KR101786534B1 - 광전자 컴포넌트 및 광전자 컴포넌트를 생성하기 위한 방법 - Google Patents
광전자 컴포넌트 및 광전자 컴포넌트를 생성하기 위한 방법 Download PDFInfo
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Abstract
다양한 실시예들에서, 광전자 컴포넌트(100)는 제공되고, 광전자 컴포넌트(100)는 제 1 유기 기능 층 구조(112); 제 2 유기 기능 층 구조(116); 및 제 1 유기 기능 층 구조(112)와 제 2 유기 기능 층 구조(116) 사이의 전하 캐리어 쌍 생성 층 구조(114)를 포함하고, 전하 캐리어 쌍 생성 층 구조(114)는 홀-전도 전하 캐리어 쌍 생성 층(310) 및 제 1 전자-전도 전하 캐리어 쌍 생성 층(306)을 포함하고; 그리고 홀-전도 전하 캐리어 쌍 생성 층(310)은 무기 물질 또는 무기 물질 혼합물을 포함하거나 그들로부터 형성되고, 제 1 전자-전도 전하 캐리어 쌍 생성 층(306)은 유기 물질 또는 유기 물질 혼합물을 포함하거나 그들로부터 형성된다. 208은 전자 수송 층을 표기하고, 302는 제 2 전자-전도 전하 캐리어 쌍 생성 층을 표기하고 304는 중간 층을 표기한다.
Description
다양한 실시예들은 광전자 컴포넌트 및 광전자 컴포넌트를 생성하기 위한 방법에 관한 것이다.
유기 기반 광전자 컴포넌트(예를 들어, 유기 발광 다이오드(OLED), 예를 들어 백색 유기 발광 다이오드(WOLED), 태양 전지, 등)는 보통 자신의 기계적 유연성 및 적당한 생성 조건들에 의해 특징이 지어진다. 무기 재료들로 구성된 컴포넌트와 비교할 때, 유기 기반 광전자 컴포넌트는 대면적 생성 방법들(예를 들어, 롤-투-롤(roll-to-roll) 생성 방법들)의 가능성으로 인해 잠재적으로 경제적으로 생성될 수 있다.
WOLED는 예를 들어 애노드와 캐소드 사이에 기능 층 시스템을 갖는 애노드와 캐소드로 이루어진다. 전류 흐름을 지시하기 위하여, 기능 층 시스템은 광이 생성되는 하나 또는 복수의 이미터 층/들, 전하 분리를 위하여 둘 또는 그 초과의 전하 생성 층들(CGL) 및 또한 홀 수송 층(들)(HTL)으로서 표기되는 하나 또는 복수의 전자 차단 층들로 각각 구성된 하나 또는 복수의 전하 생성 층 구조/들, 및 또한 전자 수송 층(들)(ETL)으로서 표기되는 하나 또는 복수의 홀 차단 층들로 이루어진다.
OLED들의 휘도는 그 중에서도 다이오드를 통해 흐를 수 있는 최대 전류 밀도에 의해 제한된다. OLED들의 휘도를 증가시키기 위하여, 연속하여 다른 OLED들의 상부에 하나 또는 복수의 OLED들을 결합하는 것(소위, 적층 또는 탠덤(tandem) OLED)은 알려져 있다. 다른 것 위에 하나를 적층함으로써, 사실상 동일한 효율성 및 동일한 휘도를 가진 OLED에서 상당히 보다 긴 수명들을 얻는 것은 가능한 반면, 동일한 전류 밀도를 사용하여 N-OLED 유닛들의 경우 N배의 휘도를 실현하는 것은 가능하다. 이 경우, OLED 유닛들이 서로 접촉하는 층들은 특정 중요성에 부합된다. 하나의 다이오드의 전자-전도 구역 및 다른 다이오드의 홀-전도 구역은 이들 층들에서 만난다. 이들 구역들 사이의 층들, 소위 전하 생성 층(CGL) 구조는 전자 홀 쌍들을 서로로부터 분리하고 전자들 및 홀들을 반대 방향들로 OLED 유닛들에 주입할 수 있어야 한다. 이것은 OLED 직렬 회로를 통하여 연속적인 전하 수송을 가능하게 한다.
하나를 다른 하나에 적층하기 위하여, 고도로 도핑된 pn 접합으로 이루어진 전하 생성 층들은 그러므로 요구된다.
가장 간단한 실시예에서, 전하 생성 층 구조는 종래에 직접 서로 연결되는 홀-전도 전하 생성 층 및 제 1 전자-전도 전하 생성 층으로 이루어지고, 그 결과 예시적으로 pn 접합이 형성된다. 이것은 pn 접합 또는 빌트-인(built-in) 전압에서 전위 점프를 생성한다.
전위 점프 또는 빌트-인 전압은 일 함수, 층들의 도핑, 및 또한 사용된 물질들을 통한 pn 접합에서 인터페이스 쌍극자들의 형성을 통해 영향을 받을 수 있다.
pn 접합에서, 공간 전하 존(space charge zone)은 형성되고, 상기 존 내에서 홀-전도 전하 생성 층의 전자들이 제 1 전자-전도 전하 생성 층으로 터널링한다. 종종 제 1 전하 생성 층은 물리적으로 제 2 전하 생성 층에 연결되고, 여기서 제 2 전자-전도 전하 생성 층은 종종 n-도핑 전하 생성 층이다.
역방향으로 전압이 pn 접합 양단에 인가되는 결과로서, 공간 전하 존에서 OLED 유닛들의 이미터 층들로 이동하는 전자들 및 홀들은 생성되고 상기 전자들 및 홀들은 재결합의 결과로서 전자기 복사선(예를 들어, 광)을 생성할 수 있다.
홀-전도 전하 생성 층 및 전자-전도 전하 생성 층들은 각각 하나 또는 복수의 유기 및/또는 무기 물질(들)(매트릭스)로 이루어질 수 있다.
전하 생성 층의 생성시, 매트릭스의 전도성을 증가시키기 위하여 그리고 전위 매칭 또는 에너지 레벨 매칭을 수행하기 위하여, 개별 매트릭스는 일반적으로 하나 또는 복수의 유기 또는 무기 물질들(도판트들)과 혼합된다. 이런 도핑은 매트릭스에서 전하 캐리어들로서 전자들(n-도핑; 도판트들, 예를 들어 작은 일 함수를 가진 금속들, 예를 들어 Na, Ca, Cs, Li, Mg 또는 이들의 화합물들, 예를 들어 Cs2CO3, Cs3PO4, 또는 회사 NOVALED로부터의 유기 도판트들, 예를 들어, NDN-1, NDN-26) 또는 홀들(p-도핑; 도판트, 예를 들어 전이 금속 산화물들, 예를 들어 MoOx, WOx, VOx, 유기 화합물들, 예를 들어 Cu(I)pFBz, F4-TCNQ, 또는 회사 NOVALED로부터의 유기 도판트들, 예를 들어 NDP-2, NDP-9)을 생성할 수 있다.
제 1 전자-전도 전하 생성 층 위 또는 상에 홀-전도 전하 생성 층의 물질로서, 일반적으로 홀 수송 전도체(홀 수송 층(HTL))로서 도핑되지 않은 유기 물질, 예를 들어 αNPD가 이용된다.
게다가, 도핑되지 않은 홀-전도 전하 생성 층들은 알려져 있고 홀-전도 물질로서 투명한 금속 산화물, 예를 들어 WO3 또는 MoO3를 포함한다.
광전자 컴포넌트에서 전하 생성 층들의 사용을 위한 전제 조건은 단순 구조, 즉 가능한 한 용이하게 생성될 수 있는 가능한 한 적은 층들이다. 게다가, 전하 생성 층들 양단의 작은 전압 강하와 전하 생성 층들의 가능한 한 최상의 투과는 요구되는데, 즉 OLED에 의해 방사된 전자기 복사선의 스펙트럼 범위 내에서 가능한 가장 작은 흡수 손실들이 요구된다.
본 설명의 맥락에서, 유기 물질은 각각의 물질의 상태에 무관하게, 화학적으로 균일한 형태로 존재하고 특유의 물리 및 화학 속성들을 특징으로 하는 탄소 화합물을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 게다가, 이 설명의 맥락에서, 무기 물질은 각각의 물질의 상태에 무관하게 화학적으로 균일한 형태로 존재하고 특유의 물리 및 화학 속성들을 특징으로 하고, 탄소 또는 간단한 탄소 화합물이 없는 화합물을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 이 설명의 맥락에서, 유기-무기 물질(하이브리드 물질)은 각각의 물질의 상태에 무관하게 화학적으로 균일한 형태로 존재하고, 특유의 물리 및 화학 속성들을 특징으로 하고, 탄소를 포함하는 화합물 부분들과 탄소가 없는 화합물 부분들을 포함하는 화합물을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 이 설명의 맥락에서, 용어 "물질"은 모든 상기된 물질들, 예를 들어 유기 물질, 무기 물질, 및/또는 하이브리드 물질을 포함한다. 게다가, 이 설명의 맥락에서, 물질 혼합물은 둘 또는 그 초과의 상이한 물질들로 이루어진 구성 성분(constituent)들을 가진 무언가를 의미하는 것으로 이해될 수 있고, 상기 상이한 물질들의 구성 성분들은 예를 들어 매우 미세하게 분산된다(disperse). 물질 클래스(class)는 하나 또는 복수의 유기 물질(들), 하나 또는 복수의 무기 물질(들) 또는 하나 또는 복수의 하이브리드 물질(들)로 구성된 물질 또는 물질 혼합물을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 용어 "재료"는 용어 "물질"과 동의어로 사용될 수 있다.
본 설명의 맥락에서, 홀-전도 전하 생성 층은 또한 홀 수송 층으로서 설계되거나 이해될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 전자 컴포넌트의 전자-전도 층은 층의 물질 또는 물질 혼합물의 화학 퍼텐셜(chemical potential)이 가전자대보다 전도 대역에 에너지적으로 더 가까운 층을 의미하는 것으로 이해될 수 있고, 그리고 여기서 자유 이동 전하 캐리어들의 반 이상은 전자들이다.
다양한 실시예들에서, 전자 컴포넌트의 홀-전도 층은 층의 물질 또는 물질 혼합물의 화학 퍼텐셜이 전도 대역보다 가전자대에 에너지적으로 더 가까운 층을 의미하는 것으로 이해될 수 있고 그리고 여기서 자유 이동 전하 캐리어들의 반 이상은 홀들, 즉 전자들에 대한 자유 오비탈 사이트(free orbital site)들이다.
반도체 컴포넌트들의 순수 무기 층들의 경우와 달리, 유기 층들의 분자들은 부분적으로 다른 유기 층들 내로 확산(diffuse)될 수 있는데(부분 층 상호 확산), 예를 들어 유기 제 1 전자-전도 전하 생성 층의 부분들(예를 들어, HAT-CN)이 유기 홀-전도 전하 생성 층 홀 수송 층(예를 들어, αNPD)으로 확산될 수 있다.
전기장이 전하 생성 층 구조에 인가될 때, 상기 층 구조 양단에서 동작 전압(및 따라서 전기 전력)의 부가적인 강하는 층 상호 확산에 의해 측정 가능하다. 이 전압 강하는 광의 생성을 위해 사용될 수 없고 따라서 적층된 OLED들의 효율성을 감소시킨다.
추가 전압 강하는, 전도 분자들의 확산이 전기장으로 지향되기 때문에, 동작 기간에 따라 증가할 수 있다. 이것은 유기 광전자 컴포넌트들의 동작 기간을 제한한다.
유기 홀 전도-전하 생성 층을 사용할 때 추가 단점은 상기 유기 홀 전도 전하 생성 층의 낮은 전하 캐리어 밀도 및 비교적 약한 인터페이스 쌍극자들이다. 낮은 전하 캐리어 밀도는 상기 층 양단에 보다 높은 전압 강하를 유도하는데, 즉 층은 더 낮은 전기 전도성을 가진다. 종종 약한 인터페이스 쌍극자들은 홀-전도 전하 생성 층과 제 1 전자-전도 전하 생성 층의 인터페이스에서 홀과 전자를 분리하는 것을 더욱 어렵게 한다.
게다가, 유기 홀-전도 전하 생성 층들, 예를 들어 αNPD는 열적으로 민감할 수 있다. 유기 홀-전도 전하 생성 층의 물질은 예를 들어 αNPD의 경우 대략 95℃의 온도들에서 예를 들어 결정화하기 시작할 수 있다. 유기 홀-전도 전하 생성 층들의 물질의 결정화를 통해, 층은 전하 생성 층 구조 내에서 그의 기능성들을 손실할 수 있어서, 광전자 컴포넌트는 사용 불가능하게 될 수 있다.
무기 물질로 구성된 홀-전도 전하 생성 층은 층 상호 확산, 낮은 전도도, 낮은 전하 캐리어 분리 및 온도 민감성 문제를 해결할 수 있다. 무기 물질들로부터 홀-전도 전하 생성 층들의 형성은 다수의 이유들 때문에 지금까지 실현되는 것이 가능하지 않았다. 이에 관하여, 많은 알려진 무기 물질들의 경우, 전기 속성들은 유기 제 1 전자-전도 전하 생성 층의 전기 속성들과 호환 가능하지 않다. 무기 물질들의 일 함수는 너무 높고(대략 3eV보다 큼) 및/또는 가전자대의 에너지는 홀-전도 전하 생성 층과 물리적 접촉시 제 1 전자-전도 전하 생성 층의 전도대의 에너지보다 작다.
추가 난관은 무기 물질로 구성된 홀-전도 전하 생성 층의 생성 조건들에 의해 야기된다. 홀-전도 전하 생성 층을 형성하기 위한 무기 물질들은, 홀-전도 전하 생성 층이 유기 층들과 호환 가능하지 않은 생성 조건들, 예를 들어 온도 >> 100℃에 의해서만 형성될 수 있다면 적당하지 않다.
추가로 홀-전도 전하 생성 층에 대한 무기 물질들의 선택시 유리하지 않은 것은 무기 물질들의 광학 속성들, 예를 들어 투과이다. 많은 무기 물질들은 대략 400 내지 대략 650 nm의 파장 범위의 흡수를 나타내고 그러므로 투명하지 않다. 광전자 컴포넌트의 효율성은 결과적으로 감소된다. 이들 이유들 때문에, 전자-전도 금속 산화물 반도체들을 가진 제 1 전자-전도 전하 생성 층과 홀-전도 전하 생성 층의 전이를 위하여 절충들만이 이루어질 수 있었다.
다양한 실시예들에서, 광전자 컴포넌트 및 광전자 컴포넌트를 생성하기 위한 방법은 제공되고, 여기에서 투명한, 무기 진성 홀-전도 물질은 홀-전도 전하 생성 층을 생성하기 위하여 사용된다.
다양한 실시예들에서, 광전자 컴포넌트는 제공되고, 광전자 컴포넌트는 제 1 유기 기능 층 구조, 제 2 유기 기능 층 구조, 및 제 1 유기 기능 층 구조와 제 2 유기 기능 층 구조 사이의 전하 생성 층을 포함하고, 전하 생성 층 구조는 홀-전도 전하 생성 층 및 제 1 전자-전도 전하 생성 층을 포함하고, 홀-전도 전하 생성 층은 무기 물질 또는 무기 물질 혼합물을 포함하거나 그로부터 형성되고, 제 1 전자-전도 전하 생성 층은 유기 물질 또는 유기 물질 혼합물을 포함하거나 그로부터 형성된다.
이 설명의 맥락에서, 유기 물질은 각각의 물질의 상태에 무관하게, 화학적으로 균일한 형태로 존재하고 특유의 물리 및 화학 속성들을 특징으로 하는 탄소 화합물을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 게다가, 이 설명의 맥락에서, 무기 물질은 각각의 물질의 상태에 무관하게 화학적으로 균일한 형태로 존재하고 특유의 물리 및 화학 속성들을 특징으로 하고, 탄소 또는 간단한 탄소 화합물이 없는 화합물을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 이 설명의 맥락에서, 유기-무기 물질(하이브리드 물질)은 각각의 물질의 상태에 무관하게 화학적으로 균일한 형태로 존재하고, 특유의 물리 및 화학 속성들을 특징으로 하고, 탄소를 포함하는 화합물 부분들과 탄소가 없는 화합물 부분들을 포함하는 화합물을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 이 설명의 맥락에서, 용어 "물질"은 모든 상기된 물질들, 예를 들어 유기 물질, 무기 물질, 및/또는 하이브리드 물질을 포함한다. 게다가, 이 설명의 맥락에서, 물질 혼합물은 둘 또는 그 초과의 상이한 물질들로 이루어진 구성 성분들을 가진 무언가를 의미하는 것으로 이해될 수 있고, 상기 상이한 물질들의 구성 성분들은 예를 들어 매우 미세하게 분산된다. 물질 클래스는 하나 또는 복수의 유기 물질(들), 하나 또는 복수의 무기 물질(들) 또는 하나 또는 복수의 하이브리드 물질(들)로 구성된 물질 또는 물질 혼합물을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 용어 "재료"는 용어 "물질"과 동의어로 사용될 수 있다.
일 구성에서, 광전자 컴포넌트는 제 2 전자-전도 전하 생성 층을 포함할 수 있고, 제 1 전자-전도 전하 생성 층은 제 2 전자-전도 전하 생성 층 상 또는 위에 배열되거나 제 2 전자-전도 전하 생성 층은 제 1 전자-전도 전하 생성 층 위 또는 상에 배열된다.
이 설명의 맥락에서, 홀-전도 전하 생성 층은 또한 홀 수송 층으로서 설계되거나 이해될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 전자 컴포넌트의 전자-전도 층은 층의 물질 또는 물질 혼합물의 화학 퍼텐셜이 가전자대보다 전도대에 에너지적으로 더 가까운 층을 의미하는 것으로 이해될 수 있고, 그리고 여기서 자유 이동 전하 캐리어들의 반 이상은 전자들이다.
다양한 실시예들에서, 전자 컴포넌트의 홀-전도 층은 층의 물질 또는 물질 혼합물의 화학 퍼텐셜이 전도대보다 가전자대에 에너지적으로 더 가까운 층을 의미하는 것으로 이해될 수 있고 그리고 여기서 자유 이동 전하 캐리어들의 반 이상은 홀들, 즉 전자들에 대한 자유 오비탈 사이트들이다.
일 구성에서, 전하 생성 층 구조는 제 1 전자-전도 전하 생성 층과 제 2 전자-전도 전하 생성 층 사이에 중간층을 포함할 수 있다.
일 구성에서, 홀-전도 전하 생성 층의 무기 홀-전도 물질은 무기 진성 홀-전도 물질을 포함할 수 있거나, 그로부터 형성될 수 있다.
다른 구성에서, 홀-전도 전하 생성 층의 무기 진성 홀-전도 물질은 대략 100℃ 미만의 증착 온도를 가질 수 있다.
다른 구성에서, 홀-전도 전하 생성 층의 무기 진성 홀-전도 물질은 BaCuSF, BaCuSeF 및/또는 BaCuTeF 또는 상기 화합물들의 화학양론 변형을 포함할 수 있거나 그로부터 형성될 수 있다.
다른 구성에서, 홀-전도 전하 생성 층의 무기 진성 홀-전도 물질은 NiO 및/또는 AgCoO2 또는 상기 화합물의 화학양론 변형을 포함할 수 있거나 그로부터 형성될 수 있다.
다른 구성에서, 홀-전도 전하 생성 층의 무기 진성 홀-전도 물질은 하나 또는 복수의 구리-함유 델라포사이트(delafossite)들을 포함할 수 있거나 그로부터 형성될 수 있다.
다른 구성에서, 구리-함유 델라포사이트 또는 구리-함유 델라포사이트들은 CuAlO2, CuGaO2, CuInO2, CuTlO2, CuY1-xCaxO2, CuCr1-xMgxO2 및/또는 CuO2의 물질 그룹의 하나 또는 복수의 물질들 또는 상기 화합물들의 화학양론 변형을 포함할 수 있거나 그로부터 형성될 수 있다.
다른 구성에서, 홀-전도 전하 생성 층의 무기 진성 홀-전도 물질은 물질 그룹 ZnCo2O4, ZnRh2O4 및/또는 ZnIr2O4의 하나 또는 복수의 물질들 또는 상기 화합물들의 화학양론 변형을 포함할 수 있거나 그로부터 형성될 수 있다.
다른 구성에서, 홀-전도 전하 생성 층의 무기 진성 홀-전도 물질은 SrCu2O2 또는 상기 화합물들의 화학양론 변형을 포함할 수 있거나 그로부터 형성될 수 있다.
다른 구성에서, 홀-전도 전하 생성 층의 무기 진성 홀-전도 물질은 물질 그룹 LaCuOS, LaCuOSe 및/또는 LaCuOTe의 하나 또는 복수의 물질들 또는 상기 화합물들의 화학양론 변형을 포함할 수 있거나 그로부터 형성될 수 있다.
다른 구성에서, 홀-전도 전하 생성 층의 무기 진성 홀-전도 물질은 대략 450 nm 내지 대략 650 nm의 범위의 가시 광 중 대략 90% 초과의 투과를 가질 수 있다.
다른 구성에서, 홀-전도 전하 생성 층은 대략 1 nm 내지 대략 500 nm의 범위의 층 두께를 가질 수 있다.
다른 구성에서, 제 1 전자-전도 전하 생성 층은 진성 전자-전도 물질을 포함할 수 있거나 그로부터 형성될 수 있다.
다른 구성에서, 제 1 전자-전도 전하 생성 층은 유기 진성 전자-전도 물질을 포함할 수 있거나 그로부터 형성될 수 있다.
다른 구성에서, 제 1 전자-전도 전하 생성 층은 에너지적으로 낮은 전도대를 가진 유기 진성 전자-전도 물질을 포함할 수 있고, 에너지적으로 낮은 전도대는 대략 3.5 eV보다 큰, 예를 들어 대략 4.4 eV보다 큰 에너지 크기(일 함수)를 가진다.
다른 구성에서, 진성 제 1 전자-전도 전하 생성 층은 HAT-CN, Cu(I)pFBz, MoOx, WOx, VOx, ReOx, F4-TCNQ, NDP-2, NDP-9, Bi(III)pFBz, F16CuPc 물질들의 그룹으로부터 물질을 포함할 수 있거나 그로부터 형성될 수 있다.
다른 구성에서, 제 1 전자-전도 전하 생성 층은 매트릭스 및 n-타입 도판트로 구성된 물질 혼합물을 포함할 수 있거나 그로부터 형성될 수 있다. 매트릭스 및 도판트로 구성된 물질 혼합물은 기판상에 또는 위에 매트릭스 및 도핑의 물질들의 동시 증착을 통해 형성될 수 있다.
다른 구성에서, 제 1 전자-전도 전하 생성 층의 매트릭스는 HAT-CN, Cu(I)pFBz, MoOx, WOx, VOx, ReOx, F4-TCNQ, NDP-2, NDP-9, Bi(III)pFBz, F16CuPc 물질들의 그룹으로부터 선택된 물질일 수 있다.
다른 구성에서, 제 1 전자-전도 전하 생성 층의 n-타입 도판트는 HAT-CN, Cu(I)pFBz, MoOx, WOx, VOx, ReOx, F4-TCNQ, NDP-2, NDP-9, Bi(III)pFBz, F16CuPc 물질들의 그룹으로부터 선택된 물질일 수 있다.
다른 구성에서, 제 1 전자-전도 전하 생성 층은 대략 1 nm 내지 대략 500 nm 범위의 층 두께를 가질 수 있다.
다른 구성에서, 제 1 전자-전도 전하 생성 층의 물질은 대략 450 nm 내지 대략 650 nm의 파장 범위에서 대략 90% 초과의 투과를 가질 수 있다.
다른 구성에서, 제 2 전자-전도 전하 생성 층은 진성 전자-전도 물질을 포함할 수 있거나 그로부터 형성될 수 있다.
다른 구성에서, 제 2 진성 전자-전도 전하 생성 층의 물질은 NDN-1, NDN-26, MgAg, Cs2CO3, Cs3PO4, Na, Ca, K, Mg, Cs, Li, LiF 물질들의 그룹으로부터 선택된 물질일 수 있다.
다른 구성에서, 제 2 전자-전도 전하 생성 층은 매트릭스 및 n-타입 도판트로 구성된 물질 혼합물로 형성될 수 있다.
다른 구성에서, 제 2 전자-전도 전하 생성 층의 매트릭스는 하기 물질들의 그룹으로부터 선택된 물질일 수 있다:
● NET-18, NET-5, ETM033, ETM036, BCP, BPhen;
● 2,2',2"(1,3,5-벤진트릴(benzinetriyl))-트리스(1-페닐(phenyl)-1-H-벤지이미다졸(benzimidazole));
● 2-(4-비페닐일(biphenylyl))-5-(4-tert-부틸페닐(butylphenyl))-1,3,4-옥사디아졸(oxadiazole), 2,9-디메틸(dimethyl)-4,7-디페닐(diphenyl)-1,10-페난트롤린(phenanthroline)(BCP);
● 8-하이드록시퀴놀리노라토리튬(hydroxyquinolinolatolithium), 4-(나프탈렌-1-yl)-3,5-디페닐-4H-1,2,4-트리아졸;
● 1,3-bis[2-(2,2'-비피리딘(bipyridin)-6-yl)-1,3,4-옥사디아조(oxadiazo)-5-yl]벤젠;
● 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(Bphen);
● 3-(4-비페닐일)-4-페닐-5-tert-부틸페닐-1,2,4-트리아졸;
● bis(2-메틸-8-퀴놀리노레이트(quinolinolate))-4-(페닐페놀라토(phenylphenolato))알루미늄;
● 6,6'-bis[5-(비페닐-4-yl)-1,3,4-옥사디아조-2-yl]-2,2'-비피리딜;
● 2-페닐-9,10-di(나프탈렌-2-yl)안트라센;
● 2,7-bis[2-(2,2'-비피리딘-6-yl)-1,3,4-옥사디아조-5-yl]-9,9-디메틸플로오렌(dimethylfluorene);
● 1,3-bis[2-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아조-5-yl]벤젠;
● 2-(나프탈렌-2-yl)-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린;
● 2,9-bis(나프탈렌-2-yl)-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린;
● 트리스(2,4,6-트리메틸-3-(피리딘-3-yl)페닐)보레인(borane);
● 1-메틸-2-(4-(나프탈렌-2-yl)페닐)-1H-이미다조(imidazo)[4,5-f][1,10]페난트롤린;
● 페닐-다이피레닐포스핀 옥사이드(dipyrenylphosphine oxide);
● 나프탈렌테트라카르복실릭 디안하이드리드(naphthalenetetracarboxylic dianhydride) 또는 이들의 이미드들;
● 페릴렌테트라카르복실릭 디안하이드리드(perylenetetracarboxylic dianhydride) 또는 이들의 이미드들; 및
● 실라시클로펜타디엔(silacyclopentadiene) 유닛을 포함하는 사일로(silo)들을 기초한 물질들.
다른 구성에서, 제 2 전자-전도 전하 생성 층의 n-타입 도판트는 NDN-26, MgAg, Cs2CO3, Cs3PO4, Na, Ca, K, Mg, Cs, Li, LiF 물질들의 그룹으로부터 선택된 물질일 수 있다.
다른 구성에서, 제 2 전자-전도 전하 생성 층은 대략 1 nm 내지 대략 500 nm 범위의 층 두께를 가질 수 있다.
다른 구성에서, 제 1 전자-전도 전하 생성 층의 물질 또는 물질 혼합물의 전도대 또는 LUMO는 제 2 전자-전도 전하 생성 층의 물질 또는 물질 혼합물의 가전자대 또는 HOMO와 에너지적으로 대략 동일할 수 있다.
다른 구성에서, 중간 층은 무기 물질, 유기 물질 또는 유기-무기 하이브리드 물질로 형성될 수 있다.
다른 구성에서, 중간 층은 물질 혼합물을 포함할 수 있거나 그로부터 형성될 수 있고, 물질 혼합물의 물질들은 물질들인 유기 물질, 무기 물질 및/또는 유기-무기 하이브리드 물질의 그룹을 포함한다.
다른 구성에서, 제 2 전자-전도 전하 생성 층의 물질은 대략 3 eV보다 큰 일 함수의 크기를 가질 수 있고 가전자대 또는 HOMO의 에너지는 물리 접촉시 제 1 전자-전도 전하 생성 층의 전도대 또는 LUMO의 에너지와 대략 동일하다.
다른 구성에서, 광전자 컴포넌트는 유기 발광 다이오드로서 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 광전자 컴포넌트를 생성하기 위한 방법이 제공되고, 방법은: 제 1 유기 기능 층 구조를 형성하는 단계; 제 1 유기 기능 층 구조 위 또는 상에 전하 생성 층 구조를 형성하는 단계; 전하 생성 층 구조 위 또는 상에 제 2 유기 기능 층 구조를 형성하는 단계를 포함하고; 전하 생성 층 구조를 형성하는 단계는 홀-전도 전하 생성 층을 형성하고 제 1 전자-전도 전하 생성 층을 형성하고; 홀-전도 전하 생성 층은 무기 물질 또는 무기 물질 혼합을 포함하거나 그로부터 형성되고, 제 1 전자-전도 전하 생성 층은 유기 물질 또는 유기 물질 혼합물을 포함하거나 그로부터 형성된다.
방법의 일 구성에서, 방법은 제 2 전자-전도 전하 생성 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 제 1 전자-전도 전하 생성 층은 제 2 전자-전도 전하 생성 층 상 또는 위에 형성된다.
방법의 일 구성에서, 전하 생성 층 구조를 형성하는 단계는 제 1 전자-전도 전하 생성 층과 제 2 전자-전도 전하 생성 층 사이에 중간 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
방법의 다른 구성에서, 진성 전자-전도 물질은 제 1 전자-전도 전하 생성 층을 형성하기 위한 물질로서 선택될 수 있다.
방법의 다른 구성에서, 제 1 전자-전도 전하 생성 층을 형성하기 위한 물질은 HAT-CN, Cu(I)pFBz, MoOx, WOx, VOx, ReOx, F4-TCNQ, NDP-2, NDP-9, Bi(III)pFBz, F16CuPc 물질들의 그룹으로부터 선택된 물질일 수 있다.
방법의 다른 구성에서, 매트릭스 및 도판트로 구성된 물질 혼합물은 전하 생성 층을 형성하기 위한 물질로서 선택될 수 있다.
방법의 다른 구성에서, 제 1 전자-전도 전하 생성 층의 매트릭스를 형성하기 위한 물질로서, HAT-CN, Cu(I)pFBz, MoOx, WOx, VOx, ReOx, F4-TCNQ, NDP-2, NDP-9, Bi(III)pFBz, F16CuPc 물질들의 그룹으로부터 물질을 선택하는 것은 가능하다.
방법의 다른 구성에서, 제 1 전자-전도 전하 생성 층의 도판트를 형성하기 위한 물질로서 HAT-CN, Cu(I)pFBz, MoOx, WOx, VOx, ReOx, F4-TCNQ, NDP-2, NDP-9, Bi(III)pFBz, F16CuPc 물질들의 그룹으로부터 물질을 선택하는 것은 가능하다.
방법의 다른 구성에서, 제 1 전자-전도 전하 생성 층은 대략 1 nm 내지 대략 500 nm의 층 두께를 가진 구역에 형성될 수 있다.
방법의 다른 구성에서, 진성 전자-전도 물질은 제 2 전자-전도 전하 생성 층을 형성하기 위한 물질로서 선택될 수 있다.
방법의 다른 구성에서, 진성 홀-전도(전자-전도) 물질로서 제 2 전자-전도 전하 생성 층을 형성하기 위한 물질은 NDN-1, NDN-26, MgAg, Cs2CO3, Cs3PO4, Na, Ca, K, Mg, Cs, Li, Lif 물질들의 그룹으로부터 선택된 물질일 수 있다.
방법의 다른 구성에서, 매트릭스 및 n-타입 도판트로 구성된 물질 혼합물은 제 2 전자-전도 전하 생성 층을 형성하기 위한 물질로서 선택될 수 있다.
방법의 다른 구성에서, 제 2 전자-전도 전하 생성 층의 매트릭스를 형성하기 위한 물질로서, 하기 물질들의 그룹으로부터 물질을 선택하는 것이 가능하다:
● NET-18, NET-5, ETM033, ETM036, BCP, BPhen;
● 2,2',2"(1,3,5-벤진트릴)-트리스(1-페닐-1-H-벤지이미다졸);
● 2-(4-비페닐일)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸, 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BCP);
● 8-하이드록시퀴놀리노라토리튬, 4-(나프탈렌-1-yl)-3,5-디페닐-4H-1,2,4-트리아졸;
● 1,3-bis[2-(2,2'-비피리딘-6-yl)-1,3,4-옥사디아조-5-yl]벤젠;
● 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(Bphen);
● 3-(4-비페닐일)-4-페닐-5-tert-부틸페닐-1,2,4-트리아졸;
● bis(2-메틸-8-퀴놀리노레이트)-4-(페닐페놀라토)알루미늄;
● 6,6'-bis[5-(비페닐-4-yl)-1,3,4-옥사디아조-2-yl]-2,2'-비피리딜;
● 2-페닐-9,10-di(나프탈렌-2-yl)안트라센;
● 2,7-bis[2-(2,2'-비피리딘-6-yl)-1,3,4-옥사디아조-5-yl]-9,9-디메틸플로오렌;
● 1,3-bis[2-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아조-5-yl]벤젠;
● 2-(나프탈렌-2-yl)-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린;
● 2,9-bis(나프탈렌-2-yl)-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린;
● 트리스(2,4,6-트리메틸-3-(피리딘-3-yl)페닐)보레인;
● 1-메틸-2-(4-(나프탈렌-2-yl)페닐)-1H-이미다조[4,5-f][1,10]페난트롤린;
● 페닐-다이피레닐포스핀 옥사이드;
● 나프탈렌테트라카르복실릭 디안하이드리드 또는 이들의 이미드들;
● 페릴렌테트라카르복실릭 디안하이드리드 또는 이들의 이미드들; 및
● 실라시클로펜타디엔 유닛을 포함하는 사일로들을 기초한 물질들.
방법의 다른 구성에서, 제 2 전자-전도 전하 생성 층을 형성하기 위한 물질로서, 도판트는 NDN-26, MgAg, Cs2CO3, Cs3PO4, Na, Ca, K, Mg, Cs, Li, LiF 물질들의 그룹으로부터의 물질로서 선택될 수 있다.
방법의 다른 구성에서, 제 2 전자-전도 전하 생성 층은 대략 1 nm 내지 대략 500 nm의 범위의 층 두께로 형성될 수 있다.
방법의 다른 구성에서, 제 1 전자-전도 전하 생성 층의 물질 또는 물질 혼합물의 전도대 또는 LUMO는 제 2 전자-전도 전하 생성 층의 물질 또는 물질 혼합물의 가전자대 또는 HOMO의 에너지와 에너지적으로 대략 동일할 수 있다.
방법의 다른 구성에서, 무기 물질, 유기 물질 또는 유기-무기 하이브리드 물질은 중간 층을 형성하기 위한 물질로서 선택될 수 있다.
방법의 다른 구성에서, 물질 혼합물은 중간 층을 형성하기 위한 물질로서 사용될 수 있고, 여기서 물질 혼합물의 물질들은 물질들의 그룹인 유기 물질, 무기 물질 및/또는 유기-무기 하이브리드 물질을 포함한다.
방법의 다른 구성에서, 진성 홀-전도 물질은 홀-전도 전하 생성 층을 형성하기 위한 물질로서 선택될 수 있다.
방법의 다른 구성에서, 홀-전도 전하 생성 층의 무기 진성 홀-전도 물질은 대략 450 nm 내지 대략 650 nm의 범위에서 대략 90% 초과의 가시 광이 투과되게 할 수 있다.
방법의 다른 구성에서, 무기 진성 홀-전도 물질을 증착하는 것을 통해 홀-전도 전하 생성 층을 형성하는 단계는 대략 100℃ 미만의 온도를 가질 수 있다.
방법의 다른 구성에서, 홀-전도 전하 생성 층을 형성하기 위한 물질로서, BaCuSF(일 함수: 4.85 eV), BaCuTeF, NiO(3.7 eV), Cu-함유 델라포사이트들, 예를 들어 CuAlO2(3.5 eV), CuGaO2(3.2 eV), CuInO2, ZnM2O4(M = Co, Rh, Rh, Ir, 또는 유사한 것), SrCu2O2(3.3 eV), LaCuOM(M = S, Se, Te, 또는 유사한 것), AgCoO2(4.15 eV) 또는 상기 화합물들의 화학양론 변형의 물질 그룹 중 하나 또는 복수의 물질들을 선택하는 것이 가능하다.
방법의 다른 구성에서, 홀-전도 전하 생성 층을 형성하기 위한 물질로서, 물리적 접촉시 제 1 전자-전도 전하 생성 층의 전도대 또는 LUMO의 에너지와 대략 동일한 가전자대 또는 HOMO의 에너지 및 대략 3 eV보다 큰 일 함수의 크기를 가진 물질을 선택하는 것이 가능하다.
방법의 다른 구성에서, 방법은 추가로 전자 전도체 층을 형성하는 단계, 전자 전도체 층 상 또는 위에 제 2 전자-전도 전하 생성 층을 형성하는 단계, 홀-전도 전하 생성 층 위 또는 상에 제 2 이미터 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
방법의 다른 구성에서, 방법은 추가로, 제 1 전극을 형성하는 단계, 제 1 전극 상 또는 위에 제 1 유기 기능 층 구조를 형성하는 단계, 제 2 유기 기능 층 구조 상 또는 위에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
방법의 다른 구성에서, 광전자 컴포넌트는 유기 발광 다이오드로서 생성될 수 있다.
발명의 실시예들은 도면들에 예시되고 하기에 더 상세히 설명된다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 광전자 컴포넌트의 단면도를 도시한다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른 광전자 컴포넌트의 기능 층 시스템의 단면도를 도시한다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 광전자 컴포넌트의 전하 생성 층 구조의 단면도를 도시한다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른 광전자 컴포넌트의 기능 층 시스템의 단면도를 도시한다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 광전자 컴포넌트의 전하 생성 층 구조의 단면도를 도시한다.
다음 상세한 설명에서, 본 설명의 일부를 형성하고 본 발명이 구현될 수 있는 특정 실시예들을 예시 목적들을 위해 도시하는 첨부 도면들에 대해 참조가 이루어진다. 이와 관련하여, 예를 들어, "상단에", "하단에", "전면에", "후면에", "전면", 후면", 등 같은 방향 용어는 묘사된 도면(들)의 방향에 관하여 사용된다. 실시예들의 컴포넌트 부분들이 다수의 상이한 배향들로 포지셔닝될 수 있기 때문에, 방향 용어는 도시를 위해 사용하고 어떤 방식으로도 제한하지 않는다. 본 발명의 보호 범위에서 벗어남이 없이, 다른 실시예들이 사용될 수 있고 구조적 또는 논리적 변화들이 이루어질 수 있다는 것은 말할 필요도 없다. 본원에 기술된 다양한 실시예들의 피처(feature)들이, 특정하게 달리 지시되지 않으면, 서로 결합될 수 있다는 것은 말할 필요도 없다. 그러므로, 다음 상세한 설명은 제한적 의미로 해석되지 않아야 하고, 그리고 본 발명의 보호 범위는 첨부된 청구항들에 의해 정의된다.
본 설명의 맥락에서, 용어들 "연결된" 및 "커플링된"은 직접 및 간접 연결과 직접 또는 간접 커플링 둘 다를 설명하기 위해 사용된다. 도면들에서, 동일하거나 유사한 엘리먼트들은, 이것이 편리하다면, 동일한 참조 부호들이 제공된다.
다양한 실시예들에서, 광전자 컴포넌트는 발광 컴포넌트, 예를 들어 유기 발광 다이오드(OLED) 또는 유기 발광 트랜지스터로서 실현될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 광전자 컴포넌트는 집적 회로의 일부일 수 있다. 게다가, 복수의 발광 컴포넌트들은 예를 들어 공통 하우징 내에 수용되는 방식으로 제공될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 광전자 컴포넌트는 또한 태양 전지로서 실현될 수 있다. 비록 다양한 실시예들이 OLED에 기초하여 아래에 기술되지만, 그러나 이들 실시예들은 상기 언급된 다른 광전자 컴포넌트들에 또한 쉽게 적용될 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 광전자 컴포넌트(100)의 단면도를 도시한다.
발광 컴포넌트의 형태, 예를 들어 유기 발광 다이오드(100) 형태의 광전자 컴포넌트(100)는 기판(102)을 가질 수 있다. 기판(102)은 예를 들어 전자 엘리먼트들 또는 층들, 예를 들어 발광 엘리먼트들에 대한 캐리어 엘리먼트로서 역할을 할 수 있다. 예로서, 기판(102)은 유리, 석영, 및/또는 반도체 재료 또는 임의의 다른 적당한 재료를 포함할 수 있거나 그로부터 형성될 수 있다. 게다가, 기판(102)은 플라스틱 필름, 또는 하나의 플라스틱 필름을 포함하거나 복수의 플라스틱 필름들을 포함하는 라미네이트를 포함할 수 있거나 그로부터 형성될 수 있다. 플라스틱은 하나 또는 그 초과의 폴리올레핀들(예를 들어 고밀도 또는 저밀도 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP))을 포함할 수 있거나 그로부터 형성될 수 있다. 게다가, 플라스틱은 폴리염화비닐(PVC), 폴리스티렌(PS), 폴리에스터 및/또는 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에테르 설폰(PES) 및/또는 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)를 포함할 수 있거나 그로부터 형성될 수 있다. 기판(102)은 상기 언급된 재료들 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다. 기판(102)은 반투명 또는 심지어 투명으로서 실현될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 용어 "반투명" 또는 "반투명 층"은, 층이 광, 예를 들어 발광 컴포넌트에 의해 생성된 광, 예를 들어 하나 또는 그 초과의 파장 범위들의 광, 예를 들어 가시 광의 파장 범위의 광(예를 들어 380 nm 내지 780 nm의 파장 범위의 적어도 부분 범위 내)에 투과성인 것을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 예로서, 다양한 실시예들에서, 용어 "반투명 층"은, 구조(예를 들어 층)에 커플링되는 실질적으로 전체 광 양이 또한 구조(예를 들어 층)로부터 커플링 아웃되는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 하고, 여기서 광의 일부는 이 경우 산란될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 용어 "투명" 또는 투명 층"은, 층이 광(예를 들어 380 nm 내지 780 nm의 파장 범위의 적어도 부분 범위 내)에 투과성인 것을 의미하는 것으로 이해될 수 있고, 여기서 구조(예를 들어 층)에 커플링되는 광은 또한 실질적으로 산란이나 광 변환 없이 구조(예를 들어 층)로부터 커플링 아웃된다. 결과적으로, 다양한 실시예들에서, "투명"은 "반투명"의 특정 경우로서 여겨져야 한다.
예를 들어, 단색 발광 또는 방사 스펙트럼-제한 전자 컴포넌트가 제공되도록 의도되는 경우에 대해, 원하는 단색 광의 파장 범위의 적어도 부분 범위에서 또는 제한된 방사 스펙트럼에 대해 광학적 반투명 층 구조가 반투명인 것이 충분하다.
다양한 실시예들에서, 유기 발광 다이오드(100)(그렇지 않으면 상기 기술되었거나 이후 기술될 실시예들에 따른 발광 컴포넌트들)는 소위 상단 및 하단 이미터로서 설계될 수 있다. 상단 및 하단 이미터는 또한 광학적 투명 컴포넌트, 예를 들어 투명 유기 발광 다이오드로서 표기될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 장벽 층(도시되지 않음)은 기판(102) 상 또는 위에 선택적으로 배열될 수 있다. 장벽 층은 다음 재료들 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있거나 구성될 수 있다: 알루미늄 산화물, 아연 산화물, 지르코늄 산화물, 티타늄 산화물, 하프늄 산화물, 탄탈륨 산화물, 란타늄 산화물, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 알루미늄-도핑 아연 산화물, 및 이들의 혼합물들 및 합금. 게다가, 다양한 실시예들에서, 장벽 층은 대략 0.1 nm(1 원자 층) 내지 대략 5000 nm 범위의 층 두께, 예를 들어 대략 10 nm 내지 대략 200 nm 범위의 층 두께, 예를 들어 대략 40 nm의 층 두께를 가질 수 있다.
발광 컴포넌트(100)의 전기 활성 영역(104)은 장벽 층 상 또는 위에 배열될 수 있다. 전기 활성 영역(104)은 광전자 컴포넌트, 예를 들어 발광 컴포넌트(100)의 동작 동안 전기 전류가 흐르는 발광 컴포넌트(100)의 그 영역으로서 이해될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 전기 활성 영역(104)은, 이하에 심지어 더 상세히 설명될 바와 같이 제 1 전극(106), 제 2 전극(108) 및 기능 층 시스템(110)을 가질 수 있다.
이에 관해, 다양한 실시예들에서, 제 1 전극(106)(예를 들어 제 1 전극 층(106) 형태)은 장벽 층 상 또는 위(또는 장벽 층이 존재하지 않으면 기판(102) 상 또는 위)에 적용될 수 있다. 제 1 전극(106)(또한 하단 전극(106)으로서 이후 표기됨)은 전기 전도 재료, 이를 테면, 예를 들어 금속 또는 투명 전도 산화물(TCO) 또는 동일한 금속 또는 상이한 금속들 및/또는 동일한 TCO 또는 상이한 TCO들의 복수의 층들을 포함하는 층 스택으로 형성될 수 있다. 투명 전도 산화물들은 투명 전도 재료들, 예를 들어 금속 산화물들, 이를 테면, 예를 들어, 아연 산화물, 주석 산화물, 카드뮴 산화물, 티타늄 산화물, 인듐 산화물, 또는 인듐 주석 산화물(ITO)이다. 이원 금속-산소 화합물들, 이를 테면, 예를 들어, ZnO, SnO2, 또는 In2O3 외에, 삼원 금속-산소 화합물들, 이를 테면, 예를 들어, AlZnO, Zn2SnO4, CdSnO3, ZnSnO3, MgIn2O4, GaInO3, Zn2In2O5 또는 In4Sn3O12, 또는 상이한 투명 전도 산화물들의 혼합물들은 또한 TCO들의 그룹에 속하고 다양한 실시예들에서 사용될 수 있다. 게다가, TCO들은 반드시 화학양론적 컴포지션(composition)에 대응하지는 않고 게다가 p-도핑 또는 n-도핑될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 제 1 전극(106)은 금속, 예를 들어 Ag, Pt, Au, Mg, Al, Ba, In, Ag, Au, Mg, Ca, Sm 또는 Li, 및 이들 재료들의 화합물들, 결합물(combination)들 또는 합금들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에서, 제 1 전극(106)은 TCO의 층 상 금속 층의 결합물의 층 스택에 의해 형성될 수 있거나, 그 반대도 가능하다. 일 예는 인듐 주석 산화물 층(ITO)(ITO 상 Ag) 또는 ITO-Ag-ITO 다층들 상에 적용된 은 층이다.
다양한 실시예들에서, 제 1 전극(106)은 상기 언급된 재료들에 대한 대안으로서 또는 부가하여 다음 재료들 중 하나 또는 복수의 재료를 제공할 수 있다: 예를 들어 Ag로 구성된 금속 나노와이어들 및 나노입자들 구성된 네트워크들; 탄소 나노튜브들로 구성된 네트워크들; 그래핀 입자들 및 그래핀 층들; 반도체 나노와이어들로 구성된 네트워크들.
게다가, 제 1 전극(106)은 전기 전도 폴리머들 또는 전이 금속 산화물들 또는 투명 전기 전도 산화물들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에서, 제 1 전극(106) 및 기판(102)은 반투명 또는 투명으로서 형성될 수 있다. 제 1 전극(106)이 금속으로 형성되는 경우에서, 제 1 전극(106)은 예를 들어 대략 25 nm보다 작거나 같은 층 두께, 예를 들어 대략 20 nm보다 작거나 같은 층 두께, 예를 들어 대략 18 nm보다 작거나 같은 층 두께를 가질 수 있다. 게다가, 제 1 전극(106)은 예를 들어 대략 10 nm보다 크거나 같은 층 두께, 예를 들어 대략 15 nm보다 크거나 같은 층 두께를 가질 수 있다. 다양한 실시예들에서, 제 1 전극(106)은 대략 10 nm 내지 대략 25 nm 범위의 층 두께, 예를 들어 대략 10 nm 내지 대략 18 nm 범위의 층 두께, 예를 들어 대략 15 nm 내지 대략 18 nm 범위의 층 두께를 가질 수 있다.
게다가, 제 1 전극(106)이 투명 전도 산화물(TCO)로 형성되는 경우에 대해, 제 1 전극(106)은 예를 들어 대략 50 nm 내지 대략 500 nm 범위의 층 두께, 예를 들어 대략 75 nm 내지 대략 250 nm 범위의 층 두께, 예를 들어 대략 100 nm 내지 대략 150 nm 범위의 층 두께를 가질 수 있다.
게다가, 제 1 전극(106)이, 전도 폴리머들과 결합될 수 있는 예를 들어 Ag로 구성된 예를 들어 금속 나노와이어들로 구성된 네트워크, 전도 폴리머들과 결합될 수 있는 탄소 나노튜브들로 구성된 네트워크, 또는 그래핀 층들 및 컴포짓들로 형성되는 경우에 대해, 제 1 전극(106)은 예를 들어 대략 1 nm 내지 대략 500 nm 범위의 층 두께, 예를 들어 대략 10 nm 내지 대략 400 nm 범위의 층 두께, 예를 들어 대략 40 nm 내지 대략 250 nm 범위의 층 두께를 가질 수 있다.
제 1 전극(106)은 애노드, 즉 홀-주입 전극으로서, 또는 캐소드, 즉 전자-주입 전극으로서 형성될 수 있다.
제 1 전극(106)은 제 1 전기 전위(에너지 소스(도시되지 않음), 예를 들어 전류원 또는 전압원에 의해 제공됨)가 인가될 수 있는 제 1 전기 단자를 가질 수 있다. 대안적으로, 제 1 전기 전위는 기판(102)에 인가될 수 있고 그 다음 상기 기판을 통해 제 1 전극(106)으로 간접적으로 공급될 수 있다. 제 1 전기 전위는 예를 들어 접지 전위 또는 몇몇 다른 미리 정의된 기준 전위일 수 있다.
게다가, 발광 컴포넌트(100)의 전기 활성 영역(104)은 제 1 전극(106) 상 또는 위에 적용되는 유기 전자발광 층 구조(110)로서 또한 표기되는 기능 층 시스템(110)을 가질 수 있다.
유기 전자발광 층 구조(110)는 복수의 유기 기능 층 구조들(112, 116)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 유기 전자발광 층 구조(110)는, 그러나 또한 둘 보다 많은 유기 기능 층 구조들, 예를 들어 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 또는 심지어 그 초과를 포함할 수 있다.
제 1 유기 기능 층 구조(112) 및 제 2 유기 기능 층 구조(116)는 도 1에 도시된다.
제 1 유기 기능 층 구조(112)는 제 1 전극(106) 상 또는 위에 배열될 수 있다. 게다가, 제 2 유기 기능 층 구조(116)는 제 1 유기 기능 층 구조(112) 상 또는 위에 배열될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 전하 생성 층 구조(114)(전하 생성 층(CGL))는 제 1 유기 기능 층 구조(112)와 제 2 유기 기능 층 구조(116) 사이에 배열될 수 있다. 둘 보다 많은 유기 기능 층 구조들이 제공되는 실시예들에서, 각각의 전하 생성 층 구조는 각각의 경우 두 개의 유기 기능 층 구조들 사이에 제공될 수 있다.
아래에 더욱 더 상세히 설명될 바와 같이, 유기 기능 층 구조(112, 116) 각각은 각각의 경우 예를 들어 형광 및/또는 인광 이미터들을 포함하는 하나 또는 복수의 이미터 층들, 및 하나 또는 복수의 홀-전도 층들(도 1에 도시되지 않음)(또한 홀 수송 층(들)으로서 표기됨)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 하나 또는 복수의 전자-전도 층들(또한 전자 수송 층(들)으로서 표기됨)은 대안적으로 또는 부가적으로 제공될 수 있다.
이미터 층(들)에 대한 다양한 실시예들에 따른 발광 컴포넌트(100)에 사용될 수 있는 이미터 재료들의 예들은 유기 또는 유기금속 화합물들 이를 테면 폴리플루오렌, 폴리티오펜 및 폴리페닐렌(예를 들어, 2- 또는 2,5-치환된 폴리-p-페닐렌 비닐렌)의 유도체들 및 비-폴리머성 이미터들로서 금속 착물들, 예를 들어 이리듐 착물들 이를 테면 청색 인광성 FIrPic(bis(3,5-디플루오로-2-(2-피리딜)페닐(2-카르복시피리딜) 이리듐 Ⅲ), 녹색 인광성 Ir(ppy)3(tris(2-페닐피리딘)이리듐Ⅲ), 적색 인광성 Ru(dtb-byp)3*2(PF6)(tris[4,4'-di-tert-부틸-(2,2')- 비피리딘]루테늄(Ⅲ) 착물) 및 청색 형광성 DPAVBi(4,4-bis[4-(di-p-톨리라미노)스트릴]비페닐), 녹색 형광성 TTPA(9,10-bis[N,N-di(p-톨릴)아미노]안트라센) 및 적색 형광성 DCM2(4-디사이아노메틸렌)-2-메틸-6-줄로리딜(julolidyl)-9-엔일(enyl)-4H-피란)을 포함한다. 그런 비-폴리머성 이미터들은 예를 들어 열 증착에 의해 증착될 수 있다. 게다가, 특히 습식-화학 방법 이를 테면 예를 들어 스핀 코팅에 의해 증착될 수 있는 폴리머 이미터들을 사용하는 것은 가능하다.
이미터 재료들은 적당한 방식으로 매트릭스 재료 내에 임베딩(embed)될 수 있다.
다른 적당한 이미터 재료들이 마찬가지로 다른 실시예들에서 제공되는 것이 지적되어야 한다.
발광 컴포넌트(100)의 이미터 층(들)의 이미터 재료들은 예를 들어 발광 컴포넌트(100)가 백색 광을 방사하도록 선택될 수 있다. 이미터 층(들)은 상이한 색들(예를 들어 청색 및 노랑색 또는 청색, 녹색 및 적색)로 방사하는 복수의 이미터 재료들을 포함할 수 있고; 대안적으로, 이미터 층(들)은 또한 복수의 부분 층들, 이를 테면 청색 형광성 이미터 층 또는 청색 인광성 이미터 층, 녹색 인광성 이미터 층 및 적색 인광성 이미터 층으로 구성될 수 있다. 상이한 색들을 혼합함으로써 백색 인상을 가진 광의 방사는 발생할 수 있다. 대안적으로, 상기 층들에 의해 생성된 일차 방사의 빔 경로 내에 컨버터 재료를 배열하기 위해 또한 준비가 이루어질 수 있고, 상기 컨버터 재료는 적어도 부분적으로 일차 복사선을 흡수하고 상이한 파장을 가진 이차 복사선을 방사하여, 백색 인상이 일차 및 이차 복사선의 조합에 의해 (아직 백색이 아닌) 일차 복사선으로부터 발생한다. 게다가, 비록 개별 이미터 재료들이 상이한 색들의 광(예를 들어, 청색, 녹색 또는 적색 또는 임의의 다른 색 조합들, 예를 들어 임의의 다른 보색 조합들)의 광을 방사하지만, 예를 들어 모든 유기 기능 층 구조에 의해 전체적으로 방사되고 OLED에 의해 외부측으로 방사되는 전체 광이 미리 정의된 색의 광, 예를 들어 백색 광이도록, 상이한 유기 기능 층 구조들의 이미터 재료들이 선택될 수 있다.
유기 기능 층 구조들(112, 116)은 일반적으로 하나 또는 복수의 전자발광 층들을 포함할 수 있다. 하나 또는 복수의 전자발광 층들은 유기 폴리머들, 유기 올리고머들, 유기 단량체들, 유기 작은, 비-폴리머성 분자들("작은 분자들") 또는 이들 재료들의 조합을 포함할 수 있다. 예로서, 유기 전자발광 층 구조(110)는, 예를 들어 OLED의 경우 전자발광 층 또는 전자발광 영역 내로 유효 홀 주입을 가능하게 하기 위하여, 홀 수송 층으로서 실현된 하나 또는 복수의 전자발광 층들을 포함할 수 있다. 대안적으로, 다양한 실시예들에서, 유기 기능 층 구조들(112, 116)은, 예를 들어 OLED에서 전자발광 층 또는 전자발광 영역 내로 유효 전자 주입을 가능하게 하기 위하여, 전자 수송 층으로서 실현된 하나 또는 복수의 기능 층들을 포함할 수 있다. 예로서, 삼원 아민들, 카르바조 유도체들, 전도 폴리아닐린 또는 폴리에틸렌 디옥시티오펜은 홀 수송 층에 대한 재료로서 사용될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 하나 또는 복수의 전자발광 층들은 전자발광 층으로서 실현될 수 있다.
제 2 전극(108)(예를 들어 제 2 전극 층(108) 형태)은 유기 전자발광 층 구조(110) 상 또는 위 또는 적당하다면 상기 설명된 바와 같이 하나 또는 복수의 추가 유기 기능 층들 상 또는 위에 적용될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 제 2 전극(108)은 제 1 전극(106)과 동일한 재료들을 포함할 수 있거나 그로부터 형성될 수 있고, 금속들은 다양한 실시예들에서 특히 적당하다.
다양한 실시예들에서, 제 2 전극(108)(예를 들어 금속 제 2 전극(108)의 경우에 대해)은 예를 들어 대략 50 nm 보다 작거나 같은 층 두께, 예를 들어 대략 45 nm보다 작거나 같은 층 두께, 예를 들어 대략 40 nm보다 작거나 같은 층 두께, 예를 들어 대략 35 nm보다 작거나 같은 층 두께, 예를 들어 대략 30 nm보다 작거나 같은 층 두께, 예를 들어 대략 25 nm보다 작거나 같은 층 두께, 예를 들어 대략 20 nm보다 작거나 같은 층 두께, 예를 들어 대략 15 nm보다 작거나 같은 층 두께, 예를 들어 대략 10 nm보다 작거나 같은 층 두께를 가질 수 있다.
제 2 전극(108)은 일반적으로 제 1 전극(106)과 유사한 방식으로, 또는 제 1 전극(106)과 상이하게 형성될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 제 2 전극(108)은 제 1 전극(106)과 관련하여 상기 설명된 바와 같이, 하나 또는 그 초과의 재료들로 그리고 각각의 층 두께로 형성될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 제 1 전극(106) 및 제 2 전극(108) 둘 다는 반투명 또는 투명으로서 형성된다. 결과적으로, 도 1에 도시된 발광 컴포넌트(100)는 상단 및 하단 이미터로서(달리 말하면 투명한 발광 컴포넌트(100)로서) 설계될 수 있다.
제 2 전극(108)은 애노드, 즉 홀-주입 전극으로서, 또는 캐소드, 즉 전자-주입 전극으로서 형성될 수 있다.
제 2 전극(108)은 제 2 전기 단자를 가질 수 있고, 제 2 전기 단자에 에너지 소스에 의해 제공된 제 2 전기 전위(제 1 전기 전위와 상이함)가 인가될 수 있다. 제 2 전기 전위는 예를 들어, 제 1 전기 전위에 관한 차가 대략 1.5 V 내지 대략 20 V 범위의 값, 예를 들어 대략 2.5 V 내지 대략 15 V 범위의 값, 예를 들어 대략 3 V 내지 대략 12 V 범위의 값을 가지도록 하는 값을 가질 수 있다.
예를 들어 장벽 박막 층/박막 캡슐화부(118) 형태의 캡슐화부(118)는 선택적으로 또한 제 2 전극(108) 상 또는 위에 그리고 따라서 전기 활성 영역(104) 상 또는 위에 형성될 수 있다.
이 출원의 맥락에서, "장벽 박막 층" 또는 "장벽 박막"(118)은 예를 들어 화학 불순물들 또는 대기 물질들, 특히 수분(습기) 및 산소에 대한 장벽을 형성하기에 적당한 층 또는 층 구조를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 다른 말로, 장벽 박막 층(118)은, 수분, 산소 또는 용액 같은 OLED-손상 물질들이 상기 장벽 박막 층(118)을 통해 침투할 수 없거나 기껏 상기 물질들의 매우 작은 비율들이 상기 장벽 박막 층(118)을 침투할 수 있도록 형성된다.
일 구성에 따라, 장벽 박막 층(118)은 개별 층으로서(달리 말하면, 단일 층으로서) 형성될 수 있다. 대안적인 구성에 따라, 장벽 박막 층(118)은 하나가 다른 하나의 상부에 형성된 복수의 부분 층들을 포함할 수 있다. 다른 말로, 일 구성에 따라, 장벽 박막 층(118)은 층 스택으로서 형성될 수 있다. 장벽 박막 층(118) 또는 장벽 박막 층(118)의 하나 또는 복수의 부분 층들은 예를 들어 적당한 증착 방법, 예를 들어 일 구성에 따른 원자 층 증착(ALD) 방법, 예를 들어 플라즈마 강화 원자 층 증착(PEALD) 방법 또는 무플라즈마 원자 층 증착(PLALD) 방법, 또는 다른 구성에 따른 화학 기상 증착(CVD) 방법, 예를 들어 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 방법 또는 무플라즈마 화학 기상 증착(PLCVD) 방법, 또는 대안적으로 다른 적당한 증착 방법들에 의해 형성될 수 있다.
원자 층 증착(ALD) 방법을 사용함으로써, 매우 얇은 층들이 증착되는 것이 가능하다. 특히, 원자 층 범위의 층 두께들을 가진 층들은 증착될 수 있다.
일 구성에 따라, 복수의 부분 층들을 가진 장벽 박막 층(118)의 경우, 모든 부분 층들은 원자 층 증착 방법에 의해 형성될 수 있다. 단지 ALD 층들만을 포함하는 층 시퀀스는 또한 "나노라미네이트(nanolaminate)"로서 표기될 수 있다.
대안적인 구성에 따라, 복수의 부분 층들을 포함하는 장벽 박막 층(118)의 경우, 장벽 박막 층(118)의 하나 또는 복수의 부분 층들은 원자 층 증착 방법과 상이한 증착 방법, 예를 들어 기상 증착 방법에 의해 증착될 수 있다.
일 구성에 따라, 장벽 박막 층(118)은 대략 0.1 nm(일 원자 층) 내지 대략 1000 nm의 층 두께, 예를 들어 일 구성에 따라 대략 10 nm 내지 대략 100 nm의 층 두께, 예를 들어 일 구성에 따라 대략 40 nm의 층 두께를 가질 수 있다.
장벽 박막 층(118)이 복수의 부분 층들을 포함하는 일 구성에 따라, 모든 부분 층들은 동일한 층 두께를 가질 수 있다. 다른 구성에 따라, 장벽 박막 층(118)의 개별 부분 층들은 상이한 층 두께들을 가질 수 있다. 다른 말로, 부분 층들 중 적어도 하나는 하나 또는 그 초과의 다른 부분 층들과 상이한 층 두께를 가질 수 있다.
일 구성에 따라, 장벽 박막 층(118) 또는 장벽 박막 층(118)의 개별 부분 층들은 반투명 또는 투명 층으로서 형성될 수 있다. 다른 말로, 장벽 박막 층(118)(또는 장벽 박막 층(118)의 개별 부분 층들)은 반투명 또는 투명 재료(또는 반투명 또는 투명인 재료 조합)로 이루어질 수 있다.
일 구성에 따라, 장벽 박막 층(118) 또는 (복수의 부분 층들을 갖는 층 스택의 경우) 장벽 박막 층(118)의 하나 또는 복수의 부분 층들은 다음 재료들 중 하나를 포함하거나 이루어질 수 있다: 알루미늄 산화물, 아연 산화물, 지르코늄 산화물, 티타늄 산화물, 하프늄 산화물, 탄탈륨 산화물, 란타늄 산화물, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 알루미늄-도핑 아연 산화물, 및 이들의 혼합물들 및 합금들. 다양한 실시예들에서, 장벽 박막 층(118) 또는 (복수의 부분 층들을 갖는 층 스택의 경우) 장벽 박막 층(118)의 하나 또는 복수의 부분 층들은 하나 또는 복수의 고굴절율 재료들, 달리 말하면 고굴절율, 예를 들어 적어도 2의 굴절율을 갖는 하나 또는 복수의 재료들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에서, 캡슐화부(118) 상 또는 위에, 접착제 및/또는 보호 래커(120)를 제공하는 것이 가능하고, 그에 의해, 예를 들어, 커버(122)(예를 들어 유리 커버(122))가 캡슐화부(118) 상에 고정, 예를 들어 접착 본딩된다. 다양한 실시예들에서, 접착 및/또는 보호 래커(120)로 구성된 광학적으로 반투명한 층은 1 ㎛보다 큰 층 두께, 예를 들어 몇 ㎛의 층 두께를 가질 수 있다. 다양한 실시예들에서, 접착제는 라미네이션 접착제를 포함할 수 있거나 라미네이션 접착제일 수 있다.
다양한 실시예들에서, 광-산란 입자들은 또한 접착제의 층(또한 접착 층으로서 표기됨) 내에 임베딩될 수 있고, 상기 입자들은 색 각도 왜곡(color angle distortion) 및 커플링-아웃(coupling-out) 효율성의 추가 개선을 유도할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 제공된 광-산란 입자들은 유전체 산란 입자들, 예를 들어, 이를 테면 금속 산화물들, 예를 들어, 이를 테면, 예를 들어 실리콘 산화물(SiO2), 아연 산화물(ZnO), 지르코늄 산화물(ZrO2), 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 인듐 아연 산화물(TZO), 갈륨 산화물(Ga2Oa), 알루미늄 산화물, 또는 티타늄 산화물일 수 있다. 다른 입자들은 또한, 그들이 반투명 층 구조, 예를 들어 기포들, 아크릴산염, 또는 중공 유리 비드(bead)들의 매트릭스의 유효 굴절율과 상이한 굴절율을 가지면 적당할 수 있다. 게다가, 예로서, 금속 나노입자들, 금속들 이를 테면 금, 은, 철 나노입자들 등은 광-산란 입자들로서 제공될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 제 2 전극(108)과, 접착제 및/또는 보호 래커(120)로 구성된 층 사이에, 예를 들어 습식-화학 프로세스 동안 전기 불안정 재료들을 보호하기 위하여, 전기 절연 층(도시되지 않음)이 또한 적용될 수 있고, 예를 들어 대략 300 nm 내지 대략 1.5 ㎛ 범위의 층 두께, 예를 들어 대략 500 nm 내지 대략 1 ㎛ 범위의 층 두께를 가진 예를 들어 SiN이 적용될 수 있다.
게다가, 다양한 실시예들에서, 예를 들어 유리로 구성된 커버(122)가 예를 들어 플라즈마 스프레잉에 의해 캡슐화부(118)에 적용되는 예시적인 실시예들에서, 접착제(120)가 또한 완전히 필요 없을 수 있다는 것이 지적되어야 한다.
게다가, 다양한 실시예들에서, 하나 또는 복수의 반사방지 층들(예를 들어 캡슐화부(118), 예를 들어 박막 캡슐화부(118)와 조합된)은 부가적으로 발광 컴포넌트(100)에 제공될 수 있다.
도 2에 예시된 바와 같이, 다양한 실시예들에서, 제 1 유기 기능 층 구조(112)는 제 1 전극(106) 상 또는 위에 적용, 예를 들어 증착될 수 있는 홀 주입 층(202)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에서, 홀 주입 층(202)은 다음 재료들 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있거나 구성될 수 있다:
● HAT-CN, Cu(I)pFBz, MoOx, WOx, VOx, ReOx, F4-TCNQ, NDP-2, NDP-9, Bi(III)pFBz, F16CuPc, HTMO14:Cu(II)pFBz, αNPD:MoOx, PEDOT:PSS, HT508;
● NPB (N,N'-bis(나프탈렌-1-yl)-N,N'-bis(페닐)벤지딘);
● 베타-NPB (N,N'-bis(나프탈렌-2-yl)-N,N'-bis(페닐)벤지딘); TPD (N,N'-bis(3-메틸페닐)-N,N'-bis(페닐)벤지딘); 스피로(spiro) TPD (N,N'-bis(3-메틸페닐)-N,N'-bis(페닐)벤지딘);
● 스피로-NPB (N,N'-bis(나프탈렌-1-yl)-N,N'-bis(페닐)스피로); DMFL-TPD (N,N'-bis(3-메틸페닐)-N,N'-bis(페닐)-9,9-디메틸플루오렌(dimethylfluorene));
● DMFL-NPB (N,N'-bis(나프탈렌-1-yl)-N,N'-bis(페닐)-9,9-디메틸플루오렌);
● DPFL-TPD (N,N'-bis(3-메틸페닐)-N,N'-bis(페닐)-9,9-디페닐플루오렌);
● DPFL-NPB (N,N'-bis(나프탈렌-1-yl)-N,N'-bis(페닐)-9,9-디페닐플루오렌);
● 스피로-TAD (2,2'-7,7'-테트라키스(tetrakis)(N,N-디페닐아미노(diphenylamino))-9,9'-스피로비플루오렌(spirobifluorene));
● 9,9-bis[4-(N,N-bis-비페닐-4-yl-아미노)페닐]-9H-플루오렌;
● 9,9-bis[4-(N,N-bis-나프탈렌-2-yl-아미노)페닐]-9H-플루오렌;
● 9,9-bis[4-(N,N'-bis-나프탈렌-2-yl-N,N'-bis-페닐아미노)페닐]-9H-플루오렌;
● N,N'-bis(페난트렌-9-yl)-N,N'-bis(페닐)벤지딘;
● 2,7-bis[N,N-bis(9,9-스피로-비플루오렌-2-yl)아미노]-9,9-스피로비플루오렌;
● 2,2'-bis[N,N-bis(비페닐-4-yl)아미노]-9,9-스피로-비플루오렌;
● 2,2'-bis(N,N-디페닐아미노)-9,9-스피로비플루오렌;
● di-[4-(N,N-디톨릴아미노)페닐]사이클로헥산;
● 2,2', 7,7'-테트라(N,N-디톨릴)아미노-스피로-비플루오렌; 및
● N,N,N',N'-테트라-나프탈렌-2-yl-벤지딘.
홀 주입 층(202)은 대략 10 nm 내지 대략 1000 nm의 범위, 예를 들어 대략 20 nm 내지 대략 500 nm의 범위, 예를 들어 대략 200 nm 내지 대략 400 nm의 범위, 예를 들어 대략 170 nm 내지 대략 330 nm의 범위의 층 두께를 가질 수 있다.
제 1 홀 수송 층(204)은 예를 들어 홀 주입 층(202) 상 또는 위에 적용, 예를 들어 증착될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 제 1 홀 수송 층(204)은 다음 재료들 중 하나 또는 그 초과를 포함하거나 이루어질 수 있다:
● NPB (N,N'-bis(나프탈렌-1-yl)-N,N'-bis(페닐)벤지딘);
● 베타-NPB (N,N'-bis(나프탈렌-2-yl)-N,N'-bis(페닐)벤지딘); TPD (N,N'-bis(3-메틸페닐)-N,N'-bis(페닐)벤지딘); 스피로(spiro) TPD (N,N'-bis(3-메틸페닐)-N,N'-bis(페닐)벤지딘);
● 스피로-NPB (N,N'-bis(나프탈렌-1-yl)-N,N'-bis(페닐)스피로); DMFL-TPD (N,N'-bis(3-메틸페닐)-N,N'-bis(페닐)-9,9-디메틸플루오렌(dimethylfluorene));
● DMFL-NPB (N,N'-bis(나프탈렌-1-yl)-N,N'-bis(페닐)-9,9-디메틸플루오렌);
● DPFL-TPD (N,N'-bis(3-메틸페닐)-N,N'-bis(페닐)-9,9-디페닐플루오렌);
● DPFL-NPB (N,N'-bis(나프탈렌-1-yl)-N,N'-bis(페닐)-9,9-디페닐플루오렌);
● 스피로-TAD (2,2'-7,7'-테트라키스(tetrakis)(N,N-디페닐아미노(diphenylamino))-9,9'-스피로비플루오렌(spirobifluorene));
● 9,9-bis[4-(N,N-bis-비페닐-4-yl-아미노)페닐]-9H-플루오렌;
● 9,9-bis[4-(N,N-bis-나프탈렌-2-yl-아미노)페닐]-9H-플루오린;
● 9,9-bis[4-(N,N'-bis-나프탈렌-2-yl-N,N'-bis-페닐아미노)페닐]-9H-플루오렌;
● N,N'-bis(페난트렌-9-yl)-N,N'-bis(페닐)벤지딘;
● 2,7-bis[N,N-bis(9,9-스피로-비플루오렌-2-yl)아미노]-9,9-스피로-비플루오렌;
● 2,2'-bis[N,N-bis(비페닐-4-yl)아미노]-9,9-스피로-비플루오렌;
● 2,2'-bis(N,N-디페닐아미노)-9,9-스피로비플루오렌;
● di-[4-(N,N-디톨릴아미노)페닐]사이클로헥산;
● 2,2', 7,7'-테트라(N,N-디톨릴)아미노-스피로-비플루오렌; 및
● N,N,N',N'-테트라-나프탈렌-2-yl-벤지딘.
제 1 홀 수송 층(204)은 대략 5 nm 내지 대략 50 nm의 범위, 예를 들어 대략 10 nm 내지 대략 30 nm의 범위, 예를 들어 대략 20 nm의 층 두께를 가질 수 있다.
제 1 이미터 층(206)은 홀 수송 층(204) 상 또는 위에 적용, 예를 들어 증착될 수 있다.
예를 들어 제 1 이미터 층(206)을 위해 제공될 수 있는 이미터 재료들은 상기 설명되었다.
다양한 실시예들에서, 제 1 이미터 층(206)은 대략 5 nm 내지 대략 70 nm의 범위, 예를 들어 대략 10 nm 내지 대략 50 nm의 범위, 예를 들어 대략 30 nm의 층 두께를 가질 수 있다.
게다가, 제 1 전자 수송 층(208)은 제 1 이미터 층(206) 상 또는 위에 배열, 예를 들어 증착될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 제 1 전자 수송 층(208)은 다음 재료들 중 하나 또는 그 초과를 포함하거나 이루어질 수 있다:
● NET-18;
● 2,2',2"(1,3,5-벤진트릴)-트리스(1-페닐-1-H-벤지이미다졸);
● 2-(4-비페닐일)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸, 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BCP);
● 8-하이드록시퀴놀리노라토리튬, 4-(나프탈렌-1-yl)-3,5-디페닐-4H-1,2,4-트리아졸;
● 1,3-bis[2-(2,2'-비피리딘-6-yl)-1,3,4-옥사디아조-5-yl]벤젠;
● 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(Bphen);
● 3-(4-비페닐일)-4-페닐-5-tert-부틸페닐-1,2,4-트리아졸;
● bis(2-메틸-8-퀴놀리노레이트)-4-(페닐페놀라토)알루미늄;
● 6,6'-bis[5-(비페닐-4-yl)-1,3,4-옥사디아조-2-yl]-2,2'-비피리딜;
● 2-페닐-9,10-di(나프탈렌-2-yl)안트라센;
● 2,7-bis[2-(2,2'-비피리딘-6-yl)-1,3,4-옥사디아조-5-yl]-9,9-디메틸플로오렌;
● 1,3-bis[2-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아조-5-yl]벤젠;
● 2-(나프탈렌-2-yl)-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린;
● 2,9-bis(나프탈렌-2-yl)-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린;
● 트리스(2,4,6-트리메틸-3-(피리딘-3-yl)페닐)보레인(borane);
● 1-메틸-2-(4-(나프탈렌-2-yl)페닐)-1H-이미다조[4,5-f][1,10]페난트롤린;
● 페닐-다이피레닐포스핀 옥사이드;
● 나프탈렌테트라카르복실릭 디안하이드리드 또는 이들의 이미드들;
● 페릴렌테트라카르복실릭 디안하이드리드 또는 이들의 이미드들; 및
● 실라시클로펜타디엔 유닛을 포함하는 사일로들을 기초한 물질들.
제 1 전자 수송 층(208)은 대략 5 nm 내지 대략 50 nm의 범위, 예를 들어 대략 10 nm 내지 대략 30 nm의 범위, 예를 들어 대략 20 nm의 층 두께를 가질 수 있다.
게다가, 제 1 전자 수송 층(208)은 제 1 이미터 층(206) 상 또는 위에 배열, 예를 들어 증착될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 제 1 전자 수송 층(208)은 다음 재료들 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있거나 이루어질 수 있다:
● NET-18, NET-5, ETM033, ETM036, BCP, BPhen;
● 2,2',2"(1,3,5-벤진트릴)-트리스(1-페닐-1-H-벤지이미다졸);
● 2-(4-비페닐일)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸, 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BCP);
● 8-하이드록시퀴놀리노라토리튬, 4-(나프탈렌-1-yl)-3,5-디페닐-4H-1,2,4-트리아졸;
● 1,3-bis[2-(2,2'-비피리딘-6-yl)-1,3,4-옥사디아조-5-yl]벤젠;
● 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(Bphen);
● 3-(4-비페닐일)-4-페닐-5-tert-부틸페닐-1,2,4-트리아졸;
● bis(2-메틸-8-퀴놀리노레이트)-4-(페닐페놀라토)알루미늄;
● 6,6'-bis[5-(비페닐-4-yl)-1,3,4-옥사디아조-2-yl]-2,2'-비피리딜;
● 2-페닐-9,10-di(나프탈렌-2-yl)안트라센;
● 2,7-bis[2-(2,2'-비피리딘-6-yl)-1,3,4-옥사디아조-5-yl]-9,9-디메틸플로오렌;
● 1,3-bis[2-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아조-5-yl]벤젠;
● 2-(나프탈렌-2-yl)-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린;
● 2,9-bis(나프탈렌-2-yl)-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린;
● 트리스(2,4,6-트리메틸-3-(피리딘-3-yl)페닐)보레인;
● 1-메틸-2-(4-(나프탈렌-2-yl)페닐)-1H-이미다조[4,5-f][1,10]페난트롤린;
● 페닐-다이피레닐포스핀 옥사이드;
● 나프탈렌테트라카르복실릭 디안하이드리드 또는 이들의 이미드들;
● 페릴렌테트라카르복실릭 디안하이드리드 또는 이들의 이미드들; 및
● 실라시클로펜타디엔 유닛을 포함하는 사일로들을 기초한 물질들.
제 1 전자 수송 층(208)은 대략 10 nm 내지 대략 50 nm의 범위, 예를 들어 대략 15 nm 내지 대략 40 nm의 범위, 예를 들어 대략 20 nm 내지 대략 30 nm의 범위의 층 두께를 가질 수 있다.
상기 설명된 바와 같이, (선택적) 홀 주입 층(202), (선택적) 제 1 홀 수송 층(204), 제 1 이미터 층(106), 및 (선택적) 제 1 전자 수송 층(208)은 제 1 유기 기능 층 구조(112)를 형성한다.
전하 생성 층 구조(CGL)(114)는 제 1 유기 기능 층 구조(112) 상 또는 위에 배열되고, 하기에 더욱 더 상세히 설명될 것이다.
다양한 실시예들에서, 제 2 유기 기능 층 구조(116)는 전하 생성 층 구조(114) 상 또는 위에 배열될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 제 2 유기 기능 층 구조(116)는 제 2 홀 수송 층(310)(도시되지 않음)을 포함할 수 있고, 여기서 제 2 홀 수송 층(310)은 또한 홀-전도 전하 생성 층(310)으로서 표기될 수 있고 전하 생성 층 구조(114)의 부분으로서 배열된다. 예를 들어, 제 2 홀 수송 층(310)은 제 1 전자-전도 전하 생성 층 구조(306)와 물리적 접촉(308)될 수 있고; 다른 말로, 그들은 공통 인터페이스를 공유한다.
다양한 실시예들에서, 제 2 홀 수송 층(310) 또는 홀-전도 전하 생성 층(310)은 하나 또는 복수의 다음 재료들 또는 상기 화합물의 화학양론 변형을 포함할 수 있거나 이루어질 수 있다: BaCuSF, BaCuTeF, NiO, Cu-함유 델라포사이트들, 예를 들어 CuMO2(M = 3가 양이온, 예를 들어 Al, Ga, In, 등), CuO2, CuY1 - xCaxO2, CuCr1 - xMgxO2, ZnM2O4(M = Co, Rh, Rh, Ir, 등), SrCu2O2, LaCuOM(M = S, Se, Te, 등) 그렇지 않으면 Mg-도핑 CuCrO2.
이들 물질들을 포함하는 홀 전도체 층들을 생성하기 위한 적당한 방법들은 실온에서 펄스 레이저 증착, 저온들에서 스퍼터링 또는 펄스 마그네트론 스퍼터링을 포함한다.
제 2 홀 수송 층(310)은 대략 10 nm 내지 대략 50 nm의 범위, 예를 들어 대략 15 nm 내지 대략 40 nm의 범위, 예를 들어 대략 20 nm 내지 대략 30 nm의 범위 내의 층 두께를 가질 수 있다.
게다가, 제 2 유기 기능 층 구조(116)는 제 2 이미터 층(210)을 포함할 수 있고, 제 2 이미터 층(210)은 제 2 홀 수송 층(310) 상 또는 위에 배열될 수 있다. 제 2 이미터 층(210)은 제 1 이미터 층(206)과 동일한 이미터 재료들을 포함할 수 있다. 대안적으로, 제 2 이미터 층(210) 및 제 1 이미터 층(206)은 상이한 이미터 재료들을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 제 2 이미터 층(210)은 제 1 이미터 층(206)과 동일한 파장(들)을 가진 전자기 복사선, 예를 들어 가시광을 방사하도록 설계될 수 있다. 대안적으로, 제 2 이미터 층(210)은 제 1 이미터 층(206)과 상이한 파장 또는 상이한 파장들을 가진 전자기 복사선, 예를 들어 가시광을 방사하도록 설계될 수 있다. 제 2 이미터 층의 이미터 재료들은 상기 설명된 바와 같은 재료들일 수 있다.
다른 적당한 이미터 재료들은 물론 제 1 이미터 층(206) 및 제 2 이미터 층(210) 둘 다를 위해 제공될 수 있다.
게다가, 제 2 유기 기능 층 구조(116)는 제 2 전자 수송 층(212)을 포함할 수 있고, 제 2 전자 수송 층(212)은 제 2 이미터 층(210) 상 또는 위에 배열, 예를 들어 증착될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 제 2 전자 수송 층(212)은 다음 재료들 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있거나 이루어질 수 있다:
● NET-18, NET-5, ETM033, ETM036, BCP, BPhen;
● 2,2',2"(1,3,5-벤진트릴)-트리스(1-페닐-1-H-벤지이미다졸);
● 2-(4-비페닐일)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸, 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BCP);
● 8-하이드록시퀴놀리노라토리튬, 4-(나프탈렌-1-yl)-3,5-디페닐-4H-1,2,4-트리아졸;
● 1,3-bis[2-(2,2'-비피리딘-6-yl)-1,3,4-옥사디아조-5-yl]벤젠;
● 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(Bphen);
● 3-(4-비페닐일)-4-페닐-5-tert-부틸페닐-1,2,4-트리아졸;
● bis(2-메틸-8-퀴놀리노레이트)-4-(페닐페놀라토)알루미늄;
● 6,6'-bis[5-(비페닐-4-yl)-1,3,4-옥사디아조-2-yl]-2,2'-비피리딜;
● 2-페닐-9,10-di(나프탈렌-2-yl)안트라센;
● 2,7-bis[2-(2,2'-비피리딘-6-yl)-1,3,4-옥사디아조-5-yl]-9,9-디메틸플로오렌;
● 1,3-bis[2-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아조-5-yl]벤젠;
● 2-(나프탈렌-2-yl)-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린;
● 2,9-bis(나프탈렌-2-yl)-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린;
● 트리스(2,4,6-트리메틸-3-(피리딘-3-yl)페닐)보레인;
● 1-메틸-2-(4-(나프탈렌-2-yl)페닐)-1H-이미다조[4,5-f][1,10]페난트롤린;
● 페닐-다이피레닐포스핀 옥사이드;
● 나프탈렌테트라카르복실릭 디안하이드리드 또는 이들의 이미드들;
● 페릴렌테트라카르복실릭 디안하이드리드 또는 이들의 이미드들; 및
● 실라시클로펜타디엔 유닛을 포함하는 사일로들을 기초한 물질들.
제 2 전자 수송 층(212)은 대략 10 nm 내지 대략 50 nm의 범위, 예를 들어 대략 15 nm 내지 대략 40 nm의 범위, 예를 들어 대략 20 nm 내지 대략 30 nm의 범위의 층 두께를 가질 수 있다.
게다가, 전자 주입 층(214)은 제 2 전자 수송 층(212) 상 또는 위에 적용, 예를 들어 증착될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 전자 주입 층(214)은 다음 재료들 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있거나 이루어질 수 있다:
● NDN-26, MgAg, Cs2CO3, Cs3PO4, Na, Ca, K, Mg, Cs, Li, LiF;
● 2,2',2"(1,3,5-벤진트릴)-트리스(1-페닐-1-H-벤지이미다졸);
● 2-(4-비페닐일)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸, 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BCP);
● 8-하이드록시퀴놀리노라토리튬, 4-(나프탈렌-1-yl)-3,5-디페닐-4H-1,2,4-트리아졸;
● 1,3-bis[2-(2,2'-비피리딘-6-yl)-1,3,4-옥사디아조-5-yl]벤젠;
● 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(Bphen);
● 3-(4-비페닐일)-4-페닐-5-tert-부틸페닐-1,2,4-트리아졸;
● bis(2-메틸-8-퀴놀리노레이트)-4-(페닐페놀라토)알루미늄;
● 6,6'-bis[5-(비페닐-4-yl)-1,3,4-옥사디아조-2-yl]-2,2'-비피리딜;
● 2-페닐-9,10-di(나프탈렌-2-yl)안트라센;
● 2,7-bis[2-(2,2'-비피리딘-6-yl)-1,3,4-옥사디아조-5-yl]-9,9-디메틸플로오렌;
● 1,3-bis[2-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아조-5-yl]벤젠;
● 2-(나프탈렌-2-yl)-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린;
● 2,9-bis(나프탈렌-2-yl)-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린;
● 트리스(2,4,6-트리메틸-3-(피리딘-3-yl)페닐)보레인;
● 1-메틸-2-(4-(나프탈렌-2-yl)페닐)-1H-이미다조[4,5-f][1,10]페난트롤린;
● 페닐-다이피레닐포스핀 옥사이드;
● 나프탈렌테트라카르복실릭 디안하이드리드 또는 이들의 이미드들;
● 페릴렌테트라카르복실릭 디안하이드리드 또는 이들의 이미드들; 및
● 실라시클로펜타디엔 유닛을 포함하는 사일로들을 기초한 물질들.
전자 주입 층(214)은 대략 5 nm 내지 대략 200 nm의 범위, 예를 들어 대략 20 nm 내지 대략 50 nm의 범위, 예를 들어 대략 40 nm의 층 두께를 가질 수 있다.
상기 설명된 바와 같이, (선택적) 제 2 홀 수송 층(310), 제 2 이미터 층(210), (선택적) 제 2 전자 수송 층(212) 및 (선택적) 전자 주입 층(214)은 제 2 유기 기능 층 구조(116)를 형성한다.
다양한 실시예들에서, 유기 전자발광 층 구조(110)(즉 예를 들어 홀 수송 층(들) 및 이미터 층(들) 및 전자 수송 층(들) 등의 두께들의 합)는 대략 1.5 ㎛의 최대의 층 두께, 예를 들어 대략 1.2 ㎛의 최대의 층 두께, 예를 들어 대략 1 ㎛의 최대의 층 두께, 예를 들어 대략 800 nm의 최대의 층 두께, 예를 들어 대략 500 nm의 최대의 층 두께, 예를 들어 대략 400 nm의 최대의 층 두께, 예를 들어 대략 300 nm의 최대의 층 두께를 가질 수 있다. 다양한 실시예들에서, 유기 전자발광 층 구조(110)는 예를 들어 하나가 다른 하나 위에 직접 배열된 복수의 유기 발광 다이오드들(OLED들)의 스택을 가질 수 있고, 각각의 OLED는 예를 들어 대략 1.5 ㎛의 최대의 층 두께, 예를 들어 대략 1.2 ㎛의 최대의 층 두께, 예를 들어 대략 1 ㎛의 최대의 층 두께, 예를 들어 대략 800 nm의 최대의 층 두께, 예를 들어 대략 500 nm의 최대의 층 두께, 예를 들어 대략 400 nm의 최대의 층 두께, 예를 들어 대략 300 nm의 최대의 층 두께를 가질 수 있다. 다양한 실시예들에서, 유기 전자발광 층 구조(110)는 예를 들어 하나가 다른 하나 위에 직접 배열된 2, 3 또는 4개의 OLED들을 가질 수 있고, 상기 경우 예를 들어 유기 전자발광 층 구조(110)는 대략 3 ㎛의 최대의 층 두께를 가질 수 있다.
발광 컴포넌트(100)는 선택적으로, 예를 들어 하나 또는 복수의 이미터 층들 상 또는 위 또는 전자 수송 층(들) 상 또는 위에 배열된 추가의 유기 기능 층들을 일반적으로 포함할 수 있고, 상기 유기 기능 층들은 기능을 추가로 개선하고 따라서 발광 컴포넌트(100)의 효율성을 추가로 개선하는 역할을 한다.
제 2 전극(108)(예를 들어 제 2 전극 층(108) 형태)은 상기 설명된 바와 같이, 유기 전자발광 층 구조(110) 상 또는 위에 또는, 적당하다면 하나 또는 복수의 추가의 유기 기능 층들 상 또는 위에 적용될 수 있다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 전하 생성 층(114)의 구성을 단면도로 예시한다.
다양한 실시예들에서, 전하 생성 층 구조(114)는 홀-전도 전하 생성 층(310), 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306) 및 제 2 전자-전도 전하 생성 층(302)을 포함할 수 있고, 제 2 전자-전도 전하 생성 층(302)은 제 1 전자 수송 층(208) 상 또는 위에 배열될 수 있고, 예를 들어 제 1 전자 수송 층(208)과 물리 접촉할 수 있다.
제 1 전자-전도 전하 생성 층(306)은 제 2 전자-전도 전하 생성 층(302) 상 또는 위에 배열될 수 있고, 중간 층(304)은 선택적으로 이들 두 개의 층들(302, 306) 사이에 제공될 수 있다.
제 2 홀 수송 층(310) 또는 홀-전도 전하 생성 층(310)은 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306) 상 또는 위에 배열될 수 있고 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306)과 물리 접촉할 수 있다(도 3에서 참조 부호 308로 표기됨).
제 2 홀 수송 층(310)은 또한 전하 캐리어 쌍들이 홀 수송 층(310)과 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306)의 공통 인터페이스(308)에서 분리되기 때문에 홀-전도 전하 생성 층(310)으로서 설계되거나 이해될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 전하 생성 층 구조(114)는, 대역 구조의 프로파일을 변경하기 위하여, 전자-전도 전하 생성 층들(302, 306) 사이의 중간 층(304)에 의해 증가될 수 있다.
예를 들어, 중간 층(304)은 전하 생성 층들(302, 306)의 대역 갭의 상태들을 생성할 수 있고 전하 캐리어 쌍들의 분리를 용이하게 할 수 있다.
중간 층(304)은 더욱이 예를 들어 도판트 또는 매트릭스 물질의 층 상호 확산을 추가로 방지할 수 있다.
반도체 컴포넌트들 내 무기 층 시퀀스들의 경우와 달리, 유기 층들은 다른 유기 층들 내로 부분적으로 상호 확산할 수 있고(부분 층 상호 확산), 예를 들어, 광전자 컴포넌트(100), 예를 들어 OLED 내의 전하 생성 층 구조의 제 2 전자-전도 전하 생성 층(302)의 유기 부분들이 유기 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306) 내로 확산될 수 있다.
부분 층 상호 확산을 억제하기 위하여(즉 예시적으로 장벽 효과를 달성하기 위하여) 중간 층(304)은 개별 유기 층들 사이, 예를 들어 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306)과 제 2 전자-전도 전하 생성 층(302) 사이에 삽입될 수 있거나, 또는 층들 중 하나, 즉 제 2 전자-전도 전하 생성 층(302) 및/또는 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306)은 무기 물질을 포함할 수 있거나 이루어질 수 있다.
게다가, 중간 층은 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306)이 제 2 전자-전도 전하 생성 층(302)과 반응하는 것을 방지할 수 있고, 즉 중간 층(304)은 반응 장벽을 형성할 수 있다.
게다가, 중간 층(304)은 제 1 전자-전도 전하 생성 층의 표면 거칠기가 중간 층(304)에 의해 감소되거나 보상될 수 있기 때문에 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306)과 제 2 전자-전도 전하 생성 층(302) 사이의 인터페이스 거칠기를 감소시킬 수 있다.
다양한 실시예들에서, 제 2 전자-전도 전하 생성 층(302)은 예를 들어 복수의 물질들, 즉 물질 혼합물, 또는 단일 물질로 구성될 수 있다(이런 이유로, 제 2 전자-전도 전하 생성 층(302)은 또한 도핑되지 않은 제 2 전자-전도 전하 생성 층(302)으로서 표기될 수 있음).
제 2 전자-전도 전하 생성 층(302)을 형성하는 물질, 즉 예를 들어 제 2 전자-전도 전하 생성 층(302)이 이루어지는 물질은 높은 전자 전도성(예를 들어 대략 10-7S/m보다 10배, 예를 들어 대략 10-6S/m보다 10배, 예를 들어 대략 10-5S/m보다 10배 나은 예를 들어 전자 전도성)을 가질 수 있다.
게다가, 제 2 전자-전도 전하 생성 층(302)의 물질은 낮은 일 함수(예를 들어 대략 3 eV보다 작거나 같은 일 함수) 및 낮은 가시 광 흡수를 가질 수 있다. 다양한 실시예들에서, 제 2 전자-전도 전하 생성 층(302)의 물질로서, 이들 언급된 조건들을 충족하는 임의의 물질, 예를 들어 NDN-26 도판트를 갖는 NET-18 매트릭스(물질 혼합물) 또는 NDN-26, MgAg, Cs2CO3, Cs3PO4, Na, Ca, K, Mg, Cs, Li, LiF(물질)를 제공하는 것이 가능하다.
다양한 실시예들에서, 제 2 전자-전도 전하 생성 층(302)은 대략 1 nm 내지 대략 500 nm 범위, 예를 들어 대략 3 nm 내지 대략 100 nm 범위, 예를 들어 대략 10 nm 내지 대략 90 nm 범위, 예를 들어 대략 20 nm 내지 대략 80 nm 범위, 예를 들어 대략 30 nm 내지 대략 70 nm 범위, 예를 들어 대략 40 nm 내지 대략 60 nm 범위, 예를 들어 대략 50 nm의 층 두께를 가질 수 있다.
다양한 실시예들에서, 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306)은 복수의 물질들, 즉 예를 들어 물질 혼합물, 또는 마찬가지로 단일 물질로 구성될 수 있다(이런 이유로, 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306)은 또한 도핑되지 않은 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306)으로서 표기될 수 있음).
제 1 전자-전도 전하 생성 층(306)을 형성하는 물질, 즉 예를 들어 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306)이 이루어지는 물질은 높은 전도성(예를 들어 대략 10-5 S/m의 10배, 예를 들어 대략 10-4 S/m의 10배, 예를 들어 대략 10-3 S/m의 10배 더 나은 전도성)을 가질 수 있다.
게다가, 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306)의 물질은 높은 일 함수, 예를 들어 대략 3.5 eV 내지 대략 5.5 eV의 범위, 예를 들어 대략 4.4 eV 내지 대략 5.5 eV의 범위의 일 함수, 및 낮은 가시 광 흡수를 가질 수 있다. 다양한 실시예들에서, 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306)의 물질로서, 이들 언급된 조건들을 충족하는 임의의 재료 또는 임의의 물질, 예를 들어 HAT-CN, Cu(Ⅰ)pFBz, MoOx, WOx, VOx, ReOx, F4-TCNQ, NDP-2, NDP-9, Bi(Ⅲ)pFBz, F16CuPc을 제공하는 것이 가능하다.
다양한 실시예들에서, 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306)은 대략 1 nm 내지 대략 500 nm의 범위, 예를 들어 대략 3 nm 내지 대략 100 nm의 범위, 예를 들어 대략 10 nm 내지 대략 90 nm의 범위, 예를 들어 대략 20 nm 내지 대략 80 nm의 범위, 예를 들어 대략 30 nm 내지 대략 70 nm의 범위, 예를 들어 대략 40 nm 내지 대략 60 nm의 범위의 층 두께, 예를 들어 대략 50 nm의 층 두께를 가질 수 있다.
다양한 실시예들에서, 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306)은 높은 전도성, 및 직접적으로 또는 간접적으로 인접한 홀 수송 층(310) 또는 홀-전도 전하 생성 층(310)의 가전자대(가장 높은 점유된 분자 오비탈(HOMO)) 및 제 2 전자-전도 전하 생성 층(302)의 가전자대에 비해 에너지적으로 대략 동일한 전도대(가장 낮은 점유되지 않은 분자 오비탈(LUMO))를 가진 물질 또는 물질 혼합물을 포함할 수 있다. 달리 말하면, 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306)의 물질 또는 물질 혼합물은 홀 수송 층(310)의 물질 또는 물질 혼합물의 HOMO 및 제 2 전자-전도 전하 생성 층(302)의 HOMO와 에너지적으로 대략 동일한 레벨에 있는 LUMO를 가진다.
전하 캐리어 쌍은, 생성된 전하 캐리어 쌍의 홀이 홀 수송 층(310)에서 제 2 유기 기능 층 구조(116)의 이미터 층(210)으로 수송되는 방식으로 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306)과 홀 수송 층(310)의 공통 인터페이스(308)에서 생성 및 분리되고, 여기서 생성된 전하 캐리어 쌍의 전자는 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306) 및 제 2 전하 생성 층(302)에 의해 제 1 유기 기능 층 구조(112)의 제 1 이미터 층(206)으로 수송된다. 다른 말로, 홀 수송 층(310)은 홀-전도 전하 생성 층(310)으로서 부가적으로 설계될 수 있다.
중간 층(304)은 대략 1 nm 내지 대략 200 nm의 범위, 예를 들어 대략 3 nm 내지 대략 100 nm의 범위, 예를 들어 대략 5 nm 내지 대략 10 nm의 범위의 층 두께, 예를 들어 대략 6 nm의 층 두께를 가질 수 있다. 중간 층(304)을 통한 전하 캐리어 전도는 직접 또는 간접적으로 발생할 수 있다.
중간 층(304)의 물질 또는 물질 혼합물은 간접 전하 캐리어 전도의 경우 전기 절연체일 수 있다. 중간 층(304)의 전기 절연 물질의 HOMO는 직접 인접한 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306)의 LUMO보다 높을 수 있고 직접 인접한 제 2 전자-전도 전하 생성 층(302)의 HOMO보다 높을 수 있다. 중간 층(304)을 통한 터널링 전류는 결과적으로 이루어질 수 있다.
중간 층(304)에 대해 적당한 물질은 예를 들어: NET-39, 프탈로시아닌 유도체들, 예를 들어 치환되지 않은 프탈로시아닌; 예를 들어 금속 산화물 프탈로시아닌 화합물들, 예를 들어 바나듐 산화물 프탈로시아닌(VOPc), 티타늄 산화물 프탈로시아닌(TiOPc); 예를 들어 금속 프탈로시아닌 유도체들, 예를 들어 구리 프탈로시아닌(CuPc), (H2Pc), 코발트 프탈로시아닌(CoPc), 알루미늄 프탈로시아닌(AlPc), 니켈 프탈로시아닌(NiPc), 철 프탈로시아닌(FePc), 아연 프탈로시아닌(ZnPc) 또는 망간 프탈로시아닌(MnPc)일 수 있다.
그러나, 어떠한 제한적인 특징도 가지도록 의도되지 않는 다양한 실시예들의 제 1 특정 구현에서, 상기 설명된 층 구조는 다음 층들을 포함할 수 있다:
- 전자 수송 층(208): 대략 10 nm의 층 두께를 가진 NET-18;
- 제 2 전자-전도 전하 생성 층(302): 예를 들어 물질 혼합물의 볼륨에 관하여 대략 8%의 농도를 가지며, 대략 50 nm의 층 두께를 가진 NDN-26으로 도핑된 NET-18; 및
- 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306): 대략 5 nm의 층 두께를 가진 HAT-CN;
- 홀 수송 층(310): 대략 50 nm의 층 두께를 가진 CuGaO2.
그러나, 어떠한 제한적인 특징도 가지도록 의도되지 않은 다양한 실시예들의 제 2 특정 구현에서, 인접한 홀 수송 층(310) 및 전자 수송 층(208)을 가진 전하 생성 층 구조(114)는 다음 층들을 포함한다:
- 전자 수송 층(208): 대략 10 nm의 층 두께를 가진 NET-18;
- 2 전자-전도 전하 생성 층(302): 예를 들어 물질 혼합물의 볼륨에 비해 대략 8%의 농도를 가지며, 대략 50 nm의 층 두께를 가진 NDN-26으로 도핑된 NET-18;
- 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306): 대략 5 nm의 층 두께를 가진 HAT-CN;
- 홀 수송 층(310): 대략 50 nm의 층 두께를 가진 SrCu2O2.
다양한 실시예들에 따른 이런 접근법의 하나의 장점은, 홀 수송 층에 대해 투명한, 무기 진성 홀-전도 물질 또는 투명한, 무기 진성 홀-전도 물질 혼합물의 사용으로 인해, 광전자 컴포넌트들이 열적으로 보다 안정하고 보다 효과적이게 될 수 있고 보다 높은 필드 세기들을 견딜 수 있고, 예를 들어 광전자 컴포넌트가 스위칭 온될 때 또는 전류의 과도한 증가의 경우 전압 스파이크들을 견딜 수 있다는 점에서 알 수 있다. 이전에 사용된 유기 물질 또는 물질 혼합물들과 비교하여, 홀 수송 층에 사용된 무기 물질들 또는 물질 혼합물들은 높은 달성 가능한 전하 캐리어 밀도, 낮은 일 함수 및 종종 강한 인터페이스 쌍극자들에 의해 특징 되어진다. 후자는 제 1 전자-전도 전하 생성 층과의 홀 수송 층의 인터페이스에서 전하 캐리어 분리를 위하여 높은 빌트-인 전압 및 편리한 대역 매칭을 유도한다. 이것은 홀 수송 층 양단 전압 강하를 감소시키고 따라서 광전자 컴포넌트의 효율성을 증가시킨다. 종래의 유기 홀 수송 층의 경우, 더욱이, 층 상호 확산은, 예를 들어 홀 수송 층의 유기 물질로서 비교적 낮은 유리 전이 온도를 가진 빈번하게 사용되는 αNPD의 경우에, 제 1 전자-전도 전하 생성 층과의 홀 수송 층의 유기-유기 인터페이스에서 발생한다. 이것은 동작 시간이 증가함에 따라 인가된 전압으로 인해 전류 밀도를 점점 감소시킨다. 광전자 컴포넌트의 동작 기간은 결과적으로 감소된다.
Claims (17)
- 광전자 컴포넌트(100)로서,
제 1 유기 기능 층 구조(112);
제 2 유기 기능 층 구조(116); 및
상기 제 1 유기 기능 층 구조(112)와 상기 제 2 유기 기능 층 구조(116) 사이의 전하 생성 층 구조(114)
를 포함하고,
상기 전하 생성 층 구조(114)는 홀-전도 전하 생성 층(310) 및 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306)을 포함하고,
상기 홀-전도 전하 생성 층(310)은 무기 물질 또는 무기 물질 혼합물을 포함하거나 그로부터 형성되고, 상기 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306)은 유기 물질 또는 유기 물질 혼합물을 포함하거나 그로부터 형성되고,
상기 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306)은 유기 진성 전자-전도 물질을 포함하거나 그로부터 형성되고, 상기 제1 전자-전도 전하 생성 층(306)의 자유 이동 전하 캐리어들의 반 이상은 전자들인,
광전자 컴포넌트(100). - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306) 상 또는 위에 제 2 전자-전도 전하 생성 층(302)을 더 포함하는,
광전자 컴포넌트(100). - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306)과 상기 제 2 전자-전도 전하 생성 층(302) 사이의 중간 층(304)을 더 포함하는,
광전자 컴포넌트(100). - 제 1 항에 있어서,
상기 홀-전도 전하 생성 층(310)의 무기 홀-전도 물질은 무기 진성 홀-전도 물질을 포함하거나 그로부터 형성되는,
광전자 컴포넌트(100). - 제 4 항에 있어서,
상기 홀-전도 전하 생성 층(310)의 상기 무기 진성 홀-전도 물질은, BaCuSF, BaCuSeF, BaCuTeF 및 이들의 화학양론 변형의 물질 그룹으로부터 선택된 하나 또는 복수의 물질들을 포함하거나 그로부터 형성되는,
광전자 컴포넌트(100). - 제 4 항에 있어서,
상기 홀-전도 전하 생성 층(310)의 상기 무기 진성 홀-전도 물질은, NiO, AgCoO2 및 이들의 화학양론 변형의 물질 그룹으로부터 선택된 하나 또는 복수의 물질들을 포함하거나 그로부터 형성되는,
광전자 컴포넌트(100). - 제 4 항에 있어서,
상기 홀-전도 전하 생성 층(310)의 상기 무기 진성 홀-전도 물질은 하나 또는 복수의 구리-함유 델라포사이트(delafossite)들을 포함하거나 그로부터 형성되는,
광전자 컴포넌트(100). - 제 7 항에 있어서,
상기 구리-함유 델라포사이트 또는 구리-함유 델라포사이트들은, CuAlO2, CuGaO2, CuInO2, CuTlO2, CuY1-xCaxO2, CuCr1-xMgxO2, CuO2 및 이들의 화학양론 변형의 물질 그룹으로부터 선택된 하나 또는 복수의 물질들을 포함하거나 그로부터 형성되는,
광전자 컴포넌트(100). - 제 4 항에 있어서,
상기 홀-전도 전하 생성 층(310)의 상기 무기 진성 홀-전도 물질은, ZnCo2O4, ZnRh2O4, ZnIr2O4 및 이들의 화학양론 변형의 물질 그룹으로부터 선택된 하나 또는 복수의 물질들을 포함하거나 그로부터 형성되는,
광전자 컴포넌트(100). - 제 4 항에 있어서,
상기 홀-전도 전하 생성 층(310)의 상기 무기 진성 홀-전도 물질은, 화합물: SrCu2O2 또는 상기 화합물의 화학양론 변형을 포함하거나 그로부터 형성되는,
광전자 컴포넌트(100). - 제 4 항에 있어서,
상기 홀-전도 전하 생성 층(310)의 상기 무기 진성 홀-전도 물질은, LaCuOS, LaCuOSe, LaCuOTe 및 이들의 화학양론 변형의 물질 그룹으로부터 선택된 하나 또는 복수의 물질들을 포함하거나 그로부터 형성되는,
광전자 컴포넌트(100). - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306)은,
HAT-CN, Cu(I)pFBz, F4-TCNQ, NDP-2, NDP-9, Bi(III)pFBz, F16CuPc의 물질들의 그룹으로부터 선택된 유기 진성 전자-전도 물질, 또는
MoOx, WOx, VOx, ReOx의 물질 그룹으로부터 선택된 진성 전자-전도 금속 산화 물질
을 포함하는,
광전자 컴포넌트(100). - 제 1 항 내지 제 11 항, 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광전자 컴포넌트(100)는 유기 발광 다이오드(100)로서 구현되는,
광전자 컴포넌트(100). - 광전자 컴포넌트(100)를 생성하기 위한 방법으로서,
제 1 유기 기능 층 구조(112)를 형성하는 단계;
상기 제 1 유기 기능 층 구조(112) 위 또는 상에 전하 생성 층 구조(114)를 형성하는 단계;
상기 전하 생성 층 구조(114) 위 또는 상에 제 2 유기 기능 층 구조(116)를 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 전하 생성 층 구조(114)를 형성하는 단계는 홀-전도 전하 생성 층(310)을 형성하는 단계 및 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306)을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 홀-전도 전하 생성 층(310)은 무기 물질 또는 무기 물질 혼합물을 포함하거나 그로부터 형성되고,
상기 제 1 전자-전도 전하 생성 층(306)은 유기 진성 전자-전도 물질 또는 유기 진성 전자-전도 물질 혼합물을 포함하거나 그로부터 형성되고, 상기 제1 전자-전도 전하 생성 층(306)의 자유 이동 전하 캐리어들의 반 이상은 전자들인,
광전자 컴포넌트(100)를 생성하기 위한 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 홀-전도 전하 생성 층(310)을 형성하는 단계는, 100℃ 미만의 온도에서 무기 홀-전도 물질 또는 무기 홀-전도 물질 혼합물을 증착하는 단계를 포함하는,
광전자 컴포넌트(100)를 생성하기 위한 방법. - 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
상기 광전자 컴포넌트(100)는 유기 발광 다이오드(100)로서 생성되는,
광전자 컴포넌트(100)를 생성하기 위한 방법.
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