KR20200110217A - 퍼셀 향상, 아웃커플링 및 방사 패턴 엔지니어링을 위한 나노 물체 - Google Patents
퍼셀 향상, 아웃커플링 및 방사 패턴 엔지니어링을 위한 나노 물체 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20200110217A KR20200110217A KR1020200030749A KR20200030749A KR20200110217A KR 20200110217 A KR20200110217 A KR 20200110217A KR 1020200030749 A KR1020200030749 A KR 1020200030749A KR 20200030749 A KR20200030749 A KR 20200030749A KR 20200110217 A KR20200110217 A KR 20200110217A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- nanostructures
- electrode layer
- layer
- disposed
- organic
- Prior art date
Links
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 title claims description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title claims description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 218
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims abstract description 108
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 16
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Chemical compound [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 10
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 6
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium oxide Inorganic materials O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N oxogermanium Chemical compound [Ge]=O PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical compound [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 6
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 4
- ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L magnesium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Mg+2] ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 4
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 71
- 238000003491 array Methods 0.000 description 15
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 15
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 15
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 12
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 11
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 11
- 238000004770 highest occupied molecular orbital Methods 0.000 description 10
- 238000004768 lowest unoccupied molecular orbital Methods 0.000 description 10
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 8
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 7
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 7
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 6
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 description 5
- 239000000412 dendrimer Substances 0.000 description 5
- 229920000736 dendritic polymer Polymers 0.000 description 5
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 5
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 4
- 239000012782 phase change material Substances 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 4
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 230000005258 radioactive decay Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 238000010129 solution processing Methods 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 description 2
- DHDHJYNTEFLIHY-UHFFFAOYSA-N 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline Chemical group C1=CC=CC=C1C1=CC=NC2=C1C=CC1=C(C=3C=CC=CC=3)C=CN=C21 DHDHJYNTEFLIHY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DIVZFUBWFAOMCW-UHFFFAOYSA-N 4-n-(3-methylphenyl)-1-n,1-n-bis[4-(n-(3-methylphenyl)anilino)phenyl]-4-n-phenylbenzene-1,4-diamine Chemical group CC1=CC=CC(N(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(=CC=2)N(C=2C=CC(=CC=2)N(C=2C=CC=CC=2)C=2C=C(C)C=CC=2)C=2C=CC(=CC=2)N(C=2C=CC=CC=2)C=2C=C(C)C=CC=2)=C1 DIVZFUBWFAOMCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000006880 cross-coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- -1 electrodes Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013086 organic photovoltaic Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000007261 regionalization Effects 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 239000003981 vehicle Substances 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- H10K50/82—Cathodes
- H10K50/822—Cathodes characterised by their shape
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/008—Surface plasmon devices
-
- H01L51/5203—
-
- 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
-
- H01L2251/53—
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K2102/00—Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
- H10K2102/301—Details of OLEDs
- H10K2102/302—Details of OLEDs of OLED structures
-
- 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
- H10K50/80—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
- H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
- H10K59/80—Constructional details
- H10K59/805—Electrodes
- H10K59/8051—Anodes
- H10K59/80515—Anodes characterised by their shape
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
- H10K59/80—Constructional details
- H10K59/805—Electrodes
- H10K59/8052—Cathodes
- H10K59/80521—Cathodes characterised by their shape
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
- H10K59/80—Constructional details
- H10K59/875—Arrangements for extracting light from the devices
- H10K59/879—Arrangements for extracting light from the devices comprising refractive means, e.g. lenses
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
개시된 주제의 구체예는 발광층을 포함하는 하나 이상의 유기층, 하나 이상의 유기층 상에 배치된 제1 전극층, 제1 전극층의 일부로서 형성된 복수의 나노구조체, 기판 및 제2 전극층을 포함하는 디바이스로서, 제2 전극층은 기판 상에 배치되고, 하나 이상의 유기층은 제2 전극층 상에 배치되고, 복수의 나노구조체를 포함하는 제1 전극층은 하나 이상의 유기층 상에 그리고 발광층의 소정의 임계 거리 이내에 배치되는 디바이스를 제공한다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본원은 2019년 3월 12일자로 출원된 미국 특허 출원 제62/817,424호의 우선권을 주장하며, 이는 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
분야
본 발명은 발광 속도 및/또는 아웃커플링을 증가시키고, 디바이스 안정성을 개선하고, 및/또는 원거리 방사 패턴을 제공하는 나노구조체에 관한 것이다.
유기 물질을 사용하는 광전자 디바이스는 여러 이유로 인하여 점차로 중요해지고 있다. 이와 같은 디바이스를 제조하는데 사용되는 다수의 물질들은 비교적 저렴하기 때문에, 유기 광전자 디바이스는 무기 디바이스에 비하여 비용 잇점면에서 잠재성을 갖는다. 또한, 유기 물질의 고유한 특성, 예컨대 이의 가요성은 그 유기 물질이 가요성 기판 상에서의 제작과 같은 특정 적용예에 매우 적합하게 할 수 있다. 유기 광전자 디바이스의 예로는 유기 발광 다이오드/디바이스(OLED), 유기 광트랜지스터, 유기 광전지 및 유기 광검출기를 들 수 있다. OLED의 경우, 유기 물질은 통상의 물질에 비하여 성능 면에서의 잇점을 가질 수 있다. 예를 들어, 유기 발광층이 광을 방출하는 파장은 일반적으로 적절한 도펀트로 용이하게 조절될 수 있다.
OLED는 디바이스를 가로질러 전압을 인가할 때 광을 방출하는 유기 박막을 사용한다. OLED는 평면 패널 디스플레이, 조명 및 백라이팅(backlighting)과 같은 적용예의 용도에 있어 점차로 중요해지는 기술이다. 여러가지의 OLED 재료 및 구성은 미국 특허 제5,844,363호, 제6,303,238호 및 제5,707,745호에 기재되어 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
인광 방출 분자에 대한 하나의 적용예는 풀 컬러 디스플레이이다. 이러한 디스플레이에 대한 산업적 기준은 "포화" 색상으로 지칭되는 특정 색상을 방출하도록 조정된 픽셀을 필요로 한다. 특히, 이러한 기준은 포화 적색, 녹색 및 청색 픽셀을 필요로 한다. 대안적으로 OLED는 백색 광을 방출하도록 설계될 수 있다. 통상적인 액정 디스플레이에서, 백색 백라이트에서 나온 방출이 흡수 필터를 사용하여 여과되어 적색, 녹색 및 청색 방출을 생성한다. 동일한 기법이 또한 OLED에도 사용될 수 있다. 백색 OLED는 단일 EML 디바이스 또는 스택 구조일 수 있다. 색상은 당업계에 주지된 CIE 좌표를 사용하여 측정될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, 용어 "유기"는 유기 광전자 디바이스를 제작하는 데 사용될 수 있는 중합체 물질뿐 아니라, 소분자 유기 물질도 포함한다. "소분자"는 중합체가 아닌 임의의 유기 물질을 지칭하며, "소분자"는 실제로 꽤 클 수도 있다. 소분자는 일부의 상황에서는 반복 단위를 포함할 수 있다. 예를 들면, 치환기로서 장쇄 알킬기를 사용하는 것은 "소분자" 유형으로부터 분자를 제외시키지 않는다. 소분자는 또한 예를 들면 중합체 주쇄 상에서의 펜던트 기로서 또는 주쇄의 일부로서 중합체에 혼입될 수 있다. 소분자는 또한 코어 모이어티 상에 생성된 일련의 화학적 셸로 이루어진 덴드리머의 코어 모이어티로서 작용할 수 있다. 덴드리머의 코어 모이어티는 형광 또는 인광 소분자 이미터일 수 있다. 덴드리머는 "소분자"일 수 있으며, OLED 분야에서 현재 사용되는 모든 덴드리머는 소분자인 것으로 여겨진다.
본원에서 사용한 바와 같이, "최상부"는 기판으로부터 가장 멀리 떨어졌다는 것을 의미하며, "바닥"은 기판에 가장 근접하다는 것을 의미한다. 제1층이 제2층의 "상부에 배치되는" 것으로 기재되는 경우, 제1층은 기판으로부터 멀리 떨어져 배치된다. 제1층이 제2층과 "접촉되어 있는" 것으로 명시되지 않는다면 제1층과 제2층 사이에는 다른 층이 존재할 수 있다. 예를 들면, 캐소드와 애노드의 사이에 다양한 유기층이 존재한다고 해도, 캐소드는 애노드의 "상부에 배치되는" 것으로 기재될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, "용액 가공성"은 용액 또는 현탁액 형태로 액체 매체에 용해, 분산 또는 수송될 수 있고/있거나 액체 매체로부터 증착될 수 있다는 것을 의미한다.
리간드가 방출 물질의 광활성 특성에 직접적으로 기여하는 것으로 여겨지는 경우, 리간드는 "광활성"으로서 지칭될 수 있다. 보조적 리간드가 광활성 리간드의 특성을 변경시킬 수 있을지라도, 리간드가 방출 물질의 광활성 특성에 기여하지 않는 것으로 여겨지는 경우, 리간드는 "보조적"인 것으로 지칭될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, 그리고 일반적으로 당업자가 이해하고 있는 바와 같이, 제1 에너지 준위가 진공 에너지 준위에 더 근접하는 경우, 제1 "최고 점유 분자 궤도"(HOMO) 또는 "최저 비점유 분자 궤도"(LUMO) 에너지 준위는 제2 HOMO 또는 LUMO 에너지 준위보다 "더 크거나" 또는 "더 높다". 이온화 전위(IP)가 진공 준위에 대하여 음의 에너지로서 측정되므로, 더 높은 HOMO 에너지 준위는 더 작은 절댓값을 갖는 IP(더 적게 음성인 IP)에 해당한다. 마찬가지로, 더 높은 LUMO 에너지 준위는 절댓값이 더 작은 전자 친화도(EA)(더 적게 음성인 EA)에 해당한다. 최상부에서 진공 준위를 갖는 통상의 에너지 준위 다이아그램에서, 물질의 LUMO 에너지 준위는 동일한 물질의 HOMO 에너지 준위보다 더 높다. "더 높은" HOMO 또는 LUMO 에너지 준위는 "더 낮은" HOMO 또는 LUMO 에너지 준위보다 상기 다이아그램의 최상부에 더 근접하게 나타난다.
본원에서 사용한 바와 같이, 그리고 일반적으로 당업자가 이해하는 바와 같이, 제1 일함수의 절댓값이 더 클 경우, 제1 일함수는 제2 일함수보다 "더 크거나" 또는 "더 높다". 일함수는 일반적으로 진공 준위에 대하여 음의 수로서 측정되므로, 이는 "더 높은" 일함수가 더 음성임을 의미한다. 최상부에서 진공 준위를 갖는 통상의 에너지 준위 다이아그램에서, "더 높은" 일함수는 진공 준위로부터 아래 방향으로 더 먼 것으로서 예시된다. 따라서, HOMO 및 LUMO 에너지 준위의 정의는 일함수와는 상이한 관례를 따른다.
OLED에 대한 더욱 상세한 내용 및 전술한 정의는, 미국 특허 제7,279,704호에서 찾을 수 있으며, 이의 전문은 본원에 참고로 포함된다.
개요
구체예에 따르면, 유기 발광 다이오드/디바이스(OLED)가 또한 제공된다. OLED는 애노드, 캐소드 및 애노드와 캐소드 사이에 배치된 유기층을 포함할 수 있다. 구체예에 따르면, 유기 발광 디바이스는 소비자 제품, 전자 부품 모듈 및/또는 조명 패널로부터 선택된 하나 이상의 디바이스에 통합된다.
일구체예에 따르면, 디바이스는 발광층을 갖는 하나 이상의 유기층, 하나 이상의 유기층 상에 배치된 제1 전극층, 제1 전극층의 일부로서 형성된 복수의 나노구조체, 기판 및 제2 전극층을 포함할 수 있으며, 제2 전극층은 기판 상에 배치되고, 하나 이상의 유기층은 제2 전극층 상에 배치되고, 복수의 나노구조체를 포함하는 제1 전극층은 하나 이상의 유기층 상에 그리고 발광층의 소정의 임계 거리 이내에 배치된다.
제1 전극층의 적어도 일부는 Ag, Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ru, Pd, In, Bi 및/또는 Ca 중 1종 이상일 수 있다. 이들은 제1 전극층의 일부에 합금, 혼합물 및/또는 스택에 포함될 수 있다. 복수의 나노구조체는 제1 전극층의 두께를 관통하는 나노홀일 수 있다. 디바이스는 유전체층을 포함할 수 있고, 유전체층은 복수의 나노구조체를 포함하는 제1 전극층 상에 배치된다. 유전체층은 유기물, 티타니아, 이산화규소, 질화규소, 산화알루미늄, 산화아연, 산화니켈, 산화게르마늄, 플루오르화리튬, 플루오르화마그네슘 및/또는 산화몰리브덴 중 1종 이상일 수 있다.
디바이스의 복수의 나노구조체는 제1 전극층의 두께 미만의 소정의 깊이를 갖는 나노홀일 수 있다. 디바이스는 유전체층을 포함할 수 있고, 유전체층은 복수의 나노구조체를 포함하는 제1 전극층 상에 배치된다. 복수의 나노구조체는 나노홀일 수 있고, 나노홀 중 하나 이상은 제1 전극층의 두께를 관통하고, 다른 나노홀은 제1 전극층의 두께 미만의 소정의 깊이를 갖는다. 디바이스는 유전체층을 포함할 수 있고, 유전체층은 복수의 나노구조체를 포함하는 제1 전극층 상에 배치된다.
디바이스의 제2 전극층의 적어도 일부는 Ag, Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ru, Pd, In, Bi, Ca, 티타니아, 이산화규소, 질화규소, 산화알루미늄, 산화아연, 산화니켈, 산화게르마늄, 플루오르화리튬, 산화몰리브덴 및/또는 투명 전도성 산화물 중 1종 이상일 수 있다. 디바이스의 복수의 나노구조체는 제1 전극층에 홀의 주기적 어레이, 홀의 랜덤 어레이 및 홀의 준주기적 어레이 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 복수의 나노구조체는 홀에서 전자기 모드에 의해 발생된 공명이 제1 전극층의 전파 표면 플라즈몬에 커플링하도록 구성될 수 있다. 복수의 나노구조체는 표면 플라즈몬 에너지를 광으로서 아웃커플링하기 위한 격자를 제공하는 홀의 어레이를 포함할 수 있다.
디바이스의 표면 플라즈몬 모드는 제1 전극층의 평면에 평행하게 30도 내에 있는 쌍극자 모멘트에 커플링할 수 있다. 제1 전극층 상의 복수의 나노구조체의 표면 플라즈몬 모드는 제1 전극층에 평행하게 배향된 발광층의 쌍극자에 커플링할 수 있다. 표면 플라즈몬 모드는 제1 전극층의 평면에 평행하게 10도 내에 있는 쌍극자 모멘트에 커플링할 수 있다.
디바이스의 복수의 나노구조체는 동심 고리 격자 구조로 둘러싸인 제1 전극층에 스루홀을 포함할 수 있다. 디바이스의 동심 고리 격자 구조는 아웃커플링을 제공할 수 있고, 스루홀은 전자기 모드의 공명을 설정할 수 있다. 복수의 나노구조체는 제1 전극층에 하나 이상의 스루홀을 포함할 수 있다. 복수의 나노구조체는 제1 전극층 상에 에칭될 수 있고, 1 nm 내지 제1 전극층의 두께 범위의 에칭 깊이를 가질 수 있다. 복수의 나노구조체는 금속, 반도체 및/또는 유전체 중 1종 이상일 수 있다.
디바이스의 복수의 나노구조체의 형상의 x, y 또는 z 방향의 곡률 반경은 나노구조체의 공명 주파수를 조정할 수 있다. 복수의 나노구조체는 주기적 어레이, 준주기적 어레이 및/또는 비주기적 어레이의 어레이 배열로 배치되어, 개별 나노구조체 사이의 전자기 커플링으로부터 발생하는 전자기 모드를 형성할 수 있다. 디바이스의 복수의 나노구조체가 어레이 배열에 있을 때, 피치는 100 nm 내지 1 ㎛의 범위일 수 있다. 주기적 어레이는 정사각형 메쉬, 육각형 메쉬, 삼각형 메쉬 및/또는 1차원 격자 중 하나 이상일 수 있다. 메쉬의 노드는 개별 나노구조체, 또는 정사각형 어레이, 육각형 어레이, 준주기적 및 랜덤 어레이로 이루어진 군에서 선택되는 소정의 간격을 갖는 나노구조체의 그룹화(grouping)를 포함한다. 비주기적 어레이 내의 복수의 나노구조체는 랜덤 배열을 가질 수 있다. 복수의 나노구조체 각각의 크기는 5 nm 내지 400 nm일 수 있다. 디바이스의 제1 전극을 둘러싸는 굴절률은 액정 또는 상 변화 물질을 포함함으로써 조절될 수 있다.
도 1은 유기 발광 디바이스를 도시한다.
도 2는 별도의 전자 수송층을 갖지 않는 역구조 유기 발광 디바이스를 도시한다.
도 3a-3f는 개시된 주제의 구체예에 따른, 유전체 캡핑층을 갖거나 갖지 않는 다양한 나노구조체를 갖는 예시적인 OLED 디바이스를 도시한다.
도 4는 개시된 주제의 구체예에 따른, 해칭 영역으로 표시되는 예시적인 나노구조체 어레이 및 구성을 도시한다.
도 5는 개시된 주제의 구체예에 따른, 원거리 방사선의 선형 편광을 갖는 원거리 방사 패턴에 대한 예시적인 나노구조체 어레이를 도시한다.
도 6a-6b는 개시된 주제의 구체예에 따른, 금속 필름의 홀의 주기적, 랜덤 또는 준주기적 어레이(도 6a), 또는 과녁판형 격자 구조로 둘러싸인 금속 필름의 스루홀(도 6b)을 도시한다.
도 2는 별도의 전자 수송층을 갖지 않는 역구조 유기 발광 디바이스를 도시한다.
도 3a-3f는 개시된 주제의 구체예에 따른, 유전체 캡핑층을 갖거나 갖지 않는 다양한 나노구조체를 갖는 예시적인 OLED 디바이스를 도시한다.
도 4는 개시된 주제의 구체예에 따른, 해칭 영역으로 표시되는 예시적인 나노구조체 어레이 및 구성을 도시한다.
도 5는 개시된 주제의 구체예에 따른, 원거리 방사선의 선형 편광을 갖는 원거리 방사 패턴에 대한 예시적인 나노구조체 어레이를 도시한다.
도 6a-6b는 개시된 주제의 구체예에 따른, 금속 필름의 홀의 주기적, 랜덤 또는 준주기적 어레이(도 6a), 또는 과녁판형 격자 구조로 둘러싸인 금속 필름의 스루홀(도 6b)을 도시한다.
일반적으로, OLED는 애노드와 캐소드 사이에 배치되어 이에 전기 접속되는 하나 이상의 유기층을 포함한다. 전류가 인가되면, 애노드는 유기층(들)에 정공을 주입하고, 캐소드는 전자를 주입한다. 주입된 정공 및 전자는 각각 반대로 하전된 전극을 향하여 이동한다. 전자와 정공이 동일한 분자상에 편재화될 경우, 여기된 에너지 상태를 갖는 편재화된 전자-정공 쌍인 "엑시톤"이 생성된다. 엑시톤이 광방출 메카니즘을 통해 이완될 경우 광이 방출된다. 일부의 경우에서, 엑시톤은 엑시머 또는 엑시플렉스 상에 편재화될 수 있다. 비-방사 메카니즘, 예컨대 열 이완이 또한 발생할 수 있으나, 일반적으로 바람직하지 않은 것으로 간주된다.
초기 OLED는 예를 들면 미국 특허 제4,769,292호에 개시된 바와 같은 단일항 상태로부터 광("형광")을 방출하는 방출 분자를 사용하였으며, 상기 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. 형광 방출은 일반적으로 10 나노초 미만의 시간 프레임으로 발생한다.
보다 최근에는, 삼중항 상태로부터의 광("인광")을 방출하는 방출 물질을 갖는 OLED가 제시되었다. 문헌[Baldo et al., "Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices," Nature, vol. 395, 151-154, 1998; ("Baldo-I")] 및 문헌[Baldo et al., "Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence," Appl. Phys. Lett., vol. 75, No. 3, 4-6 (1999) ("Baldo-II")]은 그 전문이 참고로 포함된다. 인광은 참고로 포함되는 미국 특허 제7,279,704호의 컬럼 5-6에 보다 구체적으로 기재되어 있다.
도 1은 유기 발광 디바이스(100)를 나타낸다. 도면은 반드시 축척에 의하여 도시하지는 않았다. 디바이스(100)는 기판(110), 애노드(115), 정공 주입층(120), 정공 수송층(125), 전자 차단층(130), 발광층(135), 정공 차단층(140), 전자 수송층(145), 전자 주입층(150), 보호층(155), 캐소드(160) 및 배리어층(170)을 포함할 수 있다. 캐소드(160)는 제1 전도층(162) 및 제2 전도층(164)을 갖는 화합물 캐소드이다. 디바이스(100)는 기재된 순서로 층을 증착시켜 제작될 수 있다. 이들 다양한 층뿐 아니라, 예시 물질의 특성 및 기능은 참고로 포함되는 US 제7,279,704호의 컬럼 6-10에 보다 구체적으로 기재되어 있다.
이들 층 각각에 대한 더 많은 예도 이용 가능하다. 예를 들면 가요성이고 투명한 기판-애노드 조합은 미국 특허 제5,844,363호에 개시되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. p-도핑된 정공 수송층의 한 예는 미국 특허 출원 공개 공보 제2003/0230980호에 개시된 바와 같이, 50:1의 몰비로 F4-TCNQ로 도핑된 m-MTDATA이며, 이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. 방출 및 호스트 물질의 예는 미국 특허 제6,303,238호(Thompson 등)에 개시되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. n-도핑된 전자 수송층의 예는 미국 특허 출원 공개 공보 제2003/0230980호에 개시된 바와 같이, 1:1의 몰비로 Li로 도핑된 BPhen이고, 이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. 그 전문이 참고로 포함되는 미국 특허 제5,703,436호 및 제5,707,745호에는, 적층된 투명, 전기전도성 스퍼터-증착된 ITO 층을 갖는 Mg:Ag와 같은 금속의 박층을 갖는 화합물 캐소드를 비롯한 캐소드의 예가 개시되어 있다. 차단층의 이론 및 용도는 미국 특허 제6,097,147호 및 미국 특허 출원 공개 공보 제2003/0230980호에 보다 구체적으로 기재되어 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. 주입층의 예는 미국 특허 출원 공개 공보 제2004/0174116호에 제공되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. 보호층의 설명은 미국 특허 출원 공개 공보 제2004/0174116호에서 찾아볼 수 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다.
도 2는 역구조 OLED(200)를 나타낸다. 디바이스는 기판(210), 캐소드(215), 발광층(220), 정공 수송층(225) 및 애노드(230)를 포함한다. 디바이스(200)는 기재된 순서로 층을 증착시켜 제작될 수 있다. 가장 흔한 OLED 구성이 애노드의 위에 캐소드가 배치되어 있는 것이고, 디바이스(200)는 애노드(230)의 아래에 배치된 캐소드(215)를 갖고 있으므로, 디바이스(200)는 "역구조" OLED로 지칭될 수 있다. 디바이스(100)에 관하여 기재된 것과 유사한 물질이 디바이스(200)의 해당 층에 사용될 수 있다. 도 2는 디바이스(100)의 구조로부터 일부 층이 어떻게 생략될 수 있는지의 일례를 제공한다.
도 1 및 도 2에 도시된 단순 적층된 구조는 비제한적인 예로서 제공되며, 본 발명의 구체예는 다양한 기타의 구조와 관련하여 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 기재된 특정한 물질 및 구조는 사실상 예시를 위한 것이며, 기타의 물질 및 구조도 사용될 수 있다. 기능성 OLED는 기재된 다양한 층을 상이한 방식으로 조합하여 달성될 수 있거나, 또는 층은 디자인, 성능 및 비용 요인에 기초하여 전적으로 생략될 수 있다. 구체적으로 기재되지 않은 기타의 층도 또한 포함될 수 있다. 구체적으로 기재된 물질과 다른 물질을 사용할 수 있다. 본원에 제공된 다수의 예가 단일 물질을 포함하는 것으로 다양한 층을 기재하기는 하나, 물질의 조합, 예컨대 호스트와 도펀트의 혼합물, 또는 보다 일반적으로 혼합물을 사용할 수 있는 것으로 이해된다. 또한, 층은 다양한 하부층을 가질 수 있다. 본원에서 다양한 층에 제시된 명칭은 엄격하게 제한하고자 하는 것은 아니다. 예를 들면, 디바이스(200)에서, 정공 수송층(225)은 정공을 수송하고 정공을 발광층(220)에 주입하며, 정공 수송층 또는 정공 주입층으로서 기재될 수 있다. 한 구체예에서, OLED는 캐소드와 애노드 사이에 배치된 "유기층"을 갖는 것으로 기재될 수 있다. 이러한 유기층은 단일 층을 포함할 수 있거나, 또는 예를 들면 도 1 및 도 2와 관련하여 기재된 바와 같은 상이한 유기 물질들의 복수의 층을 더 포함할 수 있다.
구체적으로 기재하지 않은 구조 및 물질, 예컨대 미국 특허 제5,247,190호(Friend 등)에 개시된 바와 같은 중합체 물질을 포함하는 OLED(PLED)를 또한 사용할 수 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. 추가의 예로서, 단일 유기층을 갖는 OLED를 사용할 수 있다. OLED는 예를 들면 미국 특허 제5,707,745호(Forrest 등)에 기재된 바와 같이 적층될 수 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. OLED 구조는 도 1 및 도 2에 도시된 단순 적층된 구조로부터 벗어날 수 있다. 예를 들면, 기판은 미국 특허 제6,091,195호(Forrest 등)에 기재된 바와 같은 메사형(mesa) 구조 및/또는 미국 특허 제5,834,893호(Bulovic 등)에 기재된 피트형(pit) 구조와 같은 아웃-커플링(out-coupling)을 개선시키기 위한 각진 반사면을 포함할 수 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
본원에 개시된 일부 구체예에서, 도 1-2에 도시된 발광층(135) 및 발광층(220)과 같은 발광층 또는 발광 재료는 각각 양자점을 포함할 수 있다. 본원에 개시된 "발광층" 또는 "발광 물질"은, 명시적으로 또는 당업자의 이해에 따라 문맥에 의해 달리 지시되지 않는 한, 유기 발광 물질 및/또는 양자점 또는 등가의 구조를 함유하는 발광 물질을 포함할 수 있다. 이러한 발광층은 별도의 발광 물질 또는 다른 이미터에 의해 방출된 광을 변환하는 양자점 물질만을 포함할 수 있거나, 또는 별도의 발광 물질 또는 다른 이미터를 또 포함할 수 있거나, 또는 전류의 인가로부터 직접적으로 스스로 광을 방출할 수 있다. 유사하게, 색 변경 층, 컬러 필터, 상향 변환 또는 하향 변환 층 또는 구조는 양자점을 함유하는 물질을 포함할 수 있지만, 그러한 층은 본원에 개시된 바와 같이 "발광층"으로 간주되지 않을 수 있다. 일반적으로, "발광층" 또는 물질은 초기 광을 방출하는 것이며, 이는 디바이스 내에서 초기 광을 스스로 방출하지 않는 다른 색 변경 층 또는 컬러 필터와 같은 또다른 층에 의해 변경될 수 있지만 발광층에 의해 방출된 초기 광에 기초하여 상이한 스펙트럼 함량의 변경된 광을 재방출할 수 있다.
반대의 의미로 명시하지 않는 한, 다양한 구체예의 임의의 층은 임의의 적합한 방법에 의하여 증착될 수 있다. 유기층의 경우, 바람직한 방법으로는 미국 특허 제6,013,982호 및 제6,087,196호(이 특허 문헌들은 그 전문이 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 열 증발, 잉크-제트, 미국 특허 제6,337,102호(Forrest 등)(이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 유기 기상 증착(OVPD) 및 미국 특허 제7,431,968호(이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 유기 기상 제트 프린팅(OVJP)에 의한 증착을 들 수 있다. 기타의 적합한 증착 방법은 스핀 코팅 및 기타의 용액계 공정을 포함한다. 용액계 공정은 질소 또는 불활성 분위기 중에서 실시되는 것이 바람직하다. 기타의 층의 경우, 바람직한 방법은 열 증발을 포함한다. 바람직한 패턴 형성 방법은 마스크를 통한 증착, 미국 특허 제6,294,398호 및 제6,468,819호(이 특허 문헌들은 그 전문이 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 냉간 용접 및 잉크-제트 및 OVJP와 같은 일부 증착 방법과 관련된 패턴 형성을 포함한다. 다른 방법들도 또한 사용될 수 있다. 증착시키고자 하는 물질은 특정한 증착 방법과 상용성을 갖도록 변형될 수 있다. 예를 들면, 분지형 또는 비분지형, 바람직하게는 3개 이상의 탄소를 포함하는 알킬 및 아릴기와 같은 치환기는 소분자에 사용되어 이의 용액 가공 처리 능력을 향상시킬 수 있다. 20개 이상의 탄소를 갖는 치환기를 사용할 수 있으며, 3개 내지 20개의 탄소가 바람직한 범위이다. 비대칭 물질은 더 낮은 재결정화 경향성을 가질 수 있기 때문에, 비대칭 구조를 갖는 물질은 대칭 구조를 갖는 물질보다 더 우수한 용액 가공성을 가질 수 있다. 덴드리머 치환기를 사용하여 소분자의 용액 가공 처리 능력을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 구체예에 따라 제작된 디바이스는 배리어층을 임의로 더 포함할 수 있다. 배리어층의 한 목적은 전극 및 유기층이 수분, 증기 및/또는 기체 등을 포함하는 환경에서 유해한 종에 대한 노출로 인하여 손상되지 않도록 보호하는 것이다. 배리어층은 엣지를 포함하는 디바이스의 임의의 기타 부분의 위에서, 전극 또는, 기판의 위에서, 기판의 아래에서 또는 기판의 옆에서 증착될 수 있다. 배리어층은 단일층 또는 다중층을 포함할 수 있다. 배리어층은 다양한 공지의 화학 기상 증착 기법에 의하여 형성될 수 있으며 복수의 상을 갖는 조성물뿐 아니라 단일 상을 갖는 조성물을 포함할 수 있다. 임의의 적합한 물질 또는 물질의 조합을 배리어층에 사용할 수 있다. 배리어층은 무기 또는 유기 화합물 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 바람직한 배리어층은 미국 특허 제7,968,146호, PCT 특허 출원 번호 PCT/US2007/023098 및 PCT/US2009/042829에 기재된 바와 같은 중합체 물질 및 비-중합체 물질의 혼합물을 포함하며, 이들 문헌은 본원에 그 전문이 참고로 포함된다. "혼합물"로 간주되기 위해, 배리어층을 포함하는 전술한 중합체 및 비-중합체 물질은 동일한 반응 조건 하에서 및/또는 동일한 시간에 증착되어야만 한다. 중합체 대 비-중합체 물질의 중량비는 95:5 내지 5:95 범위 내일 수 있다. 중합체 및 비-중합체 물질은 동일한 전구체 물질로부터 생성될 수 있다. 한 예에서, 중합체 및 비-중합체 물질의 혼합물은 본질적으로 중합체 규소 및 무기 규소로 이루어진다.
본 발명의 구체예에 따라 제작된 디바이스는 다양한 전자 제품 또는 중간 부품 내에 포함될 수 있는 광범위하게 다양한 전자 부품 모듈(또는 유닛) 내에 포함될 수 있다. 이러한 전자 제품 또는 중간 부품의 예는 디스플레이 스크린, 발광 디바이스, 예컨대 개별 광원 디바이스 또는 최종 소비자 제품 생산자에 의해 사용될 수 있는 조명 패널 등을 포함한다. 이러한 전자 부품 모듈은 임의로 구동 전자 장치 및/또는 동력원(들)을 포함할 수 있다. 본 발명의 구체예에 따라 제작된 디바이스는 하나 이상의 전자 부품 모듈(또는 유닛)을 그 안에 포함하는 광범위하게 다양한 소비자 제품 내에 포함될 수 있다. OLED 내 유기층에 본 개시내용의 화합물을 포함하는 OLED를 포함하는 소비자 제품이 개시된다. 이러한 소비자 제품은 하나 이상의 광원(들) 및/또는 하나 이상의 어떤 종류의 영상 디스플레이를 포함하는 임의 종류의 제품을 포함할 것이다. 이러한 소비자 제품의 몇몇 예로는 평면 패널 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 의료용 모니터, 텔레비젼, 광고판, 실내 또는 실외 조명 및/또는 신호용 라이트, 헤드업 디스플레이, 완전 또는 부분 투명 디스플레이, 플렉시블 디스플레이, 레이저 프린터, 전화기, 휴대폰, 태블릿, 패블릿, 개인용 정보 단말기(PDA), 웨어러블 디바이스, 랩톱 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 마이크로 디스플레이(대각선이 2인치 미만인 디스플레이), 3D 디스플레이, 가상 현실 또는 증강 현실 디스플레이, 차량, 함께 타일링된(tiled) 다중 디스플레이를 포함하는 비디오 월, 극장 또는 스타디움 스크린, 및 간판이 있다. 패시브 매트릭스 및 액티브 매트릭스를 비롯한 다양한 조절 메카니즘을 사용하여 본 발명에 따라 제작된 디바이스를 조절할 수 있다. 다수의 디바이스는 사람에게 안락감을 주는 온도 범위, 예컨대 18℃ 내지 30℃, 더욱 바람직하게는 실온(20℃ 내지 25℃)에서 사용하고자 하지만, 상기 온도 범위 밖의 온도, 예컨대 -40℃ 내지 +80℃에서도 사용될 수 있다.
본원에 기재된 물질 및 구조는 OLED 이외의 디바이스에서의 적용예를 가질 수 있다. 예를 들면, 기타의 광전자 디바이스, 예컨대 유기 태양 전지 및 유기 광검출기는 상기 물질 및 구조를 사용할 수 있다. 보다 일반적으로, 유기 디바이스, 예컨대 유기 트랜지스터는 상기 물질 및 구조를 사용할 수 있다.
일부 구체예에서, OLED는 플렉시블, 롤러블(rollable), 폴더블(foldable), 스트레처블(stretchable) 및 만곡(curved) 특성으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 특성을 갖는다. 일부 구체예에서, OLED는 투명 또는 반투명하다. 일부 구체예에서, OLED는 탄소 나노튜브를 포함하는 층을 더 포함한다.
일부 구체예에서, OLED는 지연 형광 이미터를 포함하는 층을 더 포함한다. 일부 구체예에서, OLED는 RGB 픽셀 배열, 또는 화이트 플러스 컬러 필터 픽셀 배열을 포함한다. 일부 구체예에서, OLED는 모바일 디바이스, 핸드 헬드 디바이스, 또는 웨어러블 디바이스이다. 일부 구체예에서, OLED는 대각선이 10 인치 미만이거나 면적이 50 제곱인치 미만인 디스플레이 패널이다. 일부 구체예에서, OLED는 대각선이 10 인치 이상이거나 면적이 50 제곱인치 이상인 디스플레이 패널이다. 일부 구체예에서, OLED는 조명 패널이다.
발광 영역의 일부 구체예에서, 발광 영역은 호스트를 추가로 포함한다.
일부 구체예에서, 화합물은 발광 도펀트일 수 있다. 일부 구체예에서, 상기 화합물은 인광, 형광, 열 활성화 지연 형광, 즉, TADF(또한 E형 지연 형광으로도 지칭됨), 삼중항-삼중항 소멸 또는 이들 과정의 조합을 통해 발광을 생성할 수 있다.
본원에 개시된 OLED는 소비자 제품, 전자 부품 모듈 및 조명 패널 중 하나 이상에 포함될 수 있다. 유기층은 발광층일 수 있고, 상기 화합물은 일부 구체예에서 발광 도펀트일 수 있고, 한편 상기 화합물은 다른 구체예에서 비발광 도펀트일 수 있다.
유기층은 또한 호스트를 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 2개 이상의 호스트가 바람직하다. 일부 구체예에서, 사용되는 호스트는 a) 바이폴라, b) 전자 수송, c) 정공 수송 또는 d) 전하 수송에서의 역할이 거의 없는 와이드 밴드 갭 물질일 수 있다. 일부 구체예에서, 호스트는 금속 착물을 포함할 수 있다. 호스트는 무기 화합물일 수 있다.
기타 물질과의 조합
유기 발광 디바이스에서 특정 층에 대하여 유용한 것으로 본원에 기재된 물질은 디바이스에 존재하는 매우 다양한 기타 물질과의 조합으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 본원에 개시된 발광 도펀트는 매우 다양한 호스트, 수송층, 차단층, 주입층, 전극 및 존재할 수 있는 기타 층과 결합되어 사용될 수 있다. 하기에 기재되거나 또는 참조된 물질은 본원에 개시된 화합물과의 조합에 유용할 수 있는 물질의 비제한적인 예시이며, 당업자는 조합에 유용할 수 있는 기타 물질을 식별하기 위해 문헌을 용이하게 참조할 수 있다.
본원에 개시된 다양한 발광 및 비발광 층 그리고 배열에 다양한 물질이 사용될 수 있다. 적당한 물질의 예는 미국 특허 출원 공개 번호 2017/0229663에 개시되고, 그 전문이 참고 인용된다.
전도성 도펀트:
전하 수송층은 전도성 도펀트로 도핑되어 이의 전하 캐리어 밀도를 실질적으로 변화시킬 수 있고, 이는 결과적으로 이의 전도성을 변화시킬 것이다. 전도성은 매트릭스 물질에서 전하 캐리어를 생성시킴으로써 증가되며, 도펀트의 유형에 따라, 반도체의 페르미 준위에서의 변화가 또한 달성될 수 있다. 정공 수송층은 p형 전도성 도펀트로 도핑될 수 있고 n형 전도성 도펀트는 전자 수송층에서 사용된다.
HIL/HTL:
본 발명에서 사용하고자 하는 정공 주입/수송 물질은 특정하게 제한되지 않으며, 화합물이 통상적으로 정공 주입/수송 물질로서 사용되는 한 임의의 화합물을 사용할 수 있다.
EBL:
전자 차단층(EBL)은 발광층을 떠나는 전자 및/또는 엑시톤의 수를 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 디바이스 내의 이러한 차단층의 존재는 차단층이 없는 유사한 디바이스와 비교했을 때 상당히 더 높은 효율 및/또는 더 긴 수명을 유도할 수 있다. 또한, 차단층은 OLED의 원하는 영역에 발광을 국한시키기 위해 사용될 수 있다. 일부 구체예에서, EBL 물질은 EBL 계면에 가장 가까운 이미터보다 더 높은 LUMO(진공 수준에 보다 가까움) 및/또는 더 높은 삼중항 에너지를 갖는다. 일부 구체예에서, EBL 물질은 EBL 계면에 가장 가까운 호스트들 중 하나 이상보다 더 높은 LUMO(진공 수준에 보다 가까움) 및/또는 보다 더 삼중항 에너지를 갖는다. 한 양태에서, EBL에 사용되는 화합물은 이하에 기재된 호스트들 중 하나와 동일한 사용 분자 또는 작용기를 함유한다.
호스트:
본 발명의 유기 EL 디바이스의 발광층은 바람직하게는 발광 물질로서 적어도 금속 착물을 포함하며, 도펀트 물질로서 금속 착물을 사용하는 호스트 물질을 포함할 수 있다. 호스트 물질의 예는 특별히 제한되지 않으며, 임의의 금속 착물 또는 유기 화합물은 호스트의 삼중항 에너지가 도펀트의 삼중항 에너지보다 더 크기만 하다면 사용될 수 있다. 삼중항 기준을 충족하는 한, 임의의 호스트 물질은 임의의 도펀트와 함께 사용될 수 있다.
HBL:
정공 차단층(HBL)은 발광층을 떠나는 정공 및/또는 엑시톤의 수를 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 디바이스 내의 이러한 차단층의 존재는 차단층이 없는 유사한 디바이스와 비교했을 때 상당히 더 높은 효율 및/또는 더 긴 수명을 유도할 수 있다. 또한, 차단층은 OLED의 원하는 영역에 발광을 국한시키기 위해 사용될 수 있다. 일부 구체예에서, HBL 물질은 HBL 계면에 가장 가까운 이미터보다 더 낮은 HOMO(진공 수준으로부터 보다 먼) 및/또는 더 높은 삼중항 에너지를 갖는다. 일부 구체예에서, HBL 물질은 HBL 계면에 가장 가까운 호스트들 중 하나 이상보다 더 낮은 HOMO(진공 수준으로부터 보다 먼) 및/또는 더 높은 삼중항 에너지를 갖는다.
ETL:
전자 수송층(ETL)은 전자를 수송할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 전자 수송층은 고유하거나(도핑되지 않음) 또는 도핑될 수 있다. 도핑은 전도성을 향상시키는데 사용될 수 있다. ETL 물질의 예는 특별히 제한되지는 않으며, 임의의 금속 착물 또는 유기 화합물은 이들이 통상적으로 전자를 수송하는데 사용되는 한 사용될 수 있다.
전하 생성층(CGL):
탠덤형(tandem) 또는 적층형 OLED에서, CGL은 성능 면에서 필수적인 역할을 수행하며, 이는 각각 전자와 정공을 주입하기 위한 n-도핑된 층 및 p-도핑된 층으로 이루어진다. 전자와 정공은 CGL 및 전극으로부터 공급된다. CGL에서 소모된 전자와 정공은 각가 캐소드와 애노드로부터 주입된 전자와 정공에 의해 다시 채워지며; 이후, 바이폴라 전류는 점차적으로 정상 상태에 도달한다. 통상의 CGL 물질은 수송층에서 사용되는 n 및 p 전도성 도펀트를 포함한다.
개시된 주제의 구체예는 하나 이상의 상이한 기하구조, 형상, 재료 및/또는 격자 대칭을 갖는 나노구조체를 사용함으로써 개선된 유기 발광 다이오드(OLED) 성능을 제공한다. 나노구조체는 발광 속도를 향상시키고, 표면 플라즈몬 폴라리톤(SPP) 모드 아웃커플링을 증가시키고, 디바이스 안정성을 개선하고, 및/또는 원거리 방사 패턴을 제공할 수 있다.
여기 상태 에너지의 플라즈몬 모드에의 효율적인 커플링을 위해, 이미터 또는 발광층은 (도 3a-3f에 도시된 바와 같이) 상태의 광자 밀도를 증가시키고 이어서 퍼셀(Purcell) 효과로 알려진 향상된 발광 속도를 초래하는, 구조 및/또는 층(들)의 임계 거리 이내에 배치될 수 있다. 그 개시 내용이 그 전체가 참고로 포함되는 미국 특허 제9,960,386호와 일치하게, 임계 거리는 총 비방사성 붕괴 속도 상수가 총 방사성 붕괴 속도 상수와 동일한 거리일 수 있다.
도 3a-3f의 예시적인 디바이스는 나노구조화된 캐소드의 변형을 단면도로 도시한다. 이들 나노구조체는 (예컨대, 도 3a-3b에 도시된 바와 같이) 금속 필름을 통해 완전히, (예컨대, 도 3c-3d에 도시된 바와 같이) 부분적으로 금속 필름을 통해 에칭될 수 있거나, 또는 (예컨대, 도 3e-3f에 도시된 바와 같이) 일부 홀은 금속 필름을 통해 완전히 에칭될 수 있지만 다른 홀은 단지 부분적으로 에칭될 수 있는 나노홀을 포함한다. 도 3a-3f는 나노구조화된 캐소드가, 금속 막의 두께(예컨대, 전극층의 두께)에 걸친 표면 플라즈몬 모드의 교차 커플링을 개선하기 위해 굴절률을 캐소드 아래의 굴절률과 매칭시키기 위해, (예컨대, 도 3b, 3d, 3f에 도시된 바와 같이) 유전체층 없이 또는 (예컨대, 도 3a, 도 3c, 도 3e에 도시된 바와 같이) 유전체층을 갖고 캡핑될 수 있는 변형을 도시한다. 홀의 프로파일, 즉, 홀 에지 및/또는 측벽이 필름 표면에 수직일 수 있는지 또는 홀의 측벽이 곡률 반경을 갖는지 여부는 나노구조화된 어레이의 특성을 조정하는 데에 사용될 수 있다.
나노구조체는 금속, 유전체 또는 이들의 일부 조합으로 제조될 수 있다. 국소화된 모드의 공명 주파수가 사용된 복합체에 의해 조정 및/또는 선택될 수 있기 때문에, 복합체(예컨대, 금속 및 유전체)의 사용은 디바이스 설계에 유연성을 제공할 수 있다. 이들 재료 각각에 대해, 국소화된 전자기 모드가 조정될 수 있다. 사용될 수 있는 전형적인 금속은 Ag, Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ru, Pd, In, Bi 및/또는 Ca를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 일부 구체예서, 이들 재료의 스택 및/또는 합금이 사용될 수 있다. 사용되는 유전체는 유기 물질, 티타니아, 이산화규소, 질화규소, 산화알루미늄, 산화아연, 산화니켈, 산화게르마늄, 플루오르화리튬, 플루오르화마그네슘 및/또는 산화몰리브덴을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
나노구조체 또는 나노구조체의 일부의 국소화된 전자기 공명은 나노구조체의 형상에 의해 조정될 수 있다. 형상은 임의의 원통형, 구형 및/또는 입방 형상, 또는 단일 또는 다수의 국소화된 공명을 갖는 임의의 형상을 포함할 수 있다. 다면(faceted) 나노구조체 내 에지 및/또는 코너에 대한 곡률 반경은 나노구조체의 공명 주파수를 조정하는 데에 사용될 수 있다. 다수의 국소화된 공명 상태의 예는 나노구조체의 비대칭에 의해 유도된 상이한 주파수를 갖는 다수의 모드를 지원하는 타원형 및 직사각형을 포함할 수 있다. 예컨대, 직사각형 나노구조체의 상이한 길이 및/또는 폭은 2개의 별개의 공명 주파수를 야기할 수 있다. 이러한 다중 주파수 나노구조체는 다중 파장 또는 백색 발광 OLED를 위한 향상된 아웃커플링을 제공할 수 있다.
즉, 도 3a-3f에 도시된 바와 같은 개시된 주제의 구체예는 발광층을 포함할 수 있는 하나 이상의 유기층을 갖는 디바이스를 포함할 수 있다. 하나 이상의 유기층 상에 제1 전극층이 배치될 수 있고, 제1 전극층의 일부로서 복수의 나노구조체가 형성될 수 있다. 디바이스는 기판 및 제2 전극층을 포함할 수 있고, 제2 전극층은 기판 상에 배치될 수 있고, 하나 이상의 유기층은 제2 전극층 상에 배치될 수 있고, 복수의 나노구조체를 포함하는 제1 전극층은 하나 이상의 유기층 상에 그리고 발광층의 소정의 임계 거리 이내에 배치된다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 복수의 나노구조체는 제1 전극층의 두께를 관통하는 나노홀일 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 디바이스는 유전체층을 포함할 수 있고, 유전체층은 복수의 나노구조체를 포함하는 제1 전극층 상에 배치된다. 유전체층은 유기물, 티타니아, 이산화규소, 질화규소, 산화알루미늄, 산화아연, 산화니켈, 산화게르마늄, 플루오르화리튬, 플루오르화마그네슘 및/또는 산화몰리브덴 중 하나일 수 있다. 도 3d는 복수의 나노구조체가 제1 전극층의 두께 미만의 소정의 깊이를 갖는 나노홀일 수 있음을 도시한다. 도 3c는 디바이스가 유전체층을 포함하고, 유전체층이 복수의 나노구조체를 포함하는 제1 전극층 상에 배치될 수 있음을 도시한다. 도 3f는 복수의 나노구조체가 나노홀일 수 있으며, 나노홀 중 하나 이상은 제1 전극층의 두께를 관통하고, 다른 나노홀은 제1 전극층의 두께 미만의 소정의 깊이를 가짐을 도시한다. 도 3e는 디바이스가 유전체층을 포함할 수 있고, 유전체층이 복수의 나노구조체를 포함하는 제1 전극층 상에 배치될 수 있음을 도시한다.
개별 나노구조체의 국소화된 공명에 추가하여, 나노구조체를 주기적, 준주기적 또는 비주기적 어레이로 배열하는 것은 개별 나노구조체 사이의 전자기 커플링으로부터 발생하는 전자기 모드를 제공할 수 있다. 주기적 어레이는 나노구조체의 국소 모드와 주기적 배열로부터 발생하는 회절 모드 사이의 하이브리드화를 제공할 수 있다. 어레이로 배열될 때, 피치는 100 nm 내지 1 ㎛의 범위일 수 있다. 단순한 정사각형 메쉬에서 육각형 메쉬와 같은 보다 복잡한 기하구조에 이르는 다양한 주기적 어레이의 예가 도 4에 도시되어 있다. 메쉬의 각각의 노드는 개별 나노구조체, 또는 정사각형 어레이, 육각형 어레이, 준주기적 또는 랜덤 어레이를 포함하지만 이에 한정되지 않는 별개의 주기성 및/또는 간격을 갖는 나노구조체의 그룹화를 포함할 수 있다. 이러한 배열은 1차 메쉬와 2 차 메쉬가 동일한 기하구조를 가질 필요가 없는 메쉬오브메쉬(mesh-of-a-mesh)를 제공한다.
나노구조화된 캐소드에서 각각의 나노홀은 주기적 어레이, 준주기적 어레이 또는 랜덤 배열을 포함하는 비주기적 어레이를 포함할 수 있는, 도 4(하향식 도면)에 도시된 바와 같은 특정 기하구조로 배열될 수 있다. 메쉬의 각각의 노드는 정사각형 어레이, 육각형 어레이, 준주기적 또는 랜덤 어레이를 포함하지만 이에 한정되지 않는 별개의 주기성 및/또는 간격을 갖는 개별 나노홀 또는 나노홀의 군을 포함할 수 있다. 이것은 1차 메쉬와 2차 메쉬가 동일한 기하구조를 가질 필요가 없는 메쉬오브메쉬를 제공할 수 있다.
복잡한 격자 기하구조는 빛-물질 상호작용을 향상시킬 수 있는 평평한 밴드 또는 양 또는 음의 곡률을 갖는 밴드와 같은 특이한 밴드 분산을 제공할 수 있다. (예컨대, x, y 또는 z 방향의) 임의의 치수를 따르는 격자의 충전 계수를 변경하는 것은 하이브리드 모드 주파수를 조정하는 데에 사용될 수 있다. 나노구조체의 준주기적 배열은 광대역 광학 반응 또는 다중 파장을 제공할 수 있다. 이 배열은 백색 OLED 및/또는 다중 파장 이미터와 함께 사용하기에 바람직할 수 있다. 스핀 코팅과 같은 더 단순하고 보다 확장가능한 제조 방법이 사용되는 경우, 나노구조체의 랜덤 배열이 사용될 수 있다. 나노구조체의 이러한 랜덤 또는 비주기적 어레이는 금속 디웨팅(dewetting)을 선호하는 성장 조건 하에 금속 필름을 증착시켜 나노구조체로서 작용할 수 있는 섬을 형성함으로써 달성될 수 있다.
일반적으로, 나노구조체의 크기는, 일반적으로 더 작은 나노구조체 또는 더 작은 나노구조체의 일부보다 낮은 에너지에서 공명하는 더 큰 나노구조체 또는 나노구조체의 일부와 함께, 공명 플라즈몬 주파수를 조정하는 데에 사용될 수 있다. 전형적인 나노구조체 크기는 5 nm 내지 400 nm 범위에서 가장 작은 치수를 가질 수 있다. 나노구조체 또는 나노구조체 자체의 일부 및 그 주변 환경의 굴절률은 공명 모드 주파수를 조정하는 데에 사용될 수 있다. 격자에 나노구조체가 포함되는 경우, 굴절률(유전 상수)이 외부 자극을 통해 필요에 따라 조정될 수 있는 매체를 사용함으로써, 어레이의 전체 광학 반응을 재구성할 수 있다. 예컨대, 조정을 제공하기 위해 액정 또는 상 변화 재료가 사용될 수 있다.
퍼셀 향상 및 아웃커플링에 사용된 동일한 나노구조체를 사용할 때, OLED로부터의 방사파(emanating wave)의 동위상면(phase front)이 감소 및/또는 제거될 수 있다. 이것은 서브파장 크기의 나노구조체가 OLED로부터의 광 출력에 상이한 위상을 부여함으로써 달성될 수 있다. Huygens 원리를 적용함으로써, 이들 나노구조체 각각은 점 산란기로서 작용하도록 구성될 수 있고, 나노구조체가 유도하는 전체 상은 그 형상 및 굴절률에 의해 제어될 수 있다. 예컨대, 특정 선형 편광 출력을 갖는 OLED는 도 5에 도시된 바와 같은 나노구조체 패턴을 사용하여 구성될 수 있다. 중심 또는 원 편광에서 단일성을 갖는 광과 같은 보다 복잡한 동위상면을 갖는 OLED는 나노구조체의 배열을 통해 구성될 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 구조는 액정 또는 상 변화 재료와 같은 재료를 사용하는 것에 의해 주변 매체의 굴절률을 제어함으로써, 상이한 파장 또는 빔 조향에 대해 조정가능할 수 있다.
OLED로부터의 방사파의 동위상면은, 상기 상세하게 설명되고 도 5에 도시된 바와 같이, OLED로부터 나오는 광에 상이한 위상을 부여하기 위해 서브파장 크기의 나노홀을 배열 및/또는 형성함으로써 조정될 수 있다.
표면 플라즈몬 폴라리톤(SPP)은 이들 각각의 전기장의 배향으로 인해 수직 배향 된 쌍극자에 효과적으로 커플링할 수 있다. 수평 쌍극자는 전형적으로 표면 플라즈몬에 효과적으로 커플링하지 않으며, 이는 SPP 기반 발광 속도 향상 배열을 수직 배향 쌍극자로 제한할 수 있다. 둘 이상의 상이한 플라즈몬 구조가 이 한계를 극복할 수 있다. 도 6a-6b에 도시된 바와 같이, 이들 구조는 금속 필름 내의 홀의 주기적, 랜덤 또는 준주기적 어레이(도 6a); 또는 과녁판형 격자 구조로 둘러싸인 금속 막 내의 스루홀(도 6b)을 포함할 수 있다. 이들 구조는 최상부 표면 상의 필름의 전파 표면 플라즈몬에 커플링하는 스루홀 내 전자기 모드에 의해 생성된 공명에 의존할 수 있다. 홀 어레이(도 6a에 도시됨)의 경우, 어레이는 표면 플라즈몬 에너지를 광으로서 아웃커플링하기 위한 격자일 수 있다. 도 6b에서, 과녁판형 격자는 아웃커플링 기능을 제공할 수 있는 반면, 스루홀은 전자기 모드의 공명을 설정한다.
즉, 도 3a-6b는 발광층, 및 하나 이상의 유기층 상에 배치된 제1 전극층을 포함하는 디바이스의 구체예를 도시한다. 제1 전극층의 일부로서 복수의 나노구조체가 형성될 수 있다. 디바이스는 기판 및 제2 전극층을 포함할 수 있다. 제2 전극층은 기판 상에 배치될 수 있고, 하나 이상의 유기층은 제2 전극층 상에 배치되고, 복수의 나노구조체를 포함하는 제1 전극층은 하나 이상의 유기층 상에 그리고 발광층의 소정의 임계 거리 이내에 배치된다. 제1 전극층의 적어도 일부는 Ag, Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ru, Pd, In, Bi 및/또는 Ca 중 1종 이상일 수 있다. 이들은 제1 전극층의 일부에 합금, 혼합물 및/또는 스택에 포함될 수 있다. 제2 전극층의 적어도 일부는 Ag, Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ru, Pd, In, Bi, Ca, 티타니아, 이산화규소, 질화규소, 산화알루미늄, 산화아연, 산화니켈, 산화게르마늄, 플루오르화리튬, 산화몰리브덴 및/또는 투명 전도성 산화물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다.
디바이스의 복수의 나노구조체는 제1 전극층에 홀의 주기적 어레이, 홀의 랜덤 어레이 및 홀의 준주기적 어레이 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 복수의 나노구조체는 홀 내 전자기 모드에 의해 발생된 공명이 제1 전극층의 전파 표면 플라즈몬에 커플링되도록 구성될 수 있다.
디바이스의 복수의 나노구조체는 표면 플라즈몬 에너지를 광으로서 아웃커플링하기 위한 격자를 제공하는 홀의 어레이를 포함할 수 있다. 표면 플라즈몬 모드는 제1 전극층의 평면에 평행하게 30도 내에 있는 쌍극자 모멘트에 커플링한다. 제1 전극층 상의 복수의 나노구조체의 표면 플라즈몬 모드는 제1 전극층에 평행하게 배향된 발광층의 쌍극자에 커플링할 수 있다. 일부 구체예에서, 표면 플라즈몬 모드는 제1 전극층의 평면에 평행하게 10도 내에 있는 쌍극자 모멘트에 커플링할 수 있다.
디바이스 상의 복수의 나노구조체는 동심 고리 격자 구조로 둘러싸인 제1 전극층에 스루홀을 포함할 수 있다. 동심 고리 격자 구조는 아웃커플링을 제공할 수 있고, 스루홀은 전자기 모드의 공명을 설정할 수 있다.
일부 구체예에서, 디바이스의 복수의 나노구조체는 제1 전극층에 하나 이상의 스루홀을 포함할 수 있다. 복수의 나노구조체는 제1 전극층 상에 에칭될 수 있고, 1 nm 내지 제1 전극층의 두께 범위의 에칭 깊이를 가질 수 있다. 일부 구체예에서, 복수의 나노구조체는 금속, 반도체 및 유전체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함한다. 디바이스의 복수의 나노구조체의 형상의 x, y 또는 z 방향의 곡률 반경은 나노구조체의 공명 주파수를 조정할 수 있다.
복수의 나노구조체는 주기적 어레이, 준주기적 어레이 및 비주기적 어레이로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있는 어레이 배열로 배치되어, 개별 나노구조체 사이의 전자기 커플링으로부터 발생하는 전자기 모드를 형성한다. 복수의 나노구조체가 어레이 배열에 있을 때, 피치는 100 nm 내지 1 ㎛의 범위일 수 있다. 주기적 어레이는 정사각형 메쉬, 육각형 메쉬, 삼각형 메쉬 및/또는 1차원 격자일 수 있다. 메쉬의 노드는 개별 나노구조체 또는 정사각형 어레이, 육각형 어레이, 준주기적 및/또는 랜덤 어레이의 소정의 간격을 갖는 나노구조체의 그룹화를 포함할 수 있다. 비주기적 어레이 내의 복수의 나노구조체는 랜덤 어레이를 가질 수 있다. 일부 구체예에서, 복수의 나노구조체 각각의 크기는 5 nm 내지 400 nm일 수 있다. 일부 구체예에서, 디바이스의 제1 전극을 둘러싸는 굴절률은 액정 또는 상 변화 물질을 포함함으로써 조절가능할 수 있다.
본원에 기술된 다양한 구체예는 단지 예시이며, 본 발명의 범위를 한정하려는 것이 아님을 이해해야 한다. 예를 들어, 본원에 기술된 다수의 물질 및 구조는 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않으면서 다른 물질 및 구조로 대체될 수 있다. 따라서, 특허 청구된 본 발명은 당업자에게 명백한 바와 같이, 본원에 기술된 특정 실시예 및 바람직한 구체예로부터 유래하는 변형예를 포함할 수도 있다. 본 발명이 왜 효과가 있는지에 관한 다양한 이론을 한정하려는 의도는 없음을 이해하여야 한다.
Claims (15)
- 발광층을 포함하는 하나 이상의 유기층;
하나 이상의 유기층 상에 배치된 제1 전극층;
제1 전극층의 일부로서 형성된 복수의 나노구조체;
기판; 및
제2 전극층
을 포함하는 디바이스로서,
제2 전극층은 기판 상에 배치되고, 하나 이상의 유기층은 제2 전극층 상에 배치되고, 복수의 나노구조체를 포함하는 제1 전극층은 하나 이상의 유기층 상에 그리고 발광층의 소정의 임계 거리 이내에 배치되는 디바이스. - 제1항에 있어서, 제1 전극층의 적어도 일부는 Ag, Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ru, Pd, In, Bi 및 Ca로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 원소인 디바이스.
- 제2항에 있어서, 1종 이상의 선택되는 원소는 제1 전극층의 적어도 일부의 합금, 혼합물 및 스택 중 하나 이상에 포함되는 디바이스.
- 제1항에 있어서, 복수의 나노구조체는 제1 전극층의 두께를 관통하는 나노홀인 디바이스.
- 제4항에 있어서, 유전체층을 더 포함하며,
유전체층은 복수의 나노구조체를 포함하는 제1 전극층 상에 배치되는 디바이스. - 제5항에 있어서, 유전체층은 유기물, 티타니아, 이산화규소, 질화규소, 산화알루미늄, 산화아연, 산화니켈, 산화게르마늄, 플루오르화리튬, 플루오르화마그네슘 및 산화몰리브덴으로 이루어진 군에서 선택되는 디바이스.
- 제1항에 있어서, 유전체층을 더 포함하며,
유전체층은 복수의 나노구조체를 포함하는 제1 전극층 상에 배치되는 디바이스. - 제1항에 있어서, 복수의 나노구조체는 나노홀이고, 나노홀 중 하나 이상은 제1 전극층의 두께를 관통하고, 다른 나노홀은 제1 전극층의 두께 미만인 소정의 깊이를 갖는 디바이스.
- 제8항에 있어서, 유전체층을 더 포함하고,
유전체층은 복수의 나노구조체를 포함하는 제1 전극층 상에 배치되는 디바이스. - 제1항에 있어서, 제1 전극층의 일부인 복수의 나노구조체의 표면 플라즈몬 모드가, 제1 전극층에 우선적으로 평행하게 배향된 발광층의 쌍극자에 커플링하는 디바이스.
- 제1항에 있어서, 복수의 나노구조체는 동심 고리 격자 구조로 둘러싸인, 제1 전극층 내 스루홀을 포함하는 디바이스.
- 제1항에 있어서, 복수의 나노구조체는 금속, 반도체 및 유전체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 디바이스.
- 제1항에 있어서, 복수의 나노구조체는 주기적 어레이, 준주기적 어레이 및 비주기적 어레이로 이루어진 군에서 선택되는 어레이 배열로 배치되어, 개별 나노구조체 사이의 전자기 커플링으로부터 발생하는 전자기 모드를 형성하는 디바이스.
- 제13항에 있어서, 주기적 어레이는 정사각형 메쉬, 육각형 메쉬, 삼각형 메쉬 및 1차원 격자로 이루어지는 군에서 선택되는 디바이스.
- 제1항에 있어서, 복수의 나노구조체 각각의 크기가 5 nm 내지 400 nm인 디바이스.
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201962817424P | 2019-03-12 | 2019-03-12 | |
US62/817,424 | 2019-03-12 | ||
US16/814,256 | 2020-03-10 | ||
US16/814,256 US11245086B2 (en) | 2019-03-12 | 2020-03-10 | Nano-objects for purcell enhancement, out-coupling and engineering radiation pattern |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20200110217A true KR20200110217A (ko) | 2020-09-23 |
Family
ID=72424125
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020200030749A KR20200110217A (ko) | 2019-03-12 | 2020-03-12 | 퍼셀 향상, 아웃커플링 및 방사 패턴 엔지니어링을 위한 나노 물체 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (3) | US11245086B2 (ko) |
EP (1) | EP3734680A1 (ko) |
KR (1) | KR20200110217A (ko) |
CN (1) | CN111697155A (ko) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11245086B2 (en) * | 2019-03-12 | 2022-02-08 | Universal Display Corporation | Nano-objects for purcell enhancement, out-coupling and engineering radiation pattern |
KR102237603B1 (ko) * | 2019-09-25 | 2021-04-06 | 연세대학교 산학협력단 | 자기활성 부재를 포함하는 발광소자와 그 제조방법 및 발광소자를 포함하는 전자소자 |
WO2022123431A1 (en) | 2020-12-07 | 2022-06-16 | Oti Lumionics Inc. | Patterning a conductive deposited layer using a nucleation inhibiting coating and an underlying metallic coating |
US11848400B2 (en) * | 2021-06-21 | 2023-12-19 | International Business Machines Corporation | Tuning emission wavelengths of quantum emitters via a phase change material |
WO2024030844A1 (en) * | 2022-08-01 | 2024-02-08 | University Of Mississippi | Choline carboxylic acid based ionic liquids as antimicrobial agents |
Family Cites Families (31)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4769292A (en) | 1987-03-02 | 1988-09-06 | Eastman Kodak Company | Electroluminescent device with modified thin film luminescent zone |
GB8909011D0 (en) | 1989-04-20 | 1989-06-07 | Friend Richard H | Electroluminescent devices |
US5707745A (en) | 1994-12-13 | 1998-01-13 | The Trustees Of Princeton University | Multicolor organic light emitting devices |
US5703436A (en) | 1994-12-13 | 1997-12-30 | The Trustees Of Princeton University | Transparent contacts for organic devices |
US5844363A (en) | 1997-01-23 | 1998-12-01 | The Trustees Of Princeton Univ. | Vacuum deposited, non-polymeric flexible organic light emitting devices |
US6013982A (en) | 1996-12-23 | 2000-01-11 | The Trustees Of Princeton University | Multicolor display devices |
US6091195A (en) | 1997-02-03 | 2000-07-18 | The Trustees Of Princeton University | Displays having mesa pixel configuration |
US5834893A (en) | 1996-12-23 | 1998-11-10 | The Trustees Of Princeton University | High efficiency organic light emitting devices with light directing structures |
US6303238B1 (en) | 1997-12-01 | 2001-10-16 | The Trustees Of Princeton University | OLEDs doped with phosphorescent compounds |
US6337102B1 (en) | 1997-11-17 | 2002-01-08 | The Trustees Of Princeton University | Low pressure vapor phase deposition of organic thin films |
US6087196A (en) | 1998-01-30 | 2000-07-11 | The Trustees Of Princeton University | Fabrication of organic semiconductor devices using ink jet printing |
US6097147A (en) | 1998-09-14 | 2000-08-01 | The Trustees Of Princeton University | Structure for high efficiency electroluminescent device |
US6294398B1 (en) | 1999-11-23 | 2001-09-25 | The Trustees Of Princeton University | Method for patterning devices |
US7071615B2 (en) | 2001-08-20 | 2006-07-04 | Universal Display Corporation | Transparent electrodes |
US7431968B1 (en) | 2001-09-04 | 2008-10-07 | The Trustees Of Princeton University | Process and apparatus for organic vapor jet deposition |
US20030230980A1 (en) | 2002-06-18 | 2003-12-18 | Forrest Stephen R | Very low voltage, high efficiency phosphorescent oled in a p-i-n structure |
US6999222B2 (en) | 2003-08-13 | 2006-02-14 | The Regents Of The University Of California | Plasmon assisted enhancement of organic optoelectronic devices |
US7279704B2 (en) | 2004-05-18 | 2007-10-09 | The University Of Southern California | Complexes with tridentate ligands |
US8324651B2 (en) | 2006-04-26 | 2012-12-04 | The Regents Of The University Of California | Organic light emitting diodes with structured electrodes |
US7968146B2 (en) | 2006-11-01 | 2011-06-28 | The Trustees Of Princeton University | Hybrid layers for use in coatings on electronic devices or other articles |
US20080102223A1 (en) | 2006-11-01 | 2008-05-01 | Sigurd Wagner | Hybrid layers for use in coatings on electronic devices or other articles |
CN102046841B (zh) | 2008-05-07 | 2014-05-28 | 普林斯顿大学理事会 | 用于电子器件或其他物品上的涂层中的混合层 |
US20130153861A1 (en) | 2011-12-16 | 2013-06-20 | Bozena Kaminska | Organic optoelectronic devices with surface plasmon structures and methods of manufacture |
GB201309601D0 (en) | 2013-05-29 | 2013-07-10 | Lomox Ltd | Organic light emitting diode structure |
US9640781B2 (en) * | 2014-05-22 | 2017-05-02 | Universal Display Corporation | Devices to increase OLED output coupling efficiency with a high refractive index substrate |
JP6573966B2 (ja) | 2014-07-24 | 2019-09-11 | ユニバーサル ディスプレイ コーポレイション | エンハンスメント層を有するoledデバイス |
US10663631B2 (en) | 2014-10-10 | 2020-05-26 | Duke University | Nanopatch antennas and related methods for tailoring the properties of optical materials and metasurfaces |
US20170229663A1 (en) | 2016-02-09 | 2017-08-10 | Universal Display Corporation | Organic electroluminescent materials and devices |
US20170352709A1 (en) * | 2016-06-03 | 2017-12-07 | Universal Display Corporation | Architecture for very high resolution amoled display |
US20180175319A1 (en) * | 2016-12-15 | 2018-06-21 | Universal Display Corporation | Spectral emission modification using localized surface plasmon of metallic nanoparticles |
US11245086B2 (en) * | 2019-03-12 | 2022-02-08 | Universal Display Corporation | Nano-objects for purcell enhancement, out-coupling and engineering radiation pattern |
-
2020
- 2020-03-10 US US16/814,256 patent/US11245086B2/en active Active
- 2020-03-11 EP EP20162534.0A patent/EP3734680A1/en active Pending
- 2020-03-12 KR KR1020200030749A patent/KR20200110217A/ko not_active Application Discontinuation
- 2020-03-12 CN CN202010171740.7A patent/CN111697155A/zh active Pending
-
2021
- 2021-12-29 US US17/564,315 patent/US11793015B2/en active Active
-
2023
- 2023-08-31 US US18/240,942 patent/US20230413596A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US11245086B2 (en) | 2022-02-08 |
US20200295293A1 (en) | 2020-09-17 |
US11793015B2 (en) | 2023-10-17 |
US20230413596A1 (en) | 2023-12-21 |
CN111697155A (zh) | 2020-09-22 |
EP3734680A1 (en) | 2020-11-04 |
US20220149315A1 (en) | 2022-05-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102606560B1 (ko) | 향상층(들)을 갖는 oled 디바이스 | |
US11793015B2 (en) | Nano-objects for purcell enhancement, out-coupling and engineering radiation pattern | |
US11653543B2 (en) | Plasmonic PHOLED arrangement for displays | |
US11217762B2 (en) | Surface-plasmon-pumped light emitting devices | |
JP2023171949A (ja) | Oledにおける使用のためのナノパッチアンテナアウトカップリング構造 | |
US20200176714A1 (en) | ENHANCED OUTCOUPLING FROM SURFACE PLASMON MODES IN CORRUGATED OLEDs | |
US11637261B2 (en) | Nanopatch antenna outcoupling structure for use in OLEDs | |
US20200295307A1 (en) | Purcell enhancement via tamm plasmon stack in oled structures | |
US20230091777A1 (en) | Long Operational Lifetime OLED Display | |
KR20220052294A (ko) | 플라즈몬 oled를 위한 에너지 준위 및 디바이스 구조 | |
US20240147754A1 (en) | Organic Electroluminescent Devices | |
US20240172462A1 (en) | Organic electroluminescent devices | |
US20240032371A1 (en) | Organic electroluminescent devices | |
US20230255098A1 (en) | Organic vapor jet printing system | |
US20220199932A1 (en) | Optoelectronic device including morphological stabilizing layer | |
CN117998894A (zh) | 有机电致发光装置 | |
KR20230117711A (ko) | 유기 전계발광 디바이스 | |
CN118057949A (zh) | 有机电致发光装置 | |
KR20230173615A (ko) | 유기 전계발광 디바이스 | |
KR20240023490A (ko) | 유기 증기 제트 프린팅 시스템 | |
CN117529129A (zh) | 有机电致发光装置 | |
KR20240010434A (ko) | 유기 전계발광 디바이스 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E90F | Notification of reason for final refusal |