KR20210046824A - 잉크젯 프린팅에 의해 페로브스카이트 발광 디바이스를 제조하는 방법 - Google Patents

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KR20210046824A
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Abstract

페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법이 제공된다. 이 방법은, 기판을 제공하는 단계; 기판 위에 배치되며 기판 상에 적어도 하나의 서브픽셀을 획정하도록 패터닝된 뱅크 구조를 제공하는 단계; 적어도 하나의 용매 및 이 적어도 하나의 용매에 혼합된 적어도 하나의 페로브스카이트 발광 재료를 포함하는 페로브스카이트 잉크를 제공하는 단계; 잉크젯 인쇄 방법을 사용하여 페로브스카이트 잉크를 기판 위의 적어도 하나의 서브픽셀에 증착시키는 단계; 및 진공 건조 챔버 내부에서 페로브스카이트 잉크를 진공 건조시켜서 적어도 하나의 서브픽셀에 페로브스카이트 발광층을 조립하는 단계를 포함한다. 제공된 방법을 사용하여 조립된 페로브스카이트 발광층도 제공된다. 제공된 방법을 사용하여 조립된 페로브스카이트 발광층을 포함하는 페로브스카이트 발광 디바이스도 제공된다.

Description

잉크젯 프린팅에 의해 페로브스카이트 발광 디바이스를 제조하는 방법
본 발명은 페로브스카이트 발광 재료를 포함하는 페로브스카이트 발광층에 관한 것이고, 특히 페로브스카이트 발광 재료를 포함하는 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 페로브스카이트 발광층을 포함하는 페로브스카이트 발광 디바이스에 관한 것이고, 특히 페로브스카이트 발광층을 포함하는 페로브스카이트 발광 디바이스를 조립하는 방법에 관한 것이다.
페로브스카이트 재료는 광전자 디바이스에 적용하기 위한 것으로 점점 더 매력적으로 되어가고 있다. 이러한 디바이스를 만드는 데 사용되는 많은 페로브스카이트 재료는 지구에 풍부하고 비교적 저렴하므로, 페로브스카이트 광전자 디바이스는 대체 유기 및 무기 디바이스에 비해 비용상 이점이 있는 잠재력을 갖고 있다. 또한 가시광선, 자외선, 및 적외선에 걸쳐 쉽게 조정할 수 있는 광학 밴드 갭과 같은 고유한 특성 또는 페로브스카이트 재료는 페로브스카이트 발광 다이오드(PeLED), 페로브스카이트 태양 전지, 및 광 검출기, 페로브스카이트 레이저, 페로브스카이트 트랜지스터, 페로브스카이트 가시광 통신(VLC) 디바이스 등과 같은 광전자 응용 분야에 적합하다. 페로브스카이트 발광 재료를 포함하는 PeLED는, 유기 발광 재료를 포함하는 종래의 유기 발광 다이오드(OLED)에 비해 성능상 이점을 가질 수 있다. 예를 들어, 타의 추종을 불허하는 높은 색 순도를 포함하여 강력한 전계 발광 특성은 보다 넓은 색역과 우수한 전하 수송 특성과 낮은 비방사율을 가진 디스플레이를 가능하게 한다.
PeLED는 전압이 가해지면 광을 방출하는 얇은 페로브스카이트 필름을 사용한다. PeLED는 디스플레이, 조명, 및 간판과 같은 응용 분야에 사용하기에 점점 더 매력적인 기술이 되고 있다. 개요로서, 몇 가지 PeLED 재료 및 구성이 애드요카체(Adjokatse) 등의 공저 문헌에 설명되어 있으며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 원용되어 포함된다.
페로브스카이트 발광 재료의 잠재적인 응용 분야 중 하나는 디스플레이이다. 풀 컬러 디스플레이에 대한 산업 표준에서는 "포화된"색상이라고 하는 특정 색상을 방출하도록 서브픽셀을 엔지니어링해야 한다. 이러한 표준은 포화된 적색, 녹색, 및 청색의 서브픽셀들을 요구하며, 여기서 색상은 본 기술분야에 잘 알려진 CIE 1931 (x, y) 좌표를 사용하여 측정될 수 있다. 적색광을 방출하는 페로브스카이트 재료의 일 예는 메틸암모늄 납 요오드화물(CH3NH3PbI3)이다. 녹색광을 방출하는 페로브스카이트 재료의 일 예는 포름아미디늄 납 브롬화물(CH(NH2)2PbBr3)이다. 청색광을 방출하는 페로브스카이트 재료의 일 예는 메틸암모늄 납 염화물(CH3NH3PbCl3)이다. 디스플레이에 있어서, 증가된 색역과 같은 성능상 이점들은 PeLED가 OLED 대신에 또는 이와 조합되어 사용되는 경우에 달성될 수 있다.
본 발명은 페로브스카이트 발광 재료를 포함하는 페로브스카이트 발광층에 관한 것이고, 특히 페로브스카이트 발광 재료를 포함하는 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 페로브스카이트 발광층을 포함하는 페로브스카이트 발광 디바이스에 관한 것이고, 특히 페로브스카이트 발광층을 포함하는 페로브스카이트 발광 디바이스를 조립하는 방법에 관한 것이다.
본원에서 사용되는 용어 "페로브스카이트"는 광전자 디바이스에 사용될 수 있는 임의의 페로브스카이트 재료를 포함할 수 있다. ABX3의 3차원(3D) 구조 - 여기서 A와 B는 양이온이고 X는 음이온임 - 를 채택할 수 있는 임의의 재료는 페로브스카이트 재료로 간주될 수 있다. 도 1은 ABX3의 3D 구조를 갖는 페로브스카이트 재료의 일 예를 도시한다. 양이온 A는 양이온 B보다 클 수 있다. 양이온 B는 주변의 음이온 X와 6배 배위될 수 있다. 양이온 A는 주변의 음이온 X와 12배 배위될 수 있다.
많은 부류의 페로브스카이트 재료가 있다. 광전자 디바이스용으로 특별한 가능성을 보여준 한 부류의 페로브스카이트 재료는 금속 할로겐화물 페로브스카이트 재료 부류이다. 금속 할로겐화물 페로브스카이트 재료의 경우, A 성분은 1가 유기 양이온, 예컨대 메틸암모늄(CH3NH3 +) 또는 포름아미디늄(CH(NH2)2 +), 세슘(Cs+)과 같은 무기 원자 양이온, 또는 이들의 조합일 수 있고, B 성분은 2가 금속 양이온, 예컨대 납(Pb+), 주석(Sn+), 구리(Cu+), 유러퓸(Eu+), 또는 이들의 조합일 수 있고, X 성분은 할로겐화물 음이온, 예컨대 I-, Br-, Cl-, 또는 이들의 조합일 수 있다. A 성분이 유기 양이온인 경우, 페로브스카이트 재료는 유기 금속 할로겐화물 페로브스카이트 재료로 정의될 수 있다. CH3NH3PbBr3 및 CH(NH2)2PbI3은 3D 구조를 갖는 유기 금속 할로겐화물 페로브스카이트 재료의 비제한적 예이다. A 성분이 무기 양이온인 경우, 페로브스카이트 재료는 무기 금속 할로겐화물 페로브스카이트 재료로 정의될 수 있다. CsPbI3, CsPbCl3, 및 CsPbBr3은 무기 금속 할로겐화물 페로브스카이트 재료의 비제한적 예이다.
본원에서 사용되는 용어 "페로브스카이트"는 L2(ABX3)n-1BX4(L2An-1BnX3n+1로도 표기될 수 있음)의 층상 구조를 채택할 수 있는 임의의 재료를 추가로 포함하며, 여기서 L, A, 및 B는 양이온이고 X는 음이온이고 n은 양이온 L의 두 층 사이에 배치된 BX4 단층의 수이다. 도 2는 n에 대해 상이한 값을 갖는 L2(ABX3)n-1BX4의 층상 구조를 갖는 페로브스카이트 재료의 예들을 도시한다. 금속 할로겐화물 페로브스카이트 재료의 경우, A 성분은 1가 유기 양이온, 예컨대 메틸암모늄(CH3NH3 +) 또는 포름아미디늄(CH(NH2)2 +), 세슘(Cs+)과 같은 원자 양이온, 또는 이들의 조합일 수 있고, L 성분은 유기 양이온, 예컨대 2-페닐에틸암모늄(C6H5C2H4NH3 +) 또는 1-나프틸메틸암모늄(C10H7CH2NH3 +)일 수 있고, B 성분은 2가 금속 양이온, 예컨대 납(Pb+), 주석(Sn+), 구리(Cu+), 유러퓸(Eu+), 또는 이들의 조합일 수 있고, X 성분은 할로겐화물 음이온, 예컨대 I-, Br-, Cl-, 또는 이들의 조합일 수 있다. (C6H5C2H4NH3)2(CH(NH2)2PbBr3)n-1PbBr4 및 (C10H7CH2NH3)2(CH3NH3PbI2Br)n-1PbI3Br은 층상 구조를 갖는 금속 할로겐화물 페로브스카이트 재료의 비제한적인 예이다.
층의 수 n이 큰 경우, 예를 들어 n이 대략 10보다 큰 경우, L2(ABX3)n-1BX4의 층상 구조를 갖는 페로브스카이트 재료는 ABX3의 3D 구조를 갖는 페로브스카이트 재료와 거의 동등한 구조를 채택한다. 본원에서 사용되고 본 기술분야의 숙련인이 일반적으로 이해하는 바와 같이, 많은 수의 층을 갖는 페로브스카이트 재료는 이러한 페로브스카이트 재료가 n = ∞로부터 감소된 치수를 갖는 것으로 인식되더라도 3D 페로브스카이트 재료로 지칭될 수 있다. 층의 수 n = 1인 경우, L2(ABX3)n-1BX4의 층상 구조를 갖는 페로브스카이트 재료는 L2BX4의 2차원(2D) 구조를 채택한다. 단일 층을 갖는 페로브스카이트 재료는 2D 페로브스카이트 재료로 지칭될 수 있다. n이 작은 경우, 예를 들어 n이 약 2 내지 10의 범위 이내인 경우, L2(ABX3)n-1BX4의 층상 구조를 갖는 페로브스카이트 재료는 준-2차원(준-2D) 구조를 채택한다. 층의 수가 적은 페로브스카이트 재료는 준-2D 페로브스카이트 재료라고 지칭될 수 있다. 양자 구속 효과로 인해, 에너지 밴드 갭은 n이 가장 높은 층상 페로브스카이트 재료 구조에서 가장 낮다.
페로브스카이트 재료는 임의의 수의 층을 가질 수 있다. 페로브스카이트는 2D 페로브스카이트 재료, 준-2D 페로브스카이트 재료, 3D 페로브스카이트 재료, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 페로브스카이트는 상이한 수의 층을 갖는 층상 페로브스카이트 재료의 앙상블을 포함할 수 있다. 예를 들어, 페로브스카이트는 상이한 수의 층을 갖는 준 -2D 페로브스카이트 재료의 앙상블을 포함할 수 있다.
본원에 사용된 용어 "페로브스카이트"는 페로브스카이트 재료의 필름을 추가로 포함한다. 페로브스카이트 재료의 필름은 임의의 수의 층 및 임의의 범위의 입자 또는 결정 크기를 갖는 결정질, 다결정질, 또는 이들의 조합일 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "페로브스카이트"는 ABX3의 3D 페로브스카이트 구조 또는 L2(ABX3)n-1BX4의 보다 일반적인 층상 페로브스카이트 구조와 동등하거나 유사한 구조를 갖는 페로브스카이트 재료의 나노 결정을 추가로 포함한다. 페로브스카이트 재료의 나노 결정은 페로브스카이트 재료 나노 입자, 페로브스카이트 나노와이어, 페로브스카이트 재료 나노 판, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 페로브스카이트 재료의 나노 결정은 임의의 수의 층 및 임의의 범위의 입자 또는 결정 크기를 갖는 임의의 형상 또는 크기일 수 있다. 도 3은 L2(ABX3)n-1BX4와 유사한, 여기서 n = 5이고 페로브스카이트 나노 결정의 표면에는 L 양이온이 배열되어 있음, 층상 구조를 갖는 페로브스카이트 재료의 나노 결정의 일 예를 도시한다. 페로브스카이트 재료의 나노 결정의 경우 L 양이온의 분포가 L2(ABX3)n-1BX4의 공식적 층상 구조를 갖는 페로브스카이트 재료의 분포와 다를 수 있기 때문에, "유사"라는 용어가 사용된다. 예를 들어, 페로브스카이트 재료의 나노 결정에서, 나노 결정의 측면을 따라 더 많은 비율의 L 양이온이 배열되어 있을 수 있다.
여러 유형의 페로브스카이트 재료가 자극되어 광학적 여기 또는 전기적 여기에 반응하여 광을 방출할 수 있다. 즉, 페로브스카이트 발광 재료는 광발광 또는 전계 발광일 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "페로브스카이트 발광 재료"는 전기적 여기를 통해 방출되는 전계 발광 페로브스카이트 발광 재료만을 가리킨다. 본 명세서에서 "페로브스카이트 발광 재료"가 언급되는 곳은 어디든지, 전계 발광 페로브스카이트 발광 재료에 대한 언급이 이루어지고 있음을 이해해야 한다. 이 명명법은 다른 출처에서 사용하는 것과 약간 다를 수 있다.
일반적으로, PeLED 디바이스는 광발광 또는 전계 발광일 수 있다. 본원에 사용된 용어 "PeLED"는 전계 발광 페로브스카이트 발광 재료를 포함하는 전계 발광 디바이스만을 지칭한다. 이러한 PeLED 디바이스에 전류가 인가되면, 발광층(들) 안으로, 애노드는 정공을 주입하고 캐소드는 전자를 주입한다. 주입된 정공과 전자는 각각 반대로 대전된 전극 쪽으로 이동한다. 전자와 정공이 편재되면, 여기 에너지 상태를 갖는 편재된 전자-정공 쌍인 엑시톤이 형성될 수 있다. 엑시톤이 광 방출 메커니즘을 통해 이완되면 광이 방출된다. 용어 "PeLED"는 전계 발광 페로브스카이트 발광 재료를 포함하는 단일 발광 유닛 전계 발광 디바이스를 설명하는 데 사용될 수 있다. 용어 "PeLED"는 또한 전계 발광 페로브스카이트 발광 재료를 포함하는 적층형 전계 발광 디바이스의 하나 이상의 발광 유닛을 설명하는 데 사용될 수 있다. 이 명명법은 다른 출처에서 사용하는 것과 약간 다를 수 있다.
본원에서 사용되는 "상부"는 기판으로부터 가장 멀리 떨어진 것을 의미하고, "하부"는 기판에 가장 가까운 것을 의미한다. 제1 층이 제2 층 "위에 배치된" 것으로 기술되는 경우, 제1 층은 기판으로부터 멀리 떨어져 배치된 것이다. 제1 층이 제2 층과 "접촉하고 있는" 것으로 명시되지 않는 한, 제1 층과 제2 층 사이에 다른 층이 있을 수 있다. 제1 층이 제2 층과 "접촉"하는 것으로 기술되는 경우, 제1 층은 제2 층에 인접해 있다는 것이다. 즉, 제1 층은 제1 층과 제2 층 사이에 추가 층, 갭, 또는 공간이 배치되지 않은 상태에서 제2 층과 직접 물리적으로 접촉한다.
본원에서 사용되는 "용액 처리 가능"은 용액 또는 현탁액 형태로, 액체 매질 내에서 용해, 분산, 또는 수송될 수 있고/있거나 그 액체 매질로부터 침적될 수 있음을 의미한다.
본원에서 사용되며 본 기술분야의 숙련인이 일반적으로 이해하는 바와 같이, 제1 "최고 점유 분자 궤도"(HOMO) 또는 "최저 비점유 분자 궤도"(LUMO) 에너지 레벨은, 제1 에너지 레벨이 진공 에너지 레벨에 더 가까운 경우에는, 제2 HOMO 또는 LUMO 에너지 레벨보다 "더 크거나" 또는 "더 높다". 이온화 전위(IP) 및 전자 친화도(EA)는 진공 레벨과 관련하여 음의 에너지로 측정되기 때문에, HOMO 에너지 레벨은 높을수록 작은 음의 값인 IP에 대응한다. 마찬가지로, LUMO 에너지 레벨은 높을수록 작은 음의 값인 EA에 대응한다. 기존의 에너지 레벨 다이어그램에서, 상부에 진공 레벨이 있는 경우, 재료의 LUMO 에너지 레벨은 동일한 재료의 HOMO 에너지 레벨보다 높다. "높은" HOMO 또는 LUMO 에너지 수준은 "낮은" HOMO 또는 LUMO 에너지 수준에 비해서 이러한 다이어그램의 상부에 더 가깝게 나타난다.
본원에서 사용되며 본 기술분야의 숙련인이 일반적으로 이해하는 바와 같이, 제1 일함수가 더 높은 절대 값을 갖는 경우 제1 일함수는 제2 일함수보다 "더 크거나" 또는 "더 높다". 일함수는 일반적으로 진공 레벨과 관련하여 음수로 측정되기 때문에, "더 높은" 일함수는 더 큰 음의 값이라는 것을 의미한다. 기존의 에너지 레벨 다이어그램에서, 진공 레벨이 상부에 있는 경우, "더 높은" 일함수는 진공 레벨에서 아래쪽 방향으로 멀리 떨어져 있게 예시된다. 따라서, HOMO 및 LUMO 에너지 레벨의 정의는 일함수와는 다른 규칙을 따른다.
페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법이 제공된다. 일 실시형태에서, 본 방법은, 기판을 제공하는 단계; 기판 위에 배치되며 기판 상에 적어도 하나의 서브픽셀을 획정하도록 패터닝된 뱅크 구조를 제공하는 단계; 적어도 하나의 용매 및 이 적어도 하나의 용매에 혼합된 적어도 하나의 페로브스카이트 발광 재료를 포함하는 페로브스카이트 잉크를 제공하는 단계; 잉크젯 인쇄 방법을 사용하여 페로브스카이트 잉크를 기판 위의 적어도 하나의 서브픽셀에 증착시키는 단계; 및 진공 건조 챔버 내부에서 페로브스카이트 잉크를 진공 건조시켜서 적어도 하나의 서브픽셀에 페로브스카이트 발광층을 조립하는 단계를 포함한다.
일 실시형태에서, 상기 페로브스카이트 잉크는 유기 금속 할로겐화물 발광 페로브스카이트 재료를 포함한다. 일 실시형태에서, 상기 페로브스카이트 잉크는 무기 금속 할로겐화물 발광 페로브스카이트 재료를 포함한다.
일 실시형태에서, 조립된 페로브스카이트 발광층의 프로파일은 상기 페로브스카이트 잉크의 진공 건조 속도를 변화시킴으로써 제어된다. 일 실시형태에서, 조립된 페로브스카이트 발광층의 형태(morphology)는 상기 페로브스카이트 잉크의 진공 건조 속도를 변화시킴으로써 제어된다. 일 실시형태에서, 상기 페로브스카이트 잉크를 진공 건조하는 단계 동안에 진공 건조 챔버 내부의 압력은 0.0001 mbar 이하로 감소된다. 일 실시형태에서, 상기 페로브스카이트 잉크를 진공 건조하는 단계 동안에 진공 건조 챔버 내부의 압력은 60초 이하 이내에 0.0001 mbar 이하로 감소된다. 일 실시형태에서, 상기 페로브스카이트 잉크를 진공 건조하는 단계 동안에 진공 건조 챔버 내부의 압력은 30초 이하 이내에 0.0001 mbar 이하로 감소된다. 일 실시형태에서, 상기 페로브스카이트 잉크를 진공 건조하는 단계의 기간은 120초 이하이다. 일 실시형태에서, 상기 페로브스카이트 잉크를 진공 건조하는 단계 동안에 진공 건조 챔버 내부의 분위기 온도는 50℃ 이하, 선택적으로는 30℃ 이하이다.
일 실시형태에서, 상기 페로브스카이트 잉크는 상기 적어도 하나의 용매에 0.01 중량% 내지 10 중량% 범위의 중량 농도로 혼합된 적어도 하나의 페로브스카이트 발광 재료를 포함한다. 일 실시형태에서, 상기 페로브스카이트 잉크는 상기 적어도 하나의 용매에 0.1 중량% 내지 5 중량% 범위의 중량 농도로 혼합된 적어도 하나의 페로브스카이트 발광 재료를 포함한다. 일 실시형태에서, 조립된 페로브스카이트 발광층의 두께는 15 nm 내지 150 nm 범위 이내이다.
일 실시형태에서, 조립된 페로브스카이트 발광층의 프로파일은 상기 적어도 하나의 서브픽셀의 치수를 변화시킴으로써 제어된다. 일 실시형태에서, 조립된 페로브스카이트 발광층의 프로파일은 상기 페로브스카이트 잉크를 증착시키는 단계 동안에 상기 페로브스카이트 잉크 액적의 부피를 변화시킴으로써 제어된다. 일 실시형태에서, 상기 적어도 하나의 서브픽셀은 길이가 100 μm 내지 250 μm의 범위 이내이고 폭이 40 μm 내지 80 μm의 범위 이내이다. 일 실시형태에서, 상기 적어도 하나의 서브픽셀은 길이가 50 μm 내지 150 μm의 범위 이내이고 폭이 20 μm 내지 40 μm의 범위 이내이다. 일 실시형태에서, 상기 적어도 하나의 서브픽셀은 길이가 10 μm 내지 50 μm의 범위 이내이고 폭이 5 μm 내지 20 μm의 범위 이내이다. 일 실시형태에서, 상기 페로브스카이트 잉크를 증착시키는 단계 동안에 상기 페로브스카이트 잉크 액적의 부피는 5 피코리터 내지 15 피코리터 범위 이내이다. 일 실시형태에서, 상기 페로브스카이트 잉크를 증착시키는 단계 동안에 상기 페로브스카이트 잉크 액적의 부피는 0.5 피코리터 내지 2 피코리터 범위 이내이다.
일 실시형태에서, 조립된 페로브스카이트 발광층의 프로파일은 상기 페로브스카이트 잉크를 증착시키는 단계 동안에 상기 페로브스카이트 잉크 액적의 수를 변화시킴으로써 제어된다. 일 실시형태에서, 상기 페로브스카이트를 증착시키는 단계 동안에 증착된 페로브스카이트 잉크 액적의 총 수는 4개의 페로브스카이트 잉크 액적 내지 20개의 페로브스카이트 잉크 액적의 범위 이내이다.
일 실시형태에서, 조립된 페로브스카이트 발광층의 프로파일은 상기 적어도 하나의 서브픽셀의 가장자리에서의 상기 뱅크 구조의 각도를 변화시킴으로써 제어된다. 일 실시형태에서, 상기 뱅크 구조는 상기 적어도 하나의 서브픽셀의 가장자리에서의 각도를 30° 내지 60° 범위 이내로 하여 제공된다. 일 실시형태에서, 조립된 페로브스카이트 발광층의 프로파일은 상기 뱅크 구조의 표면 에너지를 변화시킴으로써 제어된다.
일 실시형태에서, 상기 페로브스카이트 잉크를 증착시키는 단계는 공기 분위기에서 수행된다. 일 실시형태에서, 상기 페로브스카이트 잉크를 증착시키는 단계는 질소 분위기에서 수행된다.
일 실시형태에서, 본 방법은, 상기 진공 건조 챔버 내부에서 페로브스카이트 잉크를 진공 건조시켜서 적어도 하나의 서브픽셀에 페로브스카이트 발광층을 조립하는 단계 후에, 페로브스카이트 발광층을 어닐링하는 단계를 더 포함한다. 일 실시형태에서, 상기 페로브스카이트 발광층을 어닐링하는 단계 동안에 어닐링 온도는 80℃ 내지 200℃ 범위 이내이다. 일 실시형태에서, 상기 페로브스카이트 발광층을 어닐링하는 단계는 질소 분위기에서 수행된다. 일 실시형태에서, 상기 페로브스카이트 발광층을 어닐링하는 단계는, 상기 진공 건조 챔버 내부에서 페로브스카이트 잉크를 진공 건조시켜서 적어도 하나의 서브픽셀에 페로브스카이트 발광층을 조립하는 단계와는 다른 챔버에서 수행된다.
페로브스카이트 발광층이 제공된다. 일 실시형태에서, 이 페로브스카이트 발광층은, 기판을 제공하는 단계; 기판 위에 배치되며 기판 상에 적어도 하나의 서브픽셀을 획정하도록 패터닝된 뱅크 구조를 제공하는 단계; 적어도 하나의 용매 및 이 적어도 하나의 용매에 혼합된 적어도 하나의 페로브스카이트 발광 재료를 포함하는 페로브스카이트 잉크를 제공하는 단계; 잉크젯 인쇄 방법을 사용하여 페로브스카이트 잉크를 적어도 하나의 서브픽셀에 증착시키는 단계; 및 진공 건조 챔버 내부에서 페로브스카이트 잉크를 진공 건조시켜서 적어도 하나의 서브픽셀에 페로브스카이트 발광층을 조립하는 단계를 포함하는 본원에 개시된 방법에 의해 조립된다.
페로브스카이트 발광 디바이스가 제공된다. 일 실시형태에서, 이 페로브스카이트 발광 디바이스는, 기판을 제공하는 단계; 기판 위에 배치되며 기판 상에 적어도 하나의 서브픽셀을 획정하도록 패터닝된 뱅크 구조를 제공하는 단계; 적어도 하나의 용매 및 이 적어도 하나의 용매에 혼합된 적어도 하나의 페로브스카이트 발광 재료를 포함하는 페로브스카이트 잉크를 제공하는 단계; 잉크젯 인쇄 방법을 사용하여 페로브스카이트 잉크를 적어도 하나의 서브픽셀에 증착시키는 단계; 및 진공 건조 챔버 내부에서 페로브스카이트 잉크를 진공 건조시켜서 적어도 하나의 서브픽셀에 페로브스카이트 발광층을 조립하는 단계를 포함하는 본원에 개시된 방법에 의해 조립된 페로브스카이트 발광층을 포함한다.
상기 요약과 예시적인 실시형태에 대한 하기의 상세한 설명은 첨부된 도면과 함께 읽을 때 더 잘 이해된다. 본 개시내용을 예시하기 위해, 본 개시내용의 예시적인 구성들이 도면에 도시되어 있다. 그러나 본 개시내용은 여기에 개시된 특정 방법 및 수단에 제한되지 않는다. 더욱이, 본 기술분야의 숙련인은 도면이 실척이 아니라는 것을 이해할 것이다.
첨부된 도면에서, 밑줄 그어진 숫자는 그 밑줄 그어진 숫자가 위치하는 물품 또는 그 밑줄 그어진 숫자에 인접한 물품을 나타내기 위해 사용된다. 밑줄 없는 숫자는 그 밑줄 없는 숫자를 해당 물품에 연결하는 선으로 식별되는 물품과 관련된다. 숫자에 밑줄이 없고 연관된 화살표가 동반되는 경우, 그 밑줄 없는 숫자는 화살표가 가리키는 포괄적인 물품을 식별하는 데 사용된다. 이제부터는 도면을 참조하여 본 개시내용의 실시형태들을 단지 예로서 설명한다.
도 1은 ABX3구조를 갖는 3D 페로브스카이트 발광 재료를 도시한다.
도 2는 L2(ABX3)n-1BX4 구조 - 여기서, n = 1, 3, 5, 10 및 ∞임 - 를 갖는 층상 페로브스카이트 발광 재료를 도시한다.
도 3은 L2(ABX3)n-1BX4와 유사한, 여기서 n = 5임, 층상 구조를 갖는 페로브스카이트 재료의 나노 결정의 일 예를 도시한다.
도 4는 표준 페로브스카이트 발광 디바이스를 도시한다.
도 5는 역 페로브스카이트 발광 디바이스를 도시한다.
도 6은 CIE 1931 (x, y) 색 공간 색도 다이어그램의 연색성을 도시한다.
도 7은 (a) DCI-P3 및 (b) Rec. 2020 색 공간에 대한 색역을 또한 보여주는 CIE 1931 (x, y) 색 공간 색도 다이어그램의 연색성을 도시한다.
도 8은 예시적인 적색, 녹색, 및 청색의 PeLED 및 OLED 디바이스를 위한 색좌표를 갖는 (a) DCI-P3 및 (b) Rec. 2020 색 공간에 대한 색역을 또한 보여주는 CIE 1931 (x, y) 색 공간 색도 다이어그램의 연색성을 도시한다.
도 9는 적색, 녹색, 및 청색의 PeLED 및 OLED 디바이스에 대한 예시적인 전계 발광 방출 스펙트럼을 도시한다.
도 10은 페로브스카이트 발광층을 조립하기 위한 방법의 공정 흐름을 도시한다.
도 11은 예시적인 진공 건조 곡선을 도시한다.
도 12는 페로브스카이트 잉크로부터의 페로브스카이트 발광층의 조립을 도시한다.
도 13은 서브픽셀의 예시적인 설계를 도시한다.
도 14는 뱅크 구조의 단면을 도시한다.
PeLED의 일반적인 디바이스 아키텍처 및 작동 원리는 OLED의 것과 실질적으로 유사하다. 이들 두 발광 디바이스는 애노드와 캐소드 사이에 배치되고 전기적으로 연결된 적어도 하나의 발광층을 포함한다. PeLED의 경우, 발광층은 페로브스카이트 발광 재료를 포함한다. OLED의 경우, 발광층은 유기 발광 재료를 포함한다. 이들 두 발광 디바이스에 있어서, 전류가 가해지면, 발광층(들) 안으로, 애노드는 정공을 주입하고 캐소드는 전자를 주입한다. 주입된 정공과 전자는 각각 반대로 대전된 전극 쪽으로 이동한다. 전자와 정공이 편재되면, 여기 에너지 상태를 갖는 편재된 전자-정공 쌍인 엑시톤이 형성될 수 있다. 엑시톤이 광 방출 메커니즘을 통해 이완되면 광이 방출된다. 열 복사 및/또는 오거 재조합과 같은 비복사 메커니즘도 발생할 수 있지만, 이는 일반적으로 바람직하지 않은 것으로 간주된다.
도 4는 단일 발광층을 포함하는 발광 디바이스(100)를 도시한다. 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), 및 캐소드(155)를 포함할 수 있다. 발광층(135)은 페로브스카이트 발광 재료를 포함할 수 있다. 디바이스(100)는 순서대로 설명된 층들을 증착함으로써 제조될 수 있다. 디바이스(100)는 캐소드(155) 아래에 배치된 애노드(115)를 가지므로, 이 디바이스(100)는 "표준" 디바이스 아키텍처로 지칭될 수 있다. 캐소드(155)가 애노드(115) 아래에 배치된 상태에서 디바이스가 다르게 배향된 경우, 이 디바이스는 "역" 디바이스 아키텍처로 지칭될 수 있다.
도 5는 단일 발광층을 포함하는 역 발광 디바이스(200)를 도시한다. 디바이스(200)는 기판(110), 캐소드(215), 전자 주입층(220), 전자 수송층(225), 정공 차단층(230), 발광층(235), 전자 차단층(240), 정공 수송층(245), 정공 주입층(250), 및 애노드(255)를 포함할 수 있다. 발광층(235)은 페로브스카이트 발광 재료를 포함할 수 있다. 디바이스(200)는 순서대로 설명된 층들을 증착함으로써 제조될 수 있다.
도 4 및 도 5에 예시된 단순한 층상 구조는 비제한적인 예로 제공되며, 본 발명의 실시형태들은 광범위하게 다양한 그 밖의 다른 구조들과 관련하여 사용될 수 있음이 이해된다. 설명된 특정 재료 및 구조는 본질적으로 예시적이며, 그 밖의 다른 재료 및 구조가 사용될 수 있다. 성능, 디자인, 및 비용과 같은 요인들에 근거하여, 여러 방식으로 설명된 다양한 층들을 결합시킴으로써 기능성 PeLED가 달성될 수 있거나, 또는 층들을 완전히 생략할 수 있다. 구체적으로 설명되지 않은 그 밖의 다른 층들도 포함될 수 있다. 구체적으로 설명된 것 이외의 재료들이 사용될 수 있다. 본원에 제공된 많은 예는 다양한 층들이 단일 재료를 포함하는 것으로 설명하지만, 재료들의 조합이 사용될 수 있음이 이해된다. 또한, 층들은 다양한 하위 층을 가질 수 있다. 본원에서 다양한 층들에 부여된 명칭은 엄격하게 제한하는 것으로 의도된 것이 아니다. 예를 들어, 디바이스에 있어서, 정공 수송층은 발광층 안으로 정공을 수송하고 주입할 수 있으며, 정공 수송층 또는 정공 주입층으로 설명될 수 있다. 예를 들어, 디바이스에서, 정공 차단층은 정공을 차단하고 전자를 수송할 수 있고, 이는 정공 차단층 또는 전자 수송층으로 설명될 수 있다.
PeLED는 일반적으로 전극들 중 적어도 하나를 통해 광을 방출하도록 되어 있고, 하나 이상의 투명 전극이 이러한 광전자 디바이스에 유용할 수 있다. 예를 들어, 인듐 주석 산화물(ITO: indium tin oxide)과 같은 투명 전극 재료가 하부 전극으로 사용될 수 있고, 마그네슘과 은의 혼합물(Mg:Ag)의 얇은 금속층과 같은 투명 전극 재료가 상부 전극으로 사용될 수 있다. 하부 전극을 통해서만 광을 방출하도록 되어 있는 디바이스의 경우, 상부 전극은 투명할 필요가 없으며, 반사율이 높은 금속 층과 같은 불투명 및/또는 반사 층으로 구성될 수 있다. 마찬가지로, 상부 전극을 통해서만 광을 방출하도록 되어 있는 디바이스의 경우, 하부 전극은 반사율이 높은 금속 층과 같은 불투명 및/또는 반사 층으로 구성될 수 있다. 전극이 투명할 필요가 없는 경우, 더 두꺼운 층을 사용하게 되면, 더 우수한 전도도를 제공할 수 있고 디바이스의 전압 강하 및/또는 줄(Joule) 열을 줄일 수 있으며, 반사성 전극을 사용하게 되면, 광을 투명 전극 쪽으로 다시 반사시키게 됨으로써 다른 전극을 통해 방출되는 광의 양을 늘릴 수 있다. 두 전극이 모두 투명한 경우, 완전히 투명한 디바이스도 제조할 수 있다.
도 4의 디바이스(100)를 참조하면, 본 발명의 실시형태에 따라 제조된 디바이스는 기판(110)을 선택적으로 포함할 수 있다. 기판(110)은 원하는 구조적 및 광학적 특성을 제공하는 임의의 적절한 재료를 포함할 수 있다. 기판(110)은 강성이거나 가요성일 수 있다. 기판(110)은 편평하거나 곡형일 수 있다. 기판(110)은 투명하거나, 반투명하거나, 불투명할 수 있다. 바람직한 기판 재료는 유리, 플라스틱, 및 금속 호일이다. 직물 및 종이와 같은 그 밖의 다른 기판이 사용될 수 있다. 기판(110)의 재료 및 두께는 원하는 구조적 및 광학적 특성을 얻을 수 있도록 선택될 수 있다.
도 4의 디바이스(100)를 참조하면, 본 발명의 실시형태에 따라 제조된 디바이스는 애노드(115)를 선택적으로 포함할 수 있다. 애노드(115)는 그 애노드(115)가 정공을 전도하고 정공을 디바이스의 층들에 주입할 수 있도록, 본 기술분야에 공지된 임의의 적합한 재료 또는 재료들의 조합을 포함할 수 있다. 바람직한 애노드(115) 재료는 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 및 알루미늄 아연 산화물(AlZnO)과 같은 전도성 금속 산화물; 은(Ag), 알루미늄(Al), 알루미늄-네오디뮴(Al:Nd), 금(Au), 및 이들의 합금; 또는 이들의 조합을 포함한다. 다른 바람직한 애노드(115) 재료는 그래핀, 탄소 나노튜브, 나노와이어, 또는 나노입자; 은 나노와이어 또는 나노입자; 유기 재료, 예컨대 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리스티렌 설포네이트(PEDOT:PSS) 및 이들의 유도체; 또는 이들의 조합을 포함한다. 단일 층에 하나 이상의 애노드 재료를 포함하는 복합 애노드가 일부 디바이스용으로 바람직할 수 있다. 단일 층에 하나 이상의 애노드 재료를 포함하는 다층 애노드가 일부 디바이스용으로 바람직할 수 있다. 다층 애노드의 일 예는 ITO/Ag/ITO이다. PeLED를 위한 표준 디바이스 아키텍처에 있어서, 애노드(115)는 기판을 통해 광이 방출되는 하부 방출 디바이스를 생성하기에 충분히 투명할 수 있다. 표준 디바이스 아키텍처에 일반적으로 사용되는 투명 애노드의 일 예는 ITO로 된 층이다. 표준 디바이스 아키텍처에 일반적으로 사용되는 투명 애노드의 또 다른 예는 Ag 두께가 약 25 nm 미만인 ITO/Ag/ITO이다. 애노드는 두께가 약 25 nm 미만인 은 층을 포함함으로써 부분적으로 반사할 수 있을 뿐만 아니라 투명할 수 있다. 이러한 투명하고 부분적으로 반사성인 애노드가 LiF/Al과 같은 반사 캐소드와 함께 사용될 때, 이는 디바이스 내에 미소공진을 생성하는 이점을 가질 수 있다. 미소공진은 다음과 같은 이점들 중 하나 이상을 제공할 수 있다: 디바이스에서 방출되는 총 광량의 증가, 이에 따른 더 높은 효율과 밝기; 전방 방향으로 방출되는 광의 비율 증가, 이에 따른 수직 입사에서의 겉보기 밝기 증가; 및 방출 스펙트럼의 스펙트럼 좁아짐, 그 결과 색 채도가 증가한 발광이 일어남. 애노드(115)는 불투명 및/또는 반사성일 수 있다. PeLED를 위한 표준 디바이스 아키텍처에 있어서, 반사성 애노드(115)는 일부 상부 발광 디바이스(top-emitting device)에서는 디바이스의 상부로부터 방출되는 광량을 증가시키는 데 있어 바람직할 수 있다. 표준 디바이스 아키텍처에 일반적으로 사용되는 반사성 애노드의 일 예는 Ag 두께가 약 80 nm보다 큰 ITO/Ag/ITO의 다층 애노드이다. 이러한 반사 애노드가 Mg:Ag와 같은 투명하고 부분적으로 반사성인 캐소드와 함께 사용될 때, 이는 디바이스 내에 미소공진을 생성하는 이점을 가질 수 있다. 기판(115)의 재료 및 두께는 원하는 전도 특성 및 광학적 특성을 얻을 수 있도록 선택될 수 있다. 애노드(115)가 투명한 경우, 원하는 전도도를 제공하기에 충분히 두껍지만 원하는 정도의 투명도를 제공할 만큼 충분히 얇은 특정 재료에 대한 두께 범위가 있을 수 있다. 그 밖의 다른 재료 및 구조가 사용될 수 있다.
도 4의 디바이스(100)를 참조하면, 본 발명의 실시형태에 따라 제조된 디바이스는 정공 수송층(125)을 선택적으로 포함할 수 있다. 정공 수송층(125)은 정공을 수송할 수 있는 임의의 재료를 포함할 수 있다. 정공 수송층(125)은 용액 공정 또는 진공 증착 공정에 의해 증착될 수 있다. 정공 수송층(125)은 도핑될 수 있거나, 또는 도핑되지 않을 수도 있다. 전도도를 향상시키기 위해 도핑을 사용할 수 있다.
도핑되지 않은 정공 수송층의 예는 N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐-(1,1'-비페닐) -4,4'-디아민(NPD), 폴 [(9,9-디옥틸플루오레닐-2,7-디일)-코-(4,4'-(N-(4-이차-부틸페닐) 디페닐아민(TFB), 폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)-벤지딘](폴리-TPD), 폴리(9-비닐카르바졸)(PVK), 4,4'-비스(N-카르바졸릴)-1,1'-비페닐(CBP), 스피로-OMeTAD, 및 몰리브덴 산화물(MoO3)이다. 도핑된 정공 수송층의 일 예는 50:1의 몰비로 F4-TCNQ로 도핑된 4,4',4''-트리스[페닐(m-톨릴)아미노]트리페닐아민(m-MTDATA)이다. 용액 처리된 정공 수송층의 일 예는 PEDOT:PSS이다. 그 밖의 다른 정공 수송층 및 구조가 사용될 수 있다. 정공 수송 재료의 앞에서의 예는 특히 PeLED에 적용하기에 아주 적합하다.
도 4의 디바이스(100)를 참조하면, 본 발명의 실시형태에 따라 제조된 디바이스는 하나 이상의 발광층(135)을 선택적으로 포함할 수 있다. 발광층(135)은 애노드(115)와 캐소드(155) 사이에 전류가 통전될 때 광을 방출할 수 있는 임의의 재료를 포함할 수 있다. PeLED의 발광층은 페로브스카이트 발광 재료를 포함할 수 있다.
페로브스카이트 발광 재료의 예는, 예컨대 메틸암모늄 납 요오드화물(CH3NH3PbI3), 메틸암모늄 납 브롬화물(CH3NH3PbBr3), 메틸암모늄 납 염화물(CH3NH3PbCl3), 포름아미디늄 납 요오드화물(CH(NH2)2PbI3), 포름아미디늄 납 브롬화물(CH(NH2)2PbBr3), 포름아미디늄 납 염화물(CH(NH2)2PbCl3), 세슘 납 요오드화물(CsPbI3), 세슘 납 브롬화물(CsPbBr3), 및 세슘 납 염화물(CsPbCl3)과 같은, 3D 페로브스카이트 재료를 포함한다. 페로브스카이트 발광 재료의 예는, 예컨대 CH3NH3PbI3-xClx, CH3NH3PbI3-xBrx, CH3NH3PbCl3-xBrx, CH(NH2)2PbI3-xBrx, CH(NH2)2PbI3-xClx, CH(NH2)2PbCl3-xBrx, CsPbI3-xClx, CsPbI3-xBrx, 및 CsPbCl3-xBrx와 같은, 여기서 x는 0 내지 3의 범위에 있음, 할로겐화물이 혼합된 3D 페로브스카이트 재료를 추가로 포함한다. 페로브스카이트 발광 재료의 예는, 예컨대 (C10H7CH2NH3)2PbI4, (C10H7CH2NH3)2PbBr4, (C10H7CH2NH3)2PbCl4, (C6H5C2H4NH3)2PbI4, (C6H5C2H4NH3)2PbBr4, 및 (C6H5C2H4NH3)2PbCl4와 같은 2D 페로브스카이트 재료와; (C10H7CH2NH3)2PbI3-xClx, (C10H7CH2NH3)2PbI3-xBrx, (C10H7CH2NH3)2PbCl3-xBrx, (C6H5C2H4NH3)2PbI3-xClx, (C6H5C2H4NH3)2PbI3-xBrx and (C6H5C2H4NH3)2PbCl3-xBrx와 같은, 여기서 x는 0 내지 3의 범위에 있음, 할로겐화물이 혼합된 2D 페로브스카이트 재료를 추가로 포함한다. 페로브스카이트 발광 재료의 예는, 예컨대 (C6H5C2H4NH3)2(CH(NH2)2PbBr3)n-1PbI4, (C6H5C2H4NH3)2(CH(NH2)2PbBr3)n-1PbBr4, (C6H5C2H4NH3)2(CH(NH2)2PbBr3)n-1PbCl4, (C10H7CH2NH3)2(CH3NH3PbI2Br)n-1PbI4, (C10H7CH2NH3)2(CH3NH3PbI2Br)n-1PbBr4, 및 (C10H7CH2NH3)2(CH3NH3PbI2Br)n-1PbCl4와 같은, 여기서 n은 층의 수이고 선택적으로 n은 약 2 내지 10의 범위에 있을 수 있음, 준-2D 페로브스카이트 재료를 추가로 포함한다. 페로브스카이트 발광 재료의 예는, 예컨대 (C6H5C2H4NH3)2(CH(NH2)2PbBr3)n-1PbI3-xClx, (C6H5C2H4NH3)2(CH(NH2)2PbBr3)n-1PbI3-xBrx, (C6H5C2H4NH3)2(CH(NH2)2PbBr3)n-1PbCl3-xBrx, (C10H7CH2NH3)2(CH3NH3PbI2Br)n-1PbI3-xClx, (C10H7CH2NH3)2(CH3NH3PbI2Br)n-1PbI3-xBrx, 및 (C10H7CH2NH3)2(CH3NH3PbI2Br)n-1PbCl3-xBrx와 같은, 여기서 n은 층의 수이고 선택적으로 n은 약 2 내지 10의 범위에 있을 수 있고 x는 0 내지 3의 범위에 있음, 할로겐화물이 혼합된 준-2D 페로브스카이트 재료를 추가로 포함한다. 페로브스카이트 발광 재료의 예는 전술한 예들 중 임의의 것을 추가로 포함하며, 이 경우에 2가 금속 양이온 납(Pb+)은 주석(Sn+), 구리(Cu+), 또는 유러퓸(Eu+)으로 대체될 수 있다. 페로브스카이트 발광 재료의 예는 준-2D 페로브스카이트 재료와 밀접하게 유사한 구조를 갖는 페로브스카이트 발광 나노 결정을 추가로 포함한다.
페로브스카이트 발광 재료는 메틸암모늄 납 요오드화물(CH3NH3PbI3), 메틸암모늄 납 브롬화물(CH3NH3PbBr3), 메틸암모늄 납 염화물(CH3NH3PbCl3)과 같은 유기 금속 할로겐화물 금속 할로겐화물 페로브스카이트 재료를 포함할 수 있으며, 여기서 이 재료들은 유기 양이온을 포함한다. 페로브스카이트 발광 재료는 세슘 납 요오드화물(CsPbI3), 세슘 납 브롬화물(CsPbBr3), 및 세슘 납 염화물(CsPbCl3)과 같은 무기 금속 할로겐화물 금속 할로겐화물 페로브스카이트 재료를 포함할 수 있으며, 여기서 이 재료는 무기 양이온을 포함한다. 더욱이, 페로브스카이트 발광 재료는 유기 및 무기 양이온의 조합이 있는 페로브스카이트 발광 재료를 포함할 수 있다. 유기 또는 무기 양이온의 선택은 원하는 방출 색상, 전계 발광 효율, 전계 발광의 안정성, 및 가공 용이성을 포함한 여러 요인들에 의해 결정될 수 있다. 무기 금속 할로겐화물 페로브스카이트 재료는 도 3에 도시된 것과 같은 나노결정 구조를 갖는 페로브스카이트 발광 재료에 특히 적합할 수 있으며, 여기서 무기 양이온은 조밀하고 안정된 페로브스카이트 발광 나노결정 구조를 가능하게 할 수 있다.
페로브스카이트 발광 재료는 발광층(135)에 여러 가지 방식으로 포함될 수 있다. 예를 들어, 발광층은 2D 페로브스카이트 발광 재료, 준-2D 페로브스카이트 발광 재료, 또는 3D 페로브스카이트 발광 재료, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 선택적으로, 발광층은 페로브스카이트 발광 나노결정을 포함할 수 있다. 선택적으로, 발광층(135)은 준-2D 페로브스카이트 발광 재료의 앙상블을 포함할 수 있으며, 앙상블 중의 준-2D 페로브스카이트 발광 재료들은 상이한 수의 층을 포함할 수 있다. 준-2D 페로브스카이트 발광 재료들의 앙상블은, 더 적은 수의 층을 가지며 더 큰 에너지 밴드 갭을 가진 준-2D 페로브스카이트 발광 재료로부터, 더 많은 수의 층을 가지며 더 작은 에너지 밴드 갭을 가진 준-2D 페로브스카이트 발광 재료로의 에너지 전달이 있기 때문에, 바람직할 수 있다. 이 에너지 퍼널(energy funnel)은 PeLED 디바이스에서 엑시톤을 효율적으로 제한하고, 디바이스 성능을 향상시킬 수 있다. 선택적으로, 발광층(135)은 페로브스카이트 발광 나노결정 재료를 포함할 수 있다. 페로브스카이트 발광 나노결정 재료는, PeLED 디바이스에서 엑시톤을 제한하는 데 나노결정 경계를 사용할 수 있고 나노결정 경계를 부동태화하는 데 표면 양이온을 사용할 수 있기 때문에, 바람직할 수 있다. 이러한 엑시톤 제한 및 표면 패시베이션은 디바이스 성능을 향상시킬 수 있다. 그 밖의 다른 발광층 재료 및 구조가 사용될 수 있다.
도 4의 디바이스(100)를 참조하면, 본 발명의 실시형태에 따라 제조된 디바이스는 전자 수송층(145)을 선택적으로 포함할 수 있다. 전자 수송층(145)은 전자를 수송할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 전자 수송층(145)은 용액 공정 또는 진공 증착 공정에 의해 증착될 수 있다. 전자 수송층(145)은 도핑될 수 있거나, 또는 도핑되지 않을 수도 있다. 전도도를 향상시키기 위해 도핑을 사용할 수 있다.
도핑되지 않은 전자 수송층의 예는 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄(Alq3), 2,2',2"-(1,3,5-벤젠트리일)-트리스(1-페닐-1-H-벤즈이미다졸)(TPBi), 2,9- 디메틸-4,7-디페닐-1,10- 페난트롤린(BCP), 산화 아연(ZnO), 및 이산화 티타늄(TiO3)이다. 도핑된 전자 수송층의 일 예는 1:1의 몰비로 리튬(Li)으로 도핑된 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BPhen)이다. 용액 처리된 전자 수송층의 일 예는 [6,6]-페닐 C61 부티르산 메틸 에스테르(PCBM)이다. 그 밖의 다른 전자 수송층 및 구조가 사용될 수 있다. 전자 수송 재료의 앞에서의 예는 특히 PeLED에 적용하기에 아주 적합하다.
도 4의 디바이스(100)를 참조하면, 본 발명의 실시형태에 따라 제조된 디바이스는 캐소드(155)를 선택적으로 포함할 수 있다. 캐소드(155)는 그 캐소드(155)가 전자를 전도하고 전자를 디바이스의 층들에 주입할 수 있도록, 본 기술분야에 공지된 임의의 적합한 재료 또는 재료들의 조합을 포함할 수 있다. 바람직한 캐소드(155) 재료는 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 및 불소 주석 산화물(FTO)과 같은 금속 산화물; 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 마그네슘(Mg), 및 이테르븀(Yb)과 같은 금속; 또는 이들의 조합을 포함한다. 다른 바람직한 캐소드(155) 재료는 은(Ag), 알루미늄(Al), 알루미늄-네오디뮴(Al:Nd), 금(Au), 및 이들의 합금과 같은 금속; 또는 이들의 조합을 포함한다. 단일 층에 하나 이상의 캐소드 재료를 포함하는 복합 캐소드가 일부 디바이스용으로 바람직할 수 있다. 복합 캐소드의 일 예는 Mg:Ag이다. 단일 층에 하나 이상의 캐소드 재료를 포함하는 다층 캐소드가 일부 디바이스용으로 바람직할 수 있다. 다층 캐소드의 일 예는 Ba/Al이다. PeLED를 위한 표준 디바이스 아키텍처에 있어서, 캐소드(155)는 디바이스의 상부로부터 광이 방출되는 상부 발광 디바이스(top-emitting device)를 생성하기에 충분히 투명할 수 있다. 표준 디바이스 아키텍처에 일반적으로 사용되는 투명 캐소드의 일 예는 Mg:Ag의 복합층이다. 캐소드는 Mg:Ag 복합물을 사용함으로써 부분적으로 반사할 수 있을 뿐만 아니라 투명할 수 있다. 이러한 투명하고 부분적으로 반사성인 캐소드가 ITO/Ag/ITO와 같은 반사성 애노드와 함께 사용될 때, 여기서 Ag 두께는 약 80 nm보다 큼, 이는 디바이스 내에 미소공진을 생성하는 이점을 가질 수 있다. 캐소드(155)는 불투명 및/또는 반사성일 수 있다. PeLED를 위한 표준 디바이스 아키텍처에 있어서, 반사성 캐소드(155)는 일부 배면 발광 디바이스(bottom-emitting device)에서는 디바이스의 하부(배면)로부터 기판을 통해 방출되는 광량을 증가시키는 데 있어 바람직할 수 있다. 표준 디바이스 아키텍처에 일반적으로 사용되는 반사성 캐소드의 일 예는 LiF/Al로 이루어진 복합층 캐소드이다. 이러한 반사성 캐소드가 ITO/Ag/ITO와 같은 투명하고 부분적으로 반사성인 애노드와 함께 사용될 때, 여기서 Ag 두께는 약 25 nm 미만임, 이는 디바이스 내에 미소공진을 생성하는 이점을 가질 수 있다.
캐소드(155)의 재료 및 두께는 원하는 전도 특성 및 광학적 특성을 얻을 수 있도록 선택될 수 있다. 캐소드(155)가 투명한 경우, 원하는 전도도를 제공하기에 충분히 두껍지만 원하는 정도의 투명도를 제공할 만큼 충분히 얇은 특정 재료에 대한 두께 범위가 있을 수 있다. 그 밖의 다른 재료 및 구조가 사용될 수 있다.
도 4의 디바이스(100)를 참조하면, 본 발명의 실시형태에 따라 제조된 디바이스는 하나 이상의 차단층을 선택적으로 포함할 수 있다. 차단층은 발광층을 빠져나가는 전하 운반자(전자 또는 정공) 및/또는 엑시톤의 수를 줄이는 데 사용될 수 있다. 전자 차단층(130)은 발광층(135)과 정공 수송층(125) 사이에 배치되어 전자가 정공 수송층(125) 방향으로 발광층(135)을 떠나는 것을 막을 수 있다. 마찬가지로, 정공 차단층(140)은 발광층(135)과 전자 수송층(145) 사이에 배치되어 정공이 전자 수송층(145) 방향으로 발광층(135)을 떠나는 것을 막을 수 있다. 차단층은 엑시톤이 발광층으로부터 확산되는 것을 막는 데에도 사용될 수 있다. 본원에서 사용되며 본 기술분야의 숙련인이 이해하는 바와 같이, 용어 "차단층"은 전하 운반자 및/또는 엑시톤의 수송을 상당히 억제하는 장벽을 그 층이 제공한다는 것을 의미하는데, 그 층이 전하 운반자 및/또는 엑시톤을 완전히 차단하는 것은 암시하지 않는다. 디바이스에 이러한 차단층이 존재하면 차단층이 없는 유사한 디바이스에 비해 효율이 실질적으로 더 높아지는 결과를 얻을 수 있다. 차단층은 또한 발광을 디바이스의 원하는 영역으로 제한하는 데에도 사용될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따라 제조된 디바이스는 하나 이상의 주입층을 선택적으로 포함할 수 있다. 일반적으로, 주입층은 전극과 같은 하나의 층으로부터 인접 층으로의 전하 운반자의 주입을 개선할 수 있는 1종 이상의 재료로 구성된다. 주입층은 또한 전하 수송 기능도 수행할 수 있다.
디바이스(100)에서, 정공 주입층(120)은 애노드(115)로부터 정공 수송층(125)으로의 정공 주입을 개선하는 임의의 층일 수 있다. 정공 주입층으로 사용될 수 있는 재료의 예로는 구리(II)프탈로시아닌(CuPc) 및 1,4,5,8,9,11-헥사아자트리페닐렌헥사카르보니트릴(HATCN) - 이들은 증착될 수 있음 - 과, 용액으로부터 부착될 수 있는 PEDOT:PSS와 같은 중합체가 있다. 정공 주입층으로 사용될 수 있는 재료의 또 다른 예는 산화 몰리브덴(MoO3)이다. 정공 주입 재료의 앞에서의 예는 특히 PeLED에 적용하기에 아주 적합하다.
정공 주입층(HIL)(120)은, 본원에서 설명된 상대 IP 에너지에 의해 정의된 바와 같이 HIL의 한 측면에서 인접한 애노드 층과 바람직하게 정합되며 HIL의 반대 측면에서 정공 수송층과 바람직하게 정합되는, HOMO 에너지 레벨을 갖는 전하 운반 컴포넌트를 포함할 수 있다. "전하 운반 컴포넌트"는 정공을 실제로 운반하는 HOMO 에너지 수준을 담당하는 재료이다. 이 재료는 HIL의 기본 재료이거나, 또는 도펀트일 수 있다. 도핑된 HIL의 사용은 그 정공 주입층의 전기적 특성에 대해 도펀트를 선택할 수 있게 하며, 증착 용이성, 습윤성, 유연성, 인성 등과 같은 형태학적 특성에 대해 호스트를 선택할 수 있게 한다. HIL 재료의 바람직한 특성은 정공이 애노드로부터 HIL 재료로 효율적으로 주입될 수 있도록 하는 것이다. HIL(120)의 전하 운반 컴포넌트는 애노드 재료의 IP보다 약 0.5 eV 이하로 큰 IP를 갖는 것이 바람직하다. 정공이 주입되는 모든 층에 이와 유사한 조건이 적용된다. HIL 재료는 또한 PeLED의 정공 수송층에 일반적으로 사용되는 종래의 정공 수송 재료와 구별되는데, 이러한 HIL 재료는 종래의 정공 수송 재료의 정공 전도도보다 실질적으로 낮은 정공 전도도를 가질 수 있다는 점에서 그렇다. 본 발명의 HIL(120)의 두께는 애노드를 평탄화하고 효율적인 정공 주입을 가능하게 하기에 충분히 두껍지만 정공의 수송을 방해하지 않도록 하기에 충분히 얇을 수 있다. 예를 들어, 10 nm 정도로 작은 HIL 두께가 허용될 수 있다. 그러나 일부 디바이스의 경우 최대 80 nm의 HIL 두께가 바람직할 수 있다.
디바이스(100)에서, 전자 주입층(150)은 캐소드(155)로부터 전자 수송층(145)으로의 전자 주입을 개선하는 임의의 층일 수 있다. 전자 주입층으로 사용될 수 있는 재료의 예는 불화 리튬(LiF), 불화 나트륨(NaF), 불화 바륨(BaF), 불화 세슘(CsF), 탄산 세슘(CsCO3)과 같은 무기 염이다. 전자 주입층으로 사용될 수 있는 다른 재료의 예는 산화아연(ZnO) 및 산화티타늄(TiO2)과 같은 금속 산화물과, 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 마그네슘(Mg), 및 이테르븀(Yb)과 같은 금속이다. 다른 재료, 또는 재료들의 조합이 주입층에 사용될 수 있다. 특정 디바이스의 구성에 따라, 주입층은 디바이스(100)에 도시된 것과 다른 위치에 배치될 수 있다. 전자 주입 재료의 앞선 예들은 모두 특히 PeLED에 적용하기에 적합하다.
달리 명시되지 않는 한, 다양한 실시형태의 층들 중 임의의 층은 임의의 적절한 방법에 의해 증착될 수 있다. 방법에는, 예컨대 진공 열 증발, 스퍼터링, 전자 빔 물리적 기상 증착, 유기 기상 증착, 및 유기 증기 제트 인쇄와 같은, 증착 공정이 포함된다. 그 밖의 다른 적합한 방법에는 스핀 코팅 및 잉크젯 인쇄를 포함한 용액 기반 공정이 포함된다.
본 발명의 실시형태에 따라 제조된 디바이스는 광범위한 소비자 제품에 통합될 수 있다. 선택적으로, 디바이스는 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 태블릿, 랩톱 컴퓨터, 스마트폰, 휴대 전화기, 디지털 카메라, 비디오 레코더, 스마트워치, 피트니스 트래커, 개인용 정보 단말기, 차량 디스플레이, 및 기타 전자 디바이스용 디스플레이에 사용될 수 있다. 선택적으로, 디바이스는 마이크로 디스플레이 또는 헤드업 디스플레이용으로 사용될 수 있다. 선택적으로, 디바이스는 내부 또는 외부 조명 및/또는 신호, 스마트 패키징, 또는 광고판을 위한 조명 패널에 사용될 수 있다.
선택적으로, 본 발명에 따라 제조된 발광 디바이스를 제어하는 데에는 수동 매트릭스 및 능동 매트릭스 어드레스 체계를 포함하여 다양한 제어 메커니즘이 사용될 수 있다.
본원에 설명된 재료 및 구조는 발광 디바이스 이외의 디바이스에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 태양 전지, 광 검출기, 트랜지스터, 또는 레이저와 같은 기타 광전자 디바이스가 그러한 재료 및 구조를 사용할 수 있다.
층, 재료, 영역, 유닛, 및 디바이스는 여기에서는 이들이 방출하는 광의 색상과 관련하여 설명될 수 있다. 본원에서 사용되는, "적색"의 층, 재료, 영역, 유닛, 또는 디바이스는 약 580 nm 내지 780 nm 범위의 피크 파장을 갖는 방출 스펙트럼을 갖는 광을 방출하는 것을 지칭하고; "녹색"의 층, 재료, 영역, 유닛, 또는 디바이스는 약 500 nm 내지 580 nm 범위의 피크 파장을 갖는 방출 스펙트럼을 갖는 광을 방출하는 것을 지칭하고; "청색"의 층, 재료, 영역, 유닛, 또는 디바이스는 약 380 nm 내지 500 nm 범위의 피크 파장을 갖는 방출 스펙트럼을 갖는 광을 방출하는 것을 지칭한다. 바람직한 범위에는 적색의 경우 약 600 nm 내지 640 nm, 녹색의 경우 약 510 nm 내지 550 nm, 청색의 경우 약 440 nm 내지 465 nm의 피크 파장이 포함된다.
디스플레이 기술은 빠르게 진화하고 있으며, 최근의 혁신으로, 해상도가 더 높고 프레임 속도가 향상되고 명암비가 향상된 더 얇고 가벼운 디스플레이가 가능해지고 있다. 그러나 여전히 상당한 개선이 필요한 영역 중 하나는 색역이다. 디지털 디스플레이는 현재로서는 일반인들이 일상 생활에서 경험하는 많은 색상을 생성할 수 없다. 산업계를 향상된 색역으로 통합하고 안내하기 위해, 두 가지 산업 표준인 DCI-P3 및 Rec. 2020이 규정되었으며, 여기서 DCI-P3은 종종 Rec. 2020을 향한 디딤돌로 여기고 있다.
DCI-P3는 디지털 시네마 이니셔티브(DCI) 조직에 의해 규정되어서, 영화 텔레비전 기술자 협회(SMPTE: Society of Motion Picture and Television Engineers)에서 공표되었다. Rec. 2020(보다 공식적으로는 ITU-R Recommendation BT. 2020으로 알려짐)은 초고화질 TV의 다양한 양상에 대해 향상된 색역을 포함한 목표를 설정하기 위해 국제 통신 연합에 의해 개발되었다.
CIE 1931 (x, y) 색도 다이어그램은 일반인이 경험할 수 있는 모든 색상 감각을 규정하기 위해 1931년에 국제 조명 위원회(CIE: Commission Internationale de l' Eclairage)에 의해 창안되었다. 수학적 관계는 색도 다이어그램 내에서의 각 색상의 위치를 설명한다. CIE 1931 (x, y) 색도 다이어그램은 디스플레이의 색역을 정량화하는 데 사용될 수 있다. 백색 지점(D65)이 중앙에 있고, 색상들은 다이어그램의 끝으로 갈수록 채도가 높아진다(더 진해진다). 도 6은 색 공간 내의 색 분포에 대한 일반적인 이해를 가능하게 하기 위해 다이어그램의 각기 다른 위치에 라벨이 추가된 CIE 1931 (x, y) 색도 다이어그램을 보여주고 있다. 도 7은 CIE 1931 (x, y) 색도 다이어그램에 겹쳐진 (a) DCI-P3 색 공간 및 (b) Rec. 2020 색 공간을 보여주고 있다. 삼각형의 끝 지점들은 각각 DCI-P3 및 Rec. 2020에 있어서의 기본 색들이고, 삼각형 내에 둘러싸인 색들은 그 기본 색들을 결합시켜 재현할 수 있는 모든 색이다. 디스플레이가 DCI-P3 색역 사양을 충족시키려면, 디스플레이의 적색, 녹색 및 청색 서브픽셀들이 적어도 DCI-P3 기본 색만큼 진한 색의 광을 방출해야 한다. 디스플레이가 Rec. 2020 색역 사양을 충족시키려면, 디스플레이의 적색, 녹색, 및 청색 서브픽셀들이 적어도 Rec. 2020 기본 색만큼 진한 색의 광을 방출해야 한다. Rec. 2020의 기본 색은 DCI-P3보다 상당히 더 진하기 때문에, 색역에 있어서 Rec. 2020 표준을 달성하는 것은 DCI-P3 표준을 달성하는 것보다 더 큰 기술적 과제로 여겨진다.
상업용 OLED 디스플레이는 DCI-P3 색역을 성공적으로 렌더링할 수 있다. 예를 들어 iPhone X(Apple), Galaxy S9(Samsung), 및 OnePlus 5(OnePlus)와 같은 OLED 디스플레이가 탑재된 스마트폰은 모두 DCI-P3 색역을 렌더링할 수 있다. 상업용 액정 디스플레이(LCD)도 또한 DCI-P3 색역을 성공적으로 렌더링할 수 있다. 예를 들어, Surface Studio(Microsoft)와, Mac Book Pro 및 iMac Pro(이들 둘은 Apple)에서의 LCD는 모두 DCI-P3 영역을 렌더링할 수 있다. 그러나 지금까지도 Rec. 2020 색역을 렌더링할 수 있는 디스플레이는 시연된 바가 없다.
여기서 우리는 페로브스카이트 발광층을 조립하는 신규한 방법을 개시한다. 다양한 실시형태에서, 개시된 방법에 의해 조립된 페로브스카이트 발광층은, 페로브스카이트 발광 디바이스에서 구현될 때, 페로브스카이트 발광 디바이스가 DCI-P3 색역의 기본 색을 렌더링할 수 있게 한다. 다양한 실시형태에서, 개시된 방법에 의해 조립된 페로브스카이트 발광층은, 페로브스카이트 발광 디바이스에서 구현될 때, 페로브스카이트 발광 디바이스가Rec. 2020 색역의 기본 색을 렌더링할 수 있게 한다.
페로브스카이트 발광층을 페로브스카이트 발광 디바이스에 적용하기 위해 조립하는 한 가지 이상의 이점은 표 1 및 도 8에 나타낸 데이터를 사용하여 입증될 수 있다. 표 1은 단일 발광층 적색, 녹색, 및 청색 연구개발용 PeLED 및 상업용 OLED 디바이스에 대한 CIE 1931 (x, y) 색상 좌표를 보여주고 있다. 또한 표 1에는 DCI-P3 및 Rec. 2020 색역 표준에 대한 CIE 1931 (x, y) 색상 좌표도 포함되어 있다. 일반적으로, 적색광의 경우에서 더 높은 CIE x 값은 더 진한 방출 색상에 해당하고, 녹색광의 경우에서 더 높은 CIE y 값은 더 진한 방출 색상에 해당하며, 청색광의 경우에서는 더 낮은 CIE y 값이 더 진한 방출 색상에 해당한다. 이는 도 8을 참조하여 이해할 수 있는데, 이 도면에는 도 8a의 DCI-P3 색역의 기본 색상 및 도 8b의 Rec. 2020 색역의 기본 색상에 대한 표지가 포함되어 있을 뿐만 아니라, 표 1의 적색, 녹색, 및 청색의 연구개발용(R&D) PeLED 디바이스 데이터에 대한 표지(원으로 표시) 및 상업용 OLED 디바이스 데이터에 대한 표지(정사각형으로 표시)가 포함되어 있다.
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도 9는 단일 발광층 적색, 녹색, 및 청색의 연구개발용 PeLED 및 상업용 OLED에 대한 예시적인 전계 발광 방출 스펙트럼을 도시한다. 파선으로 표시된 적색, 녹색, 및 청색의 스펙트럼은, 예컨대 Apple iPhone X 내의 디바이스들과 같은, 상업용 OLED 디바이스의 스펙트럼에 해당하며, 이는 DCI-P3 색역을 렌더링하는 데 사용할 수 있다. 실선으로 도시된 적색, 녹색, 및 청색의 스펙트럼은 연구개발용 PeLED 디바이스의 스펙트럼에 해당한다. 도 9에 실선으로 도시된 적색, 녹색, 및 청색의 연구개발용 PeLED 디바이스에 대한 전계 발광 스펙트럼은, 적색 및 녹색의 연구개발용 PeLED 장치는 상업용 OLED 디바이스보다 더 진한 적색 및 녹색을 렌더링할 수 있음을 보여주고 있는 한편, 상업용 OLED 디바이스보다 더 진한 청색을 렌더링할 수 있으려면 청색 연구개발용 PeLED 디바이스에 있어서는 한층 더 개발이 필요하다는 것을 보여주고 있다.
표 1에 있는 단일 발광층 적색, 녹색, 및 청색의 연구개발용 PeLED 및 상업용 OLED 디바이스에 대해 보고된 CIE 1931 (x, y) 색상 좌표 데이터는 예시이다. 상업용 OLED의 데이터는 DCI-P3 색역을 완전하게 지원하는 Apple iPhone X에서 가져온 것이다. 이 데이터 세트는 디스플레이메이트 테크놀로지즈 코포레이션(DisplayMate Technologies Corporation)의 레이먼드 소네이라(Raymond Soneira)[소네이라(Soneira) 등의 공저 문헌]로부터 입수할 수 있다. 연구개발용 PeLED 디바이스에 대한 데이터는 피어리뷰 과학 논문들 중에서 선정된 것에서 가져왔다. 즉, 적색 연구개발용 PeLED 데이터는 왕(Wang) 등의 공저 문헌에서 가져왔고, 녹색 연구개발용 PeLED 데이터는 히로세(Hirose) 등의 공저 문헌에서 가져왔고, 청색 연구개발용 PeLED 데이터는 쿠마르(Kumar) 등의 공저 문헌에서 가져왔다. 이러한 출처에서 가져온 데이터는 예시로 사용되며, 제한이 아닌 것으로 간주되어야 한다. 그 밖의 다른 피어리뷰 과학 논문들로부터 나온 데이터, 시뮬레이션 데이터, 및/또는 실험실 디바이스에서 수집된 실험 데이터도 또한, 페로브스카이트 발광 디바이스에서 본원에 개시된 방법을 사용하여 조립된 페로브스카이트 발광층을 구현하는 것의 앞에서 언급한 이점들을 입증하는 데 사용될 수 있다.
표 1 및 도 8a에서 알 수 있는 바와 같이, 기존의 유기 발광 재료 및 디바이스는 이미 Apple iPhone X에서 예시된 바와 같이 DCI-P3 색역을 렌더링할 수 있는 상업용 디스플레이를 시연하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 도 8b에서 알 수 있는 바와 같이, 기존의 유기 발광 재료 및 디바이스만으로는 Rec. 2020 색역을 렌더링할 수 있는 디스플레이를 시연할 수 없다. 표 1 및 도 8b는, Rec. 2020 색역을 렌더링할 수 있는 디스플레이를 시연하는 한 가지 길은 디스플레이의 하나 이상의 서브픽셀의 하나 이상의 페로브스카이트 발광 디바이스에 하나 이상의 페로브스카이트 발광층을 포함시키는 것임을, 보여주고 있다.
선택적으로, 페로브스카이트 발광 디바이스에 하나 이상의 페로브스카이트 발광층을 포함함으로써, 디바이스는 도 8b에서 알 수 있는 바와 같이 Rec. 2020 표준에서의 기본 색인 CIE 1931 (x, y) = (0.708, 0.292)인 적색보다 더 포화된(채도가 높은) CIE 1931 (x, y) = (0.720, 0.280)인 적색광을 방출할 수 있다.
선택적으로, 페로브스카이트 발광 디바이스에 하나 이상의 페로브스카이트 발광층을 포함함으로써, 디바이스는 도 8b에서 알 수 있는 바와 같이 Rec. 2020 표준에서의 기본 색인 CIE 1931 (x, y) = (0.170, 0.797)인 녹색보다 더 포화된(채도가 높은) CIE 1931 (x, y) = (0.100, 0.810)인 녹색광을 방출할 수 있다.
본원에 기재된 바와 같이, 예시적인 페로브스카이트 발광층으로부터의 청색 발광의 채도는 Rec. 2020 표준의 기본 색인 청색을 렌더링하는 데 필요한 것보다 약간 낮을 수 있다. 예를 들어, 표 1에 도시된 바와 같이, 페로브스카이트 발광층을 포함하는 페로브스카이트 발광 디바이스는, 도 8b에서 알 수 있는 바와 같이 Rec. 2020 표준의 기본 색인 CIE 1931 (x, y) = (0.131, 0.046)인 청색보다 덜 포화된(채도가 낮은) CIE 1931 (x, y) = (0.166, 0.079)로 광을 방출할 수 있다. 그러나, 일부 상황에서는, 청색광을 방출하는 페로브스카이트 발광층을 포함하는 페로브스카이트 발광 디바이스를 포함하는 것은 디바이스에 개선된 효율, 더 높은 밝기, 개선된 작동 수명, 더 낮은 전압, 및/또는 감소된 비용과 같은 한 가지 이상의 이점을 제공할 수 있고, 따라서 바람직할 수 있다.
전술한 설명은 페로브스카이트 발광 재료 및 디바이스가 디스플레이의 성능을 향상시킬 수 있는 잠재력을 드러내 보이고 있다. 그러나, 지금까지는, 애드요카체(Adjokatse) 등의 논문, 히로세(Hirose) 등의 논문, 쿠마르(Kumar) 등의 논문, 및 왕(Wang) 등의 논문에 기재된 것과 같은 페로브스카이트 발광 디바이스의 페로브스카이트 발광층은 디스플레이 제조 공정과 호환되지 않는, 예컨대 스핀코팅과 같은, 용액 공정 실험실 기술을 사용하여 조립되었다. 여기서, 우리는 디스플레이와 같은 페로브스카이트 발광 디바이스에 적용하기 위한 것으로서, 디스플레이 제조 공정과 쉽게 호환되는, 페로브스카이트 발광층의 조립 방법을 개시한다.
도 10은 페로브스카이트 발광층을 조립하기 위한 방법(1000)을 도시한다. 본 방법(1000)은, 기판을 제공하는 단계(1005) - "기판을 제공"이라는 표지를 붙임 -; 기판 위에 배치되며 기판 상에 적어도 하나의 서브픽셀을 획정하도록 패터닝된 뱅크 구조를 제공하는 단계(1010) - "뱅크 구조를 제공"이라는 표지를 붙임 -; 적어도 하나의 용매 및 이 적어도 하나의 용매에 혼합된 적어도 하나의 페로브스카이트 발광 재료를 포함하는 페로브스카이트 잉크를 제공하는 단계(1015) - "페로브스카이트 잉크를 제공"이라는 표지를 붙임 -; 잉크젯 인쇄 방법을 사용하여 페로브스카이트 잉크를 기판 위의 적어도 하나의 서브픽셀에 증착시키는 단계(1020) - "페로브스카이트 잉크를 잉크젯 인쇄로 증착"이라는 표지를 붙임 -; 및 진공 건조 챔버 내부에서 페로브스카이트 잉크를 진공 건조시켜서 적어도 하나의 서브픽셀에 페로브스카이트 발광층을 조립하는 단계(1025) - "페로브스카이트 잉크를 진공 건조시켜서 페로브스카이트 발광층을 조립"이라는 표지를 붙임 - 를 포함한다. 선택적으로, 본 방법(1000)은 공정 흐름의 끝에 페로브스카이트 발광층을 어닐링하는 추가 단계(1030) - "페로브스카이트 발광층을 어닐링"이라는 표지를 붙임 - 를 포함한다.
방법(1000)은 단계(1025) 동안에 적용될 수 있는 예시적인 진공 건조 곡선(1110 및 1120)을 도시하는 도 11과, 페로브스카이트 잉크(1215)로부터 페로브스카이트 발광층(1220)을 조립하는 것을 도시하는 도 12를 참조하여 이해할 수 있다.
방법(1000)은 기판(110)을 제공하는 단계(1005)를 포함한다. 기판(110)은 강성이거나 가요성일 수 있다. 기판(110)은 편평하거나 곡형일 수 있다. 기판(110)은 투명하거나, 반투명하거나, 불투명할 수 있다. 바람직한 기판(110) 재료는 유리, 플라스틱, 및 금속 호일이다. 방법(1000)은, 기판(110) 위에 배치되며 기판(110) 상에 적어도 하나의 서브픽셀을 획정하도록 패터닝된 뱅크 구조(1210)를 제공하는 단계(1010)를 더 포함한다. 뱅크 구조(1210)는 페로브스카이트 잉크(1215)가 잉크젯 인쇄되고 수용될 수 있는 영역을 획정한다. 디스플레이의 경우, 이렇게 획정된 영역은 디스플레이의 서브픽셀에 해당할 수 있다. 방법(1000)은, 적어도 하나의 용매 및 이 적어도 하나의 용매에 혼합된 적어도 하나의 페로브스카이트 발광 재료를 포함하는 페로브스카이트 잉크(1215)를 제공하는 단계(1015) 더 포함한다. 잉크젯 인쇄될 수 있는 페로브스카이트 잉크(1215)를 형성하기 위해 적어도 하나의 페로브스카이트 발광 재료를 용해시키는 데 적어도 하나의 용매가 필요하다.
방법(1000)은, 잉크젯 인쇄 방법을 사용하여 페로브스카이트 잉크(1215)를 기판(110) 위의 적어도 하나의 서브픽셀에 증착시키는 단계(1020)를 더 포함한다. 잉크젯 인쇄는 다른 증착 기술에 비해 몇 가지 장점이 있다. 잉크젯 인쇄는 디스플레이 제조 공정과 쉽게 호환된다. 잉크 액적은 넓은 면적의 기판 전체에 걸쳐 높은 정확도와 고속으로 균일하게 인쇄될 수 있다. 잉크 액적은 각 서브픽셀에 증착되는 각 층에 필요한 잉크 부피 이하로 요구에 따라 인쇄될 수 있고, 그 결과 진공 증착 공정보다 실질적으로 더 높은 재료 활용도를 얻을 수 있다. 잉크젯 인쇄는, 증착 공정을 사용하여 디스플레이의 여러 서브픽셀들 내에 적색, 녹색, 및 청색 발광층을 패터닝하는 데 필요한 고가의 미세 금속 마스크를 필요로 함이 없이, 적색, 녹색, 및 청색의 발광층들이 디스플레이의 여러 서브픽셀들 내에 증착되게 한다. 잉크젯 인쇄 공정은 공기 또는 질소 분위기에서 수행될 수 있어서, 진공 증착 공정을 사용하여 층을 증착시키는 데 필요한 고가의 진공 챔버의 필요성을 피할 수 있다.
도 12a의 배열(1200)은 잉크젯 인쇄 방법을 사용하여 기판(110) 위의 적어도 하나의 서브픽셀에 증착된 페로브스카이트 잉크(1215)를 도시한다. 서브픽셀은 뱅크 구조(1210)에 의해 획정된다. 일 실시형태에서, 잉크젯 인쇄에 의해 페로브스카이트 잉크(1215)를 기판(110) 위의 적어도 하나의 서브픽셀에 증착시키는 단계는 공기 분위기에서 수행된다. 일 실시형태에서, 잉크젯 인쇄에 의해 페로브스카이트 잉크(1215)를 기판(110) 위의 적어도 하나의 서브픽셀에 증착시키는 단계는 질소 분위기에서 수행된다.
방법(1000)은 진공 건조 챔버 내부에서 페로브스카이트 잉크를 진공 건조시켜서 적어도 하나의 서브픽셀에 페로브스카이트 발광층(1220)을 조립하는 단계(1025)를 더 포함한다. 진공 건조 과정은 도 12를 참조하여 이해할 수 있다. 도 12a의 배열(1200)은 단계(1020) 이후에서 단계(1025) 이전의 방법(1000)의 상태를 도시한다. 즉, 배열(1200)은 페로브스카이트 잉크(1215)를 진공 건조하는 단계 이전의 상태를 도시한다. 단계(1025) 동안, 배열(1200)은 진공 건조 챔버로 이송된다. 진공 건조 챔버 내에서, 페로브스카이트 잉크(1215)로부터 하나 이상의 용매를 추출하기 위해 분위기 압력을 감소시킨다. 이는 페로브스카이트 잉크(1215)가 수축하고 응고하여 페로브스카이트 발광층(1220)을 조립하게 한다. 도 12b의 배열(1205)은 단계(1025) 이후의 방법(1000)의 상태를 도시한다. 즉, 배열(1205)은 페로브스카이트 잉크(1215)를 진공 건조하는 단계 이후의 상태를 도시한다. 진공 건조 후, 페로브스카이트 잉크(1215)로부터 하나 이상의 용매가 추출되었고, 페로브스카이트 발광층(1220)이 조립되었다.
진공 건조는 그 밖의 다른 층 조립 기술에 비해 몇 가지 장점이 있다. 예를 들어, 페로브스카이트 잉크(1215)로부터 하나 이상의 용매가 추출되는 속도는 진공 건조 챔버에서 압력이 감소하는 속도를 변화시킴으로써 제어될 수 있다. 이는 페로브스카이트 잉크(1215)의 진공 건조 속도를 변화시킴으로써 조립된 페로브스카이트 발광층(1220)의 프로파일과 형태 둘 다를 제어할 수 있게 한다. 분위기 압력과 같은 외부 인자를 사용하여 페로브스카이트 발광층(1220)의 형태 및 프로파일을 제어하는 것은 왕(Wang) 등의 문헌에 개시된 것과 같은 자가 조립 기술에 비해 유리한데, 그 이유는 페로브스카이트 발광층(1220)의 특성들이 더 정밀하고 더 높은 재현성으로 제어될 수 있기 때문이다.
진공 건조는 페로브스카이트 발광층(1220)이 디스플레이 제조 공정에서 요구되는 것과 같은 대면적 기판(110) 전체에 걸쳐 신속하게 조립될 수 있게 하는데, 여기서 택트 시간(takt time)은 전형적으로 약 90초 내지 120초 정도이다. 이는 페로브스카이트 잉크(1215)를 어닐링하여 페로브스카이트 발광층(1220)을 조립하는 것과 같은 대안적인 건조 공정 - 이는 발광 페로브스카이트 디바이스에 대한 이전의 모든 가공에서 사용되었던 방법임 - 로는 달성할 수 없다. 본원에 개시된 바와 같이, 페로브스카이트 발광층(1220)을 진공 건조 단계(1025)에 의해 조립된 후에 어닐링하는 선택적 추가 단계(1030)가 유리하다. 이러한 선택적 추가 어닐링 단계(1030)는 페로브스카이트 발광층(1220)이 진공 건조 단계(1025) 동안에 이미 조립되었을 것이기 때문에 페로브스카이트 발광층(1220)을 페로브스카이트 잉크(1215)로부터 조립하지 않게 되는 것이다. 이러한 선택적 추가 어닐링 단계(1030)는, 그 대신에, 조립된 페로브스카이트 발광층(1220)으로부터 잔류 용매를 제거하고 페로브스카이트 발광층(1220)의 형태를 최적화하게 될 것이다.
단계(1025) 동안에 적용될 수 있는 두 개의 예시적인 진공 건조 곡선(1110 및 1120)을 도시하는 도 11을 참조하면 진공 건조 공정을 한층 더 이해할 수 있다.
일 실시형태에서, 상기 페로브스카이트 잉크(1215)를 진공 건조하는 단계(1025) 동안에 진공 건조 챔버 내부의 압력은 0.0001 mbar 이하로 감소시킬 수 있다. 압력을 0.0001 mbar 이하로 감소시킴으로써, 하나 이상의 용매가 페로브스카이트 잉크(1215)로부터 추출되어 페로브스카이트 발광층(1220)이 조립되게 할 수 있다. 또한, 압력을 0.0001 mbar 이하로 감소시킴으로써, 단계(1025) 후에 페로브스카이트 발광층(1220)에 잔류 용매가 거의 남지 않을 수 있다.
일 실시형태에서, 상기 페로브스카이트 잉크(1215)를 진공 건조하는 단계(1025) 동안에 진공 건조 챔버 내부의 압력은 60초 이하 이내에 0.0001 mbar 이하로 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 도 11의 진공 건조 곡선(1110)을 적용함으로써, 압력이 시간 t2 - 여기서 t2는 60초 이하일 수 있음 - 내에 0.0001 mbar에 도달한다. 일 실시형태에서, 상기 페로브스카이트 잉크(1215)를 진공 건조하는 단계(1025) 동안에 진공 건조 챔버 내부의 압력은 30초 이하 이내에 0.0001 mbar 이하로 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 도 11의 진공 건조 곡선(1120)을 적용함으로써, 압력이 시간 t1 - 여기서 t1은 30초 이하일 수 있음 - 내에 0.0001 mbar에 도달한다. 일 실시형태에서, 상기 페로브스카이트 잉크(1215)를 진공 건조하는 단계(1025)의 기간은 120초 이하이다. 예를 들어, 도 11의 진공 건조 곡선(1110 또는 1120)을 적용함으로써, 진공 건조 공정이 시간 t3 - 여기서 t3은 120초 이하일 수 있음 - 내에 완료될 수 있다. 이러한 진공 건조 공정 시간은 택트 시간이 전형적으로 90초 내지 120초인 디스플레이 인라인 제조 공정과 호환된다.
상기에서 진공 건조 공정의 시작은 진공 건조실 내부의 분위기 압력이 약 1000 mbar의 압력에서부터 감소되기 시작하는 시점으로 정의되며 진공 건조 공정의 종료는 분위기 압력이 약 1000 mbar의 압력으로 되돌아가는 시간으로 정의된다는 것을 주지해야 한다. 페로브스카이트 잉크(1215)를 진공 건조하는 단계(1025)는 기판의 이송 및 정렬과 같은 공정을 위한 추가 시간을 포함할 수 있지만, 이러한 추가 시간은 진공 건조 공정 시간에 대한 전술한 논의에는 포함되지 않는다.
바람직하게는, 페로브스카이트 잉크(1215)를 진공 건조시켜서 페로브스카이트 발광층(1220)을 조립하는 단계(1025) 동안, 진공 건조 챔버 내부의 분위기 온도는 50℃ 이하, 선택적으로는 30℃ 이하이다. 이는 기판(110)을 진공 건조 챔버로 이송하는 동안에 페로브스카이트 잉크(1215)가 불균일한 페로브스카이트 발광층(1220)을 조립하게끔 조기에 건조되지 않도록 하는 것을 보장한다. 예를 들어, 진공 건조 챔버 내부의 분위기 온도가 약 50 ℃보다 높으면, 진공 챔버에 먼저 들어가는 기판(110)의 영역 위에 배치되는 페로브스카이트 잉크(1215)는 진공 챔버에 마지막으로 들어가는 기판(110)의 영역 위에 배치되는 페로브스카이트 잉크(1215)에 앞서서 건조되기 시작한다. 이는 기판(110) 전체에 걸친 페로브스카이트 잉크(1215)의 증기압 및 증발 속도의 불균형을 초래하여, 광전자 성능이 감소된 불균일한 페로브스카이트 발광층(1220)이 조립되는 결과를 초래할 것이다.
분위기 압력이 감소되는 속도는 요구되는 페로브스카이트 발광층(1220) 형태 및 프로파일에 따라 조정될 수 있다. 분위기 압력이 감소되는 속도는 또한, 페로브스카이트 발광층(1220)의 조립과 결과적인 형태 및 프로파일에 영향을 미칠 수 있는 그 밖의 다른 추가 인자에 따라 조정될 수 있다. 이러한 추가 인자에는 페로브스카이트 잉크의 고형분 함량, 서브픽셀의 치수, 페로브스카이트 잉크 액적의 부피, 페로브스카이트 잉크 액적의 수, 및 뱅크 구조(1210) 디자인이 포함될 수 있다. 본원에 개시된 방법(1000)에서의 단계(1025) 동안에 분위기 압력이 감소되는 속도를 조정하는 능력은 페로브스카이트 발광층(1220)의 조립과 결과적인 형태 및 프로파일에 대한 제어를 왕(Wang) 등의 문헌에 설명된 것과 같은 대안적인 자가 조립 공정에 비해 더 많이 할 수 있게 한다.
조립된 페로브스카이트 발광층(1220)의 조립과 결과적인 두께, 형태, 또는 프로파일은 또한 페로브스카이트 잉크(1215)의 고형분 함량에 의해서도 영향을 받을 수 있다. 일 실시형태에서, 상기 페로브스카이트 잉크(1215)는 적어도 하나의 용매에 0.01 중량% 내지 10 중량% 범위의 중량 농도로 혼합된 적어도 하나의 페로브스카이트 발광 재료를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 상기 페로브스카이트 잉크(1215)는 적어도 하나의 용매에 0.1 중량% 내지 5 중량% 범위의 중량 농도로 혼합된 적어도 하나의 페로브스카이트 발광 재료를 포함할 수 있다.
이러한 페로브스카이트 잉크(1215) 내의 페로브스카이트 발광 재료의 중량 농도 범위는 페로브스카이트 발광층(1220)의 두께를 제어할 수 있게 한다. 예를 들어, 페로브스카이트 발광 재료의 중량 농도를 증가시킴으로써 페로브스카이트 발광층(1220)의 두께를 증가시킬 수 있다. 일 실시형태에서, 조립된 페로브스카이트 발광층(1220)의 두께는 15 nm 내지 150 nm 범위 이내이다. 이러한 두께 범위는 페로브스카이트 발광층(1220) 내의 전자와 정공의 재결합 비율을 극대화하여 페로브스카이트 발광층(1220)으로부터의 발광 효율을 극대화할 수 있다.
이러한 페로브스카이트 잉크(1215) 내의 페로브스카이트 발광 재료의 중량 농도 범위는 페로브스카이트 발광층(1220)의 형태 및 프로파일도 또한 제어할 수 있게 한다. 예를 들어, 더 높은 중량 농도의 페로브스카이트 발광 재료를 갖는 페로브스카이트 잉크(1215)는 더 낮은 중량 농도의 페로브스카이트 발광 재료를 갖는 페로브스카이트 잉크(1215)보다 더 높은 점도를 가질 수 있다. 점도의 변화는 진공 건조 동안 페로브스카이트 잉크(1215)가 어떻게 수축하고 응고되어 페로브스카이트 발광층(1220)을 형성하는지에 영향을 미칠 수 있다. 페로브스카이트 잉크(1215) 점도가 다르면, 진공 건조 공정 동안의 페로브스카이트 잉크(1215) 내에서의 페로브스카이트 발광 물질의 움직임이 달라질 수 있고, 이는 진공 건조 후의 결과적인 페로브스카이트 발광층(1220) 내의 페로브스카이트 발광 물질의 상이한 형태를 초래할 뿐만 아니라 결과적인 페로브스카이트 발광층(1220)의 상이한 프로파일을 초래할 수 있다.
본원에 설명된 바와 같이, 페로브스카이트 발광층(1220) 두께는 적어도 하나의 서브픽셀의 중심에서의 페로브스카이트 발광층(1220)의 두께로 정의된다는 것을 주지해야 한다. 이는 뱅크 구조(1210) 위에 있거나 또는 인접해 있는 적어도 하나의 서브픽셀의 영역에서의 페로브스카이트 발광층(1220)의 두께로 정의되지 않는다. 방법(1000)의 잘 제어된 적용의 경우, 결과적인 페로브스카이트 발광층(1220)은 적어도 하나의 서브픽셀 전체에 걸쳐 균일한 두께, 즉 적어도 하나의 서브픽셀 전체에 걸쳐 대략 10% 미만, 선택적으로는 대략 5% 미만의 두께 변화를 유지하는 균일한 두께를 가질 수 있다. 그러나, 일부 경우에서, 방법(1000)의 적용은 적어도 하나의 서브픽셀 전체에 걸쳐 페로브스카이트 발광층(1220)의 실질적인 두께 변화가 있는 결과가 생길 수 있다. 모든 경우에서, 페로브스카이트 발광층(1220)의 두께는 적어도 하나의 서브픽셀의 중심에서의 두께로 정의된다.
조립된 페로브스카이트 발광층(1220)의 조립과 결과적인 형태 또는 프로파일은 또한 페로브스카이트 잉크(1215)가 잉크젯 프린트되는 적어도 하나의 서브픽셀의 치수에 의해서도 영향을 받을 수 있다. 적어도 하나의 서브픽셀의 치수는 뱅크 구조(1210)에 의해 획정될 수 있다. 도 13은 서브픽셀의 예시적인 설계를 도시한다. 도 13에는 각각이 길이 L 및 폭 W인 3개의 인접한 서브픽셀의 배열(1300)이 포함되어 있다. 제1 서브픽셀(1310)은 적색 서브픽셀을 포함할 수 있고, 이러한 적색 서브픽셀은 적색 페로브스카이트 발광층(1220)을 포함하는 적색 페로브스카이트 발광 디바이스를 포함할 수 있다. 제2 서브픽셀(1320)은 녹색 서브픽셀을 포함할 수 있고, 이러한 녹색 서브픽셀은 녹색 페로브스카이트 발광층(1220)을 포함하는 녹색 페로브스카이트 발광 디바이스를 포함할 수 있다. 제3 서브픽셀(1330)은 청색 서브픽셀을 포함할 수 있고, 이러한 청색 서브픽셀은 청색 페로브스카이트 발광층(1220)을 포함하는 청색 페로브스카이트 발광 디바이스를 포함할 수 있다. 상업용 디스플레이의 전형적인 픽셀 배열은 도면 부호 1300과 같은 서브픽셀 배열을 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 페로브스카이트 잉크(1215)가 잉크젯 인쇄되는 적어도 하나의 서브픽셀은 길이가 100 μm 내지 250 μm의 범위 이내이고 폭이 40 μm 내지 80 μm의 범위 이내일 수 있다. 이러한 범위의 서브픽셀 길이 및 폭은 4K2K 픽셀 해상도 또는 더 공식적으로는 3840 x 2160 픽셀 해상도 - 이는 초고화질(UHD: Ultra High Definition) 해상도라고도 함 - 를 갖는 약 55인치 내지 77인치 크기의 텔레비젼 디스플레이에 요구되는 치수에 해당한다. 일 실시형태에서, 페로브스카이트 잉크(1215)가 잉크젯 인쇄되는 적어도 하나의 서브픽셀은 길이가 50 μm 내지 150 μm의 범위 이내이고 폭이 20 μm 내지 40 μm의 범위 이내일 수 있다. 이러한 범위의 서브픽셀 길이 및 폭은 8K 픽셀 해상도 또는 더 공식적으로는 7680 x 4320 픽셀 해상도 - 이는 8K 초고화질(8K UHD)이라고도 함 - 를 갖는 약 55인치 내지 77인치 크기의 텔레비젼 디스플레이에 요구되는 치수에 해당한다. 일 실시형태에서, 페로브스카이트 잉크(1215)가 잉크젯 인쇄되는 적어도 하나의 서브픽셀은 길이가 10 μm 내지 50 μm의 범위 이내이고 폭이 5 μm 내지 20 μm의 범위 이내일 수 있다. 이러한 범위의 서브픽셀 길이 및 폭은 대략 400 내지 600 ppi(인치당 픽셀) 범위의 해상도의 스마트폰 디스플레이에 요구되는 치수에 해당한다.
조립된 페로브스카이트 발광층(1220)의 조립과 결과적인 두께, 형태, 또는 프로파일은 또한 페로브스카이트 잉크(1215)를 증착시키는 단계 동안의 페로브스카이트 잉크 액적 부피에 의해서도 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 페로브스카이트 발광층(1220)의 프로파일은 더 많은 수의 더 작은 체적의 액적을 사용하거나 혹은 더 적은 수의 더 큰 체적의 액적을 사용함으로써 조정될 수 있다. 일 실시형태에서, 조립된 페로브스카이트 발광층(1220)의 프로파일은 페로브스카이트 잉크(1215)를 증착시키는 단계 동안에 페로브스카이트 잉크 액적 부피를 변화시킴으로써 제어된다.
더 큰 서브픽셀의 경우에는, 페로브스카이트 잉크(1215)를 증착시키는 단계 동안에 더 큰 부피의 페로브스카이트 잉크 액적이 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 페로브스카이트 잉크 액적의 부피는 5 피코리터 내지 15 피코리터 범위 이내일 수 있다. 이러한 범위의 페로브스카이트 잉크 액적의 부피는 4K2K 픽셀 해상도의 약 55인치 내지 77인치 크기의 텔레비젼 디스플레이에 요구되는 100 μm 내지 250 μm 범위의 길이 및 40 μm 내지 80 μm 범위의 폭을 갖는 서브픽셀에 페로브스카이트 잉크(1215)를 잉크젯 인쇄하는 데 적합할 수 있다. 이러한 범위의 페로브스카이트 잉크 액적의 부피는 8K 픽셀 해상도의 약 55인치 내지 77인치 크기의 텔레비젼 디스플레이에 요구되는 50 μm 내지 150 μm 범위의 길이 및 20 μm 내지 40 μm 범위의 폭을 갖는 서브픽셀에 페로브스카이트 잉크(1215)를 잉크젯 인쇄하는 데 적합할 수 있다.
더 작은 서브픽셀의 경우에는, 페로브스카이트 잉크(1215)를 증착시키는 단계 동안에 더 작은 부피의 페로브스카이트 잉크 액적이 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 그 단계 동안의 페로브스카이트 잉크 액적의 부피는 0.5 피코리터 내지 2 피코리터 범위 이내일 수 있다. 이러한 범위의 페로브스카이트 잉크 액적의 부피는 약 400 내지 600 ppi(인치당 픽셀) 범위의 해상도의 스마트폰 디스플레이에 요구되는 10 μm 내지 50 μm 범위의 길이 및 5 μm 내지 20 μm 범위의 폭을 갖는 서브픽셀에 페로브스카이트 잉크(1215)를 잉크젯 인쇄하는 데 적합할 수 있다.
조립된 페로브스카이트 발광층(1220)의 조립과 결과적인 두께, 형태, 또는 프로파일은 또한 페로브스카이트 잉크(1215)를 증착시키는 단계 동안의 페로브스카이트 잉크 액적의 수에 의해서도 영향을 받을 수 있다. 일 실시형태에서, 조립된 페로브스카이트 발광층(1220)의 프로파일은 페로브스카이트 잉크(1215)를 증착시키는 단계 동안에 페로브스카이트 잉크 액적의 부피를 변화시킴으로써 제어된다. 예를 들어, 페로브스카이트 발광층(1220)의 프로파일은 더 많은 수의 더 작은 체적의 액적을 사용하거나 혹은 더 적은 수의 더 큰 체적의 액적을 사용함으로써 조정될 수 있다. 일 실시형태에서, 페로브스카이트 잉크 액적의 총 수는 4개의 페로브스카이트 잉크 액적 내지 20개의 페로브스카이트 잉크 액적의 범위 이내일 수 있다. 더 많은 수의 더 작은 부피의 페로브스카이트 잉크 액적은 페로브스카이트 잉크(1215)가 서브픽셀 전체에 걸쳐 더 균일하게 퍼질 수 있게 하고, 그 결과 페로브스카이트 잉크(1215)의 진공 건조 후의 페로브스카이트 발광층(1220)을 더 균일하게 할 수 있다. 반대로, 더 적은 수의 더 큰 부피의 페로브스카이트 잉크 액적은 페로브스카이트 잉크(1215)가 더 빠르게 잉크젯 인쇄될 수 있게 하여, 제조 공정 동안 택트 시간을 감소시킬 수 있다.
조립된 페로브스카이트 발광층(1220)의 조립과 결과적인 두께, 형태, 또는 프로파일은 또한 적어도 하나의 서브픽셀을 획정하는 데 사용되는 뱅크 구조(1210)에 의해서도 영향을 받을 수 있다. 도 14는 배열(1400)을 도시하고 있는 것으로, 기판(110) 위에 배치된 뱅크 구조(1210)의 단면을 도시하고 있다. 뱅크 구조(1210)는, 이 뱅크 구조(1210)가 적어도 하나의 서브픽셀의 가장자리에서 각도 θ로 경사지도록 하여, 기판(110) 위에 배치된다. 일 실시형태에서, 조립된 페로브스카이트 발광층(1220)의 프로파일은 적어도 하나의 서브픽셀의 가장자리에서의 뱅크 구조(1210)의 각도를 변화시킴으로써 제어될 수 있다. 예를 들어, 각도 θ가 더 낮은 경우, 페로브스카이트 잉크(1215)는 뱅크 구조(1210) 위로 더 퍼질 수 있고, 이는 페로브스카이트 잉크(1215)가 진공 건조되어 페로브스카이트 발광층(1220)이 조립될 때에 발광층의 프로파일에 영향을 미칠 수 있다. 일 실시형태에서, 뱅크 구조(1210)는 적어도 하나의 서브픽셀의 가장자리에서의 각도를 30° 내지 60° 범위 이내로 하여 제공된다. 이러한 범위의 각도 θ는 페로브스카이트 잉크(1215)를 서브픽셀 내에 효과적으로 수용할 수 있으며, 또한 진공 건조 동안 페로브스카이트 잉크(1215)가 균일한 페로브스카이트 발광층(1220)을 조립할 수 있게 한다.
일 실시형태에서, 조립된 페로브스카이트 발광층(1220)의 프로파일은 뱅크 구조(1210)의 표면 에너지를 변화시킴으로써 제어된다. 예를 들어, 뱅크 구조(1210)의 표면 에너지가 페로브스카이트 잉크(1215)의 표면 에너지보다 실질적으로 더 높으면, 페로브스카이트 잉크(1215)는 뱅크 구조(1210)의 표면으로 끌어당겨져서 그 표면 위에 퍼질 수 있다. 그러나 뱅크 구조(1210)의 표면 에너지가 페로브스카이트 잉크(1215)의 표면 에너지보다 실질적으로 더 높지 않으면, 페로브스카이트 잉크(1215)는 뱅크 구조(1210)의 표면으로부터 반발되어서 그 표면 위에 퍼질 수가 없다. 일 실시형태에서, 뱅크 구조(1210)의 표면 에너지는, 기판(110)에 가장 가까운 뱅크 구조(1210)의 하부 부분(lower proportion)이 페로브스카이트 잉크(1215)보다 실질적으로 더 높은 표면 에너지를 갖지만 기판(110)으로부터 가장 멀리 떨어진 뱅크 구조(1210)의 상부 부분(upper proportion)은 페로브스카이트 잉크(1215)보다 실질적으로 더 높은 표면 에너지를 갖지 않도록, 제어될 수 있다. 이는 페로브스카이트 잉크(1215)가 서브픽셀 전체에 걸쳐 고르게 퍼져서 어떠한 탈습도 없이 뱅크 구조(1210)의 하부 부분과 접촉을 유지할 수 있게 하면서도 페로브스카이트 잉크(1215)가 뱅크 구조의 상부 부분 위에서 하나 이상의 인접한 서브픽셀(1210)로 퍼지는 것은 방지할 수 있게 한다. 그래서 페로브스카이트 잉크(1215)는 진공 건조 후에 균일한 페로브스카이트 발광층(1220)을 조립할 수 있다.
페로브스카이트 잉크(1215)로부터 페로브스카이트 발광층(1220)을 조립하는 방법(1000)을 도시하는 도 10을 다시 한번 참조한다. 일 실시형태에서, 본 방법(1000)은, 단계(1025) 후에, 페로브스카이트 발광층(1220)을 어닐링하는 추가 단계(1030) - 도 10에서 "페로브스카이트 발광층을 어닐링"이라는 표지를 붙임 - 를 포함한다. 선택적인 추가 단계(1030)는 도 10에서 점선으로 윤곽이 그려진 박스로 표시된다. 점선은 추가 단계(1030)가 방법(1000)의 선택적 단계임을 나타낸다. 대조적으로, 다른 박스(1005, 1010, 1015, 1020, 1025)는 도 10에서 실선으로 윤곽이 그려져 있다. 실선은 이들 박스가 방법(1000)에서 선택적 단계가 아님을 나타낸다.
페로브스카이트 발광층(1220)을 어닐링함으로써, 임의의 잔류 용매가 페로브스카이트 발광층(1220)으로부터 제거될 수 있다. 또한, 페로브스카이트 발광층(1220)을 어닐링함으로써, 페로브스카이트 발광층(1220)의 두께, 형태, 또는 프로파일이 어닐링 공정 동안에 이루어지는 임의의 잔류 용매 추출 도중의 페로브스카이트 발광층(1220)의 임의의 움직임에 의해 형성될 수 있다. 일 실시형태에서, 페로브스카이트 발광층(1220)은 가교된 층일 수 있는데, 이 페로브스카이트 발광층(1220)은 페로브스카이트 발광층을 어닐링하는 단계(1030) 후에 가교될 수 있다.
일 실시형태에서, 페로브스카이트 발광층(1220)을 어닐링하는 단계(1030) 동안에 어닐링 온도는 80℃ 내지 200℃ 범위 이내이다. 일 실시형태에서, 페로브스카이트 발광층(1220)을 어닐링하는 단계(1030) 동안에 어닐링 온도는 80℃ 내지 160℃ 범위 이내이다. 이러한 범위의 어닐링 온도는 어떤 잔류 용매도 페로브스카이트 발광층(1220)으로부터 효과적으로 제거될 수 있게 한다. 일 실시형태에서, 페로브스카이트 발광층(1220)을 어닐링하는 단계(1030)는 진공 건조 챔버와는 다른 챔버에서 수행될 수 있다. 일 실시형태에서, 페로브스카이트 발광층(1220)을 어닐링하는 단계(1030)는 진공 건조 챔버와 동일한 챔버에서 수행될 수 있다. 일 실시형태에서, 페로브스카이트 발광층(1220)을 어닐링하는 단계(1030)는 페로브스카이트 잉크(1215)를 진공 건조하는 단계(1025) 동안에 수행될 수 있다.
바람직하게는, 페로브스카이트 발광층(1220)을 어닐링하는 단계(1030)는 페로브스카이트 잉크(1215)를 진공 건조하는 단계(1025)와는 다른 단계에서 수행될 수 있다. 바람직하게는, 페로브스카이트 발광층(1220)을 어닐링하는 단계(1030)는 페로브스카이트 잉크(1215)를 진공 건조하는 단계(1025)와는 다른 챔버에서 수행될 수 있다. 바람직하게는, 페로브스카이트 발광층(1220)을 어닐링하는 단계(1030)는 페로브스카이트 잉크(1215)를 진공 건조하는 단계(1025)와는 다른 단계 및 다른 챔버에서 수행될 수 있다. 이는 진공 건조 단계(1025)를 50℃ 이하, 선택적으로는 30℃ 이하의 분위기 온도에서 수행할 수 있게 하여서, 본원에 기술되어 있는 바와 같이, 기판(110)을 진공 건조 챔버로 이송하는 동안에 페로브스카이트 잉크(1215)가 불균일한 페로브스카이트 발광층(1220)을 조립하게끔 조기에 건조되지 않도록 하는 것을 보장한다. 또한, 페로브스카이트 잉크(1215)를 진공 건조하는 단계(1025) 및 페로브스카이트 발광층(1220)을 어닐링하는 단계(1030)를 위한 공정 시간은 개별적으로 최적화될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 제조를 위한 공정 흐름이 안정되게 보장될 수 있도록 하기 위해 단일 어닐링 챔버에 다수의 기판을 장입할 수 있도록 하는 데에는, 대표적인 최적화된 진공 건조 단계(1025)는 90초 내지 120초가 될 것으로 예상될 수 있고, 대표적인 최적화된 어닐링 단계(1020)는 10분 내지 30분 범위 이내일 것으로 예상될 수 있다. 진공 건조 단계(1025)와 어닐링 단계(1030)를 분리함으로써 최적화된 제조 공정 흐름이 90초 내지 120초의 택트 시간으로 가능해진다. 이는, 진공 건조 및 어닐링이 단일의 고온 진공 건조 단계에서 수행되고 그 결과 광전자 성능이 감소된 불균일한 페로브스카이트 발광층(1220)이 조립되며 비용은 더 높으면서도 최적화되지 않은 제조 공정 흐름이 초래되는 국제 특허 출원 공개 WO 2017/080325 A1호 및 미국 특허 출원 공개 US 2018/0327622 A1호에 개시된 관련 기술에 비해, 실질적으로 향상된 것이다.
일 실시형태에서, 상기 페로브스카이트 발광층(1220)을 어닐링하는 단계(1030)는 질소 분위기에서 수행될 수 있다. 이러한 질소 분위기는 어닐링 공정에 바람직할 수 있는데, 그 이유는 페로브스카이트 발광층(1220) 내의 1종 이상의 물질은 공기 분위기에서 어닐링될 때에는 산화 및 열화를 겪을 수 있기 때문이다.
본 발명은 페로브스카이트 잉크(1215)로부터 페로브스카이트 발광층(1220)을 조립하는 방법(1000)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 본원에 개시된 방법을 사용하여 조립된 페로브스카이트 발광층(1220)에 관한 것이다. 이러한 페로브스카이트 발광층(1220)은 페로브스카이트 발광층(1220)을 포함하는 페로브스카이트 발광 디바이스에서 구현될 수 있다. 또한, 본 발명은 본원에 개시된 방법을 사용하여 조립된 페로브스카이트 발광층(1220)을 포함하는 페로브스카이트 발광 디바이스에 관한 것이다.
일 실시형태에서, 페로브스카이트 발광 디바이스는 디스플레이의 서브픽셀에 통합될 수 있다. 선택적으로, 상기 디스플레이는 광범위한 소비자 제품에 통합될 수 있다. 선택적으로, 상기 디바이스는 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 태블릿, 랩톱 컴퓨터, 스마트폰, 휴대 전화기, 디지털 카메라, 비디오 레코더, 스마트워치, 피트니스 트래커, 개인용 정보 단말기, 차량 디스플레이, 및 기타 전자 디바이스에 사용될 수 있다. 선택적으로, 상기 디스플레이는 마이크로 디스플레이 또는 헤드업 디스플레이용으로 사용될 수 있다. 선택적으로, 상기 디스플레이는 내부 또는 외부 조명 및/또는 신호 전달을 위한 광원으로 사용되거나, 또는 스마트 패키징 또는 광고판에 사용될 수 있다.
단지 몇 가지 사용 예들이 설명되고 있지만 그 사용 예들은 제한하는 것이 아님을 본 기술분야의 숙련인은 이해할 것이다.
전술한 본 발명의 실시형태들에 대한 변형은 첨부된 청구범위에 의해 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 가능하다. 본 발명을 설명하고 주장하는 데 사용되는 "포함하는(including)", "포함하는(comprising)", "포함하는(incorporate)", "구성되는(consisting of)", "갖는", "이다"와 같은 표현은 배타적이지 않은 방식으로, 즉 명시적으로 설명되지 않은 항목들, 컴포넌트들, 또는 요소들도 제시될 수 있게, 해석되도록 의도된 것이다. 단수에 대한 언급은 또한 복수와 관련된 것으로 해석되어야 한다. 첨부된 청구범위에서 괄호 안에 포함된 모든 숫자는 청구범위의 이해를 돕도록 한 것이며, 이러한 청구범위에 의해 청구되는 요지를 제한하는 방식으로 해석되어서는 안 된다.
참고 문헌
Adjokatse et al., Broadly tunable metal halide perovskites for solid-state light-emission applications, Materials Today, Volume 20, Issue 8, Pages 413-424 (2017).
Hirose et al., High-efficiency Perovskite QLED Achieving BT.2020 Green Chromaticity, SID Symposium Digest of Technical Papers 2017, Volume 48, Pages 284-287 (2017).
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Soneira et al., iPhone X OLED Display Technology Shoot-Out, DisplayMate Technologies Corporation, http://www.displaymate.com/iPhoneX_ShootOut_1a.htm [accessed 10 September, 2018].
Wang et al., Perovskite light-emitting diodes based on solution-processed, self-organised multiple quantum wells, Nature Photonics, Volume 10, Pages 699-704 (2016).

Claims (33)

  1. 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법으로서,
    기판을 제공하는 단계;
    기판 위에 배치되며 기판 상에 적어도 하나의 서브픽셀을 획정하도록 패터닝된 뱅크 구조를 제공하는 단계;
    적어도 하나의 용매 및 이 적어도 하나의 용매에 혼합된 적어도 하나의 페로브스카이트 발광 재료를 포함하는 페로브스카이트 잉크를 제공하는 단계;
    잉크젯 인쇄 방법을 사용하여 페로브스카이트 잉크를 기판 위의 적어도 하나의 서브픽셀에 증착시키는 단계; 및
    진공 건조 챔버 내부에서 페로브스카이트 잉크를 진공 건조시켜서 적어도 하나의 서브픽셀에 페로브스카이트 발광층을 조립하는 단계를 포함하는, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 페로브스카이트 잉크는 유기 금속 할로겐화물 발광 페로브스카이트 재료를 포함하는, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 페로브스카이트 잉크는 무기 금속 할로겐화물 발광 페로브스카이트 재료를 포함하는, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 조립된 페로브스카이트 발광층의 프로파일은 상기 페로브스카이트 잉크의 진공 건조 속도를 변화시킴으로써 제어될 수 있는, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 조립된 페로브스카이트 발광층의 형태(morphology)는 상기 페로브스카이트 잉크의 진공 건조 속도를 변화시킴으로써 제어될 수 있는, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 페로브스카이트 잉크를 진공 건조하는 단계 동안에 진공 건조 챔버 내부의 압력은 0.0001 mbar 이하로 감소되는, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 페로브스카이트 잉크를 진공 건조하는 단계 동안에 진공 건조 챔버 내부의 압력은 60초 이하 이내에 0.0001 mbar 이하로 감소되는, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 페로브스카이트 잉크를 진공 건조하는 단계 동안에 진공 건조 챔버 내부의 압력은 30초 이하 이내에 0.0001 mbar 이하로 감소되는, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 페로브스카이트 잉크를 진공 건조하는 단계의 기간은 120초 이하인, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 페로브스카이트 잉크를 진공 건조하는 단계 동안에 진공 건조 챔버 내부의 분위기 온도는 50℃ 이하, 선택적으로는 30℃ 이하인, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 페로브스카이트 잉크는 상기 적어도 하나의 용매에 0.01 중량% 내지 10 중량% 범위의 중량 농도로 혼합된 적어도 하나의 페로브스카이트 발광 재료를 포함하는, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 페로브스카이트 잉크는 상기 적어도 하나의 용매에 0.1 중량% 내지 5 중량% 범위의 중량 농도로 혼합된 적어도 하나의 페로브스카이트 발광 재료를 포함하는, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 조립된 페로브스카이트 발광층의 두께가 15 nm 내지 150 nm 범위 이내인, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 조립된 페로브스카이트 발광층의 프로파일은 상기 적어도 하나의 서브픽셀의 치수를 변화시킴으로써 제어될 수 있는, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 조립된 페로브스카이트 발광층의 프로파일은 상기 페로브스카이트 잉크를 증착시키는 단계 동안에 상기 페로브스카이트 잉크 액적의 부피를 변화시킴으로써 제어될 수 있는, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 서브픽셀의 길이는 100 μm 내지 250 μm의 범위 이내이고, 상기 적어도 하나의 서브픽셀의 폭은 40 μm 내지 80 μm의 범위 이내인, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  17. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 서브픽셀의 길이는 50 μm 내지 150 μm의 범위 이내이고, 상기 적어도 하나의 서브픽셀의 폭은 20 μm 내지 40 μm의 범위 이내인, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  18. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 서브픽셀의 길이는 10 μm 내지 50 μm의 범위 이내이고, 상기 적어도 하나의 서브픽셀의 폭은 5 μm 내지 20 μm의 범위 이내인, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 페로브스카이트 잉크를 증착시키는 단계 동안에 상기 페로브스카이트 잉크 액적의 부피는 5 피코리터 내지 15 피코리터 범위 이내인, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  20. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 페로브스카이트 잉크를 증착시키는 단계 동안에 상기 페로브스카이트 잉크 액적의 부피는 0.5 피코리터 내지 2 피코리터 범위 이내인, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 조립된 페로브스카이트 발광층의 프로파일은 상기 페로브스카이트 잉크를 증착시키는 단계 동안에 페로브스카이트 잉크 액적의 수를 변화시킴으로써 제어될 수 있는, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 페로브스카이트를 증착시키는 단계 동안에 증착된 페로브스카이트 잉크 액적의 총 수는 4개의 페로브스카이트 잉크 액적 내지 20개의 페로브스카이트 잉크 액적의 범위 이내일 수 있는, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 조립된 페로브스카이트 발광층의 프로파일은 상기 적어도 하나의 서브픽셀의 가장자리에서의 상기 뱅크 구조의 각도를 변화시킴으로써 제어될 수 있는, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 뱅크 구조는 상기 적어도 하나의 서브픽셀의 가장자리에서의 각도를 30° 내지 60° 범위 이내로 하여 제공되는, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 페로브스카이트 발광층의 프로파일은 상기 뱅크 구조의 표면 에너지를 변화시킴으로써 제어될 수 있는, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 페로브스카이트 잉크를 증착시키는 단계는 공기 분위기에서 수행되는, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  27. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 페로브스카이트 잉크를 증착시키는 단계는 질소 분위기에서 수행되는, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  28. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진공 건조 챔버 내부에서 페로브스카이트 잉크를 진공 건조시켜서 적어도 하나의 서브픽셀에 페로브스카이트 발광층을 조립하는 단계 후에, 페로브스카이트 발광층을 어닐링하는 단계를 더 포함하는, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 페로브스카이트 발광층을 어닐링하는 단계 동안에 어닐링 온도는 80℃ 내지 200℃ 범위 이내인, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  30. 제28항 또는 제29항에 있어서, 상기 페로브스카이트 발광층을 어닐링하는 단계는 질소 분위기에서 수행되는, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  31. 제28항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 페로브스카이트 발광층을 어닐링하는 단계는, 상기 진공 건조 챔버 내부에서 페로브스카이트 잉크를 진공 건조시켜서 적어도 하나의 서브픽셀에 페로브스카이트 발광층을 조립하는 단계와는 다른 챔버에서 수행되는, 페로브스카이트 발광층을 조립하는 방법.
  32. 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항의 방법에 의해 조립된 페로브스카이트 발광층.
  33. 제32항의 페로브스카이트 발광층을 포함하는 페로브스카이트 발광 디바이스.
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