KR20240006991A - 금속 산화물 나노입자 및 이를 포함하는 양자점 발광 소자 - Google Patents

금속 산화물 나노입자 및 이를 포함하는 양자점 발광 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 표면에 특정 구조의 화합물에 의해 형성된 리간드층을 갖는 금속 산화물 나노입자 및 이를 포함하는 양자점 발광 소자를 제공한다. 본 발명에 따른 금속 산화물 나노입자는 용제 중에서의 분산 안정성이 우수할 뿐만 아니라 양자점 발광 소자의 전하 이동성을 향상시키고 비발광 재결합을 감소시킬 수 있다.

Description

금속 산화물 나노입자 및 이를 포함하는 양자점 발광 소자 {Metal Oxide Nanoparticles and Quantum Dot Light-Emitting Diode Comprising the Same}
본 발명은 금속 산화물 나노입자 및 이를 포함하는 양자점 발광 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용제 중에서의 분산 안정성이 우수할 뿐만 아니라 양자점 발광 소자의 전하 이동성을 향상시키고 비발광 재결합을 감소시킬 수 있는 금속 산화물 나노입자 및 이를 포함하는 양자점 발광 소자에 관한 것이다.
양자점 발광 소자(quantum dot light-emitting diode, QLED)는 높은 색재현율, 높은 색순도, 높은 명암비 구현이 가능하여 차세대 디스플레이 기술 중 하나로 주목받고 있다.
QLED는 일반적으로 양극과 음극 사이에 양자점 발광층(emitting layer, EML)으로의 전자와 정공 주입을 용이하게 할 수 있도록 정공 주입층(hole injection layer, HIL), 정공 수송층(hole transport layer, HTL), 전자 주입층(electron injection layer, EIL), 전자 수송층(electron transport layer, ETL)과 같은 공통층을 포함하는 다층 구조를 갖는다. QLED의 성능은 양자점 발광층에 주입된 전자와 정공이 형성하는 전자-정공 쌍(electron-hole pair)인 엑시톤(exciton)의 발광 재결합이 효율적으로 이루어지는지에 큰 영향을 받는다. 전자 혹은 정공이 양자점 발광층 내에 상대적으로 과량 주입되어 전하 균형(charge balance)이 불균형하게 되면 엑시톤의 발광 재결합(radiative recombination)을 통해 빛으로 나올 에너지가 여분의 전하로 전달되는 비발광 프로세스(nonradiative process)인 오제이 재결합(Auger recombination)이 발생하게 된다.
따라서, 양자점 발광층 내로 균형있는 전하 주입이 소자 성능에 중요한 만큼, QLED의 성능은 지속적인 양자점의 품질 향상뿐만 아니라 공통층의 기술 개발이 중요하다.
초기 QLED는 공통층으로 기존 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED)와 같이 유기 물질을 주로 사용하여 왔으나, 최근에는 금속 산화물 나노입자와 같은 무기 물질이 제시된 바 있다.
예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-2181060호는 전자 이동도를 조절하기 위하여 표면에 금속 이온 표면 처리층을 형성시킨 금속 산화물 나노입자를 개시하고 있다.
그러나, 기존에 공통층에 사용되는 금속 산화물 나노입자는 용제 중에서 분산 안정성이 떨어져 잉크젯 인쇄를 통해 공통층을 형성할 때 금속 산화물 나노입자의 응집이 발생하여 양자점 발광 소자의 전하 이동성을 감소시키고 비발광 재결합, 즉 결함 농도를 증가시키는 문제점이 있었다.
따라서, 용제 중에서의 분산 안정성이 우수할 뿐만 아니라 양자점 발광 소자의 전하 이동성을 향상시키고 비발광 재결합을 감소시킬 수 있는 공통층용 금속 산화물 나노입자에 대한 개발이 요구되고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-2181060호
본 발명의 한 목적은 용제 중에서의 분산 안정성이 우수할 뿐만 아니라 양자점 발광 소자의 전하 이동성을 향상시키고 비발광 재결합을 감소시킬 수 있는 공통층용 금속 산화물 나노입자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 금속 산화물 나노입자를 포함하는 양자점 발광 소자의 공통층 형성용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 양자점 발광 소자의 공통층 형성용 조성물로부터 형성된 공통층을 포함하는 양자점 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 양자점 발광 소자를 포함하는 표시장치를 제공하는 것이다.
한편으로, 본 발명은 표면에 하기 화학식 1로 표시되는 화합물에 의해 형성된 리간드층을 갖는 금속 산화물 나노입자를 제공한다.
[화학식 1]
상기 식에서,
R1은 수소 원자 또는 C1-C10의 지방족 탄화수소기이고,
n은 1 내지 10의 정수이다.
본 발명의 일 실시형태에서,
R1은 수소 원자, 메틸기, 에틸기, 프로필기 또는 부틸기이고,
n은 1 내지 10의 정수일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-9로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
[화학식 1-3]
[화학식 1-4]
[화학식 1-5]
[화학식 1-6]
[화학식 1-7]
[화학식 1-8]
[화학식 1-9]
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 금속 산화물은 Zn, Mg, Co, Ni, Ga, Al, Ca, Zr, W, Li, Ti, Ta, Sn, Hf 및 Ba에서 선택되는 하나 이상의 금속을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 금속 산화물은 Zn1-xM1 xO (M1은 Zn을 제외한 금속이고, 0≤x<0.5 이다), Ti1-yM2 yO (M2는 Ti를 제외한 금속이고, 0≤y<0.5 이다) 또는 Sn1-zM3 zO (M3는 Sn을 제외한 금속이고, 0≤z<0.5 이다)로 표시되는 금속 산화물일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 M1은 Mg, Co, Ni, Ga, Al, Ca, Zr, W, Li, Ti, Ta, Sn, Hf, Si, Ba 또는 이들의 조합이고, M2는 Zn, Mg, Co, Ni, Ga, Al, Ca, Zr, W, Li, Ta, Sn, Hf, Si, Ba 또는 이들의 조합이며, M3는 Zn, Mg, Co, Ni, Ga, Al, Ca, Zr, W, Li, Ti, Ta, Hf, Si, Ba 또는 이들의 조합일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 금속 산화물 나노입자는 20nm 이하의 평균 입경을 가질 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명은 상기 금속 산화물 나노입자 및 용제를 포함하는 양자점 발광 소자의 공통층 형성용 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 용제는 하기 화학식 2로 표시되는 에틸렌옥사이드계 용제를 포함할 수 있다.
[화학식 2]
상기 식에서,
R2는 수소 원자 또는 메틸기이고,
R3은 C1-C4의 지방족 탄화수소기 또는 C4-C10의 방향족 탄화수소기이며,
m은 1 내지 4의 정수이다.
본 발명의 일 실시형태에서,
R2는 수소 원자 또는 메틸기이고,
R3은 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 또는 페닐기이며,
m은 1 내지 4의 정수일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 화학식 2로 표시되는 에틸렌옥사이드계 용제는 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜모노페닐에테르, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 에틸렌글리콜메틸프로필에테르, 에틸렌글리콜메틸부틸에테르, 에틸렌글리콜메틸페닐에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노프로필에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노페닐에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸프로필에테르, 디에틸렌글리콜메틸부틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸페닐에테르, 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노에틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노프로필에테르, 트리에틸렌글리콜모노부틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노페닐에테르, 트리에틸렌글리콜디메틸에테르, 트리에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 트리에틸렌글리콜메틸프로필에테르, 트리에틸렌글리콜메틸부틸에테르 및 트리에틸렌글리콜메틸페닐에테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 공통층은 정공 수송층 또는 전자 수송층일 수 있다.
또 다른 한편으로, 본 발명은 정공 수송층, 양자점 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 양자점 발광 소자로서, 상기 정공 수송층 및 전자 수송층 중 하나 이상이 상술한 양자점 발광 소자의 공통층 형성용 조성물로부터 형성된 것인 양자점 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전자 수송층은 Zn1-xM1 xO (M1은 Zn을 제외한 금속이고, 0≤x<0.5 이다)로 표시되는 금속 산화물을 포함하고, 상기 정공 수송층은 Ti1-yM2 yO (M2는 Ti를 제외한 금속이고, 0≤y<0.5 이다) 또는 Sn1-zM3 zO (M3는 Sn을 제외한 금속이고, 0≤z<0.5 이다)로 표시되는 금속 산화물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전자 수송층은 50nm 이하의 두께를 가질 수 있다.
또 다른 한편으로, 본 발명은 상기 양자점 발광 소자를 포함하는 표시장치를 제공한다.
본 발명에 따른 금속 산화물 나노입자는 용제 중에서의 분산 안정성이 우수할 뿐만 아니라 양자점 발광 소자의 전하 이동성을 향상시키고 비발광 재결합을 감소시켜 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 양자점 발광 소자의 개략적인 구조 단면도이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시형태는 표면에 하기 화학식 1로 표시되는 화합물에 의해 형성된 리간드층을 갖는 금속 산화물 나노입자에 관한 것이다.
[화학식 1]
상기 식에서,
R1은 수소 원자 또는 C1-C10의 지방족 탄화수소기이고,
n은 1 내지 10의 정수이다.
본 명세서에서 사용되는 C1-C10의 지방족 탄화수소기는 탄소수 1 내지 10개로 구성된 직쇄형 또는 분지형의 포화 또는 불포화 탄화수소기를 의미하며, 예컨대 C1-C10의 알킬기, C2-C10의 알케닐기, C2-C10의 알키닐기일 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 C1-C10의 알킬기는 탄소수 1 내지 10개로 구성된 직쇄형 또는 분지형의 1가 포화 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, i-부틸, t-부틸, n-펜틸, n-헥실 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 C2-C10의 알케닐기는 하나 이상의 탄소-탄소 이중결합을 갖는 탄소수 2 내지 10개로 구성된 직쇄형 또는 분지형 불포화 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 에틸렌일, 프로펜일, 부텐일, 펜텐일 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 C2-C10의 알키닐기는 하나 이상의 탄소-탄소 삼중결합을 갖는 탄소수 2 내지 10개로 구성된 직쇄형 또는 분지형 불포화 탄화수소를 의미하며, 아세틸렌일, 프로핀일, 부틴일 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 바디(body) 부분은 알킬렌옥사이드계 구조를 가지고 앵커(anchor) 그룹으로 프탈로니트릴기를 가진다. 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 바디(body) 부분은 알킬렌옥사이드계 구조를 가져 잉크용 용제인 에틸렌옥사이드계 용제와의 상용성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 프탈로니트릴기는 금속 산화물 나노입자 표면의 금속 양이온 성분과 우수한 결합력을 가져 금속 산화물 나노입자의 표면에 배위결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 금속 산화물 나노입자의 표면에 안정적인 리간드층을 형성하여 용제 중에서의 금속 산화물 나노입자의 분산 안정성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 잉크젯 인쇄를 통해 공통층을 형성할 때 금속 산화물 나노입자의 응집 발생을 방지하여 양자점 발광 소자의 전하 이동성을 증가시키고 비발광 재결합, 즉 결함 농도를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 분산 안정성 및 전하 이동성 증가와, 비발광 재결합 감소 면에서,
R1은 수소 원자, 메틸기, 에틸기, 프로필기 또는 부틸기이고,
n은 1 내지 10의 정수일 수 있다.
특히, 분산 안정성 및 전하 이동성 증가와, 비발광 재결합 감소 면에서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-9로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
[화학식 1-3]
[화학식 1-4]
[화학식 1-5]
[화학식 1-6]
[화학식 1-7]
[화학식 1-8]
[화학식 1-9]
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 당해 분야에 알려진 방법으로 제조하여 사용하거나 시판 제품을 입수하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 금속 산화물 나노입자는 금속 산화물로 이루어진 나노 수준의 입경을 가진 입자로서, QLED의 공통층 재료로서 적합한 전하이동성 및 전기전도성을 가진 것이다.
상기 금속 산화물은 Zn, Mg, Co, Ni, Ga, Al, Ca, Zr, W, Li, Ti, Ta, Sn, Hf 및 Ba에서 선택되는 하나 이상의 금속을 포함할 수 있으며, 이들 금속이 산소와 결합하여 금속 산화물을 이룬다.
특히, 상기 금속 산화물은 Zn, Ti 또는 Sn을 필수 금속 성분으로 하고, 선택적으로 다른 금속이 도핑된 금속 산화물일 수 있다.
예를 들어, 상기 금속 산화물은 Zn1-xM1 xO (M1은 Zn을 제외한 금속이고, 0≤x<0.5 이다), Ti1-yM2 yO (M2는 Ti를 제외한 금속이고, 0≤y<0.5 이다) 또는 Sn1-zM3 zO (M3는 Sn을 제외한 금속이고, 0≤z<0.5 이다)로 표시되는 금속 산화물일 수 있다. 이때, 상기 M1은 Mg, Co, Ni, Ga, Al, Ca, Zr, W, Li, Ti, Ta, Sn, Hf, Si, Ba 또는 이들의 조합이고, M2는 Zn, Mg, Co, Ni, Ga, Al, Ca, Zr, W, Li, Ta, Sn, Hf, Si, Ba 또는 이들의 조합이며, M3는 Zn, Mg, Co, Ni, Ga, Al, Ca, Zr, W, Li, Ti, Ta, Hf, Si, Ba 또는 이들의 조합일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 금속 산화물 나노입자는 20nm 이하의 평균 입경, 예를 들어 1 내지 20nm 또는 1 내지 15nm의 평균 입경을 가질 수 있다. 상기 금속 산화물 나노입자의 평균 입경이 상술한 범위 내에 있으면, 용제 중에서의 분산성 확보가 용이하며, 분산된 상태로 장시간 보관시에도 응집이 발생하지 않고 우수한 분산 안정성을 나타낼 뿐만 아니라 소자의 공통층으로서 적용시 우수한 전하 이동도를 나타낼 수 있다.
상기 금속 산화물 나노입자는 2차원 또는 3차원 입자, 특히 구형일 수 있으며, 단일 구조, 또는 코어-쉘(core-shell)과 같은 다층 구조일 수 있다.
상기 금속 산화물 나노입자는 습식 화학 공정(wet chemical process)에 의해 제조될 수 있다.
구체적으로, 상기 금속 산화물 나노입자의 제조방법은 금속 전구체를 이용하여 금속 산화물 나노입자를 형성하는 제1 단계, 및 상기 금속 산화물 나노입자를 용제 중에 분산시키고 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 첨가하여 리간드층 형성 반응을 수행하는 제2 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 단계는 금속 전구체를 이용하여 금속 산화물 나노입자를 형성하는 단계로서, 금속 전구체를 염기 첨가제와 졸-겔 반응(sol-gel reaction)시켜 수행할 수 있다.
상기 금속 전구체로는 해당 금속을 포함하는 금속염을 사용할 수 있으며, 예를 들어 금속 아세테이트(acetate), 금속 아세틸아세토네이트(acetylacetonate), 금속 불화물(fluoride), 금속 염화물(chloride), 금속 브롬화물(bromide), 금속 요오드화물(iodide), 금속 질화물(nitrate), 금속 카르복시산염(metal carboxylate salt) 등을 예로 들 수 있다.
상기 염기 첨가제로는 포타슘히드록사이드(potassium hydroxide, KOH), 리튬히드록사이드(lithium hydroxide, LiOH), 소듐히드록사이드(sodium hydroxide, NaOH), 테트라메틸암모늄 히드록사이드(tetramethylammonium hydroxide, TMAH), 테트라부틸암모늄 히드록사이드(tetrabuthylammonium hydroxide, TBAH) 등을 들 수 있다.
상기 졸-겔 반응시 반응 용제로는 디메틸 설폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO), 에탄올(ethanol), 메탄올(methanol) 등을 사용할 수 있다.
상기 졸-겔 반응은 상온 또는 가온에서 수행될 수 있다.
상기 졸-겔 반응 후 비용매(non solvent)를 첨가하여 금속 산화물 나노입자를 침전시킨 후 원심분리하여 금속 산화물 나노입자를 회수할 수 있다. 이때, 상기 비용매로는 헥산(hexane), 아세톤(acetone) 또는 이들의 혼합 용매를 사용할 수 있다.
상기 제2 단계는 상기 제1 단계에서 합성된 금속 산화물 나노입자를 용제 중에 분산시키고 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 첨가하여 리간드층 형성 반응을 수행하는 단계이다.
상기 용제로는 디메틸설폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO), 디에틸렌글리콜모노부틸에테르(diethylene glycol monobuthyl ether, DGBE), 메탄올(methanol, MeOH), 에탄올(ethanol, EtOH), 물(water, H2O) 또는 이들의 혼합용제 등을 사용할 수 있다.
상기 리간드층 형성 반응은 상온 또는 가온에서 수행될 수 있다.
상기 리간드층 형성 반응 후 비용매(non solvent)를 첨가하여 리간드 층이 형성된 금속 산화물 나노입자를 침전 시킨 후 원심분리하여 리간드층이 형성된 금속 산화물 나노입자를 회수할 수 있다. 이때, 상기 비용매로는 메탄올(methanol, MeOH), 에탄올(ethanol, EtOH), 헥산(hexane), 아이소프로판올(isopropanol, IPA), 아세톤(acetone), 에틸 아세테이트(ethyl acetate, EA), 물(water, H2O) 또는 이들의 혼합용제를 사용할 수 있다.
상기 회수된 리간드층이 형성된 금속 산화물 나노입자는 다시 에틸렌옥사이드계 용제 중에 분산되어 저장될 수 있다.
상기 에틸렌옥사이드계 용제는 하기 화학식 2로 표시되는 에틸렌옥사이드계 용제를 포함할 수 있다.
[화학식 2]
상기 식에서,
R2는 수소 원자 또는 메틸기이고,
R3은 C1-C4의 지방족 탄화수소기 또는 C4-C10의 방향족 탄화수소기이며,
m은 1 내지 4의 정수이다.
본 명세서에서 사용되는 C1-C4의 지방족 탄화수소기는 탄소수 1 내지 4개로 구성된 직쇄형 또는 분지형의 포화 또는 불포화 탄화수소기를 의미하며, 예컨대 C1-C4의 알킬기, C2-C4의 알케닐기, C2-C4의 알키닐기일 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 C1-C4의 알킬기는 탄소수 1 내지 4개로 구성된 직쇄형 또는 분지형의 1가 포화 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, i-부틸, t-부틸 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 C2-C4의 알케닐기는 하나 이상의 탄소-탄소 이중결합을 갖는 탄소수 2 내지 4개로 구성된 직쇄형 또는 분지형 불포화 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 에틸렌일, 프로펜일, 부텐일 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 C2-C4의 알키닐기는 하나 이상의 탄소-탄소 삼중결합을 갖는 탄소수 2 내지 4개로 구성된 직쇄형 또는 분지형 불포화 탄화수소를 의미하며, 아세틸렌일, 프로핀일, 부틴일 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 C4-C10의 방향족 탄화수소기는 탄소수 4 내지 10개로 구성된 방향족 탄화수소기와 방향족 헤테로탄화수소기 및 그들의 부분적으로 환원된 유도체를 모두 포함한다. 상기 방향족 탄화수소기는 단순 또는 융합 고리형이며, 방향족 헤테로탄화수소기는 탄소 중 하나 이상이 산소, 황 또는 질소로 치환된 방향족 탄화수소기를 의미한다. 대표적인 C4-C10의 방향족 탄화수소기의 예로는 페닐, 나프틸, 피리디닐(pyridinyl), 푸라닐(furanyl), 티오페닐(thiophenyl), 인돌릴(indolyl), 퀴놀리닐(quinolinyl), 이미다졸리닐(imidazolinyl), 옥사졸릴(oxazolyl), 티아졸릴(thiazolyl), 테트라히드로나프틸(tetrahydronaphthyl) 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 에틸렌옥사이드계 용제는 낮은 증기압 특성으로 휘발성이 낮아 리간드층이 형성된 금속 산화물 나노입자의 저장안정성을 확보하는데 유리하고, 잉크젯 토출시 휘발에 의한 잉크젯 헤드 부분에서의 응집을 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 낮은 증기압 특성면에서
R2는 수소 원자 또는 메틸기이고,
R3은 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 또는 페닐기이며,
m은 1 내지 4의 정수일 수 있다.
특히, 상기 화학식 2로 표시되는 에틸렌옥사이드계 용제는 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜모노페닐에테르, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 에틸렌글리콜메틸프로필에테르, 에틸렌글리콜메틸부틸에테르, 에틸렌글리콜메틸페닐에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노프로필에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노페닐에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸프로필에테르, 디에틸렌글리콜메틸부틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸페닐에테르, 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노에틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노프로필에테르, 트리에틸렌글리콜모노부틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노페닐에테르, 트리에틸렌글리콜디메틸에테르, 트리에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 트리에틸렌글리콜메틸프로필에테르, 트리에틸렌글리콜메틸부틸에테르, 트리에틸렌글리콜메틸페닐에테르 또는 이들의 혼합용제일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물에 의해 형성된 리간드층을 가진 금속 산화물 나노입자는 분산안정성이 우수할 뿐만 아니라 전하이동도 및 에너지 효율도 우수하다. 이에 따라, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에 의해 형성된 리간드층을 가진 금속 산화물 나노입자는 양자점 발광 소자의 공통층 형성에 유리하게 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는 상기 금속 산화물 나노입자 및 용제를 포함하는 양자점 발광 소자의 공통층 형성용 조성물에 관한 것이다.
상기 용제로는 금속 산화물 나노입자를 분산시킬 수 있는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있으나, 낮은 증기압 특성으로 휘발성이 작아서 잉크젯 토출시 잉크젯 헤드 부분에서의 금속 산화물 나노입자의 응집을 억제할 수 있다는 점에서 특히 에틸렌옥사이드계 유기용제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 에틸렌옥사이드계 용제에 대한 설명은 상술한 저장시 사용하는 에틸렌옥사이드계 용제에 대한 설명과 동일하다.
상기 공통층은 전류가 이동하기 위한 층으로서, 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 전자주입층(EIL) 또는 전자수송층(ETL)일 수 있으며, 본 발명의 조성물은 특히 정공 수송층 또는 전자 수송층 형성에 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는 정공 수송층, 양자점 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 양자점 발광 소자로서, 상기 정공 수송층 및 전자 수송층 중 하나 이상이 상술한 양자점 발광 소자의 공통층 형성용 조성물로부터 형성된 것인 양자점 발광 소자에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 양자점 발광 소자의 구조 단면도이다.
도 1과 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 양자점 발광 소자는 정공수송층(HTL, 40), 양자점 발광층(EML, 50) 및 전자수송층(ETL, 60)을 포함한다. 양자점 발광층(50)은 각각 정공수송층(40)과 전자수송층(60)으로부터 들어온 홀과 전자를 결합시켜 발광시키는 층이다. 이러한 다층 구조는 기계적 지지 역할을 하는 기판(10) 상부에 형성될 수 있으며, 정공 주입을 위한 양극(20, anode)과 전자 주입을 위한 음극(80, cathode), 그리고 양극(20)과 정공수송층(40) 사이에 형성된 정공주입층(30, HIL)과, 음극(80)과 전자수송층(60) 사이에 형성된 전자주입층(70, EIL)을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
도 1에서는 상기 기판(10)이 양극(20) 측에 배치되는 것으로 도시하였으나, 상기 기판(10)은 음극(80) 측에 배치될 수도 있으며, 생략될 수도 있다.
상기 기판(10)은 투명하고 표면이 편평한 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판일 수 있으며, 또한 실리콘 웨이퍼일 수도 있다. 상기 투명 플라스틱 기판은 예를 들어, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리아미드, 폴리에테르술폰 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 잇다.
상기 양극(20)과 음극(80)은 도전체로 만들어질 수 있으며, 예컨대 금속, 도전성 금속 산화물 또는 이들의 조합으로 만들어질 수 있다.
하부 발광을 위해서 양극(20)은 투명한 ITO, IZO, ITZO, AZO와 같은 투명 전도성 금속으로 이루어질 수 있고, 음극(80)은 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 금속 즉, I, Ca, Ba, Ca/Al, LiF/Ca, LiF/Al, BaF2/Al, BaF2/Ca/Al, Al, Mg, Ag:Mg 합금 등을 사용할 수 있다.
공통층, 즉 정공주입층(30), 정공수송층(40), 전자주입층(70) 및/또는 전자수송층(60), 특히 정공수송층(40) 및/또는 전자수송층(60)은 상술한 양자점 발광 소자의 공통층 형성용 조성물로부터 형성된다.
상기 공통층은 상술한 양자점 발광 소자의 공통층 형성용 조성물을 코팅한 후, 용제를 휘발시켜 형성할 수 있다.
바람직하기로, 상기 전자수송층은 전자주입층과의 에너지레벨이 유사하다는 점에서 Zn1-xM1 xO (M1은 Zn을 제외한 금속이고, 0≤x<0.5 이다)로 표시되는 금속 산화물을 포함하고, 상기 정공수송층은 정공주입층과의 에너지레벨이 유사하다는 점에서 Ti1-yM2 yO (M2는 Ti를 제외한 금속이고, 0≤y<0.5 이다) 또는 Sn1-zM3 zO (M3는 Sn을 제외한 금속이고, 0≤z<0.5 이다)로 표시되는 금속 산화물을 포함할 수 있다.
대안적으로, 공통층 중 정공주입층(30)은 상술한 양자점 발광 소자의 공통층 형성용 조성물 이외에 다른 유기물 또는 무기물을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 정공주입층(30)은 PEDOT:PSS (poly(ethylenedioxythiophene):polystyrene sulphonate), TFB (poly[(9,9-dioctyl-fluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4'-(N-(p-butylphenyl))diphenylamine)]), PVK (poly(9-vinlycarbazole)), TPD (N,N,N,N',N'-tetrakis(4-methoxyphenyl)-benzidine), poly-TPD, TCTA (4,4',4''-tris(N-carbazolyl)-triphenylamine), spiro-NPB (N,N'-bis(naphthalen-1-yl)-N,N'bis(phenyl)-9,9-spiro-bifluorene), HATCN (dipyrazino[2,3-f:2',3'-h]quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile), TAPC (1,1-bis[(di-4-tolylamino)phenylcyclohexane] 및 p-형 금속 산화물 중에서 선택되는 하나 이상에 의해 형성될 수 있다. 상기 p-형 금속 산화물은 예컨대 NiO, MoO3, WO3일 수 있다.
대안적으로, 공통층 중 전자주입층(70)은 전자수송층(60)으로의 전자 이동을 원활하게 할 수 있는 무기물이 사용될 수 있는데, 일례로, 플루오린화 리튬(lithium fluoride)이 사용될 수 있다.
상기 공통층은 50nm 이하, 예를 들어 1 내지 50nm, 1 내지 49nm, 1 내지 48nm, 1 내지 47nm, 1 내지 46nm 또는 1 내지 45nm의 두께를 가질 수 있다. 상기 공통층의 두께가 50nm를 초과하면 소자의 전자 또는 정공의 이동속도가 저하될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는 상술한 양자점 발광 소자를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 표시장치는 상술한 양자점 발광 소자를 포함하는 것을 제외하고는, 당해 기술분야에서 알려진 구성을 포함한다.
이하, 실시예, 비교예 및 실험예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예, 비교예 및 실험예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다.
제조예 1: ZnO 금속 산화물 나노입자의 제조
이구 플라스크(2-neck flask)에 아연 아세테이트(zinc acetate) 2.195g 및 디메틸 설폭사이드(dimethyl sulfoxide) 40mL를 넣고 질소 가스를 환류하며 상온에서 15분간 교반하였다.
에탄올 10mL에 녹인 테트라메틸암모니움 하이드록사이드(TMAH) 1.81g을 실린지 펌프를 사용하여 0.5mL/min의 속도로 적가 후, 1시간 교반하였다. 교반된 용액 8mL를 50mL 원심분리 튜브에 넣은 후 비용매로 아세톤 32mL를 사용하여 침전 및 재분산을 실시하여 한 차례 정제하였다. 정제된 ZnO 나노입자를 에탄올에 분산시켰다. 이 과정을 7회 반복하여 52.52mL의 에탄올에 분산된 ZnO 나노입자를 수득하였다.
제조예 2: ZnO 금속 산화물 나노입자의 제조
실린지 펌프를 사용하여 0.5mL/min의 속도로 적가 후, 24시간 교반하는 것을 제외하고, 상기 제조예 1과 동일하게 수행하여 52.52mL의 에탄올에 분산된 ZnO 나노입자를 수득하였다.
제조예 3: TiO 2 금속 산화물 나노입자의 제조
용매로서 에탄올 95㎖에 티타늄테트라이소프로폭사이드(이하, TTIP라 함)를 첨가하여 5분간 교반하여 용해시켰다. 이후, 고순도 티타니아졸을 합성하기 위한 가수분해 반응을 위하여 용매로서 증류수 20㎖를 첨가하여 상온에서 30분 동안 교반한 다음, 해교반응을 위해 750㎖의 증류수와 질산을 첨가하여 80℃에서 2시간 동안 교반하여 나노 티타니아 졸을 수득하였다.
제조실시예 1: 화학식 1-5의 리간드를 갖는 금속 산화물 나노입자의 제조
일구 플라스크(1-neck flask)에 상기 제조예 1에서 제조한 52.52mL의 에탄올에 분산된 ZnO 나노입자를 넣고 5 중량%(아연 아세테이트 대비)의 하기 화학식 1-5의 리간드를 넣은 후 24시간 동안 교반하였다. 이후, 비용매로 상기 혼합용액 부피 대비 4배 부피의 헥산을 사용하여 침전시킨 후 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르에 분산시켰다(농도: 5 중량%).
[화학식 1-5]
제조실시예 2: 화학식 1-1의 리간드를 갖는 금속 산화물 나노입자의 제조
상기 화학식 1-5의 리간드 대신 하기 화학식 1-1의 리간드를 사용하고, 비용매로 메탄올을 사용하는 것을 제외하고, 상기 제조실시예 1과 동일하게 수행하였다.
[화학식 1-1]
제조실시예 3: 화학식 1-2의 리간드를 갖는 금속 산화물 나노입자의 제조
상기 화학식 1-5의 리간드 대신 하기 화학식 1-2의 리간드를 사용하는 것을 제외하고, 상기 제조실시예 1과 동일하게 수행하였다.
[화학식 1-2]
제조실시예 4: 화학식 1-3의 리간드를 갖는 금속 산화물 나노입자의 제조
상기 화학식 1-5의 리간드 대신 하기 화학식 1-3의 리간드를 사용하는 것을 제외하고, 상기 제조실시예 1과 동일하게 수행하였다.
[화학식 1-3]
제조실시예 5: 화학식 1-4의 리간드를 갖는 금속 산화물 나노입자의 제조
상기 화학식 1-5의 리간드 대신 하기 화학식 1-4의 리간드를 사용하고, 비용매로 메탄올을 사용하는 것을 제외하고, 상기 제조실시예 1과 동일하게 수행하였다.
[화학식 1-4]
제조실시예 6: 화학식 1-6의 리간드를 갖는 금속 산화물 나노입자의 제조
상기 화학식 1-5의 리간드 대신 하기 화학식 1-6의 리간드를 사용하는 것을 제외하고, 상기 제조실시예 1과 동일하게 수행하였다.
[화학식 1-6]
제조실시예 7: 화학식 1-7의 리간드를 갖는 금속 산화물 나노입자의 제조
상기 화학식 1-5의 리간드 대신 하기 화학식 1-7의 리간드를 사용하는 것을 제외하고, 상기 제조실시예 1과 동일하게 수행하였다.
[화학식 1-7]
제조실시예 8: 화학식 1-8의 리간드를 갖는 금속 산화물 나노입자의 제조
상기 화학식 1-5의 리간드 대신 하기 화학식 1-8의 리간드를 사용하는 것을 제외하고, 상기 제조실시예 1과 동일하게 수행하였다.
[화학식 1-8]
제조실시예 9: 화학식 1-9의 리간드를 갖는 금속 산화물 나노입자의 제조
상기 화학식 1-5의 리간드 대신 하기 화학식 1-9의 리간드를 사용하는 것을 제외하고, 상기 제조실시예 1과 동일하게 수행하였다.
[화학식 1-9]
제조실시예 10: 화학식 1-5의 리간드를 갖는 금속 산화물 나노입자의 제조
상기 제조예 1에서 제조한 ZnO 나노입자 대신 상기 제조예 2에서 제조한 ZnO 나노입자를 사용하는 것을 제외하고, 상기 제조실시예 1과 동일하게 수행하였다.
제조실시예 11: 화학식 1-5의 리간드를 갖는 금속 산화물 나노입자의 제조
상기 제조예 1에서 제조한 ZnO 나노입자 대신 상기 제조예 3에서 제조한 TiO2 금속 산화물 나노입자를 사용하는 것을 제외하고, 상기 제조실시예 1과 동일하게 수행하였다.
제조비교예 1: 화학식 a의 리간드를 갖는 금속 산화물 나노입자의 제조
상기 화학식 1-5의 리간드 대신 하기 화학식 a의 리간드를 사용하는 것을 제외하고, 상기 제조실시예 1과 동일하게 수행하였다.
[화학식 a]
제조비교예 2: 화학식 b의 리간드를 갖는 금속 산화물 나노입자의 제조
상기 화학식 1-5의 리간드 대신 하기 화학식 b의 리간드를 사용하고 비용매로 헥산 대신 메탄올을 사용하는 것을 제외하고, 상기 제조실시예 1과 동일하게 수행하였다.
[화학식 b]
제조비교예 3: 화학식 1-5의 리간드를 갖는 금속 산화물 나노입자의 제조
분산용매로 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르 대신 에탄올을 사용하는 것을 제외하고, 상기 제조실시예 1과 동일하게 수행하였다.
실시예 및 비교예: 공통층 형성용 조성물의 제조
상기 제조실시예 1 내지 11 및 제조비교예 1 내지 2에서 제조된 각각의 금속 산화물 나노입자를 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르 용제 중에 5 중량%의 농도로 분산시켜 실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 2의 공통층 형성용 조성물을 제조하였다.
아울러, 상기 제조비교예 3에서 제조된 금속 산화물 나노입자를 에탄올 용제 중에 5 중량%의 농도로 분산시켜 비교예 3의 공통층 형성용 조성물을 제조하였다.
실험예 1:
상기 제조예에서 제조된 금속 산화물 나노입자와, 상기 제조실시예 및 제조비교예에서 제조된 리간드 치환된 금속 산화물 나노입자의 평균 입경 및 분산 안정성을 하기와 같은 방법으로 평가하였다. 또한, 상기 제조실시예 및 제조비교예에서 제조된 리간드 치환된 금속 산화물 나노입자의 비발광 재결합양을 하기와 같은 방법으로 평가하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
아울러, 발광소자 평가를 위해 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 공통층 형성용 조성물을 이용하여 하기와 같은 방법으로 MSM(metal-semiconductor-metal) 소자를 제조하여 전하 이동성을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(1) 평균 입경
평균 입경은 가속전압 300KV, 분해능 1.4Å을 갖는 투과전자현미경(transmission electron microscope, TEM)을 통해 측정하였다.
(2) 분산 안정성
상기 제조예에서 제조된 금속 산화물 나노입자와, 상기 분산용매 중에 분산된 제조실시예 및 제조비교예에서 제조된 각각의 금속 산화물 나노입자를 항온시약장에 5℃의 온도에서 보관하여 합성일로부터 1개월 후, 0.1~10,000nm의 입자 크기 측정이 가능한 입도 분석기 (dynamic light scattering, DLS)를 사용하여 입자 크기 분포의 변화를 5번 반복측정하여 초기상태와 비교하여 하기 평가 기준에 따라 평가하였다.
<평가 기준>
○: 입자 크기의 변화가 없거나 10% 미만의 입자 크기 상승이 발생함
△: 10% 이상 20% 미만의 입자 크기 상승이 발생함
×: 20% 이상의 입자 크기 상승이 발생함
(3) 비발광 재결합양 (결함 농도)
상기 제조실시예 및 제조비교예에서 제조된 리간드 치환된 금속 산화물 나노입자의 비발광 재결합양 (결함 농도)은 제논 아크 램프 광원(Xenon Arc lamp source, 150 W)이 장착된 형광 광도계(fluorophotometer, FL)를 이용하여 분석하였다. 결함의 전자 상태에서 발광한 530nm대 파장의 발광 강도(PL Intensity)를 측정하여 결함 농도를 분석하였다.
(4) 전하 이동성
전하의 이동성을 분석하기 위해서 금속의 일함수와 금속 산화물 에너지 준위의 위치를 고려하여, 도체/금속 산화물 나노입자/금속(MSM) 샌드위치 구조를 만들었다. 구체적으로는, ITO 패턴된 글라스에 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 공통층 형성용 조성물을 스핀코팅하고, 건조 후 베이크한 다음, 그 위에 Ag를 열진공증착하여 MSM 소자를 제작하였다. 이렇게 제작한 MSM 소자의 전류-전압 특성(SCLC)을 분석하였다. 일반적으로, 전류가 전압에 비례해서 상승하다가, 특정 전압(VT)에 도달하면 전류가 전압의 제곱에 비례하게 된다. VT값이 낮을 수록 높은 이동도를 보이게 되는데, 이를 이용하여 전압과 전류의 측정값으로부터 전하이동도를 계산하였다.
평균 입경
(TEM분석결과)		 분산 안정성
(DLS분석결과)		 결함농도
(cm-3)
제조예 1 4nm × -
제조예 2 7nm × -
제조예 3 15nm × -
제조실시예 1 5nm ○ 1x1014
제조실시예 2 4nm ○ 3x1015
제조실시예 3 4nm ○ 4x1015
제조실시예 4 4nm ○ 2x1015
제조실시예 5 5nm ○ 5x1015
제조실시예 6 5nm ○ 6x1015
제조실시예 7 5nm ○ 8x1015
제조실시예 8 5nm △ 5x1016
제조실시예 9 5nm △ 7x1016
제조실시예 10 8nm ○ 1x1016
제조실시예 11 18nm ○ 2x1016
제조비교예 1 6nm × 1x1018
제조비교예 2 4nm △ 3x1017
제조비교예 3 7nm △ 2x1017
전하 이동성 (cm2/Vs)
실시예 1 4x10-3
실시예 2 3x10-4
실시예 3 1x10-4
실시예 4 5x10-4
실시예 5 4x10-4
실시예 6 8x10-3
실시예 7 7x10-4
실시예 8 9x10-4
실시예 9 1x10-4
실시예 10 1x10-5
실시예 11 9x10-6
비교예 1 1x10-7
비교예 2 5x10-6
비교예 3 2x10-6
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 화학식 1로 표시되는 화합물에 의해 표면개질된 제조실시예 1 내지 11의 금속 산화물 나노입자는 화학식 1로 표시되는 화합물에 의해 표면개질되지 않은 제조비교예 1 내지 2의 금속 산화물 나노입자에 비해 분산 안정성이 더욱 우수하였다. 또한, 상기 제조실시예 1 내지 11의 금속 산화물 나노입자는 제조비교예 1 내지 2의 금속 산화물 나노입자에 비해 비발광 재결합양(결함 농도)의 감소를 보였다.
아울러, 상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 상기 제조실시예 1 내지 11의 금속 산화물 나노입자를 포함하는 실시예 1 내지 11의 공통층 형성용 조성물을 이용하여 제조된 양자점 발광 소자는, 제조비교예 1 내지 2의 금속 산화물 나노입자를 포함하는 비교예 1 내지 2의 공통층 형성용 조성물을 이용하여 제조된 양자점 발광 소자에 비해 우수한 전하 이동성을 나타내었다.
한편, 에틸렌옥사이드계 유기용제 대신 에탄올 중에 분산된 제조비교예 3의 금속 산화물 나노입자는 에틸렌옥사이드계 유기용제 중에 분산된 제조실시예 1 내지 11의 금속 산화물 나노입자에 비해 분산 안정성이 떨어지는 것으로 나타났다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아님은 명백하다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 특허청구범위와 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
10: 기판 20: 양극
30: 정공주입층 40: 정공수송층
50: 양자점 발광층 60: 전자수송층
70: 전자주입층 80: 음극

Claims (16)

  1. 표면에 하기 화학식 1로 표시되는 화합물에 의해 형성된 리간드층을 갖는 금속 산화물 나노입자:
    [화학식 1]

    상기 식에서,
    R1은 수소 원자 또는 C1-C10의 지방족 탄화수소기이고,
    n은 1 내지 10의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    R1은 수소 원자, 메틸기, 에틸기, 프로필기 또는 부틸기이고,
    n은 1 내지 10의 정수인 금속 산화물 나노입자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-9로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 하나 이상인 금속 산화물 나노입자:
    [화학식 1-1]

    [화학식 1-2]

    [화학식 1-3]

    [화학식 1-4]

    [화학식 1-5]

    [화학식 1-6]

    [화학식 1-7]

    [화학식 1-8]

    [화학식 1-9]
  4. 제1항에 있어서, 상기 금속 산화물은 Zn, Mg, Co, Ni, Ga, Al, Ca, Zr, W, Li, Ti, Ta, Sn, Hf 및 Ba에서 선택되는 하나 이상의 금속을 포함하는 것인 금속 산화물 나노입자.
  5. 제4항에 있어서, 상기 금속 산화물은 Zn1-xM1 xO (M1은 Zn을 제외한 금속이고, 0≤x<0.5 이다), Ti1-yM2 yO (M2는 Ti를 제외한 금속이고, 0≤y<0.5 이다) 또는 Sn1-zM3 zO (M3는 Sn을 제외한 금속이고, 0≤z<0.5 이다)로 표시되는 금속 산화물인 금속 산화물 나노입자.
  6. 제5항에 있어서, 상기 M1은 Mg, Co, Ni, Ga, Al, Ca, Zr, W, Li, Ti, Ta, Sn, Hf, Si, Ba 또는 이들의 조합이고, M2는 Zn, Mg, Co, Ni, Ga, Al, Ca, Zr, W, Li, Ta, Sn, Hf, Si, Ba 또는 이들의 조합이며, M3는 Zn, Mg, Co, Ni, Ga, Al, Ca, Zr, W, Li, Ti, Ta, Hf, Si, Ba 또는 이들의 조합인 금속 산화물 나노입자.
  7. 제1항에 있어서, 20nm 이하의 평균 입경을 갖는 금속 산화물 나노입자.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 금속 산화물 나노입자 및 용제를 포함하는 양자점 발광 소자의 공통층 형성용 조성물.
  9. 제8항에 있어서, 상기 용제는 하기 화학식 2로 표시되는 에틸렌옥사이드계 용제를 포함하는 양자점 발광 소자의 공통층 형성용 조성물:
    [화학식 2]

    상기 식에서,
    R2는 수소 원자 또는 메틸기이고,
    R3은 C1-C4의 지방족 탄화수소기 또는 C4-C10의 방향족 탄화수소기이며,
    m은 1 내지 4의 정수이다.
  10. 제9항에 있어서,
    R2는 수소 원자 또는 메틸기이고,
    R3은 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 또는 페닐기이며,
    m은 1 내지 4의 정수인 양자점 발광 소자의 공통층 형성용 조성물.
  11. 제9항에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 에틸렌옥사이드계 용제는 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜모노페닐에테르, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 에틸렌글리콜메틸프로필에테르, 에틸렌글리콜메틸부틸에테르, 에틸렌글리콜메틸페닐에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노프로필에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노페닐에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸프로필에테르, 디에틸렌글리콜메틸부틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸페닐에테르, 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노에틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노프로필에테르, 트리에틸렌글리콜모노부틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노페닐에테르, 트리에틸렌글리콜디메틸에테르, 트리에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 트리에틸렌글리콜메틸프로필에테르, 트리에틸렌글리콜메틸부틸에테르 및 트리에틸렌글리콜메틸페닐에테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 양자점 발광 소자의 공통층 형성용 조성물.
  12. 제8항에 있어서, 상기 공통층은 정공 수송층 또는 전자 수송층인 양자점 발광 소자의 공통층 형성용 조성물.
  13. 정공 수송층, 양자점 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 양자점 발광 소자로서, 상기 정공 수송층 및 전자 수송층 중 하나 이상이 제8항에 따른 양자점 발광 소자의 공통층 형성용 조성물로부터 형성된 것인 양자점 발광 소자.
  14. 제13항에 있어서, 상기 전자 수송층은 Zn1-xM1 xO (M1은 Zn을 제외한 금속이고, 0≤x<0.5 이다)로 표시되는 금속 산화물을 포함하고, 상기 정공 수송층은 Ti1-yM2 yO (M2는 Ti를 제외한 금속이고, 0≤y<0.5 이다) 또는 Sn1-zM3 zO (M3는 Sn을 제외한 금속이고, 0≤z<0.5 이다)로 표시되는 금속 산화물을 포함하는 양자점 발광 소자.
  15. 제13항에 있어서, 상기 전자 수송층은 50nm 이하의 두께를 갖는 양자점 발광 소자.
  16. 제13항에 따른 양자점 발광 소자를 포함하는 표시장치.
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