KR20220007542A - Nanopatch antenna outcoupling structure for use in oleds - Google Patents

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KR20220007542A
KR20220007542A KR1020210089713A KR20210089713A KR20220007542A KR 20220007542 A KR20220007542 A KR 20220007542A KR 1020210089713 A KR1020210089713 A KR 1020210089713A KR 20210089713 A KR20210089713 A KR 20210089713A KR 20220007542 A KR20220007542 A KR 20220007542A
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마이클 푸셀라
니콜라스 제이. 톰슨
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유니버셜 디스플레이 코포레이션
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Abstract

Embodiments of a disclosed subject matter provide an emissive layer, a first electrode layer, a plurality of nanoparticles and a material disposed between the first electrode layer and the plurality of nanoparticles. In some embodiments, a device can include a second electrode layer and a substrate, wherein the second electrode layer is disposed on the substrate, and the emissive layer is disposed on the second electrode layer. In some embodiments, a second electrode layer can be disposed on the substrate, the emissive layer can be disposed on the second electrode layer, the first electrode layer can be disposed on the emissive layer, a first dielectric layer of the material can be disposed on the first electrode layer, the plurality of nanoparticles can be disposed on the first dielectric layer, and a second dielectric layer can be disposed on the plurality of nanoparticles and the first dielectric layer. According to the present invention, stability of the device can be increased.

Description

OLED에 사용하기 위한 나노패치 안테나 아웃커플링 구조체{NANOPATCH ANTENNA OUTCOUPLING STRUCTURE FOR USE IN OLEDS}NANOPATCH ANTENNA OUTCOUPLING STRUCTURE FOR USE IN OLEDS

관련 출원에 대한 교차 참조CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

본 출원은 2020년 7월 10일자로 출원된 미국 특허 출원 제63/050,562호, 2020년 7월 29일자로 출원된 미국 특허 출원 제63/058,410호, 2020년 8월 31일자로 출원된 미국 특허 출원 제63/072,550호 및 2020년 9월 14일자로 출원된 미국 특허 출원 제63/078,084호를 우선권 주장으로 하며, 2019년 3월 12일자로 출원된 미국 특허 출원 제62/817,368호, 2019년 3월 12일자로 출원된 미국 특허 출원 제62/817,284호, 2019년 7월 3일자로 출원된 미국 특허 출원 제62/870,272호 및 2019년 3월 12일자로 출원된 미국 특허 출원 제62/817,424호를 우선권 주장으로 하는 2020년 3월 10일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/814,858호의 일부 계속 출원이며, 이들 각각의 전체 개시내용은 본원에 참조로 포함된다.This application is based on U.S. Patent Application Serial No. 63/050,562, filed July 10, 2020, U.S. Patent Application Serial No. 63/058,410, filed July 29, 2020, U.S. Patent Application filed August 31, 2020 Application Serial No. 63/072,550 and U.S. Patent Application No. 63/078,084, filed on September 14, 2020, claiming priority, and U.S. Patent Application No. 62/817,368, filed March 12, 2019, 2019 U.S. Patent Application No. 62/817,284, filed March 12, 2019 U.S. Patent Application No. 62/870,272, filed July 3, 2019, and U.S. Patent Application No. 62/817,424, filed March 12, 2019 It is a continuation-in-part of U.S. Patent Application Serial No. 16/814,858, filed March 10, 2020, to which priority is claimed, the entire disclosures of each of which are incorporated herein by reference.

분야Field

본 발명은 발광 디바이스의 전극층의 표면 플라즈몬 에너지를 가시광으로 전환하기 위한 나노패치 안테나를 갖는 아웃커플링에 관한 것이다.The present invention relates to an outcoupling with a nanopatch antenna for converting surface plasmon energy of an electrode layer of a light emitting device into visible light.

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 적절하게 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. 예컨대, 유기 발광층이 광을 방출하는 파장은 일반적으로 적절한 도펀트로 용이하게 조절될 수 있다. Optoelectronic devices using organic materials are becoming increasingly important for several reasons. Because many of the materials used to make such devices are relatively inexpensive, organic optoelectronic devices have the potential for cost advantages over inorganic devices. In addition, the intrinsic properties of organic materials, such as their flexibility, make them highly suitable for certain applications, such as fabrication on flexible substrates. Examples of organic optoelectronic devices include organic light emitting diodes/devices (OLEDs), organic phototransistors, organic photovoltaic cells, and organic photodetectors. For OLEDs, organic materials can have performance advantages over conventional materials. For example, the wavelength at which the organic light emitting layer emits light can generally be easily adjusted with a suitable dopant.

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. OLEDs use thin organic films that emit light when a voltage is applied across the device. OLEDs are an increasingly important technology for use in applications such as flat panel displays, lighting and backlighting. Various OLED materials and configurations are described in US Pat. Nos. 5,844,363, 6,303,238, and 5,707,745, which are incorporated herein by reference in their entirety.

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. One application for phosphorescent emitting molecules is full color displays. The industry standard for such displays requires pixels tuned to emit a specific color, referred to as a “saturated” color. In particular, this criterion requires saturated red, green and blue pixels. Alternatively, the OLED may be designed to emit white light. In a typical liquid crystal display, emission from a white backlight is filtered using an absorption filter to produce red, green and blue emission. The same technique can also be used for OLEDs. The white OLED can be a single EML device or a stack structure. Color can be measured using CIE coordinates well known in the art.

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. As used herein, the term “organic” includes polymeric materials that can be used to fabricate organic optoelectronic devices, as well as small molecule organic materials. "Small molecule" refers to any organic material that is not a polymer, and a "small molecule" may actually be quite large. Small molecules may, in some circumstances, contain repeating units. For example, the use of a long chain alkyl group as a substituent does not exclude the molecule from the "small molecule" class. Small molecules may also be incorporated into polymers, for example, as pendant groups on the polymer backbone or as part of the backbone. Small molecules can also act as the core moiety of a dendrimer consisting of a series of chemical shells created on the core moiety. The core moiety of the dendrimer may be a fluorescent or phosphorescent small molecule emitter. A dendrimer may be a "small molecule", and it is believed that all dendrimers currently used in the field of OLEDs are small molecules.

본원에서 사용한 바와 같이, "상단부"는 기판으로부터 가장 멀리 떨어졌다는 것을 의미하며, "하단부"는 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. As used herein, "top" means furthest away from the substrate, and "bottom" means closest to the substrate. When a first layer is described as being “disposed over” a second layer, the first layer is disposed remote from the substrate. Other layers may exist between the first layer and the second layer unless the first layer is specified as being "in contact with" the second layer. For example, the cathode may be described as being “disposed over” the anode, although there are various organic layers between the cathode and the anode.

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.As used herein, "solution processable" means capable of being dissolved, dispersed, or transported in and/or deposited from a liquid medium in solution or suspension form.

리간드가 발광 재료의 광활성 특성에 직접적으로 기여하는 것으로 여겨지는 경우, 리간드는 "광활성"으로서 지칭될 수 있다. 보조적 리간드가 광활성 리간드의 특성을 변경시킬 수 있을지라도, 리간드가 발광 재료의 광활성 특성에 기여하지 않는 것으로 여겨지는 경우, 리간드는 "보조적"인 것으로 지칭될 수 있다.A ligand may be referred to as “photoactive” when it is believed that the ligand directly contributes to the photoactive properties of the luminescent material. Although ancillary ligands may alter the properties of the photoactive ligand, a ligand may be referred to as “auxiliary” if the ligand is not believed to contribute to the photoactive properties of the luminescent material.

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 절대값을 갖는 IP(더 적게 음성인 IP)에 해당한다. 마찬가지로, 더 높은 LUMO 에너지 준위는 절대값이 더 작은 전자 친화도(EA)(더 적게 음성인 EA)에 해당한다. 상단부에서 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 상단부에 더 근접하게 나타난다.As used herein, and as generally understood by one of ordinary skill in the art, a first “highest occupied molecular orbital” (HOMO) or “least unoccupied molecular orbital” (HOMO) when the first energy level is closer to the vacuum energy level. The (LUMO) energy level is “greater than” or “higher” than the second HOMO or LUMO energy level. Since the ionization potential (IP) is measured as negative energy relative to the vacuum level, a higher HOMO energy level corresponds to an IP with a smaller absolute value (a less negative IP). Likewise, a higher LUMO energy level corresponds to an electron affinity (EA) with a smaller absolute value (less negative EA). In a conventional energy level diagram with a vacuum level at the top, the LUMO energy level of a material is higher than the HOMO energy level of the same material. A “higher” HOMO or LUMO energy level appears closer to the top of the diagram than a “lower” HOMO or LUMO energy level.

본원에서 사용한 바와 같이, 그리고 일반적으로 당업자가 이해하는 바와 같이, 제1 일함수의 절대값이 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. 상단부에서 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.As used herein, and as will generally be understood by one of ordinary skill in the art, the first workfunction is “greater than” or “higher” than the second workfunction if the absolute value of the first workfunction is greater. The work function is usually measured as a negative number with respect to the vacuum level, meaning that a “higher” work function is more negative. In a conventional energy level diagram with a vacuum level at the top, a “higher” workfunction is illustrated as further down from the vacuum level. Thus, the definition of HOMO and LUMO energy levels follows a different convention than work functions.

OLED에 대한 더욱 상세한 내용 및 전술한 정의는, 미국 특허 제7,279,704호에서 찾을 수 있으며, 이의 전문은 본원에 참고로 포함된다.Further details and the foregoing definitions of OLEDs can be found in US Pat. No. 7,279,704, which is incorporated herein by reference in its entirety.

개요outline

일실시양태에 따르면, 유기 발광 다이오드/디바이스(OLED)가 또한 제공된다. OLED는 애노드, 캐소드 및 애노드와 캐소드 사이에 배치된 유기층을 포함할 수 있다. 일실시양태에 따르면, 유기 발광 디바이스는 소비자 제품, 전자 부품 모듈 및/또는 조명 패널로부터 선택된 1 이상의 디바이스에 통합된다.According to one embodiment, an organic light emitting diode/device (OLED) is also provided. An OLED may include an anode, a cathode and an organic layer disposed between the anode and the cathode. According to one embodiment, the organic light emitting device is integrated into one or more devices selected from consumer products, electronic component modules and/or lighting panels.

실시양태에 따르면, 디바이스는 발광층, 제1 전극층, 복수의 나노입자, 및 제1 전극층과 복수의 나노입자 사이에 배치된 물질을 포함할 수 있다.According to embodiments, a device may include a light emitting layer, a first electrode layer, a plurality of nanoparticles, and a material disposed between the first electrode layer and the plurality of nanoparticles.

디바이스는 제2 전극층 및 기판을 포함할 수 있으며, 여기서 제2 전극층은 기판 위에 배치될 수 있고, 발광층은 제2 전극층 위에 배치될 수 있다. 제1 전극층 및 제2 전극층 중 적어도 하나는 금속, 반도체 및/또는 투명 전도성 산화물일 수 있다. 제1 전극층은, 총 비방사성 붕괴 속도 상수가 총 방사성 붕괴 속도 상수와 동일한 거리인 미리 결정된 임계 거리만큼, 발광층으로부터 이격될 수 있다. 디바이스의 물질은 유기 물질, 산화물 및/또는 유전 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 물질은 1-5의 굴절률을 가질 수 있다. 디바이스의 발광층은 수송층을 포함할 수 있다. 발광층은 이미터 분자를 갖는 유기층일 수 있다.The device may include a second electrode layer and a substrate, wherein the second electrode layer may be disposed over the substrate and the light emitting layer may be disposed over the second electrode layer. At least one of the first electrode layer and the second electrode layer may be a metal, a semiconductor and/or a transparent conductive oxide. The first electrode layer may be spaced from the light emitting layer by a predetermined threshold distance, wherein the total nonradiative decay rate constant is equal to the total radioactive decay rate constant. The material of the device may include at least one of an organic material, an oxide and/or a dielectric material. The material may have a refractive index of 1-5. The light emitting layer of the device may include a transport layer. The light emitting layer may be an organic layer having emitter molecules.

디바이스의 발광층은 형광성 물질, 인광성 물질, 열 활성화 지연 형광(TADF) 물질, 양자점 물질, 금속 유기 골격체(metal-organic framework), 공유 결합 유기 골격체(covalent-organic framework) 및/또는 페로브스카이트 나노결정 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The light emitting layer of the device may include a fluorescent material, a phosphorescent material, a thermally activated delayed fluorescence (TADF) material, a quantum dot material, a metal-organic framework, a covalent-organic framework and/or a perov It may include at least one of skyte nanocrystals.

디바이스의 제1 전극층은 두께가 5 nm 내지 300 nm일 수 있다. 디바이스는 나노패치 안테나를 포함할 수 있으며, 여기서 나노패치 안테나의 공명은 복수의 나노입자의 크기의 변경, 복수의 나노입자의 크기의 비의 변경, 복수의 나노입자의 형상의 변경, 복수의 나노입자의 물질의 변화, 물질의 두께의 조정, 물질의 굴절률의 변화, 복수의 나노입자 위에 배치된 추가의 층의 굴절률의 변화, 제1 전극층의 두께의 변경 및/또는 제1 전극층의 물질의 변경 중 적어도 하나에 의해 조정가능할 수 있다. 복수의 나노입자는 Ag 입자, Al 입자, Au 입자, 유전 물질, 반도체 물질, 금속의 합금, 유전 물질의 혼합물, 1종 이상의 물질의 스택 및/또는 1종의 물질의 코어 중 적어도 하나로부터 형성될 수 있으며, 상이한 유형의 물질의 외피로 코팅된다. 디바이스의 복수의 나노입자 중 적어도 하나는 복수의 나노입자 사이에 측면 전도를 제공하기 위한 추가의 층을 포함할 수 있다. 복수의 나노입자는 산화물층으로 코팅될 수 있으며, 여기서 산화물층의 두께는 복수의 나노입자 또는 나노패치 안테나의 플라즈몬 공명 파장을 조정하기 위해 선택될 수 있다. 복수의 나노입자의 형상은 정육면체, 구, 회전타원체, 원통, 평행 육면체, 막대 형상, 별 형상, 피라미드 및/또는 다면 입체 물체 중 적어도 하나일 수 있다. 복수의 나노입자 중 적어도 하나의 크기는 5 nm 내지 1000 nm일 수 있다.The first electrode layer of the device may be between 5 nm and 300 nm thick. The device may include a nanopatch antenna, wherein the resonance of the nanopatch antenna changes the size of the plurality of nanoparticles, changes the ratio of sizes of the plurality of nanoparticles, changes the shape of the plurality of nanoparticles, the plurality of nanoparticles change in the material of the particles, adjust the thickness of the material, change the refractive index of the material, change the refractive index of an additional layer disposed over the plurality of nanoparticles, change the thickness of the first electrode layer and/or change the material of the first electrode layer may be adjustable by at least one of The plurality of nanoparticles may be formed from at least one of Ag particles, Al particles, Au particles, dielectric material, semiconductor material, alloy of metal, mixture of dielectric material, stack of one or more materials, and/or core of one material. It may be coated with a shell of a different type of material. At least one of the plurality of nanoparticles of the device may include an additional layer to provide lateral conduction between the plurality of nanoparticles. The plurality of nanoparticles may be coated with an oxide layer, wherein the thickness of the oxide layer may be selected to tune the plasmon resonance wavelength of the plurality of nanoparticles or nanopatch antennas. The shape of the plurality of nanoparticles may be at least one of a cube, a sphere, a spheroid, a cylinder, a parallelepiped, a rod shape, a star shape, a pyramid, and/or a polyhedron. The size of at least one of the plurality of nanoparticles may be 5 nm to 1000 nm.

디바이스는 기판 위에 배치된 물결 모양(corrugated) 층을 포함할 수 있으며, 여기서 제2 전극층, 발광층, 제1 전극층 및/또는 물질은 상응하여 물결 모양이 된다. The device may include a corrugated layer disposed over a substrate, wherein the second electrode layer, the light emitting layer, the first electrode layer and/or the material is correspondingly corrugated.

디바이스의 물질은 제1 전극층 위에 배치된 유전체층, 및 유전체층 위에 배치된 전기 접촉층을 포함할 수 있다. 상기 물질은 전기 접촉층과 제1 전극층 사이의 전압 조정가능 굴절률 물질을 포함할 수 있다. 전압 조정가능 굴절률 물질은 알루미늄 도핑된 산화아연일 수 있다. 상기 물질은 절연층을 포함할 수 있다. 디바이스의 제1 전극층은 미리 결정된 임계 거리만큼 발광층으로부터 이격될 수 있다.The material of the device may include a dielectric layer disposed over the first electrode layer, and an electrical contact layer disposed over the dielectric layer. The material may include a voltage tunable refractive index material between the electrical contact layer and the first electrode layer. The voltage tunable refractive index material may be aluminum doped zinc oxide. The material may include an insulating layer. The first electrode layer of the device may be spaced apart from the light emitting layer by a predetermined threshold distance.

미리 결정된 임계 거리는 총 비방사성 붕괴 속도 상수가 총 방사성 붕괴 속도 상수와 동일한 거리일 수 있다. 디바이스는 복수의 나노입자 위에 배치된 추가의 층을 포함할 수 있다. 추가의 층은 하나 이상의 이미터 분자를 포함할 수 있다. 추가의 층은 제1 전극층 아래의 굴절률과 일치할 수 있다. 추가의 층은 두께가 1000 nm 이하이다.The predetermined threshold distance may be a distance where the total non-radioactive decay rate constant is equal to the total radioactive decay rate constant. The device may include an additional layer disposed over the plurality of nanoparticles. Additional layers may include one or more emitter molecules. The additional layer may match the refractive index under the first electrode layer. The further layer has a thickness of 1000 nm or less.

디바이스의 물질은 발광층을 포함할 수 있다. 복수의 나노입자 및 제1 전극층은 디바이스에 전기 주입 경로를 제공할 수 있다.The material of the device may include a light emitting layer. The plurality of nanoparticles and the first electrode layer may provide an electrical injection path to the device.

디바이스는 기판 및 제2 전극층을 포함할 수 있고, 여기서 제1 전극층은 비평면형일 수 있고, 여기서 제2 전극층은 기판 위에 배치될 수 있고, 복수의 나노입자는 제2 전극층 위에 배치될 수 있으며, 여기서 발광층은 비평면형일 수 있고 물질에 포함될 수 있으며, 복수의 나노입자 및 제2 전극층 위에 배치될 수 있으며 이에 일치하고, 여기서 제1 전극층은 비평면형 발광층 위에 배치될 수 있고 이에 일치한다. 제1 전극층 및 제2 전극층 중 적어도 하나는 금속, 반도체 및/또는 투명 전도성 산화물일 수 있다. The device can include a substrate and a second electrode layer, wherein the first electrode layer can be non-planar, wherein the second electrode layer can be disposed over the substrate, and the plurality of nanoparticles can be disposed over the second electrode layer, wherein the emissive layer may be non-planar and may be incorporated into a material, and may be disposed over and conform to the plurality of nanoparticles and the second electrode layer, wherein the first electrode layer may be disposed over and conform to the non-planar emissive layer. At least one of the first electrode layer and the second electrode layer may be a metal, a semiconductor and/or a transparent conductive oxide.

디바이스는 기판 및 제2 전극층을 포함할 수 있으며, 여기서 제2 전극층은 기판 위에 배치될 수 있고, 나노입자는 제2 전극층에 배치될 수 있고, 여기서 발광층은 물질에 포함될 수 있으며, 복수의 나노입자를 포함하는 제2 전극층 위에 배치될 수 있으며, 여기서 제1 전극층은 발광층 위에 배치된다. 제1 전극층 및 제2 전극층 중 적어도 하나는 금속, 반도체 및/또는 투명 전도성 산화물일 수 있다. The device can include a substrate and a second electrode layer, wherein the second electrode layer can be disposed over the substrate, and the nanoparticles can be disposed on the second electrode layer, wherein the light emitting layer can be included in a material, wherein the plurality of nanoparticles It may be disposed on a second electrode layer comprising a, wherein the first electrode layer is disposed on the light emitting layer. At least one of the first electrode layer and the second electrode layer may be a metal, a semiconductor and/or a transparent conductive oxide.

디바이스는 기판 및 제2 전극층을 포함할 수 있고, 상기 물질은 제1 유전체층일 수 있으며, 디바이스는 제2 유전체층을 포함할 수 있고, 여기서 제2 전극층은 기판 위에 배치될 수 있고, 발광층은 제2 전극층 위에 배치될 수 있으며, 제1 전극층은 발광층 위에 배치될 수 있고, 제1 유전체층은 제1 전극층 위에 배치될 수 있으며, 복수의 나노입자는 제1 유전체층 위에 배치될 수 있고, 제2 유전체층은 복수의 나노입자 및 제1 유전체층 위에 배치될 수 있다. 제1 전극층 및 제2 전극층 중 적어도 하나는 금속, 반도체 및/또는 투명 전도성 산화물일 수 있다. 제1 전극층은, 총 비방사성 붕괴 속도 상수가 총 방사성 붕괴 속도 상수와 동일한 거리인 미리 결정된 임계 거리만큼, 발광층으로부터 이격될 수 있다. 제1 전극층은 Ag, Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ru, Pd, In, Bi 및/또는 Ca 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 물질은 유기 물질, 산화물 및/또는 유전 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 물질은 1-5의 굴절률을 가질 수 있다. 발광층은 수송층을 포함할 수 있다. 발광층은 이미터 분자를 갖는 유기층일 수 있다. 발광층은 형광성 물질, 인광성 물질, 열 활성화 지연 형광(TADF) 물질, 양자점 물질, 금속 유기 골격체, 공유 결합 유기 골격체 및/또는 페로브스카이트 나노결정 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 전극층은 두께가 5 nm 내지 100 nm일 수 있다. 디바이스는 나노패치 안테나를 포함할 수 있으며, 여기서 나노패치 안테나의 공명은 복수의 나노입자의 크기의 변경, 복수의 나노입자의 크기의 비의 변경, 복수의 나노입자의 형상의 변경, 복수의 나노입자의 물질의 변화, 물질의 두께의 조정, 물질의 굴절률의 변화, 복수의 나노입자 위에 배치된 추가의 층의 굴절률의 변화, 제1 전극층의 두께의 변경 및/또는 제1 전극층의 물질의 변경 중 적어도 하나에 의해 조정가능할 수 있다. 복수의 나노입자는 Ag 입자, Al 입자, Au 입자, 유전 물질, 반도체 물질, 금속의 합금, 유전 물질의 혼합물, 1종 이상의 물질의 스택 및/또는 1종의 물질의 코어로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나로부터 형성될 수 있고, 상이한 유형의 물질의 외피로 코팅된다. 디바이스의 복수의 나노입자 중 적어도 하나는 복수의 나노입자 사이에 측면 전도를 제공하기 위한 추가의 층을 포함할 수 있다. 복수의 나노입자는 산화물층으로 코팅될 수 있으며, 여기서 산화물층의 두께는 복수의 나노입자 또는 나노패치 안테나의 플라즈몬 공명 파장을 조정하기 위해 선택된다. 복수의 나노입자의 형상은 정육면체, 구, 회전타원체, 원통, 평행 육면체, 막대 형상, 별 형상, 피라미드 및/또는 다면 입체 물체 중 적어도 하나일 수 있다. 복수의 나노입자 중 적어도 하나의 크기는 5 nm 내지 1000 nm일 수 있다.The device may include a substrate and a second electrode layer, the material may be a first dielectric layer, and the device may include a second dielectric layer, wherein the second electrode layer may be disposed over the substrate, and the light emitting layer may be a second may be disposed over the electrode layer, a first electrode layer may be disposed over the light emitting layer, a first dielectric layer may be disposed over the first electrode layer, the plurality of nanoparticles may be disposed over the first dielectric layer, and a plurality of second dielectric layers of the nanoparticles and the first dielectric layer. At least one of the first electrode layer and the second electrode layer may be a metal, a semiconductor and/or a transparent conductive oxide. The first electrode layer may be spaced from the light emitting layer by a predetermined threshold distance, wherein the total nonradiative decay rate constant is equal to the total radioactive decay rate constant. The first electrode layer includes at least one of Ag, Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ru, Pd, In, Bi and/or Ca can do. The material may include at least one of an organic material, an oxide and/or a dielectric material. The material may have a refractive index of 1-5. The light emitting layer may include a transport layer. The light emitting layer may be an organic layer having emitter molecules. The emission layer may include at least one of a fluorescent material, a phosphorescent material, a thermally activated delayed fluorescence (TADF) material, a quantum dot material, a metal organic framework, a covalently bonded organic framework, and/or a perovskite nanocrystal. The first electrode layer may have a thickness of 5 nm to 100 nm. The device may include a nanopatch antenna, wherein the resonance of the nanopatch antenna changes the size of the plurality of nanoparticles, changes the ratio of sizes of the plurality of nanoparticles, changes the shape of the plurality of nanoparticles, the plurality of nanoparticles change in the material of the particles, adjust the thickness of the material, change the refractive index of the material, change the refractive index of an additional layer disposed over the plurality of nanoparticles, change the thickness of the first electrode layer and/or change the material of the first electrode layer may be adjustable by at least one of The plurality of nanoparticles is selected from the group consisting of Ag particles, Al particles, Au particles, dielectric materials, semiconductor materials, alloys of metals, mixtures of dielectric materials, stacks of one or more materials, and/or cores of one material It may be formed from at least one and coated with a shell of a different type of material. At least one of the plurality of nanoparticles of the device may include an additional layer to provide lateral conduction between the plurality of nanoparticles. The plurality of nanoparticles may be coated with an oxide layer, wherein the thickness of the oxide layer is selected to tune the plasmon resonance wavelength of the plurality of nanoparticles or nanopatch antennas. The shape of the plurality of nanoparticles may be at least one of a cube, a sphere, a spheroid, a cylinder, a parallelepiped, a rod shape, a star shape, a pyramid, and/or a polyhedron. The size of at least one of the plurality of nanoparticles may be 5 nm to 1000 nm.

디바이스는 기판 및 제2 전극층을 포함할 수 있고, 여기서 상기 물질은 제1 유전체층일 수 있으며, 여기서 제2 전극층은 기판 위에 배치될 수 있고, 발광층은 제2 전극층 위에 배치될 수 있으며, 제1 전극층은 발광층 위에 배치될 수 있고, 제1 유전체층은 제1 전극층 위에 배치될 수 있으며, 복수의 나노입자는 제1 유전체층 위에 배치될 수 있다. 제1 전극층 및 제2 전극층 중 적어도 하나는 금속, 반도체 및/또는 투명 전도성 산화물일 수 있다. The device may include a substrate and a second electrode layer, wherein the material may be a first dielectric layer, wherein the second electrode layer may be disposed over the substrate, the light emitting layer may be disposed over the second electrode layer, and the first electrode layer The silver may be disposed over the light emitting layer, the first dielectric layer may be disposed over the first electrode layer, and the plurality of nanoparticles may be disposed over the first dielectric layer. At least one of the first electrode layer and the second electrode layer may be a metal, a semiconductor and/or a transparent conductive oxide.

디바이스는 기판 및 제2 전극층을 포함할 수 있고, 상기 물질은 제1 유전체층 및 제2 유전체층이며, 여기서 복수의 나노입자는 제2 유전체층에 배치될 수 있고, 여기서 제2 유전체층 및 복수의 나노입자는 기판 위에 배치될 수 있고, 제1 유전체층은 제2 유전체층 및 복수의 나노입자 위에 배치될 수 있고, 제1 전극층은 제1 유전체층 위에 배치될 수 있으며, 발광층은 제1 전극 위에 배치될 수 있고, 제2 전극은 발광층 위에 배치될 수 있다. 제1 전극층 및 제2 전극층 중 적어도 하나는 금속, 반도체 및/또는 투명 전도성 산화물일 수 있다. The device may include a substrate and a second electrode layer, wherein the material is a first dielectric layer and a second dielectric layer, wherein the plurality of nanoparticles may be disposed in the second dielectric layer, wherein the second dielectric layer and the plurality of nanoparticles include The first dielectric layer can be disposed over the substrate, the first dielectric layer can be disposed over the second dielectric layer and the plurality of nanoparticles, the first electrode layer can be disposed over the first dielectric layer, the light emitting layer can be disposed over the first electrode, The second electrode may be disposed on the light emitting layer. At least one of the first electrode layer and the second electrode layer may be a metal, a semiconductor and/or a transparent conductive oxide.

디바이스는 기판 및 제2 전극층을 포함할 수 있고, 상기 물질은 제1 유전체층일 수 있으며, 디바이스는 제2 유전체층을 포함할 수 있고, 제1 전극층은 기판 위에 배치될 수 있고, 제1 유전체층은 제1 전극층 위에 배치될 수 있으며, 복수의 나노입자는 제1 유전체층 위에 배치될 수 있으며, 제2 유전체층은 복수의 나노입자 및 제1 유전체층 위에 배치될 수 있으며, 발광층은 제2 유전체층 위에 배치될 수 있고, 제2 전극층은 발광층 위에 배치될 수 있다. 제1 전극층 및 제2 전극층 중 적어도 하나는 금속, 반도체 및/또는 투명 전도성 산화물일 수 있다. The device may include a substrate and a second electrode layer, the material may be a first dielectric layer, the device may include a second dielectric layer, the first electrode layer may be disposed over the substrate, and the first dielectric layer may be a first dielectric layer. can be disposed over the first electrode layer, the plurality of nanoparticles can be disposed over the first dielectric layer, the second dielectric layer can be disposed over the plurality of nanoparticles and the first dielectric layer, the light emitting layer can be disposed over the second dielectric layer, and , the second electrode layer may be disposed on the light emitting layer. At least one of the first electrode layer and the second electrode layer may be a metal, a semiconductor and/or a transparent conductive oxide.

디바이스는 기판 및 제2 전극층을 포함할 수 있고, 상기 물질은 제1 유전체층이며, 디바이스는 제2 유전체층을 포함할 수 있고, 여기서 제2 전극층은 기판 위에 배치될 수 있고, 발광층은 제2 전극층 위에 배치될 수 있으며, 복수의 나노입자는 발광층 위에 배치될 수 있고, 제2 유전체층은 복수의 나노입자 및 발광층 위에 배치될 수 있고, 제1 유전체층은 제2 유전체층 위에 배치될 수 있고, 제1 전극층은 제1 유전체층 위에 배치된다. 제1 전극층 및 제2 전극층 중 적어도 하나는 금속, 반도체 및/또는 투명 전도성 산화물일 수 있다. The device may include a substrate and a second electrode layer, the material may be a first dielectric layer, and the device may include a second dielectric layer, wherein the second electrode layer may be disposed over the substrate, and wherein the light emitting layer is over the second electrode layer. wherein the plurality of nanoparticles can be disposed over the light emitting layer, a second dielectric layer can be disposed over the plurality of nanoparticles and the light emitting layer, the first dielectric layer can be disposed over the second dielectric layer, the first electrode layer comprising: disposed over the first dielectric layer. At least one of the first electrode layer and the second electrode layer may be a metal, a semiconductor and/or a transparent conductive oxide.

디바이스의 물질은 유기 물질, 산화물 및/또는 유전 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 물질은 제1 층 및 제2 층을 포함할 수 있고, 여기서 제1 층은 제2 층보다 두껍다. 제1 층은 유전 물질일 수 있고, 제2 층은 나노입자 접착층일 수 있다. 제1 층의 두께는 1 내지 100 nm일 수 있고, 제2 층의 두께는 5 nm 미만일 수 있다. 상기 물질은 두께가 1000 nm 이하일 수 있다. 디바이스의 물질은 1-5의 굴절률을 가질 수 있다. 상기 물질은 복수의 나노입자 위에 배치된 코팅의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 복수의 나노입자 위에 배치된 코팅은 유전체 코팅일 수 있다.The material of the device may include at least one of an organic material, an oxide and/or a dielectric material. The material may include a first layer and a second layer, wherein the first layer is thicker than the second layer. The first layer may be a dielectric material and the second layer may be a nanoparticle adhesive layer. The thickness of the first layer may be between 1 and 100 nm, and the thickness of the second layer may be less than 5 nm. The material may have a thickness of 1000 nm or less. The material of the device may have a refractive index of 1-5. The material may include at least a portion of a coating disposed over the plurality of nanoparticles. The coating disposed over the plurality of nanoparticles may be a dielectric coating.

디바이스는 제2 전극층을 포함할 수 있으며, 여기서 발광층은 유기 발광 다이오드(OLED)에 포함되고, 여기서 OLED는 제1 전극층과 제2 전극층 사이에 배치된다. 제1 전극층 및 제2 전극층 중 적어도 하나는 금속, 반도체 및/또는 투명 전도성 산화물일 수 있다. 발광층은 수송층을 포함할 수 있다. 발광층은 이미터 분자를 갖는 유기층일 수 있다. 발광층은 형광성 물질, 인광성 물질, 열 활성화 지연 형광(TADF) 물질, 양자점 물질, 금속 유기 골격체, 공유 결합 유기 골격체 및/또는 페로브스카이트 나노결정 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The device may include a second electrode layer, wherein the light emitting layer is comprised in an organic light emitting diode (OLED), wherein the OLED is disposed between the first electrode layer and the second electrode layer. At least one of the first electrode layer and the second electrode layer may be a metal, a semiconductor and/or a transparent conductive oxide. The light emitting layer may include a transport layer. The light emitting layer may be an organic layer having emitter molecules. The emission layer may include at least one of a fluorescent material, a phosphorescent material, a thermally activated delayed fluorescence (TADF) material, a quantum dot material, a metal organic framework, a covalently bonded organic framework, and/or a perovskite nanocrystal.

디바이스의 제1 전극층은 미리 결정된 임계 거리만큼 발광층으로부터 이격될 수 있고, 여기서 임계 거리는 총 비방사성 붕괴 속도 상수가 총 방사성 붕괴 속도 상수와 동일한 거리이다. 제1 전극층은 Ag, Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ru, Pd, In, Bi 및/또는 Ca 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 전극층은 추가의 물질로 패턴화될 수 있다. 추가의 물질은 형광성 이미터, 인광성 이미터, 양자점, 금속 유기 골격체, 공유 결합 유기 골격체 및/또는 페로브스카이트 나노결정의 발광 요소를 포함할 수 있다. 제1 전극층은 두께가 5 nm 내지 300 nm일 수 있다. 디바이스의 제1 전극층은 적어도 하나의 비평면형 표면을 가질 수 있다. The first electrode layer of the device may be spaced apart from the light emitting layer by a predetermined threshold distance, wherein the threshold distance is a distance at which the total non-radiative decay rate constant is equal to the total radioactive decay rate constant. The first electrode layer includes at least one of Ag, Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ru, Pd, In, Bi and/or Ca can do. The first electrode layer may be patterned with additional materials. Additional materials may include luminescent elements of fluorescent emitters, phosphorescent emitters, quantum dots, metal organic frameworks, covalently bonded organic frameworks and/or perovskite nanocrystals. The first electrode layer may have a thickness of 5 nm to 300 nm. The first electrode layer of the device may have at least one non-planar surface.

디바이스는 나노패치 안테나를 포함할 수 있으며, 여기서 나노패치 안테나의 공명은 복수의 나노입자의 크기의 변경, 복수의 나노입자의 크기의 비의 변경, 복수의 나노입자의 형상의 변경, 복수의 나노입자의 물질의 변화, 물질의 두께의 조정, 물질의 굴절률의 변화, 복수의 나노입자 위에 배치된 추가의 층의 굴절률의 변화, 제1 전극층의 두께의 변경 및/또는 제1 전극층의 물질의 변경 중 적어도 하나에 의해 조정가능할 수 있다. The device may include a nanopatch antenna, wherein the resonance of the nanopatch antenna changes the size of the plurality of nanoparticles, changes the ratio of sizes of the plurality of nanoparticles, changes the shape of the plurality of nanoparticles, the plurality of nanoparticles change in the material of the particles, adjust the thickness of the material, change the refractive index of the material, change the refractive index of an additional layer disposed over the plurality of nanoparticles, change the thickness of the first electrode layer and/or change the material of the first electrode layer may be adjustable by at least one of

디바이스의 복수의 나노입자는 Ag 입자, Al 입자, Au 입자, 유전 물질, 반도체 물질, 금속의 합금, 유전 물질의 혼합물, 1종 이상의 물질의 스택 및/또는 1종의 물질의 코어 중 적어도 하나로부터 형성될 수 있으며, 상이한 유형의 물질의 외피로 코팅된다. The plurality of nanoparticles of the device may be formed from at least one of Ag particles, Al particles, Au particles, dielectric material, semiconductor material, alloy of metal, mixture of dielectric material, stack of one or more materials, and/or core of one material. It can be formed and coated with a shell of a different type of material.

디바이스의 복수의 나노입자 중 적어도 하나는 복수의 나노입자 사이에 측면 전도를 제공하기 위한 추가의 층을 포함할 수 있다. 복수의 나노입자는 산화물층으로 코팅될 수 있으며, 여기서 산화물층의 두께는 복수의 나노입자 또는 나노패치 안테나의 플라즈몬 공명 파장을 조정하기 위해 선택된다. 복수의 나노입자는 용액으로부터 형성된 콜로이드 합성 나노입자일 수 있다. 복수의 나노입자의 형상은 정육면체, 구, 회전타원체, 원통, 평행 육면체, 막대 형상, 별 형상, 피라미드 및/또는 다면 입체 물체 중 적어도 하나일 수 있다. 복수의 나노입자 중 적어도 하나의 크기는 5 nm 내지 1000 nm일 수 있다. 복수의 나노입자 중 적어도 하나의 크기는 5 nm 내지 200 nm일 수 있다. 복수의 나노입자 중 적어도 하나의 크기는 5 nm 내지 100 nm일 수 있다.At least one of the plurality of nanoparticles of the device may include an additional layer to provide lateral conduction between the plurality of nanoparticles. The plurality of nanoparticles may be coated with an oxide layer, wherein the thickness of the oxide layer is selected to tune the plasmon resonance wavelength of the plurality of nanoparticles or nanopatch antennas. The plurality of nanoparticles may be colloidal synthetic nanoparticles formed from solution. The shape of the plurality of nanoparticles may be at least one of a cube, a sphere, a spheroid, a cylinder, a parallelepiped, a rod shape, a star shape, a pyramid, and/or a polyhedron. The size of at least one of the plurality of nanoparticles may be 5 nm to 1000 nm. The size of at least one of the plurality of nanoparticles may be 5 nm to 200 nm. The size of at least one of the plurality of nanoparticles may be 5 nm to 100 nm.

실시양태에 따르면, 기판 위에 제1 전극층을 배치하는 단계, 제1 전극층 위에 포토레지스트를 배치하는 단계, 포토레지스트의 적어도 일부 및 제1 전극층을 에칭하는 단계, 남은 포토레지스트의 일부 위에 그리고 제1 전극층의 에칭된 부분의 깊이에 일치하도록 금속을 증착시키는 단계, 금속 및 포토레지스트를 제거하여 제1 전극층의 표면과 같은 높이의 증착된 금속으로부터 나노입자가 형성되도록 하는 단계, 제1 전극층 및 나노입자 위에 발광층을 배치하는 단계, 및 발광층 위에 제2 전극층을 배치하는 단계를 포함하는 방법이 제공될 수 있다.According to an embodiment, disposing a first electrode layer over a substrate, disposing a photoresist over the first electrode layer, etching at least a portion of the photoresist and the first electrode layer, over a portion of the remaining photoresist and the first electrode layer depositing metal to match the depth of the etched portion of A method may be provided that includes disposing a light emitting layer, and disposing a second electrode layer over the light emitting layer.

실시양태에 따르면, 디바이스는 무기 발광층, 제1 전극층 및 아웃커플링 구조체를 포함할 수 있다. 제1 전극층은, 총 비방사성 붕괴 속도 상수가 총 방사성 붕괴 속도 상수와 동일한 거리인 미리 결정된 임계 거리만큼, 무기 발광층으로부터 이격될 수 있다.According to an embodiment, a device may include an inorganic light emitting layer, a first electrode layer, and an outcoupling structure. The first electrode layer may be spaced apart from the inorganic light emitting layer by a predetermined threshold distance, wherein the total non-radiative decay rate constant is equal to the total radioactive decay rate constant.

디바이스의 제1 전극층은 금속, 금속 필름 및 유전체층의 스택, 플라즈몬계, 하이퍼볼릭 메타물질 및/또는 광학 활성 메타물질 중 적어도 하나일 수 있다. 디바이스의 무기 발광층은 GaAs, AlGaAs, GaAsP, AlGaInP, GaP, GaAsP, GaN, InGaN, ZnSe, SiC, Si3N4, Si, Ge, 사파이어, BN, ZnO, AlGaN, 페로브스카이트 및/또는 양자 구속 계 중 적어도 하나일 수 있다. 제1 전극층은 Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ru, Pd, In, Bi 및/또는 Ca 중 적어도 하나일 수 있다. 제1 전극층은 나노크기 홀로 패턴화될 수 있다.The first electrode layer of the device may be at least one of a metal, a stack of metal films and dielectric layers, a plasmonic, hyperbolic metamaterial, and/or an optically active metamaterial. The inorganic light emitting layer of the device is GaAs, AlGaAs, GaAsP, AlGaInP, GaP, GaAsP, GaN, InGaN, ZnSe, SiC, Si 3 N 4 , Si, Ge, Sapphire, BN, ZnO, AlGaN, perovskite and/or quantum It may be at least one of the constraint systems. The first electrode layer may be at least one of Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ru, Pd, In, Bi, and/or Ca. The first electrode layer may be patterned with nanoscale holes.

디바이스의 아웃커플링 구조체는 Ag 입자, Al 입자, Ag-Al 합금, Au 입자, Au-Ag 합금, 유전 물질, 반도체 물질, 금속의 합금, 유전 물질의 혼합물, 1종 이상의 물질의 스택 및/또는 1종의 물질의 코어 중 적어도 하나로부터 형성되고 상이한 유형의 물질의 외피로 코팅된 복수의 나노입자를 포함할 수 있다. 아웃커플링 구조체는 용액으로부터 형성된 콜로이달 합성 나노입자인 복수의 나노입자를 포함할 수 있다. 아웃커플링 구조체는 주기적인 어레이로 배열된 복수의 나노입자를 포함할 수 있다. 주기적인 어레이는 미리 결정된 어레이 피치를 가질 수 있다. 아웃커플링 구조체는 비주기적인 어레이로 배열된 복수의 나노입자를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 복수의 나노입자의 형상은 정육면체, 구, 회전타원체, 원통, 평행 육면체, 막대 형상, 별 형상, 피라미드 및 다면 입체 물체 중 적어도 하나일 수 있다.The outcoupling structure of the device may include Ag particles, Al particles, Ag-Al alloys, Au particles, Au-Ag alloys, dielectric materials, semiconductor materials, alloys of metals, mixtures of dielectric materials, stacks of one or more materials, and/or and may comprise a plurality of nanoparticles formed from at least one of the cores of one material and coated with a shell of a different type of material. The outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles that are colloidal synthetic nanoparticles formed from solution. The outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles arranged in a periodic array. The periodic array may have a predetermined array pitch. The outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles arranged in an aperiodic array. In some embodiments, the outcoupling structure may comprise a plurality of nanoparticles, wherein the shape of the plurality of nanoparticles is a cube, a sphere, a spheroid, a cylinder, a parallelepiped, a rod shape, a star shape, a pyramid, and a polyhedron. It may be at least one of the objects.

아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 디바이스는 상기 물질과 복수의 나노입자 사이에 배치된 접착층을 포함할 수 있다. 나노입자의 적어도 하나의 특성은 발광층에 의해 방출된 빛의 스펙트럼을 변경하거나, 또는 발광층에 의해 방출된 빛의 각도 의존성을 변경하기 위해 선택될 수 있다. 적어도 하나의 선택된 특성은 나노입자의 크기, 나노입자의 조성 및/또는 나노입자의 분포일 수 있다. 디바이스는 복수의 나노입자 위에 배치된 적어도 하나의 추가의 층을 포함할 수 있다. 디바이스는 제1 전극과 복수의 나노입자 사이에 배치된 물질을 포함할 수 있다. 디바이스는 유기 수송 물질을 포함할 수 있다.The outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles, and the device may include an adhesive layer disposed between the material and the plurality of nanoparticles. At least one property of the nanoparticles may be selected to alter the spectrum of light emitted by the emissive layer, or to alter the angular dependence of the light emitted by the emissive layer. The at least one selected characteristic may be the size of the nanoparticles, the composition of the nanoparticles and/or the distribution of the nanoparticles. The device may include at least one additional layer disposed over the plurality of nanoparticles. The device may include a material disposed between the first electrode and the plurality of nanoparticles. The device may include an organic transport material.

디바이스는 무기 발광층 위에 배치된 적어도 하나의 컬러 필터 및 적어도 하나의 하향 전환층(down-conversion layer) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The device may include at least one of at least one color filter and at least one down-conversion layer disposed over the inorganic light emitting layer.

디바이스의 무기 발광층은 전계발광성일 수 있으며, CdS 양자점, 유기 수송층 및/또는 무기 수송층 중 적어도 하나인 무기 양자 구속 물질의 혼합물을 포함하는 양자 구속 물질(quantum confined material)을 포함할 수 있다.The inorganic light emitting layer of the device may be electroluminescent and may comprise a quantum confined material comprising a mixture of inorganic quantum confinement material that is at least one of CdS quantum dots, an organic transport layer and/or an inorganic transport layer.

디바이스는 무기 수송 물질을 포함할 수 있다. 디바이스는 무기 수송 물질 및 유기 수송 물질을 포함할 수 있다.The device may include an inorganic transport material. The device may include an inorganic transport material and an organic transport material.

디바이스의 제1 전극층은 두께가 5 nm 내지 1000 nm일 수 있다. 제1 전극층은 추가의 물질로 패턴화될 수 있다. 상기 물질은 적층 또는 층상화될 수 있다.The first electrode layer of the device may be between 5 nm and 1000 nm thick. The first electrode layer may be patterned with additional materials. The material may be layered or layered.

아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 복수의 나노입자 중 적어도 하나는 복수의 나노입자 사이에서 측면 도전을 제공하기 위한 추가의 물질을 포함한다. 아웃커플링 구조체는 코팅되는 복수의 나노입자를 포함할 수 있다. 아웃커플링 구조체는 금속성이며 비금속 코팅으로 코팅되는 복수의 나노입자를 포함할 수 있다.The outcoupling structure may comprise a plurality of nanoparticles, wherein at least one of the plurality of nanoparticles comprises an additional material to provide lateral conduction between the plurality of nanoparticles. The outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles to be coated. The outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles that are metallic and coated with a non-metallic coating.

일부 실시양태에서, 디바이스의 적어도 하나의 추가의 층은 제1 전극층 아래의 굴절률과 일치할 수 있다. 적어도 하나의 추가의 층의 두께는 3000 nm 내지 1000 nm 및/또는 1000 nm 내지 10 nm일 수 있다. 적어도 하나의 추가의 층은 투명할 수 있다.In some embodiments, at least one additional layer of the device may match the refractive index under the first electrode layer. The thickness of the at least one further layer may be between 3000 nm and 1000 nm and/or between 1000 nm and 10 nm. The at least one additional layer may be transparent.

아웃커플링 구조체는 금속, 유전 물질 및/또는 금속과 유전 물질의 하이브리드 중 적어도 하나를 포함하는 복수의 나노입자를 포함할 수 있다. The outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles comprising at least one of a metal, a dielectric material, and/or a hybrid of a metal and a dielectric material.

아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 복수의 나노입자는 산화물층으로 코팅되고, 여기서 산화물층의 두께는 복수의 나노입자 또는 나노패치 안테나의 플라즈몬 공명 파장을 조정하기 위해 선택된다. The outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles, wherein the plurality of nanoparticles are coated with an oxide layer, wherein the thickness of the oxide layer is selected to tune the plasmon resonance wavelength of the plurality of nanoparticles or nanopatch antennas. do.

아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 복수의 나노입자 중 적어도 하나의 크기는 5 nm 내지 1000 nm이다.The outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles, wherein at least one of the plurality of nanoparticles has a size between 5 nm and 1000 nm.

디바이스는 제1 전극 위에 배치된 물질을 포함할 수 있으며, 상기 물질은 제1 전극층 위에 배치된 유전체층일 수 있고, 전기 접촉층은 유전체층 위에 배치될 수 있다. 상기 물질은 전기 접촉층과 제1 전극층 사이의 전압 조정가능 굴절률 물질을 포함할 수 있다. 전압 조정가능 굴절률 물질은 알루미늄 도핑된 산화아연일 수 있다. 상기 물질은 절연층을 포함할 수 있다.The device can include a material disposed over the first electrode, the material can be a dielectric layer disposed over the first electrode layer, and the electrical contact layer can be disposed over the dielectric layer. The material may include a voltage tunable refractive index material between the electrical contact layer and the first electrode layer. The voltage tunable refractive index material may be aluminum doped zinc oxide. The material may include an insulating layer.

디바이스는 나노크기 홀을 포함할 수 있으며, 여기서 나노크기 홀의 패턴의 배열은 나노크기 홀의 어레이, 나노크기 홀의 랜덤 배열 및/또는 홀의 의사 랜덤 배열일 수 있다.The device may include nanoscale holes, wherein the arrangement of the pattern of nanoscale holes may be an array of nanoscale holes, a random arrangement of nanoscale holes, and/or a pseudo-random arrangement of holes.

제1 전극층은 나노 크기 피쳐를 포함할 수 있다. 나노 크기 피쳐는 제1 전극층의 깊이를 통해 적어도 부분적으로 에칭될 수 있다. 나노 크기 피쳐는 제1 전극층 위에 배치되거나 제1 전극층 위에 배치된 갭 물질 위에 배치된 불스아이 패턴을 포함할 수 있다. 나노 크기 피쳐는 제1 전극층의 적어도 하나의 측면 위에 배치될 수 있다. 최소 방향에서의 나노크기 피쳐의 크기는 적어도 10 nm, 적어도 20 nm 및/또는 50 nm 내지 750 nm일 수 있다.The first electrode layer may include nano-sized features. The nanoscale features may be etched at least partially through the depth of the first electrode layer. The nanoscale features may include a bullseye pattern disposed over the first electrode layer or disposed over a gap material disposed over the first electrode layer. Nanoscale features may be disposed on at least one side of the first electrode layer. The size of the nanoscale features in the minimum direction may be at least 10 nm, at least 20 nm and/or between 50 nm and 750 nm.

디바이스의 제1 전극층은 복수의 층을 가질 수 있다. 복수의 층의 각각의 층은 복수의 유닛 셀 하위 구성요소(unit cell subcomponent) 층을 갖는 유닛 셀을 포함할 수 있다. 각각의 유닛 셀은 제1 유닛 셀 하위 구성요소 및 제2 유닛 셀 하위 구성요소를 갖는다.The first electrode layer of the device may have a plurality of layers. Each layer of the plurality of layers may include a unit cell having a plurality of unit cell subcomponent layers. Each unit cell has a first unit cell subcomponent and a second unit cell subcomponent.

무기 발광층은 GaAs 및/또는 AlGaAs 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 아웃커플링 구조체는 Ag, Au, ITO, Si 및/또는 Ge 중 적어도 하나일 수 있는 복수의 나노입자를 포함한다. 나노입자의 크기는 100-250 nm일 수 있으며, 디바이스에 의해 방출되는 빛의 파장은 760 nm 내지 2000 nm일 수 있다. The inorganic light emitting layer may include at least one of GaAs and/or AlGaAs, wherein the outcoupling structure includes a plurality of nanoparticles, which may be at least one of Ag, Au, ITO, Si and/or Ge. The size of the nanoparticles may be 100-250 nm, and the wavelength of light emitted by the device may be 760 nm to 2000 nm.

무기 발광층은 AlGaAs, GaAsP, AlGaInP 및/또는 GaP 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함하고, 여기서 나노입자는 Ag, Au, SiO2, Si 및/또는 Ge 중 적어도 하나를 포함한다. 나노입자의 크기는 75-200 nm일 수 있고, 디바이스에 의해 방출되는 빛의 파장은 610-760 nm보다 클 수 있다. The inorganic light emitting layer may comprise at least one of AlGaAs, GaAsP, AlGaInP and/or GaP, wherein the outcoupling structure comprises a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles are Ag, Au, SiO 2 , Si and/or at least one of Ge. The size of the nanoparticles may be 75-200 nm, and the wavelength of light emitted by the device may be greater than 610-760 nm.

무기 발광층은 GaAsP, AlGaInP 및/또는 GaP 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함하고, 여기서 나노입자는 Ag, Au, SiO2, Si 및/또는 Ge 중 적어도 하나일 수 있다. 나노입자의 크기는 60-150 nm일 수 있고, 디바이스에 의해 방출되는 빛의 파장은 590-610 nm일 수 있다. The inorganic light emitting layer may comprise at least one of GaAsP, AlGaInP and/or GaP, wherein the outcoupling structure comprises a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles are selected from among Ag, Au, SiO 2 , Si and/or Ge. There may be at least one. The size of the nanoparticles may be 60-150 nm, and the wavelength of light emitted by the device may be 590-610 nm.

무기 발광층은 GaAsP, AlGaInP 및/또는 GaP 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함하며, 여기서 나노입자는 Au, SiO2, Si 및/또는 Ge 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 나노입자의 크기는 50-100 nm일 수 있고, 디바이스에 의해 방출되는 빛의 파장은 570-590 nm일 수 있다. The inorganic light emitting layer may comprise at least one of GaAsP, AlGaInP and/or GaP, wherein the outcoupling structure comprises a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles comprise at least one of Au, SiO 2 , Si and/or Ge. may include, the size of the nanoparticles may be 50-100 nm, and the wavelength of light emitted by the device may be 570-590 nm.

무기 발광층은 GaAsP, AlGaInP, GaP 및/또는 InGaN/GaN 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 나노입자는 Ag, Al, Rh, Pt, SiO2, Si, Ge 및/또는 TiO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 여기서 나노입자의 크기는 40-125 nm이고 및/또는 디바이스에 의해 방출되는 빛의 파장은 500-570 nm일 수 있다. The inorganic light emitting layer may include at least one of GaAsP, AlGaInP, GaP, and/or InGaN/GaN. The outcoupling structure may comprise a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles may comprise at least one of Ag, Al, Rh, Pt, SiO 2 , Si, Ge, and/or TiO 2 , wherein the nanoparticles The size of may be 40-125 nm and/or the wavelength of light emitted by the device may be 500-570 nm.

무기 발광층은 ZnSe, InGaN, SiC 및/또는 Si 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 나노입자는 Ag, Al, Rh, Pt 및/또는 TiO2 중 적어도 하나를 포함하고, 여기서 나노입자의 크기는 40-125 nm일 수 있고 및/또는 디바이스에 의해 방출되는 빛의 파장은 450-500 nm일 수 있다. The inorganic light emitting layer may comprise at least one of ZnSe, InGaN, SiC and/or Si, wherein the outcoupling structure may comprise a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles are Ag, Al, Rh, Pt and/or or TiO 2 , wherein the size of the nanoparticles may be 40-125 nm and/or the wavelength of light emitted by the device may be 450-500 nm.

무기 발광층은 InGaAs를 포함할 수 있고, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 나노입자는 Al, Rh, Pt 및/또는 TiO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 여기서 나노입자의 크기는 50-100 nm일 수 있고, 여기서 디바이스에 의해 방출되는 빛의 파장은 400-450 nm일 수 있다. The inorganic light emitting layer may include InGaAs, wherein the outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles may include at least one of Al, Rh, Pt and/or TiO 2 , wherein The size of the nanoparticles may be 50-100 nm, wherein the wavelength of light emitted by the device may be 400-450 nm.

무기 발광층은 다이아몬드, BN, AlN AlGaN 및/또는 AlGaInN 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 나노입자는 Al, Rh, Pt 및/또는 TiO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 여기서 나노입자의 크기는 30-75 nm일 수 있고, 여기서 디바이스에 의해 방출되는 빛의 파장은 200 nm 내지 400 nm일 수 있다. The inorganic light emitting layer may comprise at least one of diamond, BN, AlN AlGaN and/or AlGaInN, wherein the outcoupling structure may comprise a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles are Al, Rh, Pt and/or TiO 2 , wherein the size of the nanoparticles may be 30-75 nm, wherein the wavelength of light emitted by the device may be 200 nm to 400 nm.

무기 발광층은 황색 인광체를 갖는 청색 발광 다이오드를 포함할 수 있으며, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 나노입자는 Ag, Al, Rh, Pt 및/또는 TiO2로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 나노입자의 크기는 40-125 nm일 수 있고, 여기서 디바이스에 의해 백색 광이 발광될 수 있다. The inorganic light emitting layer may comprise a blue light emitting diode having a yellow phosphor, wherein the outcoupling structure may comprise a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles are comprised of Ag, Al, Rh, Pt and/or TiO 2 . It may include at least one selected from the group, wherein the size of the nanoparticles may be 40-125 nm, wherein white light may be emitted by the device.

무기 발광층은 GaAs 및/또는 AlGaAs 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 나노입자는 Ag, Au, ITO, Si, Ge, SiO2, Al, Rh 및/또는 Pt 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 여기서 나노입자의 크기는 5-250 nm일 수 있고, 여기서 디바이스에 의해 방출되는 빛의 파장은 760 nm 내지 2000 nm일 수 있다. The inorganic light emitting layer may include at least one of GaAs and/or AlGaAs, wherein the outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles are Ag, Au, ITO, Si, Ge, SiO 2 , It may comprise at least one of Al, Rh and/or Pt, wherein the size of the nanoparticles may be 5-250 nm, wherein the wavelength of light emitted by the device may be 760 nm to 2000 nm.

무기 발광층은 AlGaAs, GaAsP, AlGaInP 및/또는 GaP 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 나노입자는 Ag, Au, SiO2, Al, Rh, Pt, Si 및/또는 Ge 중 적어도 하나를 포함하고, 여기서 나노입자의 크기는 5-200 nm일 수 있고, 디바이스에 의해 방출되는 빛의 파장은 610-760 nm일 수 있다. The inorganic light emitting layer may include at least one of AlGaAs, GaAsP, AlGaInP and/or GaP, wherein the outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles are Ag, Au, SiO 2 , Al, at least one of Rh, Pt, Si and/or Ge, wherein the size of the nanoparticles may be 5-200 nm, and the wavelength of light emitted by the device may be 610-760 nm.

무기 발광층은 AlGaAs, GaAsP, AlGaInP 및/또는 GaP 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 나노입자는 Ag, Au, SiO2, Al, Rh, Pt, Si 및/또는 Ge 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 여기서 나노입자의 크기는 5-150 nm일 수 있고, 여기서 디바이스에 의해 방출되는 빛의 파장은 590-610 nm일 수 있다. The inorganic light emitting layer may include at least one of AlGaAs, GaAsP, AlGaInP and/or GaP, wherein the outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles are Ag, Au, SiO 2 , Al, It may comprise at least one of Rh, Pt, Si and/or Ge, wherein the size of the nanoparticles may be 5-150 nm, and wherein the wavelength of light emitted by the device may be 590-610 nm.

무기 발광층은 GaAsP, AlGaInP 및/또는 GaP로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 나노입자는 Ag, Au, SiO2, Al, Rh, Pt, Si 및/또는 Ge 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 여기서 나노입자의 크기는 5-100 nm일 수 있고, 여기서 디바이스에 의해 방출되는 빛의 파장은 570-590 nm일 수 있다. The inorganic light emitting layer may include at least one selected from the group consisting of GaAsP, AlGaInP and/or GaP, wherein the outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles are Ag, Au, SiO 2 , Al, Rh, Pt, Si and/or Ge, wherein the size of the nanoparticles can be 5-100 nm, and wherein the wavelength of light emitted by the device is 570-590 nm. can

무기 발광층은 GaAsP, AlGaInP, GaP 및/또는 InGaN/GaN 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 나노입자는 Ag, Al, Rh, Pt, SiO2, TiO2, Si 및/또는 Ge 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 여기서 나노입자의 크기는 5-125 nm일 수 있고 및/또는 여기서 디바이스에 의해 방출되는 빛의 파장은 500-570 nm일 수 있다. The inorganic light emitting layer may include at least one of GaAsP, AlGaInP, GaP and/or InGaN/GaN, wherein the outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles are Ag, Al, Rh, Pt , SiO 2 , TiO 2 , Si and/or Ge, wherein the size of the nanoparticles may be 5-125 nm and/or wherein the wavelength of light emitted by the device is 500-570 may be nm.

무기 발광층은 Se, InGaN, SiC 및/또는 Si 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 나노입자는 Ag, Al, Rh, Pt 및/또는 TiO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 여기서 나노입자의 크기는 5-125 nm일 수 있고, 여기서 디바이스에 의해 방출되는 빛의 파장은 450-500 nm일 수 있다. The inorganic light emitting layer may comprise at least one of Se, InGaN, SiC and/or Si, wherein the outcoupling structure may comprise a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles are Ag, Al, Rh, Pt and/or or TiO 2 , wherein the size of the nanoparticles may be 5-125 nm, and wherein the wavelength of light emitted by the device may be 450-500 nm.

무기 발광층은 InGaAs를 포함하고, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 나노입자는 Al, Rh, Pt 및/또는 TiO2로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 나노입자의 크기는 5-100 nm일 수 있고, 여기서 디바이스에 의해 방출되는 빛의 파장은 400-450 nm일 수 있다. The inorganic light emitting layer may include InGaAs, wherein the outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles may include at least one selected from the group consisting of Al, Rh, Pt and/or TiO 2 . Here, the size of the nanoparticles may be 5-100 nm, and the wavelength of light emitted by the device may be 400-450 nm.

무기 발광층은 다이아몬드(235 nm), BN, AlN, AlGaN 및/또는 AlGaInN 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 나노입자는 Al, Rh, Pt 및/또는 TiO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 여기서 나노입자의 크기는 5-75 nm일 수 있고, 여기서 디바이스에 의해 방출되는 빛의 파장은 200 nm 내지 400 nm일 수 있다. The inorganic light emitting layer may include at least one of diamond (235 nm), BN, AlN, AlGaN and/or AlGaInN, wherein the outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles are Al, Rh , Pt and/or TiO 2 , wherein the size of the nanoparticles may be 5-75 nm, and wherein the wavelength of light emitted by the device may be 200 nm to 400 nm.

무기 발광층은 황색 인광체를 갖는 청색 발광 다이오드를 포함할 수 있으며, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 나노입자는 Al, Rh, Pt 및/또는 TiO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 여기서 나노입자의 크기는 5-125 nm일 수 있고, 여기서 디바이스에 의해 방출된 빛은 백색 광일 수 있다. The inorganic light emitting layer may comprise a blue light emitting diode having a yellow phosphor, wherein the outcoupling structure may comprise a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles comprise at least one of Al, Rh, Pt and/or TiO 2 . wherein the size of the nanoparticles may be 5-125 nm, wherein the light emitted by the device may be white light.

실시양태에 따르면, 소비자 제품은 무기 발광층, 제1 전극층 및 아웃커플링 구조체를 포함할 수 있다. 제1 전극층은, 총 비방사성 붕괴 속도 상수가 총 방사성 붕괴 속도 상수와 동일한 거리인 미리 결정된 임계 거리만큼, 무기 발광층으로부터 이격되어 있을 수 있다. 소비자 제품은 디스플레이 스크린, 조명 디바이스, 예컨대 이산 광원 디바이스 또는 조명 패널, 평면 패널 디스플레이, 곡면 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 의료용 모니터, 텔레비젼, 광고판, 실내 또는 실외 조명 및/또는 신호용 라이트, 헤드업 디스플레이, 완전 또는 부분 투명 디스플레이, 플렉시블 디스플레이, 롤러블(rollable) 디스플레이, 폴더블(foldable) 디스플레이, 스트레처블(stretchable) 디스플레이, 레이저 프린터, 전화기, 휴대폰, 태블릿, 패블릿, 개인용 정보 단말기(PDA), 웨어러블 디바이스, 랩톱 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 대각선이 2 인치 미만인 마이크로 디스플레이, 3D 디스플레이, 차량, 항공 디스플레이, 대면적 벽, 함께 타일링된 다중 디스플레이를 포함하는 비디오 월, 극장 또는 스타디움 스크린, 광요법 디바이스, 간판, 증강 현실(AR) 또는 가상 현실(VR) 디스플레이, 안경 또는 콘택트 렌즈 내 디스플레이 또는 시각 부재, 발광 다이오드(LED) 벽지, LED 쥬얼리 및/또는 의복 중 적어도 하나일 수 있다.According to embodiments, a consumer product may include an inorganic light emitting layer, a first electrode layer, and an outcoupling structure. The first electrode layer may be spaced apart from the inorganic emissive layer by a predetermined threshold distance, wherein the total nonradiative decay rate constant is equal to the total radioactive decay rate constant. Consumer products include display screens, lighting devices such as discrete light source devices or lighting panels, flat panel displays, curved displays, computer monitors, medical monitors, televisions, billboards, indoor or outdoor lighting and/or signaling lights, heads-up displays, full or Partially transparent displays, flexible displays, rollable displays, foldable displays, stretchable displays, laser printers, phones, cell phones, tablets, phablets, personal digital assistants (PDAs), wearable devices , laptop computers, digital cameras, camcorders, viewfinders, micro displays less than 2 inches diagonal, 3D displays, vehicles, aerial displays, large-area walls, video walls with multiple displays tiled together, theater or stadium screens, phototherapy It may be at least one of a device, a signage, an augmented reality (AR) or virtual reality (VR) display, a display or visual element in glasses or contact lenses, light emitting diode (LED) wallpaper, LED jewelry and/or apparel.

실시양태에 따르면, 디바이스는 무기 발광층, 제1 전극층, 아웃커플링 구조체, 제1 전극과 아웃커플링 구조체 사이에 배치된 물질을 포함할 수 있다. 제1 전극층은, 총 비방사성 붕괴 속도 상수가 총 방사성 붕괴 속도 상수와 동일한 거리인 미리 결정된 임계 거리만큼, 무기 발광층으로부터 이격되어 있을 수 있다.According to embodiments, a device may include an inorganic light emitting layer, a first electrode layer, an outcoupling structure, and a material disposed between the first electrode and the outcoupling structure. The first electrode layer may be spaced apart from the inorganic emissive layer by a predetermined threshold distance, wherein the total nonradiative decay rate constant is equal to the total radioactive decay rate constant.

제1 전극층은 금속, 금속 필름 및 유전체층의 스택, 플라즈몬계, 하이퍼볼릭 메타물질 및/또는 광학 활성 메타물질 중 적어도 하나일 수 있다. 제1 전극층은 Ag, Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ru, Pd, In, Bi 및/또는 Ca 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The first electrode layer may be at least one of a metal, a stack of metal films and dielectric layers, a plasmonic, hyperbolic metamaterial, and/or an optically active metamaterial. The first electrode layer includes at least one of Ag, Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ru, Pd, In, Bi and/or Ca can do.

무기 발광층은 GaAs, AlGaAs, GaAsP, AlGaInP, GaP, GaAsP, GaN, InGaN, ZnSe, SiC, Si3N4, Si, Ge, 사파이어, BN, ZnO, AlGaN, 페로브스카이트 및/또는 양자 구속 계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 양자 구속 계는 엑시톤의 보어 반지름의 크기를 갖는 입자를 포함할 수 있다. 양자 구속 계는 유기-무기 페로브스카이트 혼합 물질, CsPbBr3, InP/ZnS, CuInS/ZnS, Si, Ge, C 및/또는 펩티드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The inorganic light emitting layer is GaAs, AlGaAs, GaAsP, AlGaInP, GaP, GaAsP, GaN, InGaN, ZnSe, SiC, Si 3 N 4 , Si, Ge, sapphire, BN, ZnO, AlGaN, perovskite and/or quantum confinement system. may include at least one of A quantum confinement system may include particles having the size of an exciton's Bohr radius. The quantum confinement system may comprise at least one of an organic-inorganic perovskite mixture, CsPbBr 3 , InP/ZnS, CuInS/ZnS, Si, Ge, C and/or peptide.

아웃커플링 구조체는 Ag 입자, Al 입자, Ag-Al 합금, Au 입자, Au-Ag 합금, 유전 물질, 반도체 물질, 금속의 합금, 유전 물질의 혼합물, 1종 이상의 물질의 스택 및/또는 1종의 물질의 코어 중 적어도 하나로부터 형성되고 상이한 유형의 물질의 외피로 코팅된 복수의 나노입자를 포함할 수 있다. 아웃커플링 구조체는 용액으로부터 형성된 콜로이달 합성 나노입자인 복수의 나노입자를 포함할 수 있다. 아웃커플링 구조체는 주기적인 어레이로 배열된 복수의 나노입자를 포함할 수 있다. 주기적인 어레이는 미리 결정된 어레이 피치를 가질 수 있다. 아웃커플링 구조체는 비주기적인 어레이로 배열된 복수의 나노입자를 포함할 수 있다. 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 복수의 나노입자의 형상은 정육면체, 구, 회전타원체, 원통, 평행 육면체, 막대 형상, 별 형상, 피라미드 및/또는 다면 입체 물체 중 적어도 하나이다. 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 디바이스는 상기 물질과 복수의 나노입자 사이에 배치된 접착층을 포함할 수 있다. 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 복수의 나노입자 중 적어도 하나는 복수의 나노입자 사이에 측면 전도를 제공하기 위한 추가의 물질을 포함할 수 있다.The outcoupling structure may include Ag particles, Al particles, Ag-Al alloys, Au particles, Au-Ag alloys, dielectric materials, semiconductor materials, alloys of metals, mixtures of dielectric materials, stacks of one or more materials, and/or one may comprise a plurality of nanoparticles formed from at least one of the cores of the material and coated with a shell of a different type of material. The outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles that are colloidal synthetic nanoparticles formed from solution. The outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles arranged in a periodic array. The periodic array may have a predetermined array pitch. The outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles arranged in an aperiodic array. The outcoupling structure may comprise a plurality of nanoparticles, wherein the shape of the plurality of nanoparticles is at least one of a cube, a sphere, a spheroid, a cylinder, a parallelepiped, a rod, a star, a pyramid, and/or a polyhedron. one The outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles, and the device may include an adhesive layer disposed between the material and the plurality of nanoparticles. The outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles, and at least one of the plurality of nanoparticles may include an additional material to provide lateral conduction between the plurality of nanoparticles.

디바이스의 제1 전극층은 나노크기 홀로 패턴화될 수 있다.The first electrode layer of the device may be patterned with nanoscale holes.

디바이스는 유기 수송 물질을 포함할 수 있다.The device may include an organic transport material.

디바이스의 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 디바이스는 복수의 나노입자 위에 배치된 적어도 하나의 추가의 층을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 추가의 층은 디바이스를 봉지할 수 있다. 적어도 하나의 추가의 층은 하나 이상의 이미터 분자를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 추가의 층은 1.01 내지 5의 굴절률을 가질 수 있다. 적어도 하나의 추가의 층은 디바이스의 발광의 효율 또는 컬러를 변경할 수 있다.The outcoupling structure of the device may include a plurality of nanoparticles, and the device may include at least one additional layer disposed over the plurality of nanoparticles. At least one additional layer may encapsulate the device. The at least one additional layer may include one or more emitter molecules. The at least one additional layer may have an index of refraction between 1.01 and 5. The at least one additional layer may change the color or efficiency of the light emission of the device.

도 1은 유기 발광 디바이스를 도시한다.
도 2는 별도의 전자 수송층을 갖지 않는 역구조 유기 발광 디바이스를 도시한다.
도 3a는 나노입자 및 금속층 사이에 매립된 이미터 분자를 갖는 물질층을 포함하는 통상의 나노패치 안테나를 도시한다.
도 3b는 개시된 주제의 실시양태에 따른 금속층(즉 전극층) 아래에 배치된 발광층 내의 이미터 분자를 포함하는 나노패치 안테나를 도시한다.
도 3c는 개시된 주제의 실시양태에 따른 추가의 이미터 분자를 포함할 수 있는 나노입자 위에 배치된 캡핑층을 포함하는 나노패치 안테나를 도시한다.
도 4a는 개시된 주제의 실시양태에 따른 복수의 층을 포함하는 유전 물질을 도시한다.
도 4b는 개시된 주제의 실시양태에 따른 두꺼운 유전체층 및 얇은 나노입자 접착층을 포함하는 2종의 적층된 유전 물질을 도시한다.
도 5a는 개시된 주제의 실시양태에 따라 OLED 스택과 조합된 금속층(즉 전극층) 아래에 배치된 발광층 내의 이미터 분자를 도시하며, 여기서 발광층은 금속 전극까지의 임계 거리 이내이며, 전극 위의 나노패치 안테나는 나노입자를 갖는 측면으로 방사된다.
도 5b는 개시된 주제의 실시양태에 따라 스택이 SPR(표면 플라즈몬 에너지) 모드의 추가의 아웃커플링에 대하여 물결 모양 처리될 수 있는 도 5a의 실시양태의 변형을 도시한다.
도 6은 개시된 주제의 실시양태에 따라 여기된 이미터 분자의 에너지가 나노패치 안테나 간극 모드에 커플링할 수 있으며, 광으로서 에너지를 방사할 수 있는 전기장을 생성하는 캐소드에서 SPR 모드로 켄칭시킬 수 있다는 것을 도시한다.
도 7은 개시된 주제의 실시양태에 따라 원방으로 아웃커플링된 광이 나노입자의 엣지로부터 유래하는, 나노입자로서 나노큐브를 사용하는 나노패치 안테나의 물질층에서 각각 x- 및 y-방향에서의 전기장 강도, Ex 및 Ey의 컴퓨터 시뮬레이션을 도시한다.
도 8은 개시된 주제의 실시양태에 따라 평면형 하부면을 유지하면서 물결 모양 처리된 상부면을 생성하기 위하여 필름 두께 통하여 부분적으로 에칭된 금속 박막(즉 전극층)을 도시한다.
도 9는 개시된 주제의 실시양태에 따라 나노입자 코팅이 나노입자 및 금속 필름 사이에서 적절한 간극 두께를 제공할 수 있다는 것을 나타낸다.
도 10은 개시된 주제의 실시양태에 따라 방출된 광의 파장을 선택하기 위한 전압 조정가능 굴절률을 갖는 물질(들)을 사용한 나노패치 안테나와 조합된 OLED를 도시한다.
도 11은 개시된 주제의 실시양태에 따라 전하를 주입하기 위하여 유전체 구역 내에서 증착되며, 전극으로서 나노입자 및 금속층을 사용한 OLED 스택을 도시한다.
도 12a는 개시된 주제의 실시양태에 따라 전극 및 기판의 위에 증착되어 ITO(산화주석인듐) 및 금속 나노입자 둘다로부터 전하 주입을 허용하는 금속 나노입자를 갖는 나노패치 안테나 OLED 디바이스를 도시한다.
도 12b는 개시된 주제의 실시양태에 따라 도 12a에 도시된 것에 대한 대안의 평면형 OLED 디바이스를 도시한다.
도 13은 개시된 주제의 실시양태에 따라 도 12b에 도시된 바와 같이 평면형 전기 구동 OLED에 대한 하부 전극을 형성하는 방법을 도시한다.
도 14a-14f는 개시된 주제의 실시양태에 따라 유전체 캡핑층을 갖거나 또는 갖지 않는 다양한 나노구조를 갖는 OLED 디바이스의 일례를 도시한다.
도 15는 개시된 주제의 실시양태에 따라 나노구조의 물질 조성이 금속, 유전체 또는, 2종의 일부 조합(즉 하이브리드)일 수 있는 방법을 도시한다.
도 16은 개시된 주제의 실시양태에 따라 입자 형상이 공명 플라즈몬 모드 주파수에 영향을 미칠 수 있다는 것을 도시한다.
도 17은 개시된 주제의 실시양태에 따라 향상층(예, 전극층) 및 아웃커플링층을 포함할 수 있는 무기 LED의 예를 도시한다. 하부 실시양태는 본 실시양태에서 상부 접촉 p형이 향상층에 혼입되므로 광 방출의 더 넓은 면적을 가능케 한다.
도 18은 개시된 주제의 실시양태에 따라 유닛 셀 및 하위 구성요소를 갖는 향상층(예, 전극층)의 구조예를 도시한다.
도 19a는 확인된 2개의 임계 거리를 갖는 향상 필름으로부터 발광 물질의 거리의 함수로서의 양자 수율의 플롯을 도시한다.
도 19b는 플롯에서 확인된 임계 거리 2를 갖는 비방사성 OLED에 대한 아웃커플링층이 존재하지 않을 때 향상 필름으로부터 광 이미터의 거리의 함수로서의 OLED의 온도의 개략도를 도시한다.
1 shows an organic light emitting device.
2 shows an inverted organic light emitting device without a separate electron transport layer.
3A shows a conventional nanopatch antenna comprising a layer of material with emitter molecules embedded between nanoparticles and a metal layer.
3B depicts a nanopatch antenna comprising emitter molecules in a light emitting layer disposed below a metal layer (ie, an electrode layer) according to an embodiment of the disclosed subject matter.
3C depicts a nanopatch antenna comprising a capping layer disposed over nanoparticles that may include additional emitter molecules in accordance with embodiments of the disclosed subject matter.
4A illustrates a dielectric material comprising a plurality of layers in accordance with an embodiment of the disclosed subject matter.
4B depicts two stacked dielectric materials comprising a thick dielectric layer and a thin nanoparticle adhesive layer in accordance with an embodiment of the disclosed subject matter.
5A depicts emitter molecules in a light emitting layer disposed below a metal layer (ie, electrode layer) in combination with an OLED stack in accordance with an embodiment of the disclosed subject matter, wherein the light emitting layer is within a critical distance to the metal electrode and the nanopatch over the electrode; The antenna radiates to the side with the nanoparticles.
5B depicts a variation of the embodiment of FIG. 5A in which the stack may be corrugated for further outcoupling of surface plasmon energy (SPR) modes in accordance with embodiments of the disclosed subject matter.
6 shows that the energy of an excited emitter molecule can couple into a nanopatch antenna gap mode and quench it into an SPR mode at the cathode generating an electric field that can radiate the energy as light in accordance with an embodiment of the disclosed subject matter; show that there is
7 is an illustration of a material layer of a nanopatch antenna using a nanocube as a nanoparticle, in the x- and y-directions, respectively, in which the far outcoupled light originates from the edge of the nanoparticle in accordance with an embodiment of the disclosed subject matter; Computer simulations of electric field strength, Ex and Ey are shown.
8 depicts a thin metal film (ie, electrode layer) partially etched through the film thickness to produce a corrugated top surface while maintaining a planar bottom surface in accordance with an embodiment of the disclosed subject matter.
9 shows that nanoparticle coatings can provide an appropriate gap thickness between the nanoparticles and the metal film in accordance with embodiments of the disclosed subject matter.
10 depicts an OLED combined with a nanopatch antenna using material(s) having a voltage-tunable refractive index for selecting the wavelength of emitted light in accordance with an embodiment of the disclosed subject matter.
11 depicts an OLED stack using nanoparticles and metal layers as electrodes and deposited within a dielectric region to inject charge in accordance with an embodiment of the disclosed subject matter.
12A shows a nanopatch antenna OLED device having metal nanoparticles deposited over electrodes and substrates to allow charge injection from both ITO (indium tin oxide) and metal nanoparticles in accordance with an embodiment of the disclosed subject matter.
12B illustrates an alternative planar OLED device to that shown in FIG. 12A in accordance with an embodiment of the disclosed subject matter.
13 illustrates a method of forming a bottom electrode for a planar electrically driven OLED as shown in FIG. 12B in accordance with an embodiment of the disclosed subject matter.
14A-14F show examples of OLED devices having various nanostructures with or without dielectric capping layers in accordance with embodiments of the disclosed subject matter.
15 illustrates how the material composition of a nanostructure may be a metal, a dielectric, or some combination of the two (ie, a hybrid) according to an embodiment of the disclosed subject matter.
16 shows that particle shape can affect resonant plasmon mode frequency in accordance with embodiments of the disclosed subject matter.
17 depicts an example of an inorganic LED that may include an enhancement layer (eg, an electrode layer) and an outcoupling layer in accordance with embodiments of the disclosed subject matter. The bottom embodiment allows a larger area of light emission since in this embodiment the top contact p-type is incorporated into the enhancement layer.
18 shows a structural example of an enhancement layer (eg, electrode layer) having unit cells and sub-components according to an embodiment of the disclosed subject matter.
19A shows a plot of quantum yield as a function of distance of a luminescent material from an enhancement film with two critical distances identified.
19B shows a schematic diagram of the temperature of the OLED as a function of the distance of the light emitter from the enhancement film in the absence of an outcoupling layer for a non-emissive OLED with a critical distance 2 identified in the plot.

일반적으로, OLED는 애노드와 캐소드 사이에 배치되어 이에 전기 접속되는 1 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. Generally, an OLED comprises one or more organic layers disposed between and electrically connected to an anode and a cathode. When a current is applied, the anode injects holes into the organic layer(s) and the cathode injects electrons. The injected holes and electrons move toward the oppositely charged electrode, respectively. When electrons and holes are localized on the same molecule, an “exciton,” a localized electron-hole pair with an excited energy state, is created. Light is emitted when the exciton is relaxed via a light emission mechanism. In some cases, excitons may localize on excimers or exciplexes. Non-radiative mechanisms, such as thermal relaxation, may also occur, but are generally considered undesirable.

초기 OLED는 예를 들면 미국 특허 제4,769,292호에 개시된 바와 같은 일중항 상태로부터 광("형광")을 방출하는 방출 분자를 사용하였으며, 상기 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. 형광 방출은 일반적으로 10 나노초 미만의 시간 프레임으로 발생한다. Early OLEDs used emissive molecules that emit light (“fluorescence”) from a singlet state, as disclosed, for example, in US Pat. No. 4,769,292, which is incorporated by reference in its entirety. Fluorescence emission generally occurs in a time frame of less than 10 nanoseconds.

보다 최근에는, 삼중항 상태로부터의 광("인광")을 방출하는 발광 재료를 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.More recently, OLEDs with emissive materials that emit light from the triplet state (“phosphorescence”) have been presented. See Baldo et al., "Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices," Nature, vol. 395, 151-154, 1998; ("Baldo-I") and 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")] is incorporated by reference in its entirety. Phosphorescence is described more specifically at columns 5-6 of US Pat. No. 7,279,704, which is incorporated by reference.

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.1 shows an organic light emitting device 100 . The drawings are not necessarily drawn to scale. The device 100 includes a substrate 110, an anode 115, a hole injection layer 120, a hole transport layer 125, an electron blocking layer 130, a light emitting layer 135, a hole blocking layer 140, an electron transport layer ( 145 ), an electron injection layer 150 , a passivation layer 155 , a cathode 160 , and a barrier layer 170 . The cathode 160 is a compound cathode having a first conductive layer 162 and a second conductive layer 164 . Device 100 may be fabricated by depositing the layers in the order described. These various layers, as well as the properties and functions of exemplary materials, are described more specifically in US Pat. No. 7,279,704, columns 6-10, which is incorporated by reference.

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. More examples for each of these layers are also available. For example, a flexible and transparent substrate-anode combination is disclosed in US Pat. No. 5,844,363, which is incorporated by reference in its entirety. One example of a p-doped hole transport layer is m-MTDATA doped with F 4 -TCNQ in a molar ratio of 50:1, as disclosed in US Patent Application Publication No. 2003/0230980, which is incorporated herein by reference in its entirety. incorporated by reference. Examples of emitting and host materials are disclosed in US Pat. No. 6,303,238 to Thompson et al., which is incorporated by reference in its entirety. An example of an n-doped electron transport layer is BPhen doped with Li in a molar ratio of 1:1, as disclosed in US Patent Application Publication No. 2003/0230980, which is incorporated by reference in its entirety. U.S. Pat. Nos. 5,703,436 and 5,707,745, which are incorporated by reference in their entirety, disclose examples of cathodes, including compound cathodes having thin layers of metals such as Mg:Ag with laminated transparent, electrically conductive sputter-deposited ITO layers. has been The theory and use of barrier layers are more specifically described in US Pat. No. 6,097,147 and US Patent Application Publication No. 2003/0230980, which are incorporated by reference in their entirety. An example of an injection layer is provided in US Patent Application Publication No. 2004/0174116, which is incorporated by reference in its entirety. A description of the protective layer can be found in US Patent Application Publication No. 2004/0174116, which is incorporated by reference in its entirety.

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. 2 shows an inverted structure OLED 200 . The device includes a substrate 210 , a cathode 215 , a light emitting layer 220 , a hole transport layer 225 and an anode 230 . Device 200 may be fabricated by depositing the layers in the order described. Since the most common OLED configuration is one with the cathode disposed above the anode, and device 200 has the cathode 215 disposed below the anode 230, device 200 would be referred to as an “inverted” OLED. can Materials similar to those described with respect to device 100 may be used for that layer of device 200 . 2 provides an example of how some layers may be omitted from the structure of device 100 .

도 1 및 도 2에 도시된 단순 적층된 구조는 비제한적인 예로서 제공되며, 본 발명의 실시양태는 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 실시양태에서, 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. The simple stacked structures shown in Figures 1 and 2 are provided by way of non-limiting example, and it is understood that embodiments of the invention may be used in connection with a variety of other structures. The specific materials and structures described are illustrative in nature, and other materials and structures may be used. Functional OLEDs can be achieved by combining the various layers described in different ways, or layers can be omitted entirely based on design, performance and cost factors. Other layers not specifically described may also be included. Materials other than those specifically described may be used. Although many of the examples provided herein describe various layers as comprising a single material, it is understood that combinations of materials, such as mixtures of host and dopant, or more generally mixtures, may be used. In addition, the layers may have various sublayers. The names given to the various layers herein are not intended to be strictly limiting. For example, in device 200 , hole transport layer 225 transports holes and injects holes into emissive layer 220 , and may be described as a hole transport layer or a hole injection layer. In one embodiment, an OLED may be described as having an “organic layer” disposed between a cathode and an anode. This organic layer may comprise a single layer or may further comprise a plurality of layers of different organic materials, for example as described in connection with FIGS. 1 and 2 .

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. Structures and materials not specifically described may also be used, such as OLEDs (PLEDs) comprising polymeric materials as disclosed in US Pat. No. 5,247,190 to Friend et al., which is incorporated by reference in its entirety. As a further example, it is possible to use an OLED having a single organic layer. OLEDs may be stacked, for example, as described in US Pat. No. 5,707,745 (Forrest et al.), which is incorporated herein by reference in its entirety. The OLED structure may deviate from the simple stacked structure shown in FIGS. 1 and 2 . For example, the substrate may have a mesa structure as described in US Pat. No. 6,091,195 (Forrest et al.) and/or an out-coupled structure such as a pit structure described in US Pat. No. 5,834,893 (Bulovic et al.). It may include an angled reflective surface to improve out-coupling, these patents are incorporated herein by reference in their entirety.

본원에 개시된 일부 실시양태에서, 도 1 및 도 2에 도시된 발광층(135) 및 발광층(220)과 같은 발광 층 또는 재료는 각각 양자점을 포함할 수 있다. 본원에 개시된 "발광층" 또는 "발광 재료"는 명시적으로 또는 문맥에 의해 달리 지시되지 않는 한, 당업자의 이해에 따른 유기 발광 재료 및/또는 양자점 또는 등가의 구조를 포함하는 발광 재료를 포함할 수 있다. 이러한 발광층은 별도의 발광 재료 또는 다른 이미터에 의해 방출된 광을 변환하는 양자점 물질만을 포함할 수 있거나, 또는 또한 별도의 발광 재료 또는 다른 이미터를 포함할 수 있거나, 또는 전류의 인가로부터 직접 그 자체로 광을 방출할 수 있다. 유사하게, 색 변경층, 컬러 필터, 상향 변환 또는 하향 변환 층 또는 구조는 양자점을 포함하는 물질을 포함할 수 있지만, 이러한 층은 본원에 개시된 바의 "발광층"으로 간주되지 않을 수 있다. 일반적으로, "발광 층" 또는 재료는 초기 광을 방출하는 것이며, 이는 컬러 필터 또는 디바이스 내에서 초기 광을 그 자체로 방출하지 않는 다른 색 변경층과 같은 다른 층에 의해 변경될 수 있지만, 발광층에 의해 방출된 초기 광에 기초하여 상이한 스펙트럼 함량의 변경된 광을 재방출할 수 있다.In some embodiments disclosed herein, emissive layers or materials, such as emissive layer 135 and emissive layer 220 shown in FIGS. 1 and 2 , may each include quantum dots. A “light-emitting layer” or “light-emitting material” disclosed herein may include an organic light-emitting material and/or a light-emitting material comprising quantum dots or equivalent structures according to the understanding of one of ordinary skill in the art, unless expressly or otherwise indicated by context. have. Such a light emitting layer may comprise only a separate light emitting material or quantum dot material that converts light emitted by another emitter, or may also comprise a separate light emitting material or other emitter, or may comprise a separate light emitting material or other emitter, or directly from the application of an electric current. It can emit light by itself. Similarly, a color-altering layer, color filter, up-converting or down-converting layer or structure may include a material comprising quantum dots, but such a layer may not be considered a "light-emitting layer" as disclosed herein. In general, a “light-emitting layer” or material is one that emits initial light, which may be altered by other layers within the device, such as a color filter or other color-altering layer that does not itself emit the initial light in the light-emitting layer. may re-emit the altered light of different spectral content based on the initial light emitted by the

달리 명시하지 않는 한, 다양한 실시양태의 임의의 층은 임의의 적절한 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 증기 제트 프린팅(OVJP)에 의한 증착을 들 수 있다. 기타의 적절한 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 OVJD와 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. Unless otherwise specified, any layer of the various embodiments may be deposited by any suitable method. For organic layers, preferred methods include thermal evaporation as described in U.S. Pat. Nos. 6,013,982 and 6,087,196 (which are incorporated by reference in their entirety), ink-jet, U.S. Pat. This patent document is incorporated by reference in its entirety) as described in organic vapor deposition (OVPD) and in US Pat. No. 7,431,968, which is incorporated by reference in its entirety, and organic vapor jet printing (OVJP) as described in its entirety. vapor deposition by Other suitable deposition methods include spin coating and other solution-based processes. The solution-based process is preferably carried out in nitrogen or in an inert atmosphere. For other layers, preferred methods include thermal evaporation. Preferred methods of pattern formation include deposition through a mask, cold welding as described in US Pat. pattern formation. Other methods may also be used. A material to be deposited may be modified to be compatible with a specific deposition method. For example, substituents such as alkyl and aryl groups, branched or unbranched, preferably containing three or more carbons, can be used in small molecules to enhance their solution processing capability. Substituents having 20 or more carbons may be used, with 3 to 20 carbons being the preferred range. Because an asymmetric material may have a lower recrystallization tendency, a material having an asymmetric structure may have better solution processability than a material having a symmetric structure. Dendrimer substituents can be used to improve the solution processing capability of small molecules.

본 발명의 실시양태에 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 증착 기법에 의하여 형성될 수 있으며 복수의 상을 갖는 조성물뿐 아니라 단일 상을 갖는 조성물을 포함할 수 있다. 임의의 적절한 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 실질적으로 중합체 규소 및 무기 규소로 이루어진다. Devices fabricated in accordance with embodiments of the present invention may optionally further include a barrier layer. One purpose of barrier layers is to protect electrodes and organic layers from damage due to exposure to harmful species in environments containing moisture, vapors and/or gases, and the like. The barrier layer may be deposited over any other portion of the device, including the edge, over the electrode, or over the substrate, under the substrate, or next to the substrate. The barrier layer may include a single layer or multiple layers. The barrier layer may be formed by a variety of known chemical vapor deposition techniques and may include a composition having a single phase as well as a composition having a plurality of phases. Any suitable material or combination of materials may be used for the barrier layer. The barrier layer may include inorganic or organic compounds or both. Preferred barrier layers include mixtures of polymeric and non-polymeric materials as described in US Pat. No. 7,968,146, PCT Patent Application Nos. PCT/US2007/023098 and PCT/US2009/042829, which are incorporated herein by reference in their entirety. incorporated by reference. To be considered a "mixture", the aforementioned polymeric and non-polymeric materials comprising the barrier layer must be deposited under the same reaction conditions and/or at the same time. The weight ratio of polymer to non-polymer material may be in the range of 95:5 to 5:95. Polymeric and non-polymeric materials can be produced from the same precursor material. In one example, the mixture of polymeric and non-polymeric materials consists essentially of polymeric silicon and inorganic silicon.

본 발명의 실시양태에 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 실시양태에 따라 제작된 디바이스는 1 이상의 전자 부품 모듈(또는 유닛)을 그 안에 포함하는 광범위하게 다양한 소비자 제품 내에 포함될 수 있다. OLED 내 유기층에 본 발명의 화합물을 포함하는 OLED를 포함하는 소비자 제품이 개시된다. 이러한 소비자 제품은 1 이상의 광원(들) 및/또는 1 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 투명 또는 부분 투명 디스플레이, 플렉시블 디스플레이, 레이저 프린터, 전화기, 휴대폰, 태블릿, 패블릿, 개인용 정보 단말기(PDA), 웨어러블 디바이스, 랩톱 컴퓨터, 디지탈 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. Devices fabricated in accordance with embodiments of the present invention may be incorporated within a wide variety of electronic component modules (or units) that may be incorporated within various electronic products or intermediate components. Examples of such electronic products or intermediate components include display screens, light emitting devices such as individual light source devices or lighting panels that can be used by end consumer product producers, and the like. Such electronic component modules may optionally include drive electronics and/or power source(s). Devices fabricated in accordance with embodiments of the present invention may be incorporated into a wide variety of consumer products that include one or more electronic component modules (or units) therein. A consumer product comprising an OLED comprising a compound of the present invention in an organic layer within the OLED is disclosed. Such consumer products would include any kind of product comprising one or more light source(s) and/or one or more visual displays of any kind. Some examples of such consumer products include flat panel displays, computer monitors, medical monitors, televisions, billboards, indoor or outdoor lighting and/or signaling lights, head-up displays, fully transparent or partially transparent displays, flexible displays, laser printers, telephones, Cell phones, tablets, phablets, personal digital assistants (PDAs), wearable devices, laptop computers, digital cameras, camcorders, viewfinders, micro displays (displays with a diagonal less than 2 inches), 3D displays, virtual or augmented reality displays, vehicles , video walls containing multiple displays tiled together, theater or stadium screens, and signage. A variety of control mechanisms, including passive matrix and active matrix, can be used to control devices fabricated in accordance with the present invention. Many devices are intended for use in a temperature range that is comfortable for humans, such as 18°C to 30°C, more preferably room temperature (20°C to 25°C), but may also be used at temperatures outside this temperature range, such as -40°C to 80°C. can be used

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. The materials and structures described herein may have applications in devices other than OLEDs. For example, other optoelectronic devices such as organic solar cells and organic photodetectors may use the materials and structures. More generally, organic devices, such as organic transistors, may use the above materials and structures.

일부 실시양태에서, OLED는 플렉시블, 롤러블, 폴더블, 스트레처블 및 만곡(curved)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 특성을 갖는다. 일부 실시양태에서, OLED는 투명 또는 반투명하다. 일부 실시양태에서, OLED는 탄소 나노튜브를 포함하는 층을 추가로 포함한다.In some embodiments, the OLED has one or more properties selected from the group consisting of flexible, rollable, foldable, stretchable, and curved. In some embodiments, the OLED is transparent or translucent. In some embodiments, the OLED further comprises a layer comprising carbon nanotubes.

일부 실시양태에서, OLED는 지연 형광 이미터를 포함하는 층을 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, OLED는 RGB 픽셀 배열 또는 백색 + 컬러 필터 픽셀 배열을 포함한다. 일부 실시양태에서, OLED는 모바일 디바이스, 핸드헬드 디바이스 또는 웨어러블 디바이스이다. 일부 실시양태에서, OLED는 10 인치 미만의 대각선 또는 50 평방 인치 미만의 면적을 갖는 디스플레이 패널이다. 일부 실시양태에서, OLED는 적어도 10 인치의 대각선 또는 50 평방 인치의 면적을 갖는 디스플레이 패널이다. 일부 실시양태에서, OLED는 조명 패널이다.In some embodiments, the OLED further comprises a layer comprising a delayed fluorescent emitter. In some embodiments, the OLED comprises an arrangement of RGB pixels or an arrangement of white + color filter pixels. In some embodiments, the OLED is a mobile device, a handheld device, or a wearable device. In some embodiments, the OLED is a display panel having a diagonal of less than 10 inches or an area of less than 50 square inches. In some embodiments, the OLED is a display panel having an area of at least 10 inches diagonal or 50 square inches. In some embodiments, the OLED is a lighting panel.

발광 영역의 일부 실시양태에서, 발광 영역은 호스트를 추가로 포함한다.In some embodiments of the light emitting region, the light emitting region further comprises a host.

일부 실시양태에서, 화합물은 발광성 도펀트일 수 있다. 일부 실시양태에서, 화합물은 인광, 형광, 열 활성화 지연 형광, 즉 TADF(E형 지연 형광이라고도 지칭됨), 삼중항-삼중항 소멸 또는 이들 과정의 조합을 통해, 발광을 생성할 수 있다.In some embodiments, the compound may be a luminescent dopant. In some embodiments, the compound is capable of generating luminescence through phosphorescence, fluorescence, thermally activated delayed fluorescence, ie, TADF (also referred to as type E delayed fluorescence), triplet-triplet extinction, or a combination of these processes.

본원에 개시된 OLED는 소비자 제품, 전자 부품 모듈 및 조명 패널 중 1 이상에 통합될 수 있다. 유기층은 발광층일 수 있고, 화합물은 일부 실시양태에서 발광성 도펀트일 수 있는 한편, 화합물은 다른 실시양태에서 비발광성 도펀트일 수 있다.The OLEDs disclosed herein may be incorporated into one or more of consumer products, electronic component modules, and lighting panels. The organic layer can be an emissive layer, and the compound can be an emissive dopant in some embodiments, while the compound can be a non-emissive dopant in other embodiments.

유기층은 또한 호스트를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 2 이상의 호스트가 바람직하다. 일부 실시양태에서, 사용된 호스트는 a) 애노드성, b) 전자 수송성, c) 정공 수송성 또는 d) 전하 수송에서 거의 역할을 하지 않는 넓은 밴드갭 물질일 수 있다. 일부 실시양태에서, 호스트는 금속 착물을 포함할 수 있다. 호스트는 무기 화합물일 수 있다.The organic layer may also include a host. In some embodiments, two or more hosts are preferred. In some embodiments, the host used may be a broad bandgap material that plays little role in a) anode, b) electron transport, c) hole transport, or d) charge transport. In some embodiments, the host may comprise a metal complex. The host may be an inorganic compound.

기타 물질과의 조합Combination with other substances

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 발광성 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.The materials described herein as useful for certain layers in organic light emitting devices can be used in combination with a wide variety of other materials present in the device. For example, the emissive dopants disclosed herein can be used in combination with a wide variety of hosts, transport layers, blocking layers, injection layers, electrodes, and other layers that may be present. The materials described or referenced below are non-limiting examples of materials that may be useful in combination with the compounds disclosed herein, and one of ordinary skill in the art can readily refer to the literature to identify other materials that may be useful in combination. have.

본원에 개시된 다양한 발광 및 비발광 층 및 배열에 다양한 물질이 사용될 수 있다. 적절한 물질의 예는 미국 특허 출원 공개 제2017/0229663호에 개시되어 있으며, 이는 그 전체가 참고로 포함된다.A variety of materials may be used in the various emissive and non-emissive layers and arrangements disclosed herein. Examples of suitable materials are disclosed in US Patent Application Publication No. 2017/0229663, which is incorporated by reference in its entirety.

전도성 도펀트:Conductive dopants:

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.The charge transport layer can be doped with a conductive dopant to substantially change its charge carrier density, which in turn will change its conductivity. Conductivity is increased by creating charge carriers in the matrix material, and depending on the type of dopant, a change in the Fermi level of the semiconductor can also be achieved. The hole transport layer may be doped with a p-type conductive dopant and an n-type conductive dopant is used in the electron transport layer.

HIL/HTL: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.The hole injection/transport material to be used in the present invention is not particularly limited, and any compound may be used as long as the compound is commonly used as a hole injection/transport material.

EBL: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 실시양태에서, EBL 물질은 EBL 계면에 가장 가까운 이미터보다 더 높은 LUMO(진공 수준에 보다 가까움) 및/또는 더 높은 삼중항 에너지를 갖는다. 일부 실시양태에서, EBL 물질은 EBL 계면에 가장 가까운 호스트들 중 1 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.An electron blocking layer (EBL) may be used to reduce the number of electrons and/or excitons leaving the emissive layer. The presence of such a blocking layer in the device can lead to significantly higher efficiencies and/or longer lifetimes when compared to similar devices without the blocking layer. A blocking layer can also be used to confine light emission to a desired area of the OLED. In some embodiments, the EBL material has a higher LUMO (closer to the vacuum level) and/or higher triplet energy than the emitter closest to the EBL interface. In some embodiments, the EBL material has a higher LUMO (closer to the vacuum level) and/or more triplet energy than one or more of the hosts closest to the EBL interface. In one embodiment, the compound used in EBL contains the same molecule or functional group used as one of the hosts described below.

호스트:Host:

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.The light emitting layer of the organic EL device of the present invention preferably includes at least a metal complex as a light emitting material, and may include a host material using the metal complex as a dopant material. Examples of the host material are not particularly limited, and any metal complex or organic compound may be used as long as the triplet energy of the host is greater than the triplet energy of the dopant. Any host material may be used with any dopant as long as the triplet criterion is met.

HBL: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 실시양태에서, HBL 물질은 HBL 계면에 가장 가까운 이미터보다 더 낮은 HOMO(진공 수준으로부터 보다 먼) 및/또는 더 높은 삼중항 에너지를 갖는다. 일부 실시양태에서, HBL 물질은 HBL 계면에 가장 가까운 호스트들 중 1 이상보다 더 낮은 HOMO(진공 수준으로부터 보다 먼) 및/또는 더 높은 삼중항 에너지를 갖는다.A hole blocking layer (HBL) may be used to reduce the number of holes and/or excitons leaving the emissive layer. The presence of such a blocking layer in the device can lead to significantly higher efficiencies and/or longer lifetimes when compared to similar devices without the blocking layer. A blocking layer can also be used to confine light emission to a desired area of the OLED. In some embodiments, the HBL material has a lower HOMO (far from the vacuum level) and/or higher triplet energy than the emitter closest to the HBL interface. In some embodiments, the HBL material has a lower HOMO (further from the vacuum level) and/or higher triplet energy than one or more of the hosts closest to the HBL interface.

ETL: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.The electron transport layer (ETL) may include a material capable of transporting electrons. The electron transport layer may be native (undoped) or doped. Doping can be used to improve conductivity. Examples of the ETL material are not particularly limited, and any metal complex or organic compound may be used as long as they are conventionally used to transport electrons.

전하 생성층(CGL):Charge Generation Layer (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.In a tandem or stacked OLED, CGL plays an essential role in terms of performance, which consists of an n-doped layer and a p-doped layer for injecting electrons and holes, respectively. Electrons and holes are supplied from the CGL and the electrode. Electrons and holes consumed in the CGL are refilled by electrons and holes injected from the cathode and anode, respectively; After that, the bipolar current gradually reaches a steady state. Common CGL materials contain n and p conductive dopants used in the transport layer.

SPR(표면 플라즈몬 에너지) 모드로부터의 광의 형태의 아웃커플링 에너지는 발광층이 플라즈몬 활성 물질, 예컨대 금속 캐소드 및/또는 애노드(예, 전극층)의 임계 거리 이내에 있는 경우 디스플레이 휘도에서 더 긴 수명을 갖는 OLED를 제공하는데 사용될 수 있다. 임계 거리는 본원에 그 전문이 참조로 포함되는 미국 특허 제9,960,386호에 개시된 바와 같이 총 비방사성 붕괴 속도 상수가 총 방사성 붕괴 속도 상수와 동일한 거리일 수 있다. 도 19a는 양자 수율(QY)을 전극층(예, 금속 애노드 및/또는 캐소드)으로부터 발광층의 거리의 함수로서 플롯한 것을 도시한다. 비방사성 붕괴 속도 상수가 방사성 붕괴 속도에 대한 값에 근접할 경우, QY는 떨어지기 시작하여 일부 특정한 거리에서 QY의 피크를 생성한다. 도 19b는 발광층 및 전극층 사이의 거리가 작동의 고정된 전류 밀도에 대하여 변경됨에 따른 OLED의 정상 상태 온도를 개략적으로 도시한다. 전극층으로부터 발광 물질의 더 큰 거리의 경우, 방사성 또는 비방사성 붕괴 속도 상수의 향상은 없다. OLED의 온도는 작동의 총 전류 밀도 및 발광 물질의 효율에만 의존한다. 발광 물질이 전극층에 더 가까와 짐에 따라 방사성 붕괴 속도 상수는 증가되며, 광자 수율은 증가되어 OLED 및 OLED의 정상 상태 온도에서 발생된 열을 감소시킨다. 임계 거리 2보다 더 짧은 거리의 경우, 광 이미터 상의 엑시톤은 열로서 켄칭되며, OLED의 정규화된 온도는 증가된다. 향상층이 에너지의 미리 결정된 상당한 분율을 표면 플라즈몬 모드에서 광으로서 아웃커플링시키지 않을 때 상기 OLED 온도의 상기 기재가 적용된다. 향상층의 일부로서 아웃커플링이 존재하거나 또는 아웃커플링층이 디바이스에 사용될 경우, 상기 층은 임계 거리의 측정을 수행하기 위하여 제거되어야 한다.The outcoupling energy in the form of light from the surface plasmon energy (SPR) mode is an OLED having a longer lifetime in display luminance when the emissive layer is within a critical distance of a plasmonic active material, such as a metal cathode and/or anode (eg electrode layer). can be used to provide The critical distance may be the distance at which the total nonradiative decay rate constant is equal to the total radioactive decay rate constant as disclosed in US Pat. No. 9,960,386, incorporated herein by reference in its entirety. 19A shows a plot of the quantum yield (QY) as a function of the distance of the emissive layer from the electrode layer (eg, metal anode and/or cathode). When the non-radioactive decay rate constant approaches the value for the radioactive decay rate, QY begins to fall, producing a peak of QY at some specific distance. Figure 19b schematically shows the steady-state temperature of an OLED as the distance between the emissive layer and the electrode layer is varied for a fixed current density of operation. For larger distances of the luminescent material from the electrode layer, there is no improvement in the rate constant for radioactive or non-radiative decay. The temperature of an OLED depends only on the total current density of its operation and the efficiency of the luminescent material. As the luminescent material moves closer to the electrode layer, the radioactive decay rate constant increases, and the photon yield increases, reducing the heat generated at the OLED and the steady-state temperature of the OLED. For distances shorter than critical distance 2, the excitons on the light emitter are quenched as heat, and the normalized temperature of the OLED is increased. The above description of the OLED temperature applies when the enhancement layer does not outcouple a predetermined significant fraction of the energy as light in the surface plasmon mode. If there is outcoupling as part of the enhancement layer or if an outcoupling layer is used in the device, it must be removed in order to perform a critical distance measurement.

개시된 주제의 실시양태는 플라즈몬 활성 물질의 SPR 모드로 저장된 에너지를 나노패치 안테나를 경유하여 가시광으로 전환할 수 있다.Embodiments of the disclosed subject matter can convert energy stored in the SPR mode of a plasmonic active material into visible light via a nanopatch antenna.

나노패치 안테나는 도 3a-3c에 도시된 바와 같이 평면형 금속 필름(예, 전극층), 평면형 금속 위에 배치된 간극 물질(예, 유전 물질 등) 및 간극 물질 위에 배치된 나노입자를 포함할 수 있다. 도 3a는 나노입자 및 금속층 사이에 매립된 이미터 분자를 갖는 간극층을 포함하는 통상의 나노패치 안테나를 도시한다. 도 3b는 개시된 주제의 실시양태에 따른 나노패치 안테나를 도시하며, 여기서 발광층 내의 이미터 분자는 금속층 아래에(즉 간극층 내가 아님) 배치된다. 도 3c는 나노입자의 상부에 배치된 캡핑층을 포함하는 개시된 주제의 또 다른 실시양태를 도시한다. 일부 실시양태에서, 캡핑층은 추가의 이미터 분자를 포함할 수 있다.The nanopatch antenna may include a planar metal film (eg, an electrode layer), an interstitial material (eg, a dielectric material, etc.) disposed over the planar metal, and nanoparticles disposed over the interstitial material, as shown in FIGS. 3A-3C . 3A shows a conventional nanopatch antenna comprising an interstitial layer with emitter molecules embedded between nanoparticles and a metal layer. 3B shows a nanopatch antenna according to an embodiment of the disclosed subject matter, wherein the emitter molecules in the emissive layer are disposed below the metal layer (ie not in the interstitial layer). 3C depicts another embodiment of the disclosed subject matter comprising a capping layer disposed on top of nanoparticles. In some embodiments, the capping layer may include additional emitter molecules.

간극 물질은 유기(예, 소분자 및/또는 중합체 물질)일 수 있으며, 산화물 및/또는 예컨대 도 4a에 도시된 바와 같은 물질의 스택, 합금 및/또는 혼합물을 포함하는 기타 유전 물질을 포함할 수 있다. 즉, 도 4a는 복수의 층을 갖는 유전 물질을 도시한다. 상기 구조는 간극 매체에 생성된 높은 전기장 강도로 인하여 간극 내에 공명 플라즈몬 모드를 제공할 수 있다. 상기 큰 전기장은 퍼셀(Purcell) 효과로서 공지된 간극 내에 배치된 이미터의 방출률을 향상시키는데 사용될 수 있다. 나노패치 안테나는 에너지를 상기 플라즈몬 활성 모드로부터 50%까지의 효율로 방사시킬 수 있다.Interstitial materials may be organic (eg, small molecule and/or polymeric materials) and may include oxides and/or other dielectric materials including stacks, alloys and/or mixtures of materials, such as those shown in FIG. 4A . . That is, FIG. 4A shows a dielectric material having a plurality of layers. The structure can provide a resonant plasmon mode in the gap due to the high electric field strength generated in the gap medium. The large electric field can be used to enhance the emission rate of an emitter placed in a gap known as the Purcell effect. Nanopatch antennas can radiate energy from the plasmonic active mode with efficiencies of up to 50%.

개시된 주제의 실시양태에서, 2개의 적층된 유전 물질은 도 4b에 도시된 바와 같이 주요 유전체 간극 물질일 수 있는 더 두꺼운 1개의 층 및, 나노입자 밀도를 증가시키며 및/또는 나노입자 집적 또는 응집을 감소시키기 위한 나노입자 접착층으로서 작용할 수 있는 얇은 1개의 층을 포함한다. 예컨대, 다가전해질층(예컨대 폴리(스티렌술포네이트) 또는 폴리(알릴아민) 히드로클로라이드)은 나노입자 코팅 상에서 정전하와 상호작용할 수 있는 정전하를 지닐 수 있다(예컨대 은 나노입자를 코팅시키는데 사용될 수 있는 폴리(비닐피롤리디논)은 음의 정전하를 지닌다). 상기 층의 두께의 합은 전체 간극 두께를 결정할 수 있는 한편, 접착층 두께는 5 ㎚ 미만일 수 있으며, 간극층 두께는 1 내지 100 ㎚, 더욱 바람직하게는 1 내지 50 ㎚일 수 있다.In an embodiment of the disclosed subject matter, two stacked dielectric materials are one thicker layer, which may be the primary dielectric interstitial material, as shown in FIG. 4B , and increase nanoparticle density and/or prevent nanoparticle aggregation or agglomeration. Includes one thin layer that can act as a nanoparticle adhesion layer to reduce For example, a polyelectrolyte layer (such as poly(styrenesulfonate) or poly(allylamine) hydrochloride) can have an electrostatic charge that can interact with the electrostatic charge on the nanoparticle coating (such as can be used to coat silver nanoparticles). poly(vinylpyrrolidinone) has a negative electrostatic charge). The sum of the thicknesses of the above layers may determine the overall gap thickness, while the adhesive layer thickness may be less than 5 nm, and the gap layer thickness may be between 1 and 100 nm, more preferably between 1 and 50 nm.

1,000 정도의 퍼셀 팩터는 이미터를 나노패치 안테나 간극에 배치하여 달성될 수 있는 한편, 10 정도의 퍼셀 팩터는 인광 OLED 이미터 안정성에서의 향상에 충분할 수 있다. 통상적인 나노패치 안테나 간극 두께, 통상적으로 2-15 ㎚에서 높은 내부 양자 효율을 유지하는 전체 OLED 스택을 제조하는 것은 어려울 수 있으며, 나노입자를 OLED 전극 중 하나로서 덜 사용한다. 개시된 주제의 실시양태는 도 3b에 도시한 바와 같이 안테나 간극 대신에 평면형 금속 아래에 이미터를 배치한 배열을 제공할 수 있다. 상기 배열의 변형은 도 3c에 도시한 바와 같이 추가의 이미터 분자를 포함할 수 있는 나노입자 위에 배치된 추가의 캡핑층을 포함할 수 있다. 캡핑층은 금속층의 다른 면과의 굴절률과 부합하여 금속층 전체에 및 나노패치 안테나 간극에 SPR 모드의 크로스-커플링을 개선시킬 수 있다.A Purcell factor of the order of 1,000 can be achieved by placing the emitter in the nanopatch antenna gap, while a Purcell factor of the order of 10 may be sufficient for improvement in phosphorescent OLED emitter stability. It can be difficult to fabricate an entire OLED stack that maintains high internal quantum efficiencies at typical nanopatch antenna gap thicknesses, typically 2-15 nm, and uses less nanoparticles as one of the OLED electrodes. Embodiments of the disclosed subject matter may provide an arrangement with the emitter placed under a planar metal instead of an antenna gap as shown in FIG. 3B . A variant of the arrangement may include an additional capping layer disposed over the nanoparticles, which may include additional emitter molecules, as shown in FIG. 3C . The capping layer can match the refractive index with the other side of the metal layer to improve cross-coupling of the SPR mode throughout the metal layer and to the nanopatch antenna gap.

도 3b-3c의 배열에 도시한 바와 같이, 이미터는 평면형 금속의 임계 거리 이내에 있어서 다시 OLED 접촉체 중 하나(즉 캐소드 또는 애노드)로서 작용하도록 배치될 수 있다. 일례에서, 방출은 나노입자와 동일한 디바이스의 측면으로부터 발생할 수 있으며, 이는 배열이 상부 및 하부 방출 기하 둘다에 따를 수 있게 한다.As shown in the arrangement of Figures 3B-3C, the emitter may be positioned within a critical distance of the planar metal to again act as one of the OLED contacts (ie, the cathode or the anode). In one example, the emission may occur from the same side of the device as the nanoparticles, allowing the arrangement to conform to both top and bottom emission geometries.

상기 구성에서, 이미터를 안정화시키는 퍼셀 향상이 평면형 금속 접촉체(예, 전극층)로의 근접으로부터 유래할 수 있다. 도 5a는 금속층 아래에(즉 간극층에서가 아님) 배치된 발광층 내의 이미터 분자는 발광층이 금속 캐소드로의 임계 거리 이내에 있으며, 캐소드 상의 후속 나노패치 안테나 기하가 나노입자를 갖는 측면에서 방사되는 통상의 OLED 스택과 조합될 수 있는 개시된 주제의 실시양태를 도시한다.In this configuration, the Purcell enhancement to stabilize the emitter may result from proximity to a planar metal contact (eg, electrode layer). FIG. 5a shows that emitter molecules in an emissive layer disposed below a metal layer (ie not in an interstitial layer) are typically such that the emissive layer is within a critical distance to the metal cathode and the subsequent nanopatch antenna geometry on the cathode is radiated from the side with the nanoparticles. shows an embodiment of the disclosed subject matter that can be combined with an OLED stack of

상기 구성의 변형에서, 도 5b에 도시한 바와 같이 금속 접촉체 또는 전체 디바이스 스택은 SPR 모드의 아웃커플링을 향상시키도록 물결 모양 처리될 수 있다. 상기 구성은 이미터를 간극 내에 배치하여 달성된 것보다는 낮지만, ≥10의 퍼셀 팩터가 여전히 달성될 수 있는 최대 달성 가능한 퍼셀 향상을 감소시킬 수 있다. 이미터를 금속(예, 전극층)의 임계 거리 이내에 배치하여, 이미터 에너지가 금속의 표면을 따라 유도된 SPR 모드에 커플링할 수 있다. 비-불투명 금속 필름(예, Ag <200 ㎚ 두께, Al 및 Au <100 ㎚ 두께)의 경우, 상기 플라즈몬 모드는 도 6에 도시한 바와 같이 그의 에너지를 간극 플라즈몬 모드로 전이하며 나노패치 안테나를 경유하여 광을 전환시킬 수 있는 금속의 대향면에 커플링할 수 있다.In a variant of the above configuration, the metal contacts or the entire device stack can be corrugated to enhance the outcoupling of the SPR mode, as shown in FIG. 5B . Although this configuration is lower than that achieved by placing the emitter within the gap, a Purcell factor of ≧10 may still reduce the maximum achievable Purcell enhancement that can be achieved. By placing the emitter within a critical distance of the metal (eg, the electrode layer), the emitter energy can be coupled to the SPR mode induced along the surface of the metal. For non-opaque metal films (eg Ag <200 nm thick, Al and Au <100 nm thick), the plasmonic mode transfers its energy to the interstitial plasmon mode as shown in FIG. 6 and via the nanopatch antenna It can be coupled to an opposing surface of a metal capable of diverting light.

즉, 도 6은 에너지가 SPR 모드를 통하여 집중시켜 광으로서 방사된다는 것을 도시한다. 여기된 이미터 분자의 에너지는 캐소드에서 SPR 모드로 켄칭되어 전기장을 생성하며, 이는 다시 나노패치 안테나 간극 모드에 커플링하여 에너지를 광으로서 방사시킬 수 있다.That is, FIG. 6 shows that energy is concentrated through the SPR mode and emitted as light. The energy of the excited emitter molecule is quenched at the cathode in SPR mode, creating an electric field, which in turn can couple to the nanopatch antenna gap mode and radiate the energy as light.

나노큐브를 나노패치 안테나에서의 나노입자로서 사용할 경우, 전기장의 강도는 도 7에서의 시뮬레이션으로 도시한 바와 같이 나노큐브의 모서리에서 최고일 수 있다. 즉, 도 7은 나노큐브를 나노입자로서 사용하는 나노패치 안테나의 간극층에서 x- 및 y-방향에서의 전기장 강도, Ex 및 Ey 각각의 시뮬레이션을 나타낸다. 도 7은 원방으로 아웃커플링된 광이 나노입자의 엣지로부터 유래한다는 것을 도시한다.When nanocubes are used as nanoparticles in nanopatch antennas, the strength of the electric field may be highest at the edges of the nanocubes, as shown by the simulation in FIG. 7 . That is, FIG. 7 shows simulations of electric field strengths in x- and y-directions, Ex and Ey, respectively, in the interstitial layer of a nanopatch antenna using nanocubes as nanoparticles. 7 shows that the far outcoupled light originates from the edge of the nanoparticles.

나노패치 안테나의 공명을 인광체의 방출 스펙트럼으로 정렬시키도록 전환시키는 것은 광으로의 플라즈몬 에너지의 효율적인 전환이 될 수 있다. 상기 전환은 나노입자 크기의 변형, 나노입자 형상의 변형(통상의 형상은 정육면체, 구, 막대, 디스크, 플레이트, 성상 및 추가의 면을 갖는 상기 형상의 변형임), 나노입자 물질(금속 또는 유전체)의 변경, 간극 두께의 조절, 간극 또는 그 주위의 환경의 굴절률의 변경(예컨대 추가의 캡핑층을 나노입자 위에 층착시킴) 및 평면형 금속 두께 또는 금속 유형의 변경(예, 금속은 5 ㎚ 내지 100 ㎚의 두께 범위를 갖는 Ag, Al 및/또는 Au일 수 있음)을 포함하나 이에 제한되지 않는 다양한 수의 방법에 의하여 달성될 수 있다. 나노입자의 규칙 어레이는 아웃커플링 효율을 향상 및/또는 공명 파장을 조정하기 위하여 사용될 수 있다.Converting the resonance of the nanopatch antenna to align with the emission spectrum of the phosphor can be an efficient conversion of plasmonic energy into light. Said transformation is a modification of nanoparticle size, modification of nanoparticle shape (typical shapes are cubes, spheres, rods, disks, plates, variations of said shape with features and additional faces), nanoparticulate materials (metals or dielectrics) ), control of interstitial thickness, altering the refractive index of the interstitial or surrounding environment (e.g., depositing an additional capping layer over the nanoparticles) and altering planar metal thickness or metal type (e.g., metals from 5 nm to may be Ag, Al, and/or Au with a thickness range of 100 nm); A ordered array of nanoparticles can be used to improve outcoupling efficiency and/or tune the resonance wavelength.

평면형 금속 필름(예, 전극층) 및/또는 금속 나노입자는 순수하거나 또는 합금, 바람직하게는 Ag, Al, Ag-Al 합금 또는 Au일 수 있다. 일부 기타 물질은 Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 나노입자는 추가적으로 전적으로 유전 물질로 이루어질 수 있거나, 금속의 합금 및 유전 물질일 수 있거나, 또는 1종의 물질의 코어를 가질 수 있고, 상이한 유형의 물질의 외피로 코팅될 수 있다.The planar metal film (eg electrode layer) and/or metal nanoparticles may be pure or alloy, preferably Ag, Al, Ag-Al alloy or Au. Some other materials include, but are not limited to, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr. Nanoparticles may additionally consist entirely of dielectric material, may be alloys of metals and dielectric material, or may have a core of one material and may be coated with an outer shell of a different type of material.

간극 두께(예, 물질 두께)는 0-150 ㎚, 더욱 바람직하게는 0-50 ㎚일 수 있다. 간극이 0 ㎚인 경우(즉 간극 없음), 나노입자는 평면형 금속(예, 전극층) 위에 배치될 수 있으며, SPR 에너지를 아웃커플링시키는 물결 모양 형태를 가질 수 있다. 스펙트럼 범위의 가시부(예, 400-700 ㎚ 파장)에서 광을 산란시키기 위한 나노입자 크기는 나노입자 물질 및 형상에 의존하여 5 ㎚ 내지 1,000 ㎚일 수 있다. 간극은 1-5의 굴절률을 갖는 유전 물질, 예컨대 유기 또는 금속 산화물일 수 있다.The gap thickness (eg material thickness) may be 0-150 nm, more preferably 0-50 nm. When the gap is 0 nm (ie no gap), the nanoparticles can be disposed on a planar metal (eg, electrode layer) and have a wavy morphology that outcouples the SPR energy. The nanoparticle size for scattering light in the visible part of the spectral range (eg, 400-700 nm wavelength) can be from 5 nm to 1,000 nm depending on the nanoparticle material and shape. The gap may be a dielectric material having a refractive index of 1-5, such as an organic or metal oxide.

0 ㎚의 간극은 나노입자를 사용하지 않고 달성될 수 있다. 도 8에 도시된 디바이스 예에서, 평면형 금속 필름은 물결 모양 처리된 상부면을 형성하기 위하여 필름 두께를 통하여 부분적으로 에칭될 수 있으며, 필름의 하부면은 평면형일 수 있다. 이는 예컨대 집속된 이온 빔 밀링(milling)을 사용하여 달성될 수 있다. 물결 모양 처리 가공은 완성된 OLED 디바이스에 부착된 금속 상에서 또는, 물결 모양 처리된 금속이 박리되어 OLED에 부착되거나 또는 OLED가 성장할 수 있는 별도의 기판 상에서 수행될 수 있다.A gap of 0 nm can be achieved without the use of nanoparticles. In the device example shown in FIG. 8 , the planar metal film may be partially etched through the film thickness to form a corrugated top surface, and the bottom surface of the film may be planar. This can be achieved, for example, using focused ion beam milling. The corrugation processing can be performed on metal attached to the finished OLED device, or on a separate substrate on which the corrugated metal can be peeled off and attached to the OLED or on which the OLED can be grown.

개시된 주제의 또 다른 실시양태에서, 나노입자는 도 9에 도시된 바와 같이 간극 이격의 부분 또는 전부로서 작용하기 위하여(예, 물질에 의하여) 유전 물질로 개별적으로 코팅될 수 있다. 예컨대, 입자는 원하는 전체 간극 두께로 코팅되어 간극층을 0으로 감소시킬 수 있다. 또 다른 예에서, 간극층 두께와 나노입자 코팅의 조합은 원하는 총 스페이서 두께를 달성할 수 있다. 나노입자 코팅은 이들이 증착될 층으로의 나노입자 접착을 개선시키거나 또는 그 위에서의 나노입자 밀도를 증가시키기 위한 접착층으로서 작용할 수 있다.In another embodiment of the disclosed subject matter, the nanoparticles may be individually coated with a dielectric material (eg, by a material) to act as part or all of the interstitial spacing as shown in FIG. 9 . For example, the particles can be coated to a desired overall interstitial thickness to reduce the interstitial layer to zero. In another example, the combination of interstitial layer thickness and nanoparticle coating can achieve a desired total spacer thickness. The nanoparticle coating can act as an adhesive layer to improve nanoparticle adhesion to the layer on which they are deposited or to increase the nanoparticle density thereon.

간극층(들)의 굴절률은 나노패치 안테나의 공명에 영향을 미칠 수 있으므로, 전압 조정가능 굴절률을 갖는 물질의 사용은 도 10에 도시한 바와 같이 나노입자 아래의 금속 캐소드 및 전기 접촉층 사이에서 인가된 전압으로 방출 스펙트럼을 조정하는 방식을 제공할 수 있다. 즉, 도 10은 방출된 광의 파장을 선택하기 위한 전압 조정가능 굴절률을 갖는 물질(들)을 사용하는 나노패치 안테나와 조합된 OLED를 개략적으로 도시한다. 일례에서, 알루미늄 도핑된 산화아연은 전압 조정가능 굴절률 물질로서 사용될 수 있는데, 이는 인가된 전압이 담체 농도를 변경시킬 때 그의 유전율이 변경되기 때문이다. 상기 경우에서, 제2 절연층은 전하를 축적시키기 위하여 간극에 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 제2 절연층은 전압 조정가능 굴절률 층의 물질 성질에 의존하여 제거될 수 있다. 이는 OLED 스택이 백색 OLED인 경우, 즉 적색, 녹색 및 청색 발광을 함유할 때 유용할 수 있는데, 이는 전압 조정가능한 나노패치 공명이 원하는 색상을 선택적으로 통과시키기 위한 컬러 필터로서 작용할 수 있기 때문이다. 이는 OLED를 3-단자 디바이스로 효율적으로 전환시키며, 애노드 및 캐소드 사이에 인가된 전압은 OLED를 작동시키며, 나노입자 아래의 캐소드 및 전기 접촉층 사이에 인가된 전압은 방출된 색상을 선택하기 위하여 나노패치 공명을 조정한다.Since the refractive index of the interstitial layer(s) can affect the resonance of the nanopatch antenna, the use of a material with a voltage tunable refractive index is applied between the metallic cathode and the electrical contact layer underneath the nanoparticles as shown in FIG. 10 . It is possible to provide a way to tune the emission spectrum with an applied voltage. That is, FIG. 10 schematically shows an OLED combined with a nanopatch antenna that uses material(s) with a voltage-tunable refractive index to select the wavelength of the emitted light. In one example, aluminum doped zinc oxide can be used as a voltage tunable refractive index material because its permittivity changes when an applied voltage changes the carrier concentration. In this case, the second insulating layer may be used in the gap to accumulate electric charges. In some embodiments, the second insulating layer may be removed depending on the material properties of the voltage tunable refractive index layer. This can be useful when the OLED stack is a white OLED, i.e., contains red, green and blue emission, since the voltage tunable nanopatch resonance can act as a color filter to selectively pass the desired color. This effectively converts the OLED into a three-terminal device, the voltage applied between the anode and the cathode actuates the OLED, and the voltage applied between the cathode and the electrical contact layer below the nanoparticles is used to select the emitted color. Adjust the patch resonance.

즉, 적어도 도 3a-10에 도시된 실시양태에 의하면, 디바이스는 발광층, 제1 전극층, 복수의 나노입자 및, 제1 전극층과 복수의 나노입자 사이에 배치된 물질을 포함할 수 있다. 디바이스의 제1 전극층은 5 ㎚ 내지 300 ㎚의 두께를 가질 수 있다.That is, according to at least the embodiment illustrated in FIGS. 3A-10 , a device may include a light emitting layer, a first electrode layer, a plurality of nanoparticles, and a material disposed between the first electrode layer and the plurality of nanoparticles. The first electrode layer of the device may have a thickness of 5 nm to 300 nm.

디바이스는 제2 전극층 및 기판을 포함할 수 있으며, 여기서 제2 전극층은 기판 위에 배치될 수 있으며, 발광층은 제2 전극층 위에 배치될 수 있다. 제1 전극층 및 제2 전극층 중 적어도 하나는 금속, 반도체 및/또는 투명 전도성 산화물일 수 있다. 제1 전극층은 총 비방사성 붕괴 속도 상수가 총 방사성 붕괴 속도 상수와 동일한 거리인 미리 결정된 임계 거리만큼 발광층으로부터 이격될 수 있다. 디바이스의 물질은 유기 물질, 산화물 및/또는 유전 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 물질은 1-5의 굴절률을 가질 수 있다. 디바이스의 발광층은 수송층을 포함할 수 있다. 발광층은 이미터 분자를 갖는 유기층일 수 있다.The device may include a second electrode layer and a substrate, wherein the second electrode layer may be disposed over the substrate and the light emitting layer may be disposed over the second electrode layer. At least one of the first electrode layer and the second electrode layer may be a metal, a semiconductor and/or a transparent conductive oxide. The first electrode layer may be spaced apart from the light emitting layer by a predetermined threshold distance, wherein the total non-radiative decay rate constant is equal to the total radioactive decay rate constant. The material of the device may include at least one of an organic material, an oxide and/or a dielectric material. The material may have a refractive index of 1-5. The light emitting layer of the device may include a transport layer. The light emitting layer may be an organic layer having emitter molecules.

디바이스의 발광층은 형광성 물질, 인광성 물질, 열 활성화 지연 형광(TADF) 물질, 양자점 물질, 금속 유기 골격체, 공유 결합 유기 골격체 및/또는 페로브스카이트 나노결정 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The light emitting layer of the device may include at least one of a fluorescent material, a phosphorescent material, a thermally activated delayed fluorescence (TADF) material, a quantum dot material, a metal organic framework, a covalently bonded organic framework, and/or a perovskite nanocrystal. .

디바이스는 나노패치 안테나를 포함할 수 있으며, 여기서 나노패치 안테나의 공명은 복수의 나노입자의 크기의 변경, 복수의 나노입자의 크기의 비의 변경, 복수의 나노입자의 형상의 변경, 복수의 나노입자 물질의 변경, 물질 두께의 조절, 물질의 굴절률의 변경, 복수의 나노입자 위에 배치된 추가의 층의 굴절률의 변경, 제1 전극층의 두께의 변경 및/또는 제1 전극층 물질의 변경 중 적어도 하나에 의하여 조정될 수 있다. 복수의 나노입자는 Ag 입자, Al 입자, Au 입자, 유전 물질, 반도체 물질, 금속의 합금, 유전 물질의 혼합물, 하나 이상의 물질의 스택 및, 1종의 물질의 코어 중 적어도 하나로부터 형성될 수 있으며, 상이한 유형의 물질의 외피로 코팅된다. 디바이스의 복수의 나노입자 중 적어도 하나는 복수의 나노입자 사이에 측면 전도를 제공하기 위하여 추가의 층을 포함할 수 있다. 복수의 나노입자는 산화물층으로 코팅될 수 있으며, 여기서 산화물층의 두께는 복수의 나노입자 또는 나노패치 안테나의 플라즈몬 공명 파장을 조정하기 위해 선택된다. 복수의 나노입자의 형상은 정육면체, 구, 회전타원체, 원통, 평행 육면체, 막대 형상, 별 형상, 피라미드 및/또는 다면 입체 물체 중 적어도 하나일 수 있다. 복수의 나노입자의 적어도 하나의 크기는 5 ㎚ 내지 1,000 ㎚일 수 있다.The device may include a nanopatch antenna, wherein the resonance of the nanopatch antenna changes the size of the plurality of nanoparticles, changes the ratio of sizes of the plurality of nanoparticles, changes the shape of the plurality of nanoparticles, the plurality of nanoparticles at least one of altering the particle material, controlling the material thickness, changing the refractive index of the material, changing the refractive index of an additional layer disposed over the plurality of nanoparticles, changing the thickness of the first electrode layer and/or changing the first electrode layer material can be adjusted by The plurality of nanoparticles may be formed from at least one of Ag particles, Al particles, Au particles, dielectric materials, semiconductor materials, alloys of metals, mixtures of dielectric materials, stacks of one or more materials, and a core of one material, , coated with a shell of a different type of material. At least one of the plurality of nanoparticles of the device may include an additional layer to provide lateral conduction between the plurality of nanoparticles. The plurality of nanoparticles may be coated with an oxide layer, wherein the thickness of the oxide layer is selected to tune the plasmon resonance wavelength of the plurality of nanoparticles or nanopatch antennas. The shape of the plurality of nanoparticles may be at least one of a cube, a sphere, a spheroid, a cylinder, a parallelepiped, a rod shape, a star shape, a pyramid, and/or a polyhedron. At least one size of the plurality of nanoparticles may be between 5 nm and 1,000 nm.

디바이스는 도 5b에 도시된 바와 같이 제2 전극층, 발광층, 제1 전극층 및 물질이 상응하여 물결 모양 처리되는 기판 위에 배치된 물결 모양 층을 포함할 수 있다.The device may include a second electrode layer, a light emitting layer, a first electrode layer and a corrugated layer disposed over a substrate to which a material is correspondingly corrugated as shown in FIG. 5B .

디바이스의 물질은 제1 전극층 위에 배치된 유전체층 및 유전체층 위에 배치된 전기 접촉층을 포함할 수 있다. 상기 물질은 전기 접촉층 및 제1 전극층 사이에서 전압 조정가능 굴절률 물질을 포함할 수 있다. 전압 조정가능 굴절률 물질은 알루미늄 도핑된 산화아연일 수 있다. 상기 물질은 절연층을 포함할 수 있다. 디바이스의 제1 전극층은 발광층으로부터 미리 결정된 임계 거리만큼 이격될 수 있다. 상기 논의된 바와 같이, 미리 결정된 임계 거리는 총 비방사성 붕괴 속도 상수가 총 방사성 붕괴 속도 상수와 동일한 거리일 수 있다.The material of the device may include a dielectric layer disposed over the first electrode layer and an electrical contact layer disposed over the dielectric layer. The material may include a voltage tunable refractive index material between the electrical contact layer and the first electrode layer. The voltage tunable refractive index material may be aluminum doped zinc oxide. The material may include an insulating layer. The first electrode layer of the device may be spaced apart from the light emitting layer by a predetermined threshold distance. As discussed above, the predetermined threshold distance may be a distance at which the total non-radiative decay rate constant is equal to the total radioactive decay rate constant.

일부 실시양태에서, 디바이스는 복수의 나노입자 위에 배치된 추가의 층을 포함할 수 있다. 추가의 층은 하나 이상의 이미터 분자를 포함할 수 있다. 추가의 층은 제1 전극층 아래의 굴절률과 부합될 수 있다. 추가의 층은 1,000 ㎚ 이하의 두께를 가질 수 있다.In some embodiments, the device may include an additional layer disposed over the plurality of nanoparticles. Additional layers may include one or more emitter molecules. The additional layer may match the refractive index under the first electrode layer. The additional layer may have a thickness of 1,000 nm or less.

나노패치 안테나(NPA)는 평면형 금속 필름(예, 전극층), 평면형 금속의 상부에 배치된 간극 물질(예, 유전 물질 등) 및 간극 물질 위에 배치된 나노입자를 포함할 수 있다(예, 도 3a에 도시된 바와 같음). 상기 구성은 간극 매체에 생성된 높은 전기장 강도로 인하여 공명 플라즈몬 모드를 초래한다. 상기 커다란 전기장은 여기된 상태로 존재하는 이미터에 의존하는 해로운 공정에 이미터를 안정화시키게 될 퍼셀 효과로 공지된, 간극에 배치된 이미터의 방출률을 향상시키는데 사용될 수 있다. 나노패치 안테나는 에너지를 이 플라즈몬 활성 모드로부터 50%까지의 효율로 방사시킬 수 있다. 이전의 NPA 설계는 통상적으로 광학적으로 펌핑된다(예컨대 레이저에 의하여).A nanopatch antenna (NPA) may include a planar metal film (eg, an electrode layer), an interstitial material (eg, a dielectric material, etc.) disposed on top of the planar metal and nanoparticles disposed over the interstitial material (eg, FIG. 3A ). as shown in ). This configuration results in a resonant plasmon mode due to the high electric field strength generated in the interstitial medium. The large electric field can be used to enhance the emission rate of an interstitial emitter, known as the Purcell effect, which will stabilize the emitter to a detrimental process that relies on the emitter present in an excited state. Nanopatch antennas can radiate energy from this plasmonic active mode with efficiencies of up to 50%. Previous NPA designs are typically optically pumped (eg by a laser).

개시된 주제의 실시양태에서, OLED 스택은 도 11에 도시된 바와 같이 유전체 구역 또는 NPA 간극 내에 배치될 수 있으며, 나노입자 및 평면형 금속은 디바이스에 전기 주입 경로로서 제공할 수 있다. 통상적으로, 5 내지 20 ㎚ 두께의 OLED가 비방사성 모드로의 켄칭으로 인하여 작동하게 될 것으로 예상되지는 않는다. 그러나, 커다란 퍼셀 향상은 방사성 모드로의 인광체의 신속한 커플링을 가능케 하여 5 내지 20 ㎚ 두께인 OLED 내에 통상적으로 존재하는 손실 공정을 능가할 수 있다.In an embodiment of the disclosed subject matter, an OLED stack may be disposed within a dielectric region or NPA gap as shown in FIG. 11 , and the nanoparticles and planar metal may provide an electrical injection path to the device. Typically, it is not expected that 5-20 nm thick OLEDs will operate due to quenching to a non-emissive mode. However, the large Purcell enhancement may allow for rapid coupling of the phosphor to the emissive mode, outperforming the lossy process typically present in OLEDs that are 5-20 nm thick.

통상의 NPA 간극 두께는 약 2-15 ㎚이므로, 나노패치 안테나 간극 내에서 높은 내부 양자 효율을 유지하는 전체 OLED 스택을 제조하는 것은 실행 불가한 것으로 보인다. 상기 두께의 NPA 간극 내에 존재하는 커다란 전기장은 간극 내에 배치된 이미터의 방출률을 1,000 정도로 향상시킬 수 있다. 상기 논의된 바와 같이, 10 정도의 퍼셀 팩터는 OLED 이미터 안정성(예, 인광 OLED 안정성)에서의 향상에 충분할 수 있다. 개시된 주제의 실시양태에서, 일부 퍼셀 향상은 약 5-100 ㎚ 두께의 OLED 스택에 더 잘 처리될 수 있게 더 두꺼운 NPA 간극에 대하여 트레이딩될 수 있다.Since typical NPA gap thicknesses are about 2-15 nm, it appears impractical to fabricate a full OLED stack that maintains high internal quantum efficiency within the nanopatch antenna gap. The large electric field present in an NPA gap of this thickness can enhance the emission rate of an emitter disposed in the gap to about 1,000. As discussed above, a Purcell factor of the order of 10 may be sufficient for improvement in OLED emitter stability (eg phosphorescent OLED stability). In embodiments of the disclosed subject matter, some Purcell enhancements can be traded against thicker NPA gaps to better handle OLED stacks about 5-100 nm thick.

전하를 금속 나노입자를 통하여 통상적으로 5 ㎚ 내지 1,000 ㎚ 크기 정도로 주입하는 것은 실행 불가한 것으로 보인다. 개시된 주제의 실시양태는 이를 해결하기 위하여 디바이스를 제공한다. 도 12a는 금속 나노입자, 통상적으로 Ag, Al 또는 Au가 분산된 산화주석인듐(ITO) 코팅된 유리 기판을 나타낸다. 디바이스 일례에서, 상기 나노입자는 용액으로부터 드롭 캐스팅 또는 스핀 캐스팅될 수 있다. 또 다른 예에서, 나노입자는 기판 상에서 포토리소그래피 및 후속 금속 리프트오프에 의하여 직접 가공할 수 있다. OLED 스택은 금속 나노입자 위에 증착되고, 금속 전극, 통상적으로 Ag, Al 또는 Au로 캡핑될 수 있다. 이는 도 12a에 도시된 바와 같이 물결 모양 처리된 디바이스 구조를 형성할 수 있다.It appears impractical to inject charges through metal nanoparticles, typically on the order of 5 nm to 1,000 nm in size. Embodiments of the disclosed subject matter provide a device to address this. 12A shows an indium tin oxide (ITO) coated glass substrate in which metal nanoparticles, typically Ag, Al or Au are dispersed. In one device example, the nanoparticles can be drop cast or spin cast from solution. In another example, nanoparticles can be processed directly on a substrate by photolithography and subsequent metal liftoff. The OLED stack may be deposited over metal nanoparticles and capped with metal electrodes, typically Ag, Al or Au. This may form a corrugated device structure as shown in FIG. 12A .

물결 모양 처리가 바람직하지 않은 적용예의 경우, 도 12b에 도시된 바와 같은 디바이스를 사용할 수 있다. 상기 디바이스를 형성하기 위하여, 나노입자 피쳐(feature)는 ITO에 에칭되지만, ITO 층을 통하여 완전하게 에칭되지는 않는다. 일례에서, 에칭은 에칭 공정의 방향성 성질로 인하여 반응성 이온 에칭제에 의하여 수행될 수 있다.For applications where a wavy treatment is not desirable, a device as shown in FIG. 12B may be used. To form the device, nanoparticle features are etched into the ITO, but not completely through the ITO layer. In one example, the etching may be performed with a reactive ion etchant due to the directional nature of the etching process.

도 13에 도시된 바와 같이, 금속의 두께는 ITO 에칭의 깊이에 부합되도록 증착될 수 있으며, 포토레지스트(PR) 상의 금속(Ag)의 리프트오프를 수행할 수 있다. 이는 ITO의 상부 표면과 같은 높이인 금속 나노입자(NP)를 초래할 수 있다. 그 후, OLED 스택은 상기 평면형 기판 및 상부 접촉체로서 적층된 평면형 금속 상에서 성장하여 NPA OLED 구조를 형성할 수 있다. 전하를 OLED에 주입하는 것은 나노입자 또는 ITO로부터 발생할 수 있다.As shown in FIG. 13 , the thickness of the metal may be deposited to match the depth of the ITO etching, and liftoff of the metal (Ag) on the photoresist (PR) may be performed. This can result in metal nanoparticles (NPs) flush with the top surface of the ITO. The OLED stack can then be grown on the planar substrate and the laminated planar metal as a top contact to form an NPA OLED structure. The injection of charge into the OLED can come from nanoparticles or ITO.

도 12a-12b에서, 2개의 개별적인 NPA는 파선 박스에서 강조된다. 나노입자 사이에서 커플링이 존재하지 않도록 서로 충분하게 이격된 나노입자의 경우, 각각의 NPA는 독립적으로 작동한다. 상기 경우에서, 전기장(및 그에 따라 퍼셀 향상)은 각각의 NPA의 외부보다는 그의 내부에 배치된 이미터 분자의 경우 더 높을 수 있다. 이는 OLED 발광층 전체를 통하여 공간적으로 이미터 속도에서 약간의 변경을 초래할 수 있으나, 금속 접촉체는 스택 내의 모든 이미터 분자에 밀접하게 존재하므로, 모든 이미터 분자는 광자 상태의 증가된 밀도를 감지하여 퍼셀 향상을 경험하게 될 것이다. 나노입자 사이의 커플링이 발생할 수 있도록 나노입자가 어레이로 형성될 경우, 퍼셀 향상에서의 변경을 감소시킬 수 있는 하이브리드 공간적 비편재화된 모드를 초래할 수 있다. 일부 실시양태에서, 나노입자는 하이브리드화된 모드를 형성하기에 충분히 밀접할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 나노입자는 하이브리드화되지 않을 수 있다.12A-12B, two individual NPAs are highlighted in dashed-line boxes. For nanoparticles that are sufficiently spaced apart from each other so that no coupling exists between the nanoparticles, each NPA operates independently. In this case, the electric field (and thus Purcell enhancement) may be higher for emitter molecules placed inside each NPA rather than outside. This could result in a slight change in emitter velocity spatially throughout the OLED emissive layer, but since the metal contact is closely present to every emitter molecule in the stack, every emitter molecule can sense the increased density of photon states and You will experience an improvement in Purcell. When nanoparticles are formed into an array such that coupling between nanoparticles can occur, this can result in hybrid spatially delocalized modes that can reduce alterations in Purcell enhancement. In some embodiments, nanoparticles may be sufficiently close to form hybridized modes. In another embodiment, the nanoparticles may not hybridize.

일부 실시양태에서, 나노입자는 정육면체, 구, 회전타원체, 원통, 평행 육면체 및/또는 막대형일 수 있다. 나노입자는 5 ㎚ 내지 1,000 ㎚, 더욱 바람직하게는 5 ㎚ 내지 200 ㎚의 크기로 변경될 수 있다. 나노입자는 유전체, 반도체 또는 금속일 수 있다.In some embodiments, the nanoparticles may be cubes, spheres, spheroids, cylinders, parallelepipeds, and/or rods. The nanoparticles can be varied in size from 5 nm to 1,000 nm, more preferably from 5 nm to 200 nm. Nanoparticles may be dielectrics, semiconductors, or metals.

간극 물질은 유전체 또는 반도체일 수 있으며, 1 내지 15의 굴절률을 갖는다. 간극 물질은 형광성, 인광성, 열 활성화 지연 형광(TADF) 또는 양자점일 수 있는 적어도 하나의 발광 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 유형의 다수의 발광 물질이 존재할 수 있다. 간극은 호스트 물질을 포함할 수 있다. 간극은 물질의 복수의 층을 포함할 수 있거나 또는 단 1개의 층을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 간극 물질은 물질의 혼합물을 포함할 수 있다. 간극은 0.1 ㎚ 내지 100 ㎚의 두께 범위 내일 수 있다.The interstitial material may be a dielectric or semiconductor and has a refractive index of 1 to 15. The interstitial material may comprise at least one emissive material, which may be fluorescent, phosphorescent, thermally activated delayed fluorescence (TADF) or quantum dots. In some embodiments, there may be multiple light emitting materials of one or more types. The gap may include a host material. The interstices may comprise multiple layers of material or may comprise only one layer. In some embodiments, the interstitial material may comprise a mixture of materials. The gap may be in a thickness range of 0.1 nm to 100 nm.

평면형 금속 필름은 순수하거나 또는 합금, 바람직하게는 Ag, Al, Ag-Al 합금 또는 Au일 수 있다. 일부 기타 물질은 Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 평면형 필름의 상부면은 추가의 물질로 패턴화될 수 있다. 금속 필름의 상부는 그의 위에 추가의 물질을 가질 수 있으며; 상기 물질은 양자점을 포함하는 발광 부재를 포함할 수 있다.The planar metal film may be pure or an alloy, preferably Ag, Al, Ag-Al alloy or Au. Some other materials include, but are not limited to, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr. The top surface of the planar film may be patterned with additional materials. The top of the metal film may have additional material thereon; The material may include a light emitting member including quantum dots.

즉, 도 11-12b에 도시된 실시양태에서, 디바이스는 발광층, 제1 전극층, 복수의 나노입자 및, 제1 전극층과 복수의 나노입자 사이에 배치된 물질을 포함할 수 있다. 디바이스의 물질은 발광층을 포함할 수 있다. 복수의 나노입자 및 제1 전극층은 전기 주입 경로를 디바이스에 제공할 수 있다. 디바이스는 기판 및 제2 전극층을 포함할 수 있으며, 여기서 제1 전극층은 비평면형일 수 있으며, 여기서 제2 전극층은 기판 위에 배치될 수 있으며, 복수의 나노입자는 제2 전극층 위에 배치될 수 있으며, 여기서 발광층은 비평면형일 수 있으며, 물질에 포함될 수 있으며, 복수의 나노입자 및 제2 전극층 위에 배치되어 이에 부합될 수 있으며, 여기서 제1 전극층은 비평면형 발광층 위에 배치되어 이에 부합될 수 있다. 제1 전극층 및 제2 전극층 중 적어도 하나는 금속, 반도체 및/또는 투명 전도성 산화물일 수 있다.That is, in the embodiment shown in FIGS. 11-12B , the device may include a light emitting layer, a first electrode layer, a plurality of nanoparticles, and a material disposed between the first electrode layer and the plurality of nanoparticles. The material of the device may include a light emitting layer. The plurality of nanoparticles and the first electrode layer may provide an electrical injection path to the device. The device may include a substrate and a second electrode layer, wherein the first electrode layer may be non-planar, wherein the second electrode layer may be disposed over the substrate, and the plurality of nanoparticles may be disposed over the second electrode layer, Here, the light-emitting layer may be non-planar, may be included in a material, and may be disposed over and conform to the plurality of nanoparticles and the second electrode layer, wherein the first electrode layer may be disposed over and conform to the non-planar light-emitting layer. At least one of the first electrode layer and the second electrode layer may be a metal, a semiconductor and/or a transparent conductive oxide.

도 13에 도시한 바와 같이, 상기 방법은 제1 전극층을 기판 위에 배치하고, 포토레지스트를 제1 전극층 위에 배치하고, 포토레지스트 및 제1 전극층의 적어도 일부분을 에칭시키고, 잔존하는 포토레지스트의 일부분 상에 금속을 증착시키고, 제1 전극층의 에칭된 부분의 깊이에 부합하도록, 제1 전극층의 표면과 같은 높이인 증착된 금속으로부터의 나노입자를 형성하도록 금속 및 포토레지스트를 제거하고, 제1 전극층 및 나노입자 상에 발광층을 배치하고, 제2 전극층을 발광층 위에 배치하는 것을 포함한다.As shown in FIG. 13 , the method comprises disposing a first electrode layer over a substrate, disposing a photoresist over the first electrode layer, etching the photoresist and at least a portion of the first electrode layer, and etching the remaining portion of the photoresist. depositing metal on the , removing the metal and photoresist to form nanoparticles from the deposited metal flush with the surface of the first electrode layer to match the depth of the etched portion of the first electrode layer, the first electrode layer and and disposing a light emitting layer on the nanoparticles, and disposing a second electrode layer over the light emitting layer.

개시된 주제의 실시양태는 하나 이상의 상이한 기하, 형상, 물질 및/또는 격자 대칭을 갖는 나노구조를 사용하여 개선된 유기 발광 다이오드(OLED) 성능을 제공한다. 나노구조는 방출률을 향상시키며, 표면 플라즈몬 폴라리톤(SPP) 모드 아웃커플링을 증가시키며, 디바이스 안정성을 개선시키며 및/또는 원방 방사 패턴을 제공할 수 있다.Embodiments of the disclosed subject matter provide improved organic light emitting diode (OLED) performance using nanostructures having one or more different geometries, shapes, materials and/or lattice symmetries. Nanostructures can improve emissivity, increase surface plasmon polariton (SPP) mode outcoupling, improve device stability, and/or provide a far-field radiation pattern.

여기 상태 에너지의 플라즈몬 모드로의 효율적인 커플링의 경우, 이미터 또는 발광층은 상태의 광자 밀도를 증가시키는 구조 및/또는 층(들)의 임계 거리 이내에 배치되며(도 14a-14f에 도시한 바와 같음), 그 후 상기 기재된 퍼셀 효과로서 공지된 향상된 방출률을 초래할 수 있다. 상기 논의된 바와 같이, 임계 거리는 총 비방사성 붕괴 속도 상수가 총 방사성 붕괴 속도 상수와 동일한 거리일 수 있다.For efficient coupling of the excited state energy to the plasmonic mode, the emitter or emissive layer is placed within a critical distance of the structure and/or layer(s) that increase the photon density of the state (as shown in Figures 14a-14f). ), which can then lead to an enhanced release rate known as the Purcell effect described above. As discussed above, the critical distance may be a distance where the total non-radiative decay rate constant is equal to the total radioactive decay rate constant.

도 14a-14f에서의 디바이스 예는 개시된 주제의 실시양태에 따라 나노구조를 갖는 캐소드의 변형(단면도)을 나타낸다. 이는 금속 필름을 통하여 완전하게 에칭될 수 있거나(도 14a, 14b에 도시함), 금속 필름을 통하여 부분적으로 에칭될 수 있거나(도 14c, 14d에 도시함) 또는 일부 홀은 금속 필름을 통하여 완전하게 에칭되며, 나머지 홀은 부분적으로만 에칭될 수 있는(도 14e-14f에 도시함) 나노홀(또한 나노구조로 지칭될 수 있음)을 포함한다. 도 14a-14f는 금속 필름의 두께 전체에 걸쳐 표면 플라즈몬 모드의 크로스커플링을 개선시키기 위하여 굴절률을 캐소드 아래의 것에 부합시키기 위하여 나노구조를 갖는 캐소드를 유전체층으로 캡핑시키거나(도 14a, 14c, 14e에 도시한 바와 같음) 또는 유전체층이 없는(도 14b, 14d 및 14f에 도시한 바와 같음) 변형을 도시한다. 홀(나노구조)의 프로파일, 즉 홀 엣지 및/또는 측벽이 필름의 표면에 대하여 수직인지의 여부 또는 홀의 측벽이 곡률 반경을 갖는지의 여부는, 나노구조를 갖는 어레이의 성질을 조정하는데 사용될 수 있다.The device examples in FIGS. 14A-14F show variations (cross-sectional views) of cathodes with nanostructures in accordance with embodiments of the disclosed subject matter. It can be etched completely through the metal film (shown in FIGS. 14a, 14b), partially etched through the metal film (shown in FIGS. 14c, 14d), or some holes can be completely etched through the metal film The remaining holes are etched and contain nanoholes (which may also be referred to as nanostructures) that can only be partially etched (shown in FIGS. 14E-14F ). Figures 14a-14f show that a cathode with a nanostructure is capped with a dielectric layer to match the refractive index to that under the cathode to improve crosscoupling of surface plasmon modes throughout the thickness of the metal film (Figures 14a, 14c, 14e). variants (as shown in Figs. 14B, 14D and 14F) or without a dielectric layer (as shown in Figs. 14B, 14D and 14F). The profile of the holes (nanostructures), i.e. whether the hole edges and/or sidewalls are perpendicular to the surface of the film, or whether the sidewalls of the holes have a radius of curvature, can be used to tune the properties of an array with nanostructures. .

나노구조는 금속, 유전체 또는 이들의 일부 조합으로 제조될 수 있다. 도 15는 개시된 주제의 실시양태에 따라 상이한 가능한 조합의 일부 예를 도시한다. 복합체(예, 금속 및 유전체)의 사용은 국소화된 모드의 공명 주파수가 사용된 복합체에 의하여 조정 및/또는 선택될 수 있으므로 디바이스 설계에서의 유연성을 제공한다. 각각의 상기 물질의 경우, 국소화된 전자기 모드는 조정될 수 있다. 사용된 통상의 금속은 Ag, Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ru, Pd, In, Bi 및/또는 Ca를 포함하나 이에 제한되지 않으며, 상기 물질의 스택 및/또는 합금을 포함할 수 있다. 사용된 유전체는 유기 물질, 티타니아, 이산화규소, 질화규소, 산화알루미늄, 산화아연, 산화니켈, 산화게르마늄, 불소화리튬, 불소화마그네슘 및/또는 산화몰리브덴을 포함하나 이에 제한되지 않을 수 있다.Nanostructures can be made of metals, dielectrics, or some combination thereof. 15 shows some examples of different possible combinations according to embodiments of the disclosed subject matter. The use of composites (eg, metals and dielectrics) provides flexibility in device design as the resonant frequency of the localized mode can be tuned and/or selected by the composite used. For each of these substances, the localized electromagnetic mode can be tuned. Common metals used include Ag, Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ru, Pd, In, Bi and/or Ca. It may include, but is not limited to, stacks and/or alloys of the above materials. Dielectrics used may include, but are not limited to, organic materials, titania, silicon dioxide, silicon nitride, aluminum oxide, zinc oxide, nickel oxide, germanium oxide, lithium fluoride, magnesium fluoride, and/or molybdenum oxide.

나노구조 또는 나노구조의 일부의 국소화된 전자기 공명은 나노구조의 형상에 의하여 조정될 수 있다. 형상은 도 16에 도시된 바와 같이 임의의 원통, 구 및/또는 정육면체형 또는, 단일 또는 다수의 국소화된 공명을 갖는 임의의 형상을 포함할 수 있다. 다면 나노구조에서 엣지 및/또는 모서리에 대한 곡률 반경은 나노구조의 공명 주파수를 조정하는데 사용될 수 있다. 일부 다수의 국소화된 공명 형상의 예는 나노구조의 비대칭에 의하여 유발되는 상이한 주파수를 갖는 복수의 모드를 지지하는 타원형 및 직사각형을 포함할 수 있다. 예컨대, 도 16은 직사각형 나노구조의 상이한 길이 및/또는 폭이 2종의 뚜렷한 공명 주파수를 초래할 수 있는 방법을 도시한다. 상기 복수의 주파수 나노구조는 다중 파장 또는 백색 발광 OLED의 경우 향상된 아웃커플링을 제공할 수 있다.The localized electromagnetic resonance of a nanostructure or part of a nanostructure can be tuned by the shape of the nanostructure. The shape may include any cylindrical, spherical and/or cube-shaped or any shape with single or multiple localized resonances as shown in FIG. 16 . The radius of curvature for edges and/or corners in a multi-faceted nanostructure can be used to tune the resonant frequency of the nanostructure. Examples of some multiple localized resonant shapes may include ellipsoids and rectangles supporting multiple modes with different frequencies caused by the asymmetry of the nanostructure. For example, FIG. 16 shows how different lengths and/or widths of rectangular nanostructures can result in two distinct resonant frequencies. The plurality of frequency nanostructures can provide improved outcoupling in the case of multi-wavelength or white light-emitting OLEDs.

즉, 도 14a-16에 도시된 실시양태에서, 디바이스는 발광층, 제1 전극층, 복수의 나노입자 및, 제1 전극층과 복수의 나노입자 사이에 배치된 물질을 포함할 수 있다. 디바이스는 기판 및 제2 전극층을 포함할 수 있으며, 상기 물질은 제1 유전체층 및 제2 유전체층이며, 여기서 제2 전극층은 기판 위에 배치되며, 발광층은 제2 전극층 위에 배치되며, 제1 전극층은 발광층 위에 배치되며, 제1 유전체층은 제1 전극층 위에 배치되며, 복수의 나노입자는 제1 유전체층 위에 배치되며, 제2 유전체층은 복수의 나노입자 및 제1 유전체층 위에 배치된다. 제1 전극층 및 제2 전극층 중 적어도 하나는 금속, 반도체 및/또는 투명 전도성 산화물일 수 있다. 제2 전극층은 총 비방사성 붕괴 속도 상수가 총 방사성 붕괴 속도 상수와 동일한 거리인 미리 결정된 임계 거리만큼 발광층으로부터 이격될 수 있다. 상기 물질은 유기 물질, 산화물 및 유전 물질로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 물질은 1-5의 굴절률을 가질 수 있다. 발광층은 수송층을 포함할 수 있다. 발광층은 이미터 분자를 갖는 유기층일 수 있다. 발광층은 형광성 물질, 인광성 물질, 열 활성화 지연 형광(TADF) 물질, 양자점 물질, 금속 유기 골격체, 공유 결합 유기 골격체 및 페로브스카이트 나노결정 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 전극층은 5 ㎚ 내지 300 ㎚의 두께를 가질 수 있다.That is, in the embodiment illustrated in FIGS. 14A-16 , the device may include a light emitting layer, a first electrode layer, a plurality of nanoparticles, and a material disposed between the first electrode layer and the plurality of nanoparticles. The device may include a substrate and a second electrode layer, the material being a first dielectric layer and a second dielectric layer, wherein the second electrode layer is disposed over the substrate, the light emitting layer is disposed over the second electrode layer, and the first electrode layer is over the light emitting layer. wherein the first dielectric layer is disposed over the first electrode layer, the plurality of nanoparticles is disposed over the first dielectric layer, and a second dielectric layer is disposed over the plurality of nanoparticles and the first dielectric layer. At least one of the first electrode layer and the second electrode layer may be a metal, a semiconductor and/or a transparent conductive oxide. The second electrode layer may be spaced apart from the light emitting layer by a predetermined threshold distance, wherein the total non-radiative decay rate constant is equal to the total radioactive decay rate constant. The material may include at least one selected from the group consisting of an organic material, an oxide, and a dielectric material. The material may have a refractive index of 1-5. The light emitting layer may include a transport layer. The light emitting layer may be an organic layer having emitter molecules. The emission layer may include at least one of a fluorescent material, a phosphorescent material, a thermally activated delayed fluorescence (TADF) material, a quantum dot material, a metal organic framework, a covalently bonded organic framework, and a perovskite nanocrystal. The first electrode layer may have a thickness of 5 nm to 300 nm.

디바이스는 나노패치 안테나를 포함할 수 있으며, 여기서 나노패치 안테나의 공명은 복수의 나노입자의 크기의 변경, 복수의 나노입자의 크기의 비의 변경, 복수의 나노입자의 형상의 변경, 복수의 나노입자의 물질의 변경, 물질의 두께의 조절, 물질의 굴절률의 변경, 복수의 나노입자 위에 배치된 추가의 층의 굴절률의 변경, 제1 전극층의 두께의 변경 및/또는 제1 전극층의 물질의 변경 중 적어도 하나에 의하여 조정될 수 있다. 복수의 나노입자는 Ag 입자, Al 입자, Au 입자, 유전 물질, 반도체 물질, 금속의 합금, 유전 물질의 혼합물, 하나 이상의 물질의 스택 및, 1종의 물질의 코어 중 적어도 하나로부터 형성될 수 있으며, 상이한 유형의 물질의 외피로 코팅된다. 디바이스의 복수의 나노입자 중 적어도 하나는 복수의 나노입자 사이에 측면 전도를 제공하기 위하여 추가의 층을 포함할 수 있다. 복수의 나노입자는 산화물층으로 코팅될 수 있으며, 여기서 산화물층의 두께는 복수의 나노입자 또는 나노패치 안테나의 플라즈몬 공명 파장을 조정하기 위해 선택된다. 복수의 나노입자의 형상은 정육면체, 구, 회전타원체, 원통, 평행 육면체, 막대 형상, 별 형상, 피라미드 및/또는 다면 입체 물체 중 적어도 하나일 수 있다. 복수의 나노입자 중 적어도 하나의 크기는 5 ㎚ 내지 1,000 ㎚일 수 있다.The device may include a nanopatch antenna, wherein the resonance of the nanopatch antenna changes the size of the plurality of nanoparticles, changes the ratio of sizes of the plurality of nanoparticles, changes the shape of the plurality of nanoparticles, the plurality of nanoparticles changing the material of the particles, controlling the thickness of the material, changing the refractive index of the material, changing the refractive index of an additional layer disposed over the plurality of nanoparticles, changing the thickness of the first electrode layer and/or changing the material of the first electrode layer It can be adjusted by at least one of. The plurality of nanoparticles may be formed from at least one of Ag particles, Al particles, Au particles, dielectric materials, semiconductor materials, alloys of metals, mixtures of dielectric materials, stacks of one or more materials, and a core of one material, , coated with a shell of a different type of material. At least one of the plurality of nanoparticles of the device may include an additional layer to provide lateral conduction between the plurality of nanoparticles. The plurality of nanoparticles may be coated with an oxide layer, wherein the thickness of the oxide layer is selected to tune the plasmon resonance wavelength of the plurality of nanoparticles or nanopatch antennas. The shape of the plurality of nanoparticles may be at least one of a cube, a sphere, a spheroid, a cylinder, a parallelepiped, a rod shape, a star shape, a pyramid, and/or a polyhedron. The size of at least one of the plurality of nanoparticles may be 5 nm to 1,000 nm.

디바이스는 기판 및 제2 전극층을 포함할 수 있으며, 여기서 상기 물질은 제1 유전체층일 수 있으며, 여기서 제2 전극층은 기판 위에 배치될 수 있으며, 발광층은 제2 전극층 위에 배치될 수 있으며, 제1 전극층은 발광층 위에 배치될 수 있으며, 제1 유전체층은 제1 전극층 위에 배치될 수 있으며, 복수의 나노입자는 제1 유전체층 위에 배치될 수 있다. 제1 전극층 및 제2 전극층 중 적어도 하나는 금속, 반도체 및/또는 투명 전도성 산화물일 수 있다.The device may include a substrate and a second electrode layer, wherein the material may be a first dielectric layer, wherein the second electrode layer may be disposed over the substrate, the light emitting layer may be disposed over the second electrode layer, and the first electrode layer The silver may be disposed over the light emitting layer, the first dielectric layer may be disposed over the first electrode layer, and the plurality of nanoparticles may be disposed over the first dielectric layer. At least one of the first electrode layer and the second electrode layer may be a metal, a semiconductor and/or a transparent conductive oxide.

디바이스는 기판 및 제2 전극층을 포함할 수 있으며, 여기서 상기 물질은 제1 유전체층 및 제2 유전체층이며, 여기서 복수의 나노입자는 제2 유전체층 중에 배치될 수 있으며, 제2 유전체층 및 복수의 나노입자는 기판 위에 배치될 수 있으며, 제1 유전체층은 제2 유전체층 및 복수의 나노입자 위에 배치될 수 있으며, 제1 전극층은 제1 유전체층 위에 배치될 수 있으며, 발광층은 제1 전극 위에 배치될 수 있으며, 제2 전극은 발광층 위에 배치될 수 있다. 제1 전극층 및 제2 전극층 중 적어도 하나는 금속, 반도체 및/또는 투명 전도성 산화물일 수 있다.The device may include a substrate and a second electrode layer, wherein the material is a first dielectric layer and a second dielectric layer, wherein the plurality of nanoparticles may be disposed in the second dielectric layer, the second dielectric layer and the plurality of nanoparticles comprising: may be disposed over the substrate, the first dielectric layer may be disposed over the second dielectric layer and the plurality of nanoparticles, the first electrode layer may be disposed over the first dielectric layer, the light emitting layer may be disposed over the first electrode, The second electrode may be disposed on the light emitting layer. At least one of the first electrode layer and the second electrode layer may be a metal, a semiconductor and/or a transparent conductive oxide.

디바이스는 기판 및 제2 전극층을 포함할 수 있으며, 상기 물질은 제1 유전체층, 제2 유전체층일 수 있으며, 제1 전극층은 기판 위에 배치될 수 있으며, 제1 유전체층은 제1 전극층 위에 배치될 수 있으며, 복수의 나노입자는 제1 유전체층 위에 배치될 수 있으며, 제2 유전체층은 복수의 나노입자 및 제1 유전체층 위에 배치될 수 있으며, 발광층은 제2 유전체층 위에 배치될 수 있으며, 제2 전극층은 발광층 위에 배치될 수 있다.The device may include a substrate and a second electrode layer, the material may be a first dielectric layer, a second dielectric layer, the first electrode layer may be disposed over the substrate, the first dielectric layer may be disposed over the first electrode layer, and , the plurality of nanoparticles may be disposed over the first dielectric layer, the second dielectric layer may be disposed over the plurality of nanoparticles and the first dielectric layer, the light emitting layer may be disposed over the second dielectric layer, and the second electrode layer may be disposed over the light emitting layer. can be placed.

디바이스는 기판 및 제2 전극층을 포함할 수 있으며, 상기 물질은 제1 유전체층 및 제2 유전체층이며, 여기서 제2 전극층은 기판 위에 배치될 수 있으며, 발광층은 제2 전극층 위에 배치될 수 있으며, 복수의 나노입자는 발광층 위에 배치될 수 있으며, 제2 유전체층은 복수의 나노입자 및 발광층 위에 배치될 수 있으며, 제1 유전체층은 제2 유전체층 위에 배치될 수 있으며, 제1 전극층은 제1 유전체층 위에 배치된다. 제1 전극층 및 제2 전극층 중 적어도 하나는 금속, 반도체 및/또는 투명 전도성 산화물일 수 있다.The device may include a substrate and a second electrode layer, wherein the material is a first dielectric layer and a second dielectric layer, wherein the second electrode layer may be disposed over the substrate, and the light emitting layer may be disposed over the second electrode layer, the plurality of The nanoparticles may be disposed over the light-emitting layer, a second dielectric layer may be disposed over the plurality of nanoparticles and the light-emitting layer, the first dielectric layer may be disposed over the second dielectric layer, and the first electrode layer disposed over the first dielectric layer. At least one of the first electrode layer and the second electrode layer may be a metal, a semiconductor and/or a transparent conductive oxide.

디바이스의 물질은 유기 물질, 산화물 및/또는 유전 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 물질은 제1 층 및 제2 층을 포함할 수 있으며, 여기서 제1 층은 제2 층보다 두껍다. 제1 층은 유전 물질일 수 있으며, 제2 층은 나노입자 접착층일 수 있다. 제1 층의 두께는 1 내지 100 ㎚일 수 있으며, 제2 층의 두께는 5 ㎚ 미만일 수 있다. 상기 물질은 1,000 ㎚ 이하의 두께를 가질 수 있다. 디바이스의 물질은 1-5의 굴절률을 가질 수 있다. 상기 물질은 복수의 나노입자 위에 배치된 코팅의 적어도 일부분을 포함할 수 있다. 복수의 나노입자 위에 배치된 코팅은 유전체 코팅일 수 있다.The material of the device may include at least one of an organic material, an oxide and/or a dielectric material. The material may include a first layer and a second layer, wherein the first layer is thicker than the second layer. The first layer may be a dielectric material and the second layer may be a nanoparticle adhesive layer. The thickness of the first layer may be between 1 and 100 nm, and the thickness of the second layer may be less than 5 nm. The material may have a thickness of 1,000 nm or less. The material of the device may have a refractive index of 1-5. The material may include at least a portion of a coating disposed over the plurality of nanoparticles. The coating disposed over the plurality of nanoparticles may be a dielectric coating.

디바이스는 제2 전극층을 포함할 수 있으며, 여기서 발광층은 유기 발광 다이오드(OLED) 내에 포함되며, OLED는 제1 전극층 및 제2 전극층 사이에 배치된다. 제1 전극층 및 제2 전극층 중 적어도 하나는 금속, 반도체 및/또는 투명 전도성 산화물일 수 있다. 발광층은 수송층을 포함할 수 있다. 발광층은 이미터 분자를 갖는 유기층일 수 있다. 발광층은 형광성 물질, 인광성 물질, 열 활성화 지연 형광(TADF) 물질, 양자점 물질, 금속 유기 골격체, 공유 결합 유기 골격체 및/또는 페로브스카이트 나노결정 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The device may include a second electrode layer, wherein the light emitting layer is contained within an organic light emitting diode (OLED), the OLED disposed between the first electrode layer and the second electrode layer. At least one of the first electrode layer and the second electrode layer may be a metal, a semiconductor and/or a transparent conductive oxide. The light emitting layer may include a transport layer. The light emitting layer may be an organic layer having emitter molecules. The emission layer may include at least one of a fluorescent material, a phosphorescent material, a thermally activated delayed fluorescence (TADF) material, a quantum dot material, a metal organic framework, a covalently bonded organic framework, and/or a perovskite nanocrystal.

디바이스의 제1 전극층은 발광층으로부터 미리 결정된 임계 거리만큼 이격될 수 있으며, 여기서 임계 거리는 총 비방사성 붕괴 속도 상수가 총 방사성 붕괴 속도 상수와 동일한 거리이다. 제1 전극층은 Ag, Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ru, Pd, In, Bi 및/또는 Ca 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 전극층은 추가의 물질로 패턴화될 수 있다. 추가의 물질은 형광성 이미터, 인광성 이미터, 양자점, 금속 유기 골격체, 공유 결합 유기 골격체 및/또는 페로브스카이트 나노결정의 발광 부재를 포함할 수 있다. 제1 전극층은 5 ㎚ 내지 300 ㎚의 두께를 가질 수 있다. 디바이스의 제1 전극층은 적어도 하나의 비평면형 표면을 가질 수 있다.The first electrode layer of the device may be spaced apart from the emissive layer by a predetermined threshold distance, wherein the critical distance is a distance at which the total non-radiative decay rate constant is equal to the total radioactive decay rate constant. The first electrode layer includes at least one of Ag, Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ru, Pd, In, Bi and/or Ca can do. The first electrode layer may be patterned with additional materials. Additional materials may include fluorescent emitters, phosphorescent emitters, quantum dots, metal organic frameworks, covalently bonded organic frameworks and/or light emitting members of perovskite nanocrystals. The first electrode layer may have a thickness of 5 nm to 300 nm. The first electrode layer of the device may have at least one non-planar surface.

디바이스는 나노패치 안테나를 포함할 수 있으며, 나노패치 안테나의 공명은 복수의 나노입자의 크기의 변경, 복수의 나노입자의 크기의 비의 변경, 복수의 나노입자의 형상의 변경, 복수의 나노입자의 물질의 변경, 물질의 두께의 조절, 물질의 굴절률의 변경, 복수의 나노입자 위에 배치된 추가의 층의 굴절률의 변경, 제1 전극층의 두께의 변경 및/또는 제1 전극층의 물질의 변경 중 적어도 하나에 의하여 조정될 수 있다.The device may include a nanopatch antenna, wherein the resonance of the nanopatch antenna changes the size of the plurality of nanoparticles, changes the ratio of sizes of the plurality of nanoparticles, changes the shape of the plurality of nanoparticles, the plurality of nanoparticles of changing the material of, adjusting the thickness of the material, changing the refractive index of the material, changing the refractive index of an additional layer disposed over the plurality of nanoparticles, changing the thickness of the first electrode layer and/or changing the material of the first electrode layer It can be adjusted by at least one.

디바이스의 복수의 나노입자는 Ag 입자, Al 입자, Au 입자, 유전 물질, 반도체 물질, 금속의 합금, 유전 물질의 혼합물, 하나 이상의 물질의 스택 및/또는 1종의 물질의 코어 중 적어도 하나로부터 형성될 수 있으며, 상이한 유형의 물질의 외피로 코팅된다.The plurality of nanoparticles of the device are formed from at least one of Ag particles, Al particles, Au particles, dielectric materials, semiconductor materials, alloys of metals, mixtures of dielectric materials, stacks of one or more materials, and/or cores of one material. may be coated with a shell of a different type of material.

디바이스의 복수의 나노입자 중 적어도 하나는 복수의 나노입자 사이에 측면 전도를 제공하기 위하여 추가의 층을 포함할 수 있다. 복수의 나노입자는 산화물층으로 코팅되며, 여기서 산화물층의 두께는 복수의 나노입자 또는 나노패치 안테나의 플라즈몬 공명 파장을 조정하기 위하여 선택된다. 복수의 나노입자는 용액으로부터 형성된 콜로이드 합성 나노입자일 수 있다. 복수의 나노입자의 형상은 정육면체, 구, 회전타원체, 원통, 평행 육면체, 막대 형상, 별 형상, 피라미드 및 다면 입체 물체 중 적어도 하나일 수 있다. 복수의 나노입자 중 적어도 하나의 크기는 5 ㎚ 내지 1,000 ㎚일 수 있다. 복수의 나노입자 중 적어도 하나의 크기는 5 ㎚ 내지 200 ㎚일 수 있다. 복수의 나노입자 중 적어도 하나의 크기는 5 ㎚ 내지 100 ㎚일 수 있다.At least one of the plurality of nanoparticles of the device may include an additional layer to provide lateral conduction between the plurality of nanoparticles. The plurality of nanoparticles is coated with an oxide layer, wherein the thickness of the oxide layer is selected to tune the plasmon resonance wavelength of the plurality of nanoparticles or nanopatch antennas. The plurality of nanoparticles may be colloidal synthetic nanoparticles formed from solution. The shape of the plurality of nanoparticles may be at least one of a cube, a sphere, a spheroid, a cylinder, a parallelepiped, a rod shape, a star shape, a pyramid, and a polyhedral object. The size of at least one of the plurality of nanoparticles may be 5 nm to 1,000 nm. At least one of the plurality of nanoparticles may have a size of 5 nm to 200 nm. The size of at least one of the plurality of nanoparticles may be between 5 nm and 100 nm.

디바이스는 기판, 제2 전극층을 포함할 수 있으며, 여기서 제2 전극층은 기판 위에 배치될 수 있으며, 나노입자는 제2 전극층에 배치될 수 있으며, 여기서 발광층은 물질에 포함될 수 있으며, 복수의 나노입자를 포함하는 제2 전극층 위에 배치될 수 있으며, 제1 전극층은 발광층 위에 배치된다. 제1 전극층 및 제2 전극층 중 적어도 하나는 금속, 반도체 및/또는 투명 전도성 산화물일 수 있다.The device can include a substrate, a second electrode layer, wherein the second electrode layer can be disposed over the substrate, and the nanoparticles can be disposed on the second electrode layer, wherein the light emitting layer can be included in a material, the plurality of nanoparticles It may be disposed on the second electrode layer including, the first electrode layer is disposed on the light emitting layer. At least one of the first electrode layer and the second electrode layer may be a metal, a semiconductor and/or a transparent conductive oxide.

무기 발광 다이오드(LED)는 조명 및 디스플레이 적용예에서 명성을 얻고 있다. 일부 무기 발광 다이오드는 효율 문제 및 각도 의존성뿐 아니라, 높은 휘도에서 효율 롤 오프를 포함하는 아웃커플링 문제를 겪고 있다. "효율 저하(droop)"의 물리적 기원은 LED 시스템(예, 물질, 디바이스 설계 등)에 의존하지만, 효율 저하는 비방사성 과정을 통하여 발광 효율을 감소시키는 발광 켄칭 현상, 예컨대 오제(Auger) 재조합으로부터 기인하는 것으로 설명된다. 상호작용은 더 흔할 수 있으므로, 국소 담체 밀도가 증가함에 따라 상기 발광 켄칭 이벤트의 가능성은 증가된다.Inorganic light emitting diodes (LEDs) are gaining a reputation for lighting and display applications. Some inorganic light emitting diodes suffer from outcoupling issues, including efficiency roll-off at high luminance, as well as efficiency issues and angle dependence. The physical origin of the “droop” depends on the LED system (eg, material, device design, etc.), but the droop comes from luminescence quenching phenomena, such as Auger recombination, that reduce luminous efficiency through non-radiative processes. It is explained as originating. As interactions may be more common, the likelihood of the luminescence quenching event increases with increasing local carrier density.

개시된 주제는 향상층을 포함하는 디바이스를 제공한다. 향상층은 음의 유전율 및 음의 투과율 둘다를 갖는 물질인 플라즈몬계, 하이퍼볼릭 메타물질 및/또는 광학 활성 메타물질일 수 있다. 향상층의 예는 금속 캐소드 또는 애노드 박막, 금속 필름 및/또는 유전체층의 스택 또는 균일하게 이격된 금속 나노입자를 포함할 수 있다.The disclosed subject matter provides a device comprising an enhancement layer. The enhancement layer may be a plasmonic, hyperbolic metamaterial and/or optically active metamaterial, which is a material having both a negative permittivity and a negative transmittance. Examples of enhancement layers may include metal cathode or anode thin films, stacks of metal films and/or dielectric layers, or uniformly spaced metal nanoparticles.

예컨대, 도 5a는 향상층을 금속 전극으로서 나타낸다. 여기 상태 에너지를 향상층의 표면 플라즈몬 모드로 신속하게 켄칭시키는 광학 상태의 증가된 밀도로 인하여 향상층의 변형은 방출률을 가속시키기 위하여 도 5a에 도시된 바와 같은 재조합 구역의 임계 거리 이내에 배치될 수 있다. 임계 거리는 총 비방사성 붕괴 속도 상수가 총 방사성 붕괴 속도 상수가 같은 거리일 수 있다. 이는 여기된 상태 상호작용을 감소시켜 높은 전류 밀도에서 효율 롤 오프를 감소시킬 수 있다. 본원 전체에서 사용시, 임계 거리는 총 비방사성 붕괴 속도 상수가 총 방사성 붕괴 속도 상수와 동일한 거리일 수 있다.For example, FIG. 5A shows the enhancement layer as a metal electrode. Due to the increased density of optical states that rapidly quench the excited state energy into the surface plasmon mode of the enhancement layer, the strain in the enhancement layer can be placed within a critical distance of the recombination zone as shown in Figure 5a to accelerate the emission rate. . The critical distance may be a distance at which the total non-radioactive decay rate constant is equal to the total radioactive decay rate constant. This can reduce the excited state interactions and thus reduce the efficiency roll-off at high current densities. As used throughout this application, a critical distance may be a distance in which the total non-radioactive decay rate constant is equal to the total radioactive decay rate constant.

또 다른 예에서, 향상층은 도 17에 도시된 바와 같이 복수의 층을 가질 수 있다. 각각의 층은 복수의 유닛 셀 하위 구성요소 층을 갖는 유닛 셀을 포함할 수 있다. 각각의 유닛 셀은 제1 유닛 셀 하위 구성요소 및 제2 유닛 셀 하위 구성요소를 가질 수 있다.In another example, the enhancement layer may have a plurality of layers as shown in FIG. 17 . Each layer may include a unit cell having a plurality of unit cell subcomponent layers. Each unit cell may have a first unit cell subcomponent and a second unit cell subcomponent.

LED에서 증가된 접합 온도는 통상적으로 감소된 광 출력을 초래한다. 이는 황색 및/또는 적색 AlGaInP LED에 대하여 특히 그러하다. 제조는 때때로 온도에 따른 상기 광 손실을 완화시키기 위하여 보상 회로를 적용하지만, 이는 LED의 수명 감소를 초래할 수 있다. LED 접합 온도는 임의의 적용된 히트 싱크(heat-sinking) 피쳐를 포함하는 주위 온도, LED를 통한 전류 및/또는 주위 물질의 효율에 의존할 수 있다. 개시된 주제의 향상층은 LED의 여기 상태 수명을 감소시킬 수 있으며, LED 디바이스의 가열을 감소시킬 수 있어서 LED 디바이스 또는 LED 디바이스와 접촉하는 임의의 부품의 안정성을 증가시킬 수 있다. 주어진 광 출력을 생성하기 위하여 LED를 통한 전류를 감소시켜, 생성되는 감소된 접합 온도 및/또는 디바이스로의 열 부하가 히트 싱크 및 보상 회로의 감소를 허용할 수 있다. 이는 제조 비용 및/또는 복잡성을 감소시킬 수 있으며, LED의 크기 및/또는 폼 팩터(form factor)를 감소시킬 수 있다.An increased junction temperature in an LED typically results in a decreased light output. This is especially true for yellow and/or red AlGaInP LEDs. Manufacturers sometimes apply compensation circuitry to mitigate the light loss with temperature, but this can lead to a reduction in the lifetime of the LED. The LED junction temperature may depend on the ambient temperature including any applied heat-sinking features, the current through the LED and/or the efficiency of the surrounding material. The enhancement layer of the disclosed subject matter can reduce the excited state lifetime of the LED, and can reduce heating of the LED device, thereby increasing the stability of the LED device or any component in contact with the LED device. By reducing the current through the LED to produce a given light output, the resulting reduced junction temperature and/or thermal load to the device may allow for reduced heat sink and compensation circuitry. This may reduce manufacturing cost and/or complexity, and may reduce the size and/or form factor of the LED.

고 전류 밀도에서 효율 롤 오프의 감소에도 불구하고, 개시된 주제의 실시양태는 향상층의 부재시보다 더 낮은 효율일 수 있는데, 이는 훨씬 더 큰 여기 상태 에너지가 향상층의 비방사성 모드로 켄칭될 수 있기 때문이다. 디바이스 효율을 회복하기 위하여, 일부 실시양태는 나노 크기 물체에 기초한 아웃커플링 구조체를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 아웃커플링 구조체 피쳐는 향상층에 포함될 수 있다.Notwithstanding the reduced efficiency roll-off at high current densities, embodiments of the disclosed subject matter can be at lower efficiencies than in the absence of the enhancement layer, where much greater excited state energy can be quenched into the non-radiative mode of the enhancement layer. Because. To restore device efficiency, some embodiments may include outcoupling structures based on nanoscale objects. In some embodiments, outcoupling structure features may be included in the enhancement layer.

개시된 주제의 실시양태에서, 향상층 및, 평면형 금속, 유전체 간극 물질 및 나노입자의 층을 포함하는 나노 크기 아웃커플링. 본원에서 사용된 바와 같이, 이는 나노패치 아웃커플링 구조체를 갖는 향상층일 수 있다. 그러한 아웃커플링 구조체는 플라즈몬 에너지를 다시 광자로 전환시킬 수 있으며, 통상의 LED의 인덱스 대조(index contrast) 외부 양자 효율 한계에 의하여 구속되지 않을 수 있다. 즉, 개시된 주제의 향상층을 갖는 LED는 향상층 및 아웃커플링 구조체 없는 통상의 디바이스 효율에 부합할 수 있거나 또는 초과할 수 있다. 일부 실시양태에서, 예컨대 도 14a-14f에 도시한 바와 같이 향상층은 평면형 금속 필름 및/또는 금속 나노입자일 수 있으며, 순수할 수 있거나 또는 합금 또는 혼합물, 바람직하게는 Ag, Al, Ag-Al 합금 또는 Au일 수 있다. 향상층은 하나 이상의 기타 물질, 예컨대 Ag, Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ca, Ru, Pd, In 및/또는 Bi로 이루어질 수 있다. 아웃커플링 구조체는 금속 캐소드 또는 애노드 박막, 금속 필름의 스택, 유전체층 및 나노입자, 그레이팅(grating)(예, 1차원 그레이팅, 2차원 그레이팅, 육각형 그레이팅, 불스아이 그레이팅 등) 및/또는 분산된 브래그(Bragg) 반사체를 포함할 수 있다. 그레이팅은 유전 물질 또는, 유전체, 반도전성 및 금속성 물질의 혼합물을 포함할 수 있다.In an embodiment of the disclosed subject matter, a nanoscale outcoupling comprising an enhancement layer and a layer of planar metal, dielectric interstitial material, and nanoparticles. As used herein, it can be an enhancement layer with a nanopatch outcoupling structure. Such an outcoupling structure may convert plasmonic energy back to photons and may not be constrained by the index contrast external quantum efficiency limits of conventional LEDs. That is, an LED having an enhancement layer of the disclosed subject matter can meet or exceed typical device efficiencies without the enhancement layer and outcoupling structure. In some embodiments, for example, as shown in FIGS. 14A-14F , the enhancement layer may be a planar metal film and/or metal nanoparticles, may be pure or an alloy or mixture, preferably Ag, Al, Ag-Al It may be an alloy or Au. The enhancement layer may be formed of one or more other materials, such as Ag, Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ca, Ru, Pd, In and/or Bi. can be made with The outcoupling structure may be a metal cathode or anode thin film, a stack of metal films, a dielectric layer and nanoparticles, a grating (eg, one-dimensional grating, two-dimensional grating, hexagonal grating, bullseye grating, etc.) and/or dispersed Braggs. (Bragg) may contain a reflector. The grating may comprise a dielectric material or a mixture of dielectric, semiconducting and metallic materials.

나노입자는 전적으로 유전 물질로 이루어질 수 있다. 일부 실시양태에서, 나노입자는 금속의 합금일 수 있거나, 유전 물질일 수 있거나 및/또는 1종의 물질의 코어를 가질 수 있고, 상이한 유형의 물질의 외피로 코팅될 수 있다. 스펙트럼의 가시부에서 광의 산란을 위한 통상의 나노입자 크기는 나노입자 물질 및 형상에 의존하여 5 ㎚ 내지 1,000 ㎚ 범위 내일 수 있다. LED가 근적외선 또는 적외선에서의 방출을 위하여 설계될 경우, 입자 크기는 500 ㎚ 내지 5,000 ㎚ 범위 내일 수 있다. 하기 표 1은 LED 물질, 향상층 및/또는 금속 나노입자 물질 및/또는 입자 크기 범위의 예를 개시한다. 간극 두께는 가시 방출(예, 400-700 ㎚)의 경우 0-150 ㎚, 더욱 바람직하게는 0-50 ㎚ 범위 내이며, 적외선 스펙트럼(예, 700 ㎚-1 ㎜)의 경우 더 큰 간극일 수 있다. 간극이 0 ㎚일 수 있는 경우(즉 간극 없음), 나노입자는 평면형 금속의 상부에 직접 있을 수 있으며, 표면 플라즈몬 에너지를 아웃커플링시키기 위하여 물결 모양의 형태로 작용할 수 있다. 간극은 통상적으로 1-5의 굴절률을 갖는 유전 물질, 예컨대 유기 물질, 금속 산화물(결정성 또는 무정형) 및/또는 질화물로 이루어질 수 있다. 간극의 굴절률은 사용된 물질에 의존하여 1.01 내지 5 범위 내일 수 있다.Nanoparticles may consist entirely of dielectric material. In some embodiments, the nanoparticles may be an alloy of a metal, may be a dielectric material, and/or may have a core of one material, and may be coated with a shell of a different type of material. Typical nanoparticle sizes for scattering of light in the visible portion of the spectrum can range from 5 nm to 1,000 nm, depending on the nanoparticle material and shape. When the LED is designed for emission in the near infrared or infrared, the particle size can be in the range of 500 nm to 5,000 nm. Table 1 below discloses examples of LED materials, enhancement layers and/or metal nanoparticle materials and/or particle size ranges. The gap thickness is in the range of 0-150 nm, more preferably 0-50 nm for visible emission (eg 400-700 nm), and can be larger gaps for infrared spectrum (eg 700 nm-1 mm). have. If the gap can be 0 nm (ie no gap), the nanoparticles can be directly on top of the planar metal and act in a wavy shape to outcouple the surface plasmon energy. The gap may be made of a dielectric material, typically having an index of refraction of 1-5, such as an organic material, a metal oxide (crystalline or amorphous) and/or a nitride. The refractive index of the gap may range from 1.01 to 5 depending on the material used.

나노패치 안테나 공명은 복수의 나노입자의 크기의 변경, 복수의 나노입자의 형상의 변경, 복수의 나노입자의 물질의 변경, 물질의 두께의 조절, 물질층의 굴절률의 변경, 복수의 나노입자 위에 배치된 물질 또는 추가의 층의 굴절률의 변경, 전극층 두께의 변경 및/또는 제1 전극층의 물질의 변경 중 적어도 하나에 의하여 조정될 수 있다. 복수의 나노입자는 Ag 입자, Al 입자, Au 입자, 유전 물질, 반도체 물질, 금속의 합금, 유전 물질의 혼합물, 하나 이상의 물질의 스택 및/또는 1종의 물질의 코어 중 적어도 하나로부터 형성될 수 있으며, 상이한 유형의 물질의 외피로 코팅된다. 디바이스의 복수의 나노입자 중 적어도 하나는 복수의 나노입자 사이에 측면 전도를 제공하기 위하여 추가의 층을 포함할 수 있다. 복수의 나노입자는 산화물층으로 코팅될 수 있으며, 여기서 산화물층의 두께는 복수의 나노입자 또는 나노패치 안테나의 플라즈몬 공명 파장을 조정하기 위해 선택될 수 있다. 복수의 나노입자의 형상은 정육면체, 구, 회전타원체, 원통, 평행 육면체, 막대 형상, 별 형상, 피라미드 및/또는 다면 입체 물체 중 적어도 하나일 수 있다. 복수의 나노입자 중 적어도 하나의 크기는 5 ㎚ 내지 1,000 ㎚일 수 있다.Nanopatch antenna resonance changes the size of the plurality of nanoparticles, changes the shape of the plurality of nanoparticles, changes the material of the plurality of nanoparticles, controls the thickness of the material, changes the refractive index of the material layer, on the plurality of nanoparticles It may be adjusted by at least one of a change in the refractive index of the disposed material or additional layer, a change in the electrode layer thickness and/or a change in the material of the first electrode layer. The plurality of nanoparticles may be formed from at least one of Ag particles, Al particles, Au particles, dielectric materials, semiconductor materials, alloys of metals, mixtures of dielectric materials, stacks of one or more materials, and/or cores of one material. and are coated with a shell of a different type of material. At least one of the plurality of nanoparticles of the device may include an additional layer to provide lateral conduction between the plurality of nanoparticles. The plurality of nanoparticles may be coated with an oxide layer, wherein the thickness of the oxide layer may be selected to tune the plasmon resonance wavelength of the plurality of nanoparticles or nanopatch antennas. The shape of the plurality of nanoparticles may be at least one of a cube, a sphere, a spheroid, a cylinder, a parallelepiped, a rod shape, a star shape, a pyramid, and/or a polyhedron. The size of at least one of the plurality of nanoparticles may be 5 nm to 1,000 nm.

일부 실시양태에서, 디바이스는 복수의 나노입자 위에 배치된 추가의 층을 포함할 수 있다. 추가의 층은 하나 이상의 이미터 분자 또는 발광 물질, 예컨대 양자점, 무기 인광체 등을 포함할 수 있다. 추가의 층은 제1 전극층 아래의 굴절률에 부합될 수 있다. 추가의 층은 1,000 ㎚ 이하의 두께를 갖는다.In some embodiments, the device may include an additional layer disposed over the plurality of nanoparticles. Additional layers may include one or more emitter molecules or emissive materials, such as quantum dots, inorganic phosphors, and the like. The additional layer may match the refractive index under the first electrode layer. The further layer has a thickness of 1,000 nm or less.

일부 실시양태에서, 복수의 나노입자는 잉크젯 프린팅에 의하여 증착될 수 있다. 다른 실시양태에서, 복수의 나노입자는 터치, 예컨대 브러쉬 처리를 수반하는 메카니즘에 의하여 증착될 수 있다. 일부 실시양태에서, 복수의 나노입자는 용매 또는 에어로졸 중에 현탁된 입자를 분무시켜 증착시킬 수 있다. 다른 실시양태에서, 복수의 나노입자는 리프트 오프 공정, 현상 공정, 광 기반 리소그래피, 예컨대 포토리소그래피 또는 레이저 간섭 리소그래피 또는 존 플레이트(zone plate) 리소그래피, 전자 빔 리소그래피 공정 및/또는 집속 이온 밀링 공정을 포함할 수 있는 탑-다운(top-down) 접근법을 사용하여 제조될 수 있다. 일부 실시양태에서, 복수의 나노입자는 스핀 코팅, 닥터 블레이딩 공정, 슬롯-다이 코팅, 바아 코팅 및/또는 딥 코팅에 의하여 증착될 수 있다. 나노입자가 증착시, 건조 공정은 임의의 잔류 용매, 공기 또는 수분을 증착 표면으로부터 제거하는데 사용될 수 있다. 상기 건조 방법은 진공 건조, 질소 블로우 오프(blow off), HEPA(고 효율 미립자 에어) 건조, 대류 오븐 내에서의 건조, 표면 장력 구배 건조, IPA 증기 진공 건조 및/또는 스핀 건조를 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 나노입자는 입자 그 자체의 어셈블리를 포함하는 셀프어셈블리 또는 공중합체 또는 중합체의 나노 크기 형상과 같은 또 다른 물질의 셀프어셈블리에 의하여 형성될 수 있다. 복수의 나노입자는 제2 물질을 셀프어셈블리된 물질 상에 증착시켜 형성될 수 있다. 셀프어셈블리된 물질은 복수의 나노입자의 형성 후에 제거할 수 있거나 또는 제거할 수 없다. 일부 실시양태에서, LED, 향상층 및/또는 나노입자는 캡슐화될 수 있다. 상기 캡슐화 물질은 산화물 코팅 및 에폭시, 예컨대 폴리우레탄, 실리콘 등을 포함할 수 있다.In some embodiments, the plurality of nanoparticles may be deposited by inkjet printing. In other embodiments, the plurality of nanoparticles may be deposited by a mechanism involving touch, such as brushing. In some embodiments, the plurality of nanoparticles may be deposited by spraying particles suspended in a solvent or aerosol. In other embodiments, the plurality of nanoparticles comprises a lift-off process, a developing process, a light-based lithography such as photolithography or laser interference lithography or zone plate lithography, an electron beam lithography process, and/or a focused ion milling process. It can be manufactured using a top-down approach. In some embodiments, the plurality of nanoparticles may be deposited by spin coating, a doctor blading process, slot-die coating, bar coating, and/or dip coating. When the nanoparticles are deposited, a drying process can be used to remove any residual solvent, air or moisture from the deposition surface. The drying method may include vacuum drying, nitrogen blow off, HEPA (High Efficiency Particulate Air) drying, drying in a convection oven, surface tension gradient drying, IPA vapor vacuum drying and/or spin drying. . In other embodiments, nanoparticles may be formed by self-assembly comprising the assembly of the particles themselves or by self-assembly of another material, such as a nano-scale shape of a copolymer or polymer. The plurality of nanoparticles may be formed by depositing a second material on the self-assembled material. The self-assembled material may or may not be removable after formation of the plurality of nanoparticles. In some embodiments, LEDs, enhancement layers and/or nanoparticles may be encapsulated. The encapsulating material may include oxide coatings and epoxies such as polyurethanes, silicones, and the like.

일부 실시양태에서, 복수의 나노입자는 단일의 크기 또는 형상이 아니라 복수의 상이한 크기 또는 형상으로 형성될 수 있다. 이는 아웃커플링층 또는 구조가, 동일한 층을 갖는 복수의 주파수 또는 색상 모두의 광을 효율적으로 산란시킬 수 있게 할 수 있다.In some embodiments, the plurality of nanoparticles may be formed in a plurality of different sizes or shapes rather than a single size or shape. This may enable the outcoupling layer or structure to efficiently scatter light of all multiple frequencies or colors having the same layer.

일부 실시양태에서, 백색 LED는 특정 파장 범위를 선택적으로 아웃커플링시키기 위하여 미리 결정된 공명의 나노입자 아웃커플링 구조체를 사용할 수 있다. 그러한 방식으로, 백색 LED는 미리 결정된 큰 면적 상에서 제조될 수 있으며, 나노입자 아웃커플링 구조체의 공명(선택된 나노입자 크기, 굴절률 등에 의하여)은 적색, 녹색, 청색 및/또는 임의의 기타 원하는 색상 서브픽셀을 생성하는데 사용될 수 있다.In some embodiments, a white LED may use a nanoparticle outcoupling structure of a predetermined resonance to selectively outcouple a specific wavelength range. In that way, white LEDs can be fabricated over a large, predetermined area, and the resonance of the nanoparticle outcoupling structure (due to the nanoparticle size, refractive index, etc. selected) can be subordinated to red, green, blue and/or any other desired color. It can be used to create pixels.

간극층(들)의 굴절률은 나노패치 안테나의 공명에 영향을 미치므로, 비선형 광학 성질 및/또는 전압 조정가능 굴절률을 갖는 간극 물질의 혼입은 도 10에 도시한 바와 같이 나노입자 아래의 금속 캐소드 및 전기 접촉층 사이에 인가된 전압으로 방출 스펙트럼을 조정할 수 있다. 일례에서, 알루미늄 도핑된 산화아연은 전압 조정가능 굴절률 물질로서 사용될 수 있는데, 이는 인가된 전압이 담체 농도를 변경시킬 때 그의 유전율이 변동되기 때문이다. 상기 경우에서, 제2 절연층은 전하를 축적하기 위하여 간극 내에 배치될 수 있다. 상기 제2 층은 전압 조정가능 굴절률 층의 물질 성질에 의존하여 항상 사용되지는 않을 수 있다. LED가 백색 LED(즉 적색, 녹색 및 청색 방출을 갖는 LED)인 경우 특히 유용한데, 이는 전압 조정가능한 나노패치 공명이 원하는 색상을 선택적으로 통과시키는 컬러 필터로서 작용할 수 있기 때문이다. 이는 LED를 3-단자 디바이스로 효율적으로 전환시킬 수 있으며, 애노드 및 캐소드 사이에 인가된 전압은 LED를 작동시키며, 나노입자 아래의 캐소드 및 전기 접촉층 사이에 인가된 전압은 방출된 색상을 선택하기 위하여 나노패치 공명을 조정한다.Since the refractive index of the interstitial layer(s) affects the resonance of the nanopatch antenna, the incorporation of interstitial materials with nonlinear optical properties and/or voltage tunable refractive indices is associated with the metal cathode and metal cathode beneath the nanoparticles as shown in FIG. The emission spectrum can be tuned by the voltage applied between the electrical contact layers. In one example, aluminum doped zinc oxide can be used as a voltage tunable refractive index material because its permittivity changes when an applied voltage changes the carrier concentration. In this case, the second insulating layer may be disposed in the gap to accumulate electric charges. The second layer may not always be used depending on the material properties of the voltage tunable refractive index layer. This is particularly useful if the LED is a white LED (ie an LED with red, green and blue emission), since the voltage tunable nanopatch resonance can act as a color filter that selectively passes the desired color. This can effectively turn the LED into a three-terminal device, in which a voltage applied between the anode and cathode actuates the LED, and a voltage applied between the cathode and the electrical contact layer under the nanoparticles selects the emitted color. To tune the nanopatch resonance.

개별적인 LED 서브픽셀의 경우, 예컨대 디스플레이에서, 나노입자 아웃커플링 구조체의 공명은 LED의 자연 방출로부터 의도적으로 부합되지 않을 수 있다. 그러한 방식으로, 나노입자 아웃커플링 구조체는 피크 파장을 이동시키는 컬러 필터로서 작용할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 공명-부합되지 않는 나노입자 아웃커플링 구조체는 방출 스펙트럼을 좁히는데 사용될 수 있다. 예컨대, 청색 공명 아웃커플링 구조체와 페어링되는 녹색 LED는 LED의 적색 파장을 감소시켜 좁힘을 제공할 수 있다. 반대로, 녹색 LED를 적색 공명 아웃커플링 구조체와 페어링시키는 것은 LED의 청색 파장을 감소시켜 좁힘을 제공할 수 있다.In the case of individual LED subpixels, such as in displays, the resonance of the nanoparticle outcoupling structure may be intentionally mismatched from the LED's spontaneous emission. In that way, the nanoparticle outcoupling structure can act as a color filter that shifts the peak wavelength. In another embodiment, a nanoparticle outcoupling structure that is not resonance-matched can be used to narrow the emission spectrum. For example, a green LED paired with a blue resonant outcoupling structure may reduce the red wavelength of the LED to provide narrowing. Conversely, pairing a green LED with a red resonant outcoupling structure can reduce the blue wavelength of the LED to provide narrowing.

또 다른 실시양태에서, 디바이스는 도 3a-3c에 도시된 바와 같이 향상층에 미리 결정된 근접 내에서 방출 아웃커플링층을 포함할 수 있다. 방출 아웃커플링층(들)은 인접한 향상층에서 표면 플라즈몬 폴라리톤의 에너지에 의하여 여기될 수 있는 발광 물질을 포함할 수 있다. 발광 물질은 양자점, 페로브스카이트 나노결정, 금속 유기 골격체, 공유 결합 유기 골격체, 열 활성화 지연 형광(TADF) 이미터, 형광성 이미터 및/또는 인광성 유기 이미터일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 디바이스 일례에서, 발광 물질이 작은 스토크스(Stokes) 이동을 입증하는 흡수 및 방출 스펙트럼을 지녀서 향상층으로 켄칭되는 LED 여기 상태 에너지 및 방출 아웃커플링층(들)으로부터 방출된 광 사이에서 미리 결정된 작은 적색 이동이 발생하는 것이 이로울 수 있다. 이는 디바이스의 방출 색상을 보존할 수 있다. 디바이스의 또 다른 예에서, 발광 물질은 더 높은 에너지 여기(예, 청색)를 더 낮은 에너지 파장(예, 녹색 또는 적색)으로 하향 전환시키기 위하여 선택될 수 있다. 이는 단일 LED 구조가 디스플레이의 픽셀마다 사용되게 할 수 있으며, 색상은 방출 아웃커플링층에 의하여 선택된다. 예컨대, 이는 방출 파장을 조정하기 위하여 상이한 크기를 갖는 양자점을 상이한 픽셀의 아웃커플링층(들)에 증착시켜 달성될 수 있다. 방출 아웃커플링층은 나노입자에 기초한 아웃커플링 구조체와 조합될 수 있거나 또는 조합되지 않을 수 있다. 한 실시양태에서, 방출 아웃커플링층은 향상층 및 나노입자 사이에 배치될 수 있다. 상기 경우에서, 방출 아웃커플링층에서의 발광 물질의 방사 속도는 가속될 수 있으므로, 아웃커플링 효율은 향상될 수 있다.In another embodiment, the device may include an emissive outcoupling layer within a predetermined proximity to the enhancement layer as shown in FIGS. 3A-3C . The emission outcoupling layer(s) may include a light emitting material capable of being excited by the energy of a surface plasmon polariton in an adjacent enhancement layer. The luminescent material can be, but is not limited to, quantum dots, perovskite nanocrystals, metal organic frameworks, covalently bonded organic frameworks, thermally activated delayed fluorescence (TADF) emitters, fluorescent emitters, and/or phosphorescent organic emitters. . In the device example, the light emitting material has absorption and emission spectra demonstrating small Stokes shifts, such that a predetermined small difference between the LED excited state energy quenched by the enhancement layer and light emitted from the emission outcoupling layer(s) It may be beneficial for a red shift to occur. This may preserve the emission color of the device. In another example of the device, the luminescent material may be selected to down-convert higher energy excitation (eg, blue) to a lower energy wavelength (eg, green or red). This allows a single LED structure to be used per pixel of the display, and the color is selected by the emission outcoupling layer. For example, this can be achieved by depositing quantum dots of different sizes on the outcoupling layer(s) of different pixels to tune the emission wavelength. The emission outcoupling layer may or may not be combined with a nanoparticle based outcoupling structure. In one embodiment, an emission outcoupling layer may be disposed between the enhancement layer and the nanoparticles. In this case, the radiation speed of the light emitting material in the emission outcoupling layer can be accelerated, so that the outcoupling efficiency can be improved.

유전체 간극의 표면 상에서 나노입자의 배열은 디바이스 적용에 핏팅되도록 설계될 수 있다. 한 실시양태에서, 나노입자의 랜덤 배열은 조명 적용예 또는 디스플레이 적용예(예, 점원(point source) 방출이 요구되지 않는 경우)에 사용하기에 바람직할 수 있는 거의 램버시안(Lambertian) 방출 프로파일을 제공할 수 있다. 무기 LED는 지향 방출 프로파일을 겪는 경향이 있는데, 이는 특정 적용예에서 특히 흥미로운 랜덤 나노입자 어레이를 생성할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 나노입자는 어레이로 배열되어 각도 의존성에 관계없이, 광의 최대 아웃커플링을 요구하는 적용예에서 또는 일부 모바일 적용예에 대하여 요구될 수 있는 분산 방출 프로파일을 초래할 수 있다. 어레이로 배열된 나노입자는 랜덤 배열된 나노입자보다 더 큰 효율을 달성할 수 있으며, 특정한 어레이 피치 및 듀티(duty) 사이클의 선택은 어레이 공명 및 그에 따라 어레이가 최대의 효율을 갖는 아웃커플링 파장을 조정할 수 있게 한다.The array of nanoparticles on the surface of the dielectric interstices can be designed to fit the device application. In one embodiment, the random arrangement of nanoparticles yields a near Lambertian emission profile that may be desirable for use in lighting applications or display applications (eg, where point source emission is not desired). can provide Inorganic LEDs tend to undergo directed emission profiles, which can create random nanoparticle arrays of particular interest in certain applications. In another embodiment, the nanoparticles may be arranged in an array to result in a dispersed emission profile that may be desired for some mobile applications or in applications requiring maximum outcoupling of light, regardless of angular dependence. Nanoparticles arranged in an array can achieve greater efficiencies than randomly arranged nanoparticles, and the choice of a specific array pitch and duty cycle depends on the array resonance and thus the outcoupling wavelength at which the array has maximum efficiency. to be able to adjust

다른 실시양태에서, 나노입자는 금속성일 수 있으며, 비금속성 코팅으로 코팅될 수 있다. 나노입자는 도 9에 도시된 바와 같이 향상층의 상부 위에 직접 배치할 수 있다. 본 실시양태에서, 코팅의 굴절률은 1.01 내지 5일 수 있다. 코팅의 두께는 3 ㎚ 내지 1,000 ㎚, 더욱 바람직하게는 3 ㎚ 내지 100 ㎚일 수 있다. 한 실시양태에서, 나노입자 코팅은 간극 이격의 일부 또는 전부로서 작용할 수 있다. 이는 원하는 전체 간극 두께를 갖는 입자를 코팅시켜, 캡층을 0으로 감소시키거나 또는 원하는 스페이서 총 두께를 달성하기 위하여 간극층 두께 및 나노입자 코팅의 조합으로 달성될 수 있다. 추가로, 나노입자 코팅은 증착될 수 있는 층에 대한 나노입자 접착을 개선시키거나 또는 나노입자 밀도를 증가시키기 위하여 접착층으로서 작용할 수 있다. 나노입자는 Ag, Al, Ag-Al 합금, Au, Au-Ag 합금 및/또는 Au-Al 합금으로 이루어질 수 있다. 향상층 및/또는 나노입자는 Ag, al Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ca, Ru, Pd, In 및/또는 Bi를 포함하나 이에 제한되지 않은 기타 물질로 이루어질 수 있다. 실시양태에서, 금속성 코어는 도 9에 도시된 바와 같이 1종 초과의 물질, 예컨대 Rh 중에 코팅된 후, SiO2와 같은 유전 물질로 코팅된 Ag 구체를 포함할 수 있다.In other embodiments, the nanoparticles may be metallic and coated with a non-metallic coating. The nanoparticles can be placed directly on top of the enhancement layer as shown in FIG. 9 . In this embodiment, the refractive index of the coating may be from 1.01 to 5. The thickness of the coating may be between 3 nm and 1,000 nm, more preferably between 3 nm and 100 nm. In one embodiment, the nanoparticle coating may act as part or all of the interstitial spacing. This can be achieved by coating the particles with the desired overall interstitial thickness, reducing the cap layer to zero, or a combination of interstitial layer thickness and nanoparticle coating to achieve the desired total spacer thickness. Additionally, the nanoparticle coating can act as an adhesive layer to increase nanoparticle density or improve nanoparticle adhesion to a layer that can be deposited. The nanoparticles may be made of Ag, Al, Ag-Al alloy, Au, Au-Ag alloy and/or Au-Al alloy. Enhancement layer and/or nanoparticles include Ag, al Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ca, Ru, Pd, In and/or Bi However, it may be made of other materials, but not limited thereto. In an embodiment, the metallic core may comprise Ag spheres coated in more than one material, such as Rh, and then coated with a dielectric material, such as SiO 2 , as shown in FIG. 9 .

향상층 및/또는 나노입자는 예컨대 도 15 및 18에 도시한 바와 같이 평면형 금속, 금속층과 유전체층의 스택, 금속층과 반도전성 층의 스택 및/또는 천공된 금속층을 포함할 수 있다. 향상층의 일부인 유전 물질은 산화물, 불소화물, 질화물 및/또는 상기 물질의 무정형 혼합물을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 기타 비제한적인 물질은 하기 제시된 표 1에서의 LED 물질로서 제시된 물질 조합, GeTe, InSb, InAs, Ge, GaSb, Si, GaAs, CdTe, AlSb, HgSe, AlAs, GaP, ScN, ZnTe, CdS, CuBr, CuI, AlP, SiC, CuCl, GaN, ZnS, BN, ZnO, GeO2, AlN, CsI, CsBr, NaBr, CsCl, KBr, KCl 및/또는 SiO2를 포함할 수 있다. 금속층은 Ag, Au, Al, Zn, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ca, Ru, Pd, In 및/또는 Bi를 포함할 수 있는 합금 및 금속의 혼합물을 포함할 수 있다. 향상층은 가시 범위 밖의 LED에 대하여 그래핀, 도전성 산화물 및/또는 도전성 질화물일 수 있다.Enhancement layers and/or nanoparticles may include planar metals, stacks of metal and dielectric layers, stacks of metal and semiconducting layers, and/or perforated metal layers, for example as shown in FIGS. 15 and 18 . Dielectric materials that are part of the enhancement layer include, but are not limited to, oxides, fluorides, nitrides, and/or amorphous mixtures of such materials. Other non-limiting materials include combinations of materials presented as LED materials in Table 1 shown below, GeTe, InSb, InAs, Ge, GaSb, Si, GaAs, CdTe, AlSb, HgSe, AlAs, GaP, ScN, ZnTe, CdS, CuBr , CuI, AlP, SiC, CuCl, GaN, ZnS, BN, ZnO, GeO 2 , AlN, CsI, CsBr, NaBr, CsCl, KBr, KCl and/or SiO 2 . The metal layer may include Ag, Au, Al, Zn, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ca, Ru, Pd, In and/or Bi. alloys and mixtures of metals. The enhancement layer may be graphene, conductive oxide and/or conductive nitride for LEDs outside the visible range.

일부 실시양태에서, 향상층은 예컨대 도 14a-14f에 도시된 바와 같이 나노크기 홀로 패턴화될 수 있다. 그러한 홀은 어레이로 존재할 수 있거나, 랜덤 배열될 수 있거나 또는 의사 랜덤 배열될 수 있다. 홀의 크기, 형상 및/또는 배향은 향상층으로부터 아웃커플링될 수 있는 광의 주파수를 설정할 수 있다.In some embodiments, the enhancement layer may be patterned with nanoscale holes, such as shown in FIGS. 14A-14F . Such holes may be present in an array, may be randomly arranged, or may be pseudo-randomly arranged. The size, shape and/or orientation of the hole may set the frequency of light that may be outcoupled from the enhancement layer.

일부 실시양태에서, 향상층은 그의 상부에서 패턴화된 불스아이 그레이팅을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 향상층은 간극을 가질 수 있으며, 간극 물질의 상부에 패턴화된 불스아이 그레이팅을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 불스아이 그레이팅은 원형일 수 있다. 다른 실시양태에서, 불스아이 그레이팅은 타원형일 수 있다.In some embodiments, the enhancement layer may have a patterned bullseye grating thereon. In some embodiments, the enhancement layer may have a gap and may have a patterned bullseye grating on top of the gap material. In some embodiments, the bullseye grating may be circular. In other embodiments, the bullseye grating may be oval.

일부 실시양태에서, 향상층은 예컨대 도 14a-14f에 도시한 바와 같이 향상층의 한면 상에서 부분적으로 에칭되어 나노 크기 아웃커플링 피쳐를 형성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 향상층의 양면 상에 나노 크기의 피쳐가 존재할 수 있다. 향상층의 양면 상에 나노 크기의 피쳐가 존재하는 일부 경우에서, 피쳐의 최소 치수는 10 ㎚를 초과할 수 있으며, 다른 경우에서 피쳐의 최소 치수는 20 ㎚를 초과할 수 있으며, 다른 경우에서 피쳐의 최소 치수는 50 ㎚를 초과할 수 있다.In some embodiments, the enhancement layer may be partially etched on one side of the enhancement layer to form nanoscale outcoupling features, such as as shown in FIGS. 14A-14F . In some embodiments, nano-sized features may be present on both sides of the enhancement layer. In some cases where there are nano-sized features on both sides of the enhancement layer, the minimum dimension of the feature may exceed 10 nm, in other cases the minimum dimension of the feature may exceed 20 nm, and in other cases the feature The minimum dimension of may exceed 50 nm.

수직 LED의 경우, 일부 실시양태는 향상층의 여기 상태의 인커플링(incoupling)이 가능한한 많은 면적에 걸쳐 이루어질 수 있으며, 여기 상태가 나노입자에 기초한 아웃커플링층으로부터 공기로 아웃커플링될 수 있으므로, 상부 전극으로부터의 농담(shading)의 문제를 해소할 수 있다. 일부 실시양태에서, 향상층은 전기 접촉체로서 작용할 수 있다.For vertical LEDs, some embodiments allow incoupling of the excited states of the enhancement layer over as many areas as possible, where the excited states can be outcoupled from the nanoparticle-based outcoupling layer to air. Therefore, it is possible to solve the problem of shading from the upper electrode. In some embodiments, the enhancement layer may act as an electrical contact.

향상층이 전기 접촉체로서 작용할 경우, 상부로부터 방출된 광의 임의의 농담이 더 이상 존재하지 않는다. 표면 플라즈몬은 평활한 은에서 10 내지 수백 마이크로미터까지 전파될 수 있는데, 이는 재조합 구역으로부터의 여기 상태가 디바이스의 한 위치에서 향상층에 커플링될 수 있으며, 10 내지 수백 마이크로미터까지의 또 다른 위치에서 유리 공간에서 광자에 아웃커플링될 수 있다는 것을 의미한다. 이는 아웃커플링 구조체의 측면 패턴화의 조심스러운 설계에 의하여 전극으로부터의 농담을 배제할 수 있다.When the enhancement layer acts as an electrical contact, there is no longer any shade of light emitted from the top. Surface plasmons can propagate up to 10 to hundreds of micrometers in smooth silver, where excited states from the recombination zone can couple to the enhancement layer at one location in the device, and at another location up to 10 to hundreds of micrometers in the device. means that it can be outcoupled to photons in glass space. This can exclude shading from the electrode by careful design of the side patterning of the outcoupling structure.

나노 크기의 아웃커플링 구조체의 사용은 LED 수율을 증가시킬 수 있는데, 이는 아웃커플링이 웨이퍼 전체에 걸친 층 두께로 인하여 분산을 최소로 하기 위하여 설계된 분산을 가질 수 있기 때문이다. 그래서, 향상층 및 아웃커플링을 갖는 최종 LED는 참조 LED에 비하여 웨이퍼 전체에 걸쳐 적은 변형을 나타낼 수 있다.The use of nano-sized outcoupling structures can increase LED yield, since the outcoupling can have dispersion designed to minimize dispersion due to layer thickness across the wafer. Thus, the final LED with the enhancement layer and outcoupling may exhibit less strain across the wafer compared to the reference LED.

본 발명의 실시양태에 따라 제조된 디바이스는 다양한 전자 제품 또는 중간 부품에 혼입될 수 있는 광범위한 전자 부품 모듈(또는 유닛)에 혼입될 수 있다. 상기 전자 제품 또는 중간 부품의 예는 최종 사용자 제품 제조업자에 의하여 사용될 수 있는 디스플레이 스크린, 조명 디바이스, 예컨대 이산 광원 디바이스 또는 조명 패널 등을 포함할 수 있다. 상기 전자 부품 모듈은 구동 전자부품 및/또는 전원(들)을 임의로 포함할 수 있다. 본 발명에 따라 제조된 디바이스는 그에 혼입된 전자 부품 모듈(또는 유닛) 중 하나 이상을 갖는 광범위한 소비자 제품에 혼입될 수 있다. 상기 소비자 제품은 하나 이상의 광원(들) 및/또는 일부 유형의 시각 디스플레이 중 하나 이상을 포함하는 임의의 유형의 제품을 포함할 수 있다. 상기 소비자 제품의 일부예는 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), 랩톱 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 마이크로 디스플레이, 3D 디스플레이, 차량, 항공 디스플레이, 대면적 벽, 극장 또는 스타디움 스크린 또는 간판을 포함할 수 있다.Devices manufactured according to embodiments of the present invention may be incorporated into a wide variety of electronic component modules (or units) that may be incorporated into a variety of electronic products or intermediate components. Examples of such electronic products or intermediate components may include display screens, lighting devices, such as discrete light source devices or lighting panels, etc. that may be used by an end user product manufacturer. The electronic component module may optionally include driving electronic components and/or power source(s). Devices manufactured in accordance with the present invention may be incorporated into a wide variety of consumer products having one or more of the electronic component modules (or units) incorporated therein. The consumer product may comprise any type of product comprising one or more of one or more light source(s) and/or some type of visual display. Some examples of such consumer products include flat panel displays, computer monitors, medical monitors, televisions, billboards, indoor or outdoor lighting and/or signaling lights, heads-up displays, fully or partially transparent displays, flexible displays, laser printers, telephones, cell phones. , tablet, phablet, personal digital assistant (PDA), laptop computer, digital camera, camcorder, viewfinder, micro display, 3D display, vehicle, aerial display, large-area wall, theater or stadium screen or signage .

상기 소비자 제품의 기타 예는 증강 현실/가상 현실(AR/VR) 디스플레이, 안경 또는 콘택트 렌즈 내 디스플레이 또는 시각 부재(예, 사파이어 칩과 조합된 마이크로 LED), LED 벽지, LED 쥬얼리 및 의복을 포함한다.Other examples of such consumer products include augmented reality/virtual reality (AR/VR) displays, displays or visual elements in glasses or contact lenses (e.g. micro LEDs in combination with sapphire chips), LED wallpaper, LED jewelry and apparel. .

수동 매트릭스 및 능동 매트릭스를 포함하는 개시된 주제에 따라 제조된 디바이스를 제어하는데 다양한 제어 메카니즘을 사용할 수 있다. 다수의 디바이스는 사람에게 쾌적한 온도 범위, 예컨대 18℃ 내지 30℃, 더욱 바람직하게는 실온(20-25℃)에서 사용하고자 하나, 상기 온도 범위에서 벗어나는 온도, 예컨대 -40℃ 내지 +80℃에서 사용될 수 있다.A variety of control mechanisms may be used to control devices fabricated according to the disclosed subject matter, including passive and active matrices. Many devices are intended for use in a temperature range comfortable for humans, such as 18°C to 30°C, more preferably room temperature (20-25°C), but may be used at temperatures outside this temperature range, such as -40°C to +80°C. can

개시된 주제에 따라 제조된 디바이스는 최종 제품으로부터의 광을 제어 및 조종하기 위한 기타 부품을 포함할 수 있다. 상기 부품은 편광기, 컬러 필터 및 액정을 포함한다.Devices made according to the disclosed subject matter may include other components for controlling and manipulating light from the final product. The components include polarizers, color filters and liquid crystals.

개시된 주제의 무기 LED는 GaAs, AlGaAs, GaAsP, AlGaInP, GaP, GaAsP, GaN, InGaN, ZnSe, SiC, Si3N4, Si, Ge, 사파이어, BN, ZnO, AlGaN, 페로브스카이트 및/또는 양자 구속 계를 포함하나 이에 제한되지 않을 수 있는 물질로부터 제조될 수 있다. 양자 구속 계는 입자의 크기가 엑시톤의 보어 반경의 크기 부근이어서 벌크 밴드갭 에너지보다 높은 발광 상태 및 물질의 밴드갭에서의 증가를 초래하는 계를 포함할 수 있다. 예컨대 CdS의 벌크 밴드갭은 약 2.42 eV(~512 ㎚)이면서, 양자점(QD)은 1-8 ㎚의 크기를 가질 경우 약 380 내지 480 ㎚의 CdS 이미터로부터 생성된다. 전계발광 디바이스는 여기 상태 트랜지언트를 감소시키기 위하여 향상층으로부터 잇점을 얻을 수 있는 양자 구속 물질로 이루어질 수 있다. 양자 구속 물질에 기초한 전계발광 디바이스는 아직 상용화되지 않았으며, 이는 상기 계에 대하여 달성되는 효율에서의 개선 이외에 안정성 개선이 존재할 수 있다는 것을 나타낸다. 양자 구속 물질을 사용한 일부 전계발광 디바이스는 유기 또는 무기 수송층과 함께 CdS 양자점과 같은 재조합 구역 내의 무기 양자 구속 물질의 혼합물을 사용할 수 있다. 예컨대 일부 EL 양자점 디바이스는 정공 수송층으로서 NPD 및 전자 수송층으로서 Alq3을 사용할 수 있는 반면, 기타는 정공 수송층으로서 NPD 및 전자 수송층으로서 ZnO 나노입자를 사용할 수 있다. 양자 구속 계는 무기 반도체에만 한정되지는 않는다. 예컨대 EL 디바이스에 사용될 수 있는 방출 양자점으로부터 CsPbBr3과 같은 혼합 유기-무기 페로브스카이트 물질도 마찬가지이다. 기타 무중금속 양자점 물질은 InP/ZnS, CuInS/ZnS, Si, Ge 및 C 또는 펩티드를 포함한다. 통상적으로, QD 물질은 용액 또는 현탁액으로부터 스핀 코팅 또는 접촉 인쇄에 의하여 증착될 수 있다.Inorganic LEDs of the disclosed subject matter are GaAs, AlGaAs, GaAsP, AlGaInP, GaP, GaAsP, GaN, InGaN, ZnSe, SiC, Si 3 N 4 , Si, Ge, sapphire, BN, ZnO, AlGaN, perovskite and/or It may be made from materials which may include, but are not limited to, quantum confinement systems. Quantum confinement systems can include systems in which the size of the particle is near the size of the Bohr radius of the exciton, resulting in an increase in the bandgap of the material and a higher luminescent state than the bulk bandgap energy. For example, the bulk bandgap of CdS is about 2.42 eV (~ 512 nm), and when the quantum dots (QDs) have a size of 1-8 nm, they are generated from a CdS emitter of about 380 to 480 nm. Electroluminescent devices can be made of quantum confinement materials that can benefit from enhancement layers to reduce excited state transients. Electroluminescent devices based on quantum confinement materials have not yet been commercialized, indicating that there may be stability improvements in addition to the improvements in efficiency achieved for these systems. Some electroluminescent devices using quantum confinement materials may use a mixture of inorganic quantum confinement materials within the recombination zone, such as CdS quantum dots, with an organic or inorganic transport layer. For example, some EL quantum dot devices may use NPD as the hole transport layer and Alq 3 as the electron transport layer, while others may use NPD as the hole transport layer and ZnO nanoparticles as the electron transport layer. Quantum confinement systems are not limited to inorganic semiconductors. The same is true of mixed organic-inorganic perovskite materials such as CsPbBr 3 from emitting quantum dots, which can be used for example in EL devices. Other heavy metal-free quantum dot materials include InP/ZnS, CuInS/ZnS, Si, Ge and C or peptides. Typically, QD materials can be deposited by spin coating or contact printing from solution or suspension.

전이 쌍극자 배향은 플라즈몬 커플링 효율 및 커플링 거리에 영향을 미칠 수 있으며, 쌍극자가 수직으로 더 많이 배향될수록 커플링은 증가된다. 그러므로, 수직 배향된 쌍극자는 평면형이거나 또는 거의 평면형인 향상층에 가장 바람직하다. 그러나, 실제로, 향상층의 표면 거칠기로 인하여, 완벽하게 수평인 쌍극자는 평면형 및 거의 평면형인 향상층의 플라즈몬 모드로의 일부 커플링 효율을 가질 수 있다.Transition dipole orientation can affect plasmonic coupling efficiency and coupling distance, with more vertically oriented dipoles increasing coupling. Therefore, vertically oriented dipoles are most desirable for enhancement layers that are planar or nearly planar. In practice, however, due to the surface roughness of the enhancement layer, a perfectly horizontal dipole may have some coupling efficiency to the plasmonic mode of the planar and nearly planar enhancement layer.

개시된 주제의 실시양태에서 사용되는 무기 LED는 LED로부터 광범위한 색상(예, 백색)을 생성하기 위하여 하나 이상의 인광성 이미터와 조합될 수 있다. 인광체(들)는 (a) LED를 캡슐화하는데 사용되는 에폭시에 배치될 수 있거나 또는 (b) 인광체는 LED로부터 원격 배치될 수 있다. 인광체는 LED로부터의 광자를 흡수하며, 더 낮은 에너지의 광자를 재방출하도록 설계된 '하향 전환'층으로서 작용할 수 있다. 사용 가능한 기타 하향 전환 물질은 무기 또는 유기 인광체, 형광, TADF, 양자점, 페로브스카이트 나노결정, 금속 유기 골격체 또는 공유 결합 유기 골격체 물질로 제조될 수 있다. 그러므로, 향상층 및 나노 크기를 갖는 아웃커플링을 포함하는 개시된 주제의 실시양태는 금속 및 유전체 간극 물질을 포함할 수 있으며, 나노입자의 층은 무기 LED 및 인광체 또는 하향 전환층 사이에 배치될 수 있다. LED, 금속, 유전체 간극 물질 및/또는 나노입자 디바이스의 층은 하향 전환 매체를 포함하는 에폭시 또는 필름으로 캡슐화될 수 있다. 하향 전환 물질은 LED, 금속, 유전체 간극 물질 및/또는 나노입자 캡슐화의 층 외부에 배치될 수 있다.Inorganic LEDs used in embodiments of the disclosed subject matter may be combined with one or more phosphorescent emitters to produce a wide range of colors (eg, white) from the LEDs. The phosphor(s) may (a) be disposed in the epoxy used to encapsulate the LED or (b) the phosphor may be disposed remotely from the LED. The phosphor absorbs photons from the LED and can act as a 'down-converting' layer designed to re-emit lower energy photons. Other downconversion materials available may be made of inorganic or organic phosphor, fluorescent, TADF, quantum dots, perovskite nanocrystals, metal organic frameworks or covalently bonded organic framework materials. Thus, embodiments of the disclosed subject matter comprising enhancement layers and nano-sized outcouplings may include metal and dielectric interstitial materials, wherein a layer of nanoparticles may be disposed between an inorganic LED and a phosphor or down-converting layer. have. Layers of LEDs, metals, dielectric interstitial materials and/or nanoparticle devices may be encapsulated with an epoxy or film comprising a down conversion medium. The down conversion material may be disposed outside the layers of the LED, metal, dielectric interstitial material and/or nanoparticle encapsulation.

백색광을 생성하기 위한 기타 선택은 능동 구역으로부터 청색광 및 기판으로부터 황색 발광을 동시에 생성하는, ZnSe 기판 상에서 성장된 호모에피택셜 ZnSe 청색 LED의 사용; 및 Si(또는 SiC 또는 사파이어) 기판 상의 GaN을 포함할 수 있다. 개시된 주제의 하나 이상의 실시양태는 상기 디바이스와 조합될 수 있다.Other options for generating white light include the use of homoepitaxial ZnSe blue LEDs grown on ZnSe substrates, which simultaneously produce blue light from the active region and yellow emission from the substrate; and GaN on a Si (or SiC or sapphire) substrate. One or more embodiments of the disclosed subject matter may be combined with such devices.

개시된 주제의 실시양태에 따라 제조된 디바이스는 GaN계 청색 발광 나노로드 LED가 디스플레이에서 픽셀화된 청색 광원으로서 이산형 무기 LED를 교체하는 QNED 기술(양자점 나노셀)과 조합될 수 있다. GaN 나노로드의 형성은 과학 및 특허 문헌, 예컨대 문헌[Electrically Tunable Diffraction Efficiency from Gratings in Al-doped ZnO" by George et al., Applied Physics Letters 110, 071110 (2017)] 및 "발광 디바이스, 발광 디바이스를 포함하는 픽셀 구조 및 그의 제조 방법"이라는 명칭의 특허 공보 WO2020036278에서 찾아볼 수 있다. 개시된 실시양태는 상기 디바이스와 조합될 수 있다.Devices fabricated according to embodiments of the disclosed subject matter can be combined with QNED technology (quantum dot nanocells) where GaN-based blue emitting nanorod LEDs replace discrete inorganic LEDs as pixelated blue light sources in displays. Formation of GaN nanorods is described in scientific and patent literature, such as Electrically Tunable Diffraction Efficiency from Gratings in Al-doped ZnO" by George et al., Applied Physics Letters 110, 071110 (2017) and "Light-emitting devices, light-emitting devices. A pixel structure comprising the same and a method for manufacturing the same” can be found in patent publication WO2020036278. The disclosed embodiments can be combined with the above device.

일부 실시양태는 향상층 및, 금속, 유전체 간극 물질 및 나노입자의 층을 갖는 나노 크기 아웃커플링 구조체를 포함할 수 있다. 상기 아웃커플링 구조체는 스페이서(또는 방사 또는 플라즈몬 레이저의 자극된 방출에 의한 표면 플라즈몬 증폭) 또는 표면 플라즈몬 폴라리톤(SPP) 스페이서 또는 나노레이저와 조합될 수 있으며, 플라즈몬 에너지를 다시 광자로 전환시킬 것이다.Some embodiments may include an enhancement layer and a nano-sized outcoupling structure having a layer of metal, dielectric interstitial material, and nanoparticles. The outcoupling structure may be combined with a spacer (or surface plasmon amplification by radiation or stimulated emission of a plasmonic laser) or a surface plasmon polariton (SPP) spacer or nanolaser, which will convert the plasmonic energy back to photons .

개시된 주제의 하나 이상의 실시양태를 사용하여 형성된 LED는 웨이퍼 상에서 직접 제조한 후, 선택하고, 배치하여 더 큰 전자 부품 모듈을 생성할 수 있다. 상기 모듈 내에, 향상층을 사용하지 않는 추가의 LED가 존재할 수 있다.LEDs formed using one or more embodiments of the disclosed subject matter can be fabricated directly on a wafer, then selected and placed to create larger electronic component modules. Within the module there may be additional LEDs that do not use enhancement layers.

일부 실시양태에서, 향상층 및 아웃커플링 구조체로 형성된 LED는 웨이퍼 또는 기판 상에 직접 패턴화한 후, 전자 부품 모듈에 혼입시킬 수 있다. 그러한 경우에서, 디바이스(예, 이상적인 피크 파장)를 배제시키고자 할 경우, 디바이스 상에 아웃커플링층을 포함하지 않아서 배제될 수 있는데, 이는 향상층을 포함하지 않는 것이 LED를 더 어둡게 하기 때문이다. 단일 기판 상에서 적색, 녹색, 청색(RGB) 풀 컬러 모듈을 패턴화하는 일부 실시양태에서, 적어도 하나의 컬러 서브픽셀은 향상층 및 아웃커플링을 가질 수 있다.In some embodiments, LEDs formed with the enhancement layer and the outcoupling structure can be patterned directly on a wafer or substrate and then incorporated into an electronic component module. In such a case, if it is desired to exclude a device (eg, an ideal peak wavelength), it can be excluded by not including an outcoupling layer on the device, since not including an enhancement layer makes the LED darker. In some embodiments of patterning red, green, blue (RGB) full color modules on a single substrate, at least one color subpixel may have an enhancement layer and outcoupling.

개시된 주제의 실시양태에 의하면, 발광 다이오드 및/또는 디바이스(LED)가 제공될 수 있다. 예컨대 도 17에 도시한 바와 같이 LED는 기판, 애노드(또는 p형 접촉체), 캐소드(n형 접촉체) 및, 애노드와 캐소드 사아에 배치된 재조합 구역 및 향상층을 포함할 수 있다. 재조합 구역은 무기 반도전성 양자 우물을 포함할 수 있다. 실시양태에 의하면, 발광 디바이스는 하나 이상의 디바이스, 예컨대 소비자 제품, 전자 부품 모듈, 조명 패널 및/또는 간판 또는 디스플레이에 혼입될 수 있다.According to embodiments of the disclosed subject matter, a light emitting diode and/or device (LED) may be provided. For example, as shown in FIG. 17 , an LED may include a substrate, an anode (or p-type contact), a cathode (n-type contact), and an enhancement layer and a recombination zone disposed between the anode and cathode. The recombination zone may include an inorganic semiconducting quantum well. According to embodiments, the light emitting device may be incorporated into one or more devices, such as consumer products, electronic component modules, lighting panels and/or signs or displays.

하기 표 1은 LED 물질 및 잠재적 향상층 및/또는 금속 나노입자 물질 및 입자 크기 범위의 비제한적인 예를 제시하며, 1.5의 굴절률을 갖는 향상층 및 금속 나노 크기 물질 사이의 유전체층을 추정하며, 나노입자의 단분산 단일층을 추정한다. 입자 크기는 나노큐브로서 추정될 수 있으며, 가변 길이 축을 갖는 입자는 상이한 범위를 가질 수 있다.Table 1 below provides non-limiting examples of LED materials and potential enhancement layer and/or metal nanoparticle materials and particle size ranges, and estimates a dielectric layer between the enhancement layer and the metal nano-sized material having a refractive index of 1.5 and nano Assume a monodisperse monolayer of particles. The particle size can be estimated as nanocubes, and particles with variable length axes can have different ranges.

Figure pat00001
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나노입자가 함께 응집될 경우, 아웃커플링의 공명 파장은 증가될 수 있다. 예컨대 균일한 UV 공명 입자의 큰 응집은 IR NPA 공명을 달성할 수 있다. 그래서, 응집을 고려하면, LED 반도체 물질 및 나노입자 아웃커플링 물질 및 크기 분포의 일부 바람직한 실시양태가 제공된다. 하기 표 2는 1.5의 굴절률을 갖는 향상층 및 금속 나노 크기 물질 사이의 유전체층을 추정하며, 나노입자 응집을 허용하는, LED 물질 및 잠재적 향상층 및/또는 금속 나노입자 물질 및 입자 크기 범위의 비제한적인 예를 제시한다.When the nanoparticles aggregate together, the resonance wavelength of the outcoupling can be increased. For example, large agglomeration of uniform UV resonant particles can achieve IR NPA resonance. So, given agglomeration, some preferred embodiments of LED semiconductor materials and nanoparticle outcoupling materials and size distributions are provided. Table 2 below estimates the dielectric layer between the metal nano-sized material and the enhancement layer having a refractive index of 1.5, and allows for nanoparticle agglomeration, without limitation of LED materials and potential enhancement layers and/or metal nanoparticle materials and particle size ranges. give a typical example.

Figure pat00002
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상기 기재된 바와 같이, 개시된 주제의 실시양태는 무기 발광층, 제1 전극층(예, 향상층) 및 아웃커플링 구조체를 포함할 수 있는 디바이스를 제공할 수 있다. 제1 전극층은 총 비방사성 붕괴 속도 상수가 총 방사성 붕괴 속도 상수와 동일한 거리인 미리 결정된 임계 거리만큼 무기 발광층으로부터 이격될 수 있다. 디바이스는 무기 발광층 위에 배치된 적어도 하나의 컬러 필터 및 적어도 하나의 하향 전환층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디바이스는 무기 수송 물질을 포함할 수 있다. 디바이스는 무기 수송 물질 및/또는 유기 수송 물질을 포함할 수 있다.As described above, embodiments of the disclosed subject matter may provide devices that may include an inorganic light emitting layer, a first electrode layer (eg, enhancement layer), and an outcoupling structure. The first electrode layer may be spaced apart from the inorganic light emitting layer by a predetermined threshold distance, wherein the total nonradiative decay rate constant is equal to the total radioactive decay rate constant. The device may include at least one of at least one color filter and at least one down conversion layer disposed over the inorganic light emitting layer. The device may include an inorganic transport material. The device may include an inorganic transport material and/or an organic transport material.

디바이스의 제1 전극층은 금속, 금속 필름과 유전체층의 스택, 플라즈몬계, 하이퍼볼릭 메타물질 및/또는 임의로 활성 메타물질 중 적어도 하나일 수 있다. 제1 전극층은 Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ru, Pd, In, Bi 및/또는 Ca 중 적어도 하나일 수 있다. 제1 전극층은 5 ㎚ 내지 1,000 ㎚의 두께를 가질 수 있다. 상기 물질은 적층 또는 층상화될 수 있으며, 복수의 층을 가질 수 있다. 복수의 층의 각각의 층은 복수의 유닛 셀 하위 구성요소 층을 갖는 유닛 셀을 포함할 수 있다. 각각의 유닛 셀은 제1 유닛 셀 하위 구성요소 및 제2 유닛 셀 하위 구성요소를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 제1 전극층은 추가의 물질로 패턴화될 수 있거나 또는 나노 크기 홀로 패턴화될 수 있다.The first electrode layer of the device may be at least one of a metal, a stack of metal films and dielectric layers, a plasmonic, hyperbolic metamaterial and/or optionally an active metamaterial. The first electrode layer may be at least one of Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ru, Pd, In, Bi, and/or Ca. The first electrode layer may have a thickness of 5 nm to 1,000 nm. The material may be layered or layered and may have multiple layers. Each layer of the plurality of layers may include a unit cell having a plurality of unit cell subcomponent layers. Each unit cell may have a first unit cell subcomponent and a second unit cell subcomponent. In some embodiments, the first electrode layer can be patterned with additional materials or can be patterned with nano-sized holes.

디바이스의 아웃커플링 구조체는 적어도 하나의 Ag 입자, Al 입자, Ag-Al 합금, Au 입자, Au-Ag 합금, 유전 물질, 반도체 물질, 금속의 합금, 유전 물질의 혼합물, 하나 이상의 물질의 스택 및/또는 1종의 물질의 코어로부터 형성되고 상이한 유형의 물질의 외피로 코팅된 복수의 나노입자를 포함할 수 있다. 아웃커플링 구조체는 용액으로부터 형성된 콜로이드 합성 나노입자인 복수의 나노입자를 포함할 수 있다. 아웃커플링 구조체는 미리 결정된 어레이 피치를 갖는 주기적 어레이로 배열된 복수의 나노입자를 포함할 수 있다. 아웃커플링 구조체는 비주기적 어레이로 배열된 복수의 나노입자를 포함할 수 있다. 복수의 나노입자의 형상은 정육면체, 구, 회전타원체, 원통, 평행 육면체, 막대 형상, 별 형상, 피라미드 및 다면 입체 물체 중 적어도 하나일 수 있다.The outcoupling structure of the device comprises at least one Ag particle, an Al particle, an Ag-Al alloy, an Au particle, an Au-Ag alloy, a dielectric material, a semiconductor material, an alloy of a metal, a mixture of dielectric materials, a stack of one or more materials, and or a plurality of nanoparticles formed from a core of one material and coated with a shell of a different type of material. The outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles that are colloidal synthetic nanoparticles formed from solution. The outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles arranged in a periodic array having a predetermined array pitch. The outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles arranged in an aperiodic array. The shape of the plurality of nanoparticles may be at least one of a cube, a sphere, a spheroid, a cylinder, a parallelepiped, a rod shape, a star shape, a pyramid, and a polyhedral object.

아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 디바이스는 상기 물질 및 복수의 나노입자 사이에 배치된 접착층을 포함할 수 있다. 나노입자의 적어도 하나의 성질은 발광층에 의하여 방출된 광의 스펙트럼을 변경시키거나 또는 발광층에 의하여 방출된 광의 각도 의존성을 변경시키기 위하여 선택될 수 있다. 선택된 성질은 나노입자의 크기, 나노입자의 조성 및/또는 나노입자의 분포일 수 있다. 디바이스는 복수의 나노입자 위에 배치된 적어도 하나의 추가의 층을 포함할 수 있다. 추가의 층은 제1 전극층 아래의 굴절률과 부합할 수 있다. 추가의 층의 두께는 3,000 ㎚ 내지 1,000 ㎚ 및/또는 1,000 ㎚ 내지 10 ㎚일 수 있다. 추가의 층은 투명할 수 있다. 일부 실시양태에서, 디바이스는 제1 전극 및 복수의 나노입자 사이에 배치된 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 디바이스는 유기 수송 물질을 포함할 수 있다.The outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles, and the device may include an adhesive layer disposed between the material and the plurality of nanoparticles. At least one property of the nanoparticles may be selected to alter the spectrum of light emitted by the emissive layer or to alter the angular dependence of the light emitted by the emissive layer. The properties selected may be the size of the nanoparticles, the composition of the nanoparticles and/or the distribution of the nanoparticles. The device may include at least one additional layer disposed over the plurality of nanoparticles. The additional layer may match the refractive index under the first electrode layer. The thickness of the additional layer may be between 3,000 nm and 1,000 nm and/or between 1,000 nm and 10 nm. Additional layers may be transparent. In some embodiments, a device may include a material disposed between the first electrode and the plurality of nanoparticles. In some embodiments, the device may include an organic transport material.

아웃커플링 구조체는 금속, 유전 물질 및/또는 금속과 유전 물질의 하이브리드 중 적어도 하나를 포함하는 복수의 나노입자를 포함할 수 있다. 복수의 나노입자는 산화물층으로 코팅될 수 있으며, 산화물층의 두께는 복수의 나노입자 또는 나노패치 안테나의 플라즈몬 공명 파장을 조정하기 위해 선택된다. 복수의 나노입자 중 적어도 하나의 크기는 5 ㎚ 내지 1,000 ㎚일 수 있다. 복수의 나노입자 중 적어도 하나는 복수의 나노입자 사이에 측면 전도를 제공하는 추가의 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 아웃커플링 구조체는 코팅되는 복수의 나노입자를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 아웃커플링 구조체는 금속성이며 비금속성 코팅으로 코팅된 복수의 나노입자를 가질 수 있다.The outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles comprising at least one of a metal, a dielectric material, and/or a hybrid of a metal and a dielectric material. The plurality of nanoparticles may be coated with an oxide layer, the thickness of which is selected to tune the plasmon resonance wavelength of the plurality of nanoparticles or nanopatch antennas. The size of at least one of the plurality of nanoparticles may be 5 nm to 1,000 nm. At least one of the plurality of nanoparticles may include an additional material that provides lateral conduction between the plurality of nanoparticles. In some embodiments, the outcoupling structure may comprise a plurality of nanoparticles that are coated. In some embodiments, the outcoupling structure may have a plurality of nanoparticles coated with a metallic, non-metallic coating.

디바이스의 무기 발광층은 GaAs, AlGaAs, GaAsP, AlGaInP, GaP, GaAsP, GaN, InGaN, ZnSe, SiC, Si3N4, Si, Ge, 사파이어, BN, ZnO, AlGaN, 페로브스카이트 및/또는 양자 구속 계 중 적어도 하나일 수 있다. 무기 발광층은 전계발광일 수 있으며, CdS 양자점, 유기 수송층 및/또는 무기 수송층과 같은 무기 양자 구속 물질의 혼합물을 포함하는 양자 구속 물질을 포함할 수 있다.The inorganic light emitting layer of the device is GaAs, AlGaAs, GaAsP, AlGaInP, GaP, GaAsP, GaN, InGaN, ZnSe, SiC, Si 3 N 4 , Si, Ge, Sapphire, BN, ZnO, AlGaN, perovskite and/or quantum It may be at least one of the constraint systems. The inorganic emissive layer may be electroluminescent and may comprise a quantum confinement material comprising a mixture of inorganic quantum confinement materials such as CdS quantum dots, an organic transport layer and/or an inorganic transport layer.

디바이스의 무기 발광층은 GaAs 및/또는 AlGaAs 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 아웃커플링 구조체는 Ag, Au, ITO, Si 및/또는 Ge 중 적어도 하나일 수 있는 복수의 나노입자를 포함한다. 나노입자의 크기는 100-250 ㎚일 수 있으며, 디바이스에 의하여 방출된 광의 파장은 760 ㎚ 내지 2,000 ㎚일 수 있다.The inorganic light emitting layer of the device may comprise at least one of GaAs and/or AlGaAs, wherein the outcoupling structure comprises a plurality of nanoparticles, which may be at least one of Ag, Au, ITO, Si and/or Ge. The size of the nanoparticles may be 100-250 nm, and the wavelength of light emitted by the device may be 760 nm to 2,000 nm.

일부 실시양태에서, 디바이스의 무기 발광층은 AlGaAs, GaAsP, AlGaInP 및/또는 GaP 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함하며, 나노입자는 Ag, Au, SiO2, Si 및/또는 Ge 중 적어도 하나를 포함한다. 나노입자의 크기는 75-200 ㎚일 수 있으며, 디바이스에 의하여 방출된 광의 파장은 610-760 ㎚ 초과일 수 있다.In some embodiments, the inorganic light emitting layer of the device may comprise at least one of AlGaAs, GaAsP, AlGaInP and/or GaP, wherein the outcoupling structure comprises a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles are Ag, Au, SiO 2 , at least one of Si and/or Ge. The size of the nanoparticles may be 75-200 nm, and the wavelength of light emitted by the device may be greater than 610-760 nm.

일부 실시양태에서, 디바이스의 무기 발광층은 GaAsP, AlGaInP 및/또는 GaP 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함하며, 나노입자는 Ag, Au, SiO2, Si 및/또는 Ge 중 적어도 하나일 수 있다. 나노입자의 크기는 60-150 ㎚일 수 있으며, 디바이스에 의하여 방출된 광의 파장은 590-610 ㎚일 수 있다.In some embodiments, the inorganic light emitting layer of the device may comprise at least one of GaAsP, AlGaInP and/or GaP, wherein the outcoupling structure comprises a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles are Ag, Au, SiO 2 , It may be at least one of Si and/or Ge. The size of the nanoparticles may be 60-150 nm, and the wavelength of light emitted by the device may be 590-610 nm.

일부 실시양태에서, 디바이스의 무기 발광층은 GaAsP, AlGaInP 및/또는 GaP 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함하며, 나노입자는 Au, SiO2, Si 및/또는 Ge 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 나노입자의 크기는 50-100 ㎚일 수 있으며, 디바이스에 의하여 방출된 광의 파장은 570-590 ㎚일 수 있다.In some embodiments, the inorganic light emitting layer of the device may comprise at least one of GaAsP, AlGaInP and/or GaP, wherein the outcoupling structure comprises a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles comprise Au, SiO 2 , Si and / or at least one of Ge, the size of the nanoparticles may be 50-100 nm, and the wavelength of light emitted by the device may be 570-590 nm.

일부 실시양태에서, 디바이스의 무기 발광층은 GaAsP, AlGaInP, GaP 및/또는 InGaN/GaN 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 나노입자는 Ag, Al, Rh, Pt, SiO2, Si, Ge 및/또는 TiO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 나노입자의 크기는 40-125 ㎚이며 및/또는 디바이스에 의하여 방출된 광의 파장은 500-570 ㎚일 수 있다.In some embodiments, the inorganic light emitting layer of the device may comprise at least one of GaAsP, AlGaInP, GaP, and/or InGaN/GaN. The outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles may include at least one of Ag, Al, Rh, Pt, SiO 2 , Si, Ge, and/or TiO 2 , wherein the nanoparticles The size may be 40-125 nm and/or the wavelength of light emitted by the device may be 500-570 nm.

일부 실시양태에서, 디바이스의 무기 발광층은 ZnSe, InGaN, SiC 및/또는 Si 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 나노입자는 Ag, Al, Rh, Pt 및/또는 TiO2 중 적어도 하나를 포함하며, 나노입자의 크기는 40-125 ㎚일 수 있으며 및/또는 디바이스에 의하여 방출된 광의 파장은 450-500 ㎚일 수 있다.In some embodiments, the inorganic light emitting layer of the device can comprise at least one of ZnSe, InGaN, SiC and/or Si, wherein the outcoupling structure can comprise a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles are Ag; at least one of Al, Rh, Pt and/or TiO 2 , wherein the size of the nanoparticles may be 40-125 nm and/or the wavelength of light emitted by the device may be 450-500 nm.

일부 실시양태에서, 디바이스의 무기 발광층은 InGaAs를 포함할 수 있으며, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 나노입자는 Al, Rh, Pt 및/또는 TiO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 나노입자의 크기는 50-100 ㎚일 수 있으며, 디바이스에 의하여 방출된 광의 파장은 400-450 ㎚일 수 있다.In some embodiments, the inorganic light emitting layer of the device can comprise InGaAs, wherein the outcoupling structure can comprise a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles are at least one of Al, Rh, Pt and/or TiO 2 may include, and the size of the nanoparticles may be 50-100 nm, and the wavelength of light emitted by the device may be 400-450 nm.

일부 실시양태에서, 디바이스의 무기 발광층은 다이아몬드, BN, AlN AlGaN 및/또는 AlGaInN 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 나노입자는 Al, Rh, Pt 및/또는 TiO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 나노입자의 크기는 30-75 ㎚일 수 있으며, 디바이스에 의하여 방출된 광의 파장은 200 ㎚ 내지 400 ㎚일 수 있다.In some embodiments, the inorganic light emitting layer of the device can comprise at least one of diamond, BN, AlN AlGaN and/or AlGaInN, wherein the outcoupling structure can comprise a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles are Al; It may include at least one of Rh, Pt and/or TiO 2 , the size of the nanoparticles may be 30-75 nm, and the wavelength of light emitted by the device may be 200 nm to 400 nm.

디바이스의 무기 발광층은 황색 인광체를 갖는 청색 발광 다이오드를 포함할 수 있으며, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 나노입자는 Ag, Al, Rh, Pt 및/또는 TiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 나노입자의 크기는 40-125 ㎚일 수 있으며, 백색광이 디바이스에 의하여 방출될 수 있다.The inorganic light emitting layer of the device may comprise a blue light emitting diode having a yellow phosphor, wherein the outcoupling structure may comprise a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles are composed of Ag, Al, Rh, Pt and/or TiO 2 . and at least one selected from the group consisting of, wherein the size of the nanoparticles may be 40-125 nm, and white light may be emitted by the device.

디바이스의 무기 발광층은 GaAs 및/또는 AlGaAs 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 나노입자는 Ag, Au, ITO, Si, Ge, SiO2, Al, Rh 및/또는 Pt 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 나노입자의 크기는 5-250 ㎚일 수 있으며, 디바이스에 의하여 방출된 광의 파장은 760 ㎚ 내지 2,000 ㎚일 수 있다.The inorganic light emitting layer of the device may include at least one of GaAs and/or AlGaAs, wherein the outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles are Ag, Au, ITO, Si, Ge, SiO 2 , Al, Rh and/or Pt, the size of the nanoparticles may be 5-250 nm, and the wavelength of light emitted by the device may be 760 nm to 2,000 nm.

디바이스의 무기 발광층은 AlGaAs, GaAsP, AlGaInP 및/또는 GaP 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 나노입자는 Ag, Au, SiO2, Al, Rh, Pt, Si 및/또는 Ge 중 적어도 하나를 포함하며, 나노입자의 크기는 5-200 ㎚일 수 있으며, 디바이스에 의하여 방출된 광의 파장은 610-760 ㎚일 수 있다.The inorganic light emitting layer of the device may include at least one of AlGaAs, GaAsP, AlGaInP and/or GaP, wherein the outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles are Ag, Au, SiO 2 , Al , Rh, Pt, Si and/or Ge, wherein the size of the nanoparticles may be 5-200 nm, and the wavelength of light emitted by the device may be 610-760 nm.

디바이스의 무기 발광층은 AlGaAs, GaAsP, AlGaInP 및/또는 GaP 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 나노입자 Ag, Au, SiO2, Al, Rh, Pt, Si 및/또는 Ge 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 나노입자의 크기는 5-150 ㎚일 수 있으며, 디바이스에 의하여 방출된 광의 파장은 590-610 ㎚일 수 있다.The inorganic light emitting layer of the device may comprise at least one of AlGaAs, GaAsP, AlGaInP and/or GaP, wherein the outcoupling structure may comprise a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles Ag, Au, SiO 2 , Al , Rh, Pt, Si and/or Ge, the size of the nanoparticles may be 5-150 nm, and the wavelength of light emitted by the device may be 590-610 nm.

디바이스의 무기 발광층은 GaAsP, AlGaInP 및/또는 GaP로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 나노입자는 Ag, Au, SiO2, Al, Rh, Pt, Si 및/또는 Ge 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 나노입자의 크기는 5-100 ㎚일 수 있으며, 디바이스에 의하여 방출된 광의 파장은 570-590 ㎚일 수 있다.The inorganic light emitting layer of the device may include at least one selected from the group consisting of GaAsP, AlGaInP and/or GaP, wherein the outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles are Ag, Au, SiO 2 , Al, Rh, Pt, Si and/or Ge, the size of the nanoparticles may be 5-100 nm, and the wavelength of light emitted by the device may be 570-590 nm.

디바이스의 무기 발광층은 GaAsP, AlGaInP, GaP 및/또는 InGaN/GaN 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 나노입자는 Ag, Al, Rh, Pt, SiO2, TiO2, Si 및/또는 Ge 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 나노입자의 크기는 5-125 ㎚일 수 있으며 및/또는 디바이스에 의하여 방출된 광의 파장은 500-570 ㎚일 수 있다.The inorganic light emitting layer of the device may comprise at least one of GaAsP, AlGaInP, GaP and/or InGaN/GaN, wherein the outcoupling structure may comprise a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles are Ag, Al, Rh, may comprise at least one of Pt, SiO 2 , TiO 2 , Si and/or Ge, the size of the nanoparticles may be 5-125 nm and/or the wavelength of light emitted by the device may be 500-570 nm can

디바이스의 무기 발광층은 Se, InGaN, SiC 및/또는 Si 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 나노입자는 Ag, Al, Rh, Pt 및/또는 TiO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 나노입자의 크기는 5-125 ㎚일 수 있으며, 디바이스에 의하여 방출된 광의 파장은 450-500 ㎚일 수 있다.The inorganic light emitting layer of the device may include at least one of Se, InGaN, SiC and/or Si, wherein the outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles include Ag, Al, Rh, Pt and / or at least one of TiO 2 , the size of the nanoparticles may be 5-125 nm, and the wavelength of light emitted by the device may be 450-500 nm.

디바이스의 무기 발광층 InGaAs를 포함하며, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 나노입자는 Al, Rh, Pt 및/또는 TiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 나노입자의 크기는 5-100 ㎚일 수 있으며, 디바이스에 의하여 방출된 광의 파장은 400-450 ㎚일 수 있다.The inorganic light emitting layer of the device comprises InGaAs, wherein the outcoupling structure can comprise a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles can comprise at least one selected from the group consisting of Al, Rh, Pt and/or TiO 2 And, the size of the nanoparticles may be 5-100 nm, and the wavelength of light emitted by the device may be 400-450 nm.

디바이스의 무기 발광층은 다이아몬드(235 ㎚), BN, AlN, AlGaN 및/또는 AlGaInN 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 나노입자는 Al, Rh, Pt 및/또는 TiO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 나노입자의 크기는 5-75 ㎚일 수 있으며, 디바이스에 의하여 방출된 광의 파장은 200 ㎚ 내지 400 ㎚일 수 있다.The inorganic light emitting layer of the device may comprise at least one of diamond (235 nm), BN, AlN, AlGaN and/or AlGaInN, wherein the outcoupling structure may comprise a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles are Al; It may include at least one of Rh, Pt and/or TiO 2 , the size of the nanoparticles may be 5-75 nm, and the wavelength of light emitted by the device may be 200 nm to 400 nm.

디바이스의 무기 발광층은 황색 인광체를 갖는 청색 발광 다이오드를 포함할 수 있으며, 여기서 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 나노입자는 Al, Rh, Pt 및/또는 TiO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 나노입자의 크기는 5-125 ㎚일 수 있으며, 디바이스에 의하여 방출된 광은 백색광일 수 있다.The inorganic light emitting layer of the device may comprise a blue light emitting diode having a yellow phosphor, wherein the outcoupling structure may comprise a plurality of nanoparticles, wherein the nanoparticles are at least one of Al, Rh, Pt and/or TiO 2 . may include, the size of the nanoparticles may be 5-125 nm, and the light emitted by the device may be white light.

디바이스는 제1 전극 위에 배치된 물질을 포함할 수 있으며, 상기 물질은 제1 전극층 위에 배치된 유전체층일 수 있으며, 전기 접촉층은 유전체층 위에 배치될 수 있다. 상기 물질은 전기 접촉층 및 제1 전극층 사이에서 전압 조정가능 굴절률 물질을 포함할 수 있다. 전압 조정가능 굴절률 물질은 알루미늄 도핑된 산화아연일 수 있다. 상기 물질은 절연층을 포함할 수 있다.The device may include a material disposed over the first electrode, the material may be a dielectric layer disposed over the first electrode layer, and the electrical contact layer may be disposed over the dielectric layer. The material may include a voltage tunable refractive index material between the electrical contact layer and the first electrode layer. The voltage tunable refractive index material may be aluminum doped zinc oxide. The material may include an insulating layer.

제1 전극층은 나노 크기의 피쳐를 포함할 수 있다. 나노 크기의 피쳐는 제1 전극층의 깊이를 통하여 적어도 부분적으로 에칭될 수 있다. 나노 크기의 피쳐는 제1 전극층 위에 배치되거나 또는 제1 전극층 위에 배치된 간극 물질 위에 배치된 불스아이 패턴을 포함할 수 있다. 나노 크기의 피쳐는 제1 전극층의 적어도 하나의 면 위에 배치될 수 있다. 최소 방향에서 나노 크기의 피쳐의 크기는 적어도 10 ㎚, 적어도 20 ㎚ 및/또는 50 ㎚ 내지 750 ㎚일 수 있다. 일부 실시양태에서, 나노 크기 홀의 패턴의 배열은 나노 크기 홀, 나노 크기 홀의 랜덤 배열 및/또는 홀의 의사 랜덤 배열의 어레이일 수 있다.The first electrode layer may include nano-sized features. The nano-sized features may be etched at least partially through the depth of the first electrode layer. The nano-sized features may include a bullseye pattern disposed over the first electrode layer or disposed over an interstitial material disposed over the first electrode layer. The nano-sized features may be disposed on at least one side of the first electrode layer. The size of the nanoscale features in the minimum direction may be at least 10 nm, at least 20 nm, and/or between 50 nm and 750 nm. In some embodiments, the arrangement of the pattern of nano-sized holes may be an array of nano-sized holes, a random arrangement of nano-sized holes, and/or a pseudo-random arrangement of holes.

개시된 주제의 실시양태에서, 디바이스는 무기 발광층, 제1 전극층, 아웃커플링 구조체, 제1 전극과 아웃커플링 구조체 사이에 배치된 물질을 포함할 수 있다. 제1 전극층은 총 비방사성 붕괴 속도 상수가 총 방사성 붕괴 속도 상수와 동일한 거리인 미리 결정된 임계 거리만큼 무기 발광층으로부터 이격될 수 있다. 디바이스는 유기 수송 물질을 포함할 수 있다.In embodiments of the disclosed subject matter, a device may include an inorganic light emitting layer, a first electrode layer, an outcoupling structure, and a material disposed between the first electrode and the outcoupling structure. The first electrode layer may be spaced apart from the inorganic light emitting layer by a predetermined threshold distance, wherein the total nonradiative decay rate constant is equal to the total radioactive decay rate constant. The device may include an organic transport material.

디바이스의 제1 전극층은 금속, 금속 필름과 유전체층의 스택, 플라즈몬계, 하이퍼볼릭 메타물질 및/또는 광학 활성 메타물질 중 적어도 하나일 수 있다. 제1 전극층은 Ag, Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ru, Pd, In, Bi 및/또는 Ca 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디바이스의 제1 전극층은 나노 크기 홀로 패턴화될 수 있다.The first electrode layer of the device may be at least one of a metal, a stack of metal films and dielectric layers, a plasmonic, hyperbolic metamaterial, and/or an optically active metamaterial. The first electrode layer includes at least one of Ag, Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ru, Pd, In, Bi and/or Ca can do. The first electrode layer of the device may be patterned with nano-scale holes.

디바이스의 무기 발광층은 GaAs, AlGaAs, GaAsP, AlGaInP, GaP, GaAsP, GaN, InGaN, ZnSe, SiC, Si3N4, Si, Ge, 사파이어, BN, ZnO, AlGaN, 페로브스카이트 및/또는 양자 구속 계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 양자 구속 계는 엑시톤의 보어 반경의 크기를 갖는 입자를 포함할 수 있다. 양자 구속 계는 혼합 유기-무기 페로브스카이트 물질, CsPbBr3, InP/ZnS, CuInS/ZnS, Si, Ge, C 및/또는 펩티드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The inorganic light emitting layer of the device is GaAs, AlGaAs, GaAsP, AlGaInP, GaP, GaAsP, GaN, InGaN, ZnSe, SiC, Si 3 N 4 , Si, Ge, Sapphire, BN, ZnO, AlGaN, perovskite and/or quantum It may include at least one of the constraint systems. A quantum confinement system may include particles having the size of an exciton's Bohr radius. The quantum confinement system may comprise at least one of a mixed organic-inorganic perovskite material, CsPbBr 3 , InP/ZnS, CuInS/ZnS, Si, Ge, C and/or peptide.

디바이스의 아웃커플링 구조체는 Ag 입자, Al 입자, Ag-Al 합금, Au 입자, Au-Ag 합금, 유전 물질, 반도체 물질, 금속의 합금, 유전 물질의 혼합물, 하나 이상의 물질의 스택 및/또는 1종의 물질의 코어 중 적어도 하나로부터 형성되고 상이한 유형의 물질의 외피로 코팅된 복수의 나노입자를 포함할 수 있다. 아웃커플링 구조체는 용액으로부터 형성된 콜로이드 합성 나노입자인 복수의 나노입자를 포함할 수 있다. 아웃커플링 구조체는 주기적 어레이로 배열된 복수의 나노입자를 포함할 수 있다. 주기적 어레이는 미리 결정된 어레이 피치를 가질 수 있다. 아웃커플링 구조체는 비주기적 어레이로 배열된 복수의 나노입자를 포함할 수 있다. 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 여기서 복수의 나노입자의 형상은 정육면체, 구, 회전타원체, 원통, 평행 육면체, 막대 형상, 별 형상, 피라미드 및/또는 다면 입체 물체로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나이다. 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 디바이스는 물질 및 복수의 나노입자 사이에 배치된 접착층을 포함할 수 있다. 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 복수의 나노입자 중 적어도 하나는 복수의 나노입자 사이에 측면 전도를 제공하는 추가의 물질을 포함할 수 있다.The outcoupling structure of the device may include Ag particles, Al particles, Ag-Al alloys, Au particles, Au-Ag alloys, dielectric materials, semiconductor materials, alloys of metals, mixtures of dielectric materials, stacks of one or more materials, and/or one and may comprise a plurality of nanoparticles formed from at least one of the cores of a species of material and coated with a shell of a different type of material. The outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles that are colloidal synthetic nanoparticles formed from solution. The outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles arranged in a periodic array. The periodic array may have a predetermined array pitch. The outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles arranged in an aperiodic array. The outcoupling structure may comprise a plurality of nanoparticles, wherein the shape of the plurality of nanoparticles is comprised of a cube, a sphere, a spheroid, a cylinder, a parallelepiped, a rod-shaped, a star-shaped, a pyramid, and/or a polyhedral object. at least one selected from the group. The outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles, and the device may include a material and an adhesive layer disposed between the plurality of nanoparticles. The outcoupling structure may include a plurality of nanoparticles, and at least one of the plurality of nanoparticles may include an additional material that provides lateral conduction between the plurality of nanoparticles.

디바이스의 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함할 수 있으며, 디바이스는 복수의 나노입자 위에 배치된 적어도 하나의 추가의 층을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 추가의 층은 디바이스를 봉지할 수 있다. 적어도 하나의 추가의 층은 하나 이상의 이미터 분자를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 추가의 층은 1.01 및 5 사이의 굴절률을 가질 수 있다. 적어도 하나의 추가의 층은 디바이스의 방출의 색상 또는 효율을 변경시킬 수 있다.The outcoupling structure of the device may include a plurality of nanoparticles, and the device may include at least one additional layer disposed over the plurality of nanoparticles. At least one additional layer may encapsulate the device. The at least one additional layer may include one or more emitter molecules. The at least one additional layer may have an index of refraction between 1.01 and 5. The at least one additional layer may change the color or efficiency of the emission of the device.

개시된 주제의 실시양태에 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 실시양태에 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 발명의 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, 곡면 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 의료용 모니터, 텔레비젼, 광고판, 실내 또는 실외 조명 및/또는 신호용 라이트, 헤드업 디스플레이, 완전 또는 부분 투명 디스플레이, 플렉시블 디스플레이, 롤러블 디스플레이, 폴더블 디스플레이, 스트레처블 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, 광요법 디바이스, 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. Devices fabricated in accordance with embodiments of the disclosed subject matter may be incorporated within a wide variety of electronic component modules (or units) that may be incorporated within various electronic products or intermediate components. Examples of such electronic products or intermediate components include display screens, light emitting devices such as individual light source devices or lighting panels that can be used by end consumer product producers, and the like. Such electronic component modules may optionally include drive electronics and/or power source(s). Devices fabricated in accordance with embodiments of the present invention may be incorporated into a wide variety of consumer products that include one or more electronic component modules (or units) therein. A consumer product comprising an OLED comprising a compound of the present invention in an organic layer within the OLED is disclosed. Such consumer products would include any kind of product comprising one or more light source(s) and/or one or more visual displays of any kind. Some examples of such consumer products are flat panel displays, curved displays, computer monitors, medical monitors, televisions, billboards, indoor or outdoor lighting and/or signaling lights, head-up displays, fully or partially transparent displays, flexible displays, rollable displays. , foldable displays, stretchable displays, laser printers, telephones, cell phones, tablets, phablets, personal digital assistants (PDAs), wearable devices, laptop computers, digital cameras, camcorders, viewfinders, micro displays (2 inches diagonally) displays), 3D displays, virtual or augmented reality displays, vehicles, video walls including multiple displays tiled together, theater or stadium screens, phototherapy devices, and signage. A variety of control mechanisms, including passive matrix and active matrix, can be used to control devices fabricated in accordance with the present invention. Many devices are intended for use in a temperature range conducive to human comfort, such as 18°C to 30°C, more preferably room temperature (20°C to 25°C), but outside this temperature range, such as -40°C to +80°C. can also be used in

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. The materials and structures described herein may have applications in devices other than OLEDs. For example, other optoelectronic devices such as organic solar cells and organic photodetectors may use the materials and structures. More generally, organic devices, such as organic transistors, may use the above materials and structures.

용어 "할로", "할로겐" 또는 "할라이드"는 상호교환적으로 사용되며, 불소, 염소, 브롬 및 요오드를 지칭한다. The terms “halo”, “halogen” or “halide” are used interchangeably and refer to fluorine, chlorine, bromine and iodine.

용어 "아실"은 치환된 카르보닐 라디칼 (C(O)-Rs)을 지칭한다.The term “acyl” refers to a substituted carbonyl radical (C(O)—R s ).

용어 "에스테르"는 치환된 옥시카르보닐 (-O-C(O)-Rs 또는 -C(O)-O-Rs) 라디칼을 지칭한다.The term “ester” refers to a substituted oxycarbonyl (—OC(O)—R s or —C(O)—OR s ) radical.

용어 "에테르"는 -ORs 라디칼을 지칭한다.The term “ether” refers to the —OR s radical.

용어 "술파닐" 또는 "티오-에테르"는 상호교환적으로 사용되며, -SRs 라디칼을 지칭한다.The terms "sulfanyl" or "thio-ether" are used interchangeably and refer to the -SR s radical.

용어 "술피닐"은 -S(O)-Rs 라디칼을 지칭한다.The term “sulfinyl” refers to the —S(O)—R s radical.

용어 "술포닐"은 -SO2-Rs 라디칼을 지칭한다.The term “sulfonyl” refers to the —SO 2 —R s radical.

용어 "포스피노"는 -P(Rs)3 라디칼을 지칭하고, 각각의 Rs는 동일하거나 또는 상이할 수 있다.The term “phosphino” refers to the —P(R s ) 3 radical, wherein each R s may be the same or different.

용어 "실릴"은 -Si(Rs)3 라디칼을 지칭하고, 각각의 Rs는 동일하거나 또는 상이할 수 있다.The term “silyl” refers to the —Si(R s ) 3 radical, wherein each R s may be the same or different.

상기의 것 각각에서, Rs는 수소 또는 치환기일 수 있고, 상기 치환기는 중수소, 할로겐, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직한 Rs는 알킬, 시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.In each of the above, R s can be hydrogen or a substituent, which substituent is deuterium, halogen, alkyl, cycloalkyl, heteroalkyl, heterocycloalkyl, arylalkyl, alkoxy, aryloxy, amino, silyl, alkenyl, cycloalkenyl, heteroalkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, and combinations thereof. Preferred R s is selected from the group consisting of alkyl, cycloalkyl, aryl, heteroaryl, and combinations thereof.

용어 "알킬"은 직쇄 또는 분지쇄 알킬 라디칼을 모두를 지칭하고, 이를 포함한다. 바람직한 알킬기는 1∼15개의 탄소 원자를 함유하는 것으로서, 메틸, 에틸, 프로필, 1-메틸에틸, 부틸, 1-메틸프로필, 2-메틸프로필, 펜틸, 1-메틸부틸, 2-메틸부틸, 3-메틸부틸, 1,1-디메틸프로필, 1,2-디메틸프로필, 2,2-디메틸프로필 등을 포함한다. 추가로, 알킬기는 임의로 치환된다.The term “alkyl” refers to and includes both straight-chain or branched-chain alkyl radicals. Preferred alkyl groups containing 1 to 15 carbon atoms are methyl, ethyl, propyl, 1-methylethyl, butyl, 1-methylpropyl, 2-methylpropyl, pentyl, 1-methylbutyl, 2-methylbutyl, 3 -methylbutyl, 1,1-dimethylpropyl, 1,2-dimethylpropyl, 2,2-dimethylpropyl and the like. Additionally, the alkyl group is optionally substituted.

용어 "시클로알킬"은 단환, 다환, 및 스피로 알킬 라디칼을 지칭하고, 이를 포함한다. 바람직한 시클로알킬기는 3∼12개의 고리 탄소 원자를 함유하는 것으로서, 시클로프로필, 시클로펜틸, 시클로헥실, 비시클로[3.1.1]헵틸, 스피로[4.5]데실, 스피로[5.5]운데실, 아다만틸 등을 포함한다. 추가로, 시클로알킬기는 임의로 치환된다. The term “cycloalkyl” refers to and includes monocyclic, polycyclic, and spiro alkyl radicals. Preferred cycloalkyl groups are those containing 3 to 12 ring carbon atoms, and include cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, bicyclo[3.1.1]heptyl, spiro[4.5]decyl, spiro[5.5]undecyl, adamantyl. etc. Additionally, the cycloalkyl group is optionally substituted.

용어 "헤테로알킬" 또는 "헤테로시클로알킬"은 각각 헤테로원자에 의해 치환된 하나 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 시클로알킬 라디칼을 지칭한다. 임의로, 하나 이상의 헤테로원자는 O, S, N, P, B, Si, 및 Se, 바람직하게는, O, S, 또는 N으로부터 선택된다. 추가로, 헤테로알킬 또는 헤테로시클로알킬기는 임의로 치환된다.The terms “heteroalkyl” or “heterocycloalkyl” refer to an alkyl or cycloalkyl radical having one or more carbon atoms each substituted by a heteroatom. Optionally, one or more heteroatoms are selected from O, S, N, P, B, Si, and Se, preferably O, S, or N. Additionally, a heteroalkyl or heterocycloalkyl group is optionally substituted.

용어 "알케닐"은 직쇄 및 분지쇄 알켄 라디칼 모두를 지칭하고, 이를 포함한다. 알케닐기는 본질적으로 알킬 사슬에 하나 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 포함하는 알킬기이다. 시클로알케닐기는 본질적으로 시클로알킬 고리 내에 하나 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 포함하는 시클로알킬기이다. 본원에 사용되는 용어 "헤테로알케닐"은 헤테로원자에 의해 치환된 하나 이상의 탄소 원자를 갖는 알케닐 라디칼을 지칭한다. 임의로, 하나 이상의 헤테로원자는 O, S, N, P, B, Si, 및 Se, 바람직하게는, O, S, 또는 N으로부터 선택된다. 바람직한 알케닐, 시클로알케닐, 또는 헤테로알케닐기는 2 내지 15개의 탄소 원자를 함유하는 것이다. 추가로, 알케닐, 시클로알케닐, 또는 헤테로알케닐기는 임의로 치환된다.The term “alkenyl” refers to and includes both straight and branched chain alkene radicals. An alkenyl group is essentially an alkyl group containing one or more carbon-carbon double bonds in the alkyl chain. A cycloalkenyl group is essentially a cycloalkyl group comprising one or more carbon-carbon double bonds within the cycloalkyl ring. As used herein, the term “heteroalkenyl” refers to an alkenyl radical having one or more carbon atoms substituted by a heteroatom. Optionally, one or more heteroatoms are selected from O, S, N, P, B, Si, and Se, preferably O, S, or N. Preferred alkenyl, cycloalkenyl, or heteroalkenyl groups are those containing from 2 to 15 carbon atoms. Additionally, an alkenyl, cycloalkenyl, or heteroalkenyl group is optionally substituted.

용어 "알키닐"은 직쇄 및 분지쇄 알킨 라디칼 모두를 지칭하고, 이를 포함한다. 바람직한 알키닐기는 2 내지 15개의 탄소 원자를 함유하는 것이다. 추가로, 알키닐기는 임의로 치환된다.The term “alkynyl” refers to and includes both straight and branched chain alkyne radicals. Preferred alkynyl groups are those containing from 2 to 15 carbon atoms. Additionally, an alkynyl group is optionally substituted.

용어 "아르알킬" 또는 "아릴알킬"은 상호교환적으로 사용되며, 아릴기로 치환된 알킬기를 지칭한다. 추가로, 아르알킬기는 임의로 치환된다.The terms “aralkyl” or “arylalkyl” are used interchangeably and refer to an alkyl group substituted with an aryl group. Additionally, an aralkyl group is optionally substituted.

용어 "헤테로시클릭기"는 하나 이상의 헤테로원자를 함유하는 방향족 및 비방향족 시클릭 라디칼을 지칭하고, 이를 포함한다. 임의로, 하나 이상의 헤테로원자는 O, S, N, P, B, Si, 및 Se, 바람직하게는, O, S, 또는 N으로부터 선택된다. 헤테로방향족 시클릭 라디칼은 또한 헤테로아릴과 상호교환적으로 사용될 수 있다. 바람직한 헤테로비방향족 시클릭기는 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하고, 모르폴리노, 피페리디노, 피롤리디노 등과 같은 시클릭 아민, 및 테트라히드로푸란, 테트라히드로피란, 테트라히드로티오펜 등과 같은 시클릭 에테르/티오-에테르를 포함하는 3 내지 7개의 고리 원자를 함유하는 것들이다. 추가로, 헤테로시클릭기는 임의로 치환될 수 있다.The term “heterocyclic group” refers to and includes aromatic and non-aromatic cyclic radicals containing one or more heteroatoms. Optionally, one or more heteroatoms are selected from O, S, N, P, B, Si, and Se, preferably O, S, or N. Heteraromatic cyclic radicals may also be used interchangeably with heteroaryl. Preferred heterononaromatic cyclic groups contain one or more heteroatoms and include cyclic amines such as morpholino, piperidino, pyrrolidino and the like, and cyclic ethers such as tetrahydrofuran, tetrahydropyran, tetrahydrothiophene and the like. / those containing 3 to 7 ring atoms, including thio-ethers. Additionally, heterocyclic groups may be optionally substituted.

용어 "아릴"은 단일 고리 방향족 히드로카르빌기 및 폴리시클릭 방향족 고리계 모두를 지칭하고, 이를 포함한다. 폴리시클릭 고리는 2개의 탄소가 두 인접 고리(이들 고리는 "융합됨")에 공통인 2개 이상의 고리를 가질 수 있으며, 여기서, 고리들 중 하나 이상은 방향족 히드로카르빌기이고, 예를 들면, 다른 고리들은 시클로알킬, 시클로알케닐, 아릴, 헤테로사이클 및/또는 헤테로아릴일 수 있다. 바람직한 아릴기는 6~30개의 탄소 원자, 바람직하게는 6~20개의 탄소 원자, 더 바람직하게는 6~12개의 탄소 원자를 함유하는 것이다. 6개의 탄소, 10개의 탄소 또는 12개의 탄소를 가진 아릴기가 특히 바람직하다. 적합한 아릴기는 페닐, 비페닐, 트리페닐, 트리페닐렌, 테트라페닐렌, 나프탈렌, 안트라센, 페날렌, 펜안트렌, 플루오렌, 피렌, 크리센, 페릴렌 및 아줄렌, 바람직하게는 페닐, 비페닐, 트리페닐, 트리페닐렌, 플루오렌 및 나프탈렌을 포함한다. 추가로, 아릴기는 임의로 치환된다.The term “aryl” refers to and includes both single ring aromatic hydrocarbyl groups and polycyclic aromatic ring systems. A polycyclic ring may have two or more rings in which two carbons are common to two adjacent rings (these rings being "fused"), wherein at least one of the rings is an aromatic hydrocarbyl group, for example, Other rings may be cycloalkyl, cycloalkenyl, aryl, heterocycle and/or heteroaryl. Preferred aryl groups are those containing from 6 to 30 carbon atoms, preferably from 6 to 20 carbon atoms, more preferably from 6 to 12 carbon atoms. Particular preference is given to aryl groups having 6, 10 or 12 carbons. Suitable aryl groups are phenyl, biphenyl, triphenyl, triphenylene, tetraphenylene, naphthalene, anthracene, phenalene, phenanthrene, fluorene, pyrene, chrysene, perylene and azulene, preferably phenyl, biphenyl , triphenyl, triphenylene, fluorene and naphthalene. Additionally, the aryl group is optionally substituted.

용어 "헤테로아릴"은 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 단일 고리 방향족기 및 폴리시클릭 방향족 고리계 모두를 지칭하고, 이를 포함한다. 헤테로원자는, 비제한적으로, O, S, N, P, B, Si, 및 Se를 포함한다. 다수의 경우에서, O, S, 또는 N은 바람직한 헤테로원자이다. 헤테로 방향족 단일 고리계는 바람직하게는 5 또는 6개의 고리 원자를 갖는 단일 고리이고, 상기 고리는 1 내지 6개의 헤테로원자를 가질 수 있다. 헤테로 폴리시클릭 고리계는 2개의 탄소가 두 인접 고리(이들 고리는 "융합됨")에 공통인 2개 이상의 고리를 가질 수 있으며, 여기서, 고리들 중 하나 이상은 헤테로아릴이고, 예를 들면, 다른 고리들은 시클로알킬, 시클로알케닐, 아릴, 헤테로사이클 및/또는 헤테로아릴일 수 있다. 헤테로 폴리시클릭 방향족 고리계는 폴리시클릭 방향족 고리계의 고리당 1 내지 6개의 헤테로원자를 가질 수 있다. 바람직한 헤테로아릴기는 3~30개의 탄소 원자, 바람직하게는 3~20개의 탄소 원자, 더 바람직하게는 3~12개의 탄소 원자를 함유하는 것이다. 적합한 헤테로아릴기는 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 디벤조셀레노펜, 푸란, 티오펜, 벤조푸란, 벤조티오펜, 벤조셀레노펜, 카르바졸, 인돌로카르바졸, 피리딜인돌, 피롤로디피리딘, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 옥사졸, 티아졸, 옥사디아졸, 옥사트리아졸, 디옥사졸, 티아디아졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 옥사진, 옥사티아진, 옥사디아진, 인돌, 벤즈이미다졸, 인다졸, 인독사진, 벤즈옥사졸, 벤즈이속사졸, 벤조티아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 신놀린, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 프탈라진, 프테리딘, 크산텐, 아크리딘, 펜아진, 페노티아진, 펜옥사진, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘, 티에노디피리딘, 벤조셀레노페노피리딘 및 셀레노페노디피리딘, 바람직하게는 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 디벤조셀레노펜, 카르바졸, 인돌로카르바졸, 이미다졸, 피리딘, 트리아진, 벤즈이미다졸, 1,2-아자보린, 1,3-아자보린, 1,4-아자보린, 보라진 및 이의 아자-유사체를 포함한다. 추가로, 헤테로아릴기는 임의로 치환된다.The term “heteroaryl” refers to and includes both single ring aromatic groups and polycyclic aromatic ring systems containing one or more heteroatoms. Heteroatoms include, but are not limited to, O, S, N, P, B, Si, and Se. In many instances, O, S, or N is a preferred heteroatom. The heteroaromatic single ring system is preferably a single ring having 5 or 6 ring atoms, and the ring may have 1 to 6 heteroatoms. Heteropolycyclic ring systems may have two or more rings in which two carbons are common to two adjacent rings (these rings being "fused"), wherein at least one of the rings is heteroaryl, for example, Other rings may be cycloalkyl, cycloalkenyl, aryl, heterocycle and/or heteroaryl. The hetero polycyclic aromatic ring system may have 1 to 6 heteroatoms per ring of the polycyclic aromatic ring system. Preferred heteroaryl groups are those containing from 3 to 30 carbon atoms, preferably from 3 to 20 carbon atoms, more preferably from 3 to 12 carbon atoms. Suitable heteroaryl groups are dibenzothiophene, dibenzofuran, dibenzoselenophene, furan, thiophene, benzofuran, benzothiophene, benzoselenophene, carbazole, indolocarbazole, pyridylindole, pyrrolodipyridine , pyrazole, imidazole, triazole, oxazole, thiazole, oxadiazole, oxatriazole, dioxazole, thiadiazole, pyridine, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, triazine, oxazine, oxathia Gin, oxadiazine, indole, benzimidazole, indazole, indoxazine, benzoxazole, benzisoxazole, benzothiazole, quinoline, isoquinoline, cinnoline, quinazoline, quinoxaline, naphthyridine, phthalazine , pteridine, xanthene, acridine, phenazine, phenothiazine, phenoxazine, benzofuropyridine, furodipyridine, benzothienopyridine, thienodipyridine, benzoselenophenopyridine and selenophenodipyridine, Preferably dibenzothiophene, dibenzofuran, dibenzoselenophene, carbazole, indolocarbazole, imidazole, pyridine, triazine, benzimidazole, 1,2-azaborine, 1,3-azaborine , 1,4-azaborine, borazine and aza-analogs thereof. Additionally, the heteroaryl group is optionally substituted.

상기 열거된 아릴기 및 헤테로아릴기 중, 트리페닐렌, 나프탈렌, 안트라센, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 디벤조셀레노펜, 카르바졸, 인돌로카르바졸, 이미다졸, 피리딘, 피라진, 피리미딘, 트리아진, 및 벤즈이미다졸의 기, 및 이들 각각의 각 아자-유사체가 특히 관심대상의 것이다.Of the aryl and heteroaryl groups listed above, triphenylene, naphthalene, anthracene, dibenzothiophene, dibenzofuran, dibenzoselenophene, carbazole, indolocarbazole, imidazole, pyridine, pyrazine, pyrimidine Of particular interest are the groups of , triazines, and benzimidazoles, and their respective respective aza-analogs.

본원에 사용되는 용어 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 헤테로시클로알킬, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아르알킬, 헤테로시클릭기, 아릴 및 헤테로아릴은 독립적으로 비치환되거나, 또는 독립적으로 하나 이상의 일반 치환기로 치환된다.As used herein, the terms alkyl, cycloalkyl, heteroalkyl, heterocycloalkyl, alkenyl, cycloalkenyl, heteroalkenyl, alkynyl, aralkyl, heterocyclic groups, aryl and heteroaryl are independently unsubstituted; or independently substituted with one or more common substituents.

다수의 경우에서, 일반 치환기는 중수소, 할로겐, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르복실산, 에테르, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 술피닐, 술포닐, 포스피노 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.In many cases, common substituents are deuterium, halogen, alkyl, cycloalkyl, heteroalkyl, heterocycloalkyl, arylalkyl, alkoxy, aryloxy, amino, silyl, alkenyl, cycloalkenyl, heteroalkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, acyl, carboxylic acid, ether, ester, nitrile, isonitrile, sulfanyl, sulfinyl, sulfonyl, phosphino, and combinations thereof.

일부 경우에서, 바람직한 일반 치환기는 중수소, 불소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 아릴, 헤테로아릴, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.In some cases, preferred general substituents are deuterium, fluorine, alkyl, cycloalkyl, heteroalkyl, alkoxy, aryloxy, amino, silyl, alkenyl, cycloalkenyl, heteroalkenyl, aryl, heteroaryl, nitrile, isonitrile, sulfanyl, and combinations thereof.

일부 경우에서, 바람직한 일반 치환기는 중수소, 불소, 알킬, 시클로알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 아릴, 헤테로아릴, 술파닐, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.In some cases, preferred general substituents are selected from the group consisting of deuterium, fluorine, alkyl, cycloalkyl, alkoxy, aryloxy, amino, silyl, aryl, heteroaryl, sulfanyl, and combinations thereof.

또 다른 경우에서, 더욱 바람직한 일반 치환기는 중수소, 불소, 알킬, 시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.In still other instances, more preferred general substituents are selected from the group consisting of deuterium, fluorine, alkyl, cycloalkyl, aryl, heteroaryl, and combinations thereof.

용어 "치환된" 및 "치환"은 관련된 위치, 예컨대 탄소 또는 질소에 결합되는 H 이외의 치환기를 나타낸다. 예를 들면, R1이 일치환을 나타내는 경우, 하나의 R1은 H 이외의 것이어야 한다(즉, 치환). 유사하게, R1이 이치환을 나타내는 경우, R1 중 2개는 H 이외의 것이어야 한다. 유사하게, R1이 비치환을 나타내는 경우, R1은 예컨대 벤젠의 탄소 원자 및 피롤의 질소 원자와 같이 고리 원자의 이용가능한 원자가에 대해 수소일 수 있거나, 또는 단순히 완전히 충전된 원자가를 갖는 고리 원자, 예컨대 피리딘의 질소 원자에 대해 아무 것도 나타내지 않을 수 있다. 고리 구조에서 가능한 최대수의 치환은 고리 원자에서 이용가능한 원자가의 총 갯수에 따라 달라진다.The terms “substituted” and “substituted” refer to a substituent other than H that is bonded to the position concerned, such as carbon or nitrogen. For example, when R 1 represents mono-substitution, one R 1 must be other than H (ie, substitution). Similarly, when R 1 represents disubstitution, two of R 1 must be other than H. Similarly, when R 1 represents unsubstitution, R 1 may be hydrogen with respect to the available valencies of the ring atoms, such as, for example, the carbon atom of benzene and the nitrogen atom of pyrrole, or simply a ring atom having a fully charged valence. , eg, for the nitrogen atom of pyridine. The maximum number of substitutions possible in a ring structure depends on the total number of valences available at the ring atoms.

본원에 사용되는 "이들의 조합"은 해당되는 목록 중 하나 이상의 구성요소가 조합되어 본 기술분야의 당업자가 해당하는 목록으로부터 구상할 수 있는 공지되거나 또는 화학적으로 안정한 배열을 형성하는 것을 나타낸다. 예를 들면, 알킬 및 중수소는 조합되어 부분적 또는 전체적 중수소화된 알킬기를 형성할 수 있고; 할로겐 및 알킬은 조합되어 할로겐화된 알킬 치환기를 형성할 수 있고; 할로겐, 알킬, 및 아릴은 조합되어 할로겐화된 아릴알킬을 형성할 수 있다. 하나의 경우에서, 용어 치환은 열거된 기들 중의 2 내지 4개의 조합을 포함한다. 다른 경우에서, 용어 치환은 2 내지 3개의 기의 조합을 포함한다. 또 다른 경우에서, 용어 치환은 2개의 기의 조합을 포함한다. 치환기의 바람직한 조합은 수소, 또는 중수소가 아닌 최대 50개의 원자를 함유하는 것이거나, 또는 수소, 또는 중수소가 아닌 최대 40개의 원자를 포함하는 것이거나, 또는 수소, 또는 중수소가 아닌 최대 30개의 원자를 포함하는 것이다. 다수의 경우에서, 치환기의 바람직한 조합은 수소, 또는 중수소가 아닌 최대 20개의 원자를 포함할 것이다.As used herein, "combination thereof" indicates that one or more elements of the applicable list are combined to form a known or chemically stable arrangement that one of ordinary skill in the art would envision from that list. For example, alkyl and deuterium may be combined to form a partially or fully deuterated alkyl group; Halogen and alkyl may be combined to form a halogenated alkyl substituent; Halogen, alkyl, and aryl may be combined to form a halogenated arylalkyl. In one instance, the term substitution includes combinations of 2 to 4 of the listed groups. In other instances, the term substitution includes combinations of two to three groups. In still other instances, the term substitution includes a combination of two groups. Preferred combinations of substituents are those containing up to 50 atoms that are not hydrogen or deuterium, or those containing up to 40 atoms that are not hydrogen or deuterium, or those containing up to 30 atoms that are not hydrogen or deuterium. will include In many cases, a preferred combination of substituents will include up to 20 atoms that are not hydrogen, or deuterium.

본원에 기재된 분절(fragment), 즉 아자디벤조푸란, 아자디벤조티오펜 등에서 "아자" 표기는 각각의 분절에서의 C-H 기 중 하나 이상이 질소 원자로 치환될 수 있다는 것을 의미하며, 예를 들면 아자트리페닐렌은 디벤조[f,h]퀴녹살린 및 디벤조[f,h]퀴놀린 모두를 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 당업자는 전술된 아자-유도체의 기타 질소 유사체를 용이하게 고려할 수 있으며, 상기 모든 유사체는 본원에 기술된 용어들을 포괄하는 것으로 의도된다.The designation "aza" in the fragments described herein, i.e., azadibenzofuran, azadibenzothiophene, etc., means that one or more of the CH groups in each segment may be replaced with a nitrogen atom, e.g., aza Triphenylene includes, but is not limited to, both dibenzo[ f,h ]quinoxaline and dibenzo[ f,h]quinoline. One of ordinary skill in the art can readily contemplate other nitrogen analogs of the aza-derivatives described above, all of which are intended to encompass the terms described herein.

본원에 사용되는 "중수소"는 수소의 동위원소를 지칭한다. 중수소화된 화합물은 본 기술분야에 공지된 방법을 사용하여 용이하게 제조될 수 있다. 예를 들면, 그 전문이 본원에 참조로 포함된 미국특허 제8,557,400호, 특허공개번호 WO 2006/095951, 및 미국특허출원 공개번호 US 2011/0037057은 중수소-치환된 유기금속 착물의 제조를 기술하고 있다. 추가로 문헌[Ming Yan, et al., Tetrahedron 2015, 71, 1425-30] 및 문헌[Atzrodt et al., Angew. Chem. Int. Ed. (Reviews) 2007, 46, 7744-65]을 참조하며, 이는 본원에 그 전문이 참조로 포함되어 있으며, 이는 각각 벤질 아민에서 메틸렌 수소의 중수소화 및 중수소로 방향족 고리 수소를 치환하기 위한 효율적인 경로를 기술하고 있다.As used herein, “deuterium” refers to an isotope of hydrogen. Deuterated compounds can be readily prepared using methods known in the art. For example, U.S. Patent No. 8,557,400, Patent Publication No. WO 2006/095951, and U.S. Patent Application Publication No. US 2011/0037057, incorporated herein by reference in their entirety, describe the preparation of deuterium-substituted organometallic complexes and have. Further literature [Ming Yan, et al ., Tetrahedron 2015, 71, 1425-30] and Atzrodt et al ., Angew. Chem. Int. Ed. (Reviews) 2007, 46, 7744-65, which is incorporated herein by reference in its entirety, which provides an efficient route for the deuteration of methylene hydrogen in benzyl amine and replacement of aromatic ring hydrogens with deuterium, respectively. is describing

분자 분절이 치환기인 것으로 기재되거나 그렇지 않은 경우 또다른 모이어티에 결합되는 것으로 기술되는 경우, 이의 명칭은 분절(예컨대, 페닐, 페닐렌, 나프틸, 디벤조푸릴)인 것처럼 또는 전체 분자(예컨대, 벤젠, 나프탈렌, 디벤조푸란)인 것처럼 기재될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 본원에서 사용한 바와 같이, 이러한 치환기 또는 결합된 분절의 상이한 표기 방식은 동등한 것으로 간주된다.When a molecular segment is described as being a substituent or otherwise described as being bound to another moiety, its designation is as if it were the segment (eg phenyl, phenylene, naphthyl, dibenzofuryl) or the entire molecule (eg benzene). , naphthalene, dibenzofuran). As used herein, different designations of such substituents or bound segments are considered equivalent.

일부 경우에, 인접 치환기의 쌍은 임의로 연결되거나 융합되어 고리가 될 수 있다. 바람직한 고리는 5원, 6원 또는 7원 카르보시클릭 또는 헤테로시클릭 고리이고, 치환기의 쌍에 의해 형성된 고리의 일부가 포화되는 경우 및 치환기의 쌍에 의해 형성된 고리의 일부가 불포화되는 경우 모두 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, "인접"이란 안정한 융합된 고리계를 형성할 수 있는 한, 2개의 가장 근접한 치환가능한 위치, 예컨대 비페닐의 2, 2' 위치, 또는 나프탈렌의 1, 8 위치를 갖는 2개의 이웃하는 고리 상에, 또는 서로 옆에 있는 동일 고리 상에 관련된 2개의 치환기가 존재할 수 있다는 것을 의미한다.In some cases, pairs of adjacent substituents may be optionally linked or fused to form a ring. Preferred rings are 5-, 6- or 7-membered carbocyclic or heterocyclic rings, both when part of the ring formed by a pair of substituents is saturated and when part of the ring formed by a pair of substituents is unsaturated. do. As used herein, "adjacent" means having the two closest substitutable positions, such as the 2, 2' positions of biphenyl, or the 1, 8 positions of naphthalene, so long as they are capable of forming a stable fused ring system. This means that two related substituents may be present on two neighboring rings, or on the same ring next to each other.

일부 실시양태에서, OLED는 플렉시블, 롤러블, 폴더블, 스트레처블 및 만곡 특성으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 특성을 갖는다. 일부 실시양태에서, OLED는 투명 또는 반투명하다. 일부 실시양태에서, OLED는 탄소 나노튜브를 포함하는 층을 더 포함한다.In some embodiments, the OLED has one or more properties selected from the group consisting of flexible, rollable, foldable, stretchable, and curved properties. In some embodiments, the OLED is transparent or translucent. In some embodiments, the OLED further comprises a layer comprising carbon nanotubes.

일부 실시양태에서, OLED는 지연 형광 이미터를 포함하는 층을 더 포함한다. 일부 실시양태에서, OLED는 RGB 픽셀 배열, 또는 화이트 플러스 컬러 필터 픽셀 배열을 포함한다. 일부 실시양태에서, OLED는 모바일 디바이스, 핸드 헬드 디바이스, 또는 웨어러블 디바이스이다. 일부 실시양태에서, OLED는 대각선이 10 인치 미만이거나 면적이 50 제곱인치 미만인 디스플레이 패널이다. 일부 실시양태에서, OLED는 대각선이 10 인치 이상이거나 면적이 50 제곱인치 이상인 디스플레이 패널이다. 일부 실시양태에서, OLED는 조명 패널이다.In some embodiments, the OLED further comprises a layer comprising a delayed fluorescent emitter. In some embodiments, the OLED comprises an arrangement of RGB pixels, or an arrangement of white plus color filter pixels. In some embodiments, the OLED is a mobile device, a hand held device, or a wearable device. In some embodiments, the OLED is a display panel that is less than 10 inches diagonal or less than 50 square inches in area. In some embodiments, the OLED is a display panel with a diagonal of at least 10 inches or an area of at least 50 square inches. In some embodiments, the OLED is a lighting panel.

일부 실시양태에서, 발광성 도펀트는 인광, 형광, 열 활성화 지연 형광, 즉, TADF(또한 E형 지연 형광으로도 지칭됨; 예컨대 미국특허출원 15/700,352를 참조하며, 이는 본원에 그 전문이 참조로 포함됨), 삼중항-삼중항 소멸 또는 이들 과정의 조합을 통해 발광을 생성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 발광성 도펀트는 라세믹 혼합물일 수 있거나, 또는 하나의 거울상이성질체가 풍부할 수 있다.In some embodiments, the luminescent dopant is phosphorescent, fluorescence, thermally activated delayed fluorescence, i.e., TADF (also referred to as type E delayed fluorescence; see, e.g., U.S. Patent Application Serial No. 15/700,352, which is incorporated herein by reference in its entirety). included), triplet-triplet annihilation, or a combination of these processes can produce luminescence. In some embodiments, the luminescent dopant may be a racemic mixture, or may be enriched in one enantiomer.

일부 실시양태에서, 유기층은 OLED에서의 인광성 증감제를 함유할 수 있고, 이때 OLED 내 하나 또는 복수의 층이 하나 이상의 형광 및/또는 지연 형광 이미터 형태의 억셉터를 함유한다. 일부 실시양태에서, 증감제는 엑시플렉스의 하나의 성분일 수 있다. 인광성 증감제로서, 화합물은 억셉터로 에너지를 전달할 수 있어야 하고 억셉터는 에너지를 방출하거나 추가로 최종 이미터로 에너지를 전달한다. 억셉터 농도는 0.001% 내지 100%의 범위일 수 있다. 억셉터는 인광성 증감제와 동일한 층 또는 하나 이상의 상이한 층에 있을 수 있다. 일부 실시양태에서, 억셉터는 TADF 이미터이다. 일부 실시양태에서, 억셉터는 형광성 이미터이다. 일부 실시양태에서, 방출은 증감제, 억셉터 및 최종 이미터 중 일부 또는 전부로부터 일어날 수 있다.In some embodiments, the organic layer may contain a phosphorescent sensitizer in the OLED, wherein one or a plurality of layers in the OLED contain one or more acceptors in the form of fluorescent and/or delayed fluorescent emitters. In some embodiments, the sensitizer may be one component of Exciplex. As a phosphorescent sensitizer, the compound must be able to transfer energy to an acceptor, which either releases energy or further transfers energy to a final emitter. The acceptor concentration may range from 0.001% to 100%. The acceptor may be in the same layer as the phosphorescent sensitizer or in one or more different layers. In some embodiments, the acceptor is a TADF emitter. In some embodiments, the acceptor is a fluorescent emitter. In some embodiments, emission may occur from some or all of the sensitizer, acceptor, and final emitter.

본원에 개시된 OLED는 소비자 제품, 전자 부품 모듈 및 조명 패널 중 1 이상에 통합될 수 있다. 유기층은 발광층일 수 있고, 상기 화합물은 일부 실시양태에서 발광성 도펀트일 수 있고, 한편 상기 화합물은 다른 실시양태에서 비발광성 도펀트일 수 있다. The OLEDs disclosed herein may be incorporated into one or more of consumer products, electronic component modules, and lighting panels. The organic layer may be an emissive layer, and the compound may be an emissive dopant in some embodiments, while the compound may be a non-emissive dopant in other embodiments.

유기층은 또한 호스트를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 2개 이상의 호스트가 바람직하다. 일부 실시양태에서, 사용되는 호스트는 a) 바이폴라, b) 전자 수송, c) 정공 수송 또는 d) 전하 수송에서의 역할이 거의 없는 와이드 밴드 갭 물질일 수 있다. 일부 실시양태에서, 호스트는 금속 착물을 포함할 수 있다. 호스트는 트리페닐렌 함유 벤조 융합 티오펜 또는 벤조 융합 푸란일 수 있다. 호스트 중의 임의의 치환기는 독립적으로 CnH2n+1, OCnH2n+1, OAr1, N(CnH2n+1)2, N(Ar1)(Ar2), CH=CH-CnH2n+1, C≡C-CnH2n+1, Ar1, Ar1-Ar2, 및 CnH2n-Ar1으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 비융합 치환기일 수 있거나, 또는 호스트는 치환기를 가지지 않는다. 상기 치환기에서, n은 1 내지 10 범위일 수 있고; Ar1 및 Ar2는 독립적으로 벤젠, 비페닐, 나프탈렌, 트리페닐렌, 카르바졸, 및 이의 헤테로방향족 유사체로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다. 호스트는 무기 화합물일 수 있다. 예컨대 Zn 함유 무기 물질, 예컨대 ZnS일 수 있다.The organic layer may also include a host. In some embodiments, two or more hosts are preferred. In some embodiments, the host used may be a wide band gap material with little role in a) bipolar, b) electron transport, c) hole transport, or d) charge transport. In some embodiments, the host may comprise a metal complex. The host may be a benzo fused thiophene containing triphenylene or a benzo fused furan. Any substituent in the host is independently C n H 2n+1 , OC n H 2n+1 , OAr 1 , N(C n H 2n+1 ) 2 , N(Ar 1 )(Ar 2 ), CH=CH— can be a non-fused substituent selected from the group consisting of C n H 2n+1 , C≡CC n H 2n+1 , Ar 1 , Ar 1 -Ar 2 , and C n H 2n -Ar 1 , or the host is a substituent do not have In the above substituents, n may range from 1 to 10; Ar 1 and Ar 2 may be independently selected from the group consisting of benzene, biphenyl, naphthalene, triphenylene, carbazole, and heteroaromatic analogs thereof. The host may be an inorganic compound. For example, it may be a Zn-containing inorganic material, such as ZnS.

호스트는 트리페닐렌, 카르바졸, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 디벤조셀레노펜, 아자트리페닐렌, 아자카르바졸, 아자-디벤조티오펜, 아자-디벤조푸란 및 아자-디벤조셀레노펜으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 화학 기를 포함하는 화합물일 수 있다. 호스트는 금속 착물을 포함할 수 있다. 호스트는 하기 화학식 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 특정 화합물일 수 있으나 이에 한정되지 않는다:Host is triphenylene, carbazole, dibenzothiophene, dibenzofuran, dibenzoselenophene, azatriphenylene, azacarbazole, aza-dibenzothiophene, aza-dibenzofuran and aza-dibenzocelene It may be a compound comprising at least one chemical group selected from the group consisting of nophene. The host may include a metal complex. The host may be a specific compound selected from the group consisting of the following formula and combinations thereof, but is not limited thereto:

Figure pat00003
Figure pat00003

Figure pat00004
Figure pat00004

Figure pat00005
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가능한 호스트에 대한 추가의 정보를 이하에 제공한다.Additional information on possible hosts is provided below.

기타 물질과의 조합Combination with other substances

본원에 개시된 OLED는 통합될 수 있다. 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 발광성 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.The OLEDs disclosed herein may be incorporated. The materials described herein as useful for certain layers in organic light emitting devices can be used in combination with a wide variety of other materials present in the device. For example, the emissive dopants disclosed herein can be used in combination with a wide variety of hosts, transport layers, blocking layers, injection layers, electrodes, and other layers that may be present. The materials described or referenced below are non-limiting examples of materials that may be useful in combination with the compounds disclosed herein, and one of ordinary skill in the art can readily refer to the literature to identify other materials that may be useful in combination. have.

전도성 도펀트:Conductive dopants:

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. The charge transport layer can be doped with a conductive dopant to substantially change its charge carrier density, which in turn will change its conductivity. Conductivity is increased by creating charge carriers in the matrix material, and depending on the type of dopant, a change in the Fermi level of the semiconductor can also be achieved. The hole transport layer may be doped with a p-type conductive dopant and an n-type conductive dopant is used in the electron transport layer.

HIL/HTL: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. 물질의 비제한적인 예로는 프탈로시아닌 또는 포르피린 유도체; 방향족 아민 유도체; 인돌로카르바졸 유도체; 플루오로히드로카본을 포함하는 중합체; 전도성 도펀트를 갖는 중합체; 전도성 중합체, 예컨대 PEDOT/PSS; 포스폰산 및 실란 유도체와 같은 화합물로부터 유도된 자체조립 단량체; 금속 산화물 유도체, 예컨대 MoOx; p-형 반도체 유기 화합물, 예컨대 1,4,5,8,9,12-헥사아자트리페닐렌헥사카르보니트릴; 금속 착물 및 가교성 화합물을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. The hole injection/transport material to be used in the present invention is not particularly limited, and any compound may be used as long as the compound is commonly used as a hole injection/transport material. Non-limiting examples of substances include phthalocyanine or porphyrin derivatives; aromatic amine derivatives; indolocarbazole derivatives; polymers comprising fluorohydrocarbons; polymers with conductive dopants; conductive polymers such as PEDOT/PSS; self-assembling monomers derived from compounds such as phosphonic acids and silane derivatives; metal oxide derivatives such as MoO x ; p-type semiconductor organic compounds such as 1,4,5,8,9,12-hexaazatriphenylenehexacarbonitrile; metal complexes and crosslinkable compounds.

HIL 또는 HTL에 사용된 방향족 아민 유도체의 비제한적인 예로는 하기 구조식을 들 수 있다:Non-limiting examples of aromatic amine derivatives used in HIL or HTL include the structural formula:

Figure pat00006
Figure pat00006

각각의 Ar1 내지 Ar9는 벤젠, 비페닐, 트리페닐, 트리페닐렌, 나프탈렌, 안트라센, 페날렌, 페난트렌, 플루오렌, 피렌, 크리센, 페릴렌 및 아줄렌과 같은 방향족 탄화수소 시클릭 화합물로 이루어진 군; 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 디벤조셀레노펜, 푸란, 티오펜, 벤조푸란, 벤조티오펜, 벤조셀레노펜, 카르바졸, 인돌로카르바졸, 피리딜인돌, 피롤로디피리딘, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 옥사졸, 티아졸, 옥사디아졸, 옥사트리아졸, 디옥사졸, 티아디아졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 옥사진, 옥사티아진, 옥사디아진, 인돌, 벤즈이미다졸, 인다졸, 인독사진, 벤족사졸, 벤즈이속사졸, 벤조티아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 신놀린, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 프탈라진, 프테리딘, 크산텐, 아크리딘, 페나진, 페노티아진, 펜옥사진, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘, 티에노디피리딘, 벤조셀레노페노피리딘 및 셀레노페노디피리딘과 같은 방향족 헤테로시클릭 화합물로 이루어진 군; 및 방향족 탄화수소 시클릭 기 및 방향족 헤테로시클릭 기로부터 선택된 동일한 유형 또는 상이한 유형의 군이며 산소 원자, 질소 원자, 황 원자, 규소 원자, 인 원자, 붕소 원자, 쇄 구조 단위 및 지방족 시클릭 기 중 하나 이상을 통해 결합되거나 서로 직접 결합되는 2 내지 10개의 시클릭 구조 단위로 이루어진 군으로부터 선택된다. 각각의 Ar은 비치환될 수 있거나, 또는 중수소, 할로겐, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르복실산, 에테르, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 술피닐, 술포닐, 포스피노 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기로 치환될 수 있다.each Ar 1 to Ar 9 is an aromatic hydrocarbon cyclic compound such as benzene, biphenyl, triphenyl, triphenylene, naphthalene, anthracene, phenalene, phenanthrene, fluorene, pyrene, chrysene, perylene and azulene the group consisting of; Dibenzothiophene, dibenzofuran, dibenzoselenophene, furan, thiophene, benzofuran, benzothiophene, benzoselenophene, carbazole, indolocarbazole, pyridylindole, pyrrolodipyridine, pyrazole, Imidazole, triazole, oxazole, thiazole, oxadiazole, oxatriazole, dioxazole, thiadiazole, pyridine, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, triazine, oxazine, oxathiazine, oxadia gin, indole, benzimidazole, indazole, indoxazine, benzoxazole, benzisoxazole, benzothiazole, quinoline, isoquinoline, cinnoline, quinazoline, quinoxaline, naphthyridine, phthalazine, pteridine, Aromatic heterocyclics such as xanthene, acridine, phenazine, phenothiazine, phenoxazine, benzofuropyridine, furodipyridine, benzothienopyridine, thienodipyridine, benzoselenophenopyridine and selenophenodipyridine the group consisting of compounds; and one of an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a silicon atom, a phosphorus atom, a boron atom, a chain structural unit and an aliphatic cyclic group, which is the same type or a different type group selected from an aromatic hydrocarbon cyclic group and an aromatic heterocyclic group. It is selected from the group consisting of 2 to 10 cyclic structural units bonded through the above or directly bonded to each other. Each Ar can be unsubstituted or deuterium, halogen, alkyl, cycloalkyl, heteroalkyl, heterocycloalkyl, arylalkyl, alkoxy, aryloxy, amino, silyl, alkenyl, cycloalkenyl, heteroalkenyl, may be substituted with a substituent selected from the group consisting of alkynyl, aryl, heteroaryl, acyl, carboxylic acid, ether, ester, nitrile, isonitrile, sulfanyl, sulfinyl, sulfonyl, phosphino, and combinations thereof.

한 양태에서, Ar1 내지 Ar9은 독립적으로 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:In one embodiment, Ar 1 to Ar 9 are independently selected from the group consisting of:

Figure pat00007
Figure pat00007

여기서 k는 1 내지 20의 정수이며; X101 내지 X108은 C(CH 포함) 또는 N이고; Z101은 NAr1, O 또는 S이고; Ar1은 상기 정의된 바와 동일한 기를 가진다.where k is an integer from 1 to 20; X 101 to X 108 are C (including CH) or N; Z 101 is NAr 1 , O or S; Ar 1 has the same group as defined above.

HIL 또는 HTL에 사용된 금속 착물의 비제한적인 예는 하기 화학식을 들 수 있다:Non-limiting examples of metal complexes used in HIL or HTL include the formula:

Figure pat00008
Figure pat00008

여기서 Met는 금속이며, 40 초과의 원자량을 가질 수 있고; (Y101-Y102)는 2좌 리간드이고, Y101 및 Y102는 독립적으로 C, N, O, P 및 S로부터 선택되며; L101은 보조적 리간드이며; k'는 1 내지 금속에 결합될 수 있는 리간드 최대수의 정수값이고; k'+k"는 금속에 결합될 수 있는 리간드 최대수이다.wherein Met is a metal and may have an atomic weight greater than 40; (Y 101 -Y 102 ) is a bidentate ligand, and Y 101 and Y 102 are independently selected from C, N, O, P and S; L 101 is an auxiliary ligand; k' is an integer value from 1 to the maximum number of ligands that can be bound to the metal; k'+k" is the maximum number of ligands that can be bound to a metal.

한 양태에서, (Y101-Y102)는 2-페닐피리딘 유도체이다. 또 다른 양태에서, (Y101-Y102)는 카르벤 리간드이다. 또 다른 양태에서, Met는 Ir, Pt, Os 및 Zn로부터 선택된다. 추가 양태에서, 금속 착물은 약 0.6 V 미만의 용액 중의 최소 산화 전위 대 Fc+/Fc 커플을 가진다.In one embodiment, (Y 101 -Y 102 ) is a 2-phenylpyridine derivative. In another embodiment, (Y 101 -Y 102 ) is a carbene ligand. In another embodiment, Met is selected from Ir, Pt, Os and Zn. In a further aspect, the metal complex has a minimum oxidation potential in solution of less than about 0.6 V versus Fc + /Fc couple.

EBL: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 실시양태에서, EBL 물질은 EBL 계면에 가장 가까운 이미터보다 더 높은 LUMO(진공 수준에 보다 가까움) 및/또는 더 높은 삼중항 에너지를 갖는다. 일부 실시양태에서, 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 하나로서 사용되는 것과 동일한 분자 또는 동일한 작용기를 함유한다.An electron blocking layer (EBL) may be used to reduce the number of electrons and/or excitons leaving the emissive layer. The presence of such a blocking layer in the device can lead to significantly higher efficiencies and/or longer lifetimes when compared to similar devices without the blocking layer. A blocking layer can also be used to confine light emission to a desired area of the OLED. In some embodiments, the EBL material has a higher LUMO (closer to the vacuum level) and/or higher triplet energy than the emitter closest to the EBL interface. In some embodiments, the EBL material has a higher LUMO (closer to the vacuum level) and/or higher triplet energy than one or more of the hosts closest to the EBL interface. In one embodiment, the compound used in EBL contains the same molecule or functional group as used as one of the hosts described below.

호스트:Host:

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.The light emitting layer of the organic EL device of the present invention preferably includes at least a metal complex as a light emitting material, and may include a host material using the metal complex as a dopant material. Examples of the host material are not particularly limited, and any metal complex or organic compound may be used as long as the triplet energy of the host is greater than the triplet energy of the dopant. Any host material may be used with any dopant as long as the triplet criterion is met.

호스트로서 사용된 금속 착물의 예는 하기 화학식을 갖는 것이 바람직하다:Examples of metal complexes used as hosts preferably have the following formula:

Figure pat00009
Figure pat00009

여기서 Met는 금속이고; (Y103-Y104)는 2좌 리간드이고, Y103 및 Y104는 독립적으로 C, N, O, P 및 S로부터 선택되며; L101은 또 다른 리간드이며; k'는 1 내지 금속에 결합될 수 있는 리간드의 최대 수의 정수값이고; k'+k"는 금속에 결합될 수 있는 리간드의 최대 수이다.where Met is a metal; (Y 103 -Y 104 ) is a bidentate ligand, and Y 103 and Y 104 are independently selected from C, N, O, P and S; L 101 is another ligand; k' is an integer value from 1 to the maximum number of ligands that can be bound to the metal; k'+k" is the maximum number of ligands that can be bound to a metal.

한 양태에서, 금속 착물은,In one aspect, the metal complex comprises:

Figure pat00010
이며, 여기서 (O-N)은 원자 O 및 N에 배위 결합된 금속을 갖는 2좌 리간드이다.
Figure pat00010
where (ON) is a bidentate ligand having a metal coordinated to the atoms O and N.

또 다른 양태에서, Met는 Ir 및 Pt로부터 선택된다. 추가 양태에서, (Y103-Y104)는 카르벤 리간드이다.In another embodiment, Met is selected from Ir and Pt. In a further aspect, (Y 103 -Y 104 ) is a carbene ligand.

호스트로서 사용되는 다른 유기 화합물의 예는 방향족 탄화수소 시클릭 화합물, 예컨대 벤젠, 비페닐, 트리페닐, 트리페닐렌, 테트라페닐렌, 나프탈렌, 안트라센, 페날렌, 페난트렌, 플루오렌, 피렌, 크리센, 페릴렌 및 아줄렌으로 이루어진 군; 방향족 헤테로시클릭 화합물, 예컨대 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 디벤조셀레노펜, 푸란, 티오펜, 벤조푸란, 벤조티오펜, 벤조셀레노펜, 카르바졸, 인돌로카르바졸, 피리딜인돌, 피롤로디피리딘, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 옥사졸, 티아졸, 옥사디아졸, 옥사트리아졸, 디옥사졸, 티아디아졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 옥사진, 옥사티아진, 옥사디아진, 인돌, 벤즈이미다졸, 인다졸, 인독사진, 벤즈옥사졸, 벤즈이속사졸, 벤조티아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 신놀린, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 프탈라진, 프테리딘, 크산텐, 아크리딘, 페나진, 페노티아진, 페녹사진, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘, 티에노디피리딘, 벤조셀레노페노피리딘 및 셀레노페노디피리딘으로 이루어진 군; 및 방향족 탄화수소 시클릭 기 및 방향족 헤테로시클릭 기로부터 선택된 동일한 유형 또는 상이한 유형의 기이며 산소 원자, 질소 원자, 황 원자, 규소 원자, 인 원자, 붕소 원자, 쇄 구조 단위 및 지방족 시클릭 기 중 하나 이상을 통해 결합되거나 서로 직접 결합되는 2 내지 10개의 시클릭 구조 단위로 이루어진 군으로부터 선택된다. 각각의 기 내의 각 선택지는 비치환될 수 있거나 중수소, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 술피닐, 술포닐, 포스피노 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기로 치환될 수 있다.Examples of other organic compounds used as hosts include aromatic hydrocarbon cyclic compounds such as benzene, biphenyl, triphenyl, triphenylene, tetraphenylene, naphthalene, anthracene, phenalene, phenanthrene, fluorene, pyrene, chrysene , the group consisting of perylene and azulene; Aromatic heterocyclic compounds such as dibenzothiophene, dibenzofuran, dibenzoselenophene, furan, thiophene, benzofuran, benzothiophene, benzoselenophene, carbazole, indolocarbazole, pyridylindole, p Rolodipyridine, pyrazole, imidazole, triazole, oxazole, thiazole, oxadiazole, oxatriazole, dioxazole, thiadiazole, pyridine, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, triazine, oxazine , oxathiazine, oxadiazine, indole, benzimidazole, indazole, indoxazine, benzoxazole, benzisoxazole, benzothiazole, quinoline, isoquinoline, cinnoline, quinazoline, quinoxaline, naphthyridine, Phthalazine, pteridine, xanthene, acridine, phenazine, phenothiazine, phenoxazine, benzofuropyridine, furodipyridine, benzothienopyridine, thienodipyridine, benzoselenophenopyridine and selenofe the group consisting of nodipyridine; and a group of the same type or a different type selected from an aromatic hydrocarbon cyclic group and an aromatic heterocyclic group and is one of an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a silicon atom, a phosphorus atom, a boron atom, a chain structural unit and an aliphatic cyclic group. It is selected from the group consisting of 2 to 10 cyclic structural units bonded through the above or directly bonded to each other. Each option within each group may be unsubstituted or deuterium, halide, alkyl, cycloalkyl, heteroalkyl, arylalkyl, alkoxy, aryloxy, amino, silyl, alkenyl, cycloalkenyl, heteroalkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, acyl, carbonyl, carboxylic acid, ester, nitrile, isonitrile, sulfanyl, sulfinyl, sulfonyl, phosphino, and combinations thereof.

한 양태에서, 호스트 화합물은 분자에 하기 기들 중 하나 이상을 함유한다:In one embodiment, the host compound contains one or more of the following groups in the molecule:

Figure pat00011
Figure pat00011

Figure pat00012
Figure pat00012

여기서 R101은 수소, 중수소, 할로겐, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르복실산, 에테르, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 술피닐, 술포닐, 포스피노 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 아릴 또는 헤테로아릴인 경우, 상기 기술한 Ar과 유사한 정의를 갖는다. k는 0 내지 20 또는 1 내지 20의 정수이다. X101 내지 X108은 독립적으로 C(CH 포함) 또는 N으로부터 선택된다. Z101 및 Z102는 독립적으로 NR101, O 또는 S로부터 선택된다.wherein R 101 is hydrogen, deuterium, halogen, alkyl, cycloalkyl, heteroalkyl, heterocycloalkyl, arylalkyl, alkoxy, aryloxy, amino, silyl, alkenyl, cycloalkenyl, heteroalkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, acyl, carboxylic acid, ether, ester, nitrile, isonitrile, sulfanyl, sulfinyl, sulfonyl, phosphino, and combinations thereof; It has a similar definition to Ar. k is an integer from 0 to 20 or 1 to 20; X 101 to X 108 are independently selected from C (including CH) or N. Z 101 and Z 102 are independently selected from NR 101 , O or S.

이미터:Emitter:

하나 이상의 이미터 도펀트는 본 발명의 화합물과 결합하여 사용될 수 있다. 이미터 도펀트의 예는 특별히 한정되지 않으며, 이미터 재료로서 전형적으로 사용되는 한 임의의 화합물이 사용될 수 있다. 적합한 이미터 물질의 예는, 인광, 형광, 열 활성화 지연 형광, 즉, TADF(또한 E형 지연 형광으로도 지칭됨), 삼중항-삼중항 소멸 또는 이들 과정의 조합을 통해 발광을 생성할 수 있는 화합물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. One or more emitter dopants may be used in combination with the compounds of the present invention. Examples of the emitter dopant are not particularly limited, and any compound may be used as long as it is typically used as an emitter material. Examples of suitable emitter materials are phosphorescence, fluorescence, thermally activated delayed fluorescence, i.e., TADF (also referred to as type E delayed fluorescence), triplet-triplet extinction, or a combination of these processes that can produce luminescence. compounds with, but are not limited to.

HBL: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 실시양태에서, HBL 물질은 HBL 계면에 가장 가까운 이미터보다 더 낮은 HOMO(진공 수준으로부터 보다 먼) 및/또는 더 높은 삼중항 에너지를 갖는다. 일부 실시양태에서, HBL 물질은 HBL 계면에 가장 가까운 호스트들 중 하나 이상보다 더 낮은 HOMO(진공 수준으로부터 보다 먼) 및/또는 더 높은 삼중항 에너지를 갖는다.A hole blocking layer (HBL) may be used to reduce the number of holes and/or excitons leaving the emissive layer. The presence of such a blocking layer in the device can lead to significantly higher efficiencies and/or longer lifetimes when compared to similar devices without the blocking layer. A blocking layer can also be used to confine light emission to a desired area of the OLED. In some embodiments, the HBL material has a lower HOMO (far from the vacuum level) and/or higher triplet energy than the emitter closest to the HBL interface. In some embodiments, the HBL material has a lower HOMO (further from the vacuum level) and/or higher triplet energy than one or more of the hosts closest to the HBL interface.

한 양태에서, HBL에 사용되는 화합물은 전술한 호스트와 동일한 사용 분자 또는 동일한 작용기를 함유한다.In one embodiment, the compounds used in HBL contain the same molecules of use or the same functional groups as the hosts described above.

또 다른 양태에서, HBL에 사용되는 화합물은 분자에 하기 기들 중 하나 이상을 함유한다:In another embodiment, the compound used in HBL contains one or more of the following groups in the molecule:

Figure pat00013
Figure pat00013

여기서 k는 1 내지 20의 정수이며; L101은 또 다른 리간드이고, k'은 1 내지 3의 정수이다.where k is an integer from 1 to 20; L 101 is another ligand, and k' is an integer from 1 to 3.

ETL: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.The electron transport layer (ETL) may include a material capable of transporting electrons. The electron transport layer may be native (undoped) or doped. Doping can be used to improve conductivity. Examples of the ETL material are not particularly limited, and any metal complex or organic compound may be used as long as they are conventionally used to transport electrons.

한 양태에서, ETL에 사용되는 화합물은 분자에서 하기 기 중 하나 이상을 포함한다:In one embodiment, the compound used in ETL comprises one or more of the following groups in the molecule:

Figure pat00014
Figure pat00014

여기서 R101은 수소, 중수소, 할로겐, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르복실산, 에테르, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 술피닐, 술포닐, 포스피노 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 아릴 또는 헤테로아릴인 경우, 상기 기술한 Ar과 유사한 정의를 가진다. Ar1 내지 Ar3는 상기 기술한 Ar과 유사한 정의를 가진다. k는 1 내지 20의 정수이다. X101 내지 X108은 C(CH 포함) 또는 N으로부터 선택된다. wherein R 101 is hydrogen, deuterium, halogen, alkyl, cycloalkyl, heteroalkyl, heterocycloalkyl, arylalkyl, alkoxy, aryloxy, amino, silyl, alkenyl, cycloalkenyl, heteroalkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, acyl, carboxylic acid, ether, ester, nitrile, isonitrile, sulfanyl, sulfinyl, sulfonyl, phosphino, and combinations thereof; It has a definition similar to Ar. Ar 1 to Ar 3 have similar definitions to Ar described above. k is an integer from 1 to 20; X 101 to X 108 are selected from C (including CH) or N.

또 다른 양태에서, ETL에 사용되는 금속 착물은 하기 화학식을 포함하나, 이에 제한되지 않는다:In another embodiment, metal complexes used in ETL include, but are not limited to:

Figure pat00015
Figure pat00015

여기서 (O-N) 또는 (N-N)은 원자 O, N 또는 N, N에 배위 결합한 금속을 갖는 2좌 리간드이며; L101은 또 다른 리간드이며; k'은 1 내지 금속이 결합될 수 있는 리간드의 최대 수인 정수 값이다.wherein (ON) or (NN) is a bidentate ligand having a metal coordinated to the atoms O, N or N, N; L 101 is another ligand; k' is an integer value from 1 to the maximum number of ligands to which a metal can be bound.

전하 생성층(CGL)Charge Generation Layer (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 각각 캐소드와 애노드로부터 주입된 전자와 정공에 의해 다시 채워지며; 그 후, 바이폴라 전류는 점차적으로 정상 상태에 도달한다. 통상의 CGL 물질은 수송층에서 사용되는 n 및 p 전도성 도펀트를 포함한다.In a tandem or stacked OLED, CGL plays an essential role in terms of performance, which consists of an n-doped layer and a p-doped layer for injecting electrons and holes, respectively. Electrons and holes are supplied from the CGL and electrodes. Electrons and holes consumed in the CGL are refilled by electrons and holes injected from the cathode and anode, respectively; After that, the bipolar current gradually reaches a steady state. Common CGL materials contain n and p conductive dopants used in the transport layer.

OLED 디바이스의 각 층에서 사용되는 임의의 상기 언급한 화합물들에서, 수소 원자는 부분적으로 또는 완전하게 중수소화될 수 있다. 따라서, 임의의 구체적으로 열거된 치환기, 예컨대, 비제한적으로, 메틸, 페닐, 피리딜 등은 이의 비중수소화, 부분 중수소화 및 완전 중수소화된 형태일 수 있다. 마찬가지로, 치환기 유형, 예컨대, 비제한적으로, 알킬, 아릴, 시클로알킬, 헤테로아릴 등은 또한 이의 비중수소화, 부분 중수소화 및 완전 중수소화된 형태일 수 있다.In any of the aforementioned compounds used in each layer of the OLED device, the hydrogen atoms may be partially or completely deuterated. Accordingly, any of the specifically enumerated substituents, such as, but not limited to, methyl, phenyl, pyridyl, and the like, may be in their undeuterated, partially deuterated and fully deuterated forms. Likewise, substituent types such as, but not limited to, alkyl, aryl, cycloalkyl, heteroaryl, and the like can also be deuterated, partially deuterated, and fully deuterated forms thereof.

본원에 기술된 다양한 실시양태는 단지 예시이며, 본 발명의 범위를 한정하려는 것이 아님을 이해해야 한다. 예컨대, 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 실시양태로부터 유래하는 변형예를 포함할 수도 있다. 본 발명이 왜 효과가 있는지에 관한 다양한 이론을 한정하려는 의도는 없음을 이해하여야 한다.It is to be understood that the various embodiments described herein are illustrative only and are not intended to limit the scope of the present invention. For example, many of the materials and structures described herein may be substituted for other materials and structures without departing from the spirit of the invention. Accordingly, the invention as claimed may include modifications deriving from the specific examples and preferred embodiments described herein, as will be apparent to those skilled in the art. It should be understood that there is no intention to limit the various theories as to why the present invention works.

Claims (15)

무기 발광층;
제1 전극층; 및
아웃커플링 구조체
를 포함하는 디바이스로서,
제1 전극층은, 총 비방사성 붕괴 속도 상수(total non-radiative decay rate constant)가 총 방사성 붕괴 속도 상수(total radiative decay rate constant)와 동일한 거리인 미리 결정된 임계 거리만큼, 무기 발광층으로부터 이격되어 있는 디바이스.
inorganic light emitting layer;
a first electrode layer; and
outcoupling structure
A device comprising:
The first electrode layer is spaced apart from the inorganic light emitting layer by a predetermined threshold distance, wherein a total non-radiative decay rate constant is a distance equal to a total radiative decay rate constant. .
제1항에 있어서, 제1 전극층은 금속, 금속 필름 및 유전체층의 스택, 플라즈몬계(plasmonic system), 하이퍼볼릭 메타물질(hyperbolic metamaterial) 및 광학 활성 메타물질로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 디바이스.The device of claim 1 , wherein the first electrode layer is at least one selected from the group consisting of a metal, a stack of a metal film and a dielectric layer, a plasmonic system, a hyperbolic metamaterial, and an optically active metamaterial. 제1항에 있어서, 무기 발광층은 GaAs, AlGaAs, GaAsP, AlGaInP, GaP, GaAsP, GaN, InGaN, ZnSe, SiC, Si3N4,Si, Ge, 사파이어, BN, ZnO, AlGaN, 페로브스카이트 및 양자 구속 계(quantum confined system)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 디바이스.According to claim 1, wherein the inorganic light emitting layer is GaAs, AlGaAs, GaAsP, AlGaInP, GaP, GaAsP, GaN, InGaN, ZnSe, SiC, Si 3 N 4 ,Si, Ge, sapphire, BN, ZnO, AlGaN, perovskite And a device comprising at least one selected from the group consisting of a quantum confined system. 제1항에 있어서, 제1 전극층은 Ag, Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ru, Pd, In, Bi 및 Ca로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종으로 이루어진 디바이스.According to claim 1, wherein the first electrode layer is Ag, Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ru, Pd, In, Bi and Ca A device consisting of at least one selected from the group consisting of. 제1항에 있어서, 아웃커플링 구조체는 Ag 입자, Al 입자, Ag-Al 합금, Au 입자, Au-Ag 합금, 유전 물질(dielectric material), 반도체 물질, 금속의 합금, 유전 물질의 혼합물, 1종 이상의 물질의 스택 및 1종의 물질의 코어로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종으로 형성되고 상이한 유형의 물질의 외피로 코팅된 복수의 나노입자를 포함하는 디바이스.The method of claim 1, wherein the outcoupling structure comprises Ag particles, Al particles, Ag-Al alloys, Au particles, Au-Ag alloys, dielectric materials, semiconductor materials, alloys of metals, mixtures of dielectric materials, 1 A device comprising a plurality of nanoparticles formed of at least one selected from the group consisting of a stack of one or more species of material and a core of one material and coated with a shell of a different type of material. 제1항에 있어서, 아웃커플링 구조체는 용액으로부터 형성된 콜로이달 합성 나노입자인 복수의 나노입자를 포함하는 디바이스.The device of claim 1 , wherein the outcoupling structure comprises a plurality of nanoparticles that are colloidal synthetic nanoparticles formed from solution. 제1항에 있어서, 아웃커플링 구조체는 주기적인 어레이로 배열된 복수의 나노입자를 포함하는 디바이스.The device of claim 1 , wherein the outcoupling structure comprises a plurality of nanoparticles arranged in a periodic array. 제7항에 있어서, 주기적인 어레이는 미리 결정된 어레이 피치를 갖는 디바이스.8. The device of claim 7, wherein the periodic array has a predetermined array pitch. 제1항에 있어서, 아웃커플링 구조체는 비주기적인 어레이로 배열된 복수의 나노입자를 포함하는 디바이스.The device of claim 1 , wherein the outcoupling structure comprises a plurality of nanoparticles arranged in an aperiodic array. 제1항에 있어서, 제1 전극층은 나노크기 홀로 패턴화되는 디바이스.The device of claim 1 , wherein the first electrode layer is patterned with nanoscale holes. 제1항에 있어서, 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함하고,
발광층에 의해 방출된 빛의 스펙트럼을 변경하거나, 또는 발광층에 의해 방출된 빛의 각도 의존성을 변경하기 위해, 나노입자의 적어도 하나의 특성이 선택되는 디바이스.
The method of claim 1 , wherein the outcoupling structure comprises a plurality of nanoparticles,
A device wherein at least one property of the nanoparticles is selected to modify the spectrum of light emitted by the light emitting layer, or to change the angular dependence of the light emitted by the light emitting layer.
제11항에 있어서, 적어도 하나의 특성은 나노입자의 크기, 나노입자의 조성및 나노입자의 분포로 이루어진 군에서 선택되는 디바이스.The device of claim 11 , wherein the at least one property is selected from the group consisting of a size of the nanoparticles, a composition of the nanoparticles, and a distribution of the nanoparticles. 제1항에 있어서, 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함하고, 디바이스는 복수의 나노입자 위에 배치된 적어도 하나의 추가의 층을 더 포함하는 디바이스.The device of claim 1 , wherein the outcoupling structure comprises a plurality of nanoparticles, and wherein the device further comprises at least one additional layer disposed over the plurality of nanoparticles. 제1항에 있어서, 아웃커플링 구조체는 복수의 나노입자를 포함하고,
디바이스는 제1 전극과 복수의 나노입자 사이에 배치된 물질을 더 포함하는 디바이스.
The method of claim 1 , wherein the outcoupling structure comprises a plurality of nanoparticles,
wherein the device further comprises a material disposed between the first electrode and the plurality of nanoparticles.
무기 발광층;
제1 전극층; 및
아웃커플링 구조체
를 포함하는 소비자 제품으로서,
제1 전극층은, 총 비방사성 붕괴 속도 상수가 총 방사성 붕괴 속도 상수와 동일한 거리인 미리 결정된 임계 거리만큼, 무기 발광층으로부터 이격되어 있고,
소비자 제품은 디스플레이 스크린, 조명 디바이스, 예컨대 이산(discrete) 광원 디바이스 또는 조명 패널, 평면 패널 디스플레이, 곡면 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 의료용 모니터, 텔레비젼, 광고판, 실내 또는 실외 조명 및/또는 신호용 라이트, 헤드업 디스플레이, 완전 또는 부분 투명 디스플레이, 플렉시블 디스플레이, 롤러블 디스플레이, 폴더블 디스플레이, 스트레처블 디스플레이, 레이저 프린터, 전화기, 휴대폰, 태블릿, 패블릿, 개인용 정보 단말기(PDA), 웨어러블 디바이스, 랩톱 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 대각선이 2 인치 미만인 마이크로 디스플레이, 3D 디스플레이, 차량, 항공 디스플레이, 대면적 벽, 함께 타일링된 다중 디스플레이를 포함하는 비디오 월, 극장 또는 스타디움 스크린, 광요법 디바이스, 간판, 증강 현실(AR) 또는 가상 현실(VR) 디스플레이, 안경 또는 콘택트 렌즈 내 디스플레이 또는 시각 부재, 발광 다이오드(LED) 벽지, LED 쥬얼리 및 의복으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 디바이스.
inorganic light emitting layer;
a first electrode layer; and
outcoupling structure
As a consumer product comprising:
the first electrode layer is spaced apart from the inorganic light emitting layer by a predetermined threshold distance, wherein the total non-radiative decay rate constant is a distance equal to the total radioactive decay rate constant;
Consumer products include display screens, lighting devices such as discrete light source devices or lighting panels, flat panel displays, curved displays, computer monitors, medical monitors, televisions, billboards, indoor or outdoor lighting and/or signaling lights, head-up displays. , fully or partially transparent displays, flexible displays, rollable displays, foldable displays, stretchable displays, laser printers, telephones, cell phones, tablets, phablets, personal digital assistants (PDAs), wearable devices, laptop computers, digital cameras , camcorders, viewfinders, micro displays less than 2 inches diagonal, 3D displays, vehicles, aerial displays, large-area walls, video walls with multiple displays tiled together, theater or stadium screens, phototherapy devices, signage, augmented reality A device which is at least one selected from the group consisting of (AR) or virtual reality (VR) displays, displays or visual elements in glasses or contact lenses, light emitting diode (LED) wallpaper, LED jewelry and clothing.
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