KR100852067B1 - 레이저 방출 장치 - Google Patents
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Abstract
레이저 방출 장치는 인코히어런트 발광 디바이스로부터 투과되는 광을 생성하기 위해 양단에 전계가 인가되는 발광층을 갖는 인코히어런트 발광 디바이스와, 인코히어런트 발광 디바이스로부터 투과된 광을 수광하여 레이저 광을 생성하도록 배치된 수직형 레이저 공동 구조물을 포함한다.
Description
도 1은 종래 기술의 유기 고체 상태 레이저 디바이스의 단면도,
도 2는 인코히어런트 방사를 방출하는 전기 구동형 OLED 디바이스인 제 1 부분과, OLED 방사를 흡수하며 보다 긴 파장의 레이저 광을 방출하는 저 임계치 수직형 레이저 공동인 제 2 부분의 두 부분으로 구성된 본 발명에 따른 전기적으로 펌프된 유기 고체 상태 레이저 장치의 단면도,
도 3은 본 발명의 다른 예시적인 실시예의 단면도,
도 4는 실시예 1에서 논의된 수직형 레이저 공동의 예시적인 실시예의 입력 여기 전력에 대한 출력 전력의 의존도의 로그 대 로그 플롯도,
도 5는 실시예 1의 수직형 레이저 공동으로부터 방출된 레이저 발광 전이의 고 해상도 스펙트럼,
도 6은 실시예 2에서 논의된 수직형 레이저 공동의 두 개의 예시적인 실시예의 입력 여기 전력에 대한 출력 전력의 의존도의 로그 대 로그 플롯도(여기서 공동 A 및 C는 각기 195 nm 및 780 nm의 활성층 두께를 가짐),
도 7은 실시예 2에서 논의된 (수직형 레이저) 공동 A 구조물에 의해 방출된 출력 강도 스펙트럼(여기서 광은 수직으로 보는 방향으로 집광됨),
도 8은 실시예 2에서 논의된 (수직형 레이저) 공동 B 구조물(활성층 두께가 390 nm임)에 대한 입력 여기 전력에 대한 출력 전력의 의존도의 로그 대 로그 플롯도,
도 9는 실시예 3에서 논의된 OLED 디바이스의 상대 출력 강도 스펙트럼(여기서, OLED는 20 mA/cm2에서 구동되며 방사는 수직으로 보는 방향으로 집광됨),
도 10은 실시예 3의 OLED 펌프 수직형 레이저 공동(공동 A)으로부터 방출된 레이저 발광 전이의 고 해상도 스펙트럼,
도 11은 실시예 3의 전기 구동형 유기 고체 상태 레이저 디바이스의 구동 전류에 대한 출력 전력의 의존도의 로그 대 로그 플롯도(여기서, 수직형 레이저 공동 구조물은 공동 B이며, OLED는 2 ㎲ 및 8 ㎲의 펄스 폭을 사용하여 구동됨).
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
200: 유기 고체 상태 레이저 장치
201: 수직형 레이저 공동 구조물
205: 기판 210,220: DBR 미러
215: 활성층 231: 유기 발광 디바이스
240: 투명 홀 주입 애노드 245: 유기 홀 전송층
250: 발광층 255: 유기 전자 전송층
260: 캐소드 층
본 발명은 발광 디바이스, 구체적으로, 유기계 고체 상태 레이저(organic-based solid-state lasers)에 관한 것이다.
지난 수년 동안, 유기계 고체 상태 레이저의 제조에 대한 관심이 증대되어 왔다. 레이저 발광 물질은 폴리머 또는 소형 분자가 되어 왔으며, 미세공동(micro공진기)(Kozlov 등의 미국 특허 6,160,828 참조), 도파관, 환형 마이크로레이저(ring microlasers), 분산형 피드백(distributed feedback)(이를테면, G.Kranzelbinder 등의 Rep. Prog. Phys. 63,729[2000] 및 M. Diaz-Garcia 등의 미국 특허 5,881,083 참조)과 같은 다수의 상이한 공진 공동 구조물(resonant 공진기 structures)이 사용되어 왔다. 이러한 모든 구조물이 갖는 문제는, 레이저 발광을 위해, 다른 레이저 소스를 사용하는 광학적 펌프(optical pumping)에 의해 공동을 여기시킬 필요가 있다는 것이다. 레이저 공동을 전기적으로 펌프하는 것이 보다 바람직한데, 그 이유는 통상적으로 이러한 전기적 펌프가 보다 조밀하고 조절하기 쉬운 구조물을 형성하기 때문이다.
전기적으로 펌프된 유기 레이저를 실현하는 데 있어서 주요한 장해는 통상적으로 10-5 cm2/(V-s)와 비슷한 유기 물질의 낮은 캐리어 이동도(mobility)이다. 이러한 낮은 캐리어 이동도는 많은 문제를 일으킨다. 낮은 캐리어 이동도를 갖는 디바이스는 큰 전압 강하 및 저항성 가열(ohmic heating)을 피하기 위해 통상적으로 얇은 층을 사용할 수밖에 없다. 이러한 얇은 층은 손실이 많은 애노드(anode) 및 캐소드(cathode)로 침투하는 레이저 발광 모드가 되게 하고, 이는 레이저 발광 임계치의 큰 증가를 발생시킨다(V.G.Kozlov 등의 J. Appl. Phys. 84, 4096[1998]을 참조). 유기 물질 내에서의 전자와 홀의 재결합은 Langevin 재결합(Langevin 재결합률이 캐리어 이동도로 스케일링됨)에 의해 지배되기 때문에, 낮은 캐리어 이동도로 인해 단일 여기자(single exciton)보다 전하 캐리어의 차수가 커지게 되는데, 이로 인한 결과 중 하나는 전하 유도형(폴라론) 흡수가 상당한 손실 메커니즘이 될 수 있다는 것이다(N.Tessler 등의 Appl. Phys. Lett. 74, 2764[1999]을 참조). 레이저 디바이스가 약 100 W/cm2의 지금까지 보고된 최저 레이저 발광 임계치(M.Berggren 등의 Nature 389,466[1997]를 참조)를 사용하며, 상술된 손실 메커니즘을 무시하고, 5 % 내부 양자 효율(quantum efficiency)을 가진다고 가정하면, 전기적으로 펌프된 레이저 발광 임계치의 하한치는 1000 A/cm2가 될 것이다. 이들 손실 메커니즘을 포함한다면, 레이저 발광 임계치는 유기 디바이스에 의해 유지될 수 있으며 지금까지 보고된 최고 전류 밀도인 1000 A/cm2를 초과할 것이다(N. Tessler,Adv.Mater.19,64[1998]을 참조).
이러한 문제를 피하는 한가지 방법은 레이저 발광 매체로서 비정질 유기 물질을 사용하는 대신 결정성 유기 물질을 사용하는 것이다. 이러한 방법은 최근에 실행되었는데(J.H. Schon, Science 289, 599[2000]을 참조), 여기서 단결정 테트라신(single crystal tetracene)을 사용하여 Fabry-Perot 공진기를 구성하였다. 결정성 테트라신을 사용함으로써, 보다 큰 전류 밀도를 얻을 수 있고 두꺼운 층을 사용할 수 있으며, 캐리어 이동도가 2 cm2/(V-s)와 비슷하므로, 폴라론 흡수가 훨씬 낮아진다. 이로 인해 실온 임계 전류 밀도가 대략 1500 A/cm2가 된다. 유기계 레이저의 장점 중의 하나는, 물질이 통상적으로 비정질이기 때문에, 디바이스를 저렴하게 형성할 수 있으며 임의의 유형의 기판 상에서도 성장할 수 있다는 것이다. 단결정 유기계 레이저 방법은 이 두 가지 장점 모두를 가지지 않는다.
몇몇 다른 이들은 무기 발광 다이오드(M.D. McGehee 등의 Appl. Phys. Lett. 72,1536[1998]을 참조) 또는 유기 발광 다이오드(Berggren 등의 미국 특허 5,881,089)의 발광 다이오드(LED)를 갖는 유기 레이저 공동을 펌프하는 것을 제안하였다. McGehee 등은 InGaN LED를 사용하여 레이저 펌프를 시도하기 위해 적어도 한 차수만큼 그들의 임계치를 낮출 필요가 있다고 설명한다(M.D. McGehee 등의 Appl. Phys. Lett. 72,1536[1998]을 참조). Berggren 등은 디바이스의 한 부분(유기 LED 부분)은 인코히어런트 방사(incoherent radiation)를 제공하는 한편, 인접하는 부분(레이저 공동)은 광학적 다운 컨버전(optical down conversion), 이득 및 광학적 피드백을 제공하는 모든 유기 단일 레이저(an all organic unitary laser)의 제조를 제안한다(미국 특허 5,881,089). Berggren 등은 레이저 발광 공동이 패싯(facets)을 갖는 도파관, 분산형 피드백 도파관 공동, 분사된 브래그 반사기 도파관 공동(a distributed-Bragg-reflector waveguide 공진기)이거나, 광자 격자 공동(a photonic-lattice 공진기)이어야 한다고 진술한다. Berggren 등은 오직 디바이스의 유기 발광 다이오드(OLED) 부분에 대한 데이터(전류-전압 및 전압-휘도 특성)만을 보여 주었다. 디바이스의 레이저 발광 특성에 대해, 그들의 유일한 의견은 디바이스가 약 620 nm의 코히어런트 방사를 생성했다는 것이다. Berggren 등은 디바이스의 레이저 발광 동작에 대해 임의의 추가적인 세부 사항을 제공하지 않았기 때문에, 그 디바이스가 그의 OLED 부분으로부터의 여기에 의해 레이저를 발광하였는지 여부를 판단하기 어렵다.
본 발명의 목적은 레이저 광을 생성하는 레이저 공동 구조물로의 입력으로서 인코히어런트 발광 디바이스에 의해 생성된 광을 사용하는 개선된 장치를 제공하는 것이다. 수직형 레이저 공동(vertical laser 공진기)이 인코히어런트 발광 디바이스로부터 인코히어런트 광을 수광하는 데 특히 적합하다는 것이 알려져 왔다.
이러한 목적은, (a) 발광층 및 발광층 양단에 전계를 인가하여 인코히어런트 발광 디바이스로부터 투과되는 광을 생성하는 수단을 포함하는 인코히어런트 발광 디바이스와, (b) 인코히어런트 발광 디바이스로부터 투과된 광을 수광하도록 배치된 수직형 레이저 공동 구조물 -수직형 레이저 공동 구조물은 (i) 인코히어런트 발광 디바이스로부터 광을 수광하며 사전결정된 파장 범위에 걸쳐 대부분 투과성이거나 반사성인 제 1 수단과, (ii) 인코히어런트 발광 디바이스 및 제 1 광 수광 수단으로부터 광을 수광하여 레이저 광을 생성하는 유기 활성층과, (iii) 유기 활성층으로부터의 광을 다시 유기 활성층으로 반사시키는 제 2 수단을 포함하되, 제 1 및 제 2 수단의 결합이 레이저 광을 투과시킴- 을 포함하는 레이저 방출 장치에 의해 달성된다.
본 발명의 장점은 상부 및 하부 반사기에 대한 고반사율 유전체 다층 미러를 포함하는 수직형 공동 디자인을 사용하며, 작은 분자량을 갖는 유기 물질로 구성된 활성 물질을 갖는다는 것이다. 이로써, 레이저 공동은 매우 낮은 임계치를 갖는다. 이는 1) 작은 활성 체적, 2) 손실이 매우 낮은 고반사율 유전체 미러의 사용, 3) 레이저 발광 매체가 하부 유전체 스택 상에 매우 균일하게 증착될 수 있는 작은 분자량을 갖는 유기 물질로 구성된다는 점, 4) 레이저 발광 매체가 호스트 유기 물질(host organic material)(인코히어런트 방사를 흡수함) 및 작은 체적율 도펀트 유기 물질(레이저 광을 방출함)로 구성되어, 높은 양자 효율과 낮은 산란/흡수 손실을 초래함으로 인한 결과이다. 펌프 광 빔의 단면적 및 펄스 폭(마이크로초와 비슷함)을 크게 증가시킴으로써 임계 전력 밀도가 몇 차수만큼 떨어졌다는 것도 우연히 발견되었다. 수직형 레이저 공동에 대한 매우 낮은 임계치로 인해, 공동이 레이저 발광을 하도록 하기 위해 고전력 밀도 디바이스(집속된 레이저 광(focused laser light))를 사용할 필요가 없다. 이로써, 집속되지 않은 OLED 방사와 같은 저전력 밀도 디바이스가 레이저 공동을 펌프하도록 사용하기에 충분한 광원이 된다. 유기계 레이저 공동과 OLED 펌프 소스를 결합함으로써, 큰 파장 범위에 걸쳐 튜닝될 수 있는 광 출력을 갖는 저렴한 다용도 레이저 소스가 생성된다.
두 부분으로 된 전기 구동형 유기 고체 상태 레이저 장치의 구성 및 성능을 보다 완전하게 이해하기 위해, 도 1의 종래 기술의 유기 레이저 공동 디바이스(100)가 기술될 것이다.
도 1에 도시된 종래 기술에서, 유기 레이저 공동 디바이스(100)는 투명 기판(105)을 가지며, 그 위에 미러 층(110)이 형성된다. 투명 기판(105)은 유리 또는 석영이 될 수 있으며, 미러 층(110)은 분산형 브래그 반사기(DBR:distributed Bragg reflector) 유전체 미러 스택이다. DBR 미러는 λ/4 두께의 유전체 층으로 구성되며, 여기서 λ는 DBR 미러 반사 정지 밴드(DBR mirror reflective stopband)의 중앙 파장을 나타내며, 스택은 고 굴절률 층과 저 굴절률 층을 교번한다. DBR 미러의 반사율은 통상적으로 99 %를 초과한다. DBR 미러를 형성하는 데 사용되는 통상적인 유전체 물질은 저 굴절률 물질로는 SiO2이며 고 굴절률 물질로는 TiO2 또는 Ta2O5이다. 유기 활성층(115)은 DBR 미러(110) 상에 형성된다. 활성층(115)은 저 분자량 유기 물질 또는 복합 폴리머 유기 물질(conjugated polymer organic material)로 구성될 수 있다. 저 분자량 유기 물질은 통상적으로 고진공 열적 기화(high-vacuum thermal evaporation)에 의해 증착되며, 복합 폴리머는 통상적으로 스핀 캐스팅(spin casting)에 의해 형성된다. 금속(120)이 열적 기화에 의해 활성층(115) 상에 증착된다. 통상적으로 금속은 90 %를 초과하는 반사율을 갖는 은 또는 알루미늄이다. 디바이스(100)의 레이저 발광을 위해, 활성 물질(115)은 입사 광 빔(125)에 의해 광학적으로 펌프된다. 입사 광 빔(125)이 높은 광학 에너지 밀도를 활성층(115)에 전달할 필요가 있으므로, 통상적으로 입사 광원인 레이저를 적당한 렌즈와 결합하여 사용한다. 활성 물질(115)은 입사 펌프 빔을 흡수한 다음, 그 에너지의 일정 부분을 보다 긴 파장의 광으로서 방출한다. 장파장 광의 일부는 원하지 않은 자발 방사로 방출되지만, 나머지는 층들의 면에 수직인 방향을 향하며 하부 DBR 미러(110) 및 투명 기판(105)을 통해 디바이스를 빠져나가는 유도 방사(130)로서 방출된다.
종래 기술 디바이스(100)의 높은 레이저 발광 임계치는 많은 요인의 결과이다. 반사기 중 하나로서 금속층을 사용함으로써, 레이저 공동의 내부에서 각각의 왕복 이동(round trip) 동안 레이저 광의 대략 10 %가 손실된다. 또한, 약 150 nm의 활성층 내부에 금속을 포함함으로써, 활성 물질의 형광성(fluorescence)이 상당히 소멸될 수 있다(K. B. Kahen, Appl. Phys. Lett. 78,1649[2001]을 참조). 또한, 통상적으로 복합 폴리머를 활성 물질로 사용한다. 이들 물질은 스핀 캐스팅에 의해 증착되므로, 활성층의 표면에 대해 양호한 두께 균일성을 얻기가 어렵다. 이러한 두께 불균일성으로 인해, 디바이스 상의 횡적 위치 함수로서의 왕복 이동 위상(round trip phase) 차이가 발생할 것이다. 이로써, 해로운 간섭이 발생하여 임계치를 더 높일 수 있다. 복합 폴리머 활성층(호스트-도펀트 결합을 사용하지 않음)에 대해 더 언급하고 싶은 사항은, 레이저 발광 파장에서 활성 물질로부터의 상당한 흡수가 존재한다는 것이다.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 전기적으로 펌프된 유기 고체 상태 레이저 장치(200)의 단면도이다. 이 장치는 두 부분으로 구성된다. 제 1 부분(201)은 수직형 레이저 공동인데, 기판(205)이 투명하거나 광학적으로 밀도가 높을 수 있다는 점과, 반사기(210,220) 양자 모두가 DBR 미러라는 점과, 활성층(215)이 호스트-도펀트 물질 시스템을 사용하는 유기물로부터 형성된다는 점에서, 종래 기술과 다르다. 바람직한 실시예에서, 층(205)은 Si 기판이지만, 그의 상부에 DBR 미러가 성장할 수 있는 광학적으로 평탄한 임의의 기판일 수 있다. DBR 미러(210)는 기판(205) 상에 증착된다. 통상적인 스퍼터링 또는 전자 빔(e-beam) 증착에 의해 성장하는 것이 바람직한데, 이는 유전체 층에 대해 정확한 두께를 얻는 것이 중요하기 때문이다. 수직형 레이저 공동으로부터 최적의 성능을 얻기 위해, 하부 DBR 미러는 레이저 광(230) 뿐만 아니라 입사 OLED 광(225)도 반사하도록 설계된다. 이로써, λ/4 두께의 교번 적층하는 고 굴절률 유전체 층 및 저 굴절률 유전체 층을 증착하는 것 이외에(여기서, λ는 원하는 레이저 발광 파장 부근에서 선택됨), OLED 광(225)에 대한 넓은 반사율 최대 영역을 얻기 위해 교번 적층하는 고 굴절률 유전체 층 및 저 굴절률 유전체 층이 추가로 증착된다. 특히, 활성층(215) 호스트 물질에 의해 흡수되는 OLED 광(225)의 그 부분을 반사할 필요가 있다. 레이저 발광 파장에서 하부 DBR 미러의 반사율이 99.9 %를 초과하며 OLED 광(225)에 대한 반사율 최대치는 90 %를 초과하는 것이 바람직하다. 유기 활성층(215)은 DBR 미러(210) 위에 증착되며, 통상적인 고진공(10-7 Torr) 열적 기상 증착 또는 용액으로부터의 스핀 캐스팅에 의해 형성될 수 있다. 낮은 임계치를 얻기 위해, 활성층(215)의 두께는 λ/2의 정수 배가 되는 것이 바람직하며, 여기서 λ는 레이저 발광 파장이다. 최저 임계치는 정수 배수가 1 또는 2가 되는 경우에 획득된다. 활성층(215)은 호스트 및 도펀트 유기 분자를 포함한다. 유기 분자가 저 분자량을 갖는 것이 바람직한데, 이는 일반적으로 이러한 유기 분자가 더 균일하게 증착될 수 있기 때문이다. 본 발명에서 사용되는 호스트 물질은 OLED 광(225)을 충분히 흡수하고 그들의 여기 에너지의 대부분을 포스터 에너지 전달(Forster energy tranfer)를 통해 도펀트 물질에 전달할 수 있는 임의의 물질로부터 선택된다. 당업자는 포스터 에너지 전달 이론에 익숙하며, 이 포스터 에너지 전달은 호스트 및 도펀트 분자 간의 에너지의 비방사성 전달(radiationless transfer)을 포함한다. 적색 방출 레이저에 유용한 호스트-도펀트 결합의 예는 호스트로서 알루미늄 트리스(8-하이드록시퀴놀린)(Alq)(aluminum tris(8-hydroxyquinoline) 및 적색 방출 도펀트로서 4-(디사이아노메틸렌)-2-티-부틸-6-(1,1,7,7-테트라메틸줄롤리딜-9-에닐)-4에이치-파이란(DCJTB)(4-(dicyanomethylene)-2-t-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran)의 결합이다. DBR 미러(220)는 활성층(215) 위에 증착된다. DBR 미러는 통상적인 e-빔 증착에 의해서도 증착되지만, 이 경우에는 증착 공정 동안 유기물의 온도를 75 ℃ 미만으로 유지하는 것이 바람직하다. DBR 미러(220)는 레이저 발광 파장 λ1에서 고 반사율을 얻기 위해 λ/4 두께의 교번 적층하는 고 굴절률 유전체 층 및 저 굴절률 유전체 층으로 구성되며, 이 이외에 교번 적층하는 고 굴절률 유전체 층 및 저 굴절률 유전체 층이 OLED 광(225)에 대한 넓은 투과율 최대 영역을 얻기 위해서도 증착된다. 레이저 발광 파장에서 상부 DBR 미러(220)의 반사율이 98 %를 초과하며 상부 DBR 미러는 OLED 광(225)의 90 %를 초과하여 투과하는 것이 바람직하다.
유기 고체 상태 레이저 디바이스(200)의 제 2 부분(231)은 스펙트럼의 사전결정된 부분 내의 인코히어런트 광을 생성하는 하나 이상의 전기 구동형 유기 발광 다이오드 디바이스이다. OLED 디바이스의 실례에 대해서는 Hung 등에게 공동으로 양도된 미국 특허 6,172,459 및 본 명세서에 인용된 참조 문헌들을 참조하면 되는데, 이들 개시 내용은 참조로써 인용된다.
유기 발광 디바이스(231)는 그 위에 투명 홀 주입 애노드(240)가 형성되는 투명 기판(235)을 갖는다. 기판(235)은 유리 또는 수정이 될 수 있으며, 애노드(240)는 기판(235) 상에 형성된 얇은 산화 인듐 주석(ITO) 층인 것이 바람직하다. ITO는 기화, 스퍼터링, 화학 기상 증착에 의해 증착될 수 있으며 바람직하게는 20-150 nm의 두께를 갖는다. 유기 홀 전송층(245)은 애노드(240) 상에 형성되며, 유기 발광층(250)은 홀 전송층(245) 상에 형성되고, 유기 전자 전송층(225)은 발광층(250) 상에 형성된다. 이 세 층에 대한 예로서, 유용한 구조물은 홀 전송층(245)에 대해서는 4,4'-bis[N-(1-나프틸)-N-페닐라미노]비페닐(NPB)(4-4'-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]biphenyl)와 같은 디아민(diamine) 층을 포함하며, 발광층(250)에 대해서는 도핑되지 않은 9,10-Bis(2-나프탈레닐)안트라신(ADN)(9,10-Bis(2-naphthalenyl)anthracene)을 포함하며, 전자 전송층(255)에 대해서는 Alq를 포함한다. 이러한 유기물은 통상적으로 고진공 열적 기화에 의해 준비된다. 이들의 바람직한 두께는 NPB는 40-250 nm이며, ADN은 10-50 nm이며, Alq는 10-200 nm이다. 마지막으로, 캐소드 층(260)이 전자 전송층(255) 상에 형성되는데, 이 캐소드 층은 4.0 eV 미만의 일함수를 갖도록 선택된 물질로 구성된다. 바람직한 캐소드 층(260)은 MgAg이며, 여기서 MgAg 체적비율은 10:1이다. 이 층은 통상적인 열적 기상 증착에 의해 형성될 수 있으며 두께는 바람직하게는 50-300 nm이다. 당업자가 잘 아는 바와 같이, 전압 V가 캐소드 및 애노드 양단에 인가되어, 발광층이 펌프 빔 광을 생성하게 하는 데 필요한 전계를 제공할 수 있으며, 생성된 펌프 빔 광은 유기 발광 다이오드 디바이스로부터 투과된다. 전압 V은 연속적이거나 펄스형일 수 있다.
통상적인 바이어스 조건 하에서, 전자(음전하 캐리어)는 캐소드(260)에서 유기 전자 전송층(255)으로 주입될 것이며, 홀(양전하 캐리어)은 애노드(240)에서 유기 홀 전송층(245)으로 주입될 것이다. 전자 및 홀은 대응하는 유기층(255,245)을 통해 유기 발광층(250)으로 전송된다. 유기 발광층(250)에서 전자 및 홀은 주로 홀 전송층(245)과 발광층(250) 사이의 접합부 근처에서 재결합한다. 이러한 재결합으로 인해, 유기 발광층(250)으로부터 광이 방출된다. 이 발광층에서 생성된 광 중 대략 50 %는 기판(235) 방향으로 직접 방출되며, 나머지 50 %는 캐소드(260)를 향해서 방출되는데, 이 광은 기판 방향으로 부분적으로 재반사된다. 이 재반사된 광과 직접 방출된 광의 결합이 기판(235)을 통해 디바이스를 빠져나가는 총 광(225)이 된다.
유기 발광 디바이스(231)를 빠져나간 후에, OLED 광(225)은 상부 DBR 미러(220)를 통해 레이저 공동(201)으로 입사된다. 상부 DBR 미러 설계로 인해, 대부분의 OLED 광은 활성층(215)으로 들어간다. 구조상의 이유로, 활성층 호스트는 OLED 광(225)의 일정 부분을 흡수한다. (활성층의 흡수 길이가 너무 작은 경우에) 흡수되지 않은 광의 일부, 즉, 광(225)의 나머지 부분은 하부 DBR 미러 층(210)으로 입사되고, 여기서 설계상의 이유로 광의 대부분이 두 번째 입사를 위한 활성층으로 재반사된다. 이 두 번째 입사 동안, OLED 광(225)의 다른 부분이 활성층 호스트에 의해 흡수된다. 포스터 에너지 전달 메커니즘을 통해, 호스트에 의해 흡수된 광 에너지는 도펀트 분자로 비방사적으로 전달된다. 도펀트 분자가 방출에 대해 높은 양자 효율을 갖는 것이 바람직한데, 그 이유는 이로써 비방사적으로 전달된 에너지의 대부분이 보다 긴 파장 광으로서 재방출되기 때문이다. 예컨대, OLED 발광 물질은 ADN이고 활성층 호스트는 Alq이며 활성층 도펀트는 DCJTB일 경우, 방출된 OLED 광은 청색이며, Alq는 주로 청색 범위에서 흡수하며, DCJTB는 적색 범위에서 방출한다. 레이저 공동(201)은 적색광, 특히 상부 및 하부 DBR 미러가 그들의 최고 반사율을 가지는 파장에 대해 하이-Q 공동이 되도록 설계된다. 당업자는 레이저 발광이 최고 순 이득을 갖는 특정 파장에서 발생한다는 이론을 알고 있다. 이 파장에서, 레이저 광(230)은 주로 상부 DBR 미러(220)를 통해 방출(이는 설계상의 이유로 하부 DBR 미러의 미러 손실이 상부 DBR 미러의 미러 손실보다 휠씬 작기 때문임)되기 이전에 상부 DBR 미러 및 하부 DBR 미러 사이에서 여러 번 반사된다.
도 3은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 도 3에서, 수직형 레이저 공동 및 전기 구동형 유기 발광 다이오드 디바이스는 집적형 디바이스로 결합된다. 도 3의 유기 고체 상태 레이저 디바이스는 다음과 같은 사실을 제외하면 도 2의 레이저와 매우 유사하게 동작한다. 이 실시예의 경우, 투명 기판 층(235)이 수직형 레이저 공동 및 OLED 디바이스 양자 모두를 위한 기판이다. 도 2에 대하여 도 3의 실시예의 다른 주요한 차이는 OLED 광(225)이 하부 DBR 미러(210)를 통해 수직형 레이저 공동에 입사된다는 것이다. 이로써, 하부 DBR 미러(210)는 교번 적층하는 고 굴절률 유전체 층과 저 굴절률 유전체 층으로 구성되어, 레이저 광(230)의 파장에서 반사율이 99,9 % 이상이며, OLED 광(225)의 90% 이상을 투과시킨다. 이와 부합되게, 상부 DBR 미러(220)도 교번 적층하는 고 굴절률 유전체 층과 저 굴절률 유전체 층으로 구성되어, 레이저 광(230)의 파장에서 반사율이 98 % 이상이며, OLED 광(225)의 90 % 이상을 반사한다. 본 발명은 인코히어런트 광원이 기판 상에 직접 실장되며 수직형 레이저 공동 구조물은 인코히어런트 광원 상에 실장되는 경우를 포함한다.
다음 실시예들은 본 발명을 보다 완전히 이해하기 위해 제공되지만, 본 발명이 이들로 한정되는 것이 아니다.
실시예 1
도 2에 도시된 유기 고체 상태 레이저 디바이스의 일반적인 레이저 발광 특성을 결정하기 위해, 수직형 레이저 공동 구조물이 사전 세정된 4 인치 실리콘 기판 상에 형성된다. 하부 DBR 미러가 통상적인 전자빔 증착에 의해 기판 상에 증착되며, 하부 DBR 미러는 각각 Ta2O5 및 SiO2로 이루어진 교번 적층하는 고 굴절률 층 및 저 굴절률 층으로 구성된다. 이로써 형성된 미러는 600 nm 및 720 nm 사이의 99 % 이상의 반사 정지 밴드를 가지며, 여기서 660 nm의 중앙 파장에서 미러의 반사율은 99.999 % 이상이다. 하부 DBR 미러의 상부 위에 DCJTB가 1 % 도핑된 200 nm의 Alq로 구성된 활성층이 고진공 열적 기화에 의해 증착된다. 마지막으로, 상부 DBR 미러가 저온 e-빔 증착에 의해 증착되어, Si 기판의 측정 온도는 72 ℃ 이하로 유지된다. 상부 DBR 미러는 각각 TiO2 및 SiO2로 이루어진 교번 적층하는 고 굴절률 층 및 저 굴절률 층으로 구성된다. 이로써 형성된 미러는 665 nm 및 775 nm 사이의 99 % 이상의 반사 정지 밴드를 가지며, 여기서 720 nm의 중앙 파장에서 미러의 반사율은 99.9 % 이상이다. 활성층의 두께는 수직형 레이저 공동 구조물이 대략 690 nm의 레이저 발광 파장 λ1을 갖도록 선택된다. 보다 구체적으로는, 활성층의 두께는 λ1/2n 을 갖도록 선택되며, 여기서 n(=1.691)은 690 nm에서 측정된 활성 물질의 굴절률이다.
수직형 레이저 공동 구조물은 청색 GaN 레이저 다이오드(λ=419 nm)를 사용하여 광학적으로 펌프된다. 이 다이오드는 함수 발생기(HP)에 의해 50 ns 펄스를 생성하도록 8 V에서 4KHz 반복률로 구동된다. 8 V에서 다이오드는 약 30 mW cw 출력을 낸다고 판단된다. 160 mm 렌즈를 사용하여, 펌프 빔은 수직형 레이저 공동 구조물의 표면 상에 수직으로 집속(focus)되어, 스폿 크기(spot size)가 62 ㎛로 측정된다. 펄스의 에너지는 교정된 중성 밀도 필터(calibrated neutral density filters)를 사용하여 변화된다. (대략 16°의 완전 각도 수용 콘(16°full angle acceptance cone)을 갖는) 공동 수직 방향에서의 방출 스펙트럼은 이중 모노크로메이터(monochromator)(Spex)를 사용하여 빈번하게 분산되고, 냉각 광전자증배관(a cooled photomultiplier tube)(Hamamatsu)에 의해 검출된다.
도 4는 684 nm에서의 레이저 전이 및 626 nm에서의 자발 방출 피크의 입력 여기 전력에 대한 출력 전력의 의존도의 로그 대 로그 플롯도이다. 626 nm에서의 자발 방출 피크는 반사 정지 밴드(665-775 nm)를 벗어난 상부 DBR 미러의 반사율에서의 급격한 하락에 의한 것이며, 이로써, 626 nm에서 측정된 상부 스택의 반사율은 대략 3 %가 된다. 도면에서 도시된 바와 같이, 레이저 발광 전이만이 낮은 여기 에너지에 대한 전력 플롯에서의 킨크(kink)를 보이며, 두 전이 모두 소멸 현상(a quenching phenomenon)으로 인해 높은 전력 밀도에서 롤 오프(roll-off)된다. 임계 펌프 전력 밀도가 현재까지 문헌에 보고된 최저 임계치(M.Berggren 등의 Nature 389,466[1997] 및 T.Granlund 등의 Chem. Phys. Lett. 288.879[1998])보다 차수가 작은, 대략 0.06 W/cm2(또는 3 nJ/cm2)이라는 점이 상당히 중요하다. 마지막으로, 도면은 레이저 발광 전이의 경사가 자발 방출 특징의 경사보다 큼(0.91 대 0.75임)을 나타낸다. 레이저 발광 전이에 대한 전력 플롯에서의 킨크 및 보다 큰 경사 이외에, 레이저 발광에 대한 추가적인 증거가 도 5에서 나타나는데, 도 5는 684 nm 근방에서의 레이저 발광 피크의 고 해상도 스펙트럼을 도시한다. 피크의 FWHM가 모노크로메이터의 해상도 한계치인 0.4 nm 이므로, 레이저 발광 전이는 적어도 이 정도로 좁다. 한편, 626 nm에서 측정된 자발 방출 피크의 FWHM은 7 nm이다. 두 피크 모두 0.6 W/cm2(레이저 발광 임계치보다 큰 차수임)의 입력 전력에서 측정되었다.
이 실시예는 본 설계의 수직형 레이저 공동 구조물을 사용함으로써, 레이저 발광 임계치가 상당히 낮아질 수 있음을 나타낸다. 이러한 낮은 임계치로 인해, 인코히어런트 광원을 사용하여 레이저 공동을 여기시킬 수 있다.
실시예 2
이 실시예에서는 실시예 1에서 기술된 것과 유사한 수직형 레이저 공동 구조물이 논의될 것이다. (실리콘 기판을 갖는) 세 개의 공동은 명목상 660 nm에서 레이저 발광하도록 구성된다. 공동 A는 λ1/2n (=195 nm)의 활성층 두께를 가지고, 공동 B는 λ1/n(=390 nm)의 활성층 두께를 가지며, 공동 C는 2λ1/n(=780 nm)의 활성층 두께를 갖는다. 이 모든 세 가지 활성층은 DCJTB가 1 % 도핑된 Alq로 구성된다. 상부 및 하부 DBR 미러는 모든 세 가지 경우에서 동일하며, 다음과 같이 구성된다. 하부 DBR 미러는 각기 TiO2 및 SiO2로 이루어진 교번 적층하는 고 굴절률 층 및 저 굴절률 층으로 구성된다. 이로써 형성된 미러는 580 nm 및 750 nm 사이의 99% 이상의 반사 정지 밴드를 가지며, 여기서 665 nm의 중앙 파장에서 미러의 반사율은 99.999 % 이상이 된다. 또한, 미러는 445 nm에 집중되는 넓은 반사율 최대 영역을 가지며, 이 반사율 최대 영역의 피크 반사율은 92 % 이상이다. 상부 DBR 미러도 각각 TiO2 및 SiO2로 이루어진 교번 적층하는 고 굴절률 층 및 저 굴절률 층으로 구성된다. 이로써 형성된 미러는 625 nm 및 745 nm 사이의 99 % 이상의 반사 정지 밴드를 가지며, 여기서 685 nm의 중앙 파장에서 미러의 반사율은 99.9% 이상이 된다. 또한, 미러는 445 nm에 집중되는 넓은 투과율 최대 영역을 가지며, 평균 투과율은 97 % 보다 크다.
도 6은 공동 A(195 nm 두께의 활성층) 및 공동 C(780 nm 두께의 활성층)의 입력 여기 전력에 대한 출력 전력의 의존도의 로그 대 로그 플롯도이며, 여기서 여기 소스는 8 V에서 5 KHz 반복률로 동작하여 50 ns의 광폭 펄스를 생성하는 GaN 레이저 다이오드이다. 공동 A 및 공동 C에 대해, 레이저 발광 전이는 각각 671.5 nm와 681 nm에서 발생한다. 도면은 레이저 발광 전이가 더 두꺼운 활성층을 포함하는 미세공동에 대해 보다 현저함을 나타낸다. 이러한 미세공동 관찰 기록은 Yokoyama 등에 의해 이전에 언급되었으며(H.Yokoyama 등의 Appl.Phys.Lett.58,2598[1991])을 참조), 수직형 공동이 레이저 광을 생성하고 있다는 다른 증거이다. Yokoyama 등의 결과와 일치하게, 도면은 임계 전력이 활성층 두께가 195 nm에서 780 nm로 증가함에 따라 (0.07 W/cm2에서 0.22 W/cm2으로) 증가함을 나타낸다. 공동 C의 경우에는, 임계 전력 밀도가 급한 경사 전이 영역의 종단에서 취해지며, 보다 가능하게는, 임계치가 전이 영역 내의 어느 지점에서 발생한다는 데에 주목할 필요가 있다.
공동 A에 대해, 도 7은 (레이저 발광 임계치보다 두 차수 큰) 7 W/cm2의 입력 여기 전력에 대한, 671.5 nm에서의 레이저 발광 전이 및 594 nm에서의 자발 방출 피크의 스펙트럼을 도시한다. 자발적 방출 피크는 그의 반사 정지 밴드(625 nm-745 nm)를 벗어난 상부 DBR 미러의 반사율의 급격한 하락으로 인해 나타난다. 이전처럼, 그것의 FWHM은 약 7 nm이다. 도면은 공동의 방출 스펙트럼이 고이득, 특히 협폭 레이저 전이가 거의 지배적임을 나타낸다.
도 8은 공동 B1, B2, B3로 지칭되는 세 개의 상이한 입력 빔 여기 조건에 대한 공동 B의, 입력 여기 전력에 대한 출력 전력의 의존도의 로그 대 로그 플롯도이다. 공동 B1-B3는 세 개의 상이한 레이저 펌프 빔 조건을 지칭하는데, B1은 10 KHz 반복률, 10 ns 펄스폭, 62 ㎛ 원형 빔 스폿이며, B2는 4 KHz 반복률, 50 ns 펄스폭, 2.5 mm 광폭 정방형 스폿이며, B3는 4 KHz 반복률, 2 ㎲ 펄스폭, 2.5 mm 광폭 정방형 스폿이다. 이들 세 가지 모두는 각각 8, 8, 7 볼트의 전압에서 동작하는 GaN 레이저 다이오드를 사용하여 여기된다(여기서 7 볼트는 약 22 mW cw에 해당함). 세 공동 모두는 666 nm 근방의 레이저 발광 파장을 갖는다. 도면으로부터의 일반적 경향은 빔 스폿 크기 및 펄스 폭이 (아래와 같이) 증가함으로써 임계 전력 밀도가 감소한다는 것이다. 도 8의 결과와 도 6의 결과를 비교하면, 공동 B1에 대한 임계 전력 밀도 결과(0.14 W/cm2)가 공동 A 에 대한 결과(0.07 W/cm2) 및 공동 C에 대한 결과(0.22 W/cm2)와 일치함이 나타난다. 이로써, 10 ns 펌프 빔 펄스 폭에서 50ns 펌프 빔 펄스 폭으로 증가하는 것은 어떠한 영향(많아야 약간의 영향)도 주지 않는다. 공동 B1 및 공동 B2를 비교하면, 입력 빔 스폿 면적을 2000 배 증가시킴으로써 임계치가 35 배 하락하는 것이 나타난다. 임계치 초과 및 임계치 미만 로그 대 로그 전력 곡선 경사도는 이들 두 조건과 상당히 유사하다. 즉, 공동 B1에 대해서는 0.68 및 0.96이며 공동 B2에 대해서는 0.71 및 0.91이다(공동 A에 대해서는 대응하는 경사도가 0.76 및 0.92임). 다음으로 공동 B2와 B3을 비교하면, 펄스 폭을 50 ns에서 2 ㎲로 증가시킴으로써 임계치 전력 밀도가 10 배 감소하여 0.0004 W/cm2 가 됨을 알 수 있다. 특히, 임계치 초과 로그 대 로그 커브 경사도는 0.92로 거의 변하지 않고 유지되며, 임계치 미만 경사도는 1.24로 현저하게 증가하여 레이저 발광 전이 영역이 된다. 이 두 결과를 조합하여(공동 B1 및 B3를 비교하면), 스폿 크기가 3×10-5 cm2에서 0.063 cm2으로 증가하고 펌프 빔 폭도 50 ns에서 2 ㎲로 증가하면, 임계치 전력 밀도가 두 차수 이상 감소하게 된다. 마지막으로, 공동 B3에 대해, 전력 변환 효율(레이저 전력 출력을 펌프 빔 전력 입력으로 나눈 값)은 임계치 입력 전력 밀도보다 한 차수 큰 대략 0.06 %로 결정된다. 이로써, 1 ㎼ 의 적색 출력 전력을 생성하기 위해 1.67 mW의 청색 입력 전력이 필요하다. 상부 DBR 미러 반사율을 낮추며 레이저 발광 모드를 횡적으로 어느 정도 제한함으로써, 전력 변환 효율 수치를 상당히 증가시킬 수 있다.
이 실시예는 펌프 빔 펄스 폭 및 빔 크기를 증가시킴으로써 레이저 발광 임계치 전력 밀도를 현저히 감소시킬 수 있으며, 이로써 OLED 구동형 (전기적으로 펌프됨) 레이저 공동을 인에이블링할 것임을 설명한다.
실시예 3
이는 도 2에 주어진 실시예의 예이며, 여기서는 유기 발광 다이오드(231)로부터의 인코히어런트 광 출력(225)이 수직형 레이저 공동 구조물(201)을 구동하는 데 사용된다. 실시예 2에 기술된 바와 같이, 공동 A 및 공동 B는 수직형 레이저 공동 구조물로서 사용되며, OLED 디바이스는 다음과 같이 구성된다. a) 85 nm 두께의 ITO 코팅 유리로 이루어진 투명 애노드가 상업용 세제로 초음파처리되며, 탈이온화수로 린스되며, 톨루엔 기체로 탈지되며, 강한 산화제와 접촉하게 된다. b) 150 nm 두께의 NPB 홀 전송층이 통상적인 열적 기상 증착에 의해 ITO 애노드 상에 증착된다. c) 30 nm 두께의 ADN 발광층이 통상적인 열적 기상 증착에 의해 NPB 층 상에 증착된다. d) 20 nm 두께의 Alq 전자 전송층이 통상적인 열적 기상 증착에 의해 발광층 상에 증착된다. e) 100 nm 두께의 MgAg 캐소드가 통상적인 열적 기상 증착에 의해 전자 전송층 상에 증착되며, 여기서 Mg와 Ag의 체적 비율은 10:1이다.
OLED 디바이스는 하이 임피던스 부하에 0 V 내지 24 V의 전압을 전달할 수 있는 증폭기(Avtech)와 직렬로 연결된 함수 발생기(HP)에 의해 전기적으로 구동된다. OLED 디바이스에 전달된 전류를 모니터링하기 위해, 27 Ω의 저항이 OLED와 직렬로 연결되며 그의 전압은 100 MHz 디지털 오실로스코프(Textronics)에 의해 측정된다. 한 쌍의 60 mm 렌즈가 OLED 픽셀(3 mm × 3 mm)로부터의 출력을 수직형 레이저 공동 구조물의 표면 상으로 수직으로 1:1 투사하는 데 사용된다.
20 mA/cm2의 cw 구동 전류에서, OLED 디바이스의 발광(radiance)(수직으로 보는 방향으로 집광됨)은 1.46 W/(Sr-m2)로 측정된다. 도 9는 OLED의 상대적인 발광 스펙트럼 플롯도이다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 피크 발광은 448 nm에서 발생한다. Alq 흡수 계수가 450 nm에서 급격하게 떨어지기 시작하므로, OLED 출력의 일부만이 레이저 공동에 의해 흡수된다.
도 10은 OLED 디바이스에 의해 생성된 인코히어런트 광에 의해 구동된 공동 A로부터의 레이저 출력의 스펙트럼 도면이다. 결과는 임계치 바로 위의 OLED 전류로 주어진다. 스펙트럼은 도 5에서 사용된 모노크로메이터보다 근소하게 작은 해상도(0.40 nm 대신 0.55 nm임)를 갖는 모노크로메이터에 의해 측정된다. 이로써, 레이저 선의 FWHM은 0.55 nm이다. 62 ㎛ 스폿으로 집속된 50 ns 광폭 레이저 펄스에 의해 구동된 공동 A에 있어서, 도 10에서 사용된 모노크로메이터는 0.55 nm의 스펙트럼 폭도 측정한다. 이로써, 레이저 발광 전이의 협한 정도(narrowness)는 시간 및 면적이 보다 넓은 인코히어런트 입력 펌프 빔의 영향을 받지 않는다.
도 11은 전기적으로 펌프된 유기 고체 상태 레이저 디바이스(여기서 공동 B가 수직형 레이저 공동 구조물임)의 OLED 전류 밀도에 대한 레이저 출력 전력의 의존도의 로그 대 로그 플롯도이다. 결과는 2 ㎲ 및 8 ㎲의 상이한 두 전류 펄스 폭에 대해 주어지며, 여기서 두 경우 모두 반복률은 4 KHz이다. 각각의 로그 대 로그 전력 곡선은 세 개의 선형 부분(및 두 개의 대응하는 킨크)을 나타낸다. 로그 대 로그 전력 플롯의 제 1 선형 부분의 높은 경사도는 OLED 디바이스의 RC 시상수(소형 OLED 구동 전류의 경우 1 ㎲와 비슷함)의 비선형 효과에 기인한다. 2 ㎲ 펄스폭 디바이스의 경우, 중간 및 상부 선형 부분은 각각 1.22 및 1.04의 경사도를 가지며, 이 경사도는 공동 B3(동일한 레이저 공동이지만, OLED 출력의 빔 형상 및 펄스 폭과 거의 일치하는 빔 형상 및 펄스 폭을 갖는 레이저 입력 빔으로 구동됨)을 참조하여 실시예 2에서 상술된 1.24 및 0.92와 매우 유사하다. 레이저 구동형 수직형 레이저 공동과 OLED 구동형 수직형 레이저 공동에 대한 전력 경사도 간의 유사성은, 전력 곡선 특성이 펌프 빔 전력 소스의 코히어런시(coherency) 또는 스펙트럼 특성에 의존하지 않음을 나타낸다. 도 11은 8 ㎲ 펄스폭 디바이스가 2 ㎲ 펄스폭 디바이스와 유사하게 동작하며, 8 ㎲ 펄스폭 디바이스의 중간 및 상부 부분의 선형 경사도는 각각 1.13 및 0.98임을 보인다. 도 11은 또한 임계 전류가 2 ㎲ 펄스폭 디바이스 및 8 ㎲ 펄스폭 디바이스에 대해 각각 대략 0.5 A/cm2 및 0.3 A/cm2임을 나타낸다. 상술된 바와 같이, 최근에 Schon 등에 의해 보고된 전기적으로 펌프된 결정성 유기 레이저(J.H.Schon, Science 289,599[2000] 참조)는 1500 A/cm2의 임계 전류를 가지며, 이 임계 전류 값은 이 실시예의 디바이스보다 5000 배 큰 값이다.
본 발명은 인코히어런트 광을 방출하는 발광 디바이스와 수직형 레이저 공동 구조물을 포함하는 레이저 방출 장치를 제공함으로써, 레이저의 임계 전류가 크게 낮아진다.
Claims (3)
- 레이저 방출 장치에 있어서,(a) 발광층 및 상기 발광층 양단에 전계를 인가하여 인코히어런트 발광 디바이스(an incoherent light-emitting device)로부터 투과되는(transmitted) 광을 생성하는 수단을 포함하는 상기 인코히어런트 발광 디바이스와,(b) 상기 인코히어런트 발광 디바이스로부터 투과된 펌프 빔 광(a pump beam light)을 수광하도록 배치된 수직형 레이저 공동 구조물(a vertical laser 공진기 structure)을 포함하되,상기 수직형 레이저 공동 구조물은,(i) 상기 인코히어런트 발광 디바이스로부터 광을 수광하며 사전결정된 파장 범위에 걸쳐 투과성이거나 반사성인 제 1 광 수광 수단과,(ii) 상기 인코히어런트 발광 디바이스 및 상기 제 1 광 수광 수단으로부터 광을 수광하여 레이저 광을 생성하는 유기 활성층(an organic active layer)과,(iii) 상기 유기 활성층으로부터의 광을 다시 상기 유기 활성층으로 반사시키는 제 2 광 수광 수단을 포함하되, 상기 제 1 및 제 2 광 수광 수단의 조합은 상기 레이저 광을 투과시키는레이저 방출 장치.
- 레이저 방출 장치에 있어서,(a) 발광층 및 상기 발광층 양단에 전계를 인가하여 유기 발광 디바이스로부터 투과되는 광을 생성하는 수단을 구비하는 상기 유기 발광 디바이스(an organic light-emitting device)와,(b) 상기 유기 발광 디바이스로부터 투과된 펌프 빔 광을 수광하도록 배치된 수직형 레이저 공동 구조물을 포함하되,상기 수직형 레이저 공동 구조물은,(i) 상기 유기 발광 디바이스로부터 광을 수광 및 투과하며, 사전결정된 파장 범위에 걸쳐 레이저 광에 대해 반사성인 제 1 DBR 미러(a first DBR mirror)와,(ii) 상기 제 1 DBR 미러로부터 투과된 광을 수광하여 레이저 광을 생성하는 유기 활성층과,(iii) 상기 유기 활성층으로부터 투과된 OLED 광 및 레이저 광을 다시 상기 유기 활성층으로 반사시키며 레이저 광을 투과시키는 제 2 DBR 미러를 포함하는레이저 방출 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 유기 발광 디바이스는,a) 투명 기판과,b) 상기 투명 기판 상에 배치된 투명 애노드 층과,c) 상기 애노드 층 상에 배치된 홀 전송층과,d) 상기 홀 전송층 상에 배치된 발광층과,e) 상기 발광층 상에 배치된 전자 전송층과,f) 상기 전자 전송층 상에 배치된 캐소드 층을 포함하는레이저 방출 장치.
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