KR20010093809A - 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20010093809A
KR20010093809A KR1020017007191A KR20017007191A KR20010093809A KR 20010093809 A KR20010093809 A KR 20010093809A KR 1020017007191 A KR1020017007191 A KR 1020017007191A KR 20017007191 A KR20017007191 A KR 20017007191A KR 20010093809 A KR20010093809 A KR 20010093809A
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버거폴
버러페스제레미헨리
카터줄리안찰스
힉스스티븐칼
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고스티치 엠.
캠브리지 디스플레이 테크놀로지 리미티드
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Abstract

빛-방사 장치는 빛 방사 영역(12), 첫 번째 타입의 전하 캐리어를 주사하기 위해 상기 빛-방사 영역의 관찰 측부상에 설치된 제 1 전극(10) 및 두 번째 타입의 전하 캐리어를 주사하기 위해 빛-방사 영역의 비관찰 측부상에 설치된 제 2 전극 (11)을 구성하고, 및 빛-방사 영역의 비관찰 측부상에 설치된 반사성에 영향을 미치는 구조물(13)이 있고 및 낮은 가공 기능 금속의 산화물 또는 플루오르화물 및/또는 흑연을 구성하는 빛 흡수 층을 포함한다.

Description

디스플레이 장치{DISPLAY DEVICES}
디스플레이 장치중 하나의 특정 분류는 빛 방사를 위해 유기 재료를 사용하는데 있다. 빛 방사 유기 재료는 PCT/WO90/13148 및 미국 특허 4,539,507에 기술되었고, 상기 특허 내용들이 참고로 본 명세서에 결합되었다. 상기 장치의 기본 구조는 빛 방사 유기 층, 즉 두 개의 전극사이에 끼워진 폴리(poly)(p-페닐렌비닐렌 ("PPV")) 피막이다. 상기 전극 중 하나(음극)는 음전하 캐리어(전자)를 주사하고 및 다른 전극(양극)은 양전하 캐리어(정공(hole))를 주사한다. 상기 전자 및 정공은 광자를 발생하는 유기 층으로 결합한다. PCT/WO90/13148에서 유기 빛-방사 재료는 중합체(polymer)이다. 미국 특허 4,539,507에서 유기 빛-방사 재료는(8-히드록시퀴놀린)알루미늄 ("Alq3")과 같은 작은 미립자 재료로 알려진 분류중의 하나이다. 상기 전극중 특별한 장치의 하나는 상기 장치를 벗어나기 위한 광자를 허용하기 위해 일반적으로 투명하다.
도 1은 유기물 빛-방사 장치("OLED")의 일반적인 단면 구조를 나타내고 있다. 상기 OLED는 일반적으로 인듐-주석 산화물("ITO")와 같이 투명한 제 1 전극(2)으로 코팅된 유리 또는 플라스틱 기판상에 제작된다. 그러한 코팅된 기판은 상업적으로 이용가능하다. 상기 ITO로 코팅된 기판은 적어도 전자 발광 유기 재료(3)의 엷은 피막의 층 및 제 2 전극(4)을 형성하는 최종 층으로 덮어 씌워진 것으로, 일반적으로 상기는 금속 또는 합금이다. 다른 층은 예를 들면, 전극과 전자 발광 재료사이에 전하 이송을 개선시키기 위해 장치에 추가될 수 있다.
만약 디스플레이상에 입사하는 빛이 관찰자를 향하여, 특히 음영(dark)을 나타내도록 의도되어진 화소(piexl) 영역으로부터 다시 반사될 수 있다면, 디스플레이의 화소사이의 명백한 콘트라스트(contrast)는 감소될 수 있다. 상기는 디스플레이의 효율성을 감소시킨다.
많은 디스플레이 장치는 전력 소모가 중대하게 고려되고 있는 적용에 사용되는 것으로, 예를 들면 휴대용 컴퓨터 및 이동 전화와 같은 배터리 전력 공급 장치이다. 따라서 상기에는 디스플레이 장치의 효율성을 개선시키기 위한 드라이브 (drive)가 있다.
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 유기물 빛-방사 장치("OLED")의 단면도이고,
도 2는 첫 번째 장치의 단면도이고,
도 3은 두 번째 장치의 단면도이고,
도 4는 A-A'으로 도 3의 장치의 단면도이고,
도 5는 세 번째 장치의 단면도이고,
도 6은 네 번째 장치의 평면도이고,
도 7은 네 번째 장치의 단면도이고, 및
도 8은 파장에 대한 DBR의 반사성을 나타낸 도면이다.
본 발명 하나의 양상에 따라서, 빛-방사 영역, 첫 번째 타입(type)의 전하 캐리어를 주사하기 위해 상기 빛-방사 영역의 관찰 측부상에 설치된 제 1 전극 및 두 번째 타입의 전하 캐리어를 주사하기 위해 빛-방사 영역의 비관찰 측부상에 설치된 제 2 전극을 구성하는 빛-방사 장치를 제공하고, 빛-방사 영역의 비관찰 측부상에 설치된 반사성에 영향을 미치는 구조물이 있고 및 낮은 가공 기능 금속의 산회물 또는 플루오르화물 및/또는 흑연을 구성하는 빛 흡수 층을 포함한다.
본 발명의 두 번째 양샹에 따라서, 빛-방사 영역, 첫 번째 타입의 전하 캐리어를 주사하기 위해 상기 빛-방사 영역의 관찰 측부상에 설치된 제 1 전극 및 두 번째 타입의 전하 캐리어를 주사하기 위해 빛-방사 영역의 비관찰 측부상에 설치된 제 2 전극을 구성하는 빛-방사 장치를 제공하고, 빛-방사 영역의 비관찰 측부상에 설치된 반사성에 영향을 미치는 구조물이 있고 및 빛 반사 층 및 상기 제 2 전극과 상기 빛 반사 층사이의 일정한 간격을 이룬 빛-전달 장치를 포함하고, 상기 일정한 간격을 이룬 층의 두께는 빛-방사 영역의 적어도 일부분에서 장치의 광학 모드의 대략적으로 파장의 반에 의해 빛-반사 층의 반사 평면을 이루는 공간과 같다.
상기 제 1 전극은 장치에서 방사될 수 있는 약간 또는 모든 파장의 발광을 위해 바람직하게 적어도 부분적으로 빛 전달체이고, 가장 바람직하게는 실질적으로 투명체이다. 예를 들면, 상기 제 1 전극은 ITO(인듐-주석 산화물), TO(주석 산화물) 또는 금으로 형성된다. 상기 제 1 전극은 바람직하게 빛-방사 영역과 관찰자의 예측 위치사이인 빛-방사영역으로부터 관찰 방향으로 배치된다. 상기 제 1 전극은 층의 형태를 이룰 수 있다. 한편 상기 장치는 하나 이상의 제 1 전극에 대하여 하나 이상의 화소를 포함하는 것으로 개별적으로 전송될 각 화소를 허용하기 위해 제공될 수 있다.
제 2 전극은 장치에서 방사될 수 있는 약간 또는 모든 파장의 발광을 위해 바람직하게 적어도 부분적으로 빛 전달체이고, 적당하게 실질적으로 투명체이다. 상기는 빛-방사 재료로부터 제 2 전극을 형성하므로써 및/또는 비교적으로 얇은, 예를 들면 2, 5, 10, 20 또는 30nm 이하의 두께인 제 2 전극에 의해 성취될 수 있다. 제 2 전극을 위한 적당한 재료는 리튬, 칼슘 및 ITO를 포함한다. 다른 방법으로, 제 2 전극은 반사 또는 비반사/빛 흡수제일 수 있다. 상기 경우에서, 제 2 전극은 바람직하게 그 자체가 반사성에 영향을 미치는 구조를 제공한다. 한편 제 2 전극은 빛 흡수제로 Li, Ca, Mg, Cs, Ba, Yb, Sm등(선택적으로, 산화물 또는 플루오르화물로 공동 증착될 수 있는 Al과 같은 전도 재료와 함께)과 같은 낮은 가공 기능 금속, 또는 카본(흑연)과 같은 빛-흡수 재료와 바람직하게 공동 증착되고 및 결합하는 낮은 가공 기능 금속의 플루오르화물 또는 산화물인 빛-흡수 재료로 형성되었다. 상기 낮은 가공 기능 금속은 4.0eV이하의 가공 기능을 가진다. 상기 낮은 가공 기능 금속은 3.5eV이하의 가공 기능을 가진다. 상기 낮은 가공 기능 금속은 3.2eV이하의 가공 기능을 가진다. 상기 낮은 가공 기능 금속은 3.0eV이하의 가공 기능을 가진다. 제 2 전극을 위한 두께의 적당한 범위는 50 내지 1000nm, 바람직하게 100 내지 300nm의 범위내에 있다.
상기 제 1 전극 및/또는 제 2 전극은 바람직하게 전기 전도 재료, 예를 들면 금속 재료를 구성한다. 상기 전극중 하나(정공-주사 전극)는 바람직하게 4.3eV 이상의 가공 기능을 가진다. 상기 층은 인듐-주석 산화물(ITO) 또는 주석 산화물(TO)과 같은 금속 산화물 또는 Au 또는 Pt와 같은 높은 가공력 금속을 구성한다. 상기는 제 1 전극 또는 제 2 전극일 수 있다. 다른 전극(전자-주사 전극)은 바람직하게 3.5eV 이하의 가공 기능을 가진다. 상기 층은 적당하게 낮은 가공력을 가진 금속(Ca, Ba, Yb, Sm, Li등) 또는 다른 금속(예를 들면, Al)과 선택적으로 서로 결합된 하나 이상의그러한 금속을 구성하는 합금 또는 다층 구조로 이루어진다. 상기는 제 2 전극 또는 제 1 전극일 수 있다. 후방 전극은 바람직하게 적어도 부분적으로 빛-흡수제이다. 상기는 전극내에 카본과 같은 빛-흡수 재료의 층을 결합하므로써 성취된다. 그러한 재료는 바람직하게 전기 전도체이다.
반사성에 영향을 미치는 구조물은 제 2 전극에 인접하여 설치된다. 그 다음 상기 반사성에 영향을 미치는 구조물은 적당하게 (예를 들면) 실질적으로 빛-흡수제 또는 실질적으로 빛-반사제인 장치의 후방(비관찰 측부)의 반사성에 영향을 미친다. 상기 반사성에 영향을 미치는 구조물은 별개의 실질적으로 빛-흡수제 및 실질적으로 빛-반사제 영역을 포함한다.
본 발명의 첫 번째 양상에서 상기 반사성에 영향을 미치는 구조물은 빛-흡수 층을 구성한다. 그러한 층은 빛-방사 영역으로부터 방사된 빛의 제 2 전극에 의해 또는 통하여 반사를 감소시키는 것이 및/또는 제 2 전극을 관통하여 전달된 빛을 흡수하고 및/또는 다른 근원으로부터 상기 장치상에 입사된 빛을 흡수하는 것이 적당하다. 그러한 빛 흡수 층은 바람직하게 제 2 전극에 인접하게 설치되고, 다른 방법으로 상기 빛 흡수 층은 제 2 전극으로부터, 예를 들면 절연 재료에 의해 일정한 간격을 유지할 수 있다. 아주 일반적으로 제 2 전극 바로뒤에 또는 인접하는 반사성에 영향을 미치는 구조물의 출현은 적당하게 빛 방사 영역으로부터 방사된 빛에 대하여 실질적으로 비반사하는 제 2 전극을 나타낸다. 그러한 빛-흡수 층은 바람직하게 빛-흡수 재료로 형성되는 것으로, 예를 들면 상기 반사성에 영향을 미치는 구조물의 빛 흡수 층은 흑연을 구성할 수 있다. 한편 상기 장치는 복수의 개별 화소를 구성하는 것으로 상기 빛 흡수 층은 바람직하게 복수개의 화소에 공유된다.
본 발명의 두 번째 양상에서 상기 반사성에 영향을 미치는 구조물은 빛-반사층을 구성한다. 그러한 층은 광학계(예를 들면 광학계의 안티-노드(anti-node))의 장치내부의 부합에 및 일부 빛-방사 영역에 영향을 미친다. 그러한 일부의 빛 방사 영역은 적당하게 약간 또는 상당하게 전자/정공 재결합(바람직하게 광자를 발생하는)이 있는 영역이다. 상기 부분은 바람직하게 빛-방사 층의 평면 또는 주요한 재결합 사이트다. 상기 부분은 상기 장치의 평면 또는 가장 바람직하게 피크 재결합 사이트이다. 상기 반사성에 영향을 미치는 구조물은 적당하게 빛-방사 층으로부터 빛 반사 층의 공간을 위해 및 바람직하게 미리 결정된 공간에 의해 바람직하게 제 2 전극과 그러한 빛 반사 층사이의 빛 전달 공간 층을 구성한다. 상기 공간 층은 제 2 전극 그 자체와 결합된 재료에 의해, 예를 들면 제 2 전극의 두께에 의하여 제공된다. 스페이서(spacer)의 두께는 바람직하게 장치의 광학 모드의 대략적인 파장 절반에 의해 빛 방사 영역의 적어도 일부분으로부터 반사성에 영향을 미치는 구조물의 리플렉터(reflector)의 공간과 같다. 상기 리플렉터는 반사층의 주요 표면(빛 방사 층으로부터 및 층에 근접한 것들)중의 하나이고 또는 상기 반사 층에 의해 형성된 반사 구조물(분포된 브래그(Bragg) 리플랙터와 같은)일 수 있다. 상기 스페이서의 두께는 가장 바람직하게 광학계가 대략적으로 또는 실질적으로 그의 피크인 빛 방사 영역의 영역으로부터 상기 장치의 광학 모드의 대략적으로 또는 실질적으로 파장 절반으로 리플렉터 공간과 같다.
상기 반사성에 영향을 미치는 구조물에 대해 상기에 언급된 빛-흡수 또는 빛 반사 층은 바람직하게 빛 방사 층으로부터 빛이 빛 흡수 또는 빛 반사 층에 도달될 수 있도록 상기 장치의 빛 방사 층과 광학적으로 연통한다.
상기 반사에 영향을 미치는 구조물은 바람직하게, 반사에 영향을 미치는 구조물을 통하여 제 2 전극이 만들어도록 적당하게 전기적 접촉을 허용하기 위한 전기 전도체이다.
본 발명의 세 번째 양상에 따라서, 빛-방사 영역, 첫 번째 타입의 전하 캐리어를 주사하기 위해 상기 빛-방사 영역의 관찰 측부상에 설치된 제 1 전극 및 두 번째 타입의 전하 캐리어를 주사하기 위해 빛-방사 영역의 비관찰 측부상에 설치된 제 2 전극을 구성하는 빛-방사 장치를 제공하고, 및 콘트라스트(contrast)는 빛 방사 영역의 비관찰 측부상에 설치된 구조물을 강화하고 및 빛 입사의 파장을 구별하기 위해 다른 반사성을 가진 반사 구조물을 포함하고, 및 빛 방사 영역의 방사 파장을 애워싸는 반사성 피크를 가진다. 본 발명의 상기 양상에서, 상기 반사 구조는 적당하게 분포된 브라그 리플랙터이다. 본 발명의 상기 양상에서 제 2 전극은 적당하게 반사 구조물의 비관찰 측부상에 설치된 층 및 제 2 전극의 상기 층과 빛 방사 영역사이의 전기 전도를 위해 반사 구조물을 통하여 관통하는 복 수개의 통로를 구성한다. 상기 통로는 바람직하게 장치 방사영역의 15% 이하 또는 10% 이하를 차지한다. 상기 통로는 장치 방사영역의 15%와 5% 사이를 차지할 수 있다. 본 발명의 상기 양상에서, 음극은 반사 구조물과 빛-방사 영역사이에 설치된 투명한 층을 구성한다. 상기 투명한 층은 관통로와 접촉상태에 있다.
일반적으로, 빛-방사 재료는 적당하게 유기 재료 및 바람직하게 중합체 재료다. 상기 빛 방사 재료는 바람직하게 반도체 및/또는 복합 중합체 재료다. 다른 방법으로 빛 방사 재료는 다른 형태, 예를 들면 정화된 작은 분자 피막 또는 무기 빛방사 재료로 이루어질 수 있다. 상기 각 유기 빛 방사 재료는 하나 이상의 개별 유기 재료, 적당하게 중합체, 바람직하게 완전히 또는 부분적으로 결합된 중합체를 구성한다. 예를 들면 재료는 다음과 같이, 폴리(p-페놀렌비닐렌)(PPV), 폴리(2-메톡시-5(2'-에틸)헥실록시페놀렌비닐렌)(MEH-PPV), 하나 이상의 PPV-파생물(예를 들면, 디-알콕시 또는 디-알킬 파생물), 폴리플루오렌 및/또는 폴리플루오렌 부분과 결합하는 공중합체, PPVs 및 관계된 공중합체, 폴리(2,7-(9,9-디-n-옥틸플루오렌)-(1.4-페닐렌)-((4-섹부틸페닐)이미노)-1,4-페닐렌))(TFB), 폴리(2,7-(9,9-디-n-옥틸플루오렌)-(1,4-페닐렌-((4-메틸페닐)이미노)-1,4-페닐렌-((4-메틸페닐)이미노)-1,4-페닐렌))(PFM), 폴리(2,7-(9,9-디-n-옥틸플루오렌)-(1,4-페닐렌-((4-메톡시페닐)이미노-1,4-페닐렌-((4-메톡시페닐)이미노)-1,4-페닐렌))(PFMO),폴리(2,7-(9,9)-디-n-옥틸플루오렌)(F8) 또는 (2,7-(9,9)-디-n-옥틸플루오렌)-3,6-벤조시아디아졸)(F8BT)의 하나 이상의 어떠한 결합체를 포함한다. 다른 재료는 Alq3와 같은 작은 분자를 포함한다.
하나 이상의 전하 전송 층은 빛 방사 영역과 하나 또는 두개의 전극사이에 제공된다. 상기 각 전하 전송 층은 적당하게 폴리에틸렌 디옥시오펜으로 처리된 폴리스티렌 술포닉 산(PEDOT-PSS), 폴리(2,7-(9,9)-디-n-옥틸플루오렌)-(1,4-페닐렌-(4-이미노(벤젠산)-1,4-페닐렌-(4-이미노(벤젠산))-1,4-페닐렌))(BFA), 폴리아닐린 및 PPV와 같은 하나 이상의 중합체를 구성한다.
상기 장치의 임의로 암시된 물리적 성향은 사용 또는 제조되는 동안 그의 물리적 성향과 필수적으로 관계되지 않는다.
본 발명은 첨부된 도면을 참고로하여 일례의 방법을 통해 다음에 기술될 것이다.
도 2의 장치는 양극 전극 층(10) 및 음극 전극 층(11)을 구성한다. 빛 방사 재료의 층(12)은 상기 전극 층들사이에 설치된다. 상기 양극은 투명한 ITO로 형성된다. 상기 음극 전극은 칼슘으로 형성된다. 상기 음극은 상당하게 반사되지 않은 충분히 얇게 형성된다. 상기 음극의 뒤에는 카본 층(13)이 있다. 적당한 전압이 상기 전극을 가로질러 적용될 때 빛은 실질적으로 모든 방향으로 빛 방사 재료로부터 방사된다. 약간의 빛은 양극을 향하여 전방으로 방사되고 및 상기 양극을 관통하여 장치의 밖으로 직접 관통한다. 약간의 빛은 상기 음극을 향하여 후방으로 방사된다. 외부 원으로부터 디스플레이하기 위해 빛을 내는 입사 빛은 카본 층(13)에 의해 흡수될 수 있다. 상기 빛은 흡수되기 때문에 관찰자를 향하여 다시 반사되지 않고, 아래에 상세히 기술된 것 처럼 디스플레이에 의해 생성된 효과를 개선한다.
도 2의 장치는 ITO로 코팅된 상업적으로 이용가능한 유리 시트로 시재로 형성될 수 있다. 상기 유리 시트(도 2에서 14)는 다음의 증착 단계를 위한 기판을 형성한다. 상기 유리 시트는 1mm 두께의 소다생석회(sodalime) 또는 보로실리케이트 유리 시트일 수 있다. 유리 대신 퍼스펙스(Perspex)와 같은 다른 재료가 사용될 수 있다. ITO 코팅 두께는 적당하게 100 내지 150nm이고 및 ITO는 적당하게 10 내지 30 Ω/m2의 시트 저항을 가진다. ITO 양극위에 정공 전송 또는 주사 층(15)이 증착된다. 상기 정공 전송 층은 1 내지 5의 PEDOT 내지 PSS의 비율로 PEDOT:PSS를 함유하는 용액으로부터 형성된다. 정공 전송 층의 두께는 적당하게 50nm다. 상기 정공 전송 층은 용액으로 회전 코팅되고 및 그 후 일반적으로 질소 분위기에서 1 시간동안 200℃에서 구워진다. 그 후 5BTF8내에 20% TFB를 구성하는 전자 발광 층(12)은 일반적으로 90nm 두께로 회전 코팅에 의해 정공 전송 층위로 코팅된다. 상기 용어 5BTF8은 5% 폴리-(2,7-(9,9-디-n-옥틸플루오렌)-3,6-벤조시아디아졸)(F8BT)로 처리된 폴리-(2,7-(9,9-디-n-옥틸플루오렌)(F8)을 인용한다. 그 후 칼슘과 같은 낮은 가공 기능 재료의 투명 또는 반투명 층은 음극 층(11)을 형성하기 위해 10-8mbar이하의 기본 압력에서 진공상태로 전자 발광층으로 열적으로 증발된다. 상기 층의 두께는 바람직하게 1nm보다 크지만 칼슘 층이 비투명인, 일반적으로 20nm 두께보다 작다. 상기 층 위에 10-8mbar 이하의 기본 압력에서 100과 500nm사이의 두께를 가진카본 층(13)을 전자 빔 증발에 의해 증착시킨다. 상기 층위에 10-8mbar 이하의 기본 압력에서 100과 1000nm사이의 두께를 가진 알루미늄 층(16)을 스퍼터(sputter) 증착에 의해 증착시킨다. 상기 실시에서 낮은 가공 기능 층(11)은 빛 방사 영역내부로 전가를 주사하기 위한 효율적인 전자 주사기로써 작용하기 위해 선택된다. 상기 카본 층(13)은 빛 흡수 층으로 작용하고 장치의 구동 전압을 상당히 증가시키지 못하는 충분한 낮은 전도성을 가진다. 상기 스퍼터된(sputtered) 알루미늄 층(16)은 낮은 핀홀 밀도 및 작은 입경을 가진 조밀한 형태를 이루는 봉합 캡슐로써 작용한다. 접촉은 장치(층 16과 10사이에)에 부착될 수 있고 및 상기는 최종적으로 환경 보호를 위해 에폭시 수지로 밀봉된다.
도 3 및 4는 도 2의 장치와 관련하여 상기에 기술된 원리를 사용하여 이루어지는 다중-화소 디스플레이 장치를 나타낸다. 도 3 및 4의 장치는 보통 양극판내 평행한 양극 전극 스트립(20)의 세트 및 상기 양극판으로부터 일정한 간격을 이룬 보통 음극 판내에 평행한 음극 전극 스트립(21)의 세트를 구성한다. 상기 양극과 음극 전극사이에는 빛 방사 층(22)이 있다. 양극 및 음극 전극 스트립이 겹쳐진 영역은 디스플레이 장치의 화소를 형성한다. 부동(passive) 메트릭스를 사용하므로써 전송 계획 개별 화소는 빛을 방사하기 위해 발생된다. (상기 장치는 다른 방법으로 사용될 능동 메트릭스 또는 다른 전송 계획을 허용하기 위해 형성지어진다.) 도 4는 각 음극 전극이 방사 층(22)에 인접하여 칼슘과 같은 낮은 가공 기능 재료의 주사 층(75), 카본(흑연)과 같은 빛 흡수 재료의 중간 층(76) 및 알루미늄과 같은 높은 전도 재료의 전도 층(77)의 세 개의 층을 구성하는 것을 나타낸다. 일반적으로, 주사 층은 빛 방사 층(22) 내부로 주사의 우수한 특성을 가지는 적당한 재료로 이루어졌고, 중간 층은 우수한 빛 흡수 특성을 가지는 적당한 재료로 이루어졌고 및 전도 층은 높은 전도 재료로 이루어졌다. 상기 전도 층은 다른 층보다 상당히 두껍고 및 바람직하게 전극 구조물을 따라 명백하게 전하 분포를 돕는다. 한편 상기 층중 하나를 위해 선택된 상기 재료는 다른 층이 생략될 수 있도록 다른 층의 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 만약 선택된 빛 방사 재료가 우수한 전하 주사가 카본으로부터 성취될 수 있는 상태의 하나라면 상기 층 75는 생략될 수 있고, 및/또는 만약 층 75 및/또는 76이 적당한 전도를 제공한다면 층 77은 생략될 수 있다. 상기 빛 흡수 층 76은 바람직하게 다른 두 층(현존하는)사이에 놓이고, 전기 전도가 가능한 경우에서는, 다른 두 층의 후방에도 놓일 수 있다. 다른 방법으로, 또는 부가적으로, 전체 구조물을 덮는 빛 흡수 층이 제공될 수 있다(도 4에서 층 29), 만약 상기 층이 카본과 같은 전도 재료로 이루어진다면 절연 층(23)은 음극 스트립 (21)사이의 불충분함을 방지하기 위해 제공될 수 있다.
빛 흡수 층 76의 효과는 디스플레이상에 입사하는 빛을 흡수하기 위한 것이고 및 그렇지않으면 대조적으로 감소를 발생하는 디스플레이로부터 반사될 수 있다. 상기는 도 4에서 광선(80)에 의해 비추어지고, 층(23 및 29)에 의해 흡수된다. 따라서 빛 흡수 층은 콘트라스트 증가를 돕는다. 또한 상기 빛 흡수 층은 빛 방사 층(22)에서 방사된 빛의 장치내에 전송을 감소시키는 것을 돕는다. 상기는 방사되는 하나로부터 다른 화소에서 나오는 것을 나타내는 위치에서 상기 장치로부터 나오는 그러한 빛을 피하므로써 콘트라스트를 증가시키는 것을 돕는다.
디스플레이 드라이버로부터 하나의 접촉이 층 77에 적용된다.
또한 카본 층 또는 다른 비반사 층은 주위 빛의 반사를 더욱 감소시키기 위해 화소사이의 나중 공간내에 빛 방사 층(22)의 전방에 제공될 수 있다
따라서 도 2 내지 4의 장치에 관련하여 상기에 기술된 원리는 장치의 인접한 화소사이의 콘트라스트를 개선할 수 있고 및 더욱 비스듬하게 각진 빛의 방사를 감소시키고 및 주변 빛의 반사를 감소시키므로써 단일 화소로부터 빛 방사의 패턴을 개선시킬 수 있다.
도 5는 다른 디스플레이 장치(display device)를 보여준다. 도 5의 장치는 양극(anode) 전극층(40)과, 음극(cathode) 전극(41)을 포함한다. 전극층사이에는 발광재료의 층(42)이 위치된다. 양극 전극과 음극 전극은 투명한 ITO로 형성된다. 선택적으로, 예를들어, 전극은 ITO, ZnSe, ZnS 등과 같은 재료로부터 형성된 투명한 공간층(spacing layer)에 인접한 칼슘과 같은 낮은 가공 기능(low work function)의 얇은 층으로 부터 형성된다. 적당한 전압이 전극을 가로질러 적용될 때 빛은 실제로 전 방향성으로 발광재료로 부터 방출된다. 빛의 일부는 양극을 향하여 앞으로 방출되고 양극을 통하여 장치의 바깥으로 직접 지나간다. 빛의 다른 일부는 음극을 향하여 뒤로 방출되고, 빛은 그것을 통하여 일반적으로 43에서 가리키는 반사구조내로 지나간다. 반사구조는 반사층(44)과 투명한 공간층(46)을 포함한다. 공간층은 음극(41)과 반사층(44)사이에 놓여지고 반사층은 발광영역(42)으로 부터 일정한 간격을 둔다. 반사층은 빛이 음극전극(41), 발광층(42), 양극전극(40)및 유리 기판(47)과 장치의 바깥을 통하여 뒤로 지나가도록[광선(48)으로 도시] 전방으로 방출된 빛을 후방으로 반사한다.
도 5에서 커브(curve)(49)는 시각분야의 형성을 도시하고 영역(50)은 광자 (photon)를 발생시키기 위해서 전자/정공(hole) 재결합이 강렬한 장치에서의 지역을 도시한다. 대등한 특징은 도 1의 장치를 위한 각각 60과 61에서 도시된다. 도 5의 장치에서 공간층의 두께는 후방으로 방출된 빛을 반송시키는 작용을 하는 반사층(44)의 평면(plane)(또는 평면중 하나)이 거리에 의해 방출층으로 부터 일정한 간격을 두도록 이상적으로 선택되므로 장치의 적어도 하나의 방출 주파수 (frequency)에서 전체 반사 배치의 시각 모드의 피크(peak)은 장치의 발광층에서 피크 전자/정공 재결합의 영역과 일치한다. 이것의 효과는 방출층의 정공/전자 재결합 지역과 일치하기 위해서 시각적인 분야(안티-노드)의 피크를 조율함에 의해 장치에서 발광영역이 도 1의 장치에서보다 도 5의 장치의 평면에서 더욱 효율적으로 배치되는 것이다. 이것은 주어진 파장을 위한 효율적인 발광위치를 활용(또는 적어도 부분적으로 활용)한다. 장치가 바람직하게 활용되는 파장은 피크 강도방출 파장이거나 그 부근이다. 이 이상적인 배치는 각각의 층의 매우 정확한 공간을 필요로 하지만, 상당한 이익이 그 방식에서 대략 또는 실제적으로 층을 배치함에 의해 얻어진다.
도 5의 장치는 음극전극의 형성에 이르기까지 도 2의 장치를 위한 상술된 것과 유사한 루트(route)에 의해 형성된다. 그 다음에 도 5의 장치를 위하여 공간층 (46)은 바람직하게 칼슘과 같은 저작업 기능금속의 얇은 층의 상부에 요구된 두께로 ITO, ZnSe, ZnS 또는 그와 같은 것을 침전시킴에 의해 형성된다. ITO 공간층위로 반사층(44)은 알루미늄과 같은 반사재료로 부터 형성된다. 선택적인 실시예에서 음극 다음이나 음극으로부터 일정한 간격을 둔 전도 유전체의 스태크(conducting dielectric stack)는 반사체로서 사용된다. 이러한 스태크는 예를들어 ITO 및 NiO의 선택층으로 형성된다.
다른 선택적인 실시예에서, 하나의 전극은 반사력에 영향을 끼치는 재료로 형성된다. 양극 또는 음극은 반사 또는 비-반사(광-흡수)이다. 이것은 바람직한 반사력 특성과 바람직한 전하 전도(charge conduction) 및 주사 특성(injection property)을 선택함에 의해 달성된다. 전기적으로 적합한 재료는 바람직한 반사력 특성을 얻도록 처리된다(예를들어, 표면처리나 반사력에 영향을 끼치는 첨가제의 병합에 의해).
하나의 특정한 예는 비-반사가 되도록 후방 전극(보는 사람으로부터 훨씬 더 먼 것)을 위한 것이다. 도 1 내지 도 5에서 그들로서 일반적으로 배치된 장치에서, 이것은 비반사 음극이 요구된다(다른 장치에서 양극은 후방전극이다). 반사 또는 비-반사 음극을 위한 하나의 적당한 재료는 LiF:Al이다. LiF:Al필름의 Al성분이 50%보다 더 클때, LiF:Al필름은 반사된다. Al성분이 50%와 30%사이 일때, 필름은 비반사한다. Al성분이 30%보다 작을 때, 필름은 반투명할 뿐만 아니라 매우 놓은 저항성을 또한 구비한다. 그러므로, LiF:Al의 비가 50:50 내지 70:30인 범위에서 LiF/Al필름은 블랙(black)(비-반사)음극을 만드는데 유용하다.
예를들어 비-반사 후방전극(음극의 경우에서)을 구비하는 장치는 다음에 따라 제조된다. 유리기판위로 ITO의 150nm 두께층은 양극전극으로서 작용하도록 침전된다. 그 다음에 PEDOT/PSS의 50nm 두께층은 정공 투명층으로서 작용하도록 침전된다. 전기발광성 중합체(polymer)를 기초로한 폴리플루오렌(polyfluorene)의 80nm 두께층이 그 위로 형성된다. 마지막으로, 비-반사 음극층은 60:40의 LiF:Al 증발비율로 함께 증발시킨 LiF와 Al의 200nm 두께층으로서 침전된다. 상기 층의 상부에 400nm 두께의 Al층이 침전된다. 장치의 상기 특정한 설계를 다양화함에 있어서 LiF:Al층의 잠재적인 두께의 범위는 배합(composition)에 달려있으므로 층에서 LiF의 비율이 더 크면 클수록 더욱 투명한 층이 된다. 60:40의 LiF:Al 배합의 층을 위하여 200nm의 두께는 충분하다. 두께의 적당한 범위는 50nm에서 1000nm까지 이다.
선택적인 비반사 음극재료는 바람직하게 Al 또는 Cu와 같은 본질적으로 고전도 금속과 함께(어떤 상황에서 Cu는 중합체의 전기발광성을 소멸시키는 경향 때문에 덜 바람직함에도 불구하고) 일반적으로 Li, Ca, Mg, Cs와 같은 저작업 기능재료의 플루오르화물(fluorides)와 산화물(oxides)을 포함한다. 특정한 예는 Al과 함께 같이 증발시키거나 Al을 포함하는 혼합 대상으로 부터 스퍼터되는(sputtered) CsF, MgF, CaF, LiO, CaO를 포함한다. 절연하는 플루오르화물과 산화물과 함께 도체(Al)의 요구된 비율은 각 경우에서 경험에 의해 쉽게 결정되지만 상기 LiF:Al 시스템을 위하여 기술된 이들과 유사하게 되도록 기대된다. 저 반사나 비-반사 또는 음극에의 다른 선택적인 루트는 카본(carbon)과 함께 저작업 기능재료를 함께 증발시키거나 스퍼터하는 것이다. 예는 저작업 기능재료 Ca, Li등을 포함하고 상술된 플루오르화물과 산화물을 또한 포함한다.
도 6은 평면도이고 도 7은 다른 선택적인 장치의 단면도이다. 장치는 양극전극(60), 정공 투명층(62), 음극전극(63), 발광층(64) 및 분포된 브래그 리플렉터 (Distributed Bragg Reflector)(DBR)층(65)을 포함한다. DBR은 발광층의 비-관찰 (non-viewing) 측부에 위치된다. 음극(63)의 벌크(bulk)(66)는 DBR의 비-관찰 측부에 위치된다. 전하가 음극의 벌크로부터 발광영역으로 지나가도록 허용하기 위해서 음극 비아스(vias)(67)는 DBR을 통하여 제공된다. 비아스는 예를들어 15% 내지 5%정도 장치의 영역의 비교적 작은 부분을 차지한다. 발광층으로의 전하주입을 균일하게 하기 위해서 투명하게 되도록 충분히 얇은 음극의 다른 층(68)이 DBR과 발광영역사이에서 제공된다. 만약 DBR이 도체이거나 비아스가 밀접하여 공간을 두게되며 균일성은 달성되고, 그렇지 않다면 층(68)은 생략된다. 비아스의 망사같은 (mesh-like) 배치는 섀도우 마스크(shadow mask)를 통하여 침전에 의하여 형성된다.
DBR은 특정한 파장에서 반사를 위한 브래그(Bragg)조건을 충족하도록 제조된 균일하게 선택되는 고 및 저-반사 인덱스 유전체(발광재료)의 스태크를 포함한다. 이것은 유전체 스태크에서 주기성의 최적의 경로가 파장의 절반에 대응할 때 일어나고, 반사성은 DBR이 다음의 방정식을 따를 때 활용된다.
½λ= n1d1+ n2d2
n1, n2는 각각 반사 인덱스이고, d1, d2는 DBR에서 대응하는 구성요소 필름두께이며, λ는 바람직한 반사파장이다. 도 8은 파장에 대한 DBR의 반사성을 보여주고, 반사성은 최적에서 가장 높고 다른 파장을 위하여 더 낮다.
도 6과 7의 장치에서 DBR은 발광층의 방출파장(또는 이것의 주요한 방출파장)이 DBR의 반사 최고정내에서 놓여지도록 배치되고, 가장 바람직하게 DBR의 최대 반사에서 놓여지거나 근처에서 놓여지도록 배치된다. 이것의 효과는 DBR이 이것의 효율성을 상당히 감소시키지 않고 장치의 콘트라스트(contrast)를 증가시키기 위해서 작용된다. 발광층으로 부터 후방쪽으로 방출된 빛은 DBR에 의해 보는 사람을 향하여 뒤로 효율적으로 반사(예를들어, 95% 내지 100%정도의 반사)된다. 발광층의 방출파장에서나 부근이 아니며, DBR의 반사 피크 내에서가 아닌 투사빛은 훨씬 덜 반사되고(예를들어, 5% 내지 10%만), 장치의 콘트라스트를 향상시키는 DBR에 의해 흡수되는 경향이 있다. DBR의 최고 반사성은 장치로부터 방출의 색채순도를 향상시키는데 알맞다.
비아스는 파장의 범위까지 반사되고, 예를들어 15%이하까지 바람직하게 10%이하까지 비아스에 의해 차지된 지역을 최소화시키는 것이 바람직하다.
상술된 장치에서의 어떤 변형은 이제 설명된다. 어떤 장치에서 하나 또는 그이상의 전하 수송층[예를들어, 층(15, 70, 71)]은 각각의 전극과 발광층사이에서 전하수송을 보조하기 위해서 및/또는 반대방향에서 전하수송을 방해하기 위해서 발광층과 전극중하나 또는 두 전극사이에서 형성된다. 상술된 원리는 유기적 또는 비유기적 디스플레이 장치의 다른 형태에 적용된다. 하나의 특정한 선택적인 예는 예를들어 C.W.Tang과 S.A.VanSlyke, Appl. Phys. Lett. 51, 913-915(1987)의"Organic Electroliminescent Diodes"에서 상술된 바와 같이 발광을 위한 승화된 분자필름을 사용하는 디스플레이 장치의 종류이다. 전극의 위치는 음극이 디스플레이의 전방에(보는 사람에게 가장 가깝게) 위치되고 양극이 후방에 있도록 거꾸로 된다. 다른 재료 또는 재료의 종류는 이것이 장치의 수행을 나쁘게 할지라도 상술된 것들 대신에 사용될 수 있다.
상기 적용은 본 발명이 본 발명의 청구항의 어떤 범위에 제한 받지 않고 암암리에 또는 명백하게 또는 이것의 어떤 보편화로 여기서 개시된 어떤 특징 또는 특징의 조합을 포함한다는 사실을 알 수 있다. 상기 설명의 관점에서 본 발명의 범위내에서 다양한 변형이 당업자에게 만들어질 수 있다는 것은 분명하다.

Claims (36)

  1. 빛-방사 영역,
    첫 번째 타입의 전하 캐리어를 주사하기 위해 상기 빛-방사 영역의 관찰 측부상에 설치된 제 1 전극, 및
    두 번째 타입의 전하 캐리어를 주사하기 위해 빛-방사 영역의 비관찰 측부상에 설치된 제 2 전극을 구성하고,
    빛-방사 영역의 비관찰 측부상에 설치된 반사성에 영향을 미치는 구조물이 있고 및 낮은 가공 기능 금속의 흑연 및/또는 풀루오르화물 또는 산화물을 구성하는 빛 흡수 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 부분적으로 빛을 전송하는 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    반사성에 영향을 미치는 구조물이 빛-방사 영역으로부터 제 2 전극의 반대 측부상에 설치된 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 전극은 부분적으로 빛을 전송하는 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    제 2 전극의 두께는 30nm 이하인 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    반사성에 영향을 미치는 구조물은 상기 제 2 전극에 인접한 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 전극은 반사성에 영향을 미치는 구조물을 제공하는 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    제 2 전극은 낮은 가공 기능 금속의 산화물 또는 플루오르화물을 구성하는 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    제 2 전극은 알루미늄을 구성하는 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  10. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사성에 영향을 미치는 구조물은 제 2 전극 및/또는 입사 빛을 통하여 도달하는 빛-방사 영역으로부터 방사된 빛을 흡수하기 위해 효과적인 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  11. 제 6 항에 따른 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 2 전극에 인접한 반사성에 영향을 미치는 구조물의 출현은 제 2 전극이 빛-방사 영역 및/또는 입사 빛으로부터 방사된 빛에 대하여 실질적으로 비반사를 나타내도록 하는 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  12. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 2 전극은 전기 전도 재료를 구성하는 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  13. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빛-방사 층은 유기 빛-방사 재료를 구성하는 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  14. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빛-방사 층은 중합체 빛-방사 재료를 구성하는 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  15. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빛-방사 층은 복합 중합체 재료를 구성하는 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  16. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사에 영향을 미치는 층은 전기 전도성인 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  17. 빛 방사 영역,
    첫 번째 타입의 전하 캐리어를 주사하기 위해 상기 빛-방사 영역의 관찰 측부상에 설치된 제 1 전극, 및
    두 번째 타입의 전하 캐리어를 주사하기 위해 빛-방사 영역의 비관찰 측부상에 설치된 제 2 전극을 구성하고,
    빛-방사 영역의 비관찰 측부상에 설치된 반사성에 영향을 미치는 구조물이 있고, 및 빛 반사 층 및 상기 제 2 전극과 상기 빛 반사 층사이의 일정한 간격을 이룬 빛-전도를 포함하고, 상기 일정한 간격을 이룬 층의 두께는 빛-방사 영역의 적어도 일부분에서 장치의 광학 모드의 대략적으로 파장의 절반에 의해 빛-반사 층의 반사면을 이루는 공간과 같은 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 빛-방사 영역의 일부는 장치가 작동상태에 있을 때 상당한 전극/정공 재결합이 있는 부분인 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 빛-방사 영역의 일부는 전자/정공 재결합을 위한 주요 영역인 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  20. 제 17 항 내지 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빛-반사 층의 평면은 빛-방사 영역에 가장 근접한 빛-반사 층의 주요 표면인 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  21. 제 17 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 전극은 전기 전도성 재료를 구성하는 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  22. 제 17 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빛-방사 층은 유기 빛-방사 재료를 구성하는 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  23. 제 17 항 내지 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빛-방사 층은 중합체 빛-방사 재료를 구성하는 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  24. 제 17 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빛-방사 층은 복합 중합체 재료를 구성하는 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  25. 제 17 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사에 영향을 미치는 층은 전기 전도성인 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  26. 빛 방사 영역,
    첫 번째 타입의 전하 캐리어를 주사하기 위해 상기 빛-방사 영역의 관찰 측부상에 설치된 제 1 전극, 및
    두 번째 타입의 전하 캐리어를 주사하기 위해 빛-방사 영역의 비관찰 측부상에 설치된 제 2 전극을 구성하고,
    콘트라스트(contrast)는 빛 방사 영역의 비관찰 측부상에 설치된 구조물을 강화하고 및 입사 빛의 파장을 구별하기 위해 다른 반사성을 가진 반사 구조물을포함하고, 및 빛 방사 영역의 방사 파장을 애워싸는 반사성 피크(peak)를 가지는 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 반사 구조물은 분포된 브래그 리플렉터(Bragg reflector)인 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  28. 제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,
    상기 제 2 전극은 상기 반사 구조물의 비관찰 측부상에 설치된 층 및 상기 제 2 전극의 층과 빛-방사 영역사이의 전기 전도를 위해 반사 구조물을 통하여 관통하는 복수개의 관통로를 구성하는 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 관통로는 장치의 방사 영역의 15% 이하를 차지하는 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  30. 제 26 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 음극은 반사 구조물과 빛-방사 영역사이에 설치된 투명 층을 구성하는 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  31. 제 28 항 또는 제 29 항에 따른 제 30 항에 있어서,
    상기 투명 층은 상기 관통로와 접촉 상태인 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  32. 제 26 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 전극은 전기 전도 재료를 구성하는 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  33. 제 26 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빛-방사 층은 유기 빛-방사 재료를 구성하는 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  34. 제 26 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빛-방사 층은 중합체 빛-방사 재료를 구성하는 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  35. 제 26 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빛-방사 층은 복합 중합체 재료를 구성하는 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
  36. 실질적으로 첨부된 도면 2 내지 8을 참고로하여 기술된 것을 특징으로 하는 빛-방사 장치.
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