KR102149525B1 - 광 추출 하부구조체를 포함하는 OLEDs 및 이를 혼입하는 디스플레이 장치 - Google Patents
광 추출 하부구조체를 포함하는 OLEDs 및 이를 혼입하는 디스플레이 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102149525B1 KR102149525B1 KR1020157011267A KR20157011267A KR102149525B1 KR 102149525 B1 KR102149525 B1 KR 102149525B1 KR 1020157011267 A KR1020157011267 A KR 1020157011267A KR 20157011267 A KR20157011267 A KR 20157011267A KR 102149525 B1 KR102149525 B1 KR 102149525B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- waveguide
- light extraction
- superstructure
- light
- eff
- Prior art date
Links
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title claims abstract description 94
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 14
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 14
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 6
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 4
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000003286 fusion draw glass process Methods 0.000 description 2
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- -1 spraying Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 125000003821 2-(trimethylsilyl)ethoxymethyl group Chemical group [H]C([H])([H])[Si](C([H])([H])[H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])C(OC([H])([H])[*])([H])[H] 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000005345 chemically strengthened glass Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 1
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- NYMPGSQKHIOWIO-UHFFFAOYSA-N hydroxy(diphenyl)silicon Chemical compound C=1C=CC=CC=1[Si](O)C1=CC=CC=C1 NYMPGSQKHIOWIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920001983 poloxamer Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000007761 roller coating Methods 0.000 description 1
- 238000004439 roughness measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003944 tolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H01L51/5262—
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/80—Constructional details
- H10K50/85—Arrangements for extracting light from the devices
- H10K50/858—Arrangements for extracting light from the devices comprising refractive means, e.g. lenses
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
- H10K59/80—Constructional details
- H10K59/875—Arrangements for extracting light from the devices
- H10K59/878—Arrangements for extracting light from the devices comprising reflective means
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
- H10K59/80—Constructional details
- H10K59/875—Arrangements for extracting light from the devices
- H10K59/879—Arrangements for extracting light from the devices comprising refractive means, e.g. lenses
-
- H01L27/3241—
-
- H01L51/5268—
-
- H01L51/5271—
-
- H01L51/5275—
-
- H01L51/56—
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/80—Constructional details
- H10K50/85—Arrangements for extracting light from the devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/80—Constructional details
- H10K50/85—Arrangements for extracting light from the devices
- H10K50/854—Arrangements for extracting light from the devices comprising scattering means
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/80—Constructional details
- H10K50/85—Arrangements for extracting light from the devices
- H10K50/856—Arrangements for extracting light from the devices comprising reflective means
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
- H10K59/80—Constructional details
- H10K59/875—Arrangements for extracting light from the devices
- H10K59/877—Arrangements for extracting light from the devices comprising scattering means
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
광 추출 하부구조 및 다이오드 상부구조를 포함하는 유기 발광 다이오드는 제공된다. 상기 광 추출 하부구조는 개별의 광 추출 도파관 요소 및 유리 기판의 도파관 표면에 걸쳐 분포된 광 방출 매트릭스를 포함한다. 상기 광 방출 매트릭스는 광 추출 하부구조의 다이오드 상부구조-맞물림 면의 평탄도를 향상시키고, 상기 개별의 광 추출 도파관 요소의 도파관 요소 단말부들에서 광 방출부를 제공하기 위해 변화하는 두께에서 분포된다. 작동에 있어서, 상기 다이오드 상부구조의 유기 발광 반도체 물질에서 유래하는 광은 상기 상부구조 도파관으로부터 상기 광 추출 하부구조의 개별의 도파관 요소 중 하나에 연결될 광 모드에 대해 요구된 전파 거리로 한정된 대략적인 커플링 길이에 의해 특징화되는 각각의 연결 모드로서 상기 광 추출 하부구조의 개별 도파관 요소에 연결된다.
Description
본 출원은 2012년 10월 1일자에 출원된, 미국 가 특허출원 제61/708,196호의 우선권을 주장하고, 이의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다.
본 개시는 유기 발광 다이오드 (OLED) 및 이를 혼입하는 디스플레이 장치에 관한 것이다. 예를 들어, 고려된 디스플레이 장치는, 광원, 이미지 디스플레이, 시각 표시장치, 또는 이의 기능을 실현하기 위해 하나 이상의 광원을 활용하는 어떤 다른 장치를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
유기 발광 다이오드 (OLEDs)는 일반적으로 디스플레이 적용에 대해 매력적이다. OLED 구조의 변화는, 예를 들어, 미국특허 제7,834,539호, 제7,824,541호, 및 제7,432,649호에 제안되고, 미국 공개 특허 제2012/0155093호, 제2012/0112225호, 및 제2007/0252155호에 개시된 것을 포함하여, OLED의 다른 성능 파라미터를 향상시키고, 작동 효율을 증가시키기 위해 제안되어 왔다. LEDs, 및 특히 OLEDs의 분야에서 연속적인 도전은, 장치로부터 광 추출을 최적화하는 것이다. 본 개시의 기술은 새로운 광 추출 시스템을 통해 OLED 성능을 향상시키는 방식으로 도입된다.
본 발명자들은, 비록 광이 OLED 장치에서 효율적으로 발생될 수 있을지라도, 많은 발생된 광이 장치에 포획되어 남는 것으로 인지하였다. 실제로, 많은 장치에서, 발생된 광의 대략 25%만이 환경에서 빠져나오고, 상기 장치의 유기 물질에 포획된 대략 45% 및 상기 장치의 유리 층에 포획된 대략 30%를 남긴다. 본 개시의 주제에 따르면, 광 추출 하부구조체 (light extraction substructure)는 OLED 장치의 유기 물질로부터 광 추출을 향상시키고 상기 장치의 유리 층 내에 포획을 감소시키기 위해 제공된다. 제안된 하부구조체는, 예를 들어, 이온-교환 유리와 같은 화학적으로 강화된 유리를 혼입할 수 있다. 부가적으로, 제안된 하부구조체의 유리는, 예를 들어, 융합 인발 공정을 사용하여 고 용량으로 제작될 수 있다.
본 개시의 하나의 구현 예에 있어서, 광 추출 하부구조체 및 다이오드 상부구조체 (superstructure)를 포함하는 유기발광 다이오드는 제공된다. 상기 광 추출 하부구조체는 유리 기판, 상기 유리 기판의 도파관 (waveguide) 표면에 걸쳐 분포된 복수의 개별 광 추출 도파관 요소 (element), 및 상기 개별의 광 추출 도파관 요소 및 상기 유리 기판의 도파관 표면에 걸쳐 분포된 광 방출 매트릭스 (light expulsion matrix)를 포함한다. 상기 개별의 광 추출 도파관 요소들은 도파관 요소 단말부들 사이에서 확장한다. 상기 광 방출 매트릭스는 상기 광 추출 하부구조체의 다이오드 상부구조체-맞물림 면 (engaging side)의 평탄도 (planarity)를 향상시키고, 상기 개별의 광 축출 도파관 요소의 도파관 요소 단말부들에서 광 방출부 (light expulsion site)를 제공하기 위해 변화하는 두께에서 분포된다. 상기 상부구조체 도파관 및 상기 광 추출 하부구조체는, 작동에 있어서, 상기 다이오드 상부구조체의 유기 발광 반도체 물질에서 유래하는 광이 상기 상부구조체 도파관으로부터 상기 광 추출 하부구조체의 상기 개별의 도파관 요소 중 하나로 연결될 광학 모드에 대해 요구된 전파 거리로서 한정된, 적절한 커플링 길이 (coupling length), LC에 의해 특징화된 각각의 연결 모드로서 상기 광 추출 하부구조체의 개별의 도파관 요소에 연결된다. 상기 개별의 광 추출 도파관 요소, 또는 적어도 이의 대부분은, 약 LC ≤ LT ≤ 5LC로부터의, 길이 LT를 갖는다.
본 개시의 또 다른 구현 예에 있어서, 제공된 유기 발광 다이오드는 대부분의 개별 광 추출 도파관 요소가 상기 상부구조체 도파관에 의해 한정된 광 전파의 방향에 따라 도파관 요소 단말부들 사이에서 대략 20 ㎛ 미만으로 확장한다. 상기 광 방출 매트릭스의 굴절률 (index of refraction) η(P)은 상기 상부구조체 도파관의 유효 굴절률 ηeff(O) 및 상기 개별의 광 추출 도파관 요소의 유효 굴절률 ηeff(WG)보다 적어도 대략 0.2 미만이다. 부가적으로, 상기 상부구조체 도파관의 유효 굴절률 ηeff(O) 및 상기 개별의 광 추출 도파관 요소의 유효 굴절률 ηeff(WG) 각각은 대략 0.2 이하의 차이가 난다. 더욱이, 상기 상부구조체 도파관의 두께 x(O) 및 상기 개별의 광 추출 도파관 요소 및 상기 광 방출 매트릭스의 조합된 두께 x(WG+P)는 대략 1.5 ㎛ 미만의 차이가 있고, 상기 상부구조체 도파관은 대략 1.5 ㎛ 미만만큼 상기 개별의 광 추출 도파관 요소로부터 분리된다.
본 개시의 특별한 구현 예의 하기 상세한 설명은 다음의 도면을 참조하는 경우 가장 이해될 수 있고, 여기서 같은 구조는 같은 참조 번호로 나타낸다.
도 1은 본 개시의 하나의 구현 예에 따른 OLED의 적층 구조 (layered structure)의 개략적 예시이다.
도 2는 주사 전자 현미경으로 찍은 광 추출 하부구조체의 대략 30㎛ x 20 ㎛ 표면 부분의 이미지를 나타낸다.
도 3은 도 2의 표면 이미지의 일부를 예시한다.
도 4는 본 개시에 따른 OLED의 고려된 굴절률 프로파일을 예시한다.
도 5는 개별의 광 추출 도파관 요소 및 상부구조체 도파관 사이의 분리 거리 x가 본 개시에 따른 고려된 OLED에서 터널링 진폭 (tunneling amplitude)에 영향을 미치는 방식을 예시한다.
도 6은 도 1의 개략도에 따라 제작되지만, 매끄러움 또는 평탄화 층 없는 장치 (도 6a)에 대해 얻어진 강도 (intensity)를 나타낸다. 상기 장치의 좌측은 OLED 상에 나노입자를 함유하고, 우측은 오직 OLED만을 함유한다. 강도 차이는 산란 부위 (scattering sites)의 존재하에서 증가된 강도 (3.4X)를 보이는 그래프 (도 6b) 상에서 나타낸다.
도 7은 산란 층 및 평탄화 층을 갖는 유리의 SEM을 나타낸다. 도 7a는 ~2 mm 총 두께를 나타내고, 도 7b는 3.7 mm 두께를 나타낸다. 모든 사진에서, 상기 산란 층은 더 아래 계면에서 희색 입자로 나타나고, 상기 평탄화 층은 산란 층 위에 거친 표면이다.
도 1은 본 개시의 하나의 구현 예에 따른 OLED의 적층 구조 (layered structure)의 개략적 예시이다.
도 2는 주사 전자 현미경으로 찍은 광 추출 하부구조체의 대략 30㎛ x 20 ㎛ 표면 부분의 이미지를 나타낸다.
도 3은 도 2의 표면 이미지의 일부를 예시한다.
도 4는 본 개시에 따른 OLED의 고려된 굴절률 프로파일을 예시한다.
도 5는 개별의 광 추출 도파관 요소 및 상부구조체 도파관 사이의 분리 거리 x가 본 개시에 따른 고려된 OLED에서 터널링 진폭 (tunneling amplitude)에 영향을 미치는 방식을 예시한다.
도 6은 도 1의 개략도에 따라 제작되지만, 매끄러움 또는 평탄화 층 없는 장치 (도 6a)에 대해 얻어진 강도 (intensity)를 나타낸다. 상기 장치의 좌측은 OLED 상에 나노입자를 함유하고, 우측은 오직 OLED만을 함유한다. 강도 차이는 산란 부위 (scattering sites)의 존재하에서 증가된 강도 (3.4X)를 보이는 그래프 (도 6b) 상에서 나타낸다.
도 7은 산란 층 및 평탄화 층을 갖는 유리의 SEM을 나타낸다. 도 7a는 ~2 mm 총 두께를 나타내고, 도 7b는 3.7 mm 두께를 나타낸다. 모든 사진에서, 상기 산란 층은 더 아래 계면에서 희색 입자로 나타나고, 상기 평탄화 층은 산란 층 위에 거친 표면이다.
도 1은 본 개시의 하나의 구현 예에 따른 OLED (100)의 적층 구조의 개략적인 예시이다. 예시된 유기 광 발광 다이오드 (100)는 다이오드 상부구조체 (10) 및 광 추출 하부구조체 (20)를 포함한다. 상기 다이오드 상부구조체 (10)은 애노드 (12), 캐소드 (14), 및 상기 애노드 (12) 및 캐소드 (14) 사이에 개재된 유기 발광 반도체 물질 (16)을 포함하여 상부구조체 도파관 (15)를 집합적으로 한정한다. 상기 광 추출 하부구조체 (20)는 유리 기판 (22), 상기 유리 기판 (22)의 도파관 표면 (26)에 걸쳐 분포된 복수의 개별 광 추출 도파관 요소, LT (24), 및 유리 기판 (22)의 도파관 표면 (26) 및 상기 개별의 광 추출 도파관 요소 (24)에 걸쳐 분포된 광 방출 매트릭스 (30)를 포함한다. 상기 OLED (100)는 앤캡슐화 층 (40)을 더욱 포함할 수 있다.
도 2는 주사 전자 현미경으로 찍은 고려된 광 추출 하부구조체 (20)의 대략 30㎛ x 20㎛ 표면 부분의 이미지는 나타내고, 도 3은 도 2의 표면 이미지의 일부를 세부적으로 확장하여 예시한다. 도 1-3에서 예시된 바와 같이, 상기 개별의 광 추출 도파관 요소, LT (24)는, 상기 상부 구조체 도파관 (15)에 의해 한정된 바와 같이, 일반적으로 Z-축을 따라 움직이는 광 전파의 방향에 따라 도파관 요소 단말부들 (24A, 24B) 사이에서 확장한다. 몇몇 경우에 있어서, Y 및 Z에 의해 한정된 면적에서 광 추출 도파관 요소에 의해 차지하는 공간의 총 양은 약 35% 내지 약 65%일 수 있다 - 즉, 도 2에서 나타낸 표면적은 약 35-65% 광 추출 도파관 요소를 포함할 것이다.
상기 광 방출 매트릭스 (30)는 상기 광 추출 하부구조체 (20)의 다이오드 상부구조체-맞물림 면 (25)의 평탄도를 향상시키고, 연결된 광이 환경으로 산란될 수 있는, 상기 개별의 광 추출 도파관 요소 (24)의 도파관 요소 단말부들 (24A, 24B)에서 광 방출부 (35)를 제공하기 위해 변화하는 두께에서 분포된다.
상기 상부구조체 도파관 (15) 및 상기 광 추출 하부구조체 (20)은, 작동에 있어서, 상기 다이오드 상부구조체 (10)의 유기 발광 반도체 물질 (16)에서 유래하는 광이, 상기 상부구조체 도파관 (15)으로부터 상기 광 추출 하부구조체 (20)의 개별의 도파관 요소 (24) 중 하나에 연결될 광학 모드에 대해 요구된 전파 거리로서 한정된, 대략적인 커플링 길이, LC에 의해 특징화된 각각의 연결 모드로서, 상기 광 추출 하부구조체 (20)의 개별의 도파관 요소, LT (24)에 연결되도록 구성된다. 상기 커플링 길이는 도파관 기하학, 도파관 굴절률, 파장, 및 여기에서 더욱 상세하게 기재되는 바와 같은, 연결된 도파관 모드의 유효 굴절률 사이에서 불일치에 의해 결정된다.
본 개시의 몇몇 구현 예에 있어서, 상기 도파관 요소 단말부들 사이에서, 상기 개별의 광 추출 도파관 요소, LT의 대부분, 또는 실질적으로 전부의 선형 크기는 약 커플링 길이와 동등한 길이 내지 상기 커플링 길이의 5배, 또는 LC ≤ LT ≤ 5 LC를 갖는 것을 보장하는 것으로 충분하다. 다른 구현 예에 있어서, 상기 개별의 광 추출 도파관 요소의 대부분, 또는 실질적으로 전부는 상기 도파관 요소 단말부들 (24A, 24B) 사이에서 대략 20 ㎛ 미만으로 확장하는 것을 보장하는 것으로 충분하다. 다른 경우에 있어서, 상기 상부구조체 도파관 (15)으로부터 광의 추출은, 만약 상기 개별의 도파관 요소 (24)가 상부구조체 도파관 (15)로부터 미크론 또는 서브-미크론 떨어져 있다면 및 상기 개별의 도파관 요소 (24)를 포함하는 광 추출 하부구조체 (20)가 상부구조체 도파관 (15)의 것과 유사한 유효 굴절률 및 치수 (dimension)를 나타낸다면, 크게 향상될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 개별의 광 추출 도파관 요소는 광 전파의 방향에 수직인 치수를 따라 대략 0.4 ㎛ 만큼 상부구조체 도파관으로부터 분리될 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 대략적인 커플링 길이는 통상적으로 10 ㎛ 이하이고, 상기 도파관 요소 단말부들 (24A, 24B) 사이에서 상기 개별의 광 추출 도파관 요소 (24)의 길이는 대략 10 ㎛ 이하이다. 상기 개별의 광 추출 도파관 요소 (24)가 대략 0.3 ㎛ 만큼 상기 상부구조체 도파관으로부터 분리된 경우, 대략적인 커플링 길이는 통상적으로 5 ㎛ 이하이며, 상기 개별의 광 추출 도파관 요소의 길이는 대략 5 ㎛ 이하이다. 대부분 경우에 있어서, 상기 개별의 광 추출 도파관 요소 (24)의 대부분 또는 실질적으로 전부는 도파관 요소 단말부들 (24A, 24B) 사이에서 길이로 대략 1 ㎛ 내지 대략 20 ㎛까지 확장될 것이다.
도 2 및 3은 상기 유리 기판 (22)의 도파관 표면 (26)에 걸쳐 상기 개별의 광 추출 도파관 요소 (24)의 분포를 예시한다. 만약 상기 도파관 요소 (24)가 의사-램덤 분포 (pseudo-random distribution)를 한정한다면, 이점일 수 있다. 본 개시의 목적을 위하여, 의사-램덤 분포는 최상위 도파관 요소 (24), 즉, 길이에서 대략 1 ㎛ 내지 대략 20 ㎛인 요소들 (24)의 균일한 분포를 보장하기에 충분한 함량으로 조절된 랜덤 분포인 점에 주의한다.
몇몇 고려된 구현 예에 있어서, 도 4에 개략적으로 예시된 굴절률 프로파일을 더욱 참조하면, 향상된 광 추출은 상기 광 방출 매트릭스의 굴절률 η(P)이 상기 상부구조체 도파관의 유효 굴절률 ηeff(O) 및 상기 개별의 광 추출 도파관 요소의 유효 굴절률 ηeff(WG)보다 적어도 대략 0.2 미만을 보장하여 달성될 수 있다. 상기 상부구조체 도파관의 유효 굴절률 ηeff(O) 및 상기 개별의 광 추출 도파관 요소의 유효 굴절률 ηeff(WG) 각각은 대략 0.2 이하로 차이가 나도록 보장하는 것이 더욱 바람직하다. 부가적으로, 도 1에 참조하면, 상기 상부 구조체 도파관의 두께 x(O) 및 상기 개별의 광 추출 도파관 요소 및 상기 광 방출 매트릭스의 조합된 두께 x(WG+P)는, 일반적으로 Z-축 가운데로 움직이는 , 광 전파의 방향에 수직인 치수를 따라, 대략 1.5 ㎛ 미만, 또는 몇몇 구현 예에 있어서, 1.0 ㎛ 미만만큼 차이가 나도록 설계될 수 있다. 전술된 바와 같이, 상기 상부구조체 도파관 (15)은 광 전파의 방향에 수직인 치수에 따라, 대략 1.5 ㎛ 미만, 또는 몇몇 구현 예에 있어서, 1.0 ㎛ 미만만큼 상기 개별의 광 추출 도파관 요소 (24)로부터 대체로 분리된다. 좀더 구체적으로, 상기 상부구조체 도파관의 유효 굴절률 ηeff(O) 및 상기 개별의 광 추출 도파관 요소의 유효 굴절률 ηeff(WG)이 대략 0.2 이하, 및 몇몇 경우에서 대략 0.1 이하, 또는 대략 0.05 이하만큼 차이가 날 수 있고, 상기 광 방출 매트릭스의 유효 굴절률 η(P) 및 상기 유리 기판의 유효 굴절률 η(G)은 대략 동등할 수 있고, 약 0.2 이하 또는 약 0.1 이하만큼 차이가 날 수 있는 것으로 고려된다. 예를 들어, 상기 상부구조체 도파관의 유효 굴절률 ηeff(O)은 대략 1.8일 수 있고, 상기 개별의 광 추출 도파관 요소의 유효 굴절률 ηeff(WG)은 약 1.7, 1.75, 1.8, 1.9, 또는 2.0 초과할 수 있는 것으로 고려되나, 이에 제한되는 것은 아니다.
효과적인 장치 디자인을 위한 일반적인 가이드로서, 상기 상부구조체 도파관의 유효 굴절률 ηeff(O), 상기 개별의 광 추출 도파관 요소의 유효 굴절률 ηeff(WG), 상기 광 방출 매트릭스의 굴절률 η(P), 및 상기 유리 기판의 굴절률 η(G)은 하기 수학식을 만족할 수 있다는 것이 고려된다:
1.6 ≥ η(P) ≥1.3
2.0 ≥ ηeff(O) ≥ 1.7
ηeff(WG) > 1.7
1.6 ≥ η(G) ≥1.4
┃η(P)-η(G)┃ < 0.2
┃ηeff(O)-ηeff(WG)┃ ≤ 0.3
ηeff(O)-η(P) ≥ 0.2.
아울러, 하기의 좀더 좁은 수학식은 광 추출 및 방출의 추가 향상을 위해 선택적으로 적용될 수 있는 것으로 이해된다:
ηeff(WG) ≥ 1.75
┃ηeff(O)-ηeff(WG)┃ ≤ 0.2
ηeff(O) - η(P) ≥ 0.25.
선택적 구현 예는 하기 수학식을 만족시킬 수 있다:
1.55 ≥ η(P) ≥ 1.45
1.85 ≥ ηeff(O) ≥ 1.75
ηeff(WG) > 1.7
1.55 ≥η(G) ≥1.45
┃η(P)-η(G)┃ < 0.1
┃ηeff(O)-ηeff(WG)┃ ≤ 0.1
ηeff(O)-η(P) ≥ 0.2.
아울러, 하기의 좀더 좁은 수학식은 광 추출 및 방출의 추가 향상을 위해 선택적으로 적용될 수 있는 것으로 이해된다:
ηeff(WG) ≥ 1.75
┃ηeff(O)-ηeff(WG)┃ ≤ 0.05
ηeff(O)-η(P) ≥ 0.25.
전술된 바와 같이, 상기 상부구조체 도파관 (15)으로부터 광의 추출은, 만약 개별의 도파관 요소 (24)가 상부구조체 도파관 (15)으로부터, 미크론 또는 서브-미크론 떨어진다면, 및 만약 개별의 도파관 요소 (24)를 포함하는 광 추출 하부구조체 (20)가 상부구조체 도파관 (15)의 것과 유사 유효 굴절률 및 치수를 나타낸다면, 크게 향상될 수 있다. 이를 위하여, 도 1을 참조하면, 상기 개별의 광 추출 도파관 요소 (24) 및 광 방출 매트릭스 (30)의 조합된 두께 x(WG+P)는 광 전파의 방향에 수직인 치수를 따라 대략 1.5 ㎛ 이하인 것을 보장하는 것이 바람직하다. 몇몇 구현 예에 있어서, 상기 분리는 대략 0.5 ㎛ 이하인 것을 보장하는 것이 바람직할 것이다. 더욱이, 상기 광 추출 하부구조체 (20)의 다이오드 상부구조체-맞물림 면 (25)은, 충분한 두께의 광 방출 매트릭스 (30)를 제공하여 달성될 수 있는, 대략 20 nm 이하의 RMS 표면 조도를 특징으로 한다. 어떤 경우에 있어서, 상기 광 방출 매트릭스 (30)가 상부구조체 도파관 경계에서 매끄러운 계면을 가능하기에 충분한 두께이지만, 상기 상부구조체 도파관 (15)으로부터 상기 개별의 도파관 요소 (24)로 광의 상당한 터널링 (tunneling)을 허용하도록 충분히 얇은 두께를 보장하는 것에 주의하여야 한다.
상기 상부구조체 도파관 (15)으로부터 상기 개별의 도파관 요소 (24)의 터널링의 가능성은 하기 수학식에 의해 제공되고:
P = e(-2 qd ),
여기서
q = 2πλ(η1 2-ηeff 2)-1/2이다.
이들 지수 값들, 1.65의 상부 구조 모드의 유효 굴절률, 및 0.75 ㎛의 분리에 대하여, 터널링 가능성은, 매우 작은, 대략 10-8이다. 그러나, 만약 광이 연결될 수 있게 도파관이 존재한다면, 상기 커플링 길이는 대략 하기에 의해 제공된다:
[2πλ(λ)/λ]1/2.
도 5는, 커플링 길이에 직접 비례하는 파라미터인, 가이드 분리 (guide separation)의 함수에 따른 P1 /2의 그래프이다. 만약 상기 가이드의 도파관 파라미터가 일치되지 않는다면, 가이드 사이에서 커플링은 기하급수적으로 감소되는 점에 주의하는 것이 중요하다. 이들 분획 감소 (fractional decrease)는 하기에 의해 제공된다:
C2/(C2+(△β/2)2).
C가 통상적으로 작은 수, 예를 들어, 10-3 또는 10-4이기 때문에, 상기 가이드의 유효 굴절률에서 차이는 하기 수학식이므로 상대적으로 작아야 한다:
△β= (2π/λ)△neff
여기서 △neff는 상기 가이드의 유효 굴절률에서 차이이다.
도 1을 참조하면, 상기 다이오드 상부구조체 (10)의 상기 애노드 (12), 캐소드 (14), 및 유기 발광 반도체 물질 (16)에 대해 선택된 특별한 물질은 본 개시의 범주를 넘으며, 종래 및 본 주제에 대해 아직 개발되지 않은 교시로부터 얻을 수 있다. 그러나, 상기 애노드 (12)는, 유기 발광 반도체 물질 (16)에 의해 발광된 광에 투명한, 인듐 주석 산화물 (ITO)과 같은, 투명한 전도성 산화물이고, 상기 광 추출 하부구조체 (20)의 다이오드 상부구조체-맞물림 면 (25)와 적절한 계면을 제공하는 점에서 주의된다. 더욱이, 상기 캐소드는 발광 물질에 일치하는 적절한 일 함수를 갖는 어떤 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 캐소드는 Ag, Au, Al, Sm, Tm, Yb 또는 Ca:Al, Eu:Yb, 또는 Tm:Yb과 같은, 이금속성 물질을 포함할 수 있다. 상기 캐소드의 두께는 약 70-400 nm, 약 70-300 nm, 또는 약 70-200 nm의 범위일 수 있다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 캐소드 물질 두께가 70 nm 아래인 경우, 상기 장치는 광이 캐소드로부터 또한 벗어날 수 있음에 따라 양-방향성이 될 수 있다. 이것은 부가적인 부품이 캐소드로부터 탈출하는 광을 수확하기 위해 사용되는 어떤 상황 하에서 유리할 수 있다. 그러므로, 몇몇 구현 예는 약 10 nm 내지 약 70 nm, 약 70 nm 미만의 두께, 또는 상기 OLED로부터 방출된 광의 1%를 초과하는 것보다 더 많은 광이 상기 캐소드를 통해 방출되는 두께를 갖는 캐소드를 포함할 수 있다.
상기 상부구조체 도파관의 두께 x(O)는 대략 1.0 ㎛ 이하, 또는 몇몇 경우에 있어서, 대략 0.5 ㎛ 이하인 점에 주의된다.
유사하게, 상기 유리 기판에 대해 선택된 특별 물질은 또한 종래 및 본 주제에 대한 아직 개발되지 않은 교시로부터 얻을 수 있다. 그러나, 본 개시의 개념은, 예를 들어, 융합 인발 공정을 사용하여 고용량으로 제작된 유리, 및 화학적으로 강화된, 이온-교환된 유리를 포함하는 다양한 타입의 유리에 아주 적합한 점에 주의된다.
상기 개별의 도파관 요소 (24)에 대하여, 물질 선택은 여기에서 기재된 다양한 파라미터 및 특징을 가능하게 하는 것을 보장하도록 주의하여야 한다. 예를 들어, 상기 개별의 도파관 요소 (24)는 티타니아 및 티타니아 응집체를 집합적으로 형성하는 바인더를 포함할 수 있는 것으로 고려되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 선택적으로, 상기 도파관 요소 (24)는 티타니아, 지르코티아, 알루미나, 산화 주석, 산화 아연, 또는 이의 조합을 포함할 수 있는 것으로 고려된다. 상기 바인더는 계면활성제 (통상적으로 < 1 wt%; <0.05wt%)일 수 있고, 비-이온성 및 비-반응성일 수 있으며, 무기 산화물 나노입자의 충전에 영향을 미치지 않아야 한다. 상기 바인더는 또한 나노입자 용액에 우수한 분산 특성을 제공하기 위해 선택될 수 있고, 균일도를 갖는 딥-코팅가능한 용액을 제공하는 수성 나노입자 용액의 표면 장력 (25℃에서 ~34 dyne/cm)을 더 낮출 수 있다. 예를 들어, 비-이온 계면활성제는 Dow Chemical Company로부터 이용가능한 비-이온성 계면활성제인, Tergitol™과 유사한 계면활성제로부터 선택되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 적절한 바인더는, 예를 들어, BASF Corporation로부터 이용가능하고, 1차 수산기에서 종료되는 2관능성 블럭 공중합체 계면활성제인 Pluronics P123®과 유사한 계면활성제를 포함할 수 있는 것으로 또한 고려된다.
상기 도파관 요소 및/또는 층을 생산하기 위한 코팅 방법은 원하는 특성을 갖는 표면을 생산할 수 있는 기술분야에서 알려진 방법들을 포함하고, 여기서 도파관 요소 농도 및 분산제 농도는 최종 산물에서 도파관 요소의 필요한 농도를 제공하기 위해 변화될 수 있다. 이러한 방법은 딥 코팅, 스핀 코팅, 스크린 프린팅, 잉크 젯트 코팅, 분무, 기상 또는 입자 증착, 롤러 코팅 또는 롤-대-롤 가공, 등을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 광 방출 매트릭스 (30)의 광 축출 물질은 또한 바인더 및 매끄럽고/평탄한 층을 고려될 수 있고, 상기 유리 기판 (22)의 굴절률과 실질적으로 유사한 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 광 축출 물질은 "유리 상에 스핀"으로 제공될 수 있다. 상기 광 방출 매트릭스 (30)는 상대적으로 높은 내균열성 (경화후 낮은 수축)을 특징으로 할 수 있고, 나노스케일 갭을 채울 수 있는 능력을 가질 수 있으며, 일반적으로 열적으로 안정할 수 있다. 일반적으로, 상기 광 방출 매트릭스는 공기에서 대략 250-300℃까지 열적으로 안정할 수 있다. 이러한 온도를 넘으면, 상기 매트릭스 물질은 열적으로 불안정하고 및/또는 파괴될 수 있다. 제한 없는 하나의 예로서, 상기 광 방출 매트릭스 (30)는: 부분적으로 중합된 폴리메틸실록산 (예를 들어, 유리 상에 T-12, 512B, T-11 스핀 (Honeywell)), 폴리-디메틸-실록산, 폴리-디페닐-실록산, 부분적으로 중합된 폴리실세스퀴녹산, 폴리-메틸-실세스퀴녹산 (HardSil™AM, Gelest Chemicals), 및 폴리-페닐-실세스퀴녹산, 폴리-메틸-페닐 실세스퀴녹산 (HardSil™AP, Gelest) 중 하나 이상으로부터 형성될 수 있다.
실시 예
도 6은 도 1의 개략도에 따라 제작되었지만, 매끄러움 또는 평탄화 층이 없는 장치 (도 6a)에 대해 얻어진 강도를 나타낸다. 장치의 좌측면은 OLED 상에 나노입자를 함유하고, 상기 우측면은 OLED 만을 함유한다. 강도 차이는 산란 부위의 존재하에서 증가된 강도 (3.4X)를 보이는 그래프 (도 6b) 상에서 나타낸다.
도 7은 산란 층 및 평탄화 층을 갖는 유리의 SEM을 나타낸다. 도 7a는 ~2 mm 총 두께를 나타내고, 도 7b는 3.7 mm 두께를 나타낸다. 모든 사진에서, 상기 산란 층은 더 아래 계면에서 희색 입자로 나타나고, 상기 평탄화 층은 산란 층 위에 거친 표면이다.
표 1은 도 7a (~2 mm 두께) 및 도 7b (3.7 mm 두께)에 나타낸 상응하는 SEM에 대한 AFM RMS 조도 측정을 나타낸다. 총 RMS 표면 조도는 응집체 크기뿐만 아니라 바인더 깊이에 대한 의존성을 나타낸다.
| 두께 (SEM, mm) | Rq (nm) | Ra (nm) | |
| 237:12 | 2.1 | 8.3 | 6.7 |
| 234:12 | 3.7 | 4.3 | 3.4 |
이러한 개시에 있어서, 각각의 "하부" 및 "상부" 구조체에 대한 여기에서의 기준은 어떤 특정 배향으로 청구된 OLED 및 OLED 장치를 제한하는 것으로 의도되지 않는 점에 주의한다. 오히려, 이들 용어는 집합적 어셈블리의 두 개의 주된 부품 사이를 구분하기 위한 편리의 방식을 제공하기 위해 단순히 도입된다.
본 개시의 주제를 상세하고 이의 특별한 구현 예를 참조하여 기재하지만, 여기에 기재된 다양한 상세는, 특정 요소가 본 상세한 설명에 수반되는 각각의 도면들에 예시된 경우일지라도, 이들 상세가 여기에 기재된 구현 예들의 필수적인 구성요소인 요소들에 관련되는 것을 암시하는 것으로 받아들이지 않아야 하다는 점에 주의한다. 예를 들어, 도 1은 본 개시의 하나의 구현 예에 따른 OLED (100)의 적층 구조의 단순한 개략적인 예시이다. 다양한 OLED 구조는, 이의 구조적 상세가 본 상세한 설명, 수반되는 도면, 및 첨부된 청구항으로부터 편리하게 모을 수 있는 것으로, 여기에서 고려된다. 도 1은 예시의 목적을 위해 나타내고, 그 내부에 예시된 각각의 다양한 관점이 여기에서 고려된 다양한 구현 예의 필수적 부분인 것으로 추정되는 것으로 의도되지는 않는다.
여기에 첨부된 청구항은 본 개시의 폭 및 여기에 기재된 다양한 구현 예의 상응하는 범주의 유일한 표현으로서 수용되어야 한다. 더욱이, 변형 및 변경은 첨부된 청구항에 한정된 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 가능한 것이 명백할 것이다. 좀더 구체적으로, 비록 본 개시의 몇몇 관점이 바람직하거나 또는 특히 유리한 것으로 여기에 확인될지라도, 본 개시는 이들 관점에 반드시 제한되지 않는 것으로 고려된다.
하나 이상의 하기 청구항은 전환 문구로서 용어 "여기서"를 활용하는 점에 주의한다. 본 개시를 한정하는 목적을 위하여, 이러한 용어는 구조의 일련의 특징의 설명을 도입하는데 사용된 개방형 전환 문구로서 청구항에 도입되고, 좀더 일반적으로 사용된 개방-형 서두 용어 "포함하는"과 동일한 방식으로 해석되어야 한다는 점에 주의한다.
이것은 또한 "적어도 하나의" 구성요소, 요소, 등의 여기에서 열거가 "단수"의 선택적인 사용이 단일 구성요소, 요소, 등으로 제한되어야 하는 것으로 추론을 생성하는 것으로 사용되지 않아야 한다.
특정 방식에서 기능하거나, 또는 특정 특성을 구체화하기 위해, 특정 방법으로 "구성된" 본 개시의 구성요소의 여기에서 설명이, 의도된 용도의 설명과 대립하는, 구조적 설명인 점에 더욱 주의한다. 좀더 구체적으로는, 상기 구성요소가 "구성"되는 상기 방식에 대한 여기에서 참조는 상기 구성요소의 현존하는 물리적 조건을 의미하고, 이로써, 상기 구성요소의 구조적 특징의 명확한 설명으로서 받아드릴 것이다.
"바람직하게는", "일반적으로", 및 "통상적으로" 같은 용어는, 여기에서 활용된 경우, 청구된 발명의 범주를 한정하거나, 또는 어떤 특색이 청구된 발명의 구조 또는 기능에 임계적, 필수적 또는 중요한 것을 암시하는 것으로 활용되지 않는다는 점에 주의한다. 오히려, 이들 용어는 본 개시의 구현 예의 특정 관점들을 확인하거나 또는 본 개시의 특정 구현 예에 활용되거나 또는 활용되지 않는 선택적인 또는 부가적인 특색을 강조하기 위한 것으로 단순히 의도된다.
이러한 개시에 있어서, 용어 "실질적으로" 및 "대략"은 어떤 정량적 비교, 값, 측정, 또는 다른 표현에 기인할 수 있는 고유의 불확실성을 나타내는 것으로 여기에서 활용되는 점에 주의한다. 상기 용어 "실질적으로" 및 "대략"은 또한 정량적 표현이 문제된 주제의 기초 기능에 변화를 결과하지 않고 명시된 기준으로부터 변할 수 있는 정도를 나타내는 것으로 여기에서 활용된다.
Claims (28)
- 광 추출 하부구조체 및 다이오드 상부구조체를 포함하고, 여기서:
상기 다이오드 상부구조체는 캐소드, 애노드, 및 상기 애노드 및 캐소드 사이에 개재된 유기발광 반도체 물질을 포함하여 상부구조체 도파관을 집합적으로 한정하며;
상기 광 추출 하부구조체는 유리 기판, 상기 유리 기판의 도파관 표면에 걸쳐 분포된 복수의 개별의 광 추출 도파관 요소 및 상기 개별의 광 추출 도파관 요소 및 상기 유리 기판의 도파관 표면에 걸쳐 분포된 광 방출 매트릭스를 포함하고;
상기 개별의 광 추출 도파관 요소는 상기 상부구조체 도파관에 의해 한정된 광 전파의 방향에 따라 도파관 요소 단말부들 사이에서 확장되며;
상기 광 방출 매트릭스는 상기 광 추출 하부구조체의 다이오드 상부구조체-맞물림 면의 평탄도를 향상시키고, 상기 개별의 광 추출 도파관 요소의 도파관 요소 단말부들에서 광 방출부를 제공하도록 변화하는 두께에서 분포되고;
상기 상부구조체 도파관 및 광 추출 하부구조체는, 작동에서, 상기 다이오드 상부구조체의 유기 발광 반도체 물질에서 유래하는 광이 상기 상부구조체 도파관으로부터 상기 광 추출 하부구조체의 상기 개별의 도파관 요소 중 하나로 연결될 광학 모드에 대해 요구된 전파 거리로서 한정된 커플링 길이에 의해 특징화된 각각의 연결 모드로서 상기 광 추출 하부구조체의 개별의 도파관 요소에 연결되도록 구성되며; 및
상기 도파관 요소 단말부들 사이에서 상기 개별의 광 추출 도파관 요소의 선형 크기는 상기 커플링 길이의 5 배를 초과하지 않고,
상기 상부구조체 도파관의 유효 굴절률 ηeff(O), 상기 개별의 광 추출 도파관 요소의 유효 굴절률 ηeff(WG), 및 상기 광 방출 매트릭스의 굴절률 η(P)는 하기 수학식을 만족시키는, 유기 발광 다이오드:
1.6 ≥ η(P) ≥1.3
2.0 ≥ ηeff(O) ≥ 1.7
ηeff(WG) > 1.7
┃ηeff(O)-ηeff(WG)┃≤ 0.3
ηeff(O)-η(P) ≥ 0.2. - 청구항 1에 있어서,
상기 개별의 광 추출 도파관 요소는 상기 도파관 요소 단말부들 사이에서 20 ㎛ 미만으로 확장하고;
상기 광 방출 매트릭스의 굴절률 η(P)는 상기 상부구조체 도파관의 유효 굴절률 ηeff(O) 및 상기 개별의 광 추출 도파관 요소의 유효 굴절률 ηeff(WG)보다 적어도 0.2 미만이며;
상기 상부구조체 도파관의 두께 x(O) 및 상기 개별의 광 추출 도파관 요소 및 상기 광 방출 매트릭스의 조합된 두께 x(WG+P)는 상기 광 전파의 방향에 수직인 치수를 따라 1.5 ㎛ 미만의 차이가 있고; 및
상기 상부구조체 도파관은 상기 광 전파의 방향에 수직인 치수를 따라 1.5 ㎛미만 만큼 상기 개별의 광 추출 도파관 요소로부터 분리된, 유기 발광 다이오드. - 삭제
- 청구항 2에 있어서,
상기 상부구조체 도파관의 유효 굴절률 ηeff(O), 상기 개별의 광 추출 도파관 요소의 유효 굴절률 ηeff(WG), 상기 광 방출 매트릭스의 굴절률 η(P), 및 상기 유리 기판의 굴절률 η(G)은 하기 수학식을 만족시키는, 유기 발광 다이오드:
1.6 ≥η(P) ≥ 1.3
2.0 ≥ ηeff(O) ≥ 1.7
ηeff(WG) > 1.7
1.6 ≥ η(G) ≥ 1.4
┃η(P)-η(G)┃ < 0.2
┃ηeff(O)-ηeff(WG)┃ ≤ 0.3
ηeff(O)-η(P) ≥ 0.2. - 청구항 2에 있어서,
상기 커플링 길이는 상기 상부구조체 도파관을 분리시키는 거리 및 상기 광 추출 하부구조체의 개별의 도파관 요소 중 선택된 하나의 함수이고;
상기 개별의 광 추출 도파관 요소는 상기 광 전파의 방향에 수직인 치수를 따라 0.5 ㎛ 이하 만큼 상기 상부구조체 도파관으로부터 분리되며;
상기 커플링 길이는 20 ㎛ 이하이고; 및
상기 도파관 요소 단말부들 사이의 상기 개별의 광 추출 도파관 요소의 선형 크기는 20 ㎛ 이하인, 유기 발광 다이오드. - 다이오드 상부구조체 및 광 추출 하부구조체를 포함하고, 여기서:
상기 다이오드 상부구조체는 캐소드, 애노드, 및 상기 애노드 및 캐소드 사이에 개재된 유기발광 반도체 물질을 포함하여 상부구조체 도파관을 집합적으로 한정하며;
상기 광 추출 하부구조체는 유리 기판, 상기 유리 기판의 도파관 표면에 걸쳐 분포된 복수의 개별의 광 추출 도파관 요소, 및 상기 개별의 광 추출 도파관 요소 및 상기 유리 기판의 도파관 표면에 걸쳐 분포된 광 방출 매트릭스를 포함하고;
상기 개별의 광 추출 도파관 요소는 상기 상부구조체 도파관에 의해 한정된 광 전파의 방향을 따라 도파관 요소 단말부들 사이에서 20 ㎛ 미만으로 확장하며;
상기 광 방출 매트릭스는 상기 광 추출 하부구조체의 다이오드 상부구조체-맞물림 면의 평탄도를 향상시키고, 상기 개별의 광 추출 도파관 요소의 도파관 요소 단말부에서 광 방출부를 제공하기 위해 변화하는 두께에서 분포되고;
상기 광 방출 매트릭스의 굴절률 η(P)은 상기 상부구조체 도파관의 유효 굴절률 ηeff(O) 및 상기 개별의 광 추출 도파관 요소의 유효 굴절률 ηeff(WG)보다 적어도 0.2 미만이며;
상기 상부구조체 도파관의 유효 굴절률 ηeff(O) 및 상기 개별의 광 추출 도파관 요소의 유효 굴절률 ηeff(WG) 각각은 0.3 이하만큼 차이가 나고;
상기 상부구조체 도파관의 두께 x(O) 및 상기 개별의 광 추출 도파관 요소 및 상기 광 방출 매트릭스의 조합된 두께 x(WG+P)는 상기 광 전파의 방향에 수직인 치수를 따라 1.5 ㎛ 미만만큼 차이가 나며; 및
상기 상부구조체 도파관은 상기 광 전파의 방향에 수직인 치수를 따라 1.5 ㎛ 미만만큼 상기 개별의 광 추출 도파관 요소로부터 분리되는, 유기 발광 다이오드. - 청구항 1의 유기 발광 다이오드를 혼입하는 디스플레이 장치.
- a. 기판상에 개별의 광 추출 도파관 요소를 형성시키는 단계;
b. 상기 개별의 광 추출 도파관 요소 상에 광 방출 매트릭스를 형성시키는 단계;
c. 상기 광 방출 매트릭스 상에 다이오드 상부구조체를 형성시키는 단계, 여기서 상기 다이오드 상부구조체는:
i. 캐소드;
ii. 애노드; 및
iii. 상기 캐소드 및 애노드 사이에 개재된 유기 발광 반도체 물질을 포함하고; 및
d. 선택적으로, 상기 다이오드 상부구조체 상에 앤캡슐화(encapsulating) 층을 형성시키는 단계를 포함하는, 청구항 1의 유기 발광 다이오드의 형성 방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201261708196P | 2012-10-01 | 2012-10-01 | |
| US61/708,196 | 2012-10-01 | ||
| PCT/US2013/062613 WO2014055409A1 (en) | 2012-10-01 | 2013-09-30 | OLEDs COMPRISING LIGHT EXTRACTION SUBSTRUCTURES AND DISPLAY DEVICES INCORPORATING THE SAME |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150060971A KR20150060971A (ko) | 2015-06-03 |
| KR102149525B1 true KR102149525B1 (ko) | 2020-09-01 |
Family
ID=49328665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020157011267A KR102149525B1 (ko) | 2012-10-01 | 2013-09-30 | 광 추출 하부구조체를 포함하는 OLEDs 및 이를 혼입하는 디스플레이 장치 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8907365B2 (ko) |
| EP (1) | EP2904652B1 (ko) |
| JP (1) | JP6236455B2 (ko) |
| KR (1) | KR102149525B1 (ko) |
| CN (1) | CN104937737B (ko) |
| TW (1) | TWI587553B (ko) |
| WO (1) | WO2014055409A1 (ko) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101444065B1 (ko) * | 2013-04-26 | 2014-09-26 | 삼성디스플레이 주식회사 | 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법 |
| WO2016065101A1 (en) * | 2014-10-24 | 2016-04-28 | Corning Incorporated | Oleds with improved light extraction using enhanced guided mode coupling |
| KR20170132257A (ko) | 2015-03-31 | 2017-12-01 | 코닝 인코포레이티드 | 광 산란 표면을 포함하는 도파관 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 |
| KR102402679B1 (ko) | 2015-05-11 | 2022-05-27 | 삼성디스플레이 주식회사 | 표시 장치 |
| KR102395919B1 (ko) | 2015-06-19 | 2022-05-10 | 삼성디스플레이 주식회사 | 유기발광 표시장치 |
| WO2017053855A1 (en) * | 2015-09-23 | 2017-03-30 | Corning Incorporated | Oled light extraction using nanostructured coatings |
| CN105355798A (zh) * | 2015-11-25 | 2016-02-24 | 京东方科技集团股份有限公司 | 有机电致发光器件及其制作方法、显示装置 |
| US9978990B2 (en) | 2016-07-12 | 2018-05-22 | Corning Incorporated | Waveguides comprising light extraction nanostructures and display devices comprising the same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101114916B1 (ko) * | 2010-12-27 | 2012-02-14 | 주식회사 엘지화학 | 유기발광소자용 기판 및 그 제조방법 |
Family Cites Families (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4220135A1 (de) | 1992-06-15 | 1993-12-16 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zum Ankoppeln von Photoelementen an integriert-optische Schaltungen in Polymertechnologie |
| US5703980A (en) | 1996-09-20 | 1997-12-30 | Northern Telecom | Method for low-loss insertion of an optical signal from an optical fibre to a waveguide integrated on to a semiconductor wafer |
| US5994835A (en) | 1997-01-13 | 1999-11-30 | Xerox Corporation | Thin film organic light emitting diode with edge emitter waveguide and electron injection layer |
| US6392338B1 (en) * | 1998-04-23 | 2002-05-21 | Matsushita Electrical Industrial Co., Ltd. | Organic light emitter having optical waveguide for propagating light along the surface of the substrate |
| US6381380B1 (en) | 1998-06-24 | 2002-04-30 | The Trustees Of Princeton University | Twin waveguide based design for photonic integrated circuits |
| TW589913B (en) | 2001-01-18 | 2004-06-01 | Ind Tech Res Inst | Organic light-emitting device |
| US6600847B2 (en) | 2001-11-05 | 2003-07-29 | Quantum Photonics, Inc | Semiconductor optical device with improved efficiency and output beam characteristics |
| JP2003142262A (ja) | 2001-11-06 | 2003-05-16 | Seiko Epson Corp | 電気光学装置、膜状部材、積層膜、低屈折率膜、多層積層膜、電子機器 |
| EP1603367B1 (en) | 2003-03-12 | 2015-09-09 | Mitsubishi Chemical Corporation | Electroluminescence device |
| JP5005164B2 (ja) | 2004-03-03 | 2012-08-22 | 株式会社ジャパンディスプレイイースト | 発光素子，発光型表示装置及び照明装置 |
| TWI293012B (en) * | 2004-09-22 | 2008-01-21 | Toshiba Matsushita Display Tec | Organic el display and method of manufacturing same |
| TWI279159B (en) * | 2004-09-27 | 2007-04-11 | Toshiba Matsushita Display Tec | Organic EL display |
| TWI294252B (en) * | 2004-09-28 | 2008-03-01 | Toshiba Matsushita Display Tec | Display |
| US7432649B2 (en) * | 2005-02-22 | 2008-10-07 | Corning, Incorporated | Coupled waveguides for light extraction |
| US20060250084A1 (en) * | 2005-05-04 | 2006-11-09 | Eastman Kodak Company | OLED device with improved light output |
| US7508130B2 (en) | 2005-11-18 | 2009-03-24 | Eastman Kodak Company | OLED device having improved light output |
| US7594839B2 (en) | 2006-02-24 | 2009-09-29 | Eastman Kodak Company | OLED device having improved light output |
| US7564063B2 (en) | 2006-03-23 | 2009-07-21 | Eastman Kodak Company | Composite electrode for light-emitting device |
| KR100736623B1 (ko) * | 2006-05-08 | 2007-07-09 | 엘지전자 주식회사 | 수직형 발광 소자 및 그 제조방법 |
| CA2659797C (en) | 2006-08-03 | 2015-02-10 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | A catalyst and process for the manufacture of ultra-low sulfur distillate product |
| US7834541B2 (en) | 2006-10-05 | 2010-11-16 | Global Oled Technology Llc | OLED device having improved light output |
| JP5536977B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2014-07-02 | パナソニック株式会社 | 面発光体 |
| TWI353068B (en) | 2007-07-19 | 2011-11-21 | Lite On Technology Corp | Semiconductor light-emitting element and process f |
| WO2009014707A2 (en) * | 2007-07-23 | 2009-01-29 | Qd Vision, Inc. | Quantum dot light enhancement substrate and lighting device including same |
| KR101239904B1 (ko) * | 2007-08-27 | 2013-03-06 | 파나소닉 주식회사 | 유기 이엘 소자 |
| GB0722054D0 (en) * | 2007-11-09 | 2007-12-19 | Photonstar Led Ltd | LED with enhanced light extraction |
| WO2009060916A1 (ja) * | 2007-11-09 | 2009-05-14 | Asahi Glass Co., Ltd. | 透光性基板、その製造方法、有機ｌｅｄ素子およびその製造方法 |
| JP2010135212A (ja) * | 2008-12-05 | 2010-06-17 | Panasonic Corp | 発光素子、それを用いた表示装置および照明装置、ならびに発光素子の製造方法 |
| US7957621B2 (en) | 2008-12-17 | 2011-06-07 | 3M Innovative Properties Company | Light extraction film with nanoparticle coatings |
| JP2010182449A (ja) * | 2009-02-03 | 2010-08-19 | Fujifilm Corp | 有機ｅｌ表示装置 |
| FR2944148B1 (fr) | 2009-04-02 | 2012-03-02 | Saint Gobain | Procede de fabrication d'une structure a surface texturee pour dispositif a diode electroluminescente organique et structure a surface texturee obtenue par ce procede |
| US8269214B2 (en) * | 2010-07-29 | 2012-09-18 | General Electric Company | Organic light emitting device with outcoupling layer for improved light extraction |
| US8547015B2 (en) | 2010-10-20 | 2013-10-01 | 3M Innovative Properties Company | Light extraction films for organic light emitting devices (OLEDs) |
| US9224983B2 (en) | 2010-12-20 | 2015-12-29 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Substrate for surface light emitting device and method of manufacturing the substrate, surface light emitting device, lighting apparatus, and backlight including the same |
| CN102593363B (zh) * | 2011-01-31 | 2014-11-12 | 南京第壹有机光电有限公司 | 一种高效发光的电致发光器件 |
| JP5546480B2 (ja) * | 2011-03-08 | 2014-07-09 | 株式会社東芝 | 有機電界発光素子及びその製造方法 |
| JP2012204103A (ja) * | 2011-03-24 | 2012-10-22 | Toshiba Corp | 有機電界発光素子、表示装置および照明装置 |
-
2013
- 2013-09-30 EP EP13774899.2A patent/EP2904652B1/en active Active
- 2013-09-30 WO PCT/US2013/062613 patent/WO2014055409A1/en active Application Filing
- 2013-09-30 KR KR1020157011267A patent/KR102149525B1/ko active IP Right Grant
- 2013-09-30 JP JP2015534793A patent/JP6236455B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2013-09-30 CN CN201380051122.7A patent/CN104937737B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2013-09-30 US US14/041,359 patent/US8907365B2/en active Active
- 2013-10-01 TW TW102135567A patent/TWI587553B/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101114916B1 (ko) * | 2010-12-27 | 2012-02-14 | 주식회사 엘지화학 | 유기발광소자용 기판 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2015532511A (ja) | 2015-11-09 |
| CN104937737B (zh) | 2017-04-05 |
| EP2904652B1 (en) | 2020-07-15 |
| JP6236455B2 (ja) | 2017-11-22 |
| TWI587553B (zh) | 2017-06-11 |
| WO2014055409A1 (en) | 2014-04-10 |
| KR20150060971A (ko) | 2015-06-03 |
| US8907365B2 (en) | 2014-12-09 |
| US20140091292A1 (en) | 2014-04-03 |
| TW201424077A (zh) | 2014-06-16 |
| EP2904652A1 (en) | 2015-08-12 |
| CN104937737A (zh) | 2015-09-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102149525B1 (ko) | 광 추출 하부구조체를 포함하는 OLEDs 및 이를 혼입하는 디스플레이 장치 | |
| US9933587B2 (en) | OLEDs with improved light extraction using enhanced guided mode coupling | |
| Qu et al. | Enhanced light extraction from organic light-emitting devices using a sub-anode grid | |
| US20140264416A1 (en) | Organic Light Emitting Diode With Light Extracting Layer | |
| Lee et al. | Enhancement of light-extraction efficiency of organic light-emitting diodes using silica nanoparticles embedded in TiO 2 matrices | |
| Wang et al. | Laser patterning of Y 3 Al 5 O 12: Ce 3+ ceramic phosphor platelets for enhanced forward light extraction and angular color uniformity of white LEDs | |
| Zhang et al. | Nonradiative energy transfer between colloidal quantum dot-phosphors and nanopillar nitride LEDs | |
| Xu et al. | Efficient inverted quantum-dot light-emitting devices with TiO 2/ZnO bilayer as the electron contact layer | |
| CN107210379B (zh) | 用于有机发光器件的光提取基底以及包括其的有机发光器件 | |
| KR101765183B1 (ko) | 발광장치용 광추출층 및 그 형성방법 | |
| KR101762642B1 (ko) | 유기발광소자용 광추출 기판 및 이를 포함하는 유기발광소자 | |
| US20170256745A1 (en) | Method for manufacturing light extraction substrate for organic light-emitting diode, light extraction substrate for organic light-emitting diode, and organic light-emitting diode including same | |
| JP6533435B2 (ja) | 有機ｅｌ素子 | |
| Aubret et al. | Single CdSe/CdS colloidal nanocrystals embedded in an Ultra-Pure SiO2 matrix deposited by ion beam sputtering | |
| KR101999294B1 (ko) | 유기발광소자용 광추출 기판, 그 제조방법 및 이를 포함하는 유기발광소자 | |
| US20150001510A1 (en) | Organic light-emitting device | |
| US20210305539A1 (en) | Light extraction structure with high index nanoparticles for an organic light emitting diode | |
| TW202005138A (zh) | 有機發光裝置的光提取基板及其製造方法 | |
| Jang et al. | Micro-scale roughening of glass substrates using carbon nanotube-driven templates for enhancements in white luminescence characteristics | |
| McCarron et al. | Dipolar emission in trench metal–insulator–metal waveguides for short-scale plasmonic communications: numerical optimization | |
| Kim et al. | Highly Efficient Color Conversion of 3D Photonic Crystal Phosphor Films for Micro‐Light‐Emitting Diode Applications | |
| Mont et al. | Enhanced light‐extraction from a GaN waveguide using micro‐pillar TiO2 SiO2 graded‐refractive‐index layers | |
| Ramírez et al. | Optimizing Er-doped Layer Stacks for Integrated Light Emitting Devices |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |