR20160065795A (en) Organic electroluminescence element
KR100494557B1 (en) Efficient LED having highly refractive cover layer
JP2017059537A (en) White light-emitting organic el lighting system
US7838889B2 (en) Solid-state area illumination system
CN110649170B (en) Quantum dot light-emitting diode and manufacturing method thereof
CN112909193A (en) Organic light emitting device, display device and manufacturing method
CN111682051A (en) Silicon-based organic electroluminescent display substrate, manufacturing method thereof and display panel
KR102594687B1 (en) High-luminance quantum dot light-emitting device and method of manufacturing the same
KR102364411B1 (en) Quantum dot light-emitting device, method of fabricating the same and display device including quantum dot light-emitting device
US20090066228A1 (en) Organic electroluminescence element
Chu et al. Organic white light emitting devices with an RGB stacked multilayer structure
US20230042189A1 (en) Integrated oled lighting for automobile applications
Kim et al. 19.1: Efficiency Enhancement of Indium Phosphide (InP) Based Quantum Dot Light‐Emitting Diodes by Shell Thickness Tuning
US20220181573A1 (en) Optoelectronic device including ultrathin dopant layers
WO2022143765A1 (en) Display device and pixel lighting-up control method therefor
US20240147754A1 (en) Organic Electroluminescent Devices

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant