KR102701147B1 - 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
일 실시예의 발광 소자 및 표시 장치는 제1 전극, 제1 전극과 마주하는 제2 전극 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치되고, 망간 착화합물 및 양자점을 포함하는 발광층을 포함하여, 개선된 수명 특성 및 발광 효율 특성을 나타낼 수 있다.
Description
본 발명은 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치에 대한 것으로, 보다 상세하게는 양자점을 발광층에 포함한 발광 소자 및 이를 포함한 표시 장치에 관한 것이다.
텔레비전, 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 내비게이션, 게임기 등과 같은 멀티 미디어 장치에 사용되는 다양한 표시 장치들이 개발되고 있다. 이러한 표시 장치에서는 유기 화합물을 포함하는 발광 재료를 발광시켜서 표시를 실현하는 소위 자발광형의 표시 소자를 사용하고 있다.
또한, 표시 장치의 색재현성을 개선하기 위하여 양자점을 발광 재료로 사용한 발광 소자에 대한 개발이 진행되고 있으며, 양자점을 이용한 발광 소자의 신뢰성 및 수명을 개선하는 것이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 발광층이 양자점 및 호스트 재료를 포함하도록 하여 수명 및 발광 효율을 개선한 발광 소자를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 양자점 및 호스트 재료를 포함한 발광 소자를 포함하여 우수한 색재현성 및 개선된 발광 효율과 수명 특성을 갖는 표시 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예는 제1 전극; 상기 제1 전극과 마주하는 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되며, 발광층을 포함하는 복수 개의 기능층들; 을 포함하고, 상기 발광층은 망간 착화합물 및 양자점을 포함하는 발광 소자를 제공한다.
상기 망간 착화합물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
XpMnYq
상기 화학식 1에서, X는 1가 또는 2가의 양이온성 유기 화합물기이고, Y는 할로겐 원자이며, p는 1 또는 2 이고, q는 4 또는 6 이다.
상기 X는 BrMTPP((Bromomethyl)triphenylphosphonium), BrPTPP((3-Bromopropyl)tripheylphosphonium), TPP(tetraphenylphosphonium), TMA(tetraethylammonium), 또는 TEA(tetraethylammonium)일 수 있다.
상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하고, 상기 호스트는 상기 망간 착화합물을 포함하고, 상기 도펀트는 상기 양자점을 포함할 수 있다.
상기 망간 착화합물과 상기 양자점의 중량비는 1:1 내지 1:2일 수 있다.
상기 발광층은 녹색광 또는 적색광을 방출할 수 있다.
상기 기능층들은 상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 배치된 정공 수송 영역; 및 상기 발광층과 상기 제2 전극 사이에 배치된 전자 수송 영역; 을 포함할 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 복수 개의 서브 기능층들을 포함하고, 상기 서브 기능층들 중 상기 발광층에 인접한 상기 서브 기능층의 LUMO 에너지 레벨과 상기 양자점의 LUMO 에너지 레벨의 차이는 1.5eV 이상일 수 있다.
상기 발광층은 상기 양자점을 복수 개 포함하고, 상기 망간 착화합물은 상기 복수 개의 양자점들 사이를 충전할 수 있다.
다른 실시예는 복수 개의 발광 소자들을 포함하는 표시 장치에 있어서, 상기 발광 소자들 각각은 제1 전극; 상기 제1 전극과 마주하는 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되며, 망간 착화합물 및 양자점을 포함하는 발광층; 을 포함하는 표시 장치를 제공한다.
상기 망간 착화합물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
XpMnYq
상기 화학식 1에서, X는 1가 또는 2가의 양이온성 유기 화합물기이고, Y는 할로겐 원자이며, p는 1 또는 2 이고, q는 4 또는 6 이다.
상기 발광 소자들은 제1 색광을 방출하는 제1 양자점을 포함하는 제1 발광 소자; 상기 제1 색광 보다 장파장인 제2 색광을 방출하는 제2 양자점을 포함하는 제2 발광 소자; 및 상기 제1 색광 및 상기 제2 색광 보다 장파장인 제3 색광을 방출하는 제3 양자점을 포함하는 제3 발광 소자; 를 포함할 수 있다.
상기 제1 양자점 내지 상기 제3 양자점의 평균 직경은 아래의 식 1의 관계를 만족할 수 있다.
[식 1]
제1 양자점의 평균 직경 < 제2 양자점의 평균 직경 < 제3 양자점의 평균 직경
상기 제1 발광 소자의 제1 발광층, 상기 제2 발광 소자의 제2 발광층, 및 상기 제3 발광 소자의 제3 발광층의 두께는 아래의 식 2의 관계를 만족할 수 있다.
[식 2]
T1 ≤ T2 ≤ T3
상기 식 2에서 T1은 상기 제1 발광층의 두께이고, T2는 상기 제2 발광층의 두께이며, T3은 상기 제3 발광층의 두께이다.
상기 발광 소자들 상에 배치된 광제어층을 더 포함할 수 있다.
상기 광제어층은 편광층을 포함할 수 있다.
상기 광제어층은 컬러필터층을 포함하고, 상기 컬러필터층은 상기 제1 색광을 투과사키는 제1 필터; 상기 제2 색광을 투과시키는 제2 필터; 및 상기 제3 색광을 투과시키는 제3 필터; 를 포함할 수 있다.
일 실시예는 복수 개의 발광 소자들을 포함하는 표시 패널; 및 상기 표시 패널 상에 배치된 광제어층; 을 포함하고, 상기 발광 소자들은 제1 양자점 및 제1 호스트를 포함한 제1 발광층을 포함한 제1 발광 소자; 제2 양자점 및 제2 호스트를 포함한 제2 발광층을 포함한 제2 발광 소자; 및 제3 양자점 및 제3 호스트를 포함한 제3 발광층을 포함한 제3 발광 소자; 를 포함하고, 상기 제1 호스트 내지 상기 제3 호스트 중 적어도 하나는 하기 화학식 1로 표시되는 망간 착화합물인 표시 장치를 제공한다.
[화학식 1]
XpMnYq
상기 화학식 1에서, X는 1가 또는 2가의 양이온성 유기 화합물기이고, Y는 할로겐 원자이며, p는 1 또는 2 이고, q는 4 또는 6 이다.
상기 X는 BrMTPP((Bromomethyl)triphenylphosphonium), BrPTPP((3-Bromopropyl)tripheylphosphonium), TPP(tetraphenylphosphonium), TMA(tetraethylammonium), 또는 TEA(tetraethylammonium)일 수 있다.
상기 제1 발광층은 청색광을 방출하고, 상기 제2 발광층은 녹색광을 방출하며, 상기 제3 발광층은 적색광을 방출할 수 있다.
일 실시예의 발광 소자는 발광층에 양자점 및 망간 착화합물을 포함하여 개선된 수명 특성과 효율 특성을 나타낼 수 있다.
일 실시예의 표시 장치는 양자점 및 망간 착화합물을 포함한 발광층을 갖는 발광 소자를 포함하여 우수한 색재현성을 가지면서 개선된 신뢰성 특성 및 효율 특성을 나타낼 수 있다.
도 1은 일 실시예의 전자 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I'선에 대응하는 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 발광 소자에서의 에너지밴드 다이아그램을 나타낸 도면이다.
도 5는 실시예와 비교예에서의 정공 및 전자의 농도 분포를 나타낸 그래프이다.
도 6은 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 7은 도 6의 II-II'선에 대응하는 일 실시예의 표시 장치의 단면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 I-I'선에 대응하는 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 발광 소자에서의 에너지밴드 다이아그램을 나타낸 도면이다.
도 5는 실시예와 비교예에서의 정공 및 전자의 농도 분포를 나타낸 그래프이다.
도 6은 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 7은 도 6의 II-II'선에 대응하는 일 실시예의 표시 장치의 단면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결 된다", 또는 "결합된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
한편, 본 출원에서 "직접 배치"된다는 것은 층, 막, 영역, 판 등의 부분과 다른 부분 사이에 추가되는 층, 막, 영역, 판 등이 없는 것을 의미하는 것일 수 있다. 예를 들어, "직접 배치"된다는 것은 두 개의 층 또는 두 개의 부재들 사이에 접착 부재 등의 추가 부재를 사용하지 않고 배치하는 것을 의미하는 것일 수 있다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
"및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로 여기에서 정의된 것으로 해석된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 전자 장치(ED)의 일 실시예를 나타낸 사시도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)의 단면도이다. 도 2는 도 1의 I-I선에 대응하는 단면도이다. 도 3은 일 실시예의 발광 소자(OEL)를 나타낸 단면도이다.
일 실시예에서 전자 장치(ED)는 텔레비전, 모니터, 또는 외부 광고판과 같은 대형 전자 장치일 수 있다. 또한, 전자 장치(ED)는 퍼스널 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 개인 디지털 단말기, 자동차 내비게이션 유닛, 게임기, 스마트폰, 태블릿, 및 카메라와 같은 중소형 전자 장치일 수 있다. 또한, 이것들은 단지 실시예로서 제시된 것들로서, 본 발명의 개념에서 벗어나지 않은 이상 다른 전자 장치로도 채용될 수 있다.
전자 장치(ED)는 표시 장치(DD) 및 하우징(HAU)을 포함하는 것일 수 있다. 표시 장치(DD)는 표시면(IS)을 통해 영상(IM)을 표시할 수 있다. 도 1에서는 표시면(IS)이 제1 방향축(DR1) 및 제1 방향축(DR1)과 교차하는 제2 방향축(DR2)이 정의하는 면과 평행한 것으로 도시하였다. 하지만, 이는 예시적인 것으로, 다른 실시예에서 표시 장치(DD)의 표시면(IS)은 휘어진 형상을 가질 수 있다.
표시면(IS)의 법선 방향, 즉 표시 장치(DD)의 두께 방향 중 영상(IM)이 표시되는 방향은 제3 방향축(DR3)이 지시한다. 각 부재들의 전면(또는 상면)과 배면(또는 하면)은 제3 방향축(DR3)에 의해 구분될 수 있다.
제4 방향축(DR4) 방향은 제1 방향축(DR1) 방향 및 제2 방향축(DR2) 방향 사이의 방향일 수 있다. 제4 방향축(DR4)은 제1 방향축(DR1) 및 제2 방향축(DR2)이 정의하는 면과 나란한 면 상에 위치하는 것일 수 있다. 한편, 제1 내지 제4 방향축들(DR1, DR2, DR3, DR4)이 지시하는 방향은 상대적인 개념으로서 다른 방향으로 변환될 수 있다.
하우징(HAU)은 표시 장치(DD)를 수납하는 것일 수 있다. 하우징(HAU)은 표시 장치(DD)의 표시면(IS)인 상부면이 노출되도록 표시 장치(DD)를 커버하며 배치될 수 있다. 하우징(HAU)은 표시 장치(DD)의 측면과 바닥면을 커버하며, 상부면 전체를 노출시키는 것일 수 있다. 다만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 하우징(HAU)은 표시 장치(DD)의 측면과 바닥면뿐 아니라 상부면의 일부를 커버하는 것일 수 있다.
표시 장치(DD)는 표시 패널(DP) 및 표시 패널(DP) 상에 배치된 광제어층(PP)을 포함할 수 있다. 표시 패널(DP)은 발광 소자(OEL)를 포함한다. 표시 장치(DD)는 복수 개의 발광 소자들(OEL)을 포함할 수 있다. 광제어층(PP)은 표시 패널(DP) 상에 배치되어 외부광에 의한 표시 패널(DP)에서의 반사광을 제어할 수 있다. 광제어층(PP)은 예를 들어, 편광층을 포함하는 것이거나 또는 컬러필터층을 포함하는 것일 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 발광 소자(OEL)를 나타낸 도면으로, 도 3을 참조하면 일 실시예에 따른 발광 소자(OEL)는 제1 전극(EL1), 제1 전극(EL1)과 마주하는 제2 전극(EL2), 및 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치되고 발광층(EML)을 포함하는 복수의 기능층들을 포함한다.
발광층(EML)은 망간 착화합물(HS) 및 양자점(QD)을 포함할 수 있다. 발광층(EML)은 복수 개의 양자점들(QD)을 포함한다. 발광층(EML)에 포함된 양자점들(QD)은 적층되어 층을 이룰 수 있다. 도 3에서는 예시적으로 단면이 원형을 이루는 양자점들(QD)이 배열되어 대략적으로 2개의 층을 이루는 것으로 도시되었으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 발광층(EML)의 두께, 발광층(EML)에 포함된 양자점(QD)의 형상, 양자점들(QD)의 평균 직경 등에 따라 양자점들(QD)의 배열이 달라질 수 있다. 구체적으로, 발광층(EML)에서 양자점들(QD)은 서로 이웃하도록 정렬되어 하나의 층을 구성하거나, 또는 2층 또는 3층 등의 복수의 층을 이루도록 정렬될 수 있다.
망간 착화합물(HS)은 양자점(QD)과 함께 발광층(EML)에 포함될 수 있다. 망간 착화합물(HS)은 이웃하는 양자점(QD)들 사이를 충전하거나 양자점(QD)을 감싸고 배치될 수 있다. 즉, 일 실시예의 발광 소자(OEL)에서 발광층(EML)은 양자점(QD) 및 망간 착화합물(HS)로 충전될 수 있다.
일 실시예에서 망간 착화합물(HS)과 양자점(QD)은 1:1 내지 1:2의 중량비로 발광층(EML)에 포함될 수 있다. 망간 착화합물(HS)과 양자점(QD)의 중량비를 1:1 내지 1:2로 하여 발광층(EML)에서 발광 재료의 충전률(Fill factor)을 높여 전자 또는 정공의 손실을 줄임으로써 발광 소자(OEL)의 발광 효율 및 수명 특성을 최적화할 수 있다. 예를 들어, 망간 착화합물(HS)과 양자점(QD)의 중량비가 1:2 보다 커져, 상대적으로 발광층(EML) 내에서의 망간 착화합물(HS)의 함량이 감소될 경우 발광층(EML)에서의 충전률이 감소되어 발광 소자(OEL)의 수명이 감소될 수 있다. 또한, 망간 착화합물(HS)과 양자점(QD)의 중량비가 1:1 보다 작아져, 상대적으로 발광층(EML) 내에서의 양자점(QD)의 함량이 감소될 경우 발광층(EML)에서 방출되는 광량이 감소되어 광효율이 감소될 수 있다.
일 실시예에 따른 발광 소자(OEL)는 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치된 복수 개의 기능층들(HTR, ETR)을 포함할 수 있다. 기능층들은 제1 전극(EL1)과 발광층(EML) 사이에 배치된 정공 수송 영역(HTR) 및 발광층(EML)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치된 전자 수송 영역(ETR)을 포함할 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)과 전자 수송 영역(ETR)은 각각 복수 개의 서브 기능층들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 정공 수송 영역(HTR)은 서브 기능층으로 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL)을 포함할 수 있고, 전자 수송 영역(ETR)은 서브 기능층으로 전자 주입층(EIL) 및 전자 수송층(ETL)을 포함할 수 있다. 한편, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 정공 수송 영역(HTR)은 전자 저지층(미도시) 등을 서브 기능층으로 더 포함할 수 있고, 전자 수송 영역(ETR)은 정공 저지층(미도시) 등을 서브 기능층으로 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 발광 소자(OEL)에서 제1 전극(EL1)은 도전성을 갖는다. 제1 전극(EL1)은 금속 합금 또는 도전성 화합물로 형성될 수 있다. 제1 전극(EL1)은 애노드(anode)일 수 있다. 제1 전극(EL1)은 화소 전극일 수 있다.
일 실시예에 따른 발광 소자(OEL)에서 제1 전극(EL1)은 반사형 전극일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 전극(EL1)은 투과형 전극 또는 반투과형 전극 등일 수 있다. 제1 전극(EL1)이 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 경우, 제1 전극(EL1)은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함할 수 있다. 또는 상기의 예시된 물질로 형성된 반사막이나 반투과막 및 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 형성된 투명 도전막을 포함하는 복수의 층 구조일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(EL1)은 다층 금속막일 수 있으며 ITO/Ag/ITO의 금속막이 적층된 구조일 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 제1 전극(EL1) 상에 제공된다. 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL) 등을 포함할 수 있다. 또한, 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL) 외에, 정공 버퍼층(미도시) 및 전자 저지층(미도시) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 정공 버퍼층(미도시)은 발광층(EML)에서 방출되는 광의 파장에 따른 공진 거리를 보상하여 광 방출 효율을 증가시킬 수 있다. 정공 버퍼층(미도시)에 포함되는 물질로는 정공 수송 영역(HTR)에 포함될 수 있는 물질이 사용될 수 있다. 전자 저지층(미도시)은 전자 수송 영역(ETR)으로부터 정공 수송 영역(HTR)으로의 전자 주입을 방지하는 역할을 하는 층이다.
정공 수송 영역(HTR)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 정공 수송 영역(HTR)은, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층들의 구조를 갖거나, 제1 전극(EL1)으로부터 차례로 적층된 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL), 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL)/정공 버퍼층(미도시), 정공 주입층(HIL)/정공 버퍼층(미도시), 정공 수송층(HTL)/정공 버퍼층(미도시) 또는 정공 주입층(HIL)/정공 수송층(HTL)/전자 저지층(미도시) 등의 구조를 가질 수 있으나, 실시예가 한정되는 것은 아니다.
정공 수송 영역(HTR)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
정공 주입층(HIL)은 예를 들어, 구리프탈로시아닌(copper phthalocyanine) 등의 프탈로시아닌(phthalocyanine) 화합물, DNTPD(N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine), m-MTDATA(4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino) triphenylamine), TDATA(4,4'4"-Tris(N,N-diphenylamino)triphenylamine), 2-TNATA(4,4',4"-tris{N,-(2-naphthyl)-N-phenylamino}-triphenylamine), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate)), PANI/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid), PANI/CSA(Polyaniline/Camphor sulfonicacid), PANI/PSS((Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate)), NPB(N,N'-di(naphthalene-l-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine), 트리페닐아민을 포함하는 폴리에테르케톤(TPAPEK), 4-Isopropyl-4'-methyldiphenyliodonium Tetrakis(pentafluorophenyl)borate], HAT-CN(dipyrazino[2,3-f: 2',3'-h] quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile) 등을 포함할 수 있다.
정공 수송층(HTL)은 예를 들어, N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸계 유도체, 플루오렌(fluorine)계 유도체, TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine) 등과 같은 트리페닐아민계 유도체, NPB(N,N'-di(naphthalene-l-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine), TAPC(4,4′-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]), HMTPD(4,4'-Bis[N,N'-(3-tolyl)amino]-3,3'-dimethylbiphenyl), mCP(1,3-Bis(N-carbazolyl)benzene) 등을 포함할 수 있다.
발광층(EML)은 정공 수송 영역(HTR) 상에 제공된다. 발광층(EML)은 예를 들어 약 5nm 내지 약 20nm 또는, 약 10nm 내지 약 20nm의 두께를 갖는 것일 수 있다. 상술한 바와 같이 발광층(EML)은 망간 착화합물(HS)과 양자점(QD)을 포함한다.
망간 착화합물(HS)은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
XpMnYq
화학식 1에서 X는 1가 또는 2가의 양이온성 유기 화합물기일 수 있다. Y는 할로겐 원자일 수 있다. 화학식 1에서 p는 1 또는 2 이고, m은 4 또는 6일 수 있다.
X는 1가 또는 2가의 양이온 그룹으로, NEDA(N-(1-Naphthyl)ethaneaminium), CETMA(2-(chloroethyl)trimethylammonium), CPTMA((3-carboxypropyl)trimethylammonium), BzTBA(Benzyltribuylammonium), PTEA(phenyltriethylamonium), PPN(Bis(triphenylphosphoranylidene)ammonium, Melam(melamine), TMPhA(Trimethylphenylamonium), BuPyr(1-Butylpyridinium), Piper(piperidinium), DodecA(dodecanaminium), Dipyr([4,4'-dipyridine]-1,1'-diium), PEA(2-Phenylethanaminium), PPA(3-Phenylpropylammonium), Phenan(phenantroline), EBzD(ethylbenzimidate), tOHPyr(2-hydroxypyridinium), TEBzA(Benzyltriethylammonium), MNA(1-methylnicotinamide), DPEDA(N,N'-diphenylethyldiamine), DopA(dopaminium), DAPyr(2,6-diaminopyridinium), DIPA(diisopropylamine), DBA(dibutylamine), tPicol(2-picoline), DMBzA(N,N-dimethyl-1-phenylmethanaminium), VTPP(triphenylvinlphosphonium), BrMTPP((Bromomethyl)triphenylphosphonium), BrPTPP((3-Bromopropyl)tripheylphosphonium), OHETPP((2-Hydroxyethyl)tripheylphosphomum, TPP(tetraphenylphosphonium), MPPP(Methyltriphenylphosphonium), ETPP(Ethyltriphenylphosphonium), BzTPP(benzyltriphenylphosphonium), ATPP(Allyltriphenylphosphonium), PrTPP(Propyltriphenylphosphonium), BuTPP(Butyltriphenylphosphonium), TBP(tetrabutylphosphonium), TPP(tetraphenylphosphonium), TMA(tetraethylammonium), TEA(tetraethylammonium), TPA(tetrapropylammonium), TBA(tetrabutylammonium), BMPIP(Butylmethylpiperidinium), G(guanidinium), Acetam(acetamidinum), 또는 TU(thiourea)일 수 있다. 예를 들어, X는 상술한 화합물들의 양이온 형태로 1가 또는 2가의 양이온 그룹에 해당하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따른 발광 소자(OEL)에 포함된 망간 착화합물(HS)에서 X는 BrMTPP, BrPTPP, TPP, TMA, 또는 TEA일 수 있다.
화학식 1에서, n은 1 또는 2의 정수일 수 있다. X가 1가 양이온 그룹인 경우 n은 2이고, X가 2가 양이온 그룹인 경우 n은 1일 수 있다.
MnYm은 2가 음이온 그룹일 수 있다. 즉, MnYm 2-로 표시될 수 있다. m은 4 또는 6일 수 있다. 예를 들어, MnYm 2-는 MnY4 2-는 MnY6 2-일 수 있다.
Y는 할로겐 원자로, Cl, Br, 또는 I일 수 있다.
일 실시예에서 망간 착화합물(HS)은 [Ph4P]2MnBr4일 수 있다. 한편, [Ph4P]는 TPP(tetraphenylphosphonium)에 해당한다.
일 실시예의 발광 소자(OEL)에서 발광층(EML)은 양자점(QD)을 포함한다. 양자점(QD)의 코어는 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.
II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물, AgInS, CuInS, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물, 및 HgZnTeS, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
III-V족 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물, GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InGaP, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물, 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물, SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물, 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 원소로는 Si, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 화합물로는 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물일 수 있다.
이때, 이원소 화합물, 삼원소 화합물 또는 사원소 화합물은 균일한 농도로 입자 내에 존재하거나, 농도 분포가 부분적으로 다른 상태로 나누어져 동일 입자 내에 존재하는 것일 수 있다. 또한 하나의 양자점이 다른 양자점을 둘러싸는 코어/쉘 구조를 가질 수도 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 양자점(QD)은 상술한 나노 결정을 포함하는 코어 및 코어를 둘러싸는 쉘을 포함하는 코어-쉘 구조를 가질 수 있다. 코어-쉘 구조를 갖는 양자점(QD)의 쉘은 코어의 화학적 변성을 방지하여 반도체 특성을 유지하기 위한 보호층 역할 및/또는 양자점(QD)에 전기 영동 특성을 부여하기 위한 차징층(charging layer)의 역할을 수행할 수 있다. 쉘은 단층 또는 다중층일 수 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다. 코어-쉘 구조를 갖는 양자점(QD)의 쉘의 예로는 금속 또는 비금속의 산화물, 반도체 화합물 또는 이들의 조합 등을 들 수 있다.
예를 들어, 금속 또는 비금속의 산화물은 SiO2, Al2O3, TiO2, ZnO, MnO, Mn2O3, Mn3O4, CuO, FeO, Fe2O3, Fe3O4, CoO, Co3O4, NiO 등의 이원소 화합물, 또는 MgAl2O4, CoFe2O4, NiFe2O4, CoMn2O4 등의 삼원소 화합물을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
또, 상기 반도체 화합물은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnSeS, ZnTeS, GaAs, GaP, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InP, InGaP, InSb, AlAs, AlP, AlSb등을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
양자점(QD)은 약 45nm 이하, 바람직하게는 약 40nm 이하, 더욱 바람직하게는 약 30nm 이하의 발광 파장 스펙트럼의 반치폭(full width of half maximum, FWHM)을 가질 수 있으며, 이 범위에서 색순도나 색재현성을 향상시킬 수 있다. 또한 이러한 양자점을 통해 발광되는 광은 전 방향으로 방출되는바, 광 시야각이 향상될 수 있다.
또한, 양자점(QD)의 형태는 당 분야에서 일반적으로 사용하는 형태의 것으로 특별히 한정하지 않지만, 보다 구체적으로 구형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm), 또는 입방체(cubic)의 나노 입자, 나노 튜브, 나노와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등의 형태의 것을 사용할 수 있다.
양자점(QD)은 입자 크기에 따라 방출하는 광의 색상을 조절 할 수 있으며, 이에 따라 양자점(QD)은 청색, 적색, 녹색 등 다양한 발광 색상을 가질 수 있다. 양자점(QD)의 입자 크기가 작을수록 단파장 영역의 광을 발광하는 것일 수 있다. 예를 들어, 동일한 코어를 갖는 양자점(QD)에서 녹색광을 방출하는 양자점의 입자 크기는 적색광을 방출하는 양자점의 입자 크기 보다 작은 것일 수 있다. 또한, 동일한 코어를 갖는 양자점(QD)에서 청색광을 방출하는 양자점의 입자 크기는 녹색광을 방출하는 양자점의 입자 크기 보다 작은 것일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 동일한 코어를 갖는 양자점(QD)에서도 쉘의 형성 재료 및 쉘 두께 등에 따라 입자 크기가 조절될 수 있다.
한편, 양자점(QD)이 청색, 적색, 녹색 등 다양한 발광 색상을 가질 경우 상이한 발광 색을 갖는 양자점(QD)은 코어의 재료가 서로 상이한 것일 수 있다.일 실시예의 발광 소자(OEL)에서 발광층(EML)은 호스트 및 도펀트를 포함하는 것일 수 있다. 일 실시예에서 발광층(EML)은 망간 착화합물(HS)을 호스트 재료로 포함하고, 양자점(QD)을 도펀트 재료로 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예의 발광 소자(OEL)에서 발광층(EML)은 형광 발광하는 것일 수 있다. 예를 들어, 양자점(QD)은 형광 도펀트 재료로 사용될 수 있다.
일 실시예의 발광 소자(OEL)에서 망간 착화합물(HS)로부터 양자점(QD)으로 에너지가 전달될 수 있다. 예를 들어, FRET(Fφster Resonance Energy Transfer) 메커니즘으로 망간 착화합물(HS)에서 양자점(QD)으로 에너지가 전달될 수 있다.
발광층(EML)에서 방출되는 광의 발광 파장은 사용된 양자점(QD)의 종류에 따라 달라질 수 있다. 발광층(EML)은 망간 착화합물(HS)과 양자점(QD)을 포함하며, 일 실시예의 발광 소자(OEL)는 망간 착화합물(HS)과 양자점(QD)의 조합에 따라 청색광, 녹색광, 또는 적색광을 방출하는 것일 수 있다.
한편, 망간 착화합물(HS)이 XpMnY4인 경우 망간 착화합물(HS)은 녹색광을 발광하는 발광층(EML)의 호스트 재료로 사용될 수 있다. 또한, 망간 착화합물(HS)이 XpMnY6인 경우 망간 착화합물(HS)은 적색광을 발광하는 발광층(EML)의 호스트 재료로 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예의 발광 소자(OEL)에서 망간 착화합물(HS)이 XpMnY4인 경우 발광층(EML)은 녹색광을 방출하는 것이고, 망간 착화합물(HS)이 XpMnY6인 경우 발광층(EML)은 적색광을 방출하는 것일 수 있다.
발광층(EML)은 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 망간 착화합물(HS)과 양자점(QD)을 동시에 적용하여 형성될 수 있다.
일 실시예의 발광 소자(OEL)에서 발광층(EML)은 공지의 안트라센계 발광 재료를 더 포함할 수 있다.
발광층(EML)은 공지의 호스트 재료를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 발광층(EML)은 호스트 재료로, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), CBP(4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl), PVK(poly(n-vinylcabazole), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene), TCTA(4,4',4''-Tris(carbazol-9-yl)-triphenylamine), TPBi(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene), TBADN(3-tert-butyl-9,10-di(naphth-2-yl)anthracene), DSA(distyrylarylene), CDBP(4,4′-bis(9-carbazolyl)-2,2′'-dimethyl-biphenyl), MADN(2-Methyl-9,10-bis(naphthalen-2-yl)anthracene), DPEPO (bis[2-(diphenylphosphino)phenyl] ether oxide), CP1 (Hexaphenyl cyclotriphosphazene), UGH2 (1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene), DPSiO3 (Hexaphenylcyclotrisiloxane), DPSiO4 (Octaphenylcyclotetra siloxane), 또는 PPF (2,8-Bis(diphenylphosphoryl)dibenzofuran), mCBP(3,3'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl), mCP(1,3-Bis(N-carbazolyl)benzene) 등을 포함할 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제시된 호스트 재료 이외에 공지의 호스트 재료가 포함될 수 있다.
한편, 일 실시예의 발광 소자(OEL)에서 발광층(EML)은 공지의 도펀트 재료를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서 발광층(EML)은 도펀트로 스티릴 유도체(예를 들어, 1, 4-bis[2-(3-N-ethylcarbazoryl)vinyl]benzene(BCzVB), 4-(di-p-tolylamino)-4'-[(di-p-tolylamino)styryl]stilbene(DPAVB), N-(4-((E)-2-(6-((E)-4-(diphenylamino)styryl)naphthalen-2-yl)vinyl)phenyl)-N-phenylbenzenamine(N-BDAVBi), 페릴렌 및 그 유도체(예를 들어, 2, 5, 8, 11-Tetra-t-butylperylene(TBP)), 피렌 및 그 유도체(예를 들어, 1, 1-dipyrene, 1, 4-dipyrenylbenzene, 1, 4-Bis(N, N-Diphenylamino)pyrene) 등의 2,5,8,11-Tetra-t-butylperylene(TBP)) 등을 포함할 수 있다.
일 실시예의 발광 소자(OEL)에서, 전자 수송 영역(ETR)은 발광층(EML) 상에 제공된다. 전자 수송 영역(ETR)은, 정공 저지층(미도시), 전자 수송층(ETL) 및 전자 주입층(EIL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
전자 수송 영역(ETR)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 전자 수송 영역(ETR)은 전자 주입층(EIL) 또는 전자 수송층(ETL)의 단일층의 구조를 가질 수도 있고, 전자 주입 물질과 전자 수송 물질로 이루어진 단일층 구조를 가질 수도 있다. 또한, 전자 수송 영역(ETR)은, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층의 구조를 갖거나, 발광층(EML)으로부터 차례로 적층된 전자 수송층(ETL)/전자 주입층(EIL), 정공 저지층(미도시)/전자 수송층(ETL)/전자 주입층(EIL) 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전자 수송 영역(ETR)의 두께는 예를 들어, 약 200Å 내지 약 1500Å인 것일 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)이 전자 수송층(ETL)을 포함할 경우, 전자 수송 영역(ETR)은 안트라센계 화합물을 포함하는 것일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 전자 수송 영역은 예를 들어, Alq3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum), 1,3,5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene, 2,4,6-tris(3'-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)-1,3,5-triazine, 2-(4-(N-phenylbenzoimidazolyl-1-ylphenyl)-9,10-dinaphthylanthracene, TPBi(1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)phenyl), BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), Bphen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline), TAZ(3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole), NTAZ(4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole), tBu-PBD(2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole), BAlq(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminum), Bebq2(berylliumbis(benzoquinolin-10-olate), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene) 및 이들의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다. 전자 수송층(ETL)들의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들어 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 전자 수송층(ETL)들의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)이 전자 주입층(EIL)을 포함할 경우, 전자 수송 영역(ETR)은 할로겐화 금속, 란타넘족 금속, 또는 할로겐화 금속 및 란타넘족 금속의 공증착 물질 등을 포함할 수 있다. 한편, 할로겐화 금속은 할로겐화 알칼리금속일 수 있다. 예를 들어, 전자 수송 영역(ETR)은 LiF, Liq(Lithium quinolate), Li2O, BaO, NaCl, CsF, Yb, RbCl, RbI, KI, 또는 KI:Yb 등을 포함할 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 전자 주입층(EIL)은 또한 전자 수송 물질과 절연성의 유기 금속염(organo metal salt)이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 유기 금속염은 금속 아세테이트(metal acetate), 금속 벤조에이트(metal benzoate), 금속 아세토아세테이트(metal acetoacetate), 금속 아세틸아세토네이트(metal acetylacetonate) 또는 금속 스테아레이트(stearate)를 포함할 수 있다. 전자 주입층(EIL)들의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 전자 주입층(EIL)들의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)은 앞서 언급한 바와 같이, 정공 저지층(미도시)을 포함할 수 있다. 정공 저지층(미도시)은 예를 들어, BCP(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 및 Bphen(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 전극(EL2)은 전자 수송 영역(ETR) 상에 제공된다. 제2 전극(EL2)은 공통 전극 또는 음극일 수 있다. 제2 전극(EL2)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 제2 전극(EL2)가 투과형 전극인 경우, 제2 전극(EL2)은 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 이루어질 수 있다.
제2 전극(EL2)이 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 경우, 제2 전극(EL2)은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti 또는 이들을 포함하는 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함할 수 있다. 또는 상기 물질로 형성된 반사막이나 반투과막 및 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 형성된 투명 도전막을 포함하는 복수의 층 구조일 수 있다.
도시하지는 않았으나, 제2 전극(EL2)은 보조 전극과 연결될 수 있다. 제2 전극(EL2)가 보조 전극과 연결되면, 제2 전극(EL2)의 저항을 감소 시킬 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 발광 소자(OEL)에 대한 에너지밴드 다이아그램(Energy band diagram)을 나타낸 것이다. 도 4에서는 에너지 레벨의 절대값을 표시하지는 않았으며, 전극들(EL1, EL2) 및 각 기능층들(HTR, EML, ETR)의 에너지 레벨을 상대적으로 나타내었다. 직사각형 형태로 표시한 각 서브 기능층들(HIL, HTL, ETL, EIL) 및 망간 착화합물(HS)과 양자점(QD)의 에너지밴드 다이아그램에서 직사각형의 상부가 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital) 에너지 레벨을 나타내고 직사각형의 하부가 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital) 에너지 레벨을 나타내는 것이다.
도 4에서 E-HTL은 정공 수송층(HTL)의 LUMO 에너지 레벨을 나타낸 것이고, E-QD는 양자점(QD)의 LUMO 에너지 레벨을 나타낸 것이다. 예를 들어, 정공 수송층(HTL)의 LUMO 에너지 레벨(E-HTL)과 양자점(QD)의 LUMO 에너지 레벨(E-QD)의 차이는 1.5eV 이상일 수 있다. 정공 수송층(HTL)과 양자점(QD)의 LUMO 에너지 레벨이 1.5eV 이상의 차이를 가짐으로써 발광층(EML)에서 정공 수송 영역(HTR) 측으로의 전자 손실이 감소되게 된다. 또한 전자의 이동에 의한 정공 수송 영역(HTR)의 손상도 최소화할 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 정공 수송층(HTL)과 양자점(QD)의 LUMO 에너지 레벨의 차이는 발광층(EML)에서 정공 수송 영역(HTR) 측으로의 전자 손실을 최소화하는 범위 내에서 1.5eV보다 작아질 수 있다.
또한, 발광층(EML)은 양자점(QD)에 비하여 높은 LUMO 에너지 레벨을 갖는망간 착화합물(HS)을 포함함으로써, 망간 착화합물(HS)이 에너지 베리어 역할을 할 수 있어 정공 수송층(HTL)으로 전달되어 손실되는 전자의 양을 감소시킬 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 발광 소자(OEL)는 발광층(EML)에 양자점(QD) 보다 LUMO 에너지 레벨이 높은 망간 착화합물(HS)을 포함하고, 정공 수송층(HTL)과 양자점(QD)의 LUMO 에너지 레벨 차이를 1.5eV 이상으로 하여 정공 수송층(HTL)으로 전달되는 전자의 양을 줄여 양자점(QD)의 발광 효율을 개선함으로써 개선된 효율 특성을 나타낼 수 있다.
한편, 도 4에서는 정공 수송 영역(HTR)의 서브 기능층들 중 정공 수송층(HTL)이 발광층(EML)에 가장 인접한 서브 기능층으로 도시되었으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 정공 수송 영역(HTR)은 발광층(EML)에 인접한 서브 기능층으로 전자 저지층(미도시)을 더 포함할 수 있으며, 이 경우 전자 저지층(미도시)의 LUMO 에너지 레벨과 양자점(QD)의 LUMO 에너지 레벨(E-QD)의 차이는 1.5eV 이상일 수 있다.
즉, 일 실시예에 따른 발광 소자(OEL)에서 정공 수송 영역(HTR)에 포함된 복수 개의 서브 기능층들 중 발광층(EML)에 가장 인접한 서브 기능층의 LUMO 에너지 레벨과 양자점(QD)의 LUMO 에너지 레벨(E-QD)의 차이는 1.5eV 이상일 수 있다.
도 5는 실시예와 비교예에서의 정공 및 전자의 농도를 비교하여 나타낸 것이다. 도 5에서 실시예는 도 3에 도시된 일 실시예에 따른 발광 소자(OEL)의 구조를 갖는 것이고, 비교예는 실시예와 달리 발광층(EML)에서 망간 착화합물(HS)이 미포함된 경우에 해당한다. 실시예 및 비교예에서 사용된 발광 소자의 구성은 발광층(EML, EML')을 제외한 나머지 기능층들(HTL, ETL)의 구성을 동일하게 하였다.
도 5에서는 정공 수송층(HTL), 발광층(EML), 및 전자 수송층(ETL)에서의 정공 농도(C-HL) 및 전자 농도(E-EL)를 표시하였다.
도 5에서 EL-C0는 실시예에서 정공 수송층(HTL)과 발광층(EML)의 경계에서의 전자 농도를 나타낸 것이고, EL-C0'는 비교예에서 정공 수송층(HTL)과 발광층(EML')의 경계에서의 전자 농도를 나타낸 것이다. G-EL은 EL-C0와 EL-C0'의 차이를 나타낸 것이다. 도 5를 참조하면 실시예의 경우 비교예에 비하여 정공 수송층(HTL)과 발광층(EML)의 경계에서의 전자 농도가 낮게 나타났다. 이는 실시예의 경우 발광층(EML)에 망간 착화합물을 더 포함함으로써 발광층(EML)에서 정공 수송층(HTL)으로 전달되는 전자량이 감소되었기 때문으로 판단된다.
도 5에서 HL-C0는 실시예에서 전자 수송층(ETL)과 발광층(EML)의 경계에서의 정공 농도를 나타낸 것이고, HL-C0'는 비교예에서 전자 수송층(ETL)과 발광층(EML')의 경계에서의 정공 농도를 나타낸 것이다. G-HL은 HL-C0와 HL-C0'의 차이를 나타낸 것이다. 도 5를 참조하면 실시예의 경우 비교예에 비하여 전자 수송층(ETL)과 발광층(EML)의 경계에서의 정공 농도가 낮게 나타났다. 이는 실시예의 경우 발광층(EML)에 망간 착화합물을 더 포함함으로써 발광층(EML)에서 전자 수송층(ETL)으로 전달되는 정공량이 감소되었기 때문으로 판단된다.
일 실시예에 따른 발광 소자는 발광층에 양자점 이외에 망간 착화합물을 더 포함함으로써 우수한 발광 효율을 나타낼 수 있다. 일 실시예의 발광 소자에서 발광층에 포함된 망간 착화합물은 발광층과 이웃하는 정공 수송 영역 또는 전자 수송 영역에서 제공된 정공 또는 전자의 전하를 발광층 내에서 유지하도록 하고 양자점으로 에너지를 전달하는 역할을 함으로써 양자점에 의해 발생되는 광의 효율을 보다 개선시킬 수 있다. 또한, 일 실시예의 발광 소자는 발광층에 양자점과 망간 착화합물을 모두 포함하여, 망간 착화합물이 발광층의 충전률을 높임으로써 발광층에 양자점만을 포함한 경우에 비하여 전하 이동시의 저항이 증가되는 현상을 감소시킴으로써 우수한 발광 효율을 나타낼 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)를 나타낸 평면도이다. 도 7은 일 실시예의 표시 장치(DD)의 단면도이다. 도 7은 도 6의 II-II'선에 대응하는 단면도이다.
일 실시예의 표시 장치(DD)는 복수 개의 발광 소자들(OEL-1, OEL-2, OEL-3)을 포함하고, 발광 소자들(OEL-1, OEL-2, OEL-3)은 양자점(QD1, QD2, QD3)과 망간 착화합물(HS)을 포함한 발광층(EML-B, EML-G, EML-R)을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 일 실시예의 표시 장치(DD)는 복수 개의 발광 소자들(OEL-1, OEL-2, OEL-3)을 포함하는 표시 패널(DP) 및 표시 패널(DP) 상에 배치된 광제어층(PP)을 포함하는 것일 수 있다. 한편, 도면에 도시된 바와 달리 일 실시예의 표시 장치(DD)에서 광제어층(PP)은 생략될 수 있다.
표시 패널(DP)은 베이스 기판(BS), 베이스 기판(BS) 상에 제공된 회로층(DP-CL) 및 표시 소자층(DP-OEL)을 포함하는 것일 수 있다. 표시 소자층(DP-OEL)은 화소 정의막(PDL), 화소 정의막(PDL) 사이에 배치된 발광 소자들(OEL-1, OEL-2, OEL-3), 및 발광 소자들(OEL-1, OEL-2, OEL-3) 상에 배치된 봉지층(TFE)을 포함할 수 있다.
베이스 기판(BS)은 표시 소자층(DP-OEL)이 배치되는 베이스 면을 제공하는 부재일 수 있다. 베이스 기판(BS)은 유리기판, 금속기판, 플라스틱기판 등일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 베이스 기판(BS)은 무기층, 유기층 또는 복합재료층일 수 있다.
일 실시예에서 회로층(DP-CL)은 베이스 기판(BS) 상에 배치되고, 회로층(DP-CL)은 복수의 트랜지스터들(미도시)을 포함하는 것일 수 있다. 트랜지스터들(미도시)은 각각 제어 전극, 입력 전극, 및 출력 전극을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 회로층(DP-CL)은 표시 소자층(DP-OEL)의 발광 소자들(OEL-1, OEL-2, OEL-3)을 구동하기 위한 스위칭 트랜지스터 및 구동 트랜지스터를 포함하는 것일 수 있다.
발광 소자들(OEL-1, OEL-2, OEL-3) 각각은 제1 전극(EL1), 정공 수송 영역(HTR), 발광층(EML-B, EML-G, EML-R), 전자 수송 영역(ETR), 및 제2 전극(EL2)을 포함할 수 있다. 발광 소자들(OEL-1, OEL-2, OEL-3)에 대하여는 상술한 일 실시예의 발광 소자(OEL)에 대하여 설명한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다. 즉, 발광 소자들(OEL-1, OEL-2, OEL-3)의 발광층(EML-B, EML-G, EML-R)은 망간 착화합물(HS) 및 양자점(QD1, QD2, QD3)을 포함하는 것일 수 있다.
발광층(EML-B, EML-G, EML-R)은 하기 화학식 1로 표시되는 망간 착화합물을 호스트로 포함하고, 양자점(QD1, QD2, QD3)을 도펀트로 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 1]
XpMnYq
화학식 1에서 X는 1가 또는 2가의 양이온성 유기 화합물기이고, Y는 할로겐 원자일 수 있다. 화학식 1에서 p는 1 또는 2 이고, m은 4 또는 6일 수 있다.
봉지층(TFE)은 발광 소자들(OEL-1, OEL-2, OEL-3)을 커버하는 것일 수 있다. 봉지층(TFE)은 하나의 층 또는 복수의 층들이 적층된 것일 수 있다. 봉지층(TFE)은 박막 봉지층일 수 있다. 봉지층(TFE)은 발광 소자들(OEL-1, OEL-2, OEL-3)을 보호한다. 봉지층(TFE)은 개구부(OH)에 배치된 제2 전극(EL2)의 상부면을 커버하고, 개구부(OH)를 채울 수 있다.
한편, 도면에 도시되지는 않았으나 일 실시예에서 제2 전극(EL2) 상에는 캡핑층(미도시)이 더 배치될 수 있다. 즉, 제2 전극(EL2)과 봉지층(TFE) 사이에 캡핑층(미도시)이 배치될 수 있다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 표시 장치(DD)는 비발광 영역(NPXA) 및 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)을 포함할 수 있다. 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R) 각각은 발광 소자들(OEL-1, OEL-2, OEL-3) 각각에서 생성된 광이 방출되는 영역일 수 있다. 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)은 평면 상에서 서로 이격된 것일 수 있다.
발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)은 발광 소자들(OEL-1, OEL-2, OEL-3)에서 생성되는 광의 컬러에 따라 복수 개의 그룹으로 구분될 수 있다. 도 6 및 도 7에 도시된 일 실시예의 표시 장치(DD)에는 청색광, 녹색광, 및 적색광을 발광하는 3개의 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)을 예시적으로 도시하였다. 예를 들어, 일 실시예의 표시 장치(DD)는 서로 구분되는 청색 발광 영역(PXA-B), 녹색 발광 영역(PXA-G), 및 적색 발광 영역(PXA-R)을 포함할 수 있다.
복수 개의 발광 소자들(OEL-1, OEL-2, OEL-3)은 서로 상이한 파장 영역의 광을 방출하는 것일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 표시 장치(DD)는 청색광을 방출하는 제1 발광 소자(OEL-1), 녹색광을 방출하는 제2 발광 소자(OEL-2), 및 적색광을 방출하는 제3 발광 소자(OEL-3)를 포함할 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 제1 내지 제3 발광 소자들(OEL-1, OEL-2, OEL-3)은 동일한 파장 영역의 광을 방출하는 것이거나 적어도 하나가 상이한 파장 영역의 광을 방출하는 것일 수 있다.
예를 들어, 표시 장치(DD)의 청색 발광 영역(PXA-B), 녹색 발광 영역(PXA-G), 및 적색 발광 영역(PXA-R)은 각각 제1 발광 소자(OEL-1), 제2 발광 소자(OEL-2), 및 제3 발광 소자(OEL-3)에 대응할 수 있다.
제1 발광 소자(OEL-1)의 제1 발광층(EML-B)은 제1 양자점(QD1)을 포함하는 것일 수 있다. 제1 양자점(QD1)은 제1 색광인 청색광을 방출하는 것일 수 있다. 제1 발광 소자(OEL-1)는 제1 호스트를 포함할 수 있다.
제2 발광 소자(OEL-2)의 제2 발광층(EML-G)과 제3 발광 소자(OEL-3)의 제3 발광층(EML-R)은 각각 제2 양자점(QD2) 및 제3 양자점(QD3)을 포함하는 것일 수 있다. 제2 양자점(QD2)과 제3 양자점(QD3)은 각각 제2 색광인 녹색광 및 제3 색광인 적색광을 방출하는 것일 수 있다. 제2 발광 소자(OEL-2)와 제3 발광 소자(OEL-3)는 각각 제2 호스트 및 제3 호스트를 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 호스트 중 적어도 하나는 상술한 화학식 1로 표시되는 망간 착화합물(HS)일 수 있다. 또한, 제1 내지 제3 호스트 중 망간 착화합물(HS)인 아닌 호스트 물질을 포함할 경우 공지의 호스트 물질이 사용될 수 있다. 또한, 제1 내지 제3 호스트가 모두 상술한 화학식 1로 표시되는 망간 착화합물(HS)인 경우 제1 내지 제3 호스트는 서로 상이하거나 적어도 하나가 상이한 것일 수 있다.
도 7에 도시된 일 실시예에서, 제1 내지 제3 양자점(QD1, QD2, QD3)의 크기는 서로 상이한 것일 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 단파장 영역의 광을 방출하는 제1 발광 소자(OEL-1)에 사용된 제1 양자점(QD1)은 상대적으로 장파장 영역의 광을 방출하는 제2 발광 소자(OEL-2)의 제2 양자점(QD2) 및 제3 발광 소자(OEL-3)의 제3 양자점(QD3)과 비교하여 상대적으로 평균 직경이 작은 것일 수 있다.
즉, 제1 내지 제3 양자점(QD1, QD2, QD3)의 평균 직경은 아래의 식 1의 관계를 갖는 것일 수 있다.
[식 1]
제1 양자점의 평균 직경<제2 양자점의 평균 직경<제3 양자점의 평균 직경
한편, 본 명세서에서 평균 직경은 복수 개의 양자점 입자들의 직경을 산술 평균한 값에 해당한다. 한편, 양자점 입자의 직경은 단면에서의 양자점 입자의 폭의 평균 값일 수 있다.
제1 내지 제3 양자점(QD1, QD2, QD3)의 평균 직경에 대한 관계가 식 1의 관계에 한정되는 것은 아니다. 즉, 도 7에 도시된 일 실시예의 표시 장치(DD)에서는 제1 내지 제3 양자점(QD1, QD2, QD3)의 크기가 서로 상이한 것으로 도시하였으나, 도시된 바와 달리 발광 소자들(OEL-1, OEL-2, OEL-3)에 포함된 제1 내지 제3 양자점(QD1, QD2, QD3)의 크기는 유사한 것일 수 있다. 또한, 제1 내지 제3 양자점(QD1, QD2, QD3) 중 선택되는 두 개의 양자점들의 평균 직경은 유사하고 나머지는 상이한 것일 수 있다.
일 실시예에서, 발광 소자들(OEL-1, OEL-2, OEL-3)에 포함된 제1 내지 제3 양자점(QD1, QD2, QD3)은 서로 다른 코어 물질로 형성된 것일 수 있다. 또한, 이와 달리 제1 내지 제3 양자점들(QD1, QD2, QD3)은 동일한 코어 물질로 형성된 것이거나, 또는 제1 내지 제3 양자점(QD1, QD2, QD3) 중 선택되는 두 개의 양자점들은 동일한 코어 물질로 형성되고 나머지는 상이한 코어 물질로 형성된 것일 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 일 실시예의 표시 장치(DD)에서, 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R) 각각의 면적은 서로 상이할 수 있다. 이때 면적은 제1 방향축(DR1)과 제2 방향축(DR2)이 정의하는 평면 상에서 보았을 때의 면적을 의미할 수 있다.
발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)은 발광 소자(OEL-1, OEL-2, OEL-3)의 발광층(EML-B, EML-G, EML-R)에서 발광하는 컬러에 따라 다른 면적을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 6 및 도 7을 참조하면, 일 실시예의 표시 장치(DD)에서는 청색광을 방출하는 제1 발광 소자(OEL-1)에 대응하는 청색 발광 영역(PXA-B)이 가장 큰 면적을 갖고, 녹색광을 생성하는 제2 발광 소자(OEL-2)에 대응하는 녹색 발광 영역(PXA-G)이 가장 작은 면적을 가질 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)은 청색광, 녹색광, 적색광 이외의 다른 색의 광을 발광하는 것이거나, 또는 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)은 동일한 면적을 가지거나, 또는 도 6에서 도시된 것과 다른 면적 비율로 발광영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)이 제공될 수 있다.
발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B) 각각은 화소 정의막(PDL)으로 구분되는 영역일 수 있다. 비발광 영역들(NPXA)은 이웃하는 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R) 사이의 영역들로 화소 정의막(PDL)과 대응하는 영역일 수 있다. 한편, 본 명세서에서 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R) 각각은 화소(Pixel)에 대응하는 것일 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 발광 소자들(OEL-1, OEL-2, OEL-3)을 구분하는 것일 수 있다. 발광 소자들(OEL-1, OEL-2, OEL-3)의 발광층(EML-B, EML-G, EML-R)은 화소 정의막(PDL)으로 정의되는 개구부(OH)에 배치되어 구분될 수 있다.
화소 정의막(PDL)은 고분자 수지로 형성될 수 있다. 예를 들어, 화소 정의막(PDL)은 폴리아크릴레이트(Polyacrylate)계 수지 또는 폴리이미드(Polyimide)계 수지를 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 화소 정의막(PDL)은 고분자 수지 이외에 무기물을 더 포함하여 형성될 수 있다. 한편, 화소 정의막(PDL)은 광흡수 물질을 포함하여 형성되거나, 블랙 안료 또는 블랙 염료를 포함하여 형성될 수 있다. 블랙 안료 또는 블랙 염료를 포함하여 형성된 화소 정의막(PDL)은 블랙화소정의막을 구현할 수 있다. 화소 정의막(PDL) 형성 시 블랙 안료 또는 블랙 염료로는 카본 블랙 등이 사용될 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 화소 정의막(PDL)은 무기물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 화소 정의막(PDL)은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 등을 포함하여 형성되는 것일 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)을 정의하는 것일 수 있다. 화소 정의막(PDL)에 의해 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R) 과 비발광 영역(NPXA)이 구분될 수 있다.
한편, 도 7 등에서 정공 수송 영역(HTR) 및 전자 수송 영역(ETR)은 화소 정의막(PDL)을 커버하면서 공통층으로 제공되는 것으로 도시되고 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서 정공 수송 영역(HTR) 및 전자 수송 영역(ETR)은 화소 정의막(PDL)에 정의된 개구부(OH)에 배치되는 것일 수 있다.
예를 들어, 정공 수송 영역(HTR) 및 전자 수송 영역(ETR) 등을 잉크젯 프린팅법으로 제공할 경우 화소 정의막(PDL) 사이에 정의된 개구부(OH)에 대응하여 제공될 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 각 기능층들의 제공 방법에 관계 없이 도 7 등에 도시된 것과 같이 정공 수송 영역(HTR) 및 전자 수송 영역(ETR)은 패턴닝되지 않고 화소 정의막(PDL)을 커버하며 하나의 공통층으로 제공될 수 있다.
도 6을 참조하면, 청색 발광 영역들(PXA-B)과 적색 발광 영역들(PXA-R)은 제1 방향축(DR1)을 따라 번갈아 배열되어 제1 그룹(PXG1)을 구성할 수 있다. 녹색 발광 영역들(PXA-G)은 제1 방향축(DR1)을 따라 배열되어 제2 그룹(PXG2)을 구성할 수 있다.
제1 그룹(PXG1)은 제2 그룹(PXG2)과 제2 방향축(DR2) 방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 제1 그룹(PXG1) 및 제2 그룹(PXG2) 각각은 복수로 제공될 수 있다. 제1 그룹들(PXG1)과 제2 그룹들(PXG2)은 제2 방향축(DR2)을 따라 서로 번갈아 배열될 수 있다.
하나의 녹색 발광 영역(PXA-G)은 하나의 청색 발광 영역(PXA-B) 또는 하나의 적색 발광 영역(PXA-R)으로부터 제4 방향축(DR4) 방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 제4 방향축(DR4) 방향은 제1 방향축(DR1) 방향 및 제2 방향축(DR2) 방향 사이의 방향일 수 있다.
도 6에 도시된 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)의 배열 구조는 펜타일 구조라 명칭될 수 있다. 다만, 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)에서의 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)의 배열 구조는 도 3에 도시된 배열 구조에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 일 실시예에서 발광 영역들(PXA-B, PXA-G, PXA-R)은 제1 방향축(DR1)을 따라, 청색 발광 영역(PXA-B), 녹색 발광 영역(PXA-G), 및 적색 발광 영역(PXA-R)이 순차적으로 번갈아 가며 배열되는 스트라이프 구조를 가질 수도 있다.
도 2 및 도 7을 참조하면, 일 실시예의 표시 장치(DD)는 광제어층(PP)을 더 포함한다. 광제어층(PP)은 표시 장치(DD) 외부에서 표시 패널(DP)로 제공되는 외부광을 차단하는 것일 수 있다. 광제어층(PP)은 외부광 중 일부를 차단할 수 있다. 광제어층(PP)은 외부광에 의한 반사를 최소화하는 반사 방지 기능을 하는 것일 수 있다.
도 7에 도시된 일 실시예에서 광제어층(PP)은 컬러필터층(CFL)을 포함하는 것일 수 있다. 일 실시예의 표시 장치(DD)에서 광제어층(PP)은 베이스층(BL) 및 컬러필터층(CFL)을 포함하는 것일 수 있다.
베이스층(BL)은 컬러필터층(CFL) 등이 배치되는 베이스 면을 제공하는 부재일 수 있다. 베이스층(BL)은 유리기판, 금속기판, 플라스틱기판 등일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 베이스층(BL)은 무기층, 유기층 또는 복합재료층일 수 있다.
컬러필터층(CFL)은 차광부(BM) 및 컬러필터부(CF)를 포함하는 것일 수 있다. 컬러필터부(CF)는 복수 개의 필터들(CF-B, CF-G, CF-R)을 포함할 수 있다. 즉, 컬러필터층(CFL)은 제1 색광을 투과시키는 제1 필터(CF-B), 제2 색광을 투과시키는 제2 필터(CF-G), 및 제3 색광을 투과시키는 제3 필터(CF-R)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 필터(CF-B)는 청색 필터, 제2 필터(CF-G)는 녹색 필터이고, 제3 필터(CF-R)는 적색 필터일 수 있다.
필터들(CF-B, CF-G, CF-R) 각각은 고분자 감광수지와 안료 또는 염료를 포함하는 것일 수 있다. 제1 필터(CF-B)는 청색 안료 또는 염료를 포함하고, 제2 필터(CF-G)는 녹색 안료 또는 염료를 포함하며, 제3 필터(CF-R)는 적색 안료 또는 염료를 포함하는 것일 수 있다.
한편, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 제1 필터(CF-B)는 안료 또는 염료를 포함하지 않는 것일 수 있다. 제1 필터(CF-B)는 고분자 감광수지를 포함하고 안료 또는 염료를 미포함하는 것일 수 있다. 제1 필터(CF-B)는 투명한 것일 수 있다. 제1 필터(CF-B)는 투명 감광수지로 형성된 것일 수 있다.
차광부(BM)는 블랙 매트릭스일 수 있다. 차광부(BM)는 흑색 안료 또는 흑색염료를 포함하는 유기 차광 물질 또는 무기 차광 물질을 포함하여 형성될 수 있다. 차광부(BM)는 빛샘 현상을 방지하고, 인접하는 필터들(CF-B, CF-G, CF-R) 사이의 경계를 구분하는 것일 수 있다.
컬러필터층(CFL) 버퍼층(BFL)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(BFL)은 필터들(CF-B, CF-G, CF-R)을 보호하는 보호층일 수 있다. 버퍼층(BFL)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물 중 적어도 하나의 무기물을 포함하는 무기물층일 수 있다. 버퍼층(BFL)은 단일층 또는 복수의 층으로 이루어질 수 있다.
도 7에 도시된 일 실시예에서 컬러필터층(CFL)의 제1 필터(CF-B)는 제2 필터(CF-G) 및 제3 필터(CF-R)와 중첩하는 것으로 도시되었으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 내지 제3 필터(CF-B, CF-G, CF-R)는 차광부(BM)에 의해 구분되고 서로 비중첩할 수 있다. 한편, 일 실시예에서 제1 내지 제3 필터(CF-B, CF-G, CF-R) 각각은 청색 발광 영역(PXA-B), 녹색 발광 영역(PXA-G), 및 적색 발광 영역(PXA-R) 각각에 대응하여 배치될 수 있다.
도 8 및 도 9는 각각 일 실시예에 따른 표시 장치(DD-1, DD-2)를 나타낸 단면도이다. 도 8 및 도 9에 도시된 일 실시예에 따른 표시 장치(DD-1, DD-2)에 대한 설명에 있어서, 상술한 도 1 내지 도 7에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며 차이점을 위주로 설명한다.
도 8의 도시를 참조하면, 일 실시예의 표시 장치(DD-1)는 표시 패널(DP-1) 및 광제어층(PP)을 포함한다. 표시 패널(DP-1)은 복수 개의 발광 소자들(OEL-1, OEL-2, OEL-3)을 포함하는 것일 수 있다.
발광 소자들(OEL-1, OEL-2, OEL-3) 각각은 제1 전극(EL1), 제1 전극(EL1)과 마주하는 제2 전극(EL2), 및 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치되고 망간 착화합물(HS)과 양자점(QD)을 포함하는 발광층(EML-B, EML-G, EML-R)을 포함할 수 있다.
도 8에 도시된 일 실시예의 표시 장치(DD-1)에서 제1 내지 제3 발광 소자들(OEL-1, OEL-2, OEL-3)의 발광층들(EML-B, EML-G, EML-R)은 서로 상이한 두께를 갖는 것일 수 있다. 제1 발광 소자(OEL-1)의 제1 발광층(EML-B), 제2 발광 소자(OEL-2)의 제2 발광층(EML-G), 및 제3 발광 소자(OEL-3)의 제3 발광층(EML-R)의 두께는 아래의 식 2의 관계를 만족하는 것일 수 있다.
[식 2]
T1 ≤ T2 ≤ T3
상기 식 2에서 T1은 제1 발광층(EML-B)의 두께이고, T2는 제2 발광층(EML-G)의 두께이며, T3은 제3 발광층(EML-R)의 두께이다.
도 8을 참조하면, 일 실시예의 표시 장치(DD-1)에서 제1 내지 제3 발광 소자들(OEL-1, OEL-2, OEL-3)의 발광층들(EML-B, EML-G, EML-R) 중 청색 발광 영역(PXA-B)에 대응하는 제1 발광 소자(OEL-1)의 제1 발광층(EML-B)이 가장 얇은 두께를 가지며, 적색 발광 영역(PXA-R)에 대응하는 제3 발광 소자(OEL-3)의 제3 발광층(EML-R)이 가장 두꺼운 두께를 갖는 것일 수 있다.
일 실시예의 표시 장치(DD-1)에 포함된 광제어층(PP)은 컬러필터층(CFL)을 포함하는 것일 수 있다.
도 9에 도시된 일 실시예의 표시 장치(DD-2)는 복수 개의 발광 소자들(OEL-1, OEL-2, OEL-3)을 포함하는 표시 패널(DP) 및 광제어층(PP-1)을 포함하는 것일 수 있다. 도 9에 도시된 표시 장치(DD-2)에 포함된 표시 패널(DP) 및 발광 소자들(OEL-1, OEL-2, OEL-3)에 대하여는 상술한 도 7에서 설명한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
도 9에 도시된 일 실시예의 표시 장치(DD-2)는 도 7에 도시된 일 실시예의 표시 장치(DD)와 비교하여 광제어층에 있어서 차이가 있다. 도 9에 도시된 일 실시예의 표시 장치(DD-2)에 포함된 광제어층(PP-1)은 편광층(POL)을 포함하는 것일 수 있다.
즉, 일 실시예에서 광제어층(PP-1)은 편광층(POL) 및 편광층(POL)을 지지하는 베이스층(BL)을 포함할 수 있다.
베이스층(BL)은 편광층(POL) 등이 배치되는 베이스 면을 제공하는 부재일 수 있다. 베이스층(BL)은 유리기판, 금속기판, 플라스틱기판 등일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 베이스층(BL)은 무기층, 유기층 또는 복합재료층일 수 있다.
편광층(POL)은 외부에서 표시 패널(DP)로 제공되는 외부광을 차단하는 것일 수 있다. 편광층(POL)은 외부광 중 일부를 차단할 수 있다.
또한, 편광층(POL)은 외부광에 의해 표시 패널(DP)에서 발생하는 반사광을 저감시키는 것일 수 있다. 예를 들어, 편광층(POL)은 표시 장치(DD)의 외부에서 제공되는 광이 표시 패널(DP)로 입사되어 다시 출사되는 경우의 반사광을 차단하는 기능을 하는 것일 수 있다. 편광층(POL)은 반사 방지 기능을 갖는 원편광자이거나 또는 편광층(POL)은 선편광자와 λ/4 위상 지연자를 포함하는 것일 수 있다.
한편, 도 9에서는 편광층(POL)이 베이스층(BL) 상에 배치되어 노출되는 것으로 도시되었으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 편광층(POL)은 베이스층(BL) 하부에 배치될 수 있다.
일 실시예의 표시 장치는 양자점 및 망간 착화합물을 발광층 재료로 포함한 발광 소자들을 포함하여 우수한 색재현성을 나타내며 개선된 수명 특성과 발광 효율 특성을 나타낼 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
DD, DD-1, DD-2 : 표시 장치
DP, DP-2 : 표시 패널
PP, PP-1 : 광제어층
OEL, OEL-1, OEL-2, OEL-3 : 발광 소자
QD, QD1, QD2, QD3 : 양자점
HS : 망간 착화합물
DP, DP-2 : 표시 패널
PP, PP-1 : 광제어층
OEL, OEL-1, OEL-2, OEL-3 : 발광 소자
QD, QD1, QD2, QD3 : 양자점
HS : 망간 착화합물
Claims (20)
- 제1 전극;
상기 제1 전극과 마주하는 제2 전극; 및
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되며, 발광층을 포함하는 복수 개의 기능층들; 을 포함하고,
상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하고,
상기 호스트는 망간 착화합물을 포함하고, 상기 도펀트는 양자점을 포함하는 발광 소자. - 제 1항에 있어서,
상기 망간 착화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 발광 소자:
[화학식 1]
XpMnYq
상기 화학식 1에서,
X는 1가 또는 2가의 양이온성 유기 화합물기이고,
Y는 할로겐 원자이며,
p는 1 또는 2 이고, q는 4 또는 6 이다. - 제 2항에 있어서,
상기 X는 BrMTPP((Bromomethyl)triphenylphosphonium), BrPTPP((3-Bromopropyl)tripheylphosphonium), TPP(tetraphenylphosphonium), TMA(tetraethylammonium), 또는 TEA(tetraethylammonium)인 발광 소자. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 망간 착화합물과 상기 양자점의 중량비는 1:1 내지 1:2인 발광 소자. - 제 1항에 있어서,
상기 발광층은 녹색광 또는 적색광을 방출하는 발광 소자. - 제 1항에 있어서,
상기 기능층들은
상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 배치된 정공 수송 영역; 및
상기 발광층과 상기 제2 전극 사이에 배치된 전자 수송 영역; 을 포함하는 발광 소자. - 제 7항에 있어서,
상기 정공 수송 영역은 복수 개의 서브 기능층들을 포함하고,
상기 서브 기능층들 중 상기 발광층에 인접한 상기 서브 기능층의 LUMO 에너지 레벨과 상기 양자점의 LUMO 에너지 레벨의 차이는 1.5eV 이상인 발광 소자. - 제 1항에 있어서,
상기 발광층은 상기 양자점을 복수 개 포함하고,
상기 망간 착화합물은 상기 복수 개의 양자점들 사이를 충전하는 발광 소자. - 복수 개의 발광 소자들을 포함하는 표시 장치에 있어서,
상기 발광 소자들 각각은
제1 전극;
상기 제1 전극과 마주하는 제2 전극; 및
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되며, 호스트 및 도펀트를 포함하는 발광층; 을 포함하고,
상기 호스트는 망간 착화합물을 포함하고, 상기 도펀트는 양자점을 포함하는 표시 장치. - 제 10항에 있어서,
상기 망간 착화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 표시 장치:
[화학식 1]
XpMnYq
상기 화학식 1에서,
X는 1가 또는 2가의 양이온성 유기 화합물기이고,
Y는 할로겐 원자이며,
p는 1 또는 2 이고, q는 4 또는 6 이다. - 제 10항에 있어서,
상기 발광 소자들은
제1 색광을 방출하는 제1 양자점을 포함하는 제1 발광 소자;
상기 제1 색광 보다 장파장인 제2 색광을 방출하는 제2 양자점을 포함하는 제2 발광 소자; 및
상기 제1 색광 및 상기 제2 색광 보다 장파장인 제3 색광을 방출하는 제3 양자점을 포함하는 제3 발광 소자; 를 포함하는 표시 장치. - 제 12항에 있어서,
상기 제1 양자점 내지 상기 제3 양자점의 평균 직경은 아래의 식 1의 관계를 만족하는 표시 장치:
[식 1]
제1 양자점의 평균 직경 < 제2 양자점의 평균 직경 < 제3 양자점의 평균 직경. - 제 12항에 있어서,
상기 제1 발광 소자의 제1 발광층, 상기 제2 발광 소자의 제2 발광층, 및 상기 제3 발광 소자의 제3 발광층의 두께는 아래의 식 2의 관계를 만족하는 표시 장치:
[식 2]
T1 ≤ T2 ≤ T3
상기 식 2에서 T1은 상기 제1 발광층의 두께이고, T2는 상기 제2 발광층의 두께이며, T3은 상기 제3 발광층의 두께이다. - 제 12항에 있어서,
상기 발광 소자들 상에 배치된 광제어층을 더 포함하는 표시 장치. - 제 15항에 있어서,
상기 광제어층은 편광층을 포함하는 표시 장치. - 제 15항에 있어서,
상기 광제어층은 컬러필터층을 포함하고,
상기 컬러필터층은
상기 제1 색광을 투과사키는 제1 필터;
상기 제2 색광을 투과시키는 제2 필터; 및
상기 제3 색광을 투과시키는 제3 필터; 를 포함하는 표시 장치. - 복수 개의 발광 소자들을 포함하는 표시 패널; 및
상기 표시 패널 상에 배치된 광제어층; 을 포함하고,
상기 발광 소자들은
제1 양자점 및 제1 호스트를 포함한 제1 발광층을 포함한 제1 발광 소자;
제2 양자점 및 제2 호스트를 포함한 제2 발광층을 포함한 제2 발광 소자; 및
제3 양자점 및 제3 호스트를 포함한 제3 발광층을 포함한 제3 발광 소자; 를 포함하고,
상기 제1 호스트 내지 상기 제3 호스트 중 적어도 하나는 하기 화학식 1로 표시되는 망간 착화합물인 표시 장치:
[화학식 1]
XpMnYq
상기 화학식 1에서,
X는 1가 또는 2가의 양이온성 유기 화합물기이고,
Y는 할로겐 원자이며,
p는 1 또는 2 이고, q는 4 또는 6 이다. - 제 18항에 있어서,
상기 X는 BrMTPP((Bromomethyl)triphenylphosphonium), BrPTPP((3-Bromopropyl)tripheylphosphonium), TPP(tetraphenylphosphonium), TMA(tetraethylammonium), 또는 TEA(tetraethylammonium)인 표시 장치. - 제 18항에 있어서,
상기 제1 발광층은 청색광을 방출하고, 상기 제2 발광층은 녹색광을 방출하며, 상기 제3 발광층은 적색광을 방출하는 표시 장치.
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