KR20140032458A - 격자 구조를 포함하는 전자발광 발광 장치, 및 이의 생산을 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
발광 장치(1)는 기판(13) 및 기판 상에 적용되는 층 어레인지먼트(10)를 포함한다. 층 어레인지먼트(10)는 전도성 재료로 만들어지는 제 1 전극 층과 전도성 재료로 만들어지는 제 2 전극 층을 포함한다. 유기 재료로 만들어지는 적어도 하나의 발광 층(16)이 제 1 및 제 2 전극 층(12 및 14) 사이에 배치된다. 광학 격자 구조를 포함하는 적어도 하나의 중간층(18)이 발광 층(16) 사이에 제공되고 중간층(18)의 제 1 주 표면은 발광 층(16)을 마주보며 중간층(18)의 제 1 주 표면은 적어도 광학 격자 구조의 영역 내의 허용 범위 내에서 평면이 되도록 형성된다. 중간층(18)은 적어도 그것들의 제 1 및 제 2 주 표면(18c 및 18d) 사이의 영역들 내에서 전도성이다.
Description
본 발명은 예를 들면, 광 방출을 향상시키기 위한 광학 격자(optical lattice) 또는 격자 구조(grating structure)를 포함하는 유기 발광 다이오드(OLED)와 같은, 전자발광 발광 장치(electroluminescent light emission device), 및 이를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
유기 발광 다이오드는 조명과 디스플레이 기술 분야에서 갈수록 더 사용되고 있다. 잠재적으로 높은 효율, 유기 발광 다이오드의 이용가능한 색 공간 및 가능한 한 얇은 형태가 특히 이러한 경향에 기여한다.
유기 발광 다이오드의 효율은 고효율 유기 발광 다이오드들에서, 특히 광 방출의 효율이 전체 효율을 한정하는 서로 다른 인자들에 의해 결정된다. 반면에 광은 유기층들 내에서 고효율 방식으로 발생될 수 있으며, 광의 단지 일부만이 유기 발광 다이오드 외부로 방출될 수 있고 유용한 광으로서 사용될 수 있다. 약 1.7의 유기층의 높은 굴절률에 기인하여, 유기 발광 층 내의 광의 상당 부분은 광 모드(light mode)들의 형태로 묶여 있는다. 투명한 기판 상의 유기 발광 다이오드들에서, 광의 일부가 기판으로 들어가서 기판 모드들의 형태로 거기에 묶여 있으며 방출되지 않는다. 대체로, 발생되는 광의 약 75% 내지 80%는 이러한 영향들 및 부가적으로 플라스몬 모드(Plasmon mode)의 여기(exciting)에 의해 손실된다. 효율적인 방식으로 유기층으로의 광의 방출은 결과적으로 유기 발광 다이오드들의 전체 효율을 상당히 증가시킬 수 있다. 전체 효율의 증가는 특히 예를 들면, 유기 발광 다이오드들을 기초로 하는 마이크로 디스플레이들과 같은, 모바일 응용들에 특히 유익할 수 있으며, 또한 조명 솔루션들에도 유익할 수 있다.
향상된 광 방출에 의해 전자방출 발광 장치들의 전체 효율을 증가시키고, 높은 전체 효율의 전자발광 장치들을 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명의 목적은 청구항 1항에 따른 전자발광 발광 장치 및 청구항 13항에 따른 제조를 위한 방법에 의해 달성된다. 본 발명의 또 다른 개발들이 종속항들에 정의된다.
본 발명은 평면의 유기층 또는 평면의 유기층 스택의 위상(topology)을 변경하지 않고, 특히 가능한 한 평면인 주기적으로 패턴화되고(patterned) 전도성인 중간층, 즉 가능한 한 격자 구조를 사용하여 유기 발광 층에 묶인 광이 영향을 받을 수 있다는 사실을 기초로 한다. 광학 격자 구조를 포함하는 가능한 한 평면의 패턴화된 중간층은 광학 격자로서, 광학 격자 구조들을 포함하는 중간층이 유기 발광 층 내에 발생되는 광의 광 모드(mode)들에 결합될 수 있는 것과 같이 전극 층과 유기 발광 층 사이에 위치된다. 적어도 하나의 전도성 재료를 포함하는 설명된 광학 격자의 설정은 광학 격자를 전극 층들 사이에, 즉 광학 저장고(optical reservoir) 내에 위치되도록 허용한다. 이는 광학 격자의 유기층들 내의 광과의 결합을 신장시킨다. 광학 격자 구조들을 포함하는 가능한 한 평면의 중간층의 표면은 위상을 방해하지 않고 유기층들의 증착을 허용하고 유기층(또는 층 스택) 내에 광을 발생시킬 때 높은 효율을 허용한다.
본 발명의 실시 예는 기판 및 기판 상에 적용되는 층 어레인지먼트(layer arrangement)를 포함하는 발광 장치를 제공한다. 층 어레인지먼트는 전도성 재료로 만들어지는 제 1 전극 층, 전도성 재료로 만들어지는 제 2 전극 층, 및 유기 재료로 만들어지고 제 1 전극 층과 제 2 전극 층 사이에 배치되는 적어도 하나의 적어도 하나의 발광 층을 포함한다. 게다가, 층 어레인지먼트는 발광 층 및 두 전극 층 중 어느 하나 사이에 배치되는 광학 격자 구조를 포함하는 적어도 하나의 중간층을 포함한다. 중간층의 제 1 주 표면(first main surface)은 발광 층을 마주보며, 중간층의 제 1 주 표면은 적어도 광학 격자 구조이 영역 내에서 가능한 한 평면으로서 구현되며, 중간층은 적어도 그것들의 제 1 주 표면과 제 2 주 표면 사이의 영역들 내에서 전도성이다 이러한 실시 예에서, 광 방출 및, 따라서 발광 장치의 효율은 유기층에 바로 근접한 층 어레인지먼트 내에 광학 격자 구조를 포함하는 평면의(가능한 한 최상으로) 중간층을 배치함으로써 향상될 수 있다. 게다가, 그러한 발광 장치와 함께, 발광의 각 의존성이 중간층을 사용하여 제어될 수 있는데, 이는 특히 한정된 구멍(aperture)의 적용들의 경우에서 효율을 증가시킨다. 유기층의 위상은 전기 특성들 및, 따라서, 효율이 손상되지 않는 것과 같이 주기적으로 패턴화되는 중간층의, 가능한 한 평면의, 표면에 의해 영향을 받지 않는다. 그러나, 제조 요인들에 기인하여, 예를 들면, 광학 격자 구조를 포함하는 중간층의 이상적으로 평면 또는 평면의 표면은 흔히 종래의 반도체 제조 과정들을 사용하여 제조될 수 없기 때문에, 최대 이용가능한, 또는 제조 기술로 달성가능한, 중간층의 제 1 주 표면의 불균질성(unevenness)은 유기층이 유기층의 위상 및, 따라서 그것들의 전기와 광학 특성들이 손상되지 않는 거의 평면인 표면 상에 적응될 수 있는 것과 같이 +/- 50 ㎚ 이하의 범위 내의 허용 범위(tolerance range)에 의해 정의된다.
일 실시 예에 따르면, 광학 격자 구조는 서로 다른 굴절률에서 서로 다른 재료들 및/또는 재료 특성들을 포함하는 제 1 및 제 2 격자 서브-영역을 포함한다. 광학 격자 구조의 주기 길이는 적어도 영역들 내에서, 광학 격자 구조의 주기 길이가 방출되려는 광의 파장의 값의 0.2 내지 5.0배의 범위 내에 존재하는 것과 같이 발광 층에 의해 방출되려는 광의 파장으로 조정된다. 여기서 격자 구조 및, 결과적으로 광의 방출은 영역들 내에서 최적 방식으로 방출되는 발광 장치의 광에 의지할 수 있는 것이 바람직하다. 바람직하게는 최대한으로 1000 ㎚까지의 층 두께를 포함하는, 중간층의 광학 격자 구조의 폭에 대하여 일정한 격자 특성들을 허용하기 위하여, 또 다른 실시 예에 따른 층 두께는 또 다른 허용 범위에 걸쳐 가능한 한 일정하다.
발광 장치의 또 다른 실시 예는 발광 층과 중간층 사이의 부가적인 전도성 전하 전송 층(charge transport layer)을 포함한다. 이러한 측면 전하 전송 층은 중간층이 예를 들면, 제 1 또는 제 2 격자 부영역(sub-region)들 내에서와 같은, 영역들 내에서만 전도성일 때에도, 전체 영역에 걸쳐 발광 유기층의 전기적 접촉을 제공한다. 전하 전송 층의 장점은 발광 장치의 전기 특성들을 손상하지 않고 긴 주기 기간들에서도 기능이 보장된다는 것이다. 또 다른 실시 예와 상응하게, 층 어레인지먼트는 중간층 및 공진기(resonator) 내의, 즉, 층 어레인지먼트 내의 광학 격자 구조의 위치를 최적화하도록 제공하는 전극 층들 중 어느 하나 사이에 부가적인 균질의 전도성 거리를 포함한다. 이는 광 방출 효율의 또 다른 최적화의 장점을 제공한다.
다른 실시 예들에 따르면, 층 어레인지먼트는 픽셀(pixel)들 및/또는 서브픽셀들로 세분화될 수 있는데, 픽셀들 및/또는 서브픽셀들은 집적 회로에 의해 선택적으로, 수동적으로 또는 능동적으로 구동될 수 있다. 이러한 바람직한 실시 예는 예를 들면, 발광 장치가 광 방출의 최적화된 효율을 표현하는 디스플레이로서 사용될 수 있는 것과 같이 일부 픽셀들을 포함하는 발광 장치의 개별 픽셀을 활성화하도록 허용한다. 게다가, 서로 다른 색들의 서브픽셀들에 의해 다양한 색 표현이 가능할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 발광 장치는 각각 광학 격자 구조가 제공되는 두 개의 중간층을 포함할 수 있다. 여기서 제 2 중간층은 제 1 중간층과 제 1 전극 층 사이에 배치되며, 중간층의 제 1 주 표면은 각각 적어도 광학 격자 구조의 영역 내의 허용 범위 내에서 평면이 되도록 구현된다. 부가적으로, 제 1 및 제 2 중간층은 적어도 제 1 주 표면들과 제 2 주 표면들 사이의 영역들 내에서 전도성이다. 여기서 부가적인 중간층에 의해 일부 색들을 위하여 광의 결합이 최적화될 수 있고 광은 특히 동시에 일부 방향들로 방출될 수 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 층 어레인지먼트를 포함하는 발광 장치를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 방법은 다음의 단계들을 포함한다: 기판을 제공하는 단계 및 기판 상에 제 1 전극 층을 배치하는 단계, 제 1 전극 층 상에 광학 격자 구조를 포함하는 평탄화된 중간층을 발생시키는 단계를 구비하되, 평탄화된 중간층은 적어도 그것의 제 1 및 제 2 주 표면 사이의 영역들에서 전도성이며, 중간층 상에 발광 층을 배치하는 단계 및 발광 층 상에 제 2 전극 층을 배치하는 단계. 제조를 위한 이러한 방법의 장점은 광학 격자 구조를 포함하는, 광의 효율적인 방출과 관련하여 최적화된 발광 장치가 안전한 방식과 저비용 방식으로 제조될 수 있다는 것이며, 평탄화에 의해 전기 특성이 손상되지 않는다.
또 다른 실시 예에 따라, 평탄화된 중간층은 다음의 단계들을 사용하여 제조될 수 있다: 제 1 격자 구조 베이스 층을 전극 층 상에 적용하는 단계, 제 1 일정 간격으로 떨어진 격자 부영역(first spaced-apart lattice sub-region)들 및 노출된 중간 영역들을 획득하기 위하여 제 1 격자 구조 베이스 층을 패턴화하는 단계, 제 1 일정 간격으로 떨어진 격자 부영역들과 노출된 중간 영역들 상에 제 2 격자 구조 베이스 층을 적용하는 단계, 광학 격자 구조를 포함하는 평탄화된 중간층을 획득하기 위하여 제 2 격자 구조 베이스 층을 평탄화하는 단계. 발광 장치를 제조하기 위한 방법의 또 다른 실시 예는 부가적으로 평탄화된 중간층 상에 또 다른 광학 격자 구조를 포함하는 또 다른 평탄화된 중간층을 발생시키는 단계를 포함한다. 평탄화된 또 다른 중간층은 적어도 제 1 및 제 2 주 표면 사이의 영역들에서 전도성이다.
그 뒤에, 종래의 유기 발광 다이오드 구조들의 중요 특성들이 또 다른 종래 기술 문헌들을 사용하여 설명될 것이다. 부가적으로 본 발명이 기초로 하는 목적을 고려할 때 본 발명의 발명자들의 결과들과 결론들이 강조될 것이다.
광 방출의 문제를 해결하기 위한 서로 다른 접근법들이 조사되었는데, 3가지 서로 다른 유기 발광 다이오드 설정 접근법이 구별되었다. 한편으로는, 광은 투명한 상부 전극을 통하여 기판으로부터 일정 간격으로 떨어져 마주보는 측면으로 직접적으로 방출될 수 있다. 그러한 유기 발광 다이오드들은 상부 발광(top-emitting) 유기 발광 다이오드들로 불린다. 여기서, 불투명 기판이 사용된다. 투명 기판을 사용할 때, 광은 또한 기판 자체를 통하여 방출될 수 있다. 기판을 통하여 방출하는 유기 발광 다이오드들은 하부 발광(botton-emitting) 유기 발광 다이오드들로 불린다. 투명한 기판은 기판 접촉과 불투명한 상부 접촉이 여기서 사용된다. 부가적으로, 이른바 투명한 유기 발광 다이오드들에서, 광은 투명한 기판과 투명한 상부 접촉을 사용하여 기판 면과 상부 접촉 상에 방출될 수 있다. 하부 발광 유기 발광 다이오드들에서, 방출 효율은 예를 들면, 기판의 패턴화[2] 또는 러프닝(roughning)[3]에 의해, 기판 내에 묶인 광을 방출함으로써 향상될 수 있다. 여기서 층들의 산란[4] 또는 낮은 굴절률의 층들[5]을 소개하는 부가적인 접근법들이 존재한다.
특히 광의 굴절에 의한 광의 전파에 영향을 미치기 위하여 주기적으로 패턴화된 층들의 사용이 특히 중요하다. 서로 다른 굴절률, 방출된 광이 파장의 크기의 순서로 존재하는 주기 길이의 재료들로 만들어지는 광학 격자들은 광을 특히 외부로 유도할 수 있다. 여기서, 방출되는 광의 각 분산이 광의 방출이 최적화되는 것과 같이 영향을 받을 수 있다. 이는 특정 각 범위로 방출되는 광의 그러한 부분만이 사용되는 특정 적용들에서 특히 중요하다. 이러한 일례가 유기 발광 다이오드에 의해 발생되는 광이 단지 한정된 구멍을 포함하는 또 다른 광학 소자들을 통하여 유도되는 마이크로 디스플레이이다. 여기서 방출된 방사선의 각 의존의 특정 영향이 또한 그러한 적용들의 시스템 효율을 상당히 향상시킬 수 있다.
유기 모드들 내에 묶인 광을 효율적으로 방출할 수 있도록 하기 위하여, 예를 들면, 유기층들에 아주 가깝게 주기적인 패턴들을 위치시키기 위하여 유기 발광 다이오드들 또는 하부 발광 유기 발광 다이오드들에서 시도되었다. 본 발명의 발명자들은 광학 격자 구조를 전극들 사이에 통합하는 것이 어려운데 그 이유는 유기 재료들이 예를 들면, 온도에 대한 민감성 때문에 격자 제조의 공정들을 제한하기 때문이라는 사실을 발견하였다. 존재하는 해결책들에서, 이러한 문제는 처음에는 격자를 패턴화하는 단계 및 그리고 나서 유기층들을 증착하는 단계의 공정을 실행함으로써 우회되었다. 여기서 종래의 실시 예는 그때 기판 전극을 증착하기 위하여 기판 또는 중간층을 패턴화하는 것이다[7, 8, 9]. 전극 및, 따라서 또한 유기층은 그 결과 패턴화된 기판과 동일한 위상을 나타낸다. 또 다른 실시 예들은 기판 상에 증착된 전극의 후-패턴화[미국특허 제 2004/0012326 A1] 또는 전극 상의 주기적인 패턴들의 증착[미국특허 제 2010/028368 A1]을 포함한다. 이러한 실시 예들에서, 전극의 위상은 유기층 상으로 전달된다.
유기층이 패턴화되고 따라서 비-평면의 표면 상에 증착되는 그러한 해결 변형들과 관련하여, 본 발명의 발명자들은 광의 방출이 이상적이 아니라는 사실을 발견하고 인식하였다. 그 이유는 유기층의 층 두께가 패턴화의 직접적인 결과로서, 전체 조명 영역에 걸쳐 일정하지 않기 때문이다. 금속 전극들의 패턴화는 차례로 광 흡수를 야기하고 그 결과 광의 방출에서의 악화를 야기할 수 있는 플라스몬 모드들의 여기를 야기한다. 게다가, 유기 발광 다이오드의 전기 특성들이 이에 의해 손상된다는 사실을 발견하였다. 패턴화에 의해 야기되는 모서리들과 경사도들은 바람직하게는 전극들 사이의 단락 및 누설 전류의 증가를 야기할 수 있다.
(반) 투명 기판 전극들을 포함하는 투명한 기판들 상의 하부 발광 유기 발광 다이오드들을 위한 또 다른 현재 해결책은 기판과 전극 사이에 격자 구조를 위치시키는 것이다[미국특허 제 2009/0015142 A1, 미국특허 제 2006/0071233 A1, 미국특허 제 7696687 B2, 미국특허 제 2007/0241326 A1]. 여기서, 유기 발광 다이오드의 전기 특성은 위의 세 가지 해결책과 동일한 정도로 손상되지 않는다. 그러나, 본 발명의 발명자들은 광의 방출이 주로 전극과 기판 사이의, 유기층으로부터 광학 격자의 원격 위치에 기인하여 이상적이 아니라는 사실을 발견하고 인식하였다.
본 발명의 실시 예들은 첨부된 도면들을 참조하여 아래에 설명될 것이다.
도 1은 일 실시 예에 따라, 광학 격자 구조를 갖는 중간층을 포함하는 층 어레인지먼트를 포함하는 발광 장치의 단면도이다.
도 2는 발광 장치의 사시도, 및 상응하는 최적화의 파라미터의 도면이다.
도 3은 또 다른 실시 예에 따라, 광학 격자 구조와 측면 전하 전송 층을 갖는 중간층을 포함하는 층 어레인지먼트를 포함하는 발광 장치의 단면도이다.
도 4는 또 다른 실시 예에 따라, 광학 격자 구조와 거리 층(distance layer)을 갖는 중간층을 포함하는 층 어레인지먼트를 포함하는 발광 장치의 단면도이다.
도 5는 또 다른 실시 예에 따라, 광학 격자 구조들, 측면 전하 전송 층들 및 도 다른 거리 층들을 갖는 두 개의 중간층을 포함하는 층 어레인지먼트를 포함하는 발광 장치의 단면도이다.
도 6a-6e는 일 실시 예에 따라, 5 과정의 서브-단계를 사용하는 발광장치를 제조하기 위한 방법을 도시한다.
도 1은 일 실시 예에 따라, 광학 격자 구조를 갖는 중간층을 포함하는 층 어레인지먼트를 포함하는 발광 장치의 단면도이다.
도 2는 발광 장치의 사시도, 및 상응하는 최적화의 파라미터의 도면이다.
도 3은 또 다른 실시 예에 따라, 광학 격자 구조와 측면 전하 전송 층을 갖는 중간층을 포함하는 층 어레인지먼트를 포함하는 발광 장치의 단면도이다.
도 4는 또 다른 실시 예에 따라, 광학 격자 구조와 거리 층(distance layer)을 갖는 중간층을 포함하는 층 어레인지먼트를 포함하는 발광 장치의 단면도이다.
도 5는 또 다른 실시 예에 따라, 광학 격자 구조들, 측면 전하 전송 층들 및 도 다른 거리 층들을 갖는 두 개의 중간층을 포함하는 층 어레인지먼트를 포함하는 발광 장치의 단면도이다.
도 6a-6e는 일 실시 예에 따라, 5 과정의 서브-단계를 사용하는 발광장치를 제조하기 위한 방법을 도시한다.
도면들을 사용하여 아래에 더 상세히 본 발명을 설명하기 전에, 다른 도면들에서 동일한 기능 또는 효과를 갖는 구성요소들과 구조들을 위하여 동일한 참조 번호가 제공되는 구성요소들과 구조들의 서로 다른 실시 예에 나타내는 설명은 교환될 수 있고 상호 적용될 수 있는 것과 같이 동일한 구성요소들과 구조들에 동일한 참조 번호들이 제공된다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전자발광 발광 장치(1)가 도 1을 참조하여 설명된다. 특히, 도 1은 기판(13) 상에 적용되는 발광 장치(1)의 층 어레인지먼트(10)를 도시한다. 층 어레인지먼트(10)는 모두 예를 들면, 알루미늄과 같은 전도성 재료를 포함하는, 제 1 전극 층(12)과 제 2 전극 층(14)을 포함한다. 유기 재료로 만들어지는 발광 층(16)은 두 전극 층(12 및 14) 사이에 배치된다. 그러한 발광 층들은 흔히 일부 개별 유기층들을 포함하는 층 스택들로서 구현될 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 광학 격자 구조를 포함하는 중간층(18)이 제 1 전극 층(12)과 발광 층(18) 사이에 제공된다. 중간층(18)의 제 1 주 표면(18c)은 발광 층(18)을 마주보며, 제 2 주 표면(18d)은 제 1 전극 층(12)을 마주본다. 중간층(18)은 본 실시 예에서 제 1 격자 부영역들(18a)과 제 2 격자 부영역들(18b)을 사용하여 구현되는 광학 격자 구조를 포함한다. 격자 부영역(18a 및 18b)은 서로 다른 굴절률을 나타내며 격자 부영역들(18a 및 18b)의 측면 폭들(b18a 및 b18b)의 합과 상응하는 주기 길이에서 주기적으로 배치된다. 이러한 실시 예에서, 격자 부영역(18a 및 18b)의 측면 폭들(b18a 및 b18b)은 동일하며, 격자 부영역들(18a 및 18b)은 또한 적용 분야에 따라, 중간층(18)의 광학 특성들이 격자 구조에 따라 조정가능하거나 선택가능하도록 하기 위하여 서로 다른 폭(b18a 및 b18b)을 나타낼 수 있다. 중간층(18) 및, 따라서 또한 격자 부영역들(18a 및 18b)은 이러한 실시 예에서 제 1 및 제 2 주 표면(18c 및 18d) 사이에 일정한 층 두께(h18)를 갖는다. 그 위에 전극 및, 따라서 층 어레인지먼트(10)가 배치되는 기판(13)은 바람직하게는 불투명한 실리콘 또는 투명한 유리를 포함한다. 이러한 실시 예의 기능의 방식이 아래에 더 상세히 설명될 것이다.
제 1 전극 층(12)과 제 2 전극 층(14) 사이의 전류에 의해 그리고 발광 유기층(16)을 통하여 유기층(16) 내에 발생하도록 발광이 여기된다. 방출된 광을 효율적으로 방출하고 기판 또는 유기 모드들 내의 손실을 방지하기 위하여, 중간층(18) 내의 방출된 광 또는 광 모드들은 광학 격자 구조에 의해 유도하거나 지향된다. 광 모드들의 이러한 지향은 바람직하게는 서로 다른 굴절률을 나타내는 광학 격자 구조 또는 격자 부영역들(18a 및 18b)에서의 굴절에 의해 발생한다. 굴절률의 구배를 형성하기 위하여, 제 1 및 제 2 격자 부영역들(18a 및 18b)은 서로 다른 재료 특성들 및/또는 서로 다른 재료들을 나타낸다. 제 1 전극 층(12)과 제 2 전극 층(14) 사이에 흐르는 전류는 적어도 제 1 및 제 2 주 표면들(18a 및 18d) 사이의 영역들에서 전도성인 중간층(18)을 구현하거나 또는 전도성 재료로 만들어지는 격자 부영역들(18a 및 18b) 중 적어도 하나를 구현함으로써 가능해진다.
유기 발광 층(16)의 전기 특성들을 손상시키지 않기 위하여, 발광 층(16)은 이상적인 경우에서 평면의, 주로 제 1 주 표면(18c)인 표면 상에 배치된다. 제조 이유들로 인하여 이상적인 평면의 표면을 발생시키는 것이 불가능하기 때문에, 한편으로는 유기층(16)의 평면구조에 대한 요구사항을 만족시키고, 다른 한편으로는 제조 관점에서 생산될 수 있는 허용 범위가 결정된다. 이러한 실시 예에서 결정된 허용 범위는 +/- 50 ㎚(또는 +/- 20 ㎚) 이하의 범위 내에 존재하는 제 1 주 표면(18c)의 불균질성을 명시하는데, 즉, 이상적인 평면 레벨의 광학 격자 구조의 영역 내의 제 1 주 표면(18c)의 지점의 최대 편차는 제 1 방향(발광 층(16)의 방향) 또는 제 2, 반대편의 방향(제 1 전극 층(12)의 방향)에서 50 ㎚이다. 여기서 중간층(18)의 광학 격자 구조의 영역 외부 또는 유기층(16)의 발광 영역들 외부의 큰 불균질성이 허용될 수 있다는 것에 유의하여야 하는데 그 이유는 이러한 영역들 내의 균질성은 결과로서 생기는 전기 및 광학 특성들에 무시해도 될 정도의 영향을 갖기 때문이다. 일반적으로 유기 발광 층(16)의 전기 특성은 이러한 허용 범위 내의 불균질성에 의해 상당히 손상되지 않으며, 일반적인 평탄화 방법들이 +/- 50 ㎚ 이하의 최대 표면 불균질 또는 거칠기를 갖는 표면들을 발생시킨다는 사실에 의해 +/- 50 ㎚의 허용 값이 달성된다. 표면 불균질성의 근간은 예를 들면, 화학적 기계적 연마(CMP)와 같은 평탄화 방법들에서, 연삭(grinding) 공정 후에 공정들 또는 거칠기에 의해 야기되는 표면 불균질성이 여전히 존재한다는 사실이다. 평탄화할 때, 두 격자 부영역(18a 및 18b) 중 하나는 방지 층 또는 식각 방지 층(etch stop layer)으로서 역할을 한다. 오히려, 제 1 및 제 2 격자 서브영역(18a 및 18b)을 포함하는 중간층(18)을 평탄화할 때, 이른바 단계들이 발생하는데, 그 이유는 격자 서브영역들(18a 및 18b)이 평탄화 효과를 갖는 서로 다른 재료 특성을 나타내기 때문이다. 여기서 서로 다른 형태의 유기층들은 배경의 표면 불균질성에 대한 서로 다른 요구사항을 제기하며 따라서 또 다른 실시 예들에서 주 표면(18c)은 +/- 20 ㎚, +/- 10 ㎚ 또는 +/- 5 ㎚의 허용 범위 내의 평면인 것에 유의하여야 한다.
도 2a는 층 스택으로서 유기 방출 층(16)이 구현되는 발광 장치의 또 다른 실시 예를 도시한다. 도 2b는 중간층(18)의 층 두께(h18) 상의 광 방출 효율의 의존성을 도시한다. 도 2c는 층 스택의 유기층들(홀 전송 층) 중 어느 하나의 주기 길이와 층 두께 상의 광 방출 효율의 의존성을 도시한다.
도 2a는 녹색 스펙트럼 부에서 광을 방출할 수 있는 인광(phosphorescent) 발광 장치(유기 발광 다이오드)의 바람직한 일 실시 예를 도시한다. 이러한 실시 예에서, 양극으로서 언급되는 제 1 전극 층(12)은 200 ㎚의(예를 들면, 180 내지 240 ㎚와 같은) 층 두께의 알루미늄을 포함한다. 음극으로서 언급되는 제 2 전극 층(14)은 반투명 은(silver)을 포함하고 바람직하게는 20 ㎚의 층 두께를 갖는다. 이러한 실시 예에서의 발광 층(16)은 5개의 개별 층을 포함하는 층 스택에 의해 실현된다. 제 1 개별 층은 호스트(host)로서 N',N'-테트라키스(tetrakis)-(4-메톡시페닐(methoxyphenyl))-벤지딘(benzidine) (MeO-TPD) 및 도판트(dopant)로서 2,3,5,6-테트라플루오로(tetrafluoro)-7,7,8,8,-테트라시이아노키노디메탄(tetracyanoquinodimethane)을 포함하는 홀 전송 층(16a, HTL)이다. 제 2 개별 층은 전자 차단 층(16b, EBL)이며 2,2',7,7'-테트라키스-(N,N-디페닐아미노(diphenylamino))-9,9'-스파이로바이플루오렌(spirobifluorene) (Spiro-TAD)을 포함한다. 제 3 개별 층은 바람직하게는 20 ㎚의(예를 들면, 5 내지 25 ㎚와 같은) 층 두께를 포함하고 4,4',4"-트리스(tris)(N-카르바졸일(carbazolyl))-트리페닐알라닌(triphenylalanine) (TATA) 또는 2,2',2"-(1,3,5-벤젠트리일(benzenetriyl))-트리스[1-페닐-1＞H-벤지미다졸(benzimidazole)] (TPBI)의 매트릭스 내에 도핑된, 녹색 인광 이미터(emitter) 트리스(2-페닐피리딘(phenylpyridine))-이리튬(iridium)[Ir(ppy)3]으로서 구현되는 이중 방출 층(16c, double EML)이다. 제 4 개별 층은 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline, Bphen)으로 만들어지는 홀 차단 층(16d, HBL)이다. 유기층(16)의 마지막 개별 층은 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린과 세슘(cesium)을 포함하는 전자 전송 층(16e, ETL)이다. 전자 차단 층(16b)과 홀 전송 층(16a)은 바람직하게는 10 ㎚의(예를 들면, 5 내지 15 ㎚와 같은) 층 두께를 나타낸다. 중간층(18)은 바람직하게는 선형 광학 격자 구조를 형성하기 위하여 두 가지 재료, 주로, 제 1 격자 부영역들(18a)을 위한 도핑된 비정질(amorphous) 실리콘 및 제 2 격자 부영역들(18b)을 위한 실리콘 산화물을 포함한다.
도 2a에 도시된 발광 장치의 결과로서 생기는 기능의 모드는 도 1에 도시된 기능 모드와 상응하는데, 도시된 발광 장치는 녹색 스펙트럼 부에서 광을 방출할 수 있다. 유기층들 내에 다른 유기 재료들을 포함하는 발광 장치들은 다른 스펙트럼 부들을 방출할 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 광 방출의 효율에 영향을 미치는 서로 다른 파라미터들이 아래에 설명될 것이다. 일반적으로, 광학 격자 구조의 주기 길이(b18a+b18b)는 상응하게 방출되거나 및/또는 선택되는 광의 파장에 의존한다는 것에 유의하여야 한다. 그 결과, 주기 길이는 영역들 내에서 파장의 값의 0.2부터 5.0배까지의 범위 내에 존재하는 것과 같이 방출되는 광의 파장으로 조정된다. 본 실시 예에 따라 방출되는 광의 녹색 스펙트럼 부를 갖는 발광 장치들을 위하여, 바람직하게는 800 ㎚의(예를 들면, 700 내지 900 ㎚와 같은) 광학 격자 구조의 주기 길이가 이상적이다. 층 두께와 관련하여, 최대 방출 효율은 바람직하게는 205 ㎚의(예를 들면, 180 내지 230 ㎚와 같은) 전자 전송 층의 층 두께가 선택되고 홀 전송 층의 층 두께가 상응하게 40 ㎚로(예를 들면, 30 내지 65 ㎚와 같이) 설정될 때 달성될 수 있다.
중간층(18)의 주기 길이, 층 두께(h18) 및 홀 전송 층(16a)의 층 두께 파라미터들의 정확한 결정 및/또는 최적화가 도 2a 및 2b를 참조하여 설명될 것이다.
도 2b는 수치 시뮬레이션에 의해 결정된 그래프(41)를 사용하여 중간층(18)의 층 두께(h18)에 의존하여 방출되는 광의 녹색 스펙트럼 부에서 발광 장치의 광의 방출 효율의 다이어그램을 바람직하게 도시한다. 광 방출의 최대 효율은 60 ㎚의 층 두께(h18)에서 존재하고(예를 들면, 50 및 65 ㎚와 같은) 광 방출의 최소 효율은 20 ㎚의 층 두께(h18)에서 존재한다. 그 결과, 도 2a에 도시된 실시 예에서, 층 두께(h18)는 60 ㎚가 되도록 결정된다. 설명된 실시 예의 방출 효율은 27%인데, 이는 광학 격자 구조를 포함하지 않는 구성의 20%의 방출 효율과 비교하여 35%의 증가이다. 일반적으로, 약 5 및 1000 ㎚ 사이의 값을 갖는 중간층의 층 두께(h18)는 방출되는 광의 빈도에 의존하며 바람직하게는 광학 격자 구조의 전체 폭에 걸쳐 동일하게 유지하기 위한 광학 특성들을 위하여 일정하다.
도 2c는 녹색 스펙트럼 부에서 광을 방출할 수 있는 발광 장치의 유기층 스택의 홀 전송 층(16a)의 층 두께들에 의존적인 주기 길이를 다르게 할 때 광을 방출하는 효율의 시뮬레이션 결과를 도시한다. 여기서 주기 길이는 홀 전송 층(16a)의 층 두께로 표시되는데, 서로 다른 색 라인들은 광 방출의 효율을 도시하거나 표현하기 위한 것이다. 광을 방출하는 효율은 영역들(43)에서 상대적으로 높은 것으로 나타난다. 영역(43)은 550 및 1000 ㎚ 사이의 주기 길이 및 30 및 65 ㎚ 사이의 홀 전송 층(16a)의 층 두께를 넘어 확장하는데, 절대 최대(표시된 영역(45) 참조)는 약 800 ㎚의 주기 길이 및 40 ㎚의 층 두께에서이다. 그 결과, 도 2a에 도시된 실시 예에서, 상호 의존적인, 홀 전송 층(16a)의 주기 길이와 층 두께 파라미터들은 광을 방출하는 최대 효율과 상응하게 결정된다(표시된 영역(45) 참조).
또 다른 실시 예에 따르면, 중간층의 광학 특성들은 아래에 더 상세히 설명될, 또 다른 파라미터들을 통하여 조정된다. 제 1 및 제 2 격자 부영역들(18a 및 18b)의 서로 다른 굴절률은 격자 부영역들(18a 및 18b)의 서로 다른 특성들 및/또는 서로 다른 재료들로부터 야기한다. 격자 부영역들(18a 및 18b)의 서로 다른 굴절률은 상호 의존적이고, 발광 장치의 또 다른 층들의 굴절률들에 의존하며, 방출되는 광의 파장에 의존한다. 제 1 및/또는 제 2 격자 부영역(들)(18a 및/또는 18b)의 재료 또는 재료 특성은 바람직하게는 제 1 전극 층(12) 및 제 1 또는 제 2 격자 부영역들(18a 또는 18b) 사이의 서로 다른 굴절률의 인터페이스들을 형성하기 위하여 제 1 전극 층(12)의 재료 또는 재료 특성과 다르며 따라서 광학 특성을 조정한다. 중간층(18)의 광학 특성에 영향을 미치는 또 다른 파라미터는 또한 광이 방출되는 파장에서의 흡수 길이가 적어도 50 ㎚인 것과 같이 방출되는 광의 파장에 의존하여 조정되는 격자 부영역들의 흡수 길이이다. 효율적으로 그리고 보정각으로 묶인 광 모드들을 방출하기 위하여 바람직하게는 사각(oblique-angled), 직사각형, 중심 직사각형, 육각형 또는 정사각형 브라베(Bravais) 격자 또는 준결정(quasi-crystal)과 상응할 수 있는 광학 격자 구조 자체가 방출 효율 상에 또 다른 영향을 미친다.
도 3은 또 다른 실시 예에 따른 발광 장치(24)를 도시한다. 발광 장치(1)와 비교할 때, 발광 장치(24)는 중간층(18)과 발광 층(16) 사이에 배치되는 전도성 재료로 만들어지는 부가적인(선택적인) 측면 전하 전송 층(26)을 포함한다. 측면 전송 층(26)은 중간층(18)의 제 1 평면의 주 표면(18c) 상에 적용되며, 중간층(18)에서와 같이, 발광 층(16)과 관련된 평면의 주 표면을 포함한다.
기능과 관련하여, 발광 장치는 기본적으로 도 1의 발광 장치(1)와 상응한다. 측면 전하 전송 층(26)은 중간층(18)의 평면의 제 1 주 표면(18c) 상에 적용되고 전류가 영역에 걸쳐 가능한 한 일정하게 흐르도록 보장하거나, 혹은 유기층(16)의 전체 활성 폭 혹은 유기층(16)의 픽셀 또는 서브픽셀에 걸쳐 유기 방출 증(16)을 통한 제 1 및 제 2 전극 층들(12, 14) 사이의 가장 균질의 전류 밀도 분포의 보장을 제공한다. 그 뒤의 목적은 중간층(18)이 예를 들면, 제 1 또는 제 2 격자 부영역들(18a 또는 18b) 중 어느 하나에서와 같은 영역들에서만 전도성이라는 사실에 기인하여 발생하는 효과들을 제거하는 것이다. 이러한 종류의 효과는 특히 긴 주기 길이들의 격자 구조들에서 발생한다. 일반적인 전하 전송 길이들은 격자 부영역들(18a 및 18b)의 측면 폭들(b18a, b18b)과 상응한다. 이들은 일반적으로 전극 층(12)의 전하 전송 길이들을 결정하는 유기층의 활성 폭보다 훨씬 작다. 따라서 전극 층(12)과 비교할 때, 낮은 전도도도 측면 전하 전송 층(26)을 위하여 충분하다. 측면 전하 전송 층(26)은 얇은 전도성의, 바람직하게는 예를 들면, 비정질 실리콘과 같은, 투명한 재료로 만들어진다. 부가적으로, 예를 들면, 바람직하게는 높은 흡수 길이의, 인듐 주석 산화물(indium tin oxide) 또는 다른 투명한 전도성 산화물과 같은 다른 전도성 재료들이 사용될 수 있다.
도 4는 또 다른 실시 예에 따른 발광 장치(28)를 도시하는데, 이는 발광 장치(1)와 비교할 때, 부가적으로 중간층(18)과 제 1 전극 층(12) 사이에 (선택적인) 거리 층(30)을 포함한다. 기본적으로, 발광 장치(28)의 기능은 발광 장치(1)의 기능과 상응한다.
거리 층(30)은 공진기 내의, 즉, 전극 층들(12 및 14)의 층 어레인지먼트 내의 중간층(18)의 위치를 최적화를 제공한다. 거리 층(30)의 층 두께는 최적화 목적을 위하여 조정된다. 거리 층(30)은 그것의 전도도와 관련하여 전극 층(12)과는 다르다. 거리 층(30)은 전류 전송만을 제공하며, 전극 층(12)과 비교할 때 낮은 전도도로도 충분한 것과 같이 전체 활성 영역에 걸쳐 전하 운반자(carrier)들의 측면 분포를 제공하지는 않는다. 거리 층(30)은 바람직하게는 예를 들면, 비정질 실리콘, 또는 투명하고 전도성의 금속 산화물과 같은, 도핑된 반도체로 만들어질 수 있고 바람직하게는 긴 흡수 길이를 포함할 수 있다.
도 5는 격자 구조들을 포함하는 중간층이 두 개의 중간층(18_1, 및 18_2)을 포함하는 중간층 스택(18)으로서 형성되는 또 다른 실시 예의 발광 장치(32)를 도시한다. 두 개의 중간층(18_1, 및 18_2)은 각각 광학 격자 구조를 포함한다. 층 스택은 측면 전하 전송 층들(26_1 및 26_2) 및 거리 층들(30_1 및 30_2)을 더 포함할 수 있다. 발광 장치(32)는 그 위에 전극 층(12)이 배치되는 기판(13)을 포함한다. 발광 층(16)은 제 1 전극 층(12)과 제 2 전극 층(14) 사이에 배치된다. 두 개의 중간층(18_1 및 18_2)은 이러한 발광 층(16)과 제 1 전극 층(12) 사이에 위치된다. 발광 층(16)에 가깝게 배치되는 제 1 중간층(18_1)은 광학 격자 구조의 제 1 격자 서브영역(18a_1)과 2 격자 서브영역들(18b_1)을 포함한다. 발광 층(16)을 마주보는 제 1 주 표면(18c_1) 상의 측면 전하 전송 층(26_1)은 중간층(18_1)과 발광 층(16) 사이에 배치된다. 제 1 전극 층(12)을 마주보는 제 2 주 표면(18d_1) 상에 거리 층(30_1)이 제공된다. 제 1 전극 층(12)에 가깝게 배치되는 제 2 주 표면(18d_1)은 유사하게 제 1 격자 서브영역(18a_2)과 2 격자 서브영역들(18b_2)을 포함한다. 중간층(18_1)과 유사하게, 또 다른 측면 전하 전송 층(26_2)이 중간층(18_2)의 발광 층(16)을 마주보는, 제 1 주 표면(18c_2) 상에 제공되며 또 다른 거리 층(30_2)이 제 1 전극 층(12)을 마주보는 제 2 주 표면(18d_2) 상에 제공된다.
기능과 관련하여, 발광 장치(32)는 이전에 언급된 실시 예들과 상응하며, 그것의 광학 격자구조를 포함하는 부가적인 중간층(18_2)이 일부 광학 격자 구조들의 효과와 중합하도록 중간층(18_1)에 평행하도록 배치된다. 결과적으로, 중간층(18_2)은 중간층(18_1)과 비교할 때, 예를 들면, 서로 다른 주기 길이와 같은, 서로 다른 격자 특성들을 포함한다. 여기서, 한편으로는 일부 색들을 위하여 방출이 최적화되고, 다른 한편으로는 동시에 광이 특히 일부 방향들로 방출하도록 허용될 수 있다. 이전에 언급된 실시 예들과 유사하게, (선택적인) 측면 전하 전송 층들(18_1 및 18_2)은 각각 비전도 격자 서브영역들(18a_1 또는 18b_1 및 18a_2 또는 18b_2)의 폭(b18)에 걸쳐 전하 운반자의 측면 전송의 보장을 제공한다. 또한 이전에 언급된 실시 예들과 유사하게, (선택적인) 거리 층들(30_1 및 30_2)은 층 어레인지먼트 내의 중간층들(18_1 및 18_2)의 위치의 최적화를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전자발광 발광 장치(1)를 제조하는 바람직한 방법(100)이 도 6a 내지 6e의 기본 과정 순서를 사용하여 아래에 설명될 것이다. 게다가, 도 6a 내지 6d를 참조할 때, 평탄화된 중간층(18)을 발생시키는 단계가 상세히 도시된다.
도 6a는 발광 장치(1)를 제조하기 위한 방법(100)의 초기 상태를 도시한다. 첫 번째 방법 단계(110)에서, 기판(13)이 제공되고 제 1 전극 층(12)이 그 위에 적용된다. 게다가, 제 1 격자 베이스 층(18a_base)이 그 뒤에 제 1 격자 부영역들(18a)이 형성되는 전극 층(12) 상에 적용된다. 제 1 격자 베이스 층(18a_base) 의 전극 층(12) 상으로의 적용 또는 증착은 바람직하게는 이산화규소(SiO2) 층의 화학 기상 증착법(Vhemical Vapor Deposition, CVD)에 의해 발생한다.
도 6b는 제 1 격자 구조 베이스 층(18a_base)을 패턴화하는 그 뒤의 단계(120)를 도시한다. 도시된 것은 제 1 일정 간격으로 떨어진 격자 부영역들(18a), 및 노출된 중간 영역들(40)을 형성하는 것과 같은 이미 패턴화된 격자 구조 베이스 층이다. 도시된 단계에서, 제 1 일정 간격으로 떨어진 격자 부영역들(18a), 및 노출된 중간 영역들(40)을 획득하기 위하여 격자 구조 베이스 층(18a_base) 또는 이산화규소층이 패턴화된다. 여기서, 이산화규소층은 바람직하게는 그 뒤에 사진평판(photolithography) 과정들에 의해 패턴화되는 포토 레지스트(photo resist)로 덮일 수 있다. 이러한 패턴은 그리고 나서 반응성 이온 에칭(reactive ion etching, RIE)에 의해 이산화규소층으로 전달될 수 있다.
도 6c는 제 2 격자 구조 베이스 층(18b_base)을 제 1 일정 간격으로 떨어진 격자 부영역들(18a) 및 노출된 중간 영역들(40) 상에 적용하는 단계를 도시한다. 여기서, 바람직하게는 도핑된 비정질 실리콘으로 만들어지는, 제 2 격자 구조 베이스 층(18b_base)은 바람직하게는 화학 기상 증착법에 의해, 제 1 일정 간격으로 떨어진 격자 부영역들(18a) 및 노출된 중간 영역들(40) 상에 적용된다.
도 6d는 제 2 격자 구조 베이스 층(18b_base), 결과로서 생기는 제 2 격자 부영역들(18b)을 평탄화하는 그 다음 단계(140)를 도시한다. 그 뒤에, 광학 격자 구조를 포함하는 평탄화된 중간층을 획득하기 위하여 적어도 제 2 격자 구조 베이스 층이 평탄화된다. 여기서, 제 2 격자 구조 베이스 층(18b_base)은 화학 기계적 평탄화 공정(CMP)에 의해 제 1(녹색) 격자 부영역들(18a)에 다시 연마된다. 이산화규소 및 비정질 실리콘에 대한 공정 선택은 제 1 격자 부영역들 상에서의 멈춤을 가능하게 한다. 층 두께(h18) 및, 따라서 격자 높이는 제 1 격자 부영역들(18a)이 평탄화 공정에서 부분적으로 침식되는 것과 같이 이에 의해 제어될 수 있다. 결과로서 생기는 제 1 주 표면(18c)의 평탄화는 공정 의존적이다.
도 6e는 발광 층(16) 및 제 2 전극 층(14)을 적용하는 마지막 단계(150)를 설명하기 위하여 제조를 위한 방법의 최종 단계를 도시한다. 중간층(18)을 발생시킨 후에, 바람직하게는 일부 개별 층들을 포함할 수 있는 발광 층(16)이 제 2 전극 층(14)이 발광 층(16) 상에 적용되기 전에, 중간층(18) 상에 배치된다.
또 다른 실시 예들에 따르면, 위에 설명된 제조 방법은 평탄화된 중간층(18)을 발생시키는 단계 이후에 및/또는 중간층(18)을 평탄화하는 단계 이후에(발광 층(16)을 중간층(18) 상에 배치하는 단계 이전에), 측면 전하 전송 층(26)을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 제조를 위한 방법은 중간층(18)을 발생시키는 단계 이전에, 거리 층(30)을 전극(12) 상에 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 게다가, 이전에 설명된 방법과 유사하게, 도 5에 도시된 실시 예에 따른 발광 장치(32)가 제조될 수 있는데, 중간층(18_1) 및 다시 중간층(18_2)을 위하여 중간층을 발생시키는 단계가 실행된다.
또 다른 실시 예들에 따르면, 층 어레인지먼트는 픽셀들 및/또는 서브픽셀들로 세분화될 수 있다. 픽셀들의 세분화는 디스플레이로서 발광 장치의 사용을 허용한다. 필셀들을 바람직하게는 각각 삼원색 중 하나를 표현할 수 있는 서브픽셀들로 의 세분화에 의해, 서로 다른 강도로 삼원색을 혼합함으로써 픽셀들이 서로 다른 색을 표현하는 것이 가능하다. 픽셀들 또는 서브픽셀들을 선택적으로 구동하기 위하여 발광 장치는 능동적으로 또는 수동적으로 구동될 수 있다. 능동 구동과 함께, 선택적으로 픽셀들을 구동하고 이들을 위한 전류 공급을 가능하게 하는 집적 회로가 기판 상에 배치된다. 수동 구동과 함께, 일부 픽셀들을 포함하는 발광 장치는 매트릭스를 사용하고 구동되고 외부로부터 전류가 공급된다. 수동 형태와 함께, 픽셀들을 구동하기 위한 집적 회로가 또한 발광 장치 다음의 동일한 기판 상에 또는 외부에 배치될 수 있다.
대안으로서, 발광 장치의 층 어레인지먼트는 또 다른 발광 층들을 포함할 수 있다. 이는 바람직하게는 예를 들면, 서로 다른 색의 3개의 발광 층이 차례로 배치될 때 한 영역 내의 서로 다른 색 표현들의 실현을 허용한다.
도 2 및 도 3의 실시 예를 참조하면, 또 다른 실시 예에서, 발광 장치는 측면 전송 층(26) 및 거리 층(30) 모두를 포함한다는 것이 언급된다.
또 다른 대안의 실시 예에서, 중간층(18)은 또 다른 굴절률을 포함하는, 제 1 및 제 2 격자 부영역들과 떨어져 간격을 두는, 또 다른 격자 부영역들을 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 발광 장치(32)는 또 다른 중간층들(18_1, 18_2, 18_3,... 및 18_n)을 포함하는 중간층 스택(18)을 포함할 수 있다.
발광 장치가 설명된 실시 예들은 기판(13)과 전극 층들(12)의 재료 특성들에 따라, 상부 발광 유기 발광 다이오드, 하부 발광 유기 발광 다이오드 및 투명 유기 발광 다이오드 모두로서 사용될 수 있다는 것이 언급된다. 바람직하게는, 상부 발광 유기 발광 다이오드를 위하여, 하부 발광 유기 발광 다이오드와는 대조적으로, 불튜명 기판(13), 반사 전극 층(12) 및 투명 전극 층(14)이 사용된다.
이전에 설명된 실시 예들을 참조하면, 발광 장치의 설정은 영역 위에 존재하거나 및/또는 픽셀들 및/또는 서브픽셀들로 세분화될 수 있으며, 결과적으로 방출된 광은 영역 위로 및/또는 픽셀들 또는 서브픽셀들로 방사될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 기판 및 전도성 재료로 만들어지는 제 1 전극 층, 전도성 재료로 만들어지는 제 2 전극 층, 제 1 전극 층과 제 2 전극 층 사이에 배치되는 유기 재료로 만들어지는 적어도 하나의 발광 층, 및 발광 층 및 두 개의 전극 층 중 어느 하나 사이에 배치되는 광학 격자 구조를 포함하는 적어도 하나의 중간층을 포함하는, 기판 상에 적용되는 층 어레인지먼트를 포함하는 발광 장치가 제공되며, 중간층의 제 1 주 표면은 발광 층을 마주보며 중간층의 제 1 주 표면은 적어도 광학 격자 구조의 영역 내에서 허용 범위 내의 평면이 되도록 형성되며, 중간층은 적어도 그것들의 제 1 주 표면과 제 2 주 표면 사이의 영역들에서 전도성이다.
여기서 허용 범위는 +/- 50 ㎜ 이하의 범위 내에서 제 1 주 표면의 균등성을 허용한다.
광학 격자 구조는 서로 다른 재료들 및/또는 서로 다른 굴절률에서 서로 다른 재료 특성들을 포함하는 제 1 및 제 2 격자 부영역들을 포함하는데, 광학 격자 구조의 주기 길이는 적어도 영역들 내에서, 발광 층에 의해 방출되는 광의 파장으로 조정되며, 중간층의 격자 구조의 주기 길이는 발광 층에 의해 방출되는 광의 파장의 0.2 내지 5.0 배의 범위이며, 제 1 및 제 2 격자 부영역들은 발광 층에 의해 방출되는 광의 파장에서 적어도 50 ㎜의 흡수 길이를 나타낸다.
부가적으로, 층 어레인지먼트는 발광 층과 중간층 사이에 전도성 전하 전송 층을 포함한다.
게다가, 층 어레인지먼트는 중간층 및 전극 층들 중 어느 하나 사이에 부가적으로 균질의, 전도성 거리 층을 포함한다.
여기서, 중간층의 광학 격자 구조는 사각, 직사각형, 중심 직사각형, 육각형 또는 정사각형 브라베 격자와 상응하며, 준결정 되도록 형성된다.
중간층의 층 두께는 또 다른 허용 범위 내에서 일정하며, 1000 ㎜보다 작다,
층 어레인지먼트는 집적 회로에 의해 선택적으로, 수동적으로 또는 능동적으로 구동될 수 있는 픽셀들 및/또는 서브픽셀들로 세분화된다.
중간층 및 제 1, 제 2 전극 층은 여기서 서로 다른 전도성 재료들을 포함한다.
여기서, 층 어레인지먼트는 제 1 중간층과 제 2 전극 층 사이에 배치되는 또 다른 광학 격자 구조를 포함하는 또 다른 중간층을 포함하며, 또 다른 중간층의 제 1 주 표면은 발광 층을 마주보며, 또 다른 중간층의 제 1 주 표면은 적어도 광학 격자 r조의 영역 내에서 허용 범위 내에서 평탄하도록 형성되며, 또 다른 중간층은 적어도 제 1 주 표면과 제 2 주 표면 사이의 영역들에서 전도성이다.
또 다른 실시 예에 따르면, 층 어레인지먼트를 포함하는 발광 장치를 제조하기 위한 방법은 기판을 제공하는 단계, 제 1 전극 층을 기판 상에 배치하는 단계, 광학 격자 구조를 포함하는 평탄화된 중간층을 전극 층 상에 발생시키는 단계를 구비하되, 평탄화된 중간층은 적어도 그것들의 제 1 및 제 2 주 표면 사이의 영역들에서 전도성이며, 및 제 2 전극 층을 발광 층 상에 배치하는 단계를 포함한다.
따라서, 중간층을 발생시키는 단계는 제 1 격자 구조 층을 전극 층 상에 적용하는 단계, 제 1 일정 간격으로 떨어진 격자 부영역들과 및 노출된 중간 영역들을 획득하기 위하여 제 1 격자 구조 베이스 층을 패턴화하는 단계, 제 2 격자 구조 베이스 층을 제 1 일정 간격으로 떨어진 격자 부영역들과 및 노출된 중간 영역들 상에 적용하는 단계, 및 광학 격자 구조를 포함하는 평탄화된 중간층을 획득하기 위하여 제 2 격자 구조 베이스 층을 평탄화하는 단계, 및 평탄화된 중간층 상에 또 다른 광 격자 구조를 포함하는 또 다른 평탄화된 중간층을 발생시키는 단계를 포함하며, 평탄화된 또 다른 중간층은 적어도 그것들의 제 1 및 제 2 주 표면 사이의 영역들에서 전도성이다.
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1 : 전자발광 발광 장치
10 : 층 어레인지먼트
12 : 제 1 전극 층
13 : 기판
14 : 제 2 전극 층
16 : 발광 층
16a : 홀 전송 층
16b : 전자 차단 층
16c : 이중 방출 층
16d : 홀 차단 층
16e : 전자 전송 층
18 : 중간층
18a : 제 1 격자 부영역
18b : 제 2 격자 부영역
18c : 중간층의 제 1 주 표면
18d : 중간층의 제 2 주 표면
18a_base : 제 1 격자 구조 베이스 층
18b_base : 제 2 격자 구조 베이스 층
24 : 발광 장치
26 : 측면 전하 전송 층
28 : 발광 장치
30 : 거리 층
32 : 발광 장치
44 : 중간 영역
10 : 층 어레인지먼트
12 : 제 1 전극 층
13 : 기판
14 : 제 2 전극 층
16 : 발광 층
16a : 홀 전송 층
16b : 전자 차단 층
16c : 이중 방출 층
16d : 홀 차단 층
16e : 전자 전송 층
18 : 중간층
18a : 제 1 격자 부영역
18b : 제 2 격자 부영역
18c : 중간층의 제 1 주 표면
18d : 중간층의 제 2 주 표면
18a_base : 제 1 격자 구조 베이스 층
18b_base : 제 2 격자 구조 베이스 층
24 : 발광 장치
26 : 측면 전하 전송 층
28 : 발광 장치
30 : 거리 층
32 : 발광 장치
44 : 중간 영역
Claims (16)
- 기판(13); 및
전도성 재료로 만들어지는 제 1 전극 층(12), 전도성 재료로 만들어지는 제 2 전극 층(14), 상기 제 1 전극 층(12)과 상기 제 2 전극 층(14) 사이에 배치되고 유기층 스택(16)으로서 형성되는, 유기 재료로 만들어지는 적어도 하나의 발광 층(16), 및 상기 유기층 스택(16)과 상기 두 개의 전극 층들(14) 사이에 배치되는 광학 격자 구조를 포함하는 적어도 하나의 중간층(18)을 포함하는, 상기 기판(13) 상에 적용되는 층 어레인지먼트(10);를 포함하며,
상기 중간층(18)의 제 1 주 표면(18c)은 상기 유기층 스택(16)을 마주보며 상기 중간층(18)의 상기 제 1 주 표면(18c)은 적어도 상기 광학 격자 구조의 영역 내의 허용 범위 내에서 평면이 되도록 형성되며, 상기 중간층(18)은 적어도 상기 제 1 주 표면(18c)과 제 2 주 표면(18d) 사이의 영역들에서 전도성이며,
상기 중간층(18)은 상기 1 및 제 2 격자 서브영역들(18a, 18b)을 포함하며, 상기 격자 서브영역들(18a, 18b)은 일정한 층 두께(h18)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치(1, 24, 28, 32).
- 제 1항에 있어서, 상기 허용 범위는 +/- 50 ㎜ 이하의 범위의 제 1 주 표면(18c)의 불균질성을 표현하는 것을 특징으로 하는 발광 장치(1, 24, 28, 32).
- 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 격자 부영역들(18a, 18b)은 서로 다른 재료들 및/또는 서로 다른 굴절률에서 서로 다른 재료 특성들을 포함하며, 상기 광학 격자 구조의 상기 주기 길이(b18a + b18b)는 적어도 영역들에서 상기 발광 층(16)에 의해 방출되는 상기 광의 파장으로 조정되는 것을 특징으로 하는 발광 장치(1, 24, 28, 32).
- 전 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중간층(18)의 상기 격자 구조의 상기 주기 길이(b18a + b18b)는 상기 발광 층(16)에 의해 방출되는 광기 광의 파장의 0.2 내지 5배의 범위인 것을 특징으로 하는 발광 장치(1, 24, 28, 32).
- 제 2항 또는 3항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 격자 부영역들(18a, 18b)은 상기 발광 층(16)에 의해 방출되는 광의 파장에서 적어도 50 ㎜의 흡수 길이를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치(1, 24, 28, 32).
- 전 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 층 어레인지먼트(10)는 부가적으로 상기 방출 층(16)과 상기 중간층(18) 사이에 전도성 전하 전송 층(26)을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치(1, 24, 28, 32).
- 전 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 층 어레인지먼트(10)는 부가적으로 상기 중간층(18) 및 상기 전극 층(12, 14) 중 어느 하나에 사이에 균질의 전도성 거리 층(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치(1, 24, 28, 32).
- 전 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중간층(18)의 상기 광학 격자 구조는 사각, 직사각형, 중심 직사각형, 육각형 또는 정사각형 브라베 격자와 상응하거나 혹은 준결정으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 장치(1, 24, 28, 32).
- 전 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중간층(18)의 상기 층 두께(h18)는 또 다른 허용 범위 내에서 일정하며 1000 ㎜보다 작은 것을 특징으로 하는 발광 장치(1, 24, 28, 32).
- 전 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 층 어레인지먼트는 집적 회로에 의해 선택적으로, 수동적으로 또는 능동적으로 구동될 수 있는 픽셀들 및/또는 서브픽셀들로 세분화되는 것을 특징으로 하는 발광 장치(1, 24, 28, 32).
- 전 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중간층(18) 및 상기 제 1, 제 2 전극 층들(12, 14)은 서로 다른 전도성 재료들을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치(1, 24, 28, 32).
- 전 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 층 어레인지먼트(10)는 상기 제 1 중간층(18_1)과 상기 제 1 전극 층(12) 사이에 배치되는 또 다른 광학 격자 구조를 포함하는 또 다른 중간층(18_2)을 포함을 포함하며, 상기 또 다른 중간층(18_2)의 제 1 주 표면(18c_2)은 상기 발광 층(16)을 마주보며, 상기 또 다른 중간층(18_2)의 상기 제 1 주 표면(18c_2)은 적어도 상기 광학 격자 구조의 영역들 내의 허용 범위 내에서 평면이 되도록 형성되며, 상기 또 다른 중간층은 적어도 상시 제 1 주 표면(18c_2)과 제 2 주 표면(18d_2) 사이의 영역들에서 전도성인 것을 특징으로 하는 발광 장치(1, 24, 28, 32).
- 전 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기층 스택(18)은 홀 전송 층(16a), 전자 차단 층(16b), 이중 이미터 층(16c), 홀 차단 층(16d) 및/또는 전자 전송 층(16e)을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치(1, 24, 28, 32).
- 전 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중간층(18)은 실리콘 재료, 비정질 실리콘 재료, 실리콘 산화물 재료 및/또는 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치(1, 24, 28, 32).
- 층 어레인지먼트(10)를 포함하는 발광 장치(1, 24, 28, 32)를 제조하기 위한 방법에 있어서,
기판(13)을 제공하는 단계(110);
제 1 전극 층(12)을 상기 기판(12) 상에 배치하는 단계(110);
광학 격자 구조를 포함하는 평탄화된 중간층(18)을 상기 전극 층(12) 상에 발생시키는 단계(110, 120, 130, 140)를 구비하되, 상기 평탄화된 중간층(18)은 적어도 제 1 및 제 2 주 표면(18c, 18d) 사이의 영역들에서 전도성이며;
발광 층(16)을 상기 중간층(18) 상에 배치하는 단계(150); 및
제 2 전극 층(14)을 상기 발광 층(16) 상에 배치하는 단계(150);를 포함하며,
상기 중간층을 발생시키는 단계는:
제 1 격자 구조 베이스 층(18a_base)을 상기 전극 층(12) 상에 적용하는 단계(110);
제 1 제 1 일정 간격으로 떨어진 격자 부영역들(18a) 및 노출된 중간 영역들(40)을 획득하기 위하여 상기 제 1 격자 구조 베이스 층(18a_base)을 패턴화하는 단계(120);
상기 제 1 제 1 일정 간격으로 떨어진 격자 부영역들(18a) 및 상기 노출된 중간 영역들(40) 상에 제 2 격자 구조 베이스 층(18b_base)을 적용하는 단계; 및
상기 광학 격자 구조를 포함하는 상기 평탄화된 중간층(18)을 획득하기 위하여 적어도 제 2 격자 구조 베이스 층(18b_base)을 평탄화하는 단계(140);를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치(1, 24, 28, 32)를 제조하기 위한 방법.
- 제 14항에 있어서,
또 다른 광학 격자 구조를 포함하는 또 다른 평탄화된 층(18_2)을 상기 평탄화된 중간층(18_1)에 발생시키는 단계를 더 포함하며, 상기 또 다른 평탄화된 층(18_2)은 적어도 그것들의 제 1 및 제 2 주 표면(18c_2, 18d_2) 사이의 영역들에 전도성인 것을 특징으로 하는 발광 장치(1, 24, 28, 32)를 제조하기 위한 방법(100).
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