KR20120027339A - 유기 광전자 소자를 위한 저비용 고효율의 투명한 유기 전극 - Google Patents
유기 광전자 소자를 위한 저비용 고효율의 투명한 유기 전극 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20120027339A KR20120027339A KR1020117029779A KR20117029779A KR20120027339A KR 20120027339 A KR20120027339 A KR 20120027339A KR 1020117029779 A KR1020117029779 A KR 1020117029779A KR 20117029779 A KR20117029779 A KR 20117029779A KR 20120027339 A KR20120027339 A KR 20120027339A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- electrode
- layer
- substrate
- optical
- wire
- Prior art date
Links
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 title description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 145
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 144
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 113
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 51
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 47
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 32
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims description 8
- 230000003278 mimic effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 226
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 51
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 46
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 40
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 36
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 description 35
- -1 n-propenyl Chemical group 0.000 description 32
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 23
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 description 20
- 125000000304 alkynyl group Chemical group 0.000 description 20
- 125000001072 heteroaryl group Chemical group 0.000 description 17
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 14
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 description 13
- 125000003710 aryl alkyl group Chemical group 0.000 description 13
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 125000002877 alkyl aryl group Chemical group 0.000 description 11
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 11
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 11
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 10
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 10
- 125000005549 heteroarylene group Chemical group 0.000 description 10
- 125000000732 arylene group Chemical group 0.000 description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000010408 film Substances 0.000 description 8
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 8
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 125000000547 substituted alkyl group Chemical group 0.000 description 7
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 6
- 125000003107 substituted aryl group Chemical group 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 description 5
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 5
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000001336 alkenes Chemical group 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 125000004104 aryloxy group Chemical group 0.000 description 4
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 4
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 4
- 125000004404 heteroalkyl group Chemical group 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 4
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 4
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000003358 C2-C20 alkenyl group Chemical group 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000003917 carbamoyl group Chemical group [H]N([H])C(*)=O 0.000 description 3
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 3
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 3
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 3
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 3
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 3
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 3
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000000018 nitroso group Chemical group N(=O)* 0.000 description 3
- FVZVCSNXTFCBQU-UHFFFAOYSA-N phosphanyl Chemical group [PH2] FVZVCSNXTFCBQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 3
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 3
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000003860 C1-C20 alkoxy group Chemical group 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical group C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005977 Ethylene Chemical group 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004450 alkenylene group Chemical group 0.000 description 2
- 125000004414 alkyl thio group Chemical group 0.000 description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000005264 aryl amine group Chemical group 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920000547 conjugated polymer Polymers 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- 229910002106 crystalline ceramic Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011222 crystalline ceramic Substances 0.000 description 2
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N diphenyl Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N diphenyl ether Chemical compound C=1C=CC=CC=1OC1=CC=CC=C1 USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N diphenylamine Chemical compound C=1C=CC=CC=1NC1=CC=CC=C1 DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 2
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 125000002485 formyl group Chemical group [H]C(*)=O 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004474 heteroalkylene group Chemical group 0.000 description 2
- 125000001145 hydrido group Chemical group *[H] 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000001261 isocyanato group Chemical group *N=C=O 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- 125000001570 methylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])[*:2] 0.000 description 2
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 2
- 229920000553 poly(phenylenevinylene) Polymers 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 125000004076 pyridyl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000000714 pyrimidinyl group Chemical group 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005361 soda-lime glass Substances 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000006710 (C2-C12) alkenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000006711 (C2-C12) alkynyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004529 1,2,3-triazinyl group Chemical group N1=NN=C(C=C1)* 0.000 description 1
- 125000004530 1,2,4-triazinyl group Chemical group N1=NC(=NC=C1)* 0.000 description 1
- 125000001376 1,2,4-triazolyl group Chemical group N1N=C(N=C1)* 0.000 description 1
- FKASFBLJDCHBNZ-UHFFFAOYSA-N 1,3,4-oxadiazole Chemical compound C1=NN=CO1 FKASFBLJDCHBNZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004810 2-methylpropylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[*:2])C([H])([H])[*:1] 0.000 description 1
- 125000000882 C2-C6 alkenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003601 C2-C6 alkynyl group Chemical group 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010073306 Exposure to radiation Diseases 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Chemical group 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 1
- 229910007717 ZnSnO Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002252 acyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004423 acyloxy group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002723 alicyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003302 alkenyloxy group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004171 alkoxy aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004453 alkoxycarbonyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005115 alkyl carbamoyl group Chemical class 0.000 description 1
- 125000004448 alkyl carbonyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005277 alkyl imino group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004644 alkyl sulfinyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004390 alkyl sulfonyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005133 alkynyloxy group Chemical group 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 125000004103 aminoalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 125000005116 aryl carbamoyl group Chemical class 0.000 description 1
- 125000005129 aryl carbonyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004467 aryl imino group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005161 aryl oxy carbonyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005163 aryl sulfanyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005135 aryl sulfinyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004391 aryl sulfonyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005110 aryl thio group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000852 azido group Chemical group *N=[N+]=[N-] 0.000 description 1
- RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N benzophenone Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)C1=CC=CC=C1 RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012965 benzophenone Substances 0.000 description 1
- 125000002619 bicyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 1
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001246 bromo group Chemical group Br* 0.000 description 1
- 125000004369 butenyl group Chemical group C(=CCC)* 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 125000003636 chemical group Chemical group 0.000 description 1
- 238000000224 chemical solution deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 125000000113 cyclohexyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C1([H])[H] 0.000 description 1
- 125000001511 cyclopentyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C1([H])[H] 0.000 description 1
- 125000002704 decyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000000539 dimer Substances 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 1
- 125000001301 ethoxy group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])O* 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 125000002541 furyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229920000578 graft copolymer Polymers 0.000 description 1
- 125000001188 haloalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004997 halocarbonyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004836 hexamethylene group Chemical group [H]C([H])([*:2])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:1] 0.000 description 1
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000006459 hydrosilylation reaction Methods 0.000 description 1
- 125000002883 imidazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000001841 imino group Chemical group [H]N=* 0.000 description 1
- 125000001041 indolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 125000002346 iodo group Chemical group I* 0.000 description 1
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000000555 isopropenyl group Chemical group [H]\C([H])=C(\*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000001810 isothiocyanato group Chemical group *N=C=S 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 125000000956 methoxy group Chemical group [H]C([H])([H])O* 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 125000002950 monocyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004108 n-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000004123 n-propyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000001624 naphthyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- 125000004365 octenyl group Chemical group C(=CCCCCCC)* 0.000 description 1
- 125000002347 octyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000000399 optical microscopy Methods 0.000 description 1
- 150000007530 organic bases Chemical class 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- GJVFBWCTGUSGDD-UHFFFAOYSA-L pentamethonium bromide Chemical compound [Br-].[Br-].C[N+](C)(C)CCCCC[N+](C)(C)C GJVFBWCTGUSGDD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 125000002080 perylenyl group Chemical group C1(=CC=C2C=CC=C3C4=CC=CC5=CC=CC(C1=C23)=C45)* 0.000 description 1
- CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N peryrene Natural products C1=CC(C2=CC=CC=3C2=C2C=CC=3)=C3C2=CC=CC3=C1 CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000394 phosphonato group Chemical group [O-]P([O-])(*)=O 0.000 description 1
- 125000001476 phosphono group Chemical group [H]OP(*)(=O)O[H] 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Chemical group 0.000 description 1
- 229920002098 polyfluorene Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229960002796 polystyrene sulfonate Drugs 0.000 description 1
- 239000011970 polystyrene sulfonate Substances 0.000 description 1
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 125000003373 pyrazinyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002098 pyridazinyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000719 pyrrolidinyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000168 pyrrolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002943 quinolinyl group Chemical group N1=C(C=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 125000005017 substituted alkenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004426 substituted alkynyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 125000000446 sulfanediyl group Chemical group *S* 0.000 description 1
- 125000000020 sulfo group Chemical group O=S(=O)([*])O[H] 0.000 description 1
- 125000001273 sulfonato group Chemical group [O-]S(*)(=O)=O 0.000 description 1
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000005063 tetradecenyl group Chemical group C(=CCCCCCCCCCCCC)* 0.000 description 1
- 125000003831 tetrazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000000427 thin-film deposition Methods 0.000 description 1
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- TVIVIEFSHFOWTE-UHFFFAOYSA-K tri(quinolin-8-yloxy)alumane Chemical compound [Al+3].C1=CN=C2C([O-])=CC=CC2=C1.C1=CN=C2C([O-])=CC=CC2=C1.C1=CN=C2C([O-])=CC=CC2=C1 TVIVIEFSHFOWTE-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000013638 trimer Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 125000004417 unsaturated alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
- H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
- H05B33/14—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
- H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
- H05B33/22—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of auxiliary dielectric or reflective layers
-
- 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
- H10K50/805—Electrodes
- H10K50/81—Anodes
- H10K50/813—Anodes characterised by their shape
Abstract
본 발명은 비용을 감소시키고 전계발광 소자의 효율을 증가시키는 방법 및 재료를 제공한다. 본 발명은 또한 이러한 방법으로 제조되는 전계발광 소자를 제공한다. 한 실시양태에서, 예를 들어 모두 투명 기판 상에 배치되는 두 금속 전극, 전계발광 층, 광학/절연 층 및 전도성 층을 포함하는 전계발광 소자를 제조하는 방법을 제공한다. 전극 중 하나는 패턴화되고, 광학/절연 층은 비아를 포함하여 패턴화 전극과 전도성 층 사이의 전도를 가능하게 한다.
Description
관련 출원과의 관계
본 출원은 35 U.S.C.§119에 따라 미국 가출원 제61/178,398호 (2009년 5월 14일에 출원됨)를 우선권으로 주장하며, 그 전문의 내용이 본원에 참고로 도입된다.
기술분야
본 발명은 발광 소자의 제조에 사용될 수 있는 재료의 다양성을 증가시키는 방법, 및 또한 상기 방법으로 제조되는 소자에 관한 것이다. 본 발명은, 예를 들어 전자 소자 분야에서 그 용도를 찾는다.
전통적인 유기 발광 다이오드 (OLED)의 특정 실시양태에서, 두 전극은 전계발광 층에 의해 분리된다. 전자와 전자 정공의 재조합으로 인하여 전계발광 층 안에서 광자가 생성되기 때문에, 전극 중 하나는 통상적으로 투명한 재료로 만들어져 방출된 광자가 소자에서 빠져나갈 수 있게 한다. 예를 들어, 통상적 투명한 전극 재료는 산화인듐주석 (ITO)이다. OLED 소자에 널리 사용되는 투명한 전도성 ITO 전극은 통상적으로 85-90% 투명하고, 대략 10스퀘어 당 옴 (Ω/□)의 시트 저항을 갖는다. ITO 전극의 한 주요 단점은 그의 높은 굴절률로 인한 높은 광학 손실로 이루어지며, 광학 손실은 투명한 담체 기판 (현재 OLED 소자에서 일반적으로 유리)과 비교하여 높은 굴절률의 ITO와 연관된 광 반사에 의해 증가된다. 이러한 높은 광학 손실은 OLED 소자의 외부 양자 효율 (EQE)을 유의하게 감소시켰다. ITO를 사용함으로 인한 추가적인 단점은 재료가 비교적 비싸다는 점이다.
당업계에는 상기 언급한 단점 극복에 대한 요구가 여전히 존재하며, 또한 일반적으로 효율적이고 저비용인 유기 전자 소자 (OED), 예컨대 전계발광 소자 (ELD)를 생산하는 신규한 방법 및 재료의 개발에 대한 요구가 있다. 이상적인 방법에는 용이하게 입수가능하거나 쉽게 제조되는 재료가 사용되어 소자 출력 (효율 및/또는 전체 출력)의 유의한 증강을 제공하고, 공정 단계의 수를 최소화하고/하거나 고도로 재현가능한 결과를 제공할 것이다.
본 발명의 개요
본 발명은 상기 언급된 하나 이상의 단점의 해결, 특히 투명한 전극이 요구되지 않는 전계발광 소자를 제조하는 방법 및 재료의 제공에 관한 것이다.
한 측면에서, 투명한 재료를 포함하는 기판; 기판과 접촉하며 투명한 광학 재료를 포함하는 광학 층; 기판 또는 광학 층, 또는 기판 및 광학 층 둘 다와 접촉하는 제1 전극; 광학 층을 통해 제1 전극까지 채널을 형성하는 하나 이상의 비아 (via); 제1 전극과 접촉하도록 하나 이상의 비아를 적어도 부분적으로 채우는 전도성 재료를 포함하며 광학 층 상에 놓이는 전도 층; 전도 층과 접촉하는 전계발광 층; 및 전계발광 층과 접촉하는 제2 전극을 포함하는 전계발광 소자가 제공된다.
또 다른 측면에서, 전계발광 소자를 형성하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 투명 기판을 제공하는 단계; 기판 상에 패턴화 제1 전극을 형성하는 단계; 패턴화 제1 전극 및 기판 상에 광학 재료를 침착시키는 단계; 제1 전극의 일부가 노출되도록 광학 재료를 제거함으로써 광학 재료 내에 비아의 패턴을 형성하는 단계; 전도성 재료가 비아를 통해 제1 전극과 접촉하도록 광학 재료 상에 및 비아 내에 전도성 재료를 침착시키는 단계; 전도성 재료 상에 전계발광 재료를 침착시키는 단계; 및 전계발광 재료 상에 제2 전극을 침착시키는 단계를 포함한다.
또 다른 측면에서, 전계발광 소자를 형성하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 투명 기판을 제공하는 단계; 기판 상에 광학 재료의 제1 부분을 침착시키는 단계; 임의로 광학 재료의 분획을 제거함으로써 광학 재료 안에 패턴을 형성하는 단계; 광학 재료의 제1 부분 상에 패턴화 제1 전극을 형성하는 단계; 제1 부분 상에 및 제1 전극 상에 광학 재료의 제2 부분을 침착시키는 단계; 제1 전극의 분획이 비아를 통해 노출되도록 광학 재료를 제거함으로써 광학 재료의 제2 부분 내에 비아의 패턴을 형성하는 단계; 전도성 재료가 비아를 통해 제1 전극과 접촉하도록 광학 재료 상에 및 비아 내에 전도성 재료를 침착시키는 단계; 전도성 재료 상에 전계발광 재료를 침착시키는 단계; 및 전계발광 재료 상에 제2 전극을 침착시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 측면은 청구범위 및 실시예를 포함하는 하기 설명으로부터 명백해질 것이다.
도면의 간단한 설명
도 1a는 본 개시내용의 실시양태에 따른 그리드 제1 전극으로부터의 두 와이어 사이의 교차점의 도식적 그림을 제공한다.
도 1b는 본 개시내용의 실시양태에 따른 그리드 제1 전극의 도식적 그림을 제공한다.
도 2는 본 개시내용의 실시양태 따른 소자의 도식적 그림을 제공한다.
도 3은 본 개시내용의 실시양태에 따른 여러 소자 구조의 도식적 그림을 제공한다.
도 4는 본 개시내용의 실시양태에 따른 소자의 도식적 그림을 제공한다.
도 5a는 광학 층 내에 비아를 갖고 비아 내에 그리고 위에 배치된 전도성 재료를 갖는 소자의 도식적 그림을 제공한다.
도 5b는 6V 인가된 전압에서 ~8000cd/m2 소자 휘도로 광학 현미경 아래에서 찍은 소자의 영상을 제공한다. 어두운 반점은 비아 위치를 나타낸다.
도 6은 통상적인 OLED와 비교한 도 5b에 예시된 소자에 대한 외부 양자 효율 대 겉보기 휘도를 나타내는 그래프를 제공한다.
도 7은 통상적인 OLED와 비교한 도 5b에 예시된 소자에 대한 분말 효율 대 휘도를 나타내는 그래프를 제공한다.
본 발명의 상세한 설명
본원에 사용되는 용어는 오로지 특정 실시양태를 설명하는 것을 목적으로 하며, 제한하기 위함이 아님이 이해되어야 한다. 본원에 제공되는 정의는 상호 배타적으로 의도되지 않는다. 예를 들어, 일부 화학적 기는 하나 초과의 정의에 합치될 수 있는 것으로 인지될 것이다.
본원에 사용되는 용어 "알킬"은 통상적으로 (그러나 반드시 그렇지는 않음) 1 내지 약 24개의 탄소 원자를 함유하는 분지형 또는 비분지형 포화 탄화수소 기를 지칭하며, 예컨대 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, t-부틸, 옥틸, 데실 등, 및 또한 시클로알킬기, 예컨대 시클로펜틸, 시클로헥실 등이 있다. 일반적으로 (그러나 또한 반드시 그렇지는 않음) 본원의 알킬기는 1 내지 약 18개의 탄소 원자를 함유할 수 있으며, 이러한 기는 1 내지 약 12개의 탄소 원자를 함유할 수 있다. 용어 "저급 알킬"은 1 내지 6개의 탄소 원자의 알킬기를 의도한다. "치환된 알킬"은 하나 이상의 치환기로 치환된 알킬을 지칭하며, 용어 "헤테로원자-함유 알킬" 및 "헤테로알킬"은 하나 이상의 탄소 원자가 아래에 더 상세하게 기재되는 바와 같은 헤테로원자로 교체된 알킬 치환기를 지칭한다. 달리 지시되지 않는다면, 용어 "알킬" 및 "저급 알킬"에는 각각 선형, 분지형, 환형, 비치환, 치환, 및/또는 헤테로원자-함유 알킬 또는 저급 알킬이 포함된다.
본원에 사용되는 용어 "알케닐"은 하나 이상의 이중 결합을 함유하는 2 내지 약 24개의 탄소 원자의 선형, 분지형 또는 환형 탄화수소 기를 지칭하며, 예컨대 에테닐, n-프로페닐, 이소프로페닐, n-부테닐, 이소부테닐, 옥테닐, 데세닐, 테트라데세닐, 헥사데세닐, 아이코세닐, 테트라코세닐 등이 있다. 일반적으로 (그러나 또한 반드시 그렇지는 않음) 본원의 알케닐기는 2 내지 약 18개의 탄소 원자를 함유할 수 있으며, 예를 들어 2 내지 12개의 탄소 원자를 함유할 수 있다. 용어 "저급 알케닐"은 2 내지 6개의 탄소 원자의 알케닐기를 의도한다. 용어 "치환된 알케닐"은 하나 이상의 치환기로 치환된 알케닐을 지칭하며, 용어 "헤테로원자-함유 알케닐" 및 "헤테로알케닐"은 하나 이상의 탄소 원자가 헤테로원자로 교체된 알케닐을 지칭한다. 달리 지시되지 않는다면, 용어 "알케닐" 및 "저급 알케닐"에는 각각 선형, 분지형, 환형, 비치환, 치환, 및/또는 헤테로원자-함유 알케닐 및 저급 알케닐이 포함된다.
본원에 사용되는 용어 "알키닐"은 하나 이상의 삼중 결합을 함유하는 2 내지 24개의 탄소 원자의 선형 또는 분지형 탄화수소 기를 지칭하며, 예컨대 에티닐, n-프로피닐 등이 있다. 일반적으로 (그러나 또한 반드시 그렇지는 않음) 본원의 알키닐기는 2 내지 약 18개의 탄소 원자를 함유할 수 있으며, 이러한 기는 또한 2 내지 12개의 탄소 원자를 함유할 수 있다. 용어 "저급 알키닐"은 2 내지 6개의 탄소 원자의 알키닐기를 의도한다. 용어 "치환된 알키닐"은 하나 이상의 치환기로 치환된 알키닐을 지칭하며, 용어 "헤테로원자-함유 알키닐" 및 "헤테로알키닐"은 하나 이상의 탄소 원자가 헤테로원자로 교체된 알키닐을 지칭한다. 달리 지시되지 않는다면, 용어 "알키닐" 및 "저급 알키닐"에는 각각 선형, 분지형, 비치환, 치환 및/또는 헤테로원자-함유 알키닐 및 저급 알키닐이 포함된다.
달리 지시되지 않는다면, 용어 "불포화 알킬"에는 알케닐 및 알키닐, 및 또한 그의 조합이 포함된다.
본원에 사용되는 용어 "알콕시"는 단일 종결 에테르 연결을 통해 결합된 알킬기를 의도하며, 즉, "알콕시" 기는 알킬이 상기 정의와 같은 -O-알킬로 나타낼 수 있다. "저급 알콕시" 기는 1 내지 6개의 탄소 원자를 함유하는 알콕시기를 의도하며, 이에는 예를 들어 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, t-부틸옥시 등이 포함된다. 본원에서 "C1-C6 알콕시" 또는 "저급 알콕시"로 표시되는 치환기는, 예를 들어 1 내지 3개의 탄소 원자를 함유할 수 있으며, 추가적 예로서 이러한 치환기는 1 또는 2개의 탄소 원자를 함유할 수 있다 (즉, 메톡시 및 에톡시).
본원에 사용되는 용어 "아릴"은 달리 지시되지 않는 한, 일반적으로 (그러나 반드시 그렇지는 않음) 5 내지 30개의 탄소 원자를 함유하고 단일 방향족 고리 또는 함께 융합되거나 직접 연결 또는 간접 연결되는 (여러 방향족 고리가 공동의 기, 예컨대 메틸렌 또는 에틸렌 잔기에 결합되도록) 다중 방향족 고리 (예컨대, 1 내지 3개의 고리)를 함유하는 방향족 치환기를 지칭한다. 아릴기는, 예를 들어 5 내지 20개의 탄소 원자를 함유할 수 있으며, 추가적 예로서, 아릴기는 5 내지 12개의 탄소 원자를 함유할 수 있다. 예를 들어, 아릴기는 하나의 방향족 고리 또는 두 개의 융합된 또는 연결된 방향족 고리를 함유할 수 있으며, 예를 들어 페닐, 나프틸, 비페닐, 디페닐에테르, 디페닐아민, 벤조페논 등이 있다. "치환된 아릴"은 하나 이상의 치환기로 치환된 아릴 잔기를 지칭하며, 용어 "헤테로원자-함유 아릴" 및 "헤테로아릴"은 하나 이상의 탄소 원자가 (아래에 더 상세하게 기재되는 바와 같은) 헤테로원자로 교체된 아릴 치환기를 지칭한다. 달리 지시되지 않는다면, 용어 "아릴"에는 비치환, 치환, 및/또는 헤테로원자-함유 아릴 치환기가 포함된다.
용어 "아르알킬"은 아릴 치환기를 갖는 알킬기를 지칭하며, 용어 "알크아릴"은 알킬 치환기를 갖는 아릴기를 지칭하며, 여기서 "알킬" 및 "아릴"은 상기 정의와 같다. 일반적으로, 본원의 아르알킬 및 알크아릴기는 6 내지 30개의 탄소 원자를 함유한다. 아르알킬 및 알크아릴기는, 예를 들어 6 내지 20개의 탄소 원자를 함유할 수 있으며, 추가적 예로서, 이러한 기는 6 내지 12개의 탄소 원자를 함유할 수 있다.
용어 "올레핀기"는 2 내지 12개의 탄소 원자의 단일-불포화 또는 2-불포화 탄화수소 기를 의도한다. 이러한 계열 안에서 바람직한 올레핀기는 본원에서 종종 "저급 올레핀기"로 표시되며, 이는 단일 종결 이중 결합을 함유하는 2 내지 6개의 탄소 원자의 탄화수소 잔기를 의미한다. 저급 올레핀기 잔기는 또한 용어 "저급 알케닐"로 표시된다.
본원에 사용되는 용어 "알킬렌"은 1 내지 24개의 탄소 원자를 함유하는 2관능성 포화 분지형 또는 비분지형 탄화수소 사슬을 지칭한다. "저급 알킬렌"은 1 내지 6개의 탄소 원자를 함유하는 알킬렌 연결을 지칭하며, 이에는 예를 들어 메틸렌 (-CH2-), 에틸렌 (-CH2CH2-), 프로필렌 (-CH2CH2CH2-), 2-메틸프로필렌 (-CH2-CH(CH3)-CH2-), 헥실렌 (-(CH2)6-) 등이 포함된다.
본원에 사용되는 용어 "아미노"는 기 -NZ1Z2를 지칭하며, 식 중, Z1 및 Z2는 수소 또는 비수소 치환기이며, 여기서 비수소 치환기에는, 예를 들어 알킬, 아릴, 알케닐, 아르알킬 및 그의 치환된 및/또는 헤테로원자-함유 변형체가 포함된다.
"헤테로원자-함유 알킬기" (또한 용어 "헤테로알킬" 기로 표시됨) 또는 "헤테로원자-함유 아릴기" (또한 용어 "헤테로아릴" 기로 표시됨)에서의 용어 "헤테로원자-함유"는 하나 이상의 탄소 원자가 탄소 이외의 원자, 예를 들어 질소, 산소, 황, 인 또는 규소, 통상적으로 질소, 산소 또는 황으로 교체된 분자, 연결 또는 치환기를 지칭한다. 유사하게, 용어 "헤테로알킬"은 헤테로원자를 함유하는 알킬 치환기를 지칭하고, 용어 "헤테로시클릭"은 헤테로원자를 함유하는 환형 치환기를 지칭하며, 용어 "헤테로아릴" 및 "헤테로방향족"은 각각 헤테로원자를 함유하는 등의 "아릴" 및 "방향족" 치환기를 지칭한다. 헤테로알킬기의 예에는, 알콕시아릴, 알킬술파닐-치환된 알킬, N-알킬화 아미노 알킬 등이 포함된다. 헤테로아릴 치환기의 예에는 피롤릴, 피롤리디닐, 피리디닐, 퀴놀리닐, 인돌릴, 푸릴, 피리미디닐, 이미다졸릴, 1,2,4-트리아졸릴, 테트라졸릴 등이 포함되며, 헤테로원자-함유 지환형 기의 예는 피롤리디노, 모르폴리노, 피페라지노, 피페리디노, 테트라히드로푸라닐 등이다.
"히드로카르빌"은 1 내지 약 30개의 탄소 원자를 함유하는 1가 히드로카르빌 라디칼을 지칭하며, 여기에는 1 내지 약 24개의 탄소 원자가 포함되고, 또한 1 내지 약 18개의 탄소 원자가 포함되고, 또한 약 1 내지 12개의 탄소 원자가 포함되며, 선형, 분지형, 환형, 포화 및 불포화 종, 예컨대 알킬기, 알케닐기, 아릴기 등이 포함된다. "치환된 히드로카르빌"은 하나 이상의 치환기로 치환된 히드로카르빌을 지칭하며, 용어 "헤테로원자-함유 히드로카르빌"은 하나 이상의 탄소 원자가 헤테로원자로 교체된 히드로카르빌을 지칭한다. 달리 지시되지 않는 한, 용어 "히드로카르빌"은 비치환, 치환, 헤테로원자-함유 및 치환된 헤테로원자-함유 히드로카르빌 잔기를 포함하는 것으로 해석된다.
"할로" 또는 "할로겐"은 플루오로, 클로로, 브로모 또는 요오도를 지칭하며, 통상적으로 유기 화합물 내의 수소 원자에 대한 할로 치환에 관한 것이다. 할로 중에서, 클로로 및 플루오로가 일반적으로 바람직하다.
일부의 상기 정의에서 언급되는 "치환된 히드로카르빌", "치환된 알킬", "치환된 아릴" 등에서와 같은 "치환된"은 히드로카르빌, 알킬, 아릴 또는 다른 잔기에서 탄소 (또는 다른) 원자에 결합된 하나 이상의 수소 원자가 하나 이상의 비-수소 치환기로 교체됨을 의미한다. 이러한 치환기의 예에는, 비제한적으로, 관능기, 예컨대 할로, 히드록실, 술프히드릴, C1-C24 알콕시, C2-C24 알케닐옥시, C2-C24 알키닐옥시, C5-C20 아릴옥시, 아실 (C2-C24 알킬카르보닐 (-CO-알킬) 및 C6-C20 아릴카르보닐 (-CO-아릴) 포함), 아실옥시 (-O-아실), C2-C24 알콕시카르보닐 (-(CO)-O-알킬), C6-C20 아릴옥시카르보닐 (-(CO)-O-아릴), 할로카르보닐 (-CO)-X, 식 중 X는 할로임), C2-C24 알킬카르보네이토 (-O-(CO)-O-알킬), C6-C20 아릴카르보네이토 (-O-(CO)-O-아릴), 카르복시 (-COOH), 카르복실레이토 (-COO-), 카르바모일 (-(CO)-NH2), 단일-치환된 C1-C24 알킬카르바모일 (-(CO)-NH(C1-C24 알킬)), 이중-치환된 알킬카르바모일 (-(CO)-N(C1-C24 알킬)2), 단일-치환된 아릴카르바모일 (-(CO)-NH-아릴), 티오카르바모일 (-(CS)-NH2), 카르바미도 (-NH-(CO)-NH2), 시아노 (-C≡N), 이소시아노 (-N+≡C-), 시아네이토 (-O-C≡N), 이소시아네이토 (-O-N+≡C-), 이소티오시아네이토 (-S-C≡N), 아지도 (-N=N+=N-), 포르밀 (-(CO)-H), 티오포르밀 (-(CS)-H), 아미노 (-NH2), 모노- 및 디-(C1-C24 알킬)-치환된 아미노, 모노- 및 디-(C5-C20 아릴)-치환된 아미노, C2-C24 알킬아미도 (-NH-(CO)-알킬), C5-C20 아릴아미도 (-NH-(CO)-아릴), 이미노 (-CR=NH, 식 중, R = 수소, C1-C24 알킬, C5-C20 아릴, C6-C20 알크아릴, C6-C20 아르알킬 등임), 알킬이미노 (-CR=N(알킬), 식 중, R = 수소, 알킬, 아릴, 알크아릴 등임), 아릴이미노 (-CR=N(아릴), 식 중, R = 수소, 알킬, 아릴, 알크아릴 등임), 니트로 (-NO2), 니트로소 (-NO), 술포 (-SO2-OH), 술포네이토 (-SO2-O-), C1-C24 알킬술파닐 (-S-알킬; 또한 용어 "알킬티오"로 표시됨), 아릴술파닐 (-S-아릴; 또한 용어 "아릴티오"로 표시됨), C1-C24 알킬술피닐 (-(SO)-알킬), C5-C20 아릴술피닐 (-(SO)-아릴), C1-C24 알킬술포닐 (-SO2-알킬), C5-C20 아릴술포닐 (-SO2-아릴), 포스포노 (-P(O)(OH)2), 포스포네이토 (-P(O)(O-)2), 포스피네이토 (-P(O)(O-)), 포스포 (-PO2), 및 포스피노 (-PH2), 모노- 및 디-(C1-C24 알킬)-치환된 포스피노, 모노- 및 디-(C5-C20 아릴)-치환된 포스피노; 및 히드로카르빌 잔기 C1-C24 알킬 (C1-C18 알킬 포함, 또한 C1-C12 알킬 포함, 및 또한 C1-C6 알킬 포함), C2-C24 알케닐 (C2-C18 알케닐 포함, 또한 C2-C12 알케닐 포함, 및 또한 C2-C6 알케닐 포함), C2-C24 알키닐 (C2-C18 알키닐 포함, 또한 C2-C12 알키닐 포함, 및 또한 C2-C6 알키닐 포함), C5-C30 아릴 (C5-C20 아릴 포함, 및 또한 C5-C12 아릴 포함), 및 C6-C3O 아르알킬 (C6-C20 아르알킬 포함, 및 또한 C6-C12 아르알킬 포함)이 포함된다. 부가적으로, 상기 관능기는, 특정 기에서 허용된다면, 상기 구체적으로 열거된 것과 같은 하나 이상의 부가적 관능기 또는 하나 이상의 히드로카르빌 잔기로 추가로 치환될 수 있다. 유사하게, 상기 언급된 히드로카르빌 잔기는 구체적으로 열거된 것과 같은 하나 이상의 관능기 또는 부가적 히드로카르빌 잔기로 추가로 치환될 수 있다.
용어 "치환된"이 가능한 치환기의 리스트 앞에 나타나는 경우, 이 용어가 그 군의 모든 멤버에 적용되는 것을 의도한다. 예를 들어, 어구 "치환된 알킬 및 아릴"은 "치환된 알킬 및 치환된 아릴"으로 해석된다.
달리 지시되지 않는 한, 원자에 대한 참조는 그 원자의 동위원소를 포함하는 것을 의도한다. 예를 들어, H에 대한 참조는 1H, 2H (즉, D) 및 3H (즉, T)를 포함하는 것을 의도하고, C에 대한 참조는 12C 및 탄소의 모든 동위원소 (예컨대, 13C)를 포함하는 것을 의도한다.
본 개시내용에 걸쳐, 용어 "면" 및 "연부"가 사용된다. 이러한 용어는 그의 통상적인 의미를 갖는 것으로 의도된다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, "면"은 실질적으로 편평한 표면이고, "연부"는 두 면의 교차에 의해 형성되는 고도로 굽은 (즉, 급격히 굽은) 표면이다. 일부 실시양태에서, "면"은 점진적으로 굽고/굽거나 텍스쳐화될 수 있다.
본원에 사용되는 용어 "비아"는 광학 (즉, 유전) 재료를 통과하는 간극을 지칭한다. 예를 들어, 전도성 층 상에 놓이는 광학 층에 있어서, 비아는 전도성 층으로의 전기적 연결을 가능하게 하는 광학 층 내의 구멍을 지칭한다.
본원에 사용되는 용어 "와이어"는 한 차원이 다른 두 차원보다 현저히 큰 치수를 갖는 3차원 구조를 지칭한다. 용어 "와이어"는 임의의 특정 단면 모양에 제한되지 않으며, 적합한 단면 모양에는 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형, 사다리꼴 등이 포함된다.
본원에 사용되는 용어 "투명한"은 전자기 방사선이 투과할 수 있는 재료를 지칭한다. LED에 사용되는 투명한 재료의 특정 맥락에서, 이 용어는 LED에 의해 방출되는 전자기 방사선의 파장이 투과할 수 있는 재료를 지칭한다. 달리 지시하지 않는 한, 이 용어는 완전 투과성 재료 및 또한 반-투과성 재료를 포함한다.
본 발명의 소자는, 일반적으로, 복수개의 층을 포함하는 전자 소자이다. 이러한 층은 균질하거나 불균질할 수 있다. "균질 층"은 소자의 단면의 임의의 점에서, 층의 존재 및 층의 두께가 실질적으로 동일함을 의미한다. "불균질 층"은 두께가 다르거나 연속적이지 않은 층이다 (즉, 층 내에 간극이 존재함). 예를 들어, 그리드 층은, 그리드 층을 갖는 소자의 단면에 층이 존재하는 부분과 층이 부재하는 부분이 보일 것이므로 불균질 층이다. 패턴화 층은 불균질 층이다.
일부 실시양태에서, 또한, 둘 다 투명하지 않은 재료로 형성된 두 전극 층을 갖는 전계발광 소자 (예, OLED)가 제공된다. 전극 중 하나, 즉 "하부" 또는 "제1" 전극 (즉, 기판에 가장 가까운 전극)은 불균질 층 형태이다. 나머지 한 전극, "상부" 또는 "제2" 전극 (즉, 기판에서 가장 먼 전극)은 실질적으로 균질 층 형태이다.
일반적으로, 본 발명의 소자는 투명 기판, 두 전극 층 및 전극 층 사이의 전계발광 층을 사용하는 전계발광 소자이다. 부가적 층 및 특징부가 본원에 기재된 대로 도입될 수 있다. 전극 층 중 하나는 전자 주입 층으로서 기능하고, 나머지 한 전극 층은 정공 주입 층 (또한 전자 정공 주입 층으로 지칭됨)으로서 기능한다. 전자와 전자 정공의 재조합에 의해 전계발광 층 안에서 광자가 생성된다. 광자는 소자로부터 투명 기판을 통해 환경으로 방출된다.
기판에 도달하기 위하여, 전계발광 층 내에서 생성된 광자는 반드시 하부 전극을 통과해야 한다. 이러한 통과가 가능하도록, 본 발명의 소자는 패턴화 하부 전극을 사용한다. 일부 실시양태에서, 하부 전극은 그리드 형태, 예를 들어 교차하는 와이어의 그리드 형태이다. 하부 전극에 대한 추가적 설명은 아래의 본원에 제공된다.
본 발명의 소자는 투명 기판을 포함한다. 임의의 적합한 투명한 재료가 기판으로 사용될 수 있고, 이러한 재료의 예는 아래에 제공된다. 본 개시내용의 목적을 위해, 기판은 본 발명의 소자의 "하부" 층으로 고려되고 지칭된다. 따라서, 제1 층이 제2 층보다 기판에서 멀리 있다면 제1 층은 제2 층 상에 있는데, 즉 제2 층이 기판과 제1 층 사이에 있다. 유사하게, 제1 층이 기판과 제2 층 사이에 있다면, 제1 층은 제2 층 아래에 있다. 이러한 통상적 명명법이 반드시 층의 침착의 임의의 특정 순서를 뜻하는 것을 의도하는 것은 아니다. 따라서, 기판이 "하부" 층으로 지칭되고 모든 다른 층이 기판 상에 있더라도, 이러한 참조는 기판이 반드시 먼저 제공되고 모든 층이 기판 상에 침착되는 것을 뜻하는 것을 의도하는 것은 아니다. 소자의 층이 기판을 시작으로 잇따라 침착되는 실시양태가 본 발명의 범주 내에 있다. 소자의 층이 기판을 끝으로 잇따라 침착되는 실시양태 또한 본 발명의 범주 내에 있다.
본 개시내용 전체에 걸쳐, "상부" 및 "하부" 표면이 참조된다. 이는 층의 "상부" 표면은 기판으로부터 가장 먼 표면을 지칭하고, 층의 "하부" 표면은 기판에 가장 가까운 표면을 지칭하는 것으로 인지될 것이다.
본 발명의 소자는 기판과 접촉하는 광학 층을 포함한다. 광학 층은 투명한 유전 재료를 포함하고, 적합한 재료의 예는 아래에 제공된다. 광학 층은 단일 단계로 침착되어 재료의 단일층을 형성할 수 있고, 또는 광학 층은 단계의 조합으로 침착되어 재료의 복수개의 층을 형성할 수 있다. 통상적으로, 그러나, 광학 층이 단계의 조합으로 침착되는 경우, 각각의 단계에서 사용되는 재료는 동일하거나, 각각의 단계에 사용되는 재료의 굴절률이 동일할 것이다. 따라서, 바람직한 실시양태에서, 임의의 특정 소자에서 광학 층 형성에 사용되는 재료 중에서는 굴절률 변화가 없다. 광학 층과 기판이 단일한 층으로 기능 (광학적으로) 하도록 광학 층을 기판과 동일한 재료로 만들 수 있다. 광학 층이 기판과 접촉하도록 (즉, 기판 상에 놓이도록), 광학 층을 기판 상에 직접 침착시킨다.
광학 층 상에 (그리고 접촉하도록) 전도 층이 있다 (앞서 기재한 바와 같이, "위"는 전도 층이 광학 층보다 기판으로부터 멀리 있음을 의미함). 전도 층은 투명하고, 임의의 적합한 투명한 전도성 재료로 만들어질 수 있다. 이러한 재료의 일부는 아래에 기재된다. 바람직한 실시양태에서, 전도 층은 광학 층 상에 정각으로 침착된다.
전도 층 상에 (그리고 접촉하도록) 전계발광 층이 있다. 전계발광 층은 임의의 적합한 전계발광 재료로 만들어질 수 있고, 이러한 재료의 일부는 아래에 기재된다. 바람직한 실시양태에서, 전계발광 층은 전도 층 상에 정각으로 침착된다.
전계발광 층 상에 (그리고 접촉하도록) 전극 층이 있다. 전계발광 층 위의 전극 층은 본원에서 "제2" 전극 층 또는 "상부" 전극으로 지칭된다. 제2 전극 층은, 바람직한 실시양태에서, 전계발광 층 상에 정각으로 침착된 균질 층이다. 일부 실시양태에서, 제2 전극은 캐쏘드 및/또는 전자 주입 전극으로 기능한다. 다른 실시양태에서, 제2 전극은 애노드 및/또는 정공 주입 전극으로 기능한다. 제2 전극에 적합한 재료의 예는 아래에 기재된다. 일반적으로 (그러나 반드시 그렇지는 않음) 제2 전극은 투명하지 않은 재료로 제조된다.
본 발명의 소자는 제2 전극 층 상에 놓이는 부가적 층을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 캡슐화 층 또는 바람직한 광학 특성을 제공하는 층이 제2 전극 층 상에 있을 수 있다.
본 발명의 소자는, 본원에서 "하부" 전극으로 대안적으로 지칭될 수 있는 제1 전극을 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 제1 전극은 캐쏘드 및/또는 전자 주입 전극으로 기능한다. 다른 실시양태에서, 제1 전극은 애노드 및/또는 정공 주입 전극으로 기능한다. 제1 전극에 적합한 재료의 예는 아래에 기재된다. 일반적으로 (그러나 반드시 그렇지는 않음) 제1 전극은 투명하지 않은 재료로 제조된다.
하부 전극은 전계발광 층 내에서 생성된 광자의 적어도 일부가 하부 전극을 가로지르고 기판을 통하여 소자에서 빠져나가도록 하는 적합한 패턴으로 패턴화된다. 따라서, 하부 전극은 불균질 층이다. 바람직한 실시양태에서, 하부 전극은 그리드 패턴으로 패턴화된다. 그리드 패턴은 제1 방향으로 배치된 복수개의 실질적으로 평행한 와이어를 포함하고, 제2 방향으로 배치된 복수개의 실질적으로 평행한 와이어를 포함한다. 제1 방향 및 제2 방향은 서로에 대해 수직 (즉, 90°)이거나, 서로에 대해 90°이외의 각도 (예컨대, 45°)를 취할 수 있다.
일부 실시양태에서, 하부 전극은 광학 층 안에 매립되고, 기판과 접촉하지 않는다. 다른 실시양태에서, 하부 전극은 기판 및 광학 층 둘 다와 접촉한다. 일부의 이러한 실시양태에서, 하부 전극은 기판의 상부 면 상에 배치된다. 또 다른 이러한 실시양태에서, 하부 전극은, 하부 전극이 기판 안에 부분적으로 매립되고, 광학 층 안에 부분적으로 매립되도록, 기판과 광학 층 사이의 계면을 가로지른다. 또 다른 이러한 실시양태에서, 하부 전극은, 하부 전극의 상부 표면이 기판의 상부 표면으로 플러싱되도록 기판 안에 매립되어 하부 전극의 상부 표면이 광학 층과 접촉한다.
본 발명에 따른 그리드 하부 전극의 와이어의 치수 및 단면 모양은 소자의 특성이 최적화되도록 선택할 수 있다. 예를 들어, 바람직한 실시양태에서, 와이어의 단면 모양은 사다리꼴 또는 정사각형이고, 따라서 와이어는 네 표면 (즉, 상부, 하부, 및 두 측면 표면) 및 네 연부 (즉, 두 상부 연부 및 두 하부 연부)를 포함한다. 바람직한 실시양태에서, 와이어의 상부의 두 연부는 광학 층과 접촉한다. 예를 들어, 두 상부 연부는 광학 층 안에 완전히 매립될 수 있다. 대안적으로, 와이어의 상부 표면은, 두 상부 연부가 광학 층과 기판 사이의 계면에 있도록 기판의 상부 표면으로 플러싱될 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 발명의 그리드 하부 전극의 와이어의 평균 단면 너비는 약 50nm 내지 약 2000nm, 또는 약 100nm 내지 약 1500nm, 또는 약 250nm 내지 약 1000nm, 또는 약 500nm 내지 약 1000nm, 또는 약 500nm 내지 750nm이다. 일부 실시양태에서, 와이어의 평균 너비는 2000nm 미만, 또는 1500nm 미만, 또는 1250nm 미만, 또는 1000nm 미만, 또는 900nm 미만, 또는 800nm 미만, 또는 700nm 미만, 또는 600nm 미만, 또는 500nm 미만, 또는 400nm 미만, 또는 300nm 미만, 또는 200nm 미만, 또는 100nm 미만이다. 일부 실시양태에서, 와이어의 평균 너비는 50nm 초과, 또는 100nm 초과, 또는 200nm 초과, 또는 300nm 초과, 또는 400nm 초과, 또는 500nm 초과, 또는 600nm 초과, 또는 700nm 초과, 또는 800nm 초과, 또는 900nm 초과, 또는 1000nm 초과, 또는 1250nm 초과, 또는 1500nm 초과, 또는 2000nm 초과이다.
유사하게, 본원에서 보다 상세하게 기재되는 일부 실시양태에서, 임의의 주어진 소자에 있어서 비아의 평균 너비는 제1 전극 와이어의 평균 너비보다 작다. 예를 들어, 비아의 평균 너비는 100nm 내지 1500nm, 또는 250nm 내지 1000nm, 또는 500nm 내지 1000nm, 또는 500nm 내지 750nm일 수 있다. 일부 실시양태에서, 비아의 평균 너비는 1500nm 미만, 또는 1250nm 미만, 또는 1000nm 미만, 또는 900nm 미만, 또는 800nm 미만, 또는 700nm 미만, 또는 600nm 미만, 또는 500nm 미만, 또는 400nm 미만, 또는 250nm 미만, 또는 100nm 미만일 수 있다. 일부 실시양태에서, 비아의 평균 너비는 100nm 초과, 또는 250nm 초과, 또는 400nm 초과, 또는 500nm 초과, 또는 600nm 초과, 또는 700nm 초과, 또는 800nm 초과, 또는 900nm 초과, 또는 1000nm 초과, 또는 1250nm 초과, 또는 1500nm 초과일 수 있다.
그리드 전극은 제1 방향으로 놓여진 평행 와이어의 제1 집합 및 제2 방향으로 놓여진 평행 와이어의 제2 집합을 포함한다. 와이어의 평행 집합 사이의 바람직한 간격은 전도성 층 내의 전도성 재료의 전도도에 영향을 받는다. 높은 전도도를 갖는 재료에 있어서 (예, PEDOT 또는 PEDOT 유도체의 특정 제형), 평행 와이어 사이의 간격은 낮은 또는 중간 전도도를 갖는 재료보다 클 수 있다 (예, 희석된 PEDOT 또는 PEDOT 유도체). 어떠한 이론에 얽매이지 않길 바라면서, 상기한 바는 보다 높은 전도도의 재료가 전하를, 전계발광 층으로 진입하기 전에 전도성 층에 보다 효율적으로 퍼질 수 있게 하기 때문에, 전계발광 층으로부터의 보다 균일한 방출을 가능하게 하는 것으로 생각된다. 또한, 본 발명의 소자에 있어서 일반적으로 평행 와이어 사이의 간격은 (중심에서 중심까지) 1㎛ 내지 500㎛, 또는 2㎛ 내지 400㎛, 또는 2㎛ 내지 300㎛, 또는 5㎛ 내지 300㎛, 또는 5㎛ 내지 200㎛, 또는 10㎛ 내지 200㎛, 또는 10㎛ 내지 100㎛, 또는 15㎛ 내지 100㎛, 또는 20㎛ 내지 50㎛이다. 일부 실시양태에서, 평행 와이어 사이의 간격은 (중심에서 중심까지) 1㎛ 내지 5㎛, 또는 1.5㎛ 내지 5㎛, 또는 1.5㎛ 내지 4㎛, 또는 2㎛ 내지 4㎛, 또는 2.5㎛ 내지 4㎛이다. 일부 실시양태에서, 평행 와이어 사이의 중심에서 중심까지의 간격은 5㎛ 미만, 또는 4㎛ 미만, 또는 3㎛ 미만, 또는 3.5㎛ 미만, 또는 2㎛ 미만, 또는 2.5㎛ 미만이다. 일부 실시양태에서, 평행 와이어 사이의 중심에서 중심까지의 간격 1㎛ 초과, 또는 2㎛ 초과, 또는 2.5㎛ 초과, 또는 3㎛ 초과, 또는 3.5㎛ 초과, 또는 4㎛ 초과, 또는 5㎛ 초과이다. 일부 실시양태에서, 제1 방향으로 놓여진 평행 와이어 사이의 간격은 제2 방향으로 놓여진 평행 와이어 사이의 간격과 동일하다. 다른 실시양태에서, 제1 방향으로 놓여진 평행 와이어 사이의 간격은 제2 방향으로 놓여진 평행 와이어 사이의 간격과 다르다.
교차 와이어의 그리드를 포함하는 제1 전극에 있어서, 제1 전극의 전도도는 와이어의 단면 프로파일 (즉, 너비 및 높이)을 변화시켜 조절할 수 있음이 인지될 것이다. 유사하게, 제1 전극의 "투명성" (즉, 전계발광 층 내에서 생성되는 광자 중에서, 제1 전극 층을 가로지를 수 있는 광자의 개수 대 제1 전극 층에 도달하는 광자의 총 개수)은 와이어의 너비 및 간격을 변화시켜 조절할 수 있다.
일부 실시양태에서, 제1 전극은 제1 방향으로 놓여진 평행 와이어의 제1 집합 및 제2 방향으로 놓여진 평행 와이어의 제2 집합을 포함하는 그리드 전극이다. 일부의 이러한 실시양태에서, 와이어의 제1 집합이 전류를 수송하거나 와이어의 제2 집합이 전류를 수송한다.
본 발명의 소자의 바람직한 실시양태에서, 일련의 비아가 광학 층 내에 존재한다. 비아는 광학 층 안의 채널이고, 제1 전극의 와이어의 위치에 상응하여 위치한다. 따라서, 제1 전극이 교차 와이어의 그리드를 포함하는 경우, 비아는 유사하게 배열된 그리드로 존재한다. 비아는 광학 층의 상부 표면에서부터 제1 전극의 상부 표면까지 연장되어 광학 층을 통해 제1 전극을 노출시키는 채널을 형성한다. 앞서 기재한 바와 같이, 전도성 재료를 포함하는 전도 층이 광학 층 상에 놓인다. 비아가 광학 층을 통해 전도성 채널을 형성하고 제1 전극과 전도성 층을 전기적으로 연결시키도록 비아의 내부는 전도성 재료를 포함한다.
앞서 기재한 바와 같이, 본 발명에 따른 소자에 있어서 제1 전극은 패턴화 전극이다. 예를 들어, 바람직한 소자에서 제1 전극은 상호연결된 와이어의 그리드로 패턴화된다. 이러한 전극은 실질적으로 평행한 와이어의 제1 집합 및 실질적으로 평행한 와이어의 제2 집합을 포함한다. 와이어의 제1 집합은 제1 평균 너비 및 제1 평균 깊이를 갖고, 와이어의 제2 집합은 제2 평균 너비 및 제2 평균 깊이를 갖는다. 제1 평균 너비는 제2 평균 너비와 동일하거나 상이할 수 있고, 제1 평균 깊이는 제2 평균 깊이와 동일하거나 상이할 수 있다. 통상적으로, 제1 및 제2 평균 너비는 동일할 것이고, 제1 및 제2 평균 깊이가 동일할 것이다. 와이어의 제1 집합 전체 또는 일부가 와이어의 제2 집합 전체 또는 일부와 교차하여 복수개의 교차점을 형성한다.
도 1a는 두 와이어 사이의 교차점을 도식적으로 예시한다. 제1 와이어의 너비는 W1이고, 제2 와이어의 너비는 W2이다. 두 와이어 사이의 교차의 직경 (즉, 최대 치수)은 D1로 표지한다. D1이 W1보다 크거나, W2보다 크거나, 또는 W1 및 W2 둘 다보다 클 수 있다는 것이 인지될 것이다. 또한 교차점은 도 1a의 점선으로 보여지는 바와 같이, 날카롭게 굽지 않고 대신에 완만하게 굽은 코너를 포함할 수 있다는 것이 인지될 것이다. 굽은 코너는 D1의 값을 더 증가시킬 것이다.
제1 전극이 상기한 바와 같이 그리드로 패턴화되는 경우, 비아는 동일한 그리드 패턴으로 교차 채널의 네트워크를 형성한다 (이로써 광학 층 위로 전도성 층의 전극의 그리드를 노출시킴). 일반적으로, 비아의 패턴은 제1 전극의 패턴을 모방한다. 일부 실시양태에서, 비아는 제1 전극의 상부 표면 전체를 노출시키지 않는다. 예를 들어, 제1 전극이 평균 너비 W1을 갖는 와이어의 네트워크를 포함하는 경우, 제1 전극의 일부가 광학 층의 광학 재료에 의해 커버되도록 비아의 평균 너비는 W1보다 작을 것이다. 바람직한 실시양태에서, 비아는 제1 전극 와이어의 두 상부 연부가 광학 재료에 의해 커버되도록 제1 전극의 와이어 상에 중심이 오도록 위치된다. 예를 들어 도 3d (하기 논의됨)를 참고한다. 그리드로서 패턴화되는 비아는 상기 제1 전극 (도 1a와 연관됨)에 대해 논의된 바와 동일한 치수 고려사항을 가질 것이다. 환언하면, 비아는 소정의 너비를 가질 것이며, 비아가 교차하는 점은 소정의 직경을 가질 것이다. 일부 실시양태에서, 임의의 주어진 소자에 있어서, 비아의 평균 너비는 제1 전극의 와이어의 평균 너비보다 작을 것이다. 또한, 임의의 주어진 소자에 있어서, 비아의 교차점에서의 평균 직경은 와이어의 교차점에서의 평균 직경보다 작을 것이다. 그러나, 주어진 소자에 있어서, 비아의 교차점에서의 평균 직경은 제1 전극의 와이어의 평균 너비보다 클 수 있음이 인지될 것이다. 또한, 일부 실시양태에서 (하기 논의됨), 비아의 너비는 제1 전극의 와이어의 너비보다 크다.
제1 전극이 한 마스킹 기법을 사용하여 형성되는 경우, 동일한 마스크를 사용하여 비아의 네트워크를 형성하거나, 상이한 마스크를 사용하여 비아의 네트워크를 형성할 수 있다. 통상적으로, 비아를 형성하기 위한 마스크는 제1 전극을 형성하기 위한 마스크를 모방할 것이다 (그러나, 예를 들어 제1 전극과 비교하여 작은 너비 및 직경을 갖는 비아를 형성하도록 개질시킬 수 있음). "모방한"은 마스크 패턴의 특정 특징부는 유사할 것인 반면, 마스크 패턴의 다른 특징부는 상이할 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 제1 전극의 생성에 사용되는 마스크는 너비 W1 및 간격 S1을 갖는 와이어를 형성할 수 있다. 위에 놓이는 비아의 생성에 사용되는 "모방한" 마스크는 너비 W2 (여기서 W1 > W2) 및 간격 S2 (여기서 S1 = S2)를 갖는 비아를 생성할 것이다. 이러한 마스크는 제1 전극의 와이어의 상부 표면의 일부를 노출시키는 비아의 패턴을 생성할 것이다.
어떠한 이론에 얽매이지 않길 바라면서, 그리드 전극은 전류를 균일하고 효율적으로 비아를 통해 전도성 층으로 분배하며, 각각의 비아를 통과하는 전류는 전도성 층 전체에 걸쳐 측면으로 퍼져 소자를 균일하게 비춘다. 이러한 주어진 기작에서, 인접 비아 사이의 허용되는 거리는 유기 전도성 층의 전도도에 좌우될 것이다. 즉, 유기 전도성 층이 보다 높은 전도도를 가진다면, 비아 사이의 거리를 보다 멀게 만들 수 있다.
금속 그리드 전극의 투명성은, 전체 표면적에 대비하여, 그리드에 의해 커버되지 않은 표면적 부분을 계산하여 추정할 수 있다. 와이어의 너비가 D이고 이웃 와이어의 연부-대-연부 간격이 S라면, 투명성 (T%)은 하기 식 (1)을 이용하여 추정할 수 있다.
예를 들어, 0.5㎛ 너비의 와이어를 4㎛ 이격하여 위치시키면, 식 (1)을 이용하여 추정된 전극의 투명성은 42/(4 + 0.5)2 = 79%일 것이다. 와이어를 0.25㎛로 얇게 만들면, 투명성은 89%로 증가될 것이다. 대안적으로, 전도성 층이 충분한 전도도를 갖는 한, 와이어의 너비를 감소시키지 않으면서 T%를 증가시키는데 보다 큰 S를 사용할 수 있다.
대부분의 금속의 전도도가 ITO의 전도도보다 1-2배 정도 높고, 그리드 전극의 단면 두께를 조정할 수 있으므로, 그리드 전극의 시트 저항은 ITO 전극과 동일하거나 그보다 작게 만들 수 있으며, 이는 통상적으로, 투명성을 열화시키지 않으면서 10Ω/□ 정도이다. 예를 들어, 그리드 전극이 100nm 두께의 텅스텐 (W) 필름으로 만들어진 경우 (즉, 제1 전극이 100nm 두께의 와이어를 포함함), W의 얇은 필름의 시트 저항 (Rs-w)은 W의 저항 (ρw)을 필름 두께 (d)로 나눈 것이다. 이는 다음과 같이 나타낸다.
어림으로써, 도 1과 관련하여, 그리드 전극의 등가 시트 저항은, 그리드 전극의 각각의 정사각형 표면적이 전류를 전도시키는 오직 하나의 금속 선을 가진다고 했을 때, 각각의 정사각형 박스 안의 단일 와이어의 저항을 사용하여 추정할 수 있다. 도 1에서, 전극 와이어 (60)가 그리드를 형성하고, 전류가 흐르는 방향은 두꺼운 화살표로 나타낸다. (65)로 표지된 와이어의 섹션은 정사각형 (66)에 대한 전도체로 고려할 수 있다. 앞에서 가정한 4㎛ 간격으로 위치시킨 0.5㎛ 너비의 와이어의 예를 사용했을 때, 각각의 4.5㎛ x 4.5㎛ 박스에서의 와이어의 길이는 9스퀘어 (4.5/0.5 = 9□)이다. 따라서, 각각의 선의 저항 (Rs-그리드)은 0.56Ω/□ x 9□ = 5.0Ω이다. 그리드 전극의 겉보기 시트 저항은 Rs-그리드 = 5.0Ω/□이다. 와이어의 너비를 0.25㎛로 감소시키면, 시트 저항은 2 x 5.0Ω/□ = 10Ω/□로 증가하고, ITO 전극과 등가가 된다. 보다 낮은 시트 저항이 요구되면, 그에 따라서 d를 증가시킬 수 있다.
상기 논의된 바와 같이, 본 발명에 따른 그리드 전극은 ITO 전극에 필적하는 저항성 및 투명성을 갖도록 제조할 수 있다. 그러나, 그리드 전극의 광학 성능은 ITO 전극보다 유의하게 우수한데, 이는 그리드 전극이 ITO 전극에서와 같은 광학 손실을 야기하지 않기 때문이다. 본 발명의 소자는, 전통적으로 투명한 전도성 전극, 예컨대 ITO가 사용될 때 전극/기판 계면에서 반사에 의해 손실되는 빛의 양을 감소시키거나 제거한다. 특히, 본 발명의 소자에 사용되는 광학 층 재료의 굴절률이 기판 재료의 굴절률과 비슷하거나 합치된다면, 광학 층/기판 계면에서의 반사가 감소되거나 제거된다.
제2 전극은 패턴화되거나 (즉, 불균질) 또는 패턴화되지 않을 수 있다 (즉, 균질). 예를 들어, 제2 전극을, 섀도우 마스크 또는 패턴화 층을 생성하기 위한 다른 수단을 사용하여 목적하는 대로 패턴화시킬 수 있다. 유사하게, 전계발광 층은 패턴화되거나 또는 패턴화되지 않을 수 있다.
재료
본 발명의 소자는 투명 기판을 포함한다. 본 발명의 방법에서 기판에 적합한 재료는 투명하거나 반-투명하고, OLED 소자와 상용성인 것이다. 중합체 및 무정형 또는 반-결정질 세라믹이 바람직한 재료이다. 무기 재료의 예에는 이산화규소 (즉, 실리카 유리), 다양한 규소-기재 유리, 예컨대 소다 석회 유리 및 보로실리케이트 유리, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 염화나트륨, 다이아몬드 및/또는 기타 등등이 포함된다. 투명하거나 반-투명한 중합체성 재료의 예에는 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트 및 그의 공중합체 및 혼합물이 포함된다. 기판은 강성이거나 유연성일 수 있고, 임의의 적합한 모양 및 구성일 수 있다.
본 발명의 소자는 광학 층을 추가로 포함한다. 본 발명의 방법에서 광학 층으로 적합한 재료는 투명한 유전 (즉, 비-전도) 재료이다. 중합체 및 무정형 또는 반-결정질 세라믹이 바람직한 재료이다. 무기 재료의 예에는 이산화규소 (즉, 실리카 유리), 다양한 규소-기재 유리, 예컨대 소다 석회 유리 및 보로실리케이트 유리, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 염화나트륨, 다이아몬드 및/또는 기타 등등이 포함된다. 투명하거나 반-투명한 중합체성 재료의 예에는 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트 및 그의 공중합체 및 혼합물이 포함된다.
일부 실시양태에서, 광학 재료는 세라믹 또는 프리세라믹 재료를 포함한다. 이러한 재료는 가교된 (세라믹 재료의 경우) 또는 가교 네트워크를 형성할 수 있는 재료 (프리세라믹 재료의 경우)인 비-전도성 재료이다.
일부 실시양태에서, 광학 재료는 유기 또는 완전 무기일 수 있는 규소-함유 재료이다. 예로서, 광학 재료는 1993년 9월 21일 등록된 블룸 (Blum)의 미국 특허 제5,246,738호 ("Hydridosiloxanes as Precursors to Ceramic Products") 및 2008년 8월 12일에 출원된 동시계속 미국 특허 출원 제12/330,319호에 기재되어 있는 프리세라믹 재료의 구조를 가질 수 있고, 그 안에 개재된 방법으로 합성할 수 있다. 이러한 재료 및 방법과 관련된 상기 문헌의 개재 내용은 본원에 참고로 도입된다.
예를 들어, 광학 재료는 하기 화학식 I의 구조를 갖는 반복 단위를 포함할 수 있다.
[화학식 I]
식 중, R1 및 R2는 H, OH, C1-C30 히드로카르빌, 유기금속성, 할로카르빌 및 유기실릴로부터 독립적으로 선택되며, 이는 각각 임의로 치환되고 임의로 헤테로원자를 함유할 수 있고, X는 -O- 및 -NR3-으로부터 선택되며, 여기서 R3은 히드로카르빌이다. 예를 들어, R1 및 R2는 각각 H, OH 또는 히드로카르빌일 수 있다. 바람직한 실시양태에서, R1 및 R2는 H, OH, C1-C20 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 알키닐, C1-C20 알콕시, C5-C20 아릴, C5-C20 아릴옥시, C6-C20 아르알킬 및 C6-C20 알크아릴로부터 선택된다. 추가의 바람직한 실시양태에서, R1 및 R2는 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬, 치환 또는 비치환된 헤테로원자-함유 C1-C20 알킬, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알케닐, 치환 또는 비치환된 헤테로원자-함유 C2-C20 알케닐, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알키닐, 치환 또는 비치환된 헤테로원자-함유 C2-C20 알키닐, 치환 또는 비치환된 C5-C20 아릴, 치환 또는 비치환된 C5-C20 헤테로아릴, 치환 또는 비치환된 C5-C20 아르알킬, 치환 또는 비치환된 헤테로원자-함유 C5-C20 아르알킬, 치환 또는 비치환된 C6-C20 알크아릴 및 치환 또는 비치환된 헤테로원자-함유 C5-C20 알크아릴로부터 선택된다. 일부 실시양태에서, R2는 OH이고, R1은 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 아릴, 아릴옥시, 아르알킬 및 알크아릴로부터 선택되며, 이 중 임의의 것은 헤테로원자를 함유할 수 있고, 임의의 것은 비치환되거나 할로, 히드록실, 알킬 및 아릴로부터 선택되는 하나 이상의 기로 치환될 수 있다. 일부 실시양태에서, R1은 저급 알킬, 예컨대 메틸 또는 에틸이고, R2는 H, OH 또는 C1-C20 알콕시이다. 일부 바람직한 실시양태에서, X는 재료가 실록산 또는 폴리실록산 재료이도록 -O-이다.
또한 화학식 I에서, n은 1 이상의 정수이다. 따라서, 단량체, 이량체, 삼량체 및 더 고도의 재료, 예컨대 올리고머 및 중합체가 적합하다. 광학 재료가, 각각 다양한 값의 n을 갖는 화학식 I의 구조를 갖는 반복 단위를 포함하는 여러 화합물의 혼합물을 포함할 수 있음이 인지될 것이다.
예를 들어, 광학 재료는 화학식 [R1Si(OH)O], [R1Si(OR2aO] 및/또는 [R1Si(H)O]을 갖는 반복 단위를 포함할 수 있으며, 식 중, R1은 상기 정의한 바와 같고, R2a는 히드로카르빌 및 유기실릴로부터 선택된다.
광학 재료는 경화 반응을 통해 가교되었거나 가교성이다. 경화는 재료를 가교하는데 효과적이고 존재하는 임의의 다른 OLED 구성요소와 상용성인 임의의 방법을 사용하여 수행할 수 있다. 예를 들어, 소정의 시간 동안의 열 및/또는 UV 복사의 적용은 승온에서 및/또는 방사선에의 노출시 가교하는 프리세라믹 재료를 경화시키는 효과적인 방법이다. 대안적으로 또는 부가적으로, 가교 촉매, 예컨대 유기 아민 또는 또 다른 유기 염기를 사용하여 결합 재료를 가교시킬 수 있다. 일부 경우, 경화 반응이 자발적으로 이루어질 것이기 때문에 경화 반응을 (예를 들어, 열을 적용함으로써) 유도할 필요가 없다는 것이 인지될 것이다. 바람직한 실시양태에서, 경화 반응으로부터 생성되는 모든 부산물은, 용매 세척 또는 진공 적용으로 편리하게 제거되는 소분자 (예, 물, 메탄올 등)이다.
일부 실시양태에서, 경화 후, 세라믹 재료는 구조 -[Si(R2)(X)1.5]- (식 중, R2는 H, 히드록실, 플루오로카르빌 및 히드로카르빌로부터 선택되고; X는 -O- 및 -NR3-으로부터 선택되고; R3은 알킬 및 아릴로부터 선택됨)를 갖는 가교 단위를 포함한다. 예를 들어, X는 -O-이고, R2는 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 아릴, 아릴옥시, 아르알킬 및 알크아릴로부터 선택되며, 이 중 임의의 것은 헤테로원자를 함유할 수 있고, 이 중 임의의 것은 비치환되거나 할로, 히드록실, 알킬 및 아릴로부터 선택되는 하나 이상의 기로 치환될 수 있다.
상기 기재된 세라믹 재료는, 예를 들어 미국 출원 제12/330,319호에 기재된 바와 같은 탈수소커플링 반응 및/또는 히드로실릴화 반응을 이용하여 제조할 수 있다. 예를 들어, 세라믹 재료는 전이 금속 촉매, 예컨대 Ru3(CO)12, H2PtCl6 등의 존재하에서 폴리히드리도메틸실록산 (PHMS)과 물 및/또는 알콜의 반응으로 제조할 수 있다. 세라믹 재료가 일단 제조되면, 이를, 예를 들어 당업계에 통상적인 실리카겔 또는 차콜 컬럼을 사용하여 전이 금속 촉매로부터 정제할 수 있다.
본 발명의 소자는 전도성 층을 추가로 포함한다. 본 발명의 방법에서 전도성 층에 적합한 재료는 전도성이고 투명하며 광학 층 위 및 비아 안에 침착시키기에 적합하다. 전도성 재료는 유기 또는 무기 (금속 및 금속 산화물 포함)일 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 전도성 재료는 유기이다.
전도성 재료로 적합한 바람직한 재료는 투명한 전도성 중합체, 예컨대 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) (PEDOT)이다. PEDOT의 유도체 및 공중합체, 예컨대 PEDOT/폴리스티렌술포네이트가 적합한 재료의 추가적인 예이다. 적합한 부가적 재료에는 폴리아닐린 (PANI), 그래핀, 탄소 나노튜브 및 그래핀-탄소 나노튜브 하이브리드가 포함된다. 전도성이고 투명한 비-중합체성 유기 재료 또한 사용할 수 있다.
전도성 재료는 대안적으로 투명한 무기 재료, 예컨대 투명한 전도성 산화물 (TCO)일 수 있다. 예에는 전도성 또는 반전도성 금속 및/또는 금속 산화물 층, 예컨대: 산화주석; 산화아연; Ag; SnO2:X (식 중, X = Sb, Cl 또는 F임); In2O3:X (식 중, X = Sb, Sn, Zn임) (즉, 산화인듐주석, 산화인듐아연 등); CdSnO4; TiN; ZnO:X (식 중, X = In, Al, B, Ga, F임); Zn2SnO4; ZnSnO3 및 Cd2SnO4가 포함된다. 또한, 전도성 재료는 초박 금속 (예, Ag, Au, Cr, Al, Ti, Co, Ni 등)일 수 있다. 전도성 재료는 본원에 기재된 금속, 금속 산화물 및 유기 전도성 재료의 임의의 조합일 수 있다.
본 발명의 소자는 전계발광 층을 추가로 포함한다. 본 발명의 방법에서 전계발광 층으로 적합한 재료는 정공-주입 층으로부터 정공을 받을 수 있고, 전자-주입 층으로부터 전자를 받을 수 있고, 주입된 정공 및 전자가 조합되면 전자기 방사선 (예, 빛)을 방출할 수 있는 재료이다. 따라서, 특정 실시양태에서, 전계발광 재료는 임의의 다수의 유기 또는 무기 화합물 또는 그의 혼합물, 예컨대 유기물 또는 소분자 등의 다중-층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전계발광 층은 중합체성 재료를 포함하거나 하나 이상의 소분자 재료로 이루어질 수 있다. 그러나, 재료는 하나 이상의 전계발광 화합물, 예를 들어, 유기, 무기 또는 소분자 전계발광 화합물을 포함해야 한다. 특정 실시양태에서, 전계발광 화합물은 단순한 유기 분자 또는 복잡한 중합체 또는 공중합체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 단순한 유기 발광 분자는 트리스(8-히드록시퀴놀리네이토)-알루미늄 또는 페릴렌을 포함할 수 있다.
특정 실시양태에서, 전계발광 재료에는 중합체 또는 공중합체가 포함된다. 적합한 중합체 또는 공중합체의 분자 구조에는 탄소-기재 또는 규소-기재 골격이 포함될 수 있다. 중합체 및 공중합체는 선형, 분지형, 가교된 것 또는 그의 임의의 조합일 수 있고, 약 5000 정도로 낮은 분자량에서 1,000,000 초과까지 넓은 범위의 분자량을 가질 수 있다. 공중합체의 경우, 공중합체는 교호, 블록, 랜덤, 그래프트 공중합체 또는 그의 조합일 수 있다. 본 발명과 관련하여 유용한 적합한 전계발광 중합체의 예에는, 비제한적으로, 공액 중합체, 예컨대 폴리파라페닐렌, 폴리티오펜, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리티에닐비닐렌, 폴리플루오렌, 1,3,4-옥사디아졸-함유 중합체 및 그의 다양한 유도체 및 공중합체가 포함된다.
예시적 전계발광 중합체는 하기 화학식 II의 일반적 구조를 갖는 아릴아민-치환된 폴리(아릴렌-비닐렌) 중합체이다.
[화학식 II]
식 중, Ar은 1 내지 3개의 방향족 고리를 함유하는 아릴렌, 헤테로아릴렌, 치환된 아릴렌 또는 치환된 헤테로아릴렌이고;
R1은 아릴아민 치환기이고, 화학식 -Ar1-N(R4R5)을 가지며, 여기서, Ar1은 Ar에 대하여 정의된 바와 같고, R4 및 R5는 독립적으로 히드로카르빌, 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자-함유 히드로카르빌 또는 치환된 헤테로원자-함유 히드로카르빌이고;
R2 및 R3은 히드리도, 할로, 시아노, 히드로카르빌, 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자-함유 히드로카르빌 및 치환된 헤테로원자-함유 히드로카르빌로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되거나, R2 및 R3은 함께 삼중 결합을 형성할 수 있다.
다른 잔기는 다음과 같을 수 있다:
Ar은 5-원 또는 6-원 아릴렌, 헤테로아릴렌, 치환된 아릴렌 또는 치환된 헤테로아릴렌기이거나, 융합되거나 연결된 1 내지 3개의 이러한 기를 함유할 수 있다. 바람직하게는, Ar은 1 또는 2개의 방향족 고리로 이루어지고, 가장 바람직하게는 5-원 또는 6-원 아릴렌, 헤테로아릴렌, 치환된 아릴렌 또는 치환된 헤테로아릴렌인 단일 방향족 고리로 이루어진다. 아릴아민 치환기 중의 아릴렌 연결 잔기인 Ar1은 동일한 방식으로 정의된다.
치환기 R2 및 R3은 일반적으로 히드리도이나 또한 할로 (특히 클로로 또는 플루오로) 또는 시아노, 또는 치환 또는 비치환된 알킬, 알콕시, 알케닐, 알키닐, 아릴 및 헤테로아릴일 수 있다.
R4 및 R5는 동일하거나 상이할 수 있으며, 기재된 바와 같이, 히드로카르빌, 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자-함유 히드로카르빌 또는 치환된 헤테로원자-함유 히드로카르빌이다. 예를 들어, R4 및 R5는 알킬, 알콕시-치환된 알킬, 폴리에테르- 치환된 알킬, 니트로-치환된 알킬, 할로-치환된 알킬, 아릴, 알콕시-치환된 아릴, 폴리에테르-치환된 아릴, 니트로-치환된 아릴, 할로-치환된 아릴, 헤테로아릴, 알콕시-치환된 헤테로아릴, 폴리에테르-치환된 헤테로아릴, 니트로-치환된 헤테로아릴, 할로-치환된 헤테로아릴 등일 수 있다. 특정 실시양태에서 치환기는 아릴, 예를 들어, 페닐, 알콕시-치환된 페닐 (특히 저급 알콕시-치환된 페닐, 예컨대 메톡시페닐), 폴리에테르-치환된 페닐 (특히 -CH2(OCH2CH2)nOCH3 또는 -(OCH2CH2)2OCH3 기 (식 중, n은 일반적으로 1 내지 12, 바람직하게는 1 내지 6, 가장 바람직하게는 1 내지 3임)로 치환된 페닐임) 및 할로-치환된 페닐 (특히 불소화 또는 염소화 페닐)이다.
미국 특허 제6,414,104호에 기재된 또 다른 예시적 전계발광 중합체 재료는 하기 화학식 III의 일반적 구조를 갖는 단량체 단위를 함유하는 아릴아민-치환된 폴리(아릴렌-비닐렌) 중합체이다.
[화학식 III]
식 중, X, Y 및 Z는 N, CH 및 CR6 (식 중, R6은 할로, 시아노, 알킬, 치환된 알킬, 헤테로원자-함유 알킬, 아릴, 헤테로아릴, 치환된 아릴 또는 치환된 헤테로아릴이거나, 인접 탄소 원자 상의 두 R6 잔기는 연결되어 부가적 환형 기를 형성할 수 있음)으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
Ar1은 상기 정의와 같고;
Ar2 및 Ar3은 1 또는 2개의 방향족 고리를 함유하는 아릴, 헤테로아릴, 치환된 아릴 및 치환된 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
R2 및 R3은 상기 정의와 같다.
상기 화학식 I에서, X, Y 및 Z가 모두 CH인 경우 중합체는 폴리(페닐렌 비닐렌) 유도체이다. X, Y 및 Z 중 하나 이상이 N인 경우, 방향족 고리는, 예를 들어 치환 또는 비치환된 피리디닐, 피리다지닐, 피리미디닐, 피라지닐, 1,2,4-트리아지닐 또는 1,2,3-트리아지닐일 것이다. 예를 들어, X, Y 및 Z 중 하나는 CH일 수 있고, 나머지 둘은 CH 또는 CR6 (식 중, R6은 헤테로원자-함유 알킬, 예를 들어, 알콕시 또는 폴리에테르 치환기 -CH2(OCH2CH2)nOCH3 또는 -(OCH2CH2)nOCH3 (식 중, n은 1 내지 12, 예를 들어, 1 내지 6, 예컨대 1 내지 3일 수 있음)기일 수 있음)일 수 있다.
중합체는 단일중합체 또는 하나 이상의 부가적 유형의 단량체 단위와의 공중합체일 수 있다. 바람직하게는, 중합체가 공중합체인 경우, 부가적 단량체 단위는 또한, 예를 들어 하기 화학식 IV의 구조를 갖는 아릴렌-비닐렌 단량체 단위이다.
[화학식 IV]
식 중, R2, R3 및 R6은 상기 정의와 같고, q는 0 내지 4 (경계 포함) 범위의 정수이다.
화학식 I의 구조를 갖는 특정 중합체의 예는 폴리(2-(4-디페닐아미노-페닐)-1,4-페닐렌 비닐렌 및 폴리(2-(3-디페닐아미노페닐)-1,4-페닐렌 비닐렌이다.
미국 특허 제6,414,104호에 기재된 특정 중합체의 예는 폴리(2-(4-디페닐아미노-페닐)-1,4-페닐렌 비닐렌 및 폴리(2-(3-디페닐아미노페닐)-1,4-페닐렌 비닐렌이다.
본 발명에 사용하기에 적합한 전계발광 중합체는 또한 미국 특허 제6,723,828호, 제6,800,722호 및 제7,098,297호 (상기 문헌 모두 본원에 참고로 도입됨)에 기재되어 있다. 상기 참고 특허에 하기 화학식 V의 구조를 갖는 단량체 단위를 함유하는 공액 중합체가 개시되어 있다.
[화학식 V]
식 중, Ar1 및 Ar2는 모노시클릭, 비시클릭 및 폴리시클릭 아릴렌, 헤테로아릴렌, 치환된 아릴렌 및 치환된 헤테로아릴렌기로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
L은 알킬렌, 알케닐렌, 치환된 알킬렌, 치환된 알케닐렌, 헤테로알킬렌, 헤테로알케닐렌, 치환된 헤테로알킬렌, 치환된 헤테로알케닐렌, 아릴렌, 헤테로아릴렌, 치환된 아릴렌 또는 치환된 헤테로아릴렌이고;
m은 0 또는 1이고;
n은 0 또는 1이고;
Q1 및 Q2는 H, 아릴, 헤테로아릴, 치환된 아릴, 치환된 헤테로아릴, 알킬 및 치환된 알킬로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고, Q3은 알킬 및 치환된 알킬로 이루어진 군으로부터 선택되며, 단, m이 1이면, Q1 및 Q2는 H 이외의 것이다;
A-는 음으로 하전된 반대이온이다.
전계발광 재료는 또한 화학식 IV에 속하는 중합체와 다른 중합체의 블렌드, 및 또한 다양한 공중합체를 포함할 수 있다.
본 발명의 소자는 상부 전극 층 (즉, 제2 전극) 및 하부 전극 (즉, 제1 전극)을 추가로 포함한다. 본 발명의 방법의 이러한 전극 층에 적합한 재료는 금속, 예컨대 Au, Pt, Ag, Al, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn 등이다. 전도성 금속 산화물, 예컨대 SN, In, La, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn의 산화물 또한 사용할 수 있다. 임의의 다른 적합한 전도성 재료 (예컨대, 전도성 중합체, 탄소 나노튜브, 그래핀, 그의 하이브리드 등)를 또한 사용할 수 있다. 일부 실시양태에서, 제2 전극은 투명한 재료 (예컨대, ITO 등)로 만들어진다. 이러한 실시양태는 소자의 양면으로부터 광자를 방출할 수 있는 소자를 포함한다.
본원에 기재된 층의 침착은 임의의 적합한 방법으로 달성할 수 있다. 예를 들어, 상기 방법에는 화학 용액 침착 방법, 예컨대 졸-겔 가공, 침지 코팅, 스핀 코팅, 분무 코팅 등이 포함된다. 금속 층은, 예를 들어 진공 침착 방법 (예, 스퍼터링, 열 증발, 화학적 증착 등)을 사용하여 침착시킬 수 있다. 패턴화된 제1 전극의 형성은 리소그래피 방법 등과 같은 임의의 적합한 패턴화 기법으로 달성할 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 발명의 소자는 다음과 같이 제조할 수 있다. 투명 기판을 제공한다. 패턴화 제1 전극을 기판 상에 침착시킨다. 제1 전극은 기판 안으로 들어갈 수 있거나 (즉, 제1 전극을 침착시키기 전에 기판 안으로 적합한 패턴으로 식각함으로써), 기판의 상부 표면 상에 놓을 수 있다. 일부 실시양태에서, 제1 전극은 기판 안으로 완전히 들어가게 할 수 있는데, 이는 제1 전극의 상부 표면과 기판의 상부 표면이 같은 평면 안에 있음을 의미한다. 제1 전극은, 전극 재료의 균질 층을 먼저 침착시키고, 후속하여 식각시키거나 달리 재료를 제거하여 침착시킴으로써 패턴화 제1 전극을 형성할 수 있다. 대안적으로, 예를 들어 마스크를 통해 층을 침착시키거나 전극 재료를 사용하여 기판 상에 패턴화 층을 "페인팅"함으로써 제1 전극을 직접 패턴화 층으로서 침착시킬 수 있다.
패턴화 제1 전극의 침착 후, 광학 재료를 제1 전극 및 기판 상에 침착시킨다. 제1 전극의 패턴을 모방한 비아의 패턴을 광학 재료 내에 생성한다 (예를 들어, 식각시키거나 달리 광학 재료를 제거함으로써). 제1 전극의 상부 표면의 일부가 비아를 통해 노출되도록 비아를 형성한다. 전도성 재료가 비아를 통해 제1 전극의 상부 표면과 접촉하도록 전도성 재료를 광학 재료 상에 및 비아 안에 침착시킨다. 전계발광 재료를 균질 층 또는 패턴화 층으로서 전도성 재료 상에 침착시킨다. 제2 전극을 전계발광 재료 상에 침착시키며, 제2 전극 또한 균질 층 또는 패턴화 층으로서 생성된다.
일부 실시양태에서, 제1 전극은 기판과 접촉하지 않는다. 이러한 소자는 하기 공정에 따라 제조할 수 있다. 투명 기판을 제공한다. 광학 재료의 제1 부분을 기판 상에 침착시킨다. 광학 재료의 제1 부분은 식각시키거나 달리 광학 재료의 일부를 제거함으로써 임의로 패턴화시킬 수 있다. 패턴화된 제1 전극은 광학 재료의 제1 부분 상에 형성한다. 광학 재료의 제1 부분이 패턴화되면, 제1 전극은 패턴 안으로 들어갈 수 있으며, 광학 재료의 제1 부분이 패턴화되지 않으면, 제1 전극이 광학 재료 상에 놓을 것이다. 광학 재료의 제2 부분은 제1 부분 상에 및 제1 전극 상에 임의로 침착시켜 평활한 상부 표면을 형성하고, 제1 전극을 광학 재료 안에 캡슐화시킨다. 광학 재료의 제2 부분을 침착시키면, 그 후 후속하여 제1 전극의 상부 표면의 분획이 비아를 통해 노출되도록 광학 재료를 제거함으로써 광학 재료의 제2 부분 내에 비아의 패턴을 형성한다. 전도성 재료가 비아를 통해 제1 전극의 상부 표면과 접촉하도록 전도성 재료를 광학 재료의 제2 부분 상에 침착시킨다. 대안적 실시양태에서,광학 재료의 제2 부분을 침착시키지 않으면, 전도성 재료를 제1 전극 상에 및 광학 재료의 제1 부분 상에 직접 침착시킨다. 전계발광 재료를 전도성 재료 상에 침착시킨다 (역시 패턴화되지 않거나 패턴화 층을 형성함). 제2 전극을 전계발광 재료 상에 침착시킨다 (역시 패턴화되지 않거나 패턴화 층을 형성함).
일부 실시양태에서, 비아의 너비는 전극 와이어의 너비와 같거나 크다. 이러한 실시양태에 따른 소자는 여러 방식으로 제조할 수 있다. 제1 예로서, 비아의 너비는 와이어의 너비와 동일할 수 있고, 두 특징부를 동일한 마스크/리소그래피 공정으로 형성할 수 있다. 제2 예로서, 비아 및 와이어의 동일한 너비를 하기 방식으로 수득할 수 있다. 투명 기판 상에 광학 층을 침착시키고, 후속하여, 예를 들어 하부 전극에서 요구되는 그리드 패턴에 상응하는 일련의 그루브로 패턴화시킨다. 하부 전극 와이어는 광학 재료의 그루브 안에 침착시킨다. 본 예의 한 실시양태에서, 와이어는 그루브를 단지 부분적으로 채우고, 다른 실시양태에서, 와이어는 그루브를 완전히 채운다 (그러나 그루브의 상부를 넘어 연장되지 않음). 제3 예에서, 소자는, 기판 안으로 패턴을 식각시키고, 하부 그리드 와이어를 식각된 패턴 안으로 침착시키고, 광학 재료를 기판 및 하부 전극 상에 침착시키고, 후속하여 비아의 패턴을 광학 재료 안으로 식각시킴으로써 형성된다. 이러한 방식으로 식각된 비아는 와이어의 너비와 비교하여 동일하거나 보다 큰 너비를 가질 수 있다. 임의의 상기 예에서, 와이어의 두 상부 연부가 또한 기판 및/또는 광학 재료와 접촉하도록 와이어의 측면 표면 전체가 기판 또는 광학 재료 또는 기판 및 광학 재료 둘 다와 접촉한다.
임의의 상기 실시양태에서, 전극을 단일 층으로 또는 층의 조합으로 침착시킬 수 있음이 인지될 것이다. 예를 들어, 전극은 애노드 및 정공 주입 재료를 포함하는 한 쌍의 층으로서, 또는 단일 층으로서 침착시킬 수 있다. 유사하게, 전극은 캐쏘드 및 전자 주입 재료를 포함하는 한 쌍의 층으로서, 또는 단일 층으로서 침착시킬 수 있다. 또한, 부가적 층, 예컨대 캡슐화 층을 제2 전극 상에 침착시킬 수 있다.
소자 및 도면
본원에 개시된 본 발명은 전계발광 소자, 예컨대 OLED를 제조하는데 적합하다. 부가적으로, 에너지 관리 능력을 갖는 다른 광전자 (예, 광전지 및 전자착색) 소자가 본원에서 논의된 바와 같은 투명하지 않은 전극의 사용으로 혜택을 받을 수 있다. 본 발명의 소자는 전통적인 소자에 비해 여러 장점의 혜택을 받는다. 예를 들어, 제1 전극이 패턴화되기 때문에, 투명하지 않은 재료를 제1 전극으로 사용할 수 있다. 일부 실시양태에서, 이는 보다 낮은 비용 및/또는 보다 낮은 중량의 소자를 야기한다. 또한, 패턴화 층으로서의 제1 전극의 존재는, 존재하지 않았다면 소자 안에 포획되었을 일부 광자 (특히 달리, 기판의 상부 표면에서 반사되었을 이러한 광자의 일부)의 방출을 보장하는 것을 돕는다. 이러한 원리는 도면에 예시되고 하기 논의된다.
도 2를 참고하여, 본 발명의 한 실시양태에 따른 소자 (100)는 도식적으로 단면이 나타내어진다. 기판 (10)은 투명한 재료를 사용하여 제조된다. 광학 (즉, 절연체) 층 (20)은 기판 (10)의 한 면 (내부 면)과 접촉한다. 광학 층 (20)과 반대되는 기판 (10)의 면은 기판과 환경 사이의 계면 (11)을 형성한다. 전도성 층 (30)은 광학 층 (20) 상에 놓인다. 전계발광 층 (40)은 전도성 층 (30) 상에 놓인다. 제2 전극 층 (50)은 전계발광 층 (40) 상에 놓인다. 소자 (100) 안에 매립되고 기판 (10) 및 광학 층 (20)과 교차하는 것은 제1 전극 (60)이다. 제1 전극 (60)의 3개의 영역이 도 2에 나타내어진다. 사실 제1 전극 (60)은 연속적인 전극 (예, 그리드 또는 본 발명에 따른 다른 실시양태)임이 인지될 것이다. 따라서, 도 2에 나타내어진 단면도에는 3개의 개별적 전극 영역이 보이지만, 이러한 전극 영역은 다른 횡단면 (보여지지 않음)에서는 상호연결되어 있다. 소자 (100)는 광학 층 (20)을 통해 채널을 형성하는 비아 (35)를 추가로 함유한다 (도 2에 3개가 보여짐). 비아 (35)는 전도성 층 (30)을 형성하는 동일한 전도성 재료를 함유하고, 따라서 전도성 층 (30)과 전기적으로 연속적이고 전도성 층 (30)의 일부로 고려할 수 있다. 소자 (100)의 조작에 요구되는 전극 중 하나를 형성하는 것에 부가적으로, 제1 전극 (60)은 또한 전계발광 층 (40)으로부터 방출되는 광자의 방향을 유도하는 수단을 제공한다. 예를 들어, 경로 (A)로 보여지는 궤적을 갖는 광자가 전계발광 층 (40)으로부터 방출되는 경우, 광자는 제1 전극 (60)에서 반사되어 경로 (A1)를 따른다. 제1 전극 (60)이 부재하면, 광자는 경로 (A2)로 보여지는 대안적 궤적을 따랐을 것이다. 소자 (100)에서 광자가 빠져나가기에는 너무 큰 입사각으로 경로 (A2)가 계면 (11) (즉, 기판 (10)과 환경 사이의 계면)과 교차하는 것을 볼 수 있다. 대조적으로, 경로 (A1)가 훨씬 작은 입사각으로 계면 (11)과 교차하면 계면을 통해 환경으로 전달된다. 따라서, 제1 전극 (60)은 추가로 소자 (100)에 의해 방출되는 빛의 양을 증가시키는 기능을 한다.
도 3(a), 3(b) 및 3(c)를 참고하여, 소자 (200), (210) 및 (220)은 도식적으로 단면이 나타내어진다. 각각의 소자에서, 기판 (10)은 투명한 재료를 포함한다. 광학 층 (20)은 기판 (10)의 한 면 (내부 면)과 접촉한다. 기판 (10)의 외부 면 (즉, 광학 층 (20)과 반대되는 면)은 기판과 한경 사이에서 계면 (11)을 형성한다. 전도성 층 (30)은 광학 층 (20) 상에 놓인다. 전계발광 층 (40)은 전도성 층 (30) 상에 놓인다. 제2 전극 층 (50)은 전계발광 층 (40) 상에 놓인다. 각각의 소자 안에 제1 전극 (60)이 매립된다 (전극 (60)의 3개의 영역이 각각의 소자에서 보여짐). 소자 (200)에서, 제2 전극 (60)은, 제2 전극 (60)의 한 면이 기판 (10)의 한 면으로 플러싱되도록 기판 (10) 안에 완전히 매립된다. 소자 (210)에서, 제2 전극 (60)은 기판 (10)과 광학 층 (20) 사이의 계면을 가로지른다. 소자 (220)에서, 제2 전극 (60)은, 제2 전극 (60)이 기판 (10)과 접촉하지 않도록 광학 층 (20) 안에 완전히 매립된다. 소자 (200), (210) 및 (220)는 광학 층 (20)을 통해 채널을 형성하는 비아 (35)를 추가로 포함한다 (각각의 소자에서 3개가 보여짐). 비아 (35)는 전도성 층 (30)을 형성하는 것과 동일한 전도성 재료로 채워지고, 따라서 전도성 층 (30)과 전기적으로 연속적이고 전도성 층 (30)의 일부로 고려할 수 있다. 소자 (200)에서, 비아 (35)는 광학 층 (20) 전체를 통해 연장되는 반면, 소자 (210) 및 (220)에서는 비아 (35)가 광학 층 (20)을 오직 부분적으로 통해 연장된다. 각각의 소자에서, 비아 (35)는 비아 안의 전도성 재료가 제1 전극 (60)과 접촉하도록 제1 전극 (60)까지 연장된다.
소자 (210)의 확대된 단면이 도 3(d)에 나타내어진다. 제1 전극 (60)은 하부 (61), 상부 (62) 및 면 (63)의 사다리꼴 단면을 갖는 와이어를 포함한다. "하부"가 기판과 접촉하는 제1 전극의 표면을 지칭하거나, 제1 전극이 기판과 접촉하지 않는 경우, "하부"는 기판에 가장 가까운 표면을 지칭하는 것임이 인지될 것이다. 유사하게, "상부"는 하부 표면과 반대되는 제1 전극의 표면을 지칭한다. 제1 전극 (60)은 광학 층 (20)과 접촉하는 (즉, 그 안에 매립된) 연부 (64)를 추가로 포함한다. 앞서 본원에 기재된 바와 같이, 연부 (64)를 광학 (즉, 비-전도성) 재료 안에 매립함으로써 본 발명의 소자는 제1 전극의 연부를 통해 전도가 적게 이루어지거나 이루어지지 않는다.
또한 도 3(d)에 기판 (10)과 환경 사이의 계면 표면인 외부 표면 (11)이 나타내어지고, 기판 (10)과 광학 층 (20) 사이의 계면 표면인 내부 표면 (12)이 나타내어진다. 소자 (200), (210) 및 (220)에서 확인되듯이, 소자 안에서의 제1 전극 (60)의 위치를 다르게 할 수 있음이 인지될 것이다. 추가적 예로서, 하부 (61)가 표면 (12)과 접촉할 수 있다 (예컨대, 또한 도 4의 소자 (300)에서 확인됨).
도 4a를 참고하여, 소자 (300)는 도식적으로 단면이 나타내어진다. 도 2 및 도 3에서의 소자와 같이, 소자 (300)도 기판 (10), 광학 층 (20), 전도성 층 (30), 전계발광 층 (40) 및 제2 전극 (50)을 포함한다. 제1 전극 (60)은 정사각형 단면을 갖고 (역시 제1 전극 (60)의 3개의 영역이 소자에서 보여짐) 기판 (10)의 상부의 바로 위에 배치된다. 환언하면, 제1 전극 (60)의 하부 표면은 기판 (10)과 광학 층 (20) 사이의 계면과 접촉한다. 비아 (35)는 광학 층 (20)을 통하여 연장되어 비아 (35) 안의 전도성 재료가 제2 전극 (60)과 접촉되도록 한다.
도 4b 및 4c를 참고하여, 제1 전극 (60)의 너비와 같은 너비를 갖는 비아 (35)를 갖는 소자 (소자 310) 또는 제1 전극 (60)의 너비보다 큰 너비를 갖는 비아 (35)를 갖는 소자 (소자 320)가 나타내어진다.
본원에 언급된 모든 특허, 특허 출원 및 공보는 그 전문이 본원에 참고로 도입된다. 그러나, 표현 정의를 포함하는 특허, 특허 출원 또는 공보가 참고로 도입되는 경우, 이러한 표현 정의는 그것이 기재되어 있는 도입된 특허, 특허 출원 또는 공보에 적용되며 본 출원의 본문의 다른 부분에, 특히 본 출원의 청구범위에 적용되지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명이 그의 바람직한 특정 실시양태와 관련하여 기재되어 있지만, 상기 기재내용 및 또한 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위함이고 본 발명의 범주를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않는 한, 다양한 변화를 줄 수 있고, 등가물로 치환시킬 수 있음을 당업자는 이해할 것이며, 추가로 본 발명에 관계된 당업자는 다른 측면, 장점 및 변경사항을 명백히 알 것이다.
실시예
실시예 1
도 5a에서 소자 (400)로서 도식적으로 단면이 나타내어지는 소자를 하기 절차에 따라 제조하였다. 시판 ITO/유리 기판에서 출발하고, 플라즈마-증강 화학적 증착 (PECVD) 공정을 사용하여, ITO/유리 기판의 상부 상에 SiO2의 박층을 침착시켰다. 후속하여, 표준 리소그래피 공정을 사용하여 2-7㎛ 간격으로 0.3-3.0㎛ 범위의 직경을 갖는 비아의 어레이로 기판을 패턴화하였다. 반응성 이온 식각 (RIE)을 이용하여 SiO2 층을 통해 비아를 생성시켰다. 레지스트를 스트리핑 한 후, 기판에, PEDOT 층을 스핀-코팅하는 단계, 발광 중합체 (LEP) 층을 스핀-코팅하는 단계, Ca/Al 캐쏘드를 증발시키는 단계를 포함하는 표준 OLED 제작 공정을 수행하였다. 도 5a에서 유리 기판 (10)은 위에 놓이는 ITO 층 (60)을 갖는다. 비아 (35)는 SiO2 층 (20)을 통해 연장된다. PEDOT 층 (30)은 비아 (35)를 채운다. LEP 층 (40)은 PEDOT 층 (30) 상에 놓이고, Ca/Al 캐쏘드 층 (50)은 LEP 층 (40) 상에 놓인다.
상기 절차에 따른 소자는 상이한 절연 층 두께, 상이한 비아 직경 및 상이한 간격을 갖도록 제조하였다. 이러한 파라미터 모두 소자 성능에 영향을 주는 것으로 확인되었다. 이러한 파라미터의 특정 조합에서, 소자 EQE는 절연 (SiO2) 층이 없는 통상적 ITO 전극 상에 제작된 대조군 소자보다 10-20% 높았고, 이러한 파라미터의 보다 최적화된 조합에서, 소자 EQE는 대조군 소자보다 100-200% 높았다. 소자는 또한 유사한 수명 및 유사한 전류 밀도-전압-휘도 (JVB) 특징을 가졌으나 대부분의 경우 대조군 소자는 약간 높은 누설 전류를 가졌다.
이러한 소자의 광학 현미경 검사로, 비아 주변으로 전류를 확산시키고 전체 LEP 필름을 꽤 균일하게 비추기에 PEDOT 층의 전도도가 충분하다는 것을 밝혀내었다. 도 5b는 CCD 카메라를 사용하여 광학 현미경 하에서 찍은 6V 인가된 전압 (소자 휘도 ~8000cd/m2, EQE ~11%)에서 작동하는 소자의 이미지이다. 이러한 이미지는 소자가 비아에서 멀리 있는 부분을 균일하게 비춘다는 것을 나타낸다. 스핀-코팅에 의해 침착된 LEP 필름이 비아 상에서 두껍고 비아에서 멀리 있는 부분은 보다 얇기 때문에 비아 바로 위에 있는 부분은 유의하게 어둡다. 단면 투과 전자 현미경 (TEM) 분석으로 비아 안의 LEP 필름이 비아 바깥의 필름보다 대략 10nm 두껍다는 것을 확인하였다 (데이터는 보여지지 않음).
도 5b에 보여지는 소자 (소자 (400)의 구조를 가짐)를 사용하여 도 6 및 7에 나타내어진 데이터를 수득하였다. EQE 및 분말 효율로 측정했을 때 데이터는 소자 B (즉, 5b의 소자)가 통상적인 OLED (즉, 본원에 기재된 광학 층이 부재하는 OLED)인 소자 A의 성능보다 우수함을 나타낸다.
실시예 2
실시예 1에 기재된 방법을 이용하여, 하기 소자 구성으로 소분자 OLED 소자를 ITO/유리 기판 상에 제작하였다: PEDOT/NPB/AlQ3/LiF/Al (NPB는 N,N'-비스-(3-나프틸)-N,N'-비페닐-(1,1'-비페닐)-4,4'-디아민이고, AlQ3은 트리스-(8-히드록시퀴놀린)-알루미늄임). 이러한 구성으로, 비아 위의 소자 휘도 및 비아에서 멀리 있는 부분의 휘도는 유사하며, 이는 주로 비아 내부 및 외부의 유기 필름 두께가 동일하였기 때문이다. 비-최적 소자 구조 파라미터 (즉, 공동 직경, 광학 층 두께 및 와이어 간격이 최적화되지 않음)를 갖는 일부 소자에서 통상적 구조를 사용하는 (즉, ITO 전극을 사용하고, 광학 또는 절연 층이 없음) 대조군 소자에 비해 EQE의 현저한 증강 (~10%)이 관찰되었는데, 이는 중합체 소자에서 관찰된 것과 일관성이 있다. 두 경우 모두에서 (즉, 중합체 및 소분자 OLED 모두에서), 절연 층 바로 위에서 생성되는 전계발광 (EL)이 비아 바로 위에서 생성된 EL보다 높은 효율을 가졌다는 것이 제안된다.
실시예 3
하기 절차에 따라 소자를 제조하였다.
(1) 얇은 금속 필름을 통상적인 얇은 필름 침착 공정, 예컨대 스퍼터링 또는 증발 공정으로 투명 기판 상에 침착시켰다.
(2) 금속 그리드를 표준 포토 리소그래피 / 식각 공정으로 형성하였다.
(3) 용액 가공가능 유전 재료, 예컨대 본원에 기재된 프리세라믹 중합체 재료, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트 등으로부터 선택되는 재료를, 통상적 코팅 방법 (예컨대, 스핀-코팅, 닥터-블레이드 코팅, 분무 코팅 등)으로 코팅하였다.
(4) 리소그래피 / 식각 공정을 사용하여 비아를 개방하였다.
상기 절차에 대안적으로, 단계 1 및 2를, 금속성 잉크를 사용하여 그리드 금속 전극을 인쇄 (스크린 인쇄 또는 잉크젯 인쇄)하는 단일 단계로 교체할 수 있다.
Claims (21)
- 투명한 재료를 포함하는 기판;
투명한 광학 재료를 포함하며 기판과 접촉하는 광학 층;
기판 또는 광학 층, 또는 기판 및 광학 층 둘 다와 접촉하는 제1 전극;
광학 층을 통해 제1 전극까지 채널을 형성하는 하나 이상의 비아 (via);
제1 전극과 접촉하도록 하나 이상의 비아를 적어도 부분적으로 채우는 전도성 재료를 포함하며 광학 층 상에 놓이는 전도 층;
전도 층과 접촉하는 전계발광 층; 및
전계발광 층과 접촉하는 제2 전극
을 포함하는 전계발광 소자. - 제1항에 있어서, 제1 전극이 패턴화되고 교차 와이어의 그리드를 포함하는 것인 전계발광 소자.
- 제2항에 있어서, 와이어가, 기판 방향을 향하는 하부 표면, 기판 반대 방향을 향하는 상부 표면, 및 상부 및 하부 표면을 연결하는 두 측면 표면을 포함하는 것인 전계발광 소자.
- 제3항에 있어서, 와이어의 상부 및 측면 표면이 만나 광학 층과 접촉하거나 광학 층 안에 매립되는 연부를 형성하는 전계발광 소자.
- 제4항에 있어서, 비아가, 제1 전극의 그리드 패턴을 모방한 연결된 채널의 네트워크를 형성하는 것인 전계발광 소자.
- 제5항에 있어서, 채널이, 비아 내의 전도성 재료가 와이어의 노출된 부분과 접촉하도록 와이어의 상부 표면의 적어도 일부를 노출시키는 것인 전계발광 소자.
- 제1항에 있어서, 제1 전극이 상호연결된 와이어의 그리드를 포함하며, 상기 그리드는 제1 소정량의 간격으로 이격되어 있는 실질적으로 평행한 와이어의 제1 집합; 및 제2 소정량의 간격으로 이격되어 있는 실질적으로 평행한 와이어의 제2 집합을 포함하고, 제1 집합으로부터의 와이어가 제2 집합으로부터의 와이어와 교차하여 복수개의 교차점을 형성하는 것인 전계발광 소자.
- 제7항에 있어서, 와이어가 평균 너비를 가지고 교차점이 평균 직경을 가지는 것인 전계발광 소자.
- 제7항에 있어서, 비아의 평균 너비가 와이어의 평균 너비보다 작거나, 비아의 평균 너비가 와이어의 평균 너비와 실질적으로 동일하거나, 비아의 평균 너비가 와이어의 평균 너비보다 큰 전계발광 소자.
- 제1항에 있어서, 제2 전극이 패턴화된 층 및 패턴화되지 않은 층으로부터 선택되는 것인 전계발광 소자.
- 투명 기판을 제공하는 단계;
기판 상에 패턴화 제1 전극을 형성하는 단계;
패턴화 제1 전극 및 기판 상에 광학 재료를 침착시키는 단계;
제1 전극의 적어도 일부가 노출되도록 광학 재료를 제거함으로써 광학 재료 내에 비아의 패턴을 형성하는 단계;
전도성 재료가 비아를 통해 제1 전극과 접촉하도록 광학 재료 상에 및 비아 내에 전도성 재료를 침착시키는 단계;
전도성 재료 상에 전계발광 재료를 침착시키는 단계; 및
전계발광 재료 상에 제2 전극을 침착시키는 단계
를 포함하는 전계발광 소자의 형성 방법. - 제11항에 있어서, 패턴화 제1 전극이 (a) 전도성 재료의 실질적으로 균일 층을 침착시키고; (b) 균일 층으로부터 전도성 재료를 선택적으로 제거하여 패턴을 형성하는 것을 포함하는 두 단계로 형성되는 방법.
- 제11항에 있어서, 제1 전극이 상부 표면, 두 측면 표면, 및 상부 표면 및 각각의 측면 표면의 교차점에서의 연부를 갖는 와이어를 포함하는 것인 방법.
- 제13항에 있어서, 전도성 재료를 비아 안에 침착시켰을 때 전도성 재료가 와이어의 연부와 접촉하지 않도록, 비아가 와이어의 상부 표면의 적어도 일부를 노출시키지만 와이어의 연부는 노출시키지 않는 것인 방법.
- 제13항에 있어서, 비아가 와이어의 상부 표면 전체를 노출시키는 방법.
- 제11항에 있어서, 패턴화 제1 전극이 전도성 재료를 패턴으로 침착시킴으로써 단일 단계로 형성되는 방법.
- 제11항에 있어서, 제1 전극이 적어도 부분적으로 기판 내 채널 안에 배치되도록, 패턴화 제1 전극을 형성하기 전에 기판 내에 채널의 패턴을 형성하고, 후속하여 패턴화 제1 전극을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제11항에 있어서, 제1 전극 및 제2 전극이 투명하지 않은 재료를 포함하는 것인 방법.
- 투명 기판을 제공하는 단계;
기판 상에 광학 재료의 제1 부분을 침착시키는 단계;
임의로 광학 재료의 분획을 제거함으로써 광학 재료 안에 패턴을 형성하는 단계;
광학 재료의 제1 부분 상에 패턴화 제1 전극을 형성하는 단계;
제1 부분 상에 및 제1 전극 상에 광학 재료의 제2 부분을 침착시키는 단계;
제1 전극의 적어도 일부가 비아를 통해 노출되도록 광학 재료를 제거함으로써 광학 재료의 제2 부분 내에 비아의 패턴을 형성하는 단계;
전도성 재료가 비아를 통해 제1 전극과 접촉하도록 광학 재료 재료 상에 및 비아 내에 전도성 재료를 침착시키는 단계;
전도성 재료 상에 전계발광 재료를 침착시키는 단계; 및
전계발광 재료 상에 제2 전극을 침착시키는 단계
를 포함하는 전계발광 소자의 형성 방법. - 제19항에 있어서, 제1 전극이 두 개 이상의 연부를 갖는 와이어를 포함하며, 상기 두 개 이상의 연부는 비아 내에 배치된 전도성 재료와 접촉하지 않도록 광학 재료 안에 매립되는 방법.
- 제19항에 있어서, 제1 전극이 두 개 이상의 연부를 갖는 와이어를 포함하며, 상기 두 개 이상의 연부는 광학 재료 및 비아 내에 배치된 전도성 재료 둘 다와 접촉하는 방법.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US17839809P | 2009-05-14 | 2009-05-14 | |
| US61/178,398 | 2009-05-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120027339A true KR20120027339A (ko) | 2012-03-21 |
Family
ID=43085587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020117029779A KR20120027339A (ko) | 2009-05-14 | 2010-05-13 | 유기 광전자 소자를 위한 저비용 고효율의 투명한 유기 전극 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8466610B2 (ko) |
| JP (1) | JP2012527092A (ko) |
| KR (1) | KR20120027339A (ko) |
| CN (1) | CN102460766A (ko) |
| WO (1) | WO2010132715A2 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180091906A (ko) * | 2015-12-10 | 2018-08-16 | 센젠 차이나 스타 옵토일렉트로닉스 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 | Oled 디스플레이 패널 및 oled 디스플레이 장치 |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011143127A2 (en) * | 2010-05-13 | 2011-11-17 | Sri International | Cavity electroluminescent devices with integrated microlenses |
| CN102683074B (zh) * | 2012-05-21 | 2016-06-22 | 昆山维信诺显示技术有限公司 | 一种发光按键及使用该按键的键盘 |
| CN103855179A (zh) * | 2012-12-03 | 2014-06-11 | 孙润光 | 一种无机发光二极管显示器件结构 |
| US20140216783A1 (en) * | 2013-02-05 | 2014-08-07 | David P. Trauernicht | Micro-wire pattern with offset intersections |
| US9418985B2 (en) | 2013-07-16 | 2016-08-16 | Qualcomm Incorporated | Complete system-on-chip (SOC) using monolithic three dimensional (3D) integrated circuit (IC) (3DIC) technology |
| JP2015052742A (ja) * | 2013-09-09 | 2015-03-19 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 画像表示装置およびその製造方法 |
| DE102014102274A1 (de) * | 2014-02-21 | 2015-08-27 | Osram Oled Gmbh | Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes |
| CN104616838B (zh) | 2015-02-10 | 2018-02-06 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种电子器件的制作方法及电子器件 |
| CN104934551B (zh) * | 2015-05-14 | 2017-07-28 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种柔性电极层及其制备方法、显示基板、显示装置 |
| KR102456121B1 (ko) * | 2015-12-15 | 2022-10-17 | 엘지디스플레이 주식회사 | 광 제어 장치, 그를 포함한 투명표시장치, 및 그의 제조방법 |
| KR20190006835A (ko) * | 2017-07-11 | 2019-01-21 | 엘지디스플레이 주식회사 | 유기발광소자를 이용한 조명장치 및 그 제조방법 |
| CN112286394B (zh) * | 2020-10-30 | 2024-02-09 | 武汉天马微电子有限公司 | 显示面板及显示装置 |
| US11696378B2 (en) * | 2021-10-14 | 2023-07-04 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Electroluminescent cells |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100694959B1 (ko) * | 1999-04-02 | 2007-03-14 | 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 | 유기 전기 발광 디스플레이 장치 및 그의 제조 방법 |
| JP2004152699A (ja) * | 2002-10-31 | 2004-05-27 | Matsushita Electric Works Ltd | 発光装置及び照明装置 |
| JP2005302508A (ja) * | 2004-04-12 | 2005-10-27 | Fuji Photo Film Co Ltd | 透明導電性シートおよびそれを用いたエレクトロルミネッセンス素子 |
| JP2006172837A (ja) * | 2004-12-14 | 2006-06-29 | Tohoku Pioneer Corp | 封止部材、自発光パネルおよび自発光パネルの製造方法 |
| US7432119B2 (en) * | 2005-01-11 | 2008-10-07 | Semileds Corporation | Light emitting diode with conducting metal substrate |
| TWI247441B (en) * | 2005-01-21 | 2006-01-11 | United Epitaxy Co Ltd | Light emitting diode and fabricating method thereof |
| KR100721571B1 (ko) * | 2005-03-07 | 2007-05-23 | 삼성에스디아이 주식회사 | 유기 전계 발광 소자 및 그의 제조방법 |
| KR100647693B1 (ko) * | 2005-05-24 | 2006-11-23 | 삼성에스디아이 주식회사 | 유기박막 트랜지스터 및 그의 제조방법과 유기 박막트랜지스터를 구비한 유기전계 발광표시장치 |
| TWI280817B (en) * | 2005-09-02 | 2007-05-01 | Univision Technology Inc | Organic electroluminescent display device with color level enhancement |
| JP2008066220A (ja) * | 2006-09-11 | 2008-03-21 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 有機ｅｌ素子 |
| JP2008288102A (ja) * | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Fujifilm Corp | 透明導電性フイルム、透明導電性フイルムの製造方法、透明電極フイルム、色素増感太陽電池、エレクトロルミネッセンス素子及び電子ペーパー |
| US9105867B2 (en) * | 2007-07-04 | 2015-08-11 | Koninklijke Philips N.V. | Method for forming a patterned layer on a substrate |
| TW200919768A (en) * | 2007-10-19 | 2009-05-01 | Huga Optotech Inc | Semiconductor light-emitting device and method of fabricating the same |
-
2010
- 2010-05-13 WO PCT/US2010/034804 patent/WO2010132715A2/en active Application Filing
- 2010-05-13 US US13/319,324 patent/US8466610B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2010-05-13 CN CN2010800326152A patent/CN102460766A/zh active Pending
- 2010-05-13 JP JP2012511027A patent/JP2012527092A/ja active Pending
- 2010-05-13 KR KR1020117029779A patent/KR20120027339A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180091906A (ko) * | 2015-12-10 | 2018-08-16 | 센젠 차이나 스타 옵토일렉트로닉스 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 | Oled 디스플레이 패널 및 oled 디스플레이 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20120299462A1 (en) | 2012-11-29 |
| CN102460766A (zh) | 2012-05-16 |
| WO2010132715A2 (en) | 2010-11-18 |
| JP2012527092A (ja) | 2012-11-01 |
| US8466610B2 (en) | 2013-06-18 |
| WO2010132715A3 (en) | 2011-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20120027339A (ko) | 유기 광전자 소자를 위한 저비용 고효율의 투명한 유기 전극 | |
| US20130069105A1 (en) | Method for encapsulation of organic electronic devices | |
| JP5849087B2 (ja) | 発光デバイスおよび物品 | |
| EP1432050B1 (en) | Large organic devices and methods of fabricating large organic devices | |
| KR101727344B1 (ko) | 캡슐화 광전자 장치 및 그 제조 방법 | |
| JP2012507110A (ja) | 有機エレクトロルミネセンスデバイス | |
| JP5938421B2 (ja) | 有機発光素子および有機発光素子の製造方法 | |
| JPWO2013001891A1 (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子 | |
| KR101339955B1 (ko) | 광추출 구조가 개선된 가요성 유기 발광 표시 장치의 제조 방법 및 그 제조 장치 | |
| KR20110036011A (ko) | 유기 전계발광 장치 | |
| US8476119B2 (en) | Encapsulation methods and dielectric layers for organic electrical devices | |
| KR20130086545A (ko) | 임베딩된 전극을 갖는 광전자 디바이스 | |
| US9799852B2 (en) | Organic light emitting diode and method of fabricating the same | |
| KR101397071B1 (ko) | 광추출 효율이 향상된 나노 캐버티 유기 발광 소자 및 그의 제조방법 | |
| KR20150060944A (ko) | 광전자 어셈블리를 제조하기 위한 방법, 및 광전자 어셈블리 | |
| US8835962B2 (en) | Cavity electroluminescent devices with integrated microlenses | |
| JP5543497B2 (ja) | 有機電気装置のための封入方法 | |
| WO2010093237A1 (en) | Optoelectronic device and method for fabricating such device | |
| WO2011143126A2 (en) | Cavity-oled microstructures for high lighting efficacy | |
| JP2013089501A (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子 | |
| KR102273631B1 (ko) | 유기발광 다이오드 및 그 제조방법 | |
| JPWO2014034308A1 (ja) | 有機発光素子及び有機発光素子を用いた有機発光光源装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |