KR20190080965A - 유기 발광 다이오드 장치 - Google Patents

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Abstract

적어도 하나의 유기 발광층 또는 유기 전하 수송층과 상기 발광층과 관련된 브래그 격자를 제공하는 구조가 포함된 비간섭성 발광 장치에 대한 것이다. 액정 물질을 포함하는 유기 발광층은 등방성 물질과 액정 물질이 교대하는 구역을 제공하기 위하여 처리된다. 정렬된 구역의 이색성 효과를 갖는 교대하는 구역들의 조합은 발광층 내에 가상의 2차원 브래그 격자를 생성한다.

Description

유기 발광 다이오드 장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DEVICES}
본 발명은, 전계 발광 장치, 특히 유기 발광 다이오드(OLEDs)에 기반을 둔 전계 발광 장치에 관한 것이다.
현재 제조되는 유기 발광 다이오드(OLEDs)의 잘 알려진 문제는 전기 에너지를 빛으로 전환하는 과정의 효율이 장치 내부의 빛의 손실로 인하여 매우 나빠진다는 것이다. 이러한 장치들 내에서 발광층의 유기 발광 물질 분자들은 모든 방향에서 거의 균일하게 빛을 방출한다. 수직에서 벗어난 각도들에서 방출된 빛은 광파도관이나 광섬유에 활용되는 전반사와 동일한 과정을 통하여 장치 내부에 갇히고 결국 흡수된다. 일반적으로, 방출된 빛의 50%가 넘는 빛이 이렇게 손실된다. 만약 이 빛이 회복되거나 이의 방출이 억제된다면, OLEDs의 효율은 매우 개선되고 OLEDs의 에너지 효율도 현재 알려진 광원 및 전자 디스플레이보다 훨씬 더 높아질 것이다.
OLED 장치의 평면에서 방출되는 빛의 양을 제한하고 이의 효율을 향상시키는 하나의 잠재적 접근은 액정 OLED 이미터 물질들을 사용하는 것이다. 이 물질들은 코어(core) 길이를 따라 장축을 규정하는 긴 막대 형상의 분자 코어들(molecular cores)을 가진다. 이 형상으로 인해 이들은 높은 이색성을 갖는다. 즉, 각 분자에서, 생성된 빛 대부분은 분자의 장축에 직각인 축들을 따라 방출되고 매우 적은 양의 빛이 장축과 평행한 방향으로 방출된다. 따라서 만약 액정 이미터 물질이 증착되어 장치의 평면, 다시 말해서 면내(in-plane)에(전형적으로 대부분의 경우), 분자 코어가 평행하도록 OLED 발광층이 형성되면 이 평면에 수직으로 방출된 빛의 양과 비교할 때 면내에 방출된 빛의 양은 감소할 것이다.
유감스럽게도 액정 OLED 물질들은 상쇄효과를 나타낸다. 이 물질들의 긴 분자 축들은, 분자의 장축에 평행한 편광 축으로 편광되는 빛에 대해 물질들이 이례적으로 큰 굴절률을 갖게 한다. 이는 장치 평면에서 증가된 내부 반사 및 더 많은 빛의 포획으로 이어지는 물질의 유효 면내 굴절률을 증가시키며, 이는 효율을 감소시킨다.
지금까지, OLED 구조, 특히 액정 OLED 물질에 기초한 구조와 연관된 이러한 문제점을 효과적으로 극복하기 위한 방법이나 적합한 전계 발광 장치의 구조가 발견되지 않았다.
본 발명에 따르면, OLED 물질들에 기반을 둔 전계 발광 장치 구조, 특히 액정 OLED 물질들에 기반을 둔 구조의 효율을 개선시킬 수 있는 구조 및 그 제조 방법이 밝혀졌다. 전계 발광 장치 구조는 거의 모든 면내 발광을 억제한다는 것이 밝혀졌다. 이와 같은 전계 발광 장치는 높은 이색성 발광 물질 및 발광층과 관련된 브래그 격자를 제공하는 구조의 조합을 포함하도록 배열된다.
따라서, 본 발명은 적어도 하나의 유기 발광층 또는 유기 전하 수송층을 포함하는 비간섭 발광 장치 및 발광층과 관련된 브래그 격자를 제공하는 구조를 제공한다. 바람직하게는, 브래그 격자 구조는 발광층과 관련된 1차원 브래그 격자를 제공한다. 바람직하게는, 발광층 또는 전하 수송층은 액정 물질을 포함한다. 관련된 1차원 브래그 격자는 발광층에서 등방성 물질과 액정 물질이 교대로 있는 구역에 의하여 제공될 수 있다. 브래그 격자는 발광층에서 격자층과 이미터 물질 사이의 강한 상호작용을 가능하게 하기 위하여 발광층에 가장 가까운 층에 제공될 수 있다.
본 발명은 액정 물질을 포함하는 적어도 하나의 유기 발광층 또는 유기 전하 수송층을 포함하는 전계 발광 장치를 추가로 제공하며, 상기 액정 물질층은 광 밴드 갭 효과를 포함한다.
바람직한 실시 형태에서, 액정 물질의 분자 코어는 장치 내에 균일하게 정렬되고, 이상적으로 분자 코어의 정렬은 발광 장치의 평면 내에 있다. 더 바람직하게는, 분자 코어의 정렬은 발광 장치의 평면 내에 있고, 그것이 포함된 층의 구역 경계선에 평행하다.
바람직한 배치에서, 등방성 또는 액정 구역들 중 적어도 하나는 가교된 중합체이다.
액정 물질은, 균일하게 정렬될 때, 바람직하게는 이색비(dichroic ratio)가 2:1을 초과하는 이색성 성질을 갖는다. 등방성 물질과 액정 물질이 교대로 있는 구역들이 존재하는 경우, 이 교대 구역들은 적어도 20 구역에 상당하는 거리에 걸친 균일한 교대 주기를 가질 수 있다. 이러한 균일한 교대 주기는 바람직하게는 kλ/2의 ±20% 이내이고, 여기에서 λ는 발광 장치의 발광 물질의 최대 방출 강도의 파장이다. 상기 장치 평면에서 발광은 발광 물질의 이색성 및 교대하는 등방성 구역과 액정 구역들의 매질을 통과하는 빛 전파 모드들의 억제의 조합에 의하여 억제되는 것이 바람직하다.
만약 유기 발광층 또는 유기 전하 수송층이 등방성 물질 영역으로 둘러싸인 액정 물질 영역들의 규칙적인 2차원 매트릭스 어레이를 포함하면 장치의 효과는 더 향상될 수 있다는 것이 밝혀졌다.
그러므로 본 발명의 추가 형태에서, 적어도 하나의 유기 발광층 또는 유기 전하 수송층 및 발광층과 관련된 브래그 격자를 제공하는 구조를 포함하는 비간섭 발광 장치를 제공하고, 상기 발광층 또는 전하 수송층은 등방성 물질 영역으로 둘러싸인 액정 물질 영역들의 규칙적인 2차원 매트릭스 어레이를 포함한다. 바람직하게는, 브래그 격자 구조는 발광층과 관련된 1차원 브래그 격자를 제공한다. 액정 물질 영역들은 그 형상이 정사각형 또는 직사각형일 수 있다. 액정 물질 영역들은 마름모 또는 평행사변형 형상이다. 액정 물질 영역들의 형상은 원형 또는 타원형이다. 2차원 매트릭스는 정사각형 매트릭스일 수 있다. 2차원 매트릭스는 8각형의 매트릭스일 수 있다. 규칙적인 2차원 매트릭스는 장치 평면에 평행한 평면에 존재할 수 있다. 규칙적인 2차원 매트릭스는 장치 평면에 수직인 평면에 존재할 수 있다. 액정물질은, 균일하게 정렬될 때, 이색비가 2:1을 초과하는 이색성 성질을 가질 수 있다.
이러한 측면에서 규칙적인 2차원 매트릭스 내의 등방성 물질과 액정 물질의 교대는 장치의 발광층의 빛을 국소화시키기 위하여 발광 장치의 물질 층들의 패턴과 상호작용한다. 장치의 평면에서의 발광은, 발광 물질의 이색성 및 교대하는 등방성과 액정 영역들의 매질을 통과하는 빛 전파 모드들의 억제의 조합에 의하여 억제된다. 2차원 매트릭스의 평면 내의 축을 따른 등방성 물질과 액정 물질 사이의 교대는 kλ/2의 ±20% 이내일 수 있으며 여기에서, λ는 발광 장치의 발광 물질의 최대 방출 강도의 파장이다.
만약 유기 발광층 또는 유기 전하 수송층이 등방성 물질영역에 의해 둘러싸인 액정 물질 영역들의 규칙적인 2차원 매트릭스 어레이를 포함하면 장치의 효과는 더 향상될 수 있다는 것이 밝혀졌다.
따라서 본 발명의 추가 형태에서, 적어도 하나의 유기 발광층 또는 유기 전하 수송층을 포함하는 비간섭 발광 장치를 제공하며, 상기 발광층 또는 전하 수송층은 등방성 물질에 의해 둘러싸이고 등방성 물질 중간 중간에 배치된 액정 물질 구역들의 규칙적인 3차원 매트릭스 어레이를 포함한다. 이 구역들은 정육면체, 직육면체 또는 평행 육면체의 형상을 갖는다. 이 구역들은 원기둥, 타원기둥, 구형 또는 타원형의 형상을 갖는다. 매트릭스 어레이는 단순입방구조, 면심입방구조 또는 육방밀집구조 매트릭스 격자를 형성한다. 이와 같은 측면에서 액정물질은, 균일하게 정렬될 때, 이색비가 2:1을 초과하는 이색성 성질을 가질 수 있다.
이러한 측면에서의 배치에서, 규칙적인 3차원 매트릭스의 등방성 물질과 액정 물질의 교대는 장치의 발광층의 빛을 국소화시키기 위하여 발광 장치의 물질 층들의 패턴과 상호작용을 한다. 장치의 평면에서의 발광은, 발광 물질의 이색성 및 교대하는 등방성 매트릭스와 액정 구역들의 매질을 통과하는 빛 전파 모드들의 억제의 조합에 의하여 억제된다. 2차원 매트릭스를 통과하는 축을 따라 등방성 물질과 액정 물질 사이의 교대는 kλ/2의 ±20% 이내일 수 있으며, λ는 발광 장치의 발광 물질의 최대 방출 강도 파장이다.
본 발명은 적층 전계 발광 장치를 제조하는 방법을 추가로 제공하며, 상기 방법은 층으로 유기 액정 이미터 물질을 증착하는 단계, 액정 분자들의 막대 형상 분자 코어를 상기 층 내에 균일하게 정렬하는 단계, 액정 아래에 정렬된 층의 선택된 영역들을 상기 물질의 등방성 상 전이 온도에서 상 설정 조건들에 노출시켜 선택된 노출 영역들의 상을 설정하기 위한 단계, 상 설정 조건들에 두 번째 노출하기 위해서 등방성 상 전이 온도로 상기 물질의 액정 위의 상 설정 영역들을 포함하는 상기 층을 가열하는 단계를 포함한다. 바람직한 실시 형태에서, 유기 액정 이미터 물질은 단량체이고 자외선의 노출에 의해 중합될 수도 있다; 이 실시 형태에서 중합은 노출된 영역들의 정렬을 유지하기 위하여, 노출된 영역들의 상을 설정하고, 층을 상기 물질의 액정 위에서 등방성 상 전이 온도로 올리고 난 후에 자외선에 두 번째 노출시킴으로써 이전의 비노출 구역을 무정형의 상태로 설정한다.
발명을 더 잘 이해하고 발명이 어떻게 효과적으로 실시될 수 있는지 보여주기 위하여, 첨부된 개략도에 도시된 바와 같은 본 발명의 다양한 특정 실시 형태들이 예로 언급될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전계 발광 장치의 사시도 및 단면이다.
도 2는 정렬된 액정 물질을 포함하는 본 발명에 따른 전계 발광 장치의 사시도와 단면이다.
도 3은 정렬된 액정 물질과 방출층에 가장 가까운 별도의 브래그 격자 층을 포함하는 본 발명에 따른 전계 발광 장치의 사시도와 단면이다.
도 4는 2차원 격자를 포함하는 본 발명에 따른 전계 발광 장치의 사시도와 단면이다.
도 5는 2차원 격자와 방출층에 용해된 등방성의 방출 물질을 포함하는 본 발명에 따른 전계 발광 장치의 사시도와 단면이다.
도 6은 등방성 물질 영역으로 둘러싸인 액정 물질 영역들의 규칙적인 2차원 매트릭스 어레이를 포함하는 본원 발명에 따른 전계 발광 장치의 사시도와 단면이다.
도 7은 등방성 물질의 중간 중간에 배치되고 등방성 물질로 둘러싸인 액정 물질 구역들의 규칙적인 3차원 매트릭스 어레이를 포함하는 본 발명에 따른 전계 발광 장치의 사시도와 단면이다.
본 발명은 높은 이색성 발광 물질을 사용한 효과와 발광층과 강하게 연결된 브래그 격자를 결합함으로써, 문제가 있는 2차원 브래그 격자를 포함할 필요가 없다는 것을 밝혔다. 바람직한 효과를 달성하기 위해 요구되는 모든 것이 결합된다.
도 1을 참조하면, OLED 장치(100)는 OLED를 위한 전형적인 요소 층들을 가지며, 예를 들면, 음극(101), 전자 수송층(102), 이미터층(103), 정공 수송층(104), 정공 주입층(105) 및 양극(106)을 가진다. 그러나, 이 OLED에서, 이미터층은 높은 굴절률을 가지는 구역들(107)과 낮은 굴절률을 가지는 구역들(108)로 이루어진다. 이 구역들은 데카르트 좌표계(109)의 x방향으로 최대 굴절률 변조 축과 함께 λ/2주기의 브래그 격자를 형성하도록 구성된다. 더욱이 이미터층(103)의 물질은 데카르트 좌표계의 y방향에서 이색성의 이상 축(extraordinary axis)을 가진 높은 이색성이 되도록 선택된다. 즉, 층(103)의 분자는 y방향으로 거의 빛을 방출하지 않고, 훨씬 더 많은 양의 빛을 x와 z방향으로 방출하는 경향이 있다. 만약 이미터층(103)의 방출대역이 파장 λ에 대하여 상당히 좁게 분포된 방출대역을 가지고 있다면, x방향으로의 빛의 방출은 광 밴드 갭 현상에 의하여 억제될 것이다. 동시에 그것의 특성상 이미터 물질은 y방향으로 빛을 방출할 수 없다. 물질에 의해 방출된 거의 모든 빛은 ? 방향일 것이다.
도 2를 참조하면, 이러한 구성의 OLED는 구역들(107)에서 층(103)의 이미터 물질이 액정 성질이 되게 하고 액정 분자의 막대 형상의 분자 코어들(201)의 장축이 y축을 따라 균일하게 정렬되게 하는 것에 의하여 실질적으로 구현될 수 있다. 만약 층이 도포될 때 액정 물질이 단량체 성질이라면, 상기 구역들(107)은 홀로그래피 간섭무늬(fringe)로서 또는 상 마스크(phase mask)를 통해 자외선 노출에 의하여 액정 중합체로 중합될 수 있다. 그 다음, 상기 층을 물질의 액정 위에서 등방성 상 전이 온도로 가열하고 자외선에 두 번째 노출시킬 수 있다. 이것은 구역(108)의 물질이 구역(107)과 같은 화학 조성물을 가진 무정형의 중합체로 중합되게 하나, 액정들 중 어느 것에서도 복굴절을 일으키게 하지 않는다. 층(103)을 x방향으로 가로지르는 빛은, 구역들을 관통하여 지날 때는 일반적으로 꽤 높은(2.0 초과) 액정의 이상(extraordinary) 굴절률을 보이나, 무정형 구역들(108)을 가로지를 때는 액정의 이상 굴절률 및 정상(ordinary) 굴절률의 평균값을 나타낸다(상당히 더 낮은 값). 따라서 필요한 광 밴드 갭이 형성된다.
도 2의 장치(200)에서, 만약 전류가 구역들(107과 108)을 둘 다를 통과하여 흐르면, 구역(107)에서 빛이 y방향으로 거의 방출되지 않고, 구역(108)은 모든 방향으로 동일하게 빛을 방출할 것이라는 문제가 있다. 따라서 면내 발광 제거하려는 목표는 부분적으로 실패할 것이다. 이 문제를 극복하기 위한 두 가지 전략이 있다.
첫 번째 전략은 층(103)을 이루는 액정 단량체 안으로 중합할 수 없는 절연성 액정 물질 약간량을 도핑하는 것이다. 구역(107)이 중합될 때, 이 도판트는 구역(108)으로 배출된다. 그 다음 가열과 두 번째 자외선 노출 후, 구역(108)의 조성물은 방출 물질의 겔 매트릭스에 용해된 도판트가 풍부해질 것이다. 이 물질의 전도성은 구역(107)보다 낮게 될 것이고, 전류가 OLED(200)에 인가될 때 전류는 거의 전부 구역들(107)의 이색성 매질을 통과하여 흘러 원하는 발광의 억제를 이룰 것이다. 만약 도판트가 비교적 낮은 굴절률을 가진 물질이라면, 이 도핑은 또한 (103)에서 격자의 굴절률 변조를 증가시킬 수 있다. 도판트가 무정형의 이미터 물질 중합체에 충분히 가용성이거나 비교적 순수한 도판트의 상 분리 함유물이 형성되어 층(103)에서 빛을 산란시킬 것을 주의하여야 한다.
장치(200)의 문제에 대한 두 번째 접근은 층(103)에서 격자와 이미터 물질 사이의 강한 상호작용을 허용하기 위하여 층(103)에 충분히 인접한 층 내에 브래그 격자구조를 위치시키는 것이다. 이것은 층(103) 자체에서 격자가 존재할 필요성을 제거하고 이 층에서 액정물질이 균일하게 정렬되어 이의 이색성이 y방향의 발광을 최소화하도록 한다. 이와 같은 구조의 예는 도 3에 나타나있다. 이 장치에서 층(101, 104, 105 및 106)은 장치(200)와 동일한 기능을 가진다. 이미터층(301)은 액정 이미터 물질로 구성되며 이 물질의 막대 형상의 분자 코어는 데카르트 좌표계(109)의 y축에 평행하게 정렬된다. 전자 수송층(302)은 데카르트 좌표계(109)의 y축에 평행하게 정렬된 막대 형상의 분자 코어(306)를 갖는 액정 성질의 물질이 있는 구역(303)과 무정형 성질의 구역(304)을 포함한다. 층(301)의 발광 물질은 데카르트 좌표계(109)의 x축에 평행한 방향의 발광을 억제하기 위하여 층(302)의 브래그 격자 구조와 상호작용한다. 층(301)의 물질과 격자의 상호작용을 최대화하도록 구역(303)의 이상 굴절률과 구역(304)의 굴절률을 조정하는 것은 중요하다.
위에서 언급한 바와 같이, 광 밴드 갭은 파장 스펙트럼의 특정 범위에 걸쳐 완성될 것이다. 이것은 격자의 저지 대역(stop band)으로 알려져 있다. 이 저지 대역은 각 크기(angular extent)도 가지고 있다. 예를 들어 도 3에서는, 격자를 통과하는 빛이 x축으로부터 점점 더 벗어난 각으로 유도됨에 따라, 그 특정 각도로 전파된 빛의 저지 대역의 스펙트럼 범위와 세기는 감소한다. 또한, 기하학적으로 예측할 수 있었던 대로 저지 대역의 중심 파장은 더 긴 파장으로 이동한다. x축으로부터 일정 각도일 때 저지 대역은 사라질 것이다. 이것은 x와 y방향 사이의 중간의 일정 각도에서 이색성 이미터에 의해 빛의 방출이 억제되지 않는다는 것을 의미한다. 이 문제의 잠재적 해결책은 2개의 격자를 사용하는 것이며, 이 중 하나는 x축으로부터 격자방향 +θ°를 갖고 다른 하나는 x축으로부터 격자방향 -θ°를 갖는다. 물질 내의 다른 방향의 두 개의 격자를 결합하여 2차원 격자를 얻을 수 있다. 바람직한 효과를 산출할 수 있는 다수의 2차원 격자의 배열들이 있다. 도 4는 실시예를 나타낸다. 장치(400)에서, 층(101, 301, 104, 105 및 106)은 도 3과 같다. 전자 수송층(401)은 다이아몬드 형상의 영역들(402)을 포함하고, 이 영역에서 물질은 구조적으로 액정이며, 액정 물질의 막대 형상의 분자 코어가 데카르트 좌표계의 y축을 따라 장축 방향으로 배향된다. 이 다이아몬드 형상의 영역들(402)에는 무정형 물질의 다이아몬드 영역들(403)이 중간 중간에 배치된다. 이러한 배치의 효과는 마치 층(401) 내에 두 개의 격자가 있어, 하나의 격자는 x + θ°의 격자 방향을 갖고 다른 하나는 x - θ°를 갖는 것과 같다. 따라서, 층(301)의 발광 물질은 x + θ와 x - θ의 양 방향에서 광 밴드 갭과 상호작용하고 이 밴드 갭은 겹쳐져서 x축을 중심으로 각의 밴드 위로 뾰족하고 넒은 밴드 갭을 생성한다.
유사한 2차원 격자의 또 다른 적용은 층(301)의 이미터 물질이 이색성이 거의 없거나 없는 것이다. 이것은 등방성의 방출 물질이 용해되어 있는 액정 호스트로 구성된 이미터층인 경우일 것이다. 이러한 구성의 장치는 도 5에 나타난다. 층(101, 104, 105 및 106)은 앞의 실시 형태와 동일한 기능을 갖는다. 그러나, 이 경우의 이미터층(504)은 등방성 방출 이미터 분자(506)가 용해되어 있는 정렬된 액정 분자 코어(506)로 구성된다. 액정 분자 코어는 데카르트 좌표계(109)의 y방향으로 정렬된다. 전자 수송층(501)은 정사각형 형상의 영역들(502)을 포함하며, 이 영역에서 물질은 구조적으로 액정이며 그 물질의 막대 모양의 분자 코어는 y방향으로 정렬된다. 이 영역들에는 무정형 물질의 정사각형 형상의 영역들(503)이 중간 중간에 배치된다. 이 구성은 두 개의 격자 효과를 갖으며, 이 중 하나는 y축에 평행한 방향으로 전파되는 빛과 상호작용하고, 다른 하나는 x축에 평행한 방향으로 전파되는 빛과 상호작용한다. 만약 층(501)과 영역들(502 및 503)의 굴절률이 적절하게 조정된다면(두 층 내의 액정 물질의 이상 굴절률에 가깝게 맞춘다면), 층(501)의 2차원 격자 구조는 x축과 y축 모두에서 발광을 억제하면서 이미터 분자들(506)과 강하게 상호작용할 것이다. 이러한 실시 형태에서 층(501)의 정사각형 2차원 격자는 유사한 효과를 가지고 이미터층(504) 내에 또한 위치할 수 있다는 것은 명백할 것이다.
본 발명의 실시 형태들의 다른 잠재적 문제는 장치의 x, y평면의 축들과 z축(외부 환경으로 향하는) 사이의 중간 각도로 전파되는 빛이 x, y평면 내의 광 밴드 갭 격자구조에 영향을 안 받을 수도 있다는 것이다. 장치 내의 다양한 중간층의 인터페이스에서의 임계각에 따라서, 많은 양의 빛이 외부 환경으로 갈 수 없을 수도 있다.
이러한 새어나간 발광 중 일부를 제거하는 간단한 방법은 이 층의 상부와 하부 표면에서 벗어난 반사가 약한 에탈론 효과를 만들 정도까지 발광층(예를 들면 장치(300)의 층(301))의 두께를 설정하는 것이다. 만약 장치 평면에 수직한 축들을 따라 내부에서 반사된 빛이 다중 반사의 상을 가질 정도의 두께라면, 정상파는 장치 내에 쌓일 수 있다. 이러한 빛의 국소화(light localisation)는 z축에 대하여 방출의 각 분포를 좁게 하는 피드백을 생성해서 각을 벗어난 상대적인 양의 빛을 감소시키고 새어나간 빛의 문제점 일부를 제거한다.
일부 경우에, 그것은 이미터층을 통과하여 피드백의 수준 향상에 도움이 된다. 이것은 x축과 z축에 따른 최대 굴절률 변조로 2차원 격자를 도입함으로써 수행할 수 있다. 이 장치는 도 6에 나타난다. 여기에서 음극층, 정공 수송층, 정공 주입층, 양극층(각각 601, 607, 608 및 609)은 이전 실시 형태와 대체로 동일한 방식으로 기능한다. 이미터층(605)은 데카르트 좌표계(610)의 y축에 평행하게 정렬된 막대 형상의 분자 코어(606)를 갖는 액정 성질의 물질로 구성된다. 전자 수송층(602)은 역시 y축을 따라 정렬된 막대 형상 분자 코어(606)를 갖는 액정 물질을 포함한다. 층(602)의 물질을 완전히 통과하여 연장되며 사각형의 횡단면을 갖는 막대 형상인 무정형 물질 영역이 층(602)에 포함되어 있고, 상기 영역은 단면치수를 갖고 피치 d의 규칙적인 2차원 격자를 형성하도록 간격을 두고 위치한다. 만약 치수 h가 d와 동일하다면, d는 층(602)의 z축에 따른 격자가 이미터층(605)에 의해 형성된 에탈론에서 빛을 더 국소화시키도록 선택될 것이다. 이는 또한 장치에 의하여 방출되는 새어나간 축에서 벗어난 빛(off-axis light)을 감소시켜, 장치를 떠나 방출되는 빛의 비율을 더 증가시킨다.
장치(300 및 500)에서 유추하면, 장치(600)의 층(602)는 그 층에 3차원 격자를 도입하기 위하여 추가로 변형될 수 있다. 이 실시 형태는 도 7에 나타난다. 액정 전자 수송층(701)안의 무정형 포함물들(703)은 x, y, z 방향에서 굴절률 변화를 만드는 정육면체 형상이다. 이것은 층(605)의 발광 분자가 등방성으로 빛을 방출하는 데 특히 유리할 것이다.

Claims (15)

  1. 비간섭성 유기 발광 장치로서:
    유기 발광층;
    유기 전하 수송층과 상기 발광층 사이의 강한 상호 작용을 허용하도록, 상기 발광층에 충분히 근접한 유기 전하 수송층을 포함하며;
    상기 전하 수송층은 브래그 격자를 제공하는 구조를 포함하며, 상기 구조는 등방성 물질과 액정 물질이 교대하는 구역에 의해 형성되며, 상기 액정 물질의 분자 코어는 상기 발광 장치의 평면에 균일하게 정렬되며;
    상기 교대하는 구역은 광 밴드 갭을 갖는 광 결정 구조를 초래하여, 상기 광 밴드 갭의 결과로서 상기 전하 수송층의 평면에서의 광의 억제로 나타나는, 비간섭성 유기 발광 장치.
  2. 비간섭성 유기 발광 장치로서:
    브래그 격자를 제공하는 구조를 포함하는 유기 발광층을 포함하며, 상기 구조는 등방성 물질과 액정 물질이 교대하는 구역에 의해 형성되며, 상기 액정 물질의 분자 코어는 발광 장치의 평면에 균일하게 정렬되고 또한 그 포함된 층의 구역 경계선에 평행하며,
    상기 교대하는 구역은 광 밴드 갭을 갖는 광 결정 구조를 초래하여, 상기 광 밴드 갭의 결과로서 상기 발광층의 평면에서의 광의 억제로 나타나는, 비간섭성 유기 발광 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광층은 액정 이미터 물질로 구성되고, 상기 액정 물질의 상기 분자 코어는 상기 발광 장치의 평면에 균일하게 정렬되고 또한 상기 전하 수송층의 상기 액정 물질과 평행한, 비간섭성 유기 발광 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 발광층의 상기 액정 물질은, 균일하게 정렬될 때, 이색비(dichroic ratio)가 2:1을 초과하는 이색성 성질을 갖는, 비간섭성 유기 발광 장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 등방성 물질과 액정 물질이 교대하는 구역은, 액정 물질의 정사각형 형상의 영역이 중간 중간에 배치되는 등방성 무정형 물질의 정사각형 형상의 영역으로 구성되는, 비간섭성 유기 발광 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 발광층은, 상기 발광 장치의 평면에 균일하게 정렬되고 또한 상기 전하 수송층의 액정 물질에 평행한 분자 코어를 갖는 액정 호스트 물질로 구성되고, 상기 발광층은 상기 액정 호스트 물질에 용해된 등방 방출기 이미터 분자를 더 포함하는, 비간섭성 유기 발광 장치.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 등방성 물질 또는 액정 물질이 교대하는 구역들 중 적어도 하나는 가교된 중합체를 이용하여 형성되는, 비간섭성 유기 발광 장치.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 브래그 격자 구조는 1차원 브래그 격자 구조인, 비간섭성 유기 발광 장치.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 등방성 물질과 액정 물질이 교대하는 구역은, 적어도 20 구역에 상당하는 거리에 걸친 균일한 교대 주기를 갖는, 비간섭성 유기 발광 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 균일한 교대 주기는 kλ/2의 ±20% 이내이고, 여기서 λ는 상기 발광 장치의 상기 발광 물질의 최대 방출 강도의 파장인, 비간섭성 유기 발광 장치.
  11. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 발광층 또는 전하 수송층이 교대하는 구역은, 액정 물질의 영역과 등방성 물질의 영역의 규칙적인 2차원 매트릭스 어레이를 포함하며, 이에 따라 2차원 브래그 격자 구조를 형성하는, 비간섭성 유기 발광 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 액정 물질의 영역은 정사각형 또는 직사각형, 원형 또는 타원형, 또는 마름모 또는 평행사변형 형상인, 비간섭성 유기 발광 장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 2차원 매트릭스는 정사각형 매트릭스 또는 8각형의 매트릭스인, 비간섭성 유기 발광 장치.
  14. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 발광층 또는 전하 수송층이 교대하는 구역은, 등방성 물질의 중간 중간에 배치된 액정 물질의 구역의 규칙적인 3차원 매트릭스 어레이를 포함하며, 이에 따라 3차원 브래그 격자 구조를 형성하는, 비간섭성 유기 발광 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 구역은 정육면체, 직육면체 또는 평행 육면체의 형상을 가지며 및/또는 상기 매트릭스 어레이는 단순입방구조, 면심입방구조 또는 육방밀집구조 매트릭스 격자를 형성하는, 비간섭성 유기 발광 장치.
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