KR20160119204A - 면심입방정계(fcc)를 갖고, 실리카(sio2) 구체로 이루어진 발광 mdmo-ppv 폴리머가 침윤된 콜로이드 결정으로 구성되는 박막을 제조하는 방법 - Google Patents

면심입방정계(fcc)를 갖고, 실리카(sio2) 구체로 이루어진 발광 mdmo-ppv 폴리머가 침윤된 콜로이드 결정으로 구성되는 박막을 제조하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160119204A
KR20160119204A KR1020167024764A KR20167024764A KR20160119204A KR 20160119204 A KR20160119204 A KR 20160119204A KR 1020167024764 A KR1020167024764 A KR 1020167024764A KR 20167024764 A KR20167024764 A KR 20167024764A KR 20160119204 A KR20160119204 A KR 20160119204A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
mdmo
ppv
sio
emitting polymer
light
Prior art date
Application number
KR1020167024764A
Other languages
English (en)
Inventor
주안 카를로스 사르세도 리예스
헨리 알베르토 멘데즈 파인존
루이스 카밀로 지메네즈 보르고
Original Assignee
폰티피씨아 유니베르시다드 자베리아나
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 폰티피씨아 유니베르시다드 자베리아나 filed Critical 폰티피씨아 유니베르시다드 자베리아나
Publication of KR20160119204A publication Critical patent/KR20160119204A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10—Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111—Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H01L51/5275—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/18—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/16—Solid spheres
    • C08K7/18—Solid spheres inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • 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
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/115—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising active inorganic nanostructures, e.g. luminescent quantum dots
    • 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
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/12—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising dopants
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/85—Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K50/854—Arrangements for extracting light from the devices comprising scattering means
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/85—Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K50/858—Arrangements for extracting light from the devices comprising refractive means, e.g. lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10—Deposition of organic active material
    • H10K71/12—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10—Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111—Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H10K85/113—Heteroaromatic compounds comprising sulfur or selene, e.g. polythiophene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10—Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111—Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H10K85/113—Heteroaromatic compounds comprising sulfur or selene, e.g. polythiophene
    • H10K85/1135—Polyethylene dioxythiophene [PEDOT]; Derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/30—Particle morphology extending in three dimensions
    • C01P2004/32—Spheres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/30—Particle morphology extending in three dimensions
    • C01P2004/38—Particle morphology extending in three dimensions cube-like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/003—Additives being defined by their diameter
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/14—Macromolecular compounds
    • C09K2211/1408—Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1425—Non-condensed systems
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/30—Highest occupied molecular orbital [HOMO], lowest unoccupied molecular orbital [LUMO] or Fermi energy values
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/40—Interrelation of parameters between multiple constituent active layers or sublayers, e.g. HOMO values in adjacent 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
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] 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
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/15—Hole transporting layers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

본 발명은 유기 발광 폴리머 Poly[2-methoxy-5-(3',7'-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylene-vinylene](MDMO-PPV)가 침윤되고 간단한 입방 구조에서 패킹된 250nm 직경의 SiO2 구체로 구성된 박막을 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 박막은 소다 석회 또는 주석으로 도핑된 산화 인듐(ITO)의 기판 상에 증착될 수 있다. 상기 제조 방법은, SiO2 구체의 정확한 비율로, 콜로이드 용액과 고점도의 유기 용제를 합성하고, 이어서 스핀 코팅에 의해 이를 처리하는 것을 포함한다. 상기 제공된 방법에 의해 유기 발광 다이오드에서 활성 영역으로서 용이하게 부착될 수 있는 제어가능한 두께와 양호한 구조적 품질을 갖는 막을 얻을 수 있고, 여기에서 설명된 상기 막으로 인해, 상기 활성 영역에 의해 생성된 광의 방출은 상당히 개선될 수 있다.

Description

면심입방정계(FCC)를 갖고, 실리카(SIO2) 구체로 이루어진 발광 MDMO-PPV 폴리머가 침윤된 콜로이드 결정으로 구성되는 박막을 제조하는 방법{METHOD FOR MANUFACTURING A THIN FILM CONSISTING OF A COLLOIDAL CRYSTAL INFILTRATED WITH THE LUMINESCENT MDMO-PPV POLYMER MADE OF SILICA(SIO2) SPHERES, HAVING A FACE-CENTERED CUBIC SYSTEM(FCC)}
본 특허 출원 발명은 발광 폴리머 Poly[2-methoxy-5-(3',7'-dimethyloctyloxi)-1,4-phenylene-vinylene] (MDMO-PPV)가 침윤되고 250nm 직경의 실리카 구체(SiO2)로 구성된 면심입방패킹(fcc)을 갖는 콜로이드 결정을 스핀-코팅 기술을 이용하여 신속하고, 간단하면서 재현가능하게 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 조명 산업에 적용가능하고, 보다 상세하게는 발광 평면 스크린, 램프, 유기 레이저, 표지판, 발광 표시기 등의 제조에 전용되는 산업에 적용가능하다.
유기 발광 다이오드들(OLEDs)은, 양극와 음극 사이에, 반도체 막에 의해 형성된 전계발광 층 및 특정 전기 자극에 반응하는 발광 유기 화합물의 포함에 기반을 두고 있고, 이에 따라 전기 에너지를 빛 에너지로 변환시키는 장치를 얻는다. 비교적 최근의 창조임에도 불구하고, OLED 기술은 그 중에서도 평면 스크린, 표지판, 및 반도체를 이용한(solid-state) 조명 요소의 제조에 있어서 잠재적인 적용으로 인해 빠르게 개발되어 왔다.
OLED의 기본 구조는 두 전극 사이(활성 영역)에 놓이는 유기 반도체 물질의 하나 이상의 층으로 이루어진다. 음 전극(음극)은 금속 또는 금속 합금에 의해 형성된다. 양 전극(양극)은 광학적으로 투명한 전도성 물질이고(일반적으로, 예를 들어 인듐으로 도핑된 산화 주석과 같은 투명한 전도성 산화물로 코팅된 유리이고), 이에 따라 상기 활성 영역에서 발생된 광은 상기 양극을 통과할 수 있다. OLED에서의 활성 영역은 통상적으로 발광 유기 분자 층 및 유기 정공 수송 층(HTL)에 의해 형성된다. 일반적으로 말해서, 전위차가 장치에 적용되는 경우, 상기 음극은 전자를 유기 분자에 주입하지만, 상기 양극은 전자를 추출한다, 즉 상기 분자에 양 전하(정공)를 주입한다. 상기 유기 분자에서, 여기 상태에 대응하는 전자-정공 쌍은 여기자를 형성하도록 상호작용할 수 있고, 이는 분자의 LUMO(Low Unoccupied Molecular Orbital; 저준위 비점유 분자 궤도)와 HOMO(High Occupied Molecular Orbital; 고준위 점유 분자 궤도) 레벨 간의 차이와 같은 에너지의 광자를 방사적으로 발생시키는 것을 붕괴시킬 수 있다. 이러한 방식으로, 이른바 분자의 여기자 방사선이 발생된다. Einstein-Planck 관계에 의해, 각 광자의 에너지는 방출 방사선의 파장(컬러)에 대응한다.
구체적으로, (발광 폴리머 MDMO-PPV로 제조된) MDMO-PPV/OLED는 도 1에 도시된 ITO/PEDOT:PSS/MDMO-PPV/METAL의 구조를 갖는다. 인듐으로 도핑된 산화 주석(ITO)의 박층은 양극(A)으로서 사용되는데, 상기 양극(A)은, OLED 구조 내에서, ITO의 원자가 밴드(VBM)의 최대와 발광 폴리머의 최고 준위 점유 분자 궤도(HOMO)의 에너지 간의 차이에 근거하여, 발광 폴리머(B)에 양 전하를 공급하는 접점 정공 인젝터로서 작동하는 가시 범위에서 매우 투명한 p-타입의 축퇴 반도체이고, 여기자의 방출은 유기 MDMO-PPV 층에 의해 생긴다. 상기 MDMO-PPV 층으로 정공 주입의 가능성을 높이기 위하여, PEDOT:PSS로 축약될 수 있는 poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrene sulfonate)으로 이루어진 투명하고 유기적인 전도성 층(D)이 도입되고, 이는 ITO 원자가 밴드와 폴리머 HOMO 사이에서 중간 레벨의 에너지를 갖기 때문에 상기 ITO에서 발광 폴리머(B)로 정공의 수송을 용이하게 한다. 그러므로, 상기 PEDOT:PSS는 구조 내에서 HTL로서 작용한다. 여러 다른 금속들은 전자를 전계발광 층에 주입하여 ITO(양극)에서 주입되는 정공과 방사적으로 재결합하는 음극(C)으로서 사용될 수 있다. 전자 주입의 효율은, 통상적으로 은이나 알루미늄인, 음극으로서 사용되는 금속의 일 함수에 의해 영향을 받는다[Mendez, et al., Rev. Col. Fis., 2010, 42, 397-401].
또한, 유기 전자기술의 분야에서, OLEDs의 여러 잠재적 기술 적용(평면 스크린, 램프, TV, 유기 레이저 등)은 이러한 외부 양자 효율을 증가시키는 수법을 개발할 능력에 따라 근본적으로 좌우되기 때문에, OLED 방출의 양자 효율을 향상시키는 것이 현재 큰 과학적 활동을 하는 목표이다. 그러나, 장치의 구성 물질에 의한 방사선의 재흡수로 인해 그리고 여러 다른 층, 특히 인터페이스 내에서 광을 보내는데 있어서 제어를 못함으로 인해, OLED(MDMO-PPV) 디자인의 능동 소자에 의해 방출되는 방사선에 내재된 상당한 손실이 있다.
활성 영역(MDMO-PPV)에 의해 방출된 방사선은 다음의 3가지 주요 모드(도 1 참조)로 분류될 수 있다. 주로 ITO/기판 및 METAL/MDMO-PPV 인터페이스에서 내부 전반사 현상으로 인해, 방사선이 METAL/MDMO-PPV/PEDOT:PSS/ITO의 층에 의해 형성된 영역에 갇히게 되는 도파관 모드. 방사선이 ITO/기판 및 기판/에어 인터페이스에 의해 기판 내에 갇힐 때의 기판 모드. 활성 영역에 의해 방출된 방사선이 장치를 대기로 보낼 때의 에어 모드. 고전적인 광학의 관점에서 보면, PPV-OLEDs를 구성하는 여러 다른 층 사이에서의 굴절-반사 공정으로 인해, OLED 광의 추출 효율이 에어 모드에서 방사선의 세기와 장치에서 능동 소자에 의해 방출되는 총 방사선의 세기의 비율로서 정의되는 것을 고려할 때, 장치의 광 추출 효율은 대략 20%뿐이다 [F. Masayuki et al., Japanese Journal of Applied Physics. 2005: 44, 3669-3677]. 따라서, 최근 들어 OLEDs에서 방사선 재흡수의 문제를 해결하기 위하여 다수의 기술이 제안되고 있다. 기판으로부터 일부의 도파관 모드를 추출하기 위한 가장 간단한 방법 중의 하나는 유리 기판의 일측에 샌드 블라스팅을 적용하고 타측에 OLED를 제조함으로써 거친 표면을 사용하는 것이다. 유리-에어 경계면에서 유도파 모드 기판의 거칠기로 인해, 이들은 에어 갭에서 외측에 결합되고, 결합 효율은 기판의 거칠기에 따라 증가한다. 또한, OLED 구조 내에서 여러 다른 방식으로 마련된 광자 결정(PhC)을 이용하여 OLED로부터 광을 추출하는 것이 제안되고 있다 [K. Saxena et al., Optical Materials, 2009, 32, 221-233].
따라서, 특허 출원 WO2007141364호는 콜로이드 결정의 박막을 조제하기 위한 공정을 개시하고 있고, 상기 공정은 a) 화합물 입자를 포함하는 콜로이드 현탁액을 조제하여, 상기 입자를 스핀 증착 공정(스핀-코팅) 시에 증발가능한 액체 매개체에 분산시키고 상기 현탁액을 5분과 24시간 사이 동안에 교반시킴으로써, 콜로이드 결정의 박판으로서 증착하는 단계, b) 이전 단계에서 얻은 상기 콜로이트 현탁액을 사전에 처리되거나 그렇지 않은 기판에 충분하게 적용하여 상기 기판을 커버하는 단계, c) 이전 단계에서 적용된 화합물과 함께 상기 기판을 1초와 1200초 사이 동안에 초당 1과 200 회전수 간의 속도로 회전시키는 단계를 포함한다.
다양한 특허 문헌이 OLED 장치의 개발을 위한 기술을 예시하고 있다. 예를 들어, 특허 WO2006110926호는 두개의 반투명 전극 사이에 위치된 폴리머 방출 층(MEH-PPV)을 이용한 OLED 장치에 관한 것으로, 여기서 적어도 하나의 전극은 천공되고 유기 반도체 폴리머는 가용성 유도체 Poly[p-phenylene-vinylene](PPV)이다.
미국 특허 문헌 US6403238호는 기판 상에서 두개의 코팅된 인젝터 접점 층 사이에 위치된 하나 이상의 발광 활성 층을 포함하는 OLED를 제조하기 위한 공정을 개시하고 있고, 여기서 상기 활성 층의 적어도 하나는 Poly[2-methoxy-5-(2-ethyl-hexyloxy)-1,4-phenylene-vinylene-1,2-ethenylene-2,5-dymethoxy-1,4-phenylene-1,2-ethylene](M3EH-PPV)로 이루어지고, 상기 M3EH-PPV는 선택적으로 다른 전기적 활성 물질과 혼합될 수 있고 상기 기판 상에 용액 막으로서 적용될 수 있다.
콜롬비아 출원 CO6470853호는 적어도 두 요소를 포함하는 합성물에 관한 것으로, 여기서 적어도 하나의 요소는 적어도 3개의 금속 및 1마이크로미터보다 작은, 바람직하게는 200nm보다 작은 직경을 갖는 적어도 하나의 비금속으로 이루어진 나노입자의 형태로 존재한다. 이 발명에 따른 합성물은 광활성 층의 생성에 특히 적합하다.
문헌 US8329505호는 OLED 다이오드의 음극 구조물의 배치를 위한 방법을 개시하고 있다. 이 발명은 장치의 제조 시간이 낮을 수록 재료 소모가 적고 설비가 적어지는 다수의 잠재적인 이점을 갖는다.
특허 문헌 EP1929533호는 복수의 OLED 장치를 갖는 OLED 디스플레이를 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 기판 상에 복수의 OLED 장치를 제공하고 공통의 광 투과 전극을 공유하는 것을 포함하고, 이에 따라 상기 공통의 광 투과 전극에 패턴이 형성된 전도성 층 구조를 형성한다.
한국 특허 KR100873517호는 OLED-PhC 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 특허는 PhC 층으로 OLED의 양자 효율을 향상시키는 장치 및 방법을 개시하고 있다. 그러나, 상기 PhC 타입은 명시되어 있지 않다. 리소그래피나 콜로이드 결정에 의한 2D-PhC일 수 있다. 사용되는 폴리머도 또한 명시되어 있지 않다. 본 발명은 콜로이드 결정(fcc 구조를 갖는 250nm 직경의 SiO2 구체)과 발광 폴리머(MDMO-PPV)로 구성된 단일 층으로부터 활성 영역을 제조하는 방법을 제안한다.
일본 특허 JP4533041호는 기판 상의 화학 처리에 의해 OLED의 양자 효율을 향상시켜서 다공성을 이루는 것을 제안하고 있으나, 구멍 크기나 기판의 타입을 명시하고 있지 않다.
한국 특허 출원 KR20030026450호는 장치의 상부 층에 PhC 층을 추가하여(요철 구조) OLED에서 양자 효율을 향상시키는 유기 발광 장치를 개시하고 있다. 그러나, 이 문헌은 어느 타입의 PhC가 사용되는 지를 명시하고 있지 않다.
특허 CN101000949호는 콜로이드 결정 층을 이용하여 OLEDs의 단색도를 향상시키기 위한 방법을 제안하고 있다. 상기 방법에서, (명시되지 않은) 발광 폴리머의 층이 SiO2 구체의 층 상에 증착되지만, 이러한 층이 증착되는 방법을 명시하고 있지 않다. 본 발명은 원심(스핀-코팅)식 방법에 의한 증착을 이용하여 단일 절차에서 이러한 두 층을 합성하는 것을 제안하고 있다.
중국 특허 CN101409331호는 기판의 상부에 (명시되지 않은) 광자 결정을 배치하여 광 추출을 향상시키는 전계발광 장치에 관한 것이다. 이러한 향상된 디스플레이 장치는 광자 결정을 기판에 부착하기 위한 열전달 도우너 막 층을 이용하여 제조될 수 있다.
특허 출원 US20080284320호는 광자 결정을 갖는 기판을 이용하여 OLEDs의 양자 효율을 향상시키기 위한 방법을 제안하고 있고, 상기 결정은 높은 그리고 낮은 굴절률을 갖는 재료의 조합을 이용하여 제조되는 기판 상의 막 구조물을 포함한다.
특허 문헌 US2010148158호는 SiO2의 층을 드립 코팅으로 나노분말에 통합시킴으로써 우수한 용해성과 열 안정성을 갖는 OLEDs의 양자 효율을 향상시키는 것에 관한 것이다.
유사하게, 다양한 연구 논문들이 전계발광 장치를 최적화하는 것에 효과가 있다. 예를 들어, Wang B. 등은 나노구체 리소그래피를 이용하여 OLEDs의 양자 효율을 향상시키는 것을 다루고 있다 (Journal of Crystal Growth, Volume 288, Issue 1, 2 February 2006, Pages 119-122). 유사하게, Kim M. 등은, 2차원의 황화 아연 광자 결정을 이용한 유기 발광 다이오드의 향상된 성능(Enhanced performance of organic light-emitting diodes using two-dimensional zinc sulfide photonic crystals)이라는 명칭의 그들의 논문에서, 유리 기판에서 성장된 ZnS PhC에 의해 OLEDs의 양자 효율을 향상시키는 것을 나타내고 있다(Journal of Applied Physics, Volume: 106, Issue: 11).
Puzzo D. 등은 TIN이 도핑된 안티몬의 1D-PhC를 이용하여 OLEDs의 양자 효율을 향상시키기 위한 공정을 전하고 있다 (Nano Lett., 2011, 11 (4), pgs. 1457-1462). 유사하게, Quang-Cherng H. 등은 리소그래피에 의한 2D-PhC를 이용하여 PMMA-OLED의 양자 효율을 대략 향상시키는, 나노-프린팅을 이용한 광자 결정 구조물의 제조를 나타내고 있다 (Microelectronic Engineering, Volume 91, March 2012, Pages 178-184).
이로부터 알 수 있는 바와 같이, OLED 구조에 광자 결정을 통합하는 것이 재흡수의 문제를 해결하기 위한 실행가능한 선택을 입증하고 있더라도, 구체적 특성은 크기, 재료, 및 결정의 구조적인 면에서 여전히 불명확하거나, 또는 구조의 일부에서 이들은 전계발광 구조의 최적 효율을 위해 배치되어야 한다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 그리고 (브래그 조건에 의해) 발광 폴리머의 흡수와 콜로이드 결정의 흡광도 간의 광학적 결합이 있을 때에 조합된 OLED-콜로이드 결정 장치의 효율이 증가한다는 기본적인 가정하에, 본 발명은 장치의 양자 효율을 향상시키기 위하여 OLED의 통상적인 구조(도 1)내에서 구현되도록 원심 증착 기술(스핀-코팅)에 의해 발광 폴리머 MDMO-PPV가 침윤된 250nm 직경의 실리카 구체를 포함하는 fcc 구조를 갖는 콜로이드 결정을 위한 제조 공정을 설명한다. 따라서, 본 발명의 목적은 원심(스핀-코팅)에 의한 증착 기술을 이용하여 신속하고, 간단하면서 재현가능하게 제조하는 방법을 제공하여 MDMO-PPV가 침윤된 콜로이드 결정에 의해 형성된 박막을 얻는 것이다.
상기 OLED 장치 구성은 두 전극 사이에 위치된 일련의 유기 층, 정공 주입을 위한 양극, 및 전자 주입을 위한 음극을 포함한다. 전하 캐리어는 수송 층을 통해 이동하고, 방사적으로 어느 정도의 붕괴 가능성을 갖는 여기자가 이루는 방출 층(EML)에 있다.
보다 큰 효율을 이루기 위하여, 정공 주입 층(HIL)은 양극 층에서 정공 수송 층(HTL)으로 정공 주입을 용이하게 하도록 이루어져야 한다. 이는 상기 HOMO와 HTL 사이에 있도록 최고준위 점유 분자 궤도(HOMO)의 에너지 레벨 및 상기 양극의 이온화 전위를 선택함으로써 달성될 수 있다. 상기 모든 유기 층의 투과는 방출 파의 길이 영역에서 커야 한다. 상기 방출 층(EML)의 HOMO와 LUMO(저준위 비점유 분자 궤도) 궤도의 위치는 이웃 층으로부터 정공과 전자의 주입을 가능하게 하여야 한다. 상기 전자 수송 층(ETL)과 전자 주입 층(EIL)의 특성은 이미 나타낸 HIL과 HTL 층과 보완되어야 한다. 상기 양극은 높은 이온화 전위를 가져서 HIL의 HOMO에 정공을 주입한다. 그러므로, 상기 음극은 낮은 일 함수를 갖는 금속이어야 한다. 최종적으로, 적어도 하나의 전극은 광 추출의 높은 효율을 달성하기 위하여 투명하여야 한다. 이로 인해, 대부분의 경우, ITO(인듐 산화 주석)가 투명한 양극으로서 사용된다.
일부 유기 재료가 층에서 위에서 언급된 몇가지의 특성을 만족하는 경우, 상기 OLED 장치는 전술한 바보다는 적은 수의 층을 갖는다. 가장 간단한 경우, 일부 폴리머 기반의 OLEDs에서와 같이, 요구되는 임무의 모두를 단일 층이 이행해야 한다. 이러한 단일 층이 용이하게 정공과 전자를 주입하고 수송할 수 있다면, 이는 높은 양자 효율을 이끌어 낼 수 있다.
여러 다른 인터페이스에서 캐리어 주입에 대한 장벽과 이동성은 재조합 구역의 위치와 장치의 성능을 결정하고, 이는 발광 효율 및 작동 전압에 영향을 미친다. 상기 전극과 유기 층 간의 상호작용도 인터페이의 전극 특성에 대략 영향을 줘서, 결국 OLED의 특성을 결정한다. 성능을 최적화하기 위하여, 폴리머의 밴드에 대해 잘 조정하는 일 함수를 갖는 전극을 선택함으로써, 전하 주입에 대한 장벽이 최소화된다. 그러므로, 본 발명에서 사용되는 재료는, 투명한 특성을 갖고 광이 장치로 보내지게 하는, 양극에 대해 ITO 및 PEDOT:PSS이다.
음극에 대해, 사용되는 재료는 개선된 전자 주입을 갖는 알루미늄이나 은 같은 금속이다. 그러나, 이러한 재료는 산소와 반응하므로, 상기 장치가 그의 수명을 연장하도록 기밀되게 밀봉되어야 한다. 상기 전극에 단일의 자가-조립의 극성 층을 코팅함으로써, 이러한 금속으로부터 개선된 전자 주입을 달성할 수 있다.
설계 구조와 광전자 장치의 제조 기술 내에서, 발광 폴리머는, 주로 높은 용해도로 인해, 통상적인 무기 반도체를 넘어서는 분명한 이점을 갖는다. 이러한 특성에 의해 이른바 습식 제조 기술의 주요 특징의 사용은 고진공 시스템을 필요로 하지 않고, 이에 따라 광전자 장치에 대해 보다 값싸고 더 다양한 제조 기술을 적용할 수 있다.
가장 널리 사용되는 습식 기술 중 하나는 원심법(스핀-코팅)에 의한 증착으로서, 이는 얇고 균일한 발광 폴리머 층이 기판, 일반적으로 소다 석회 기판에 폴리머-에탄올 용액의 원심에 의한 증착으로 증착되는 방법이다. 또한, 이러한 폴리머의 발광은 유기 발광 다이오드들(OLEDs)을 설계하는데 있어 매우 매력적이다. 따라서, 상기 발광 폴리머 Poly[p-phenylene-venylene](PPV)와 그의 복합 화합물은 이러한 타입의 조명 장치를 제조하는데 있어서 보편적으로 가장 널리 사용되고 있다.
본 발명의 관련된 양태 및 이점은 다음의 도면과 관련하여 더 양호하게 이해될 것이다.
도 1은 통상적인 OLED의 개략적인 도면이다. 장치의 광학 모드가 도시되어 있다.
도 2는 전계발광 MDMO-PPV 폴리머로 제조된 OLED의 개략적인 도면이고, 장치를 이루는 여러 다른 층들이 도시되어 있다.
도 3은 MDMO-PPV OLED에서 층의 구조의 개략적인 도면이다.
도 4는 MDMO-PPV 층의 투과율 및 반사율 스펙트럼이다.
도 5는 FCC 구조를 갖는 콜로이드 결정의 입사각의 함수로서의 투과율 스펙트럼이다.
도 6은 원심(스핀-코팅)법에 의한 증착으로 얻어진 MDMO-PPV 층의 광 발광 스펙트럼이다.
도 7은 250nm 직경의 SiO2 구체의 15:85 w/w 용액 및 1% w/w 시클로헥사논으로부터 얻어진 콜로이드 결정의 SEM 이미지이다.
도 8은 250nm 직경의 SiO2 구체의 17:83 w/w 용액 및 1% w/w 시클로헥사논으로부터 얻어진 콜로이드 결정의 SEM 이미지이다.
도 9는 250nm 직경의 SiO2 구체에 의해 형성되고 MDMO-PPV가 침윤된 콜로이드 결정의 투과율 스펙트럼이다.
OLED 장치의 구조는 층상(층을 이룬) 구성을 갖고, 그의 제조 공정은 순차적이다. ITO 양극은 인듐과 산화 주석의 혼합물이 증착된 유리나 가요성 폴리머로 이루어고, 전도성 층을 이루는 투명한 지지체이다. 그리고 나서, 유기 막 또는 막들이 순차적으로 증착된다. 이러한 층들을 증착하는 방식은 폴리머나 작은 분자일 수 있는 그들 자체의 화학품의 속성에 따라 좌우된다. 최종적으로, 상기 막 모두가 증착되면, 상기 장치는 낮은 일 함수 금속이나 금속 합금(알루미늄, 은, 또는 금)으로 이루어진 음극으로 폐쇄되고, 고 진공 하에서 증발 기술에 의해 증착된다.
전계발광 폴리머로 이루어진 OLED 장치는 헤테로 구조의 상이한 에너지 레벨에 따라 정렬된 여러 다른 층을 포함한다. MDMO-PPV 폴리머로 제조된 OLED(PPV-OLED)는 도 2에 도시된 ITO/PEDOT:PSS/MDMO-PPV/Metal 구조를 갖는다. 인듐으로 도핑된 산화 주석인 ITO(1)의 박층은 양극으로서 사용되는데, 상기 양극은, OLED 구조 내에서, ITO의 원자가 밴드 최대(VBM)와 MDMO-PPV 유기 층의 최고 준위 점유 분자 궤도(HOMO)의 에너지 간의 차이에 따라 MDMO-PPV에 양 전하를 공급하는 정공 인젝터 접점으로서 작동하는 가시 범위에서 매우 투명한 p-타입의 축퇴 반도체(90%보다 큰 투과율을 가짐)이다. 전계발광은 전자-정공 층의 방사 재조합으로 인해 상기 MDMO-PPV 유기 층(3)에 의해 생성된다. 상기 MDMO-PPV 층(3)으로 정공 주입의 가능성을 높이기 위하여, 유기 전도성이며 투명한 층 PEDOT:PSS(2)이 도입되고, 이는 ITO 원자가 밴드와 폴리머의 HOMO 사이에서 중간 레벨의 에너지를 갖기 때문에 상기 ITO(1)에서 발광 폴리머로 정공의 수송을 용이하게 한다. 그러므로, 상기 PEDOT:PSS는 정공 수송 층(HTL)으로 설명된다. 여러 다른 금속들이 음극(4)으로서 사용될 수 있고, 상기 음극은 ITO(양극)에서 주입되는 정공과 방사적으로 재결합하는 전계발광 층에 전자를 주입한다. 상기 전자 주입의 효율은, 통상적으로 알루미늄, 은, 또는 금인 음극(1)으로서 사용되는 금속의 일 함수에 의해 크게 영향을 받는다.
MDMO-PPV 시스템의 전계발광 특성은 본질적으로 그들의 에너지 레벨의 정렬, 정공 밀도, 및 음극에서 주입되는 전자 효율을 결정하는 구성 물질에 따라 좌우되지만, 상기 장치의 효율이 기하학적 계수 및 MDMO-PPV 층(3)의 두께, PEDOT:PSS(2), 및 ITO(1)와 같은 제조 변수, 특히 인터페이스의 품질에 의해 영향을 받는 것은 명확하다. 따라서, 최근 들어 OLED로부터 여기된 방사선의 세기를 상당하게 증가시키기 위한 방식, 예를 들어 i) 구조에서 산란 중심의 통합, ii) 마이크로렌즈의 사용, iii) 저 굴절률을 갖는 재료의 통합, iv) 브래그 굴절기의 사용, v) 구조에 나노입자의 통합, 및 vi) 기판의 패터닝에 대한 연구가 집중적으로 행해지고 있다.
특히, 상기 구조에서 산란 중심의 통합은 일반적인 조명 활용에 대해 OLED 광 추출을 향상시키기 위한 가장 효율적인 방법 중의 하나이다. SiO2 콜로이드 구체의 컴팩트한 육각형 단층(hcp)이 도파관 모드의 영역에 통합되면, 순서화된 구조물이 2차원 회절 격자로서 거동하기 때문에 상기 장치의 효율은 상당히 증가한다. 양차원의 PhCs가 OLED 광 추출을 증가시키기 위하여 널리 사용되고 있고, ITO/유기/PhC로 알려진 구조물을 이룬다. 또한, 300nm의 주기성을 갖는 2차원 정방형 격자의 형태로 포토리소그래피에 의해 ITO 표면을 패터닝하는 것은, 브래그 조건이 만족될 때 활성 영역에서 방출되는 방사선이 에어 모드 방사선에 결합되는 것을 나타내고 있다.
일반적으로, 활성 MDMO-PPV 영역에 의해 방출되는 방사선은 도 3에 도시된 다음의 3가지 주요 모드로 분류될 수 있다. 주로 ITO/기판 및 ETL/MDMO-PPV 인터페이스에서, 내부 전반사 현상으로 인해 방사선이 METL/MDMO-PPV/PEDOT:PSS/ITO 층에 의해 형성된 영역에 갇히게 되는 도파관 모드(5). 방사선이 ITO/기판 및 기판/에어 인터페이스로 인해 기판 내에 갇힐 때의 기판 모드(6). 활성 영역에 의해 방출된 방사선이 장치를 대기로 보낼 때의 에어 모드(7). 상기 활성 영역에서 생성된 방사선은, 상기 구조물의 여러 다른 층 간의 인터페이스에서 굴절률에 따라, 다양한 반사-굴절 공정을 받는다. 이는 인터페이스에서 화살표로 도면에 나타나 있다.
고전적인 광학의 관점에서 보면, PPV-OLEDs를 구성하는 여러 다른 층 사이에서의 굴절-반사 공정으로 인해, OLED 광의 추출 효율이 에어 모드에서 방사선의 세기와 장치의 능동 소자에 의해 방출되는 총 방사선의 세기의 비율로서 정의되는 것을 고려할 때, 상기 장치로부터 광 추출 효율은 단지 20%이다.
조합된 OLED-콜로이드 결정의 효율을 증가시키기 위하여, 발광 폴리머의 흡수와 콜로이드 결정의 흡광도 간의 결합은 브래그 조건에 따라 이루어져야 한다. 따라서, 본 발명은 OLED 광 추출을 증가시키는데 사용하기 위하여 발광 폴리머 MDMO-PPV가 침윤되고, 면심입방구조(fcc)를 갖고 약 250nm 직경의 실리카 구체에 의해 형성된 콜로이드 결정을 원심(스핀-코팅) 기술에 의한 증착으로 제조하는 방법을 개발한다.
면심입방구조(fcc)를 갖는 실리카 구체(SiO2)로 형성된 발광 폴리머 MDMO-PPV가 침윤된 콜로이드 결정에 의해 형성된 박막의 제조 공정은 다음의 단계를 포함한다.
1. 단분산 SiO2 구체의 합성
i) Stober 방법에 의한 250nm 직경의 SiO2 구체의 합성 (Stober, W., Fink, A., Bohn, E. Controlled growth of monodisperse silica spheres in the micron size range, J. Colloid Interface Sci. 1968: 26 (1): 62-69). 이러한 방법은, 물, 암모니아, 에탄올, 및 TEOS로 축약되는 테트라에틸 오소실리케이트(tetraethyl orthosilicate (Si(OC2H5)4)) 간의 반응 시간 및 상대적 농도에 따라, 100과 2000nm 사이의 구체를 합성하는데 적합하다. 반응에 요구되는 시간은 SiO2 구체에 필요한 직경에 따라 대략 약 1시간이 허용된다.
ii) 이전 단계에서 얻어진 SiO2 구체와 물의 혼합물이 단분산 SiO2 구체의 용액을 얻기 위하여 적어도 3번 침전된다.
iii) 최종적으로, 현탁액이 상기 구체를 용제로부터 분리하는데 필요한 시간 동안 속도 원심법에 의해 건조된다. SiO2 구체 분말을 얻기 위하여, 상기 건조된 현탁액이 상기 용제를 증발시키는데 필요한 시간 동안에 온도까지 가열된다.
2. 콜로이드 현탁액의 조제
i) 요구되는 직경의 SiO2 구체의 점성 현탁액 및 기판의 전체 면적을 커버하기 위하여 충분한 양의 SiO2 구체로 현탁액을 얻는데 적합한 농도의 적절한 유기 용제의 조제. 상기 조건은 유기 용제가 충분한 점성(점도 ~2.0mPa-s)이 있고 발광 폴리머가 그 내부에서 용해될 수 있는 것이다.
ii) 상기 SiO2 구체의 건조에 의해 야기되는 집괴 가능성을 제거하기 위하여, 현탁액은 대략 반시간의 요구 시간 동안 초음파를 받아서 상기 집괴가 파괴되게 하고 이러한 방식으로 균일한 현탁액이 얻어진다.
iii) 발광 폴리머가 이전 단계에서 얻어진 상기 현탁액에 부가되고, 이에 따라, 상기 발광 폴리머, 유기 용제, 및 SiO2 구체에 적합한 점도와 밀도 값을 갖는 혼합물이 얻어진다.
iv) 균일한 혼합물을 얻기 위하여, 발광 폴리머가 현탁액에서 균일하게 용해되는데 필요한 시간과 온도 동안 자석 교반을 받게 된다.
3. 기판의 화학적 처리
i) 기판이 친수성을 갖기 위하여, 이러한 효과를 얻는데 필요한 시간 동안 소다 석회의 기판이 크롬 용액(적절한 비율로 중크롬산 칼륨, 황산, 및 물의 혼합물)에 도입된다. 상기 기판은 크롬 용액에서 제거되고, 탈염수로 여러번 세척되고, 불활성 가스(아르곤 또는 질소)의 흐름 하에서 건조된다.
4. 박막의 합성
i) 기판의 총 면적을 커버하는데 필요한 혼합물의 용량이 이전의 친수화된 기판에 증착되고 적절한 비율과 시간으로 원심법(스핀-코팅)에 의한 증착에 의해 처리되어, 균일한 막을 얻고 이 경우 발광 폴리머가 침윤된 콜로이드 결정의 형성이 관측된다.
5. 얻어진 박막의 특성
상기 얻어진 박막은 구조적으로 전자 현미경 주사 기술이 특징(JEOL JSM 6490)이고, 광학적으로 결정된 각도(Ocean Optics QE65000 Scientific-grade Spectrometer)와 광 발광(Acton Research 270 Monochromator, Hamamatsu photomultiplier tube, Standford Research Systems SR830 Amplifier lock-in)에서 UV-VIS 흡광도가 특징이다.
상기 개발된 방법의 주요 특징 중 하나는 SiO2 구체 콜로이드 용액의 조제가 폴리머의 용해를 가능하게도 하는 고점도 유기 용제를 필요로하는 점이다. 그러므로, 상기 용제는 시클로헥사논과 같은 유기 화합물의 계열에서 선택된다. 유사하게, 본 방법은 콜로이드 용액에 다량의 유기 폴리머를 도입해서 발광 폴리머가 침윤된 SiO2 콜로이드 결정을 얻는 단계를 포함한다. 이러한 특징에 의해 달성되는 효과는 고점도 용제를 이용하여 조합된 조제의 콜로이드 용액이 얻어지는 점이다. 유사하게, 상기 발광 폴리머와 콜로이드 결정의 흡광도를 흡수하는 사이에 결합이 있을 때 상기 조합된 OLED-콜로이드 결정 장치의 효율은 증가한다.
본 발명의 기본적인 추정은, 구체의 크기에 따라 좌우되는, MDMO-PPV의 흡수와 콜로이드 결정의 흡수 간의 광학적 결합이므로, 패킹 대칭(fcc) 및 (결국, 구체의 크기에 따라 좌우되는) MDMO-PPV와 SiO2 구체의 굴절률은 다음의 관계(브래그 회절)에 따른다.
Figure pct00001
이와 함께,
Figure pct00002
여기서, h = Π√(1/3) 는 (컴팩트한 fcc 패킹에 대한) 패킹 계수이고, f = d(√(2/3), d는 구체의 직경이고, n SiO2 = 1.43, 및 n MDMO-PPV = 1.8이다. 도 4는 1% w/w에서 시클로헥사논과 MDMO-PPV의 혼합물로부터 7000rpm으로 원심법(스핀 코팅)에 의한 증착으로 얻어진 MDMO-PPV의 투과율(8) 및 반사율(9) 스펙트럼을 도시하고 있고, 정상적인 입사(Φ = 0), λ = 500nm에서, 그에 의하여 상기 구체의 직경은 약 250nm이어야 되는 것을 알 수 있다.
이러한 계산은 도 5에 도시된 바와 같은 각도에 따른 투과율 스펙트럼에 의해 입증되고, 상기 투과율 스펙트럼이 컴팩트한 fcc 패킹을 갖는 250nm 직경의 SiO2 구체에 의해 형성된 콜로이드 결정의 입사각에 따라 도시되어 있다.
MDMO-PPV의 광 발광 스펙트럼은 도 6에 도시되어 있고, 1% w/w에서 시클로헥사논에 용해된 MDMO-PPV 방출 파장이 약 565nm(10)인 것이 명백하다. 낮은 세기의 다른 방출 피크는 665nm(11)로 나타나 있다.
얻어진 막의 SEM 구조적 연구가 도 7에 도시되어 있다. 명백하게, 막 표면이 입방 구조의 평면(111)을 정의하는 컴팩트한 fcc 패킹을 갖는 막을 얻는 경향이 있다. 상기 막의 두께는 또한 도면에 도시되어 있다. 스핀-코팅 공정의 속도와 SiO2 농도에 따라, 상기 막의 두께는 변경될 수 있다. 8400rpm에서, 적어도 5개의 단층(1.2μm)의 막이 얻어진다. 균일한 코팅을 위해, 적절한 SiO2 농도가 이용되어야하고(통상적 > 15% w/w), 그렇지 않은 경우 상기 막은 도 8에 도시된 바와 같이 균일하게 커버되지 않을 것이다.
얻어진 박막의 광학적 연구는 도 9에 도시된 바와 같이 콜로이드 막과 MDMO-PPV의 광학 결합을 나타내고 있다. 흡수와 발광 피크는 MDMO-PPV가 침윤된 SiO2 콜로이드 막의 투과 스펙트럼에서 동시에 관찰된다(도 9의 12 및 13). 도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 정상적인 입사에서, MDMO-PPV와 콜로이드 결정의 흡수는 약 500nm에서 이루어진다. 도 9는 양 시스템의 흡수의 중첩을 명확하게 도시하고 있다. 도 5에 따르면, 30°의 입사각에서, 470nm에서 콜로이드 결정 흡수의 이동이 있고, 반면에 MDMO-PPV 흡수는 변함이 없다. 그러므로, 두 흡광도 피크의 중첩이 관찰된다.
이는 실제로 MDMO-PPV/콜로이드 결정 시스템에서, 상기 흡광도는 시스템 각각의 흡광도의 중첩이고, 상기 콜로이드 막은 MDMO-PPV의 발광에 대해 "투명"하다는 것을 보여주고 있다. 이로 인해, 상기 발광은 투과율 스펙트럼에서도 검출될 수 있다.
본 발명의 범위와 이점을 이해시키기 위하여 이러한 설명을 그 기술의 전문가를 위해 확장할 필요는 없을 것이다. 여기에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는 당업자가 공통적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다.

Claims (10)

  1. 면심입방구조(fcc)를 갖고 실리카 구체(SiO2)로 형성된 발광 폴리머 MDMO-PPV가 침윤된 콜로이드 결정에 의해 형성되는 박막을 제조하는 방법으로서,
    a) 단분산 SiO2 구체를 합성하는 단계;
    b) 사용되는 발광 폴리머의 굴절률, 및 상기 발광 폴리머가 용해가능하고 또한 80과 90% w/w 간의 농도에서 고점도(> 2.0MPa-s)를 갖는 유기 용제에 따라, 200과 450nm 사이 직경을 갖는 SiO2 구체의 점성 현탁액을 조제하여, 기판의 전체 면적을 커버하도록 적절한 양의 SiO2 구체로 현탁액을 얻는 단계;
    c) 상기 현탁액은 초음파 세척기(50-300kHz)의 영향을 받아서 구체의 집괴 가능성을 제거하는 단계;
    d) 이전 단계에서 얻은 상기 현탁액에 상기 발광 폴리머를 부가하여, 상기 발광 폴리머, 유기 용제, 및 SiO2 구체 사이에서, 1과 2% w/w 간의 점도 및 밀도를 갖는 혼합물이 얻어지는 단계;
    e) 상기 혼합물은 상온에서 0.5시간과 1시간 사이 동안에 자석 교반의 영향을 받아서 상기 현탁액에 상기 발광 폴리머를 균일하게 용해시키는 단계;
    f) 1시간 동안 크롬 용액에 소다 석회 기판을 도입하여 상기 기판이 친수성을 획득하는 단계;
    g) 상기 기판을 크롬 용액으로부터 제거하고, 탈염수로 3번 세척하고, 이후 불활성 가스의 흐름 하에서 건조시키는 단계;
    h) 발광 폴리머가 침윤된 콜로이드 결정의 형성이 관찰되는 균일한 막을 얻기 위하여, 상기 이전의 친수화된 기판에 200μl의 혼합물을 증착하고, 1과 2분 사이 동안에 5000에서 8000rpm의 속도로 스핀-코팅 방법에 의해 처리하는 단계
    를 포함하는 면심입방구조(fcc)를 갖고 실리카 구체(SiO2)로 형성된 발광 폴리머 MDMO-PPV가 침윤된 콜로이드 결정에 의해 형성되는 박막을 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단분산 SiO2 구체를 합성하는 단계는, SiO2 구체의 단분산 용액을 얻기 위하여, 탈염수와 상기 SiO2 구체의 혼합물을 적어도 3번 침전시키는 것으로 이루어진 스토버(Stober) 방법에 의해 수행되고, 상기 구체를 용제로부터 분리하기 위하여 5분 동안 4000과 6000rpm 간의 속도로 상기 현탁액을 원심법에 의해 건조시키고, 상기 용제를 증발에 의해 제거하기 위하여 SiO2 구체 분말을 가열하는, 발광 폴리머 MDMO-PPV가 침윤된 콜로이드 결정에 의해 형성되는 박막을 제조하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유기 용제는 2.02mPa-s의 점도를 갖는 시클로헥사논인, 발광 폴리머 MDMO-PPV가 침윤된 콜로이드 결정에 의해 형성되는 박막을 제조하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 콜로이드 현탁액을 조제하는 단계에서, 600과 800μl 사이의 현탁액이 조제되고, 100과 155mg 사이의 SiO2가 650과 788μl 사이의 시클로헥사논의 용량과 혼합되는, 발광 폴리머 MDMO-PPV가 침윤된 콜로이드 결정에 의해 형성되는 박막을 제조하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 발광 폴리머 MDMO-PPV를 부가하는 단계에서, 5.0과 8.0mg 사이의 폴리머가 상기 설명된 현탁액에 부가되는, 발광 폴리머 MDMO-PPV가 침윤된 콜로이드 결정에 의해 형성되는 박막을 제조하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 크롬 용액은 중크롬산 칼륨, 황산, 및 물을 포함하는, 발광 폴리머 MDMO-PPV가 침윤된 콜로이드 결정에 의해 형성되는 박막을 제조하는 방법.
  7. 면심입방구조(fcc)를 갖고 실리카 구체(SiO2)로 형성된 발광 폴리머 MDMO-PPV로 제조된 OLED 장치로서,
    인듐으로 도핑된 산화 주석인 ITO(1)의 박층에 의해 형성된 양극, 유기 전도성이면서 투명한 PEDOT:PSS 층(2)으로 도입되는 유기 MDMO-PPV 층(3), 금속 재료로 이루어지며 SiO2 콜로이드(PhC) 구체의 컴팩트한 육각형 단층으로 이루어지는 음극(4)
    을 포함하는 면심입방구조(fcc)를 갖고 실리카 구체(SiO2)로 형성된 발광 폴리머 MDMO-PPV로 제조된 OLED 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 양극은 335-900nm의 범위에서 90%보다 큰 투과율을 갖는 p-타입의 축퇴 반도체에 대응하는, 전계발광 폴리머 MDMO-PPV로 제조된 OLED 장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 음극(1)을 형성하는 재료는 은 또는 알루미늄인, 전계발광 폴리머 MDMO-PPV로 제조된 OLED 장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 2차원 PhC 광자 결정은 ITO/유기/PhC 구조를 이루는, 전계발광 폴리머 MDMO-PPV로 제조된 OLED 장치.
KR1020167024764A 2014-02-07 2015-02-06 면심입방정계(fcc)를 갖고, 실리카(sio2) 구체로 이루어진 발광 mdmo-ppv 폴리머가 침윤된 콜로이드 결정으로 구성되는 박막을 제조하는 방법 KR20160119204A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CO14025971A CO6870008A1 (es) 2014-02-07 2014-02-07 Método para la fabricación de una película delgada formada por un cristal coloidal infiltrado con el polímero luminiscente mdmo-ppv formado a partir de esferas de sílice (sio2) con estructura cubica centrada en las caras (fcc)
CO14025971 2014-02-07
PCT/IB2015/000120 WO2015118402A1 (es) 2014-02-07 2015-02-06 Método para la fabricación de una película delgada formada por un cristal coloidal infiltrado con el polímero luminiscente mdmo-ppv formado a partir de esferas de sílice (sio2), con estructura cúbica centrada en las caras (fcc)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160119204A true KR20160119204A (ko) 2016-10-12

Family

ID=50239323

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167024764A KR20160119204A (ko) 2014-02-07 2015-02-06 면심입방정계(fcc)를 갖고, 실리카(sio2) 구체로 이루어진 발광 mdmo-ppv 폴리머가 침윤된 콜로이드 결정으로 구성되는 박막을 제조하는 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9859497B2 (ko)
KR (1) KR20160119204A (ko)
CO (1) CO6870008A1 (ko)
WO (1) WO2015118402A1 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106024112B (zh) * 2016-07-14 2017-11-24 信阳师范学院 透明导电薄膜的制备方法
CN107418580B (zh) * 2017-07-31 2020-07-07 南京工业大学 一种提高上转换发光薄膜的制备方法
CN107983967A (zh) * 2017-11-06 2018-05-04 江苏精研科技股份有限公司 一种AgW电触头的注射成形制备方法
CN108550706B (zh) * 2018-04-12 2020-02-21 华中科技大学 一种量子点光电探测器的制备方法
CN108516698B (zh) * 2018-07-06 2021-03-16 苏州新吴光电科技有限公司 一种二氧化硅膜及其制备方法
US11903248B2 (en) 2018-11-07 2024-02-13 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Organic light emitting diode (OLED) display and method of producing OLED display
CN109585666A (zh) * 2018-12-04 2019-04-05 惠科股份有限公司 一种显示面板、显示面板的制造方法和显示装置
CN111384305B (zh) * 2018-12-29 2021-07-02 Tcl科技集团股份有限公司 量子点发光二极管的后处理方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19832644C1 (de) 1998-07-10 2000-04-06 Samsung Display Devices Co Ltd Organische lichtemittierende Dioden (OLED) mit Poly[2-methoxy-5-(2'-ethylhexyloxy)-1,4-phenylen-1,2-ethenylen-2,5-dimethoxy-1,4-phenylen-1,2-ethenylen] als Elektrolumineszenzmaterial
KR100437886B1 (ko) 2001-09-25 2004-06-30 한국과학기술원 고발광효율 광결정 유기발광소자
GB2400235A (en) * 2003-04-03 2004-10-06 Qinetiq Ltd Optoelectronic device
JP4533041B2 (ja) 2003-08-28 2010-08-25 キヤノン株式会社 光素子の製造方法
KR100563059B1 (ko) 2003-11-28 2006-03-24 삼성에스디아이 주식회사 유기 전계 발광 디스플레이 장치 및 이의 제조에 사용되는레이저 열전사용 도너 필름
US8686627B2 (en) 2005-04-15 2014-04-01 University Of Utah Research Foundation Perforated-electrode organic light-emitting diodes
US10690847B2 (en) 2005-06-15 2020-06-23 Braggone Oy Method of making a photonic crystal device and photonic crystal device
US20070077349A1 (en) 2005-09-30 2007-04-05 Eastman Kodak Company Patterning OLED device electrodes and optical material
CN101000949B (zh) 2006-01-09 2010-05-12 北京交通大学 利用光子晶体多层膜提高有机电致发光器件色纯度的方法
ES2288129B1 (es) 2006-06-07 2008-12-01 Consejo Superior Investigacion Procedimiento de preparacion de laminas delgadas de cristal coloidal y producto asi obtenido.
KR100873517B1 (ko) 2007-11-21 2008-12-15 한국기계연구원 유기발광소자
KR101609275B1 (ko) 2008-12-16 2016-04-06 삼성디스플레이 주식회사 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
AT508283A1 (de) 2009-06-02 2010-12-15 Isovoltaic Gmbh Kompositmaterial umfassend nanopartikel sowie herstellung von photoaktiven schichten enthaltend quaternäre, pentanäre und höher zusammengesetzte halbleiternanopartikel
KR102134928B1 (ko) * 2009-11-06 2020-08-26 나노-씨, 인크. 풀러렌 작용기화 입자, 그 제조 방법 및 벌크 헤테로정션 유기 광기전 디바이스에서의 그 용도
WO2011094563A1 (en) 2010-01-29 2011-08-04 Lock Haven University Of Pennsylvania Method for deposition of cathodes for polymer optoelectronic devices
EP2828194B8 (fr) * 2012-03-19 2019-02-20 Nexdot Dispositif émettant de la lumière contenant des nanocristaux colloïdaux semi-conducteurs anisotropes aplatis et procédés de fabrication de tels dispositifs
CN103247666A (zh) * 2013-04-25 2013-08-14 深圳市华星光电技术有限公司 一种红外oled显示装置及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US9859497B2 (en) 2018-01-02
CO6870008A1 (es) 2014-02-20
US20160343948A1 (en) 2016-11-24
WO2015118402A1 (es) 2015-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9859497B2 (en) Method for manufacturing a thin film consisting of a colloidal crystal infiltrated with the luminescent MDMO-PPV polymer made of silica (SiO2) spheres, having a face-centered cubic system (FCC)
Chen et al. Nearly 100% efficiency enhancement of CH3NH3PbBr3 perovskite light-emitting diodes by utilizing plasmonic Au nanoparticles
Nguyen Polymer-based nanocomposites for organic optoelectronic devices. A review
KR101357045B1 (ko) 그라핀이 결합된 산화물 반도체-그라핀 핵-껍질 양자점과 이를 이용한 튜너블 발광소자 및 그 제조 방법
Ji et al. 1, 2-Ethanedithiol treatment for AgIn5S8/ZnS quantum dot light-emitting diodes with high brightness
Bae et al. Highly efficient green‐light‐emitting diodes based on CdSe@ ZnS quantum dots with a chemical‐composition gradient
Liu et al. Enhancing photoluminescence quenching and photoelectric properties of CdSe quantum dots with hole accepting ligands
US9793505B2 (en) Light-emitting device including quantum dots
EP2828194B1 (fr) Dispositif émettant de la lumière contenant des nanocristaux colloïdaux semi-conducteurs anisotropes aplatis
KR101140309B1 (ko) 양자점 다층 박막을 포함한 전기발광소자
Ji et al. Highly efficient flexible quantum-dot light emitting diodes with an ITO/Ag/ITO cathode
TWI618924B (zh) Metal-based particle assembly, metal-based particle assembly film-layered substrate, and optical element including metal-based particle assembly
Yu et al. Molding hemispherical microlens arrays on flexible substrates for highly efficient inverted quantum dot light emitting diodes
CN103890965B (zh) 光电转换元件
TW201418003A (zh) 金屬系粒子集合體
EP3540807A1 (en) Electroluminescent device, manufacturing method thereof, and display device comprising the same
KR20140016340A (ko) 금속계 입자 집합체
Qasim et al. Quantum dots for light emitting diodes
Chen et al. Enhanced performance of quantum dot-based light-emitting diodes with gold nanoparticle-doped hole injection layer
Sun et al. Multilayer assemblies of colloidal ZnS doped with silver and polyelectrolytes based on electrostatic interaction
CN111883681B (zh) 发光器件及其制备方法和显示装置
Kim et al. P‐110: Efficient InP‐based quantum dot light emitting diodes utilizing a crosslinkable hole transport layer
KR101428790B1 (ko) 투명 전극층을 습식 식각하여 광추출 효율을 향상시킨 유기 발광 소자 및 이의 제조방법
Tu et al. Quantum dot light-emitting diode: Structure, mechanism, and preparation
Matras-Postolek et al. Polymer nanocomposites for electro-optics: Perspectives on processing technologies, material characterization, and future application

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application