KR20230092923A

KR20230092923A - 다수의 광파장을 방출하는 대역 경계 방출 강화 유기 발광 다이오드 기반 디바이스

Info

Publication number: KR20230092923A
Application number: KR1020237013800A
Authority: KR
Inventors: 존 엔. 마그노; 진 씨. 코흐
Original assignee: 레드 뱅크 테크놀로지스 엘엘씨
Priority date: 2020-09-25
Filing date: 2021-09-24
Publication date: 2023-06-26
Also published as: WO2022067073A1; US20220102685A1; EP4218065A1; JP2023543025A

Abstract

유기 발광 다이오드들을 포함하고 동시에 광의 다중 파장들을 방출할 수 있는 발광 포토닉 결정 및 그 제조 방법들이 개시된다. 개시된 발광 포토닉 결정들은 스톱-밴드의 2개의 에지들에서 파장들의 광을 방출한다. 개시된 디바이스들의 스톱-밴드들의 폭을 조정하는 방법들이 또한 개시된다.

Description

다수의 광파장을 방출하는 대역 경계 방출 강화 유기 발광 다이오드 기반 디바이스

우선 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 35 U.S.C. § 119(e) 하에 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된, 2020년 9월 25일에 출원된, 미국 가출원 번호 제63/083,450 호, 및 그 전체는 본 명세서에 참조로 포함된 2020년 9월 25일에 출원된, 미국 가출원 번호 제63/083,496 호의 선출원일의 이익을 주장한다.

2017년 12월 20일에 출원되고, 2021년 10월 5일에 발행될 예정인, 미국 특허 출원 제15/738,214호는 미국 특허 번호 제11,139,456호에서 발광 포토닉 결정 디바이스들(BE-OLED라고 함)을 개시하고 여기서 유기 발광 다이오드(OLED)는 단일 1차원 포토닉 결정 내에 1/4 파장 광학 두께의 단일 구역 또는 층으로 내장되어 있다. 일반적으로, 포토닉 결정의 저굴절률 구역/고굴절률 구역 구조가 교번하는 저 인덱스 구역 들 중 하나는 OLED 구조를 포함한다. BE-OLED 디바이스들의 기능은 포토닉 결정 내에서 "스톱밴드(stopband)"(또한 때로는 밴드 갭이라고 지칭됨)의 형성에 의존한다. 스톱-밴드는 광의 전파에 대한 파동 방정식의 해들이 존재하지 않는 광 파장들의 범위이다. 즉, 이러한 파장들의 경우 포토닉 결정에 내장된 발광 분자(luminescent molecule)는 포토닉 결정 구조 내에서 굴절률 교대의 방향으로 광을 방출할 수 없다. 포토닉 결정들에서 스톱-밴드의 중심 파장은 포토닉 결정 내의 고굴절과 저굴절 구역들의 각각의 광학 두께의 4배의 값을 가진다.

다음의 상세한 설명은 다음 도면들을 참조한다:
도 1은 도 2에서와 같이 2개의 포토닉 결정 구조들의 컴퓨터 모델링된 반사율 스펙트럼들을 예시한다.
도 2는 본 개시에 따른 밴드 에지 방출 실시예에 근접한 포토닉 결정 구조 및 밴드 에지 방출 실시예에 근접한 포토닉 결정 구조를 예시한다.
도 3은 3개의 포토닉 결정 구조들의 컴퓨터 모델링된 반사율 스펙트럼들을 예시한다.
도 4는 3개의 포토닉 결정 구조들의 컴퓨터 모델링된 반사율 스펙트럼들을 예시한다.
도 5는 본 개시에 따른 밴드 에지 방출 실시예들을 근접한 2개의 포토닉 결정 구조들을 예시한다.
도 6은 2개의 포토닉 결정 구조들의 컴퓨터 모델링된 반사율 스펙트럼들을 예시한다.
도 7은 본 발명의 밴드 에지 방출 실시예에 근접한 포토닉 결정 구조들을 예시한다.
도 8은 2개의 포토닉 결정 구조들의 컴퓨터 모델링된 반사율 스펙트럼들을 예시한다.
도 9는 본 발명의 밴드 에지 방출 실시예에 근접한 포토닉 결정 구조들을 예시한다.
도 10은 2개의 포토닉 결정 구조들의 컴퓨터 모델링된 반사율 스펙트럼들을 예시한다.
도 11은 본 개시에 따른 실시예의 층 스택의 부분에 대한 굴절률 프로파일을 예시한다.
도 12는 본 개시에 따른 다양한 실시예들의 양태들을 예시한다.
도 13은 본 개시에 따른 다양한 실시예들의 양태들을 예시한다.
도 14는 2개의 포토닉 결정 구조들의 컴퓨터 모델링된 반사율 스펙트럼들을 예시한다.
도 15는 본 개시에 따른 밴드 에지 방출 디바이스 실시예에 근접하고 스톱-밴드 스펙트럼 폭을 튜닝하는 2개의 상이한 방법들을 사용하는 컴퓨터 모델링된 반사 스펙트럼 포토닉 결정 스택을 예시한다.

BE-OLED 디바이스들의 발광 기능은 이러한 디바이스들 내에서 스톱-밴드의 에지(일반적으로 단파장 에지)가 OLED 구조 내에 전계발광성의 물질(electroluminescent material)의 방출 스펙트럼 밴드와 중첩하는 사실에 따라 달라진다. 포토닉 결정과 연관된 스톱밴드의 밴드 에지 파장들에서 상태들의 밀도가 공기 또는 진공에서 동일한 파장보다 상당히 더 높다는 것은 포토닉 결정들의 속성이다. 그 결과는 전계발광성의 물질의 발광이 다른 매체에서보다 상당히 향상된다. 또한, 밴드 에지 상태들 또는 모드들에서 방출되는 광의 상당한 부분은 밴드 에지 파장에서 광의 높은 광속의 광발광 분자(photoluminescent molecule)들을 감싼 포토닉 결정 구조 내에 유지된다. 이 강렬하게 유지된 광은 전기적 여기로 인해 여기 상태들에 있는 전계발광성의 물질의 다른 분자들로부터 추가적인 발광을 자극한다. 전파의 밴드 에지 모드들로 방출되는 광은 BE-OLED의 표면에 대한 법선(normal)에 대한 좁은 밴드의 각도들에서 방출하도록 제한되고 유도 방출(stimulated emission)은 유도 광 복사의 전파 모드들을 복제하기 때문에, 광은 좁은 원뿔의 각도들로 BE-OLED에 의해 방출된다. BE-OLED 표면들의 법선에 대해 좁은 원뿔의 각도들의 광의 방출은 BE-OLED에서 나오는 광의 거의 완전한 분리의 결과를 초래하여 기존 OLED보다 훨씬 더 에너지 효율적이다.

BE-OLED의 높은 에너지 효율 및 시준된 발광은 많은 애플리케이션들에서 매우 바람직하다. 또한, 이러한 디바이스들의 좁은 스펙트럼 방출 밴드들은 높은 채도의 색상들이 발광에 필요할 때에도 매우 바람직할 수 있다. 그러나, 좁은 스펙트럼 방출 밴드들은 백색광이 필요한 애플리케이션들에서 BE-OLED를 사용하려는 경우 문제가 있다. 이 문제에 대한 일부 해결책들은 이미 고려되어있다. 첫 번째는 상이한 색상들을 방출하는 다중의 BE-OLED를 동일한 기판에 서로 인접하게 배치하는 것이다. 이 접근법의 문제들은 제조의 복잡함과 발광 각도들의 전체 범위에 걸쳐 균일한 광 색도(chromaticity)를 생성하기 위해 색상들을 함께 혼합하는 램프 광학을 생성하는 것이 매우 어렵다는 것이다. 미국 특허 출원 공개 제2018/0190929호는 발광성의 물질이 단파장 광(예를 들어, 청색 또는 보라색)을 방출하는 BE-OLED의 방출 표면에 코팅된 BE-OLED 기반 디바이스들을 설명한다. BE-OLED로부터의 광은 해당 물질에서 발광을 생성하는 광발광성의 물질에 의해 흡수된다. 사용된 광발광성의 물질은 백색광을 방출할 수 있다. 이 경우에 발광은 넓은 원뿔의 각도들에 걸쳐 있으며 이는 일부 애플리케이션들에서 바람직하지 않을 수 있다. 또한, BE-OLED에서 단파장 광 중 일부가 백색 광발광 상단 층을 통해 누출되는 경우, 발광 대 방출 각도의 균일성이 저하될 수 있다. 백색 광발광성의 물질의 충분한 두께가 광이 방출되는 BE-OLED의 누설을 제거하기 위해 코팅되는 경우, 디바이스의 에너지 효율성은 광발광성의 물질의 광 흡수로 인해 저하될 수 있다.

필요한 것은 다중 파장들(예를 들어, 백색광)에서 좁은 원뿔의 각도들로 광을 방출하고 그것이 방출하는 각도들의 범위에 걸쳐 균일한 색도를 갖는 BE-OLED 기반 디바이스이다.

이전의 미국 특허 출원 문서 제2018/0183007호에서 밴드 에지 방출 향상 유기 발광 다이오드(BE-OLED)들은 바람직하게는 디바이스의 다른 물질 층들과

/4의 동일한 광학 두께를 갖는(여기서 BE-OLED의 주기적 구조에 의해 생성된 스톱-밴드의 중심 파장임) 유기 층들(예를 들어, 그 문서의 도 7의 층(710))로 제조될 수 있다는 것이 개시되었다. 도 2에 도시된 디바이스(250)는 이러한 유형의 디바이스이다.

BE-OLED 디바이스들이 유기 층들을 가질 수 있고 또한 3

/4의 층 두께를 갖도록 허용될 수 있다고 결정되었다. 디바이스에서 이 더 두꺼운 유기 층을 잠재적으로 통합하는 이유는 층(710)의 유기 서브-층들의 두께가 주로 OLED 성능을 최적화할 때 전자적 고려사항들에 의해 결정되기 때문이다. 이는 상대적으로 얇은 유기 층을 갖는 광학적 제약이 최적의 OLED 성능에 필요한 서브-층 두께들과 충돌할 수 있기 때문에, 청색 발광 디바이스들에서 특히 중요하다.

층들(214 및 216)은 층들(220 및 218)과 같이 서로 동일한 공간적 관계(광학 두께의 관점에서)를 갖는다는 것을 알 수 있다. 이러한 층들은 또한 서로 동일한 위상 관계를 갖는다. 이러한 이유들로 디바이스(200)의 광학 스택은 디바이스(250)의 광학 스택과 유사한 방식으로 2개의 밴드 에지들을 갖는 스톱-밴드를 생성하는 단일 포토닉 결정으로서 작용한다. 같은 이유들로 3

/4뿐만 아니라 5

/4 및 7

/4의 두께들을 가진 층들을 포함하는 광학 스택들을 가진 디바이스들 또한 단일 포토닉 결정들로 기능한다.

놀랍게도, 우리는 더 큰 광학 두께의 층들을 통합하는 것이 BE-OLED 구조들에서 더 얇은 층들인, 광학 두께 층들에 비해 상당한 성능 이점을 갖는다는 것을 이제 알게 되었다. 두께 3

/4 또는 5

/4의 층들을 추가하면 BE-OLED에서 생성된 스톱-밴드의 폭은 감소된다. 더 두꺼운 층들을 사용함으로써 충분히 BE-OLED 스톱-밴드를 감소시키면, 이는 스톱-밴드의 반대의 단부들에서 2개의 파장들의 광을 방출하는 데 사용될 수 있다.

도 1은 도 2에 도시된 구조를 갖는 BE-OLED(200)에 근접한 컴퓨터 시뮬레이션된 광 반사율 스펙트럼(100)을 예시한다. 382.5nm.(물리적 두께=213nm.) 의 광학 두께 및 1.77의 굴절률을 갖는 유기 층(202)은 510nm.에서 BE-OLED 포토닉 결정 스택의 중심 또는 설계 파장과 비교하여 3

/4의 광학 두께를 갖는다. 이 디바이스의 반사 스펙트럼(실선)은

/4의 유기 층 광학 두께를 갖는 동등한 디바이스(250)(미국 특허 출원 문서 제2018/0183007호의 선행 기술)의 반사 스펙트럼(파선)에 대해 플롯된다. 스톱-밴드는 대략 폭의 167nm. 에서 폭의 132nm.까지 좁혀졌다. 따라서, 여기서 도시된 실시예에서, 대략 438nm. 및 610nm.에서 피크에 도달하는 스톱-밴드의 측 밴드들은 더 얇은 유기 층들을 가진 디바이스보다 반사율이 더 높다.

5

/4의 광학 두께를 갖는 훨씬 더 두꺼운 유기 층은

/4 및 3

/4의 유기 층 두께들을 갖는 디바이스들에 대한 모델링된 스펙트럼들과 비교하여 결과 디바이스의 컴퓨터 모델링된 반사율 스펙트럼의 플롯들(300)에서 도 3에 도시된 바와 같이 스톱-밴드의 폭을 더 감소시키는 디바이스에서 사용될 수 있다.

도 4는 도 5에 묘사된 구조들(510 및 520)에 대한 시뮬레이션된 반사 스펙트럼들의 플롯(400)을 도시하고 이들을 구조(250)에 대한 스펙트럼과 비교한다. 구조(510)는 유기 층에 가장 가까운 2개의 n=1.39 (저굴절률) 층들이 276nm.(3

/4 광학 두께)로 두꺼워진다는 점을 제외하면 구조(250)와 유사하다. 구조(520)는 유기 층(n=1.77)에 가장 가까운 2개의 n=1.39 (저굴절률) 층들이 276nm.(3

/4 광학 두께)로 두꺼워진다는 점을 제외하면 구조(200)와 유사하다. 도 4에서 유기 층 이외의 층들의 두께를

/4에서 3

/4로 증가시키는 것은 또한 BE-OLED 디바이스들의 스톱-밴드의 폭을 감소시키는 역할을 한다는 것을 알 수 있다.

도 6은 도 7에 묘사된 구조(710)에 대한 시뮬레이션된 반사율 스펙트럼을 도시하고 이를 구조(510)에 대한 스펙트럼과 비교한다. 구조(710)는 유기 층(n=1.77)에 가장 가까운 2개의 추가적인 n=1.39층들이 276nm.(3

/4 광학 두께)로 두꺼워진다는 점을 제외하고는 (510)에 대한 것과 유사하다. 2개의 추가적인 n=1.77 층들을 추가하면 포토닉 스톱-밴드의 폭이 더 감소한다.

도 8은 도 9에 묘사된 구조(910)에 대한 시뮬레이션된 반사율 스펙트럼을 도시하고 이를 구조(250)에 대한 스펙트럼과 비교한다. 구조(910)는 구조(250)의 n=1.39 층들 중 2개가 92nm.에서 674nm.(7

/4 광학 두께)까지 두꺼워진다는 점을 제외하면 구조(250)와 유사하다. 예상될 수 있는 바와 같이, 이러한 변화는 스톱-밴드의 폭을 좁힌다.

발광 포토닉 결정의 스톱-밴드 폭을 감소시키는 또 다른 접근법은 포토닉 결정의 다중층 스택에서 주기적으로 변하는 굴절률의 결정의 프로파일을 변경하는 것이다. 도 10은 프로파일의 주기를

/2에서 변경하지 않으면서 OLED 구조 주위에 구축된 교번하는 불화마그네슘과 이산화티타늄 층들을 포함하는 발광 포토닉 결정에서 저굴절률(불화마그네슘, 굴절률 A)층의 두께 a와 고굴절률(이산화티타늄, 굴절률 B)층의 두께 b의 비율을 변화시키는 포토닉 결정의 반사 스펙트럼에 대한 효과를 도시한다. 도 11은 층 스택의 굴절률 프로파일을 도시하며, 여기서

이다. a=b=0.25

; a=0.35

, b=0.15

; 및 a=0.39

, b=0.11

에 대한 반사 스펙트럼들은 도 10에 도시되어 있다. 스톱-밴드의 폭이 "a"를 0.25

에서 0.39

로 변경함으로써 30nm. 이상 감소한 것이 분명하다.

지금까지 본 발명의 실시예들의 설명에서 단일 발광 포토닉 결정에서 OLED 구조의 양 측에 구축된 구조들에 의해 포함된 층들은 개별적으로 고굴절률을 갖는 것과 저굴절률을 갖는 2개의 물질들만을 포함하는 것으로 가정되었다. 고굴절률과 저굴절률 층들 사이에 하나 이상의 중간 굴절률 층들을 개재시키는 것은 단일 발광 포토닉 결정의 설계에 유리할 수 있다.

일(전방) 표면에서만 광을 생산하는 발광 디바이스를 생산하는 것을 원하는 경우, 예를 들어 금속 반사기(metallic reflector)와 같은, 반사기는 단일 발광 포토닉 결정 및 그것이 형성되는 기판 사이 또는 그 반대 표면에 제조될 수 있다. 금속 반사기를 사용되는 경우, 금속 반사기들은 광의 위상에 1/4 파장 시프트를 도입하므로 금속 표면에 직접 인접한 층은

/4와 같은 추가적인 두께만큼 증가된 그 광학 두께를 가져야 한다는 점이 기억되어야 한다.

본 개시에 따른 단일 발광 포토닉 결정 내의 유기 층들은 단일 발광 포토닉 결정을 구성하는 층들의 스택의 중앙에 위치될 필요는 없으며, 실제로, 사용되는 경우 금속 반사기에 인접할 수 있다. 이 경우에서 금속 반사기는 디바이스의 전극 또는 전극의 컴포넌트로 기능할 수 있다.

도 12는 본 개시에 따른 또 다른 실시예(1200)를 묘사한다. 차례로, BE-OLED(1202)는 종래의 OLED를 포함한다. 종래의 OLED는 투명 전도성 산화물(인듐-주석 산화물 또는 인듐-아연 산화물과 같은)로 구성될 수 있는 애노드(1218a) 및 투명 전도성 산화물 층(1218b) 및 매우 얇은 저 일함수 금속 층(1216)을 차례로 포함할 수 있는 캐소드를 포함한다. 다른 투명 애노드 및 캐소드 구조들은 BE-OLED 광학 구조가 손상되지 않는 한 사용될 수 있다. 종래의 OLED 구조는 정공 주입 층(hole injection layer)(1206), 정공 수송 층(hole transporting layer)(1208), 전계발광성의 물질을 포함하는 층(1210), 전자 수송 층(1212) 및 전자 주입 층(1216)을 추가로 포함할 수 있다. 종래의 OLED 구조는 정공 차단, 전자 차단 또는 엑시톤 차단 층(도시되지 않음)을 추가로 포함할 수 있다.

예(1200)에서, BE-OLED(1202)는 먼저 기판(1234) 상에 경면 반사 금속 층(1226)을 증착함으로써 기판(1234) 상에 구축된다. (이 반사기(1226)의 존재는 디바이스로부터의 두-측 방출이 필요한지 여부에 따라 선택적이다.) 다음으로 한 쌍의 투명 물질 층들(1224)은 반사 층(1226)의 상부에 구축된다. 먼저 상대적으로 고굴절률을 갖는 투명 물질의 층(1228)은 층(1226) 상에 구축된 다음 상대적으로 저굴절률 층(1242)은 층(1228) 상에 구축된다. 층(1242) 및 BE-OLED(1202)에 의해 포함된 다른 광학적 기능 굴절률 구역들과 달리, 층(1228)은 BE-OLED(1202) 내의 포토닉 결정 구조에 의해 생성된 스톱-밴드의 중심 파장의 절반인 광학 두께를 가질 수 있다. 이 반 파장 두께는 금속 층(1226)으로부터 반사된 광 파장들에서 발생하는 위상 시프트를 보충하기 위해 의도되었다. 반면에, 다른, 저굴절률의, 쌍(1224)의 물질의 층(1242)은 BE-OLED(1202) 내의 포토닉 결정 구조에 의해 생성된 스톱-밴드의 중심 파장의 1/4의 광학 두께를 갖는다. 우리는 도 12에서 오른쪽에서 왼쪽으로 판독하는 디바이스(1200)의 구조에서 층 쌍들을 설명한다. 따라서, 우리는 층 쌍(1224)을 고/저굴절률 층 쌍으로 지칭한다.

4개 이상의 고/저굴절률 층 쌍들(1220)은 쌍(1224) 상에 구축된다. 이러한 층 쌍들은 각각 비교적 고 인덱스 층(1232) 및 비교적 저 인덱스 층(1230)을 포함한다. 모든 층들(1230 및 1232)은 BE-OLED(1202) 내의 포토닉 결정 구조에 의해 생성된 스톱-밴드의 중심 파장의 1/4과 동일한 광학 두께들을 갖는다. 다음으로, 종래의 OLED 구조의 층들은 1218a, 1206, 1208, 1210, 1212, 1214, 1216, 그 다음 1218b의 순서로 구축된다. 전극 층들(1218a 및 1218b) 각각은 BE-OLED(1202) 내의 포토닉 결정 구조에 의해 생성된 스톱-밴드의 중심 파장의 1/4과 동일한 광학 두께들을 갖는다. 다른 OLED 층들(1206, 1208, 1210, 1212, 1214 및 1216)은 BE-OLED(1202) 내의 포토닉 결정 구조에 의해 생성된 스톱-밴드의 중심 파장의 1/4과 동일한 광학 두께들을 갖는 단일 저 인덱스 구역(104)을 생성하기 위해 결합한다. 5개 이상의 저/고 굴절률 층 쌍들(1222)은 캐소드 층(1218b)의 상부 표면 상에 구축된다. 층 쌍들(1220)과 마찬가지로, 층 쌍들(1222)은 상대적으로 저굴절률 층(1230) 및 상대적으로 고굴절률 층(1232)을 포함한다. 층 쌍들(1222)의 모든 층들은 BE-OLED(1202) 내의 포토닉 결정 구조에 의해 생성된 스톱-밴드의 중심 파장의 1/4과 동일한 광학 두께들을 갖는다. OLED 구조(1204) 및 연관된 전극들은 BE-OLED(1202)의 기능이 악영향을 받지 않는 한 포토닉 결정(1202)의 중앙에 위치될 필요가 없으며, 실제로, 반사기(1226)에 인접하게 위치될 수 있다.

함께 추가된 구역(1204)의 층들이 BE-OLED(1202) 내의 포토닉 결정 구조에 의해 생성된 스톱-밴드의 중심 파장의 1/4과 동일한 광학 두께를 갖는 단일의 비교적 저굴절률 구역을 생성하기 때문에, 실제로, BE-OLED는 단일 포토닉 결정으로 기능한다. 예시적인 실시예(100)에서 종래의 OLED 구조의 한 측에 5개의 고/저 굴절률 쌍들이 있고 다른 측에 5개의 저/고굴절률 쌍들이 있다. 더 적거나 더 큰 수들의 교번하는 굴절률 층들을 갖는 구성들은 가능하고 유리할 수 있다.

디바이스(1200)는 BE-OLED(1202)의 상부에 구축된 제2의 1-D 포토닉 결정 구조(1250)를 추가로 포함한다. 먼저 포토닉 결정(1250)을 생성하기 위해, 5개 이상의 저/고굴절률 쌍들(1238)은 BE-OLED(1202)의 최종 저/고굴절률 쌍(1222)의 상부에 구축된다. 이러한 층 쌍들은 비교적 저굴절률 층들(1244) 및 비교적 고굴절률 층들(1246)을 포함한다. 다음으로, 광발광성의 물질을 포함하는 비교적 저굴절률 층(1236)은 층 쌍들(1238)의 스택의 상부에 구축된다. 마지막으로, 5개 이상의 고/저굴절률 층 쌍들(1240)은 층(1238)의 상부에 구축된다. 이러한 굴절률 층 쌍들(1240)은 또한 비교적 저굴절률 층들(1244) 및 비교적 고굴절률 층들(1246)을 포함한다. 포토닉 결정 구조(1234)의 모든 층들(1244, 1246 및 1236)은 포토닉 결정 구조(1234)의 스톱밴드의 원하는 중심 파장의 1/4인 동일한 광학 두께를 갖는다.

디바이스(1200)가 활성화될 때, 전자들은 캐소드 층(1218b)으로부터 OLED 구조(1204)의 중심을 향하여 흐르고 정공(hole)들은 애노드 층(1218a)으로부터 동일한 위치를 향하여 흐른다. 전자들과 정공들은 전계발광성의 물질의 분자들에 여기(exciton)들을 형성하는 발광 층(1210)에서 만난다. BE-OLED 구조의 층 두께들은 포토닉 결정 스톱-밴드의 밴드 에지들 중 하나가 전계발광성의 물질의 방출 밴드 파장들을 오버레이하도록 선택된다. 대부분의 경우 스톱-밴드의 짧은 파장 단부에서 밴드 에지는 전계발광 밴드와 중첩되도록 선택되고 이는 BE-OLED의 층들이 더 두껍고 더 쉽게 제조될 수 있을 뿐만 아니라 OLED 구조에 대한 충분한 두께가 기능적 두께들을 갖는 유기 층들을 포함하도록 허용하기 때문이다. 전계발광성의 물질은 포토닉 결정 내부의 광학적 환경으로 인해 밴드 에지 모드들로 광을 방출하도록 제한된다. 밴드 에지 모드들로 방출된 광은 발광 분자들의 엑시톤들이 형성되는만큼 빠르게 그로부터의 발광을 빠르게 자극하기 위해 발광 층에 충분한 광도가 있도록 포토닉 결정 구조 내부에 구축한다. 밴드 에지 모드들로 방출된 광은 디바이스의 층 평면들에 수직으로 전파하기 때문에, 유도 방출로부터의 광은 동일하다.

BE-OLED 구조에서 층 쌍들의 수를 변경하고 또한 인접한 층들 사이의 굴절률 차이를 변경하는 것은 BE-OLED 포토닉 결정 구조를 빠져나가는 광의 양을 제어할 수 있다. 반사기(1226)를 향해 빠져나가는 광은 반사되어 BE-OLED 구조로 다시 반사된다. 반대 방향으로 빠져나가는 광은 포토닉 결정 구조(1250)로 들어간다. 또한, BE-OLED에서 층 쌍들의 수를 변경하는 것은 스톱-밴드의 폭을 변경하므로 2 개의 밴드 에지들이 발생하는 파장들을 변경한다. 층 쌍들의 수를 증가시키는 것은 스톱-밴드의 폭을 감소시킨다.

구조(1250)의 층 두께들은 스톱-밴드가 BE-OLED(1202)에 의해 방출된 광보다 긴 파장들에 있는 포토닉 결정 구조를 생성하기 때문에, BE-OLED(1202)로부터 나오는 광은 상대적으로 방해받지 않고 구조(1250)의 처음 5개 층 쌍들을 통과한다. 예를 들어, BE-OLED(1203)에 의해 방출된 광은 보라색 또는 청색 광일 수 있는 반면 포토닉 결정 구조(1250)의 단파장 밴드 에지는 가시 스펙트럼의 황색 부분에 있을 수 있다.

층(1236)의 광발광성의 물질은 그의 여기 스펙트럼이 BE-OLED(1202)의 방출 밴드와 겹치도록 선택된다. BE-OLED(1202)로부터의 광 진입 층(1236)은 부분적으로, 층(1236)의 광발광성의 물질에 의해 흡수되므로 발광 분자들 상에 엑시톤들을 형성한다. 구조(1250)의 층들의 두께들은 포토닉 결정(1250)의 스톱-밴드의 단파장 단부의 밴드 에지가 층(1236)의 광발광성의 물질의 방출 스펙트럼과 겹치도록 선택된다. 따라서 이 물질은 포토닉 결정(1250)과 연관된 밴드 에지 모드들로 광발광 광을 방출하도록 제한된다. BE-OLED(1202)의 경우와 같이, 층(1236)에 의해 방출된 광의 일부는 층(1236)의 광발광 분자들로부터의 추가 발광을 자극하는 구조(1250)에 구축된다. 구조(1250)로부터 후방으로 구조(1202)로 향하여 방출된 광은 그 구조 또는 반사기(1226)에 의해 다시 반사될 것이다. 구조(1234)에 유지되지 않은 광은 각도들의 좁은 원뿔 위로 퍼지는 광의 빔으로서 표면(1248)을 빠져나간다. 발광 표면(1248)의 색도(chromaticity) 또는 색상 온도는 층(1236)에서 광발광성의 물질의 농도를 변화시킴으로써 제어될 수 있다. 광발광성의 물질은 층(1236)의 모든 두께 또는 층(1236) 내의 더 얇은 서브 층에 존재할 수 있다. 광발광성의 물질은 또한 구조(1250)의 중심에서 하나 이상의 층에 존재할 수 있다.

BE-OLED(1202)에 의해 방출된 광은 청색 또는 보라색 광일 수 있고 구조(1250)에 의해 방출된 광은 황색 광일 수 있다. 이 경우에서 디바이스(1200)에서 방출되는 광은 백색광으로 인식될 것이다.

구조(1234)는 적절한 층 두께 허용이 반사기(1226)에서 광학 위상 시프트에 대해 이루어지고 BE-OLED에 의해 포함된 포토닉 결정이 층(1236)에 의해 방출된 후방광을 반사하지 않는 경우 BE-OLED(1202)와 반사기(1226) 사이에 대안적으로 배치될 수 있음을 쉽게 알 수 있다. 또한, OLED(1204)의 구성은 캐소드 대면(facing) 반사기(1226) 및 애노드 대면 구조(1250)로 반전될 수 있다. 또한 구조(1250)와 유사한 제2 포토닉 결정이 표면(1248)의 상부에 구축할 수 있지만, 이 제3 구조는 구조들(1202 및 1234)과 상이한 파장에서 광을 방출한다는 것을 쉽게 알 수 있다. 예를 들어, BE-OLED(1202)는 청색 광을 방출할 수 있고, 구조(1250)는 녹색광을 방출할 수 있으며 청색 광과 녹색 광은 적색 광을 제3 포토닉 결정의 제3 밴드 에지 모드들의 세트로 방출하기 위해 모두 제3 구조에서 광발광 분자들을 펌핑하거나 여기시킬 수 있다. 결합된 청색, 녹색 및 적색 방출들은 백색광으로 인식될 것이며, 즉, CIE (1931) 2° XYZ 색상 공간 색도 좌표가 CIE(1931) 2° XYZ 색상 공간 색도 다이어그램에서 x=0.25 내지 0.5 및 y=0.2 내지 0.45로 정의된 사각형에 놓인 광이다.

도 13은 본 발명(1300)의 또 다른 실시예를 묘사한다. 이 디바이스는 위의 구조(1202)와 유사하지만 광발광성의 물질의 층(1324)이 추가된 BE-OLED 구조(1302)를 포함한다. BE-OLED(1202)와 마찬가지로, BE-OLED(13020)는 종래의 OLED를 포함한다. 종래의 OLED는 투명 전도성 산화물(예를 들어, 인듐-주석 산화물 또는 인듐-아연 산화물)로 구성될 수 있는 애노드(1318a) 및 투명 전도성 산화물 층(1318b) 및 매우 얇은 저 일함수(work function) 금속 층(1316)을 차례로 포함할 수 있는 캐소드를 포함한다. 다른 투명한 애노드 및 캐소드 구조들은 BE-OLED 광학 구조가 손상되지 않는 한 사용될 수 있다. 종래의 OLED 구조는 정공 주입 층(1306), 정공 수송 층(1308), 전계발광성의 물질을 포함하는 층(1310), 전자 수송 층(1312) 및 전자 주입 층(1316)을 추가로 포함할 수 있다. 종래의 OLED 구조는 또한 정공 차단, 전자 차단 또는 엑시톤 차단 층(도시되지 않음)을 추가로 포함할 수 있다.

BE-OLED(1302)는 먼저 기판(1328) 상에 정반사(specularly reflective) 금속 층(1326)을 증착함으로써 기판(1328) 상에 구축된다. (반사 층(1326)은 디바이스로부터의 두-측 발광이 필요한지 여부에 따라 선택적이다.) 투명 물질의 층(1332)은 반사 층(1326)의 상부에 구축된다. BE-OLED(1302)에 의해 구성되는 다른 광학적 기능 굴절률 구역들과 달리, 층(1332)은 BE-OLED(1302) 내의 포토닉 결정 구조에 의해 생성된 스톱-밴드의 중심 파장의 절반인 광학 두께를 가질 수 있다. 이 반 파장 두께는 금속 층(1326)으로부터 반사된 광 파장들에서 발생하는 위상 시프트를 보충하도록 의도되었다.

4개의 굴절률 층 쌍들(1320)은 층(1332) 상에 구축된다. 이러한 층 쌍들은 각각 비교적 저 인덱스 층(1336) 및 비교적 고 인덱스 층(1338)을 포함한다. 모든 층들(1336 및 1338)은 BE-OLED(1302) 내의 포토닉 결정 구조에 의해 생성된 스톱-밴드의 중심 파장의 1/4과 동일한 광학 두께들을 갖는다. 우리는 도 13에서 오른쪽에서 왼쪽으로 판독하는 디바이스(1300)의 구조에서 굴절률 층 쌍들을 설명한다. 따라서, 우리는 층 쌍(1320)을 저/고 굴절률 층 쌍이라고 지칭한다.

다음으로 광발광성의 물질을 포함하는 층(1324)은 마지막 굴절률 층 쌍(1320)의 상부에 구축된다. 이 층(1324)은 그의 어느 측에 있는 층들과 비교할 때 상대적으로 저 굴절률을 갖는다. 그 다음 층들(1338 및 1336)을 포함하는 고/저 굴절률 층 쌍(1322)이 층(1324)의 상부에 구축된다.

다음으로, 종래의 OLED 구조의 층들은 1318a, 1306, 1308, 1310, 1312, 1314, 1316, 그리고 나서 1318b의 순서로 구축된다. 전극 층들(1318a 및 1318b) 각각은 BE-OLED(1302) 내의 포토닉 결정 구조에 의해 생성된 스톱-밴드의 중심 파장의 1/4과 동일한 광학 두께들을 갖는다. 다른 OLED 층들(1306, 1308, 1310, 1312, 1314 및 1316)은 BE-OLED(1302) 내의 포토닉 결정 구조에 의해 생성된 스톱-밴드의 중심 파장의 1/4과 동일한 광학 두께들을 갖는 단일 저 인덱스 구역(1304)을 생성하기 위해 결합한다. 5개 이상의 저/고굴절률 층 쌍들(1320)은 캐소드 층(1318b)의 상부 표면 상에 구축된다. 층 쌍들(1320 및 1322)의 모든 층들은 BE-OLED(1302) 내의 포토닉 결정 구조에 의해 생성된 스톱-밴드의 중심 파장의 1/4과 동일한 광학 두께들을 갖는다. OLED 구조(1304) 및 연관된 전극들은 BE-OLED(1302)의 기능이 악영향을 받지 않는 한 포토닉 결정(1302)의 중심에 위치될 필요가 없으며, 실제로, 반사기(1326)에 인접하게 위치될 수 있다.

함께 추가된 구역(1304)의 층들이 BE-OLED(1302) 내의 포토닉 결정 구조에 의해 생성된 스톱-밴드의 중심 파장의 1/4과 동일한 광학 두께를 갖는 단일의 비교적 저 굴절률 구역을 생산하기 때문에, 실제로, BE-OLED(1302)는 단일 포토닉 결정으로 기능한다.

디바이스(1300)가 활성화될 때, 전자들은 캐소드 층(1318b)에서부터 OLED 구조(1304)의 중심을 향하여 흐르고 정공들은 애노드 층(1318a)에서부터 동일한 장소를 향하여 흐른다. 전자들과 정공들은 발광 층(1310)에서 만나 전계발광성의 물질의 분자들에 엑시톤들을 형성한다. BE-OLED 구조의 층 두께들은 포토닉 결정의 스톱-밴드의 단파장 단부에 있는 밴드 에지가 전계발광성의 물질의 방출 밴드 파장들을 오버레이하도록 선택된다. 전계발광성의 물질은 포토닉 결정 내부의 광학적 환경으로 인해 밴드 에지 모드들로 광을 방출하도록 제한된다. 밴드 에지 모드들로 방출된 광은 발광 층에서 충분한 광도가 존재하여 층(1310)의 발광 분자들 상의 엑시톤들로부터의 발광이 형성될 때 빠르게 자극되도록 포토닉 결정 구조 내부에 축적한다. 밴드 에지 모드들로 방출된 광은 디바이스의 층 평면들에 수직으로 전파되기 때문에, 유도 방출로부터의 광도 마찬가지이다.

디바이스(1300)의 포토닉 결정 구조에 유지되는 발광 층(1310)으로부터의 광은 층(1324)의 광발광성의 물질에 의해 부분적으로 흡수되어 광을 생성하는 붕괴하는 엑시톤을 생성한다. 층(1324)의 광발광성의 물질은 그의 방출 스펙트럼이 디바이스(1300)에 포함된 포토닉 결정의 스톱-밴드의 장파장 밴드 에지와 중첩하도록 선택된다. 따라서 층(1324)의 광발광성의 물질은 포토닉 결정의 밴드 에지 모드들로만 광을 방출하도록 제한된다. 층(1310)에서 생성된 광의 경우와 마찬가지로, 밴드 에지 모드들로 방출된 광은 층(1324)에서 발광 분자가 형성되는 만큼 빠르게 발광 분자들 상의 엑시톤들로부터의 발광을 자극하기에 충분한 발광 강도가 층(1324)에 존재하도록 포토닉 결정 구조 내부에 축적된다. 장파장 밴드 에지에서 밴드 에지 모드로 방출된 광은 디바이스의 층 평면들에 수직으로 전파되기 때문에, 층(1324)의 유도 방출로부터의 광도 마찬가지이다.

디바이스(1300)의 발광은 스톱밴드의 두 밴드 에지들에서 발생하기 때문에, 디바이스(1300)는 2개의 개별 파장들에서 광을 방출한다. 예를 들어, 디바이스는 단파장 밴드 에지 모드들에서 보라색 또는 청색 광을 방출하고 장파장 밴드 에지 모드들에서 적색 광을 방출하도록 생성될 수 있다. 층(1324)에서 광발광성의 물질의 농도를 변화시킴으로써 생성된 단파장 광의 양 대 장파장 광의 양의 비율이 변화될 수 있다.

BE-OLED 구조(1300)에서 층 쌍들의 수를 변경하고 또한 인접 층들 사이의 굴절률 차이를 변경하는 것은 BE-OLED 포토닉 결정 구조에서 광 보유량(light retention)을 제어하도록 한다. (우리는 층 쌍들의 수를 변경하는 것이 포토닉 결정에 의해 생성된 스톱-밴드의 폭이 변경될 수 있음을 배웠다. 우리는 놀랍게도, 더 많은 층 쌍들을 추가하는 것이 스톱-밴드의 스펙트럼 폭이 좁아짐을 발견했다. 따라서, 층 두께들과 층 쌍들의 수를 변조함으로써 예측가능하고 제어가능한 방식으로 스톱-밴드의 폭을 조정할 수 있으며, 이는 이전에는 인식되지 않았다. 층 두께를 증가시키는 것은 층 두께가

/2의 배수들로 수정된 경우 효과가 없을 것이라고 예상했을 것이다.) 도 13의 디바이스(1300)에서, 광발광 층(1324)은 OLED 구조(1304)와 반사기(1326) 사이에 위치되어 있다. 층(1324)이 대안적으로 OLED 구조(1304)와 방출 표면(1330) 사이에 배치될 수 있음을 쉽게 알 수 있다. 또한, OLED(1304)의 구성은 캐소드 대면 반사기(1326) 및 애노드 대면 방출 표면(1330)으로 반전될 수 있다.

BE-OLED 구조(1300)의 변형에서 도 13의 층(1324)에 있는 것과 동등한, 디바이스 내의 제2 발광성의 물질은 광발광보다는 전계발광을 통해, 적어도 부분적으로, 광을 방출한다. 이를 달성하기 위해 제2 물질은 층(1310)의 전계발광성의 물질에 매우 근접하게 위치되어야 하며 따라서 디바이스의 별도의 1/4 파장 두께 층으로서 광학적으로 기능하는 층(1324)과 같은 별도의 층에 있지 않는다. 대부분의 경우 에미터 층(1310)에 직접 인접하여 위치한 하나 이상의 호스트 물질들 및 제2 전계발광성의 물질을 포함하는 별도의 매우 얇은 층이 있다. 대안적으로, 제2 전계발광성의 물질은 실제로 층(1310)에 포함되거나 또 다른 매우 얇은 층에 의해 층(1310)으로부터 분리된 층에 있을 수 있다. 층(1310)의 임의의 경우에서, 층들(1306, 1308, 1312, 1314 및 1316)과 유사하게 기능하는 유기 물질의 다른 연관된 층들 및 제2 발광성의 물질을 포함하는 층은 여전히 BE-OLED(1302) 내의 포토닉 결정 구조에 의해 생성된 스톱-밴드의 중심 파장의 1/4에 해당하는 두께로 단일 저굴절률 구역을 형성하기 위해 조합해야 한다.

디바이스(1300)의 이 대안의 버전에서 제2 전계발광성의 물질의 분자들은 층(1310)의 전계발광성의 물질에 의한 발광 및 제2 전계발광성의 물질에 의한 흡수를 통한 일부 에너지 전달이 또한 가능할 수 있지만, 여기 상태 에너지가 포스터(forster)(쌍극자 결합 매개) 또는 덱스터(dexter)(전자 전송 매개) 엑시톤 전송에 의해 층(1310)의 제1 전계발광성의 물질로부터 그들로 전달될 때 에너지를 발광하여 에너지를 받는다. 층(1324)의 발광성의 물질의 경우에서와 같이, 제2 전계발광성의 물질은 그 방출 스펙트럼이 디바이스(1300)에 의해 포함된 포토닉 결정의 스톱-밴드의 장파장 밴드 에지와 중첩하도록 선택된다. 이로써 제2 전계발광성의 물질은 포토닉 결정의 장파장 밴드 에지 모드들로만 광을 방출하도록 제한된다. 층(1324)에서 생성된 광의 경우에서와 같이, 밴드 에지 모드들로 방출된 광은 그 층의 발광 분자들 상의 엑시톤들이 형성되는 만큼 신속하게 발광을 자극하기 위한 제2 발광성의 물질을 포함하는 층에서 충분한 광도가 존재하도록 포토닉 결정 구조 내부에 구축된다. 디바이스(1300)의 경우에서와 같이 광은 디바이스 스톱-밴드의 두 측에서 장 및 단파장 방출 밴드들 모두에서 방출된다.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예(1400)를 묘사한다. 디바이스(1400)는 예를 들어, 적색, 녹색 및 청색의 3개 파장들의 광을 방출할 수 있는 디바이스를 생성하도록 디바이스(1200)의 기능들을 디바이스(1300)의 기능과 조합한다.

BE-OLED(1402)의 구조는 본질적으로 디바이스(1300)의 구조와 동일하다. 구조(1404)의 층들, 층 쌍들(1420 및 1422) 및 전극들(1418a 및 1418b)은 모두 디바이스(1300)에서 발견된 등가 구조들; 구조(1304)의 층들, 층 쌍들(1320 및 1322) 및 전극들(1318a 및 1318b)과 동일한 기능들을 수행한다. 포토닉 결정 구조(1440)는 디바이스(1200)의 구조(1250)와 본질적으로 동일한 방식으로 기능한다. 층 쌍들(1444 및 1446) 및 층(1442)은 디바이스(1200)의 층 쌍들(1238 및 1240) 및 층(1236)과 본질적으로 동일한 목적을 제공한다.

디바이스(1400)가 활성화될 때, 전자들은 캐소드 층(1418b)으로부터 OLED 구조(1404)의 중심을 향하여 흐르고 정공들은 애노드 층(1418a)으로부터 동일한 위치를 향하여 흐른다. 전자들과 정공들은 발광 층(1410)에서 만나 전계발광성의 물질의 분자들에 엑시톤들을 형성한다. BE-OLED 구조의 층 두께들은 포토닉 결정의 스톱-밴드의 단파장 말단에 있는 밴드 에지가 전계발광성의 물질의 방출 밴드 파장들과 오버레이하도록 선택된다. 전계발광성의 물질은 포토닉 결정 내부의 광학적 환경으로 인해 밴드 에지 모드들로 광을 방출하도록 제한된다. 밴드 에지 모드들로 방출된 광은 층(1410)의 발광 분자들 상의 엑시톤들로부터 발광이 형성될 때만큼 빠르게 자극하기 위해 발광 층에서 충분한 광도가 존재하도록 포토닉 결정 구조 내부에 구축된다. 밴드 에지 모드들로 방출된 광이 디바이스의 층 평면들에 수직으로 전파되기 때문에, 유도 방출의 광도 마찬가지이다.

BE-OLED(1402)의 포토닉 결정 구조에 유지되는 발광 층(1410)으로부터의 광은 층(1424)의 광발광성의 물질에 의해 부분적으로 흡수되어 생성하는 광을 붕괴하는 엑시톤들을 생성한다. 층(1424)의 광발광성의 물질은 그 방출 스펙트럼이 구조(1402)에 포함된 포토닉 결정의 스톱-밴드의 장파장 밴드 에지와 중첩되도록 선택된다. 따라서 층(1424)의 광발광성의 물질은 포토닉 결정의 밴드 에지 모드들로만 광을 방출하도록 제한된다. 층(1410)에서 생성된 광의 경우에서와 마찬가지로, 밴드 에지 모드들로 방출된 광은 층(1424)에서 발광 분자들이 형성되는 만큼 빠르게 발광 분자들 상의 엑시톤들로부터 발광을 자극하기 위해 충분한 광도가 존재하도록 포토닉 결정 구조 내부에 구축된다. 장파장 밴드 에지에서 밴드 에지 모드들로 방출된 광은 디바이스의 층 평면들에 수직으로 전파되기 때문에, 층(1424)의 유도 방출로부터의 광도 마찬가지이다. 광발광성의 물질은 층(1424)의 모든 두께 또는 층(1424) 내의 더 얇은 서브-층에 존재할 수 있다. BE-OLED 구조(1402)에서 층 쌍들의 수를 변경하고 또한 인접한 층들 사이의 굴절률 차이를 변경하는 것은 BE-OLED 포토닉 결정 구조를 빠져나가는 광의 양을 제어하도록 한다. 반사기(1426)를 향해 빠져나가는 광은 반사되어 BE-OLED 구조(1402)로 바로 다시 반사된다. 반대 방향으로 빠져나가는 광은 포토닉 결정 구조(1440)로 들어간다.

구조(1440)의 층 두께들은 스톱-밴드가 BE-OLED(1402)에 의해 방출되는 광의 2개의 파장들보다 더 긴 파장들에 있는 포토닉 결정 구조를 생성하도록 선택된다. 따라서, BE-OLED(1402)로부터 나오는 광은 상대적으로 방해받지 않고 구조(1440)의 처음 5개의 층 쌍들을 통과한다.

층(1442)의 광발광성의 물질은 그의 엑시톤 스펙트럼이 BE-OLED(1402)의 방출 밴드들 중 하나 또는 둘 모두와 중첩하도록 선택된다. BE-OLED(1402)로부터 층(1442)에 들어가는 광은 부분적으로 층(1436)의 광발광성의 물질에 의해 흡수되므로 발광 분자들 상에 엑시톤들을 형성한다. 구조(1440)의 층들의 두께들은 포토닉 결정(1440)의 스톱-밴드의 단파장 단부의 밴드 에지가 층(1442)의 광발광성의 물질의 방출 스펙트럼과 중첩하도록 선택된다. 따라서 이 물질은 포토닉 결정(1440)과 연관된 밴드 에지 모드들로 그의 광발광 광을 방출하도록 제한된다. BE-OLED(1402)의 경우에서와 같이, 층(1442)에 의해 방출된 광의 일부는 구조(1440)에서 구축되어 층(1442)의 광발광 분자들로부터의 발광을 추가로 자극한다. 구조(1440)로부터 후방으로 구조(1402)을 향해 방출된 광은 반사기(1426)에 의해 다시 반사될 것이다. 구조(1440)에 유지되지 않은 광은 좁은 원뿔의 각도들 위로 퍼지는 광의 빔으로서 표면(1430)을 빠져나간다. 발광 표면(1430)의 색도 또는 색상 온도는 층들(1424 및 1442)에서 광발광성의 물질의 농도를 변경함으로써 제어될 수 있다. 광발광성의 물질은 층(1442)의 모든 두께 또는 층(1442) 내의 더 얇은 서브-층에 존재할 수 있다. 광발광성의 물질은 또한 구조(1440)의 중심에 있는 하나 이상의 층에 존재할 수 있다.

디바이스(1300)의 경우에서와 같이 디바이스(1400)의 대안적인 변형은 층(1424)을 생략하고 이를 층(1410)에 근접한 제2 전계발광성의 물질로 대체할 수 있다. 이 물질은 또한 층 어셈블리(1402)의 포토닉 결정 구조의 스톱-밴드의 장파장 에지에서 밴드 에지 모드들로 광을 방출할 것이다.

디바이스(1400)에서 구조(1402)의 엑시톤들의 주요 소스는 디바이스에 사용된 3개의 발광성의 물질들 중 발광의 가장 짧은 파장을 갖는 발광 물질이다. 단파장(예를 들어, 청색 또는 보라색) 에미터들은 경우들에 따라 효율성이 가장 낮고 인간 눈의 최대 감도는 녹색 내지 황색 파장들에 있기 때문에, RGB 방출 디바이스에서 엑시톤들의 주요 소스는 녹색 내지 황색 파장 범위에서 방출하는 발광성의 물질인 것이 바람직할 수 있다. 이 요건을 충족하는 RGB 발광 디바이스는 실시예(1300)의 구조를 갖는 녹색 및 적색 방출 BE-OLED로 오버레이된 종래의 청색 발광 BE-OLED로 구성될 수 있다.

실시예들(1200, 1300 및 1400)을 설명하는 발광 또는 전계발광성의 물질들을 언급할 때 물질들이라는 용어는 단일 분자 종들을 포함하는 물질들로 제한되는 것을 의미하지 않는다. 다중 분자 종들을 포함하는 전계발광 엑시플렉스(exciplex)들을 개발하는 데 최근 상당한 진전이 있었고, 물질들이라는 용어는 이들 및 단일 발광 분자 종들로서 다중 분자 종들을 포함하는 다른 전계발광성의 물질들을 설명하는 것을 의미한다.

실시예들(1300 및 1400)의 스펙트럼 분포 출력 파장들은 포토닉 결정 구조들에 의해 생성된 스톱-밴드의 폭에 크게 의존할 것이 분명하다. 실시예들(1200, 1300 및 1400)의 구조들의 구형파(square wave) 프로파일들은 200nm.에 걸쳐, 스펙트럼적으로 상당히 넓은 스톱-밴드들을 생성한다. 스톱-밴드들의 스펙트럼 폭을 줄이는 전략은 굴절률 교대의 프로파일을 변경하는 것이다. 위에서 논의된 바와 같이, 도 11에 도시된 그래프는 본 발명의 포토닉 결정에서 스톱-밴드의 폭을 감소시키는 방법을 묘사한다. 도면은 포토닉 결정에 대한 대체 굴절률 프로파일(1102)의 굴절률 대 두께 플롯을 도시한다. 굴절률 변동의 주기는

/2 에서 유지되며 여기서

는 포토닉 결정 스톱밴드의 중심 파장이다. 그러나, 물질 A의 저 인덱스 층들의 광학 두께 a는

/4 < a <

/2이고 물질의 고 인덱스 층들의 두께 b는 0 < b <

/4이다. 도 5는 a + b=0.50인 a 내지 b의 층 두께들의 다양한 비율에 대한 포토닉 결정 구조 대 파장의 컴퓨터 시뮬레이션된 반사를 묘사한다. a 대 b의 비율이 증가함에 따라 BE-OLED의 포토닉 결정 구조에 의해 생성된 스톱-밴드의 폭이 감소할 것이라는 것은 분명하다. 이러한 시뮬레이션들은 모델링 프로그램 한계들로 캐소드 및 애노드 투명 금속 산화물 층들의 굴절률들도 2.36으로 설정하고 유기 층은 1.80의 균일한 굴절률을 갖는 것으로 모델링되었기 때문에 저 인덱스 물질(예를 들어, MgF₂)에 대해 1.39의 굴절률과 고 인덱스 물질(예를 들어, TiO₂)에 대해 2.36의 굴절률을 사용하여 생성되었다.

BE-OLED의 포토닉 결정 구조에 의해 생성된 스톱-밴드의 스펙트럼 폭을 감소시키는 또 다른 접근법은 위에서 논의되고 예를 들어 도 1에서 입증된 바와 같이, 3

/4, 5

/4, 또는 7

/4의 광학 두께들을 갖는 층들을 생성하는

/2의 증분들에 의해

/4의 광학 두께를 갖는 포토닉 결정 구조의 하나 이상의 층들의 두께를 증가시키는 것이다. 이는 또한 유기 층(1404)의 두께를 증가시키는 것이 디바이스의 전자 기능을 최적화하기 위해 서브-층 두께들을 선택하는 데 더 많이 자유롭기 때문에 디바이스(1400)에서 청색 발광 BE-OLED 구조(1402)를 생성할 때 유용하다고 입증될 수 있다. a 대 b 비율을 변경하고 또한 층 두께를

/2 만큼 증가시키는 접근법들은 조합될 수 있다. 예를 들어, 3

/4 또는 375nm.의 유기 층 광학 두께를 갖는 a=0.39 및 b=0.11인 디바이스에 대한 결과들은 도 15에 플롯된다. 이 디바이스에 대한 반사 밴드는 비교를 위해 a=b=0.25 및

/4의 유기 층 광학 두께를 갖는 디바이스에 대해 플롯된다.

도 16은 도 14의 디바이스(1400)와 유사한 발광 디바이스에 대한 조합된 반사율 스펙트럼을 도시한다. 광은 3개의 포토닉 결정 밴드 에지 방출 밴드들 A, B 및 C에서 방출된다.

다양한 실시예에서, 유기 발광 다이오드 디바이스는 단일 발광 포토닉 결정 내에 배치된 유기 전계발광 에미터 물질을 더 포함하는 단일 발광 포토닉 결정을 포함하고, 전계발광 에미터 물질은 포토닉 결정의 총 광학 두께의 10% 미만의 광학 두께를 갖는 구역에 국부화된다. 이들 실시예에서, 유기 전계발광 에미터 물질은 포토닉 결정의 스톱-밴드와 적어도 부분적으로 겹치는 자유 공간 방출 스펙트럼을 갖고, 포토닉 결정은 유기 전계발광 에미터 물질이 겹치는 스톱-밴드의 에지에 대응하는 파장의 광을 방출한다. 또한, 이들 실시예에서, 단일 발광 포토닉 결정은 낮은 굴절률의 층이 유기 전계발광 에미터 물질을 포함하는 다양한 굴절률의 층들의 스택으로 구성된다.

본 개시에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 전계발광 에미터 물질을 포함하는 제1 단일 발광 포토닉 결정에서 더 낮은 굴절률의 층은 또한 인접한 층에 비해 각각 낮은 굴절률을 갖는 추가적인 유기 물질을 포함할 수 있고, 여기서 유기 물질은 전하 캐리어 수송 물질, 전하 캐리어 주입 물질 또는 전하 캐리어 주입 물질 중 적어도 하나이다.

본 개시에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 다이오드 디바이스에 포함된 단일 발광 포토닉 결정은 주기

/2의 굴절률의 주기적 변조를 갖는 층들의 스택을 포함하고, 여기서

는 포토닉 결정 스톱-밴드의 중심 파장과 같다. 이 변조는 층들의 물리적 두께 측면이 아니라 그들의 광학적 두께 측면에서 균일하게 주기적이다. 하나의 변조 기간에 포함된 층들은 2개일 수 있고 동일한 두께일 수 있지만, 층들은 2개일 수 있고 광학적 두께가 동일하지 않아 결과적으로 생성되는 스톱-밴드의 폭이 감소될 수 있다. 광학적 두께 변조의 한 주기에 포함된 2개 이상의 층들이 있을 수도 있다.

본 발명에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 다이오드 디바이스에 포함된 단일 발광 포토닉 결정은 광학적 두께가 (2n+1)

/2인 하나 이상의 물질 층들을 포함할 수 있으며, 여기서 n은 1과 3 사이의 값을 가질 수 있으며 X는 포토닉 결정 스톱-밴드의 중심 파장과 같다. 이러한 층들의 존재가 층 스택이 단일 포토닉 결정으로 기능하는 것을 중단시키지는 않지만 포토닉 결정의 스톱-밴드의 폭을 줄이는 역할을 한다. 이러한 (2n+1)

/2 두께 층들 중 1개 내지 7개 사이가 필요한 스톱-밴드 폭 축소 및 포토닉 결정의 이러한 총 층들 수에 따라 도입될 수 있다. (2n+1)

/2 두께 층들 중 하나는 유기 전계발광 에미터 물질을 함유할 수 있다.

본 발명에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 다이오드 디바이스에 포함된 단일 발광 포토닉 결정은 분포 브래그 반사기를 포함할 수 있다.

본 개시에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 다이오드 디바이스에 포함된 단일 발광 포토닉 결정은 구형파(square wave) 변조의 형태를 취하는 주기적 굴절률 변조를 가질 수 있다. 존재하는 경우 이 변조는 층들의 물리적 두께 측면이 아니라 광학적 두께 측면에서 균일하게 주기적이다.

본 개시에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 다이오드 디바이스에 포함된 단일 발광 포토닉 결정 방출된 광의 투과의 축은 단일 발광 포토닉 결정으로 구성된 층들에 수직일 수 있다.

본 개시에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 다이오드 디바이스에 포함된 단일 발광 포토닉 결정 유기 전계발광 에미터 물질의 분자는 방출된 광의 투과 축에 평행한 유도 방출을 최대화하도록 공간적으로 배향될 수 있다.

본 개시에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 다이오드 디바이스에 포함된 단일 발광 포토닉 결정은 유기 발광 다이오드의 전극들 및 유기 층들이 주기적으로 변하는 굴절률을 갖는 구조의 일부를 형성하도록 유기 발광 다이오드를 포함할 수 있다.

본 개시에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 다이오드 디바이스에 포함된 단일 발광 포토닉 결정은 전계발광 에미터에 의해 방출된 발광 광의 측정된 자유 공간 복사휘도가 에미터 물질의 발광 스펙트럼의 측정된 피크 자유 공간 복사휘도의 1/4보다 큰 특정 파장에서 발생할 수 있는 스톱-밴드의 밴드 에지를 갖는다.

본 개시에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 다이오드 디바이스에 포함된 단일 발광 포토닉 결정은 에미터 층을 통한 광의 단일 통과에 대한 광 흡수가 1% 미만인 파장에서 발생할 수 있는 스톱-밴드의 밴드 에지를 갖는다.

본 개시에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 다이오드 디바이스에 포함된 단일 발광 포토닉 결정은 에미터 층을 통한 광의 단일 통과에 대한 광 흡수가 1% 미만인 특정 파장에서 발생할 수 있는 스톱-밴드의 밴드 에지를 갖는다.

본 개시에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 다이오드 디바이스에 포함된 단일 발광 포토닉 결정은 상기 단일 발광 포토닉 결정으로 구성되는 층들의 스택의 중심에 있는 유기 물질들의 층을 포함할 수 있다. 유기 물질들의 층은 유기 전계발광 에미터 물질을 함유할 수 있다.

본 개시에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 다이오드 디바이스에 포함된 단일 발광 포토닉 결정은 상기 단일 발광 포토닉 결정으로 구성되는 층들의 스택에서 중앙에서 벗어난 유기 물질들의 층을 포함할 수 있다. 유기 물질들의 층은 유기 전계발광 에미터 물질을 함유할 수 있다.

본 개시에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 다이오드 디바이스에 포함된 단일 발광 포토닉 결정은 반사 금속의 층에 인접한 유기 물질들의 층을 포함할 수 있다. 유기 물질들의 층은 유기 전계발광 에미터 물질을 함유할 수 있다.

본 개시에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 디바이스에 포함된 단일 발광 포토닉 결정은 광의 굴절률을 주기적으로 변조할 수 있으며, 단일 발광 포토닉 결정은 160나노미터 미만 떨어져 있는 단파장 및 장파장 밴드 에지들을 갖는 스톱-밴드를 생성하기 위해 주기적인 변조의 충분한 기간을 포함할 수 있다.

본 개시에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 디바이스에 포함된 단일 발광 포토닉 결정은 광의 굴절률을 주기적으로 변조할 수 있으며, 단일 발광 포토닉 결정은 110나노미터 미만 떨어져 있는 단파장 및 장파장 밴드 에지들을 갖는 스톱-밴드를 생성하기 위해 주기적 변조의 충분한 기간을 포함할 수 있다.

본 개시에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 디바이스에 포함된 단일 발광 포토닉 결정은 광의 굴절률을 주기적으로 변조할 수 있으며, 단일 발광 포토닉 결정은 70나노미터 미만 떨어져 있는 단파장 및 장파장 밴드 에지들을 갖는 스톱-밴드를 생성하기 위해 주기적 변조의 충분한 기간을 포함할 수 있다.

본 개시에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서, 단일 포토닉 결정 내에 배치된 유기 전계발광 에미터 물질을 갖는 제1 단일 발광 포토닉 결정을 포함하고, 유기 전계발광 에미터 물질은 포토닉 결정의 전체 광학적 두께의 10% 미만을 갖는 구역에 포함된다. 이들 실시예에서, 제1 단일 발광 포토닉 결정 내의 유기 전계발광 에미터 물질은 적어도 부분적으로는 해당 포토닉 결정의 스톱-밴드와 중첩되고 포토닉 결정이 유기 전계발광 에미터 물질이 중첩되는 스톱-밴드의 에지에 대응하는 파장에서 광을 방출하는 자유 공간 방출 스펙트럼을 갖는다. 이들 실시예에서, 제1 단일 발광 포토닉 방출 결정은 저굴절률의 층이 유기 전계발광 에미터 물질을 함유하는 다양한 굴절률의 층들의 스택으로 구성된다. 이들 실시예에서, 발광 디바이스는 단일 포토닉 결정 내에 배치된 광발광성의 물질을 각각 갖는 하나 이상의 다른 단일 발광 포토닉 결정들을 더 포함하고, 여기서 다른 단일 발광 포토닉 결정들의 각각에서 광발광성의 물질은 해당 포토닉 결정의 스톱-밴드와 적어도 부분적으로 중첩되는 자유 공간 방출 스펙트럼을 갖는다. 이들 실시예에서 다른 단일 발광 포토닉 결정들의 각각은 스톱-밴드의 에지에 대응하는 파장에서 광을 방출하고, 다른 단일 발광 포토닉 결정은 주기적으로 변하는 굴절률을 가지며, 하나 이상의 다른 단일 발광 포토닉 결정들로부터의 광의 방출은 제1 단일 발광 포토닉 결정으로부터의 광이 다른 단일 발광 포토닉 결정에 있는 광발광성의 물질에 의해 흡수되어 광발광 발광으로 에너지를 공급할 때 생성된다.

본 개시의 문단 87에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 복수의 단일 발광 포토닉 결정들의 각각은 다양한 굴절률의 일련의 층들을 더 포함할 수 있다.

본 개시의 문단 87에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 전계발광 에미터 물질을 함유하는 제1 단일 발광 포토닉 결정에서 더 낮은 굴절률의 층은 또한 인접한 층에 비해 각각 낮은 굴절률을 갖는 추가적인 유기 물질을 포함할 수 있고, 여기서 유기 물질은 전하 캐리어 수송 물질, 전하 캐리어 주입 물질 또는 전하 캐리어 주입 물질 중 적어도 하나이다.

본 개시의 문단 87에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광 디바이스는 기판 상에 구축될 수 있다. 해당 기판은 발광 디바이스로부터의 광이 기판의 바닥으로부터 방출되도록 투명할 수 있다.

본 개시의 문단 87에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광 디바이스는 발광 디바이스와 기판 사이에 개재된 금속성 반사기와 함께 기판 상에 구축될 수 있다.

본 개시의 문단 87에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광 디바이스는 기판으로부터 제1 단일 발광 포토닉 결정의 반대측에 위치된 하나 이상의 다른 단일 발광 포토닉 결정들 중 하나 이상과 함께 기판 상에 구축될 수 있다.

본 개시의 문단 87에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광 디바이스는 제1 단일 발광 포토닉 결정과 기판 사이에 위치된 하나 이상의 다른 단일 발광 포토닉 결정들 중 하나 이상과 함께 기판 상에 구축될 수 있다.

본 개시의 문단 87에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광 디바이스는 애노드를 포함할 수 있고, 애노드는 제1 단일 발광 포토닉 결정에 포함된 전계발광 에미터가 국부화되는 구역과 기판 사이에 개재된다.

본 개시의 문단 87에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광 디바이스는 제1 단일 발광 포토닉 결정에 포함된 전자발광 에미터가 국부적으로 애노드와 기판 사이에 개재된 구역을 갖는 애노드를 포함할 수 있다.

본 개시의 문단 87에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 하나 이상의 다른 단일 발광 포토닉 결정들 중 적어도 하나 광발광성의 물질은 상기 단일 발광 포토닉 결정으로 구성된 단일 층으로 구성될 수 있다. 광발광성의 물질은 해당 단일 층 두께의 일부에만 존재할 수 있다.

본 개시의 문단 87에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 하나 이상의 다른 단일 발광 포토닉 결정들 중 적어도 하나 이상은 광발광성의 물질을 함유하는 하나 이상의 층을 함유할 수 있다.

본 개시의 문단 87에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 제1 단일 포토닉 결정 내에 배치된 유기 전계발광 에미터 물질을 갖는 제1 단일 발광 포토닉 결정 및 다른 하나의 단일 발광 포토닉 결정 내에 배치된 광발광성의 물질을 갖는 하나의 다른 단일 발광 포토닉 결정은 발광 디바이스에 포함될 수 있다. 이 발광 디바이스는 청색광 또는 보라색광과 황색광의 혼합광을 방출할 수 있고 이러한 방출된 광의 혼합광은 백색광으로 인지될 수 있다.

본 개시의 문단 87에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 상기 제1 단일 발광 포토닉 결정 내에 배치된 유기 전계발광 에미터 물질을 갖는 제1 단일 발광 포토닉 결정 및 2개의 다른 단일 발광 포토닉 결정들의 각각에 배치된 다른 광발광성의 물질들을 갖는 2개의 다른 단일 발광 포토닉 결정들은 발광 디바이스에 포함될 수 있다. 이 발광 디바이스는 청색광 또는 보라색광, 녹색광 및 적색광의 혼합광을 방출할 수 있고, 이러한 방출된 광의 혼합광은 백색광으로 인지될 수 있다. 이 방출된 광의 혼합광은 CIE 1931 2° XYZ 색 공간 색도 다이어그램에서 x=0.25 내지 0.5 및 y=0.2 내지 0.45로 정의된 사각형에 있는 CIE 1931 2° XYZ 색 공간 색도 좌표를 가질 수 있다.

본 개시의 문단 87에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 다른 단일 발광 포토닉 결정들 중 적어도 하나에 포함된 광발광성의 물질은 유기 발광성의 물질이다.

본 개시의 문단 87에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 다른 단일 발광 포토닉 결정들 중 적어도 하나에 포함된 광발광성의 물질은 유기금속 광발광성의 물질이다. 유기금속 광발광성의 물질은 유기리듐 광발광성의 물질일 수 있다.

본 개시의 문단 87에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 전계발광성의 물질을 포함하는 층은 금속 반사기에 인접하게 위치될 수 있다.

본 개시의 문단 87에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 디바이스에 함유된 제1 단일 발광 포토닉 결정은 광학 두께가 (2n+1)

/2인 하나 이상의 물질 층들을 포함할 수 있고, 여기서 n은 1과 3 사이의 값을 가질 수 있으며 포토닉 결정 스톱-밴드의 중심 파장과 같다. 이러한 층들의 존재가 층 스택이 단일 포토닉 결정으로 기능하는 것을 중단시키지는 않지만, 포토닉 결정의 스톱-밴드의 폭을 줄이는 역할을 한다. 이러한 (2n+1)

/2 두께 층들 중 1개 내지 7개 사이가 필요한 스톱-밴드 폭 축소 및 포토닉 결정의 이러한 총들의 층 수에 따라 도입될 수 있다. (2n+1)

본 개시의 문단 87에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 다이오드 디바이스에 함유된 제1 단일 발광 포토닉 결정은 주기

는 포토닉 결정 스톱-밴드의 중심 파장과 같다. 이 변조는 층의 물리적 두께 측면이 아니라 광학 두께 측면에서 균일하게 주기적이다. 하나의 변조 주기에 포함된 층들은 2개일 수 있고 동일한 두께일 수 있지만, 층들은 2개일 수 있고 생성되는 스톱-밴드의 폭이 감소되는 결과로 광학 두께가 동일하지 않을 수 있다. 광학 두께 변조의 한 주기에 포함된 2개 이상의 층들이 있을 수도 있다.

본 개시의 문단 87에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 상기 유기 발광 디바이스에 포함된 제1 단일 발광 포토닉 결정은 광의 굴절률을 주기적으로 변조할 수 있고, 단일 발광 포토닉 결정은 160나노미터 미만 떨어져 있는 단파장 및 장파장 밴드 에지들을 갖는 스톱-밴드를 생성하기 위해 주기적인 변조의 충분한 주기들을 포함할 수 있다.

본 개시의 문단 87에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 디바이스에 함유된 제1 단일 발광 포토닉 결정은 광의 굴절률을 주기적으로 변조할 수 있고, 단일 발광 포토닉 결정은 110나노미터 미만 떨어져 있는 단파장 및 장파장 밴드 에지들을 갖는 스톱-밴드를 생성하기 위해 주기적 변조의 충분한 주기들을 포함할 수 있다.

본 개시의 문단 87에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 디바이스에 함유된 제1 단일 발광 포토닉 결정은 광의 굴절률을 주기적으로 변조할 수 있고, 단일 발광 포토닉 결정은 70나노미터 미만 떨어져 있는 단파장 및 장파장 밴드 에지들을 갖는 스톱-밴드를 생성하기 위해 주기적 변조의 충분한 주기들을 포함할 수 있다.

본 개시에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 단일 발광 포토닉 결정은 단일 발광 포토닉 결정 내에 배치된 유기 전계발광 에미터 물질을 포함하고, 전계발광 에미터 물질은 포토닉 결정의 총 광학 두께의 10% 미만의 광학 두께를 갖는 구역에 국부화된다. 이들 실시예에서, 유기 전계발광 에미터 물질은 포토닉 결정의 스톱-밴드와 적어도 부분적으로 중첩되는 자유 공간 방출 스펙트럼을 갖고, 전계발광 에미터 물질은 유기 전계발광 에미터 물질이 중첩하는 스톱-밴드의 단파장 에지에 대응하는 파장에서 광을 방출한다. 이들 실시예에서, 단일 발광 포토닉 결정은 저굴절률의 층이 유기 전계발광 에미터 물질을 함유하는 다양한 굴절률의 층들의 스택으로 구성된다. 또한, 이들 실시예에서 단일 발광 포토닉 결정은 제2 발광성의 물질을 더 포함할 수 있다.

본 개시의 문단 108에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광성의 물질은 전계발광성의 물질일 수 있다.

본 개시의 문단 108에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광성의 물질은 광발광성의 물질일 수 있다.

본 개시의 문단 108에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 전계발광 에미터 물질을 함유하는 단일 발광 포토닉 결정에서 더 낮은 굴절률의 층은 또한 인접한 층에 비해 각각 낮은 굴절률을 갖는 추가적인 유기 물질들을 포함할 수 있고, 여기서 유기 물질은 전하 캐리어 수송 물질, 전하 캐리어 주입 물질 또는 전하 캐리어 주입 물질 중 적어도 하나이다.

본 개시의 문단 108에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광성의 물질은 포토닉 결정의 스톱-밴드의 장파장 에지와 적어도 부분적으로 중첩되는 자유 공간 방출 스펙트럼을 가질 수 있다. 광발광성의 물질은 스톱-밴드의 장파장 에지에 대응하는 파장의 광을 방출할 수 있다.

본 개시의 문단 108에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광성의 물질은 유기 물질일 수 있다.

본 개시의 문단 108에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광성의 물질은 유기금속 물질일 수 있다.

본 발명의 문단 108에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광성의 물질은 포토닉 결정의 단일 층으로 구성될 수 있다.

본 개시의 문단 108에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광성의 물질은 하나 이상의 층에 위치될 수 있다.

본 개시의 문단 108에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서, 스톱-밴드의 밴드 에지들은 파장에서 140nm. 미만으로 떨어져 있을 수 있다.

본 개시의 문단 108에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광 디바이스는 두 개의 분리된 방출 밴드들에서 광을 방출할 수 있다. 방출된 광은 백색광으로 인지될 수 있다.

본 개시의 문단 108에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광성의 물질은 전계발광성의 물질일 수 있고 이 전계발광성의 물질은 유기 전계발광 에미터와 동일한 층에 위치될 수 있다.

본 개시의 문단 108에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광 디바이스는 기판 위에 구축될 수 있다.

본 개시의 문단 108에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광 디바이스가 투명 기판 상부에 구축될 수 있고, 투명 기판은 기판의 바닥 표면에서 광이 방출되도록 할 수 있다.

본 개시의 문단 108에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 기판과 발광 디바이스 사이에 금속 반사기가 개재될 수 있다.

본 개시의 문단 108에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광성의 물질은 단일 층으로 구성될 수 있고, 유기 전계발광성의 물질을 포함하는 층은 발광성의 물질을 포함하는 층과 금속 반사기 사이에 개재될 수 있다.

본 개시의 문단 108에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광성의 물질은 단일 층으로 구성될 수 있고 발광성의 물질을 포함하는 층은 유기 전계발광성의 물질을 포함하는 층과 금속 반사기 사이에 개재될 수 있다.

본 개시의 문단 108에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광 디바이스는 애노드 및 기판을 포함할 수 있고, 애노드는 유기 전계발광성의 물질이 국부화된 구역과 기판 사이에 개재될 수 있다.

본 개시의 문단 108에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광 디바이스는 애노드 및 기판을 포함할 수 있고, 유기 전계발광성의 물질이 국부화되는 구역은 애노드와 기판 사이에 개재될 수 있다.

본 개시의 문단 108에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광 디바이스는 금속 반사기를 포함할 수 있고 유기 전계발광성의 물질을 함유하는 층은 금속 반사기에 인접하여 위치할 수 있다.

본 개시의 문단 108에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 디바이스에 포함된 단일 발광 포토닉 결정은 광학 두께가 (2n+1)

/2인 하나 이상의 물질 층들을 포함할 수 있으며, 여기서 n은 1과 3 사이의 값을 가질 수 있으며

는 포토닉 결정 스톱-밴드의 중심 파장과 같다. 이러한 층들의 존재가 층 스택이 단일 포토닉 결정으로 기능하는 것을 중단시키지는 않지만 포토닉 결정의 스톱-밴드의 폭을 줄이는 역할을 한다. 이러한 (2n+1)

/2 두께 층들 중 1개 내지 7개 사이는 필요한 스톱-밴드 폭 축소 및 포토닉 결정의 전체 층 수에 따라 도입될 수 있다. (2n+1)

본 개시의 문단 108에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 다이오드 디바이스에 포함된 단일 발광 포토닉 결정은 주기

/2의 굴절률의 주기적 변조를 갖는 층의 스택을 포함하고, 여기서

는 포토닉 결정 스톱-밴드의 중심 파장과 같다. 이 변조는 층들의 물리적 두께 측면이 아니라 광학 두께 측면에서 균일하게 주기적이다. 하나의 변조 주기에 포함된 층들은 2개일 수 있고 동일한 두께일 수 있지만, 층들은 2개일 수 있고 생성되는 스톱-밴드의 폭이 감소되는 결과로 광학 두께가 동일하지 않을 수 있다. 광학 두께 변조의 한 주기에 포함된 2개 이상의 층들이 있을 수도 있다.

본 개시의 문단 108에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 디바이스에 포함된 단일 발광 포토닉 결정은 광의 굴절률을 주기적으로 변조할 수 있으며, 단일 발광 포토닉 결정은 160나노미터 미만 떨어져 있는 단파장 및 장파장 밴드 에지들을 갖는 스톱-밴드를 생성하기 위해 주기적인 변조의 충분한 주기를 포함할 수 있다.

본 개시의 문단 108에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 디바이스에 포함된 단일 발광 포토닉 결정은 광의 굴절률을 주기적으로 변조할 수 있으며, 단일 발광 포토닉 결정은 110나노미터 미만 떨어져 있는 단파장 및 장파장 밴드 에지들을 갖는 스톱-밴드를 생성하기 위해 주기적 변조의 충분한 주기를 포함할 수 있다.

본 개시의 문단 108에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 디바이스에 포함된 단일 발광 포토닉 결정은 광의 굴절률을 주기적으로 변조할 수 있으며, 단일 발광 포토닉 결정은 70나노미터 미만 떨어져 있는 단파장 및 장파장 밴드 에지들을 갖는 스톱-밴드를 생성하기 위해 주기적 변조의 충분한 주기를 포함할 수 있다.

본 개시에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광 포토닉 결정은 단일 발광 포토닉 결정 내에 배치된 유기 전계발광 에미터 물질을 포함하고, 전계발광 에미터 물질은 포토닉 결정의 총 광학 두께의 10% 미만의 광학 두께를 갖는 구역에 국부화된다. 이들 실시예에서, 유기 전계발광 에미터 물질은 포토닉 결정의 스톱-밴드와 적어도 부분적으로 중첩되는 자유 공간 방출 스펙트럼을 갖고, 전계발광 에미터 물질은 유기 전계발광 에미터 물질이 중첩하는 스톱-밴드의 단파장 에지에 대응하는 파장에서 광을 방출한다. 이들 실시예에서, 단일 발광 포토닉 결정은 저굴절률의 층이 유기 전계발광 에미터 물질을 포함하는 다양한 굴절률의 층들의 스택으로 구성된다. 이들 실시예에서 단일 발광 포토닉 결정은 제2 발광성의 물질을 더 포함할 수 있다. 이들 실시예에서, 발광 디바이스는 단일 포토닉 결정 내에 배치된 광발광성의 물질을 각각 갖는 하나 이상의 다른 단일 발광 포토닉 결정을 더 포함하고 각각의 다른 단일 발광 포토닉 결정에서 광발광성의 물질은 해당 포토닉 결정의 스톱-밴드와 적어도 부분적으로 중첩하는 자유 공간 방출 스펙트럼을 갖는다. 이들 실시예에서 각각의 다른 단일 발광 포토닉 결정은 스톱-밴드의 에지에 대응하는 파장에서 광을 방출하고, 각각의 다른 단일 발광 포토닉 결정은 주기적으로 변하는 굴절률을 가지며, 하나 이상의 다른 단일 발광 포토닉 결정들로부터의 광의 방출은 제1 단일 발광 포토닉 결정으로부터의 광이 다른 단일 발광 포토닉 결정에 있는 광발광성의 물질에 의해 흡수되어 광발광 발광으로 에너지를 공급할 때 생성된다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광성의 물질은 전계발광성의 물질일 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광성의 물질은 광발광성의 물질일 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 전계발광 에미터 물질을 포함하는 제1 단일 발광 포토닉 결정에서 더 낮은 굴절률의 층은 또한 인접한 층에 비해 각각 낮은 굴절률을 갖는 추가적인 유기 물질들을 포함할 수 있고, 여기서 유기 물질은 전하 캐리어 수송 물질, 전하 캐리어 주입 물질 또는 전하 캐리어 주입 물질 중 적어도 하나이다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광성의 물질은 제1 단일 발광 포토닉 결정의 스톱-밴드의 장파장 에지와 적어도 부분적으로 중첩되는 자유 공간 방출 스펙트럼을 가질 수 있다. 광발광성의 물질은 스톱-밴드의 장파장 에지에 해당하는 파장의 광을 방출할 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광성의 물질은 유기 물질일 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광성의 물질은 유기금속 물질일 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광성의 물질은 제1 단일 발광 포토닉 결정의 단일 층에 의해 구성될 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광성의 물질은 하나 이상의 층에 위치할 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 스톱-밴드의 밴드 에지는 파장에서 140nm. 미만으로 떨어져 있을 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광 디바이스는 3개의 개별 방출 밴드들에서 광을 방출할 수 있다. 방출된 광은 백색광으로 인지될 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광 디바이스는 4개의 개별 방출 밴드들에서 광을 방출할 수 있다. 방출된 광은 백색광으로 인지될 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광성의 물질은 전계발광성의 물질일 수 있고 이 전계발광성의 물질은 유기 전계발광 에미터와 동일한 층에 위치할 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광 디바이스는 기판 위에 구축될 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 투명 기판 상부에 발광 디바이스가 구축될 수 있고, 투명 기판은 기판의 바닥 표면에서 광이 방출되도록 할 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 기판과 발광 디바이스 사이에 금속 반사기가 개재될 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광성의 물질은 단일 층으로 구성될 수 있으며, 유기 전계발광성의 물질을 포함하는 층은 발광성의 물질을 포함하는 층과 금속 반사기 사이에 개재될 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광성의 물질은 단일 층으로 구성될 수 있으며, 발광성의 물질을 포함하는 층은 유기 전계발광성의 물질을 포함하는 층과 금속 반사기 사이에 개재될 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광 디바이스는 애노드 및 기판을 포함할 수 있고, 애노드는 유기 전계발광성의 물질이 국부화된 구역과 기판 사이에 개재될 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광 디바이스는 애노드 및 기판을 포함할 수 있고, 유기 전계발광성의 물질이 국부화되는 구역은 애노드와 기판 사이에 개재될 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 전계발광 에미터 물질을 함유하는 단일 발광 포토닉 결정에서 더 낮은 굴절률의 층은 또한 인접한 층에 비해 각각 낮은 굴절률을 갖는 추가적인 유기 물질들을 포함할 수 있고, 여기서 유기 물질들은 전하 캐리어 수송 물질, 전하 캐리어 주입 물질 또는 전하 캐리어 주입 물질 중 적어도 하나 및 추가로 발광성의 물질이다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광 디바이스는 금속 반사기를 포함할 수 있고 유기 전계발광성의 물질을 함유하는 층은 금속 반사기에 인접하여 위치할 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 디바이스에 포함된 제1 단일 발광 포토닉 결정은 광학 두께가 (2n+1)

/2인 하나 이상의 물질 층들을 포함할 수 있고, 여기서 n은 1과 3 사이의 값을 가질 수 있으며

는 포토닉 결정 스톱-밴드의 중심 파장과 같다. 이들 층들의 존재가 층 스택이 단일 포토닉 결정으로서 기능하는 것을 중단시키지는 않지만, 제1 단일 발광 포토닉 결정의 스톱-밴드의 폭을 감소시키는 역할을 한다. 이러한 (2n+1)

/2 두께 층들 중 1개 내지 7개 사이는 제1 단일 발광 포토닉 결정에서 요구되는 스톱-밴드 폭 축소 및 총 층 수에 따라 도입될 수 있다. (2n+1)

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 다이오드 디바이스에 함유된 제1 단일 발광 포토닉 결정은 주기

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 디바이스에 포함된 제1 단일 발광 포토닉 결정은 광의 굴절률을 주기적으로 변조할 수 있고, 제1 단일 발광 포토닉 결정은 160 나노미터 미만으로 떨어져 있는 단파장 및 장파장 밴드 에지들을 갖는 스톱-밴드를 생성하기 위해 주기적 변조의 충분한 주기들을 포함할 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 발광 디바이스에 포함된 제1 단일 발광 포토닉 결정은 광의 굴절률을 주기적으로 변조할 수 있고, 제1 단일 발광 포토닉 결정은 110 나노미터 미만으로 떨어져 있는 단파장 및 장파장 밴드 에지들을 갖는 스톱-밴드를 생성하기 위해 주기적 변조의 충분한 주기들을 포함할 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 상기 유기 발광 디바이스에 포함된 제1 단일 발광 포토닉 결정은 광의 굴절률을 주기적으로 변조할 수 있고, 제1 단일 발광 포토닉 결정은 70나노미터 미만으로 떨어져 있는 단파장 및 장파장 밴드 에지들을 갖는 스톱-밴드를 생성하기 위해 주기적 변조의 충분한 주기들을 포함할 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 다른 단일 발광 포토닉 결정들의 각각은 다양한 굴절률의 일련의 층들을 더 포함할 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 유기 전계발광 에미터 물질을 포함하는 제1 단일 발광 포토닉 결정에서 더 낮은 굴절률의 층은 또한 인접한 층에 비해 각각 낮은 굴절률을 갖는 추가적인 유기 물질들을 포함할 수 있고, 여기서 유기 물질들은 전하 캐리어 수송 물질, 전하 캐리어 주입 물질 또는 전하 캐리어 주입 물질 중 적어도 하나이다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광 디바이스는 기판 상에 구축될 수 있다. 해당 기판은 발광 디바이스로부터의 광이 기판의 바닥으로부터 방출되도록 투명할 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광 디바이스는 발광 디바이스와 기판 사이에 개재된 금속성 반사기와 함께 기판 상에 구축될 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광 디바이스는 기판으로부터 제1 단일 발광 포토닉 결정의 반대 측에 위치된 하나 이상의 다른 단일 발광 포토닉 결정들 중 하나 이상을 갖는 기판 상에 구축될 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광 디바이스는 제1 단일 발광 포토닉 결정과 기판 사이에 위치된 하나 이상의 다른 단일 발광 포토닉 결정들 중 하나 이상을 갖는 기판 상에 구축될 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광 디바이스는 애노드를 포함할 수 있고, 애노드는 제1 단일 발광 포토닉 결정에 포함된 전계발광 에미터가 국부화되는 구역과 기판 사이에 개재된다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 발광 디바이스는 제1 단일 발광 포토닉 결정에 포함된 전자발광 에미터가 국부적으로 애노드와 기판 사이에 개재된 구역을 갖는 애노드를 포함할 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 하나 이상의 다른 단일 발광 포토닉 결정들 중 적어도 하나는 광발광성의 물질이 단일 발광 포토닉 결정으로 구성된 단일 층으로 구성될 수 있다. 광발광성의 물질은 해당 단일 층 두께의 일부에만 존재할 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 하나 이상의 다른 단일 발광 포토닉 결정들 중 적어도 하나 이상은 광발광성의 물질을 포함하는 하나 이상의 층을 함유할 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 제1 단일 포토닉 결정 내에 배치된 유기 전계발광 에미터 물질을 갖는 제1 단일 발광 포토닉 결정 및 다른 하나의 단일 발광 포토닉 결정 내에 배치된 광발광성의 물질을 갖는 하나의 다른 하나의 발광 포토닉 결정은 발광 디바이스에 포함될 수 있다. 이 발광 디바이스는 청색광 또는 보라색광과 황색광의 혼합광을 방출할 수 있고, 방출된 광의 혼합광은 백색광으로 인지될 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 제1 단일 발광 포토닉 결정 내에 배치된 유기 전계발광 에미터 물질을 갖는 제1 단일 발광 포토닉 결정 및 2개의 다른 단일 발광 포토닉 결정들 각각에 배치된 다른 광발광성의 물질을 갖는 2개의 다른 단일 발광 포토닉 결정들은 발광 디바이스에 포함될 수 있다. 이 발광 디바이스는 청색광 또는 보라색광, 녹색광 및 적색광의 혼합광을 방출할 수 있고, 이러한 방출광의 혼합광은 백색광으로 인지될 수 있다. 이 방출된 광의 혼합광은 CIE 1931 2° XYZ 색 공간 색도 다이어그램에서 x=0.25 내지 0.5 및 y=0.2 내지 0.45로 정의된 사각형에 있는 CIE 1931 2° XYZ 색 공간 색도 좌표를 가질 수 있다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 다른 단일 발광 포토닉 결정들 중 적어도 하나에 포함된 광발광성의 물질은 유기 발광성의 물질이다.

본 개시의 문단 133에 따른 발광 디바이스의 다양한 실시예에서 다른 단일 발광 포토닉 결정들 중 적어도 하나에 의해 포함된 광발광성의 물질을 유기금속 광발광성의 물질이다. 유기금속 광발광성의 물질은 유기리듐 광발광성의 물질일 수 있다.

전술한 다양한 실시예에서 유기 물질에 대한 언급은 유기 금속 물질을 포함하는 것으로 간주될 수 있다.

전술한 다양한 실시예에서 유기 물질에 대한 언급은 활성화될 때 엑시플렉스 발광을 생성할 수 있는 유기 물질들의 조합을 포함하는 것으로 간주될 수 있다.

Claims

단일 포토닉 결정(photonic crystal) 내에 배치된 유기 전계발광 에미터 물질(organic electroluminescent emitter material)을 갖는 단일 발광 포토닉 결정으로서, 여기서
상기 유기 전계발광 에미터 물질은 상기 포토닉 결정의 광학 두께의 10% 미만을 갖는 구역에 국부화된(localized) 유기 발광 물질을 포함하고, 여기서
상기 유기 전계발광 에미터 물질은 적어도 부분적으로 상기 포토닉 결정의 스톱-밴드(stop-band)와 중첩되는 자유 공간 방출 스펙트럼을 가지며, 여기서
상기 포토닉 결정은 상기 유기 전계발광 에미터 물질이 중첩되는 상기 스톱밴드의 에지(edge)에 대응하는 파장에서 광을 방출하고, 여기서
상기 포토닉 결정은 다양한 굴절률의 층들의 스택(stack)을 포함하고, 여기서
굴절 물질들의 더 낮은 인덱스의 층은 상기 유기 전계발광 에미터 물질을 포함하는, 단일 발광 포토닉 결정.
제1항에 있어서, 상기 층들의 스택은
/2의 변조의 주기를 갖는 굴절률의, 광학 두께로 측정된, 주기적 변조(periodic modulation)를 가지며, 여기서
는 상기 포토닉 결정 스톱-밴드의 상기 중심 파장과 동일한, 단일 발광 포토닉 결정.
제1항에 있어서, 상기 단일 발광 포토닉 결정에 포함된 다양한 굴절률의 층들의 상기 스택은 상이한 굴절률들을 갖는 적어도 한 쌍의 물질들의 층들을 포함하고, 이는 차례로, 더 높은 굴절률을 갖는 물질의 제1 층과 더 낮은 굴절률을 가진 물질의 제2 층을 포함하고, 여기서
조합된 상기 2개의 층들의 상기 총 광학 두께들은
/2와 동일하고, 여기서

는 상기 포토닉 결정 스톱-밴드의 상기 중심 파장과 동일한, 단일 발광 포토닉 결정.
제2항에 있어서, 상기 층들의 스택을 통한 상기 굴절률 변조의 상기 주기는 (2n+l)
/4와 동일한 광학 두께를 갖는 일정한 굴절률의 층의 삽입에 의해 1 내지 7회 사이에서 중단되며 여기서 n은 1 및 3 사이의 정수(integer)이고 여기서
는 상기 포토닉 결정의 상기 스톱-밴드의 상기 중심 파장인, 단일 발광 포토닉 결정.
제4항에 있어서, 상기 층들의 스택을 통한 상기 굴절률 변조의 상기 주기는 3
/4의 두께를 갖는 층에 의해 1회 중단되고 여기서 상기 층 스택의 상기 굴절률 변조를 중단시키는 상기 층은 상기 유기 전계발광 에미터 물질을 포함하는, 단일 발광 포토닉 결정.
제1항에 있어서, 상기 스톱-밴드의 상기 에지는 상기 유기 전계발광 에미터 물질에 의한 자유 공간 발광성의 발광(free space luminescent light emission)의 측정된 복사휘도(radiance)가 상기 에미터 물질의 상기 자유 공간 발광성의 발광 스펙트럼의 상기 피크 복사휘도의 1/4보다 큰 파장에서 발생하는, 단일 포토닉 결정.
제3항에 있어서, 상기 제1 물질의 층과 상기 제2 물질의 층은 상기 동일한 광학 두께를 갖지 않는, 단일 발광 포토닉 결정.
단일 포토닉 결정 내에 배치된 광발광성의 물질(photoluminescent material)을 각각 갖는 하나 이상의 다른 발광 포토닉 결정들을 더 포함하는 제1항의 단일 발광 포토닉 결정을 포함하는 발광 디바이스에 있어서, 여기서
상기 다른 단일 발광 포토닉 결정들의 각각에서 상기 유기 광발광성의 물질은 해당 포토닉 결정의 상기 스톱-밴드와 적어도 부분적으로 중첩되는 자유 공간 방출 스펙트럼을 갖고, 여기서
상기 다른 단일 발광 포토닉 결정들의 각각은 스톱-밴드의 상기 에지에 대응하는 파장에서 광을 방출하며, 여기서
상기 다른 단일 발광 포토닉 결정들의 각각은 주기적으로 변하는 굴절률을 갖고, 및 여기서
상기 하나 이상의 다른 단일 발광 포토닉 결정들로부터의 광의 방출은 제1 단일 발광 포토닉 결정으로부터의 광이 상기 다른 단일 발광 포토닉 결정들에 있는 상기 광발광 에미터 물질들에 의해 흡수되어 광발광 발광으로 에너지를 공급할 때 생성되는, 발광 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 포토닉 결정은 상기 스톱-밴드의 상기 단파장 에지에 대응하는 파장의 광을 방출하고, 여기서
제2 유기 전계발광 에미터 물질은 상기 단일 포토닉 결정 내에 배치되고, 여기서
제2 유기 전계발광 에미터 물질은 적어도 부분적으로 상기 포토닉 결정의 스톱-밴드와 중첩되는 자유 공간 방출 스펙트럼을 갖고, 여기서 상기 포토닉 결정은 또한 상기 제2 유기 전계발광 에미터 물질이 중첩되는 상기 스톱-밴드의 상기 장파장 에지에 대응하는 파장에서 광을 방출하는, 단일 포토닉 결정.
제1항에 있어서, 상기 전계발광성의 물질 및 인접한 층에 대해 각각의 저 굴절률을 갖는 각각의, 추가 유기 물질들을 포함하는 상기 층은 금속 반사기 (metallic reflector)에 인접한 위치에 있는, 단일 포토닉 결정.
/2의 변조 주기를 갖는 굴절률의, 광학 두께로 측정된, 주기적 변조를 갖는 층들의 스택을 포함하는, 상기 단일 포토닉 결정 내에 배치된 유기 전계발광 물질-여기서,
는 상기 포토닉 결정 스톱-밴드의 상기 중심 파장과 같음-, 및 광들을 하나 이상의 스톱-밴드들로 방출하여 상기 단일 발광 포토닉 결정이 2개의 별개의 스톱-밴드 에지들과 연관된 광을 방출하게 하도록 구성된 에미터를 갖는, 단일 발광 포토닉 결정.
/2의 변조 주기를 갖는 굴절률의, 광학 두께로 측정된, 주기적 변조를 갖는 층들의 스택을 포함하는, 상기 단일 포토닉 결정 내에 배치된 유기 전계발광 에미터 물질을 갖는 단일 발광 포토닉 결정으로서, 여기서
는 상기 포토닉 결정 스톱-밴드의 상기 중심 파장과 같고, 여기서 상기 층들의 스택을 통한 상기 굴절률 변조의 상기 주기가 (2n+l)
/4 와 동일한 광학 두께를 갖는 일정한 굴절률 층의 삽입에 의해 1 내지 7회 사이에서 중단되며 여기서 n은 1 및 3 사이의 정수이고 여기서
는 상기 포토닉 결정의 상기 스톱-밴드의 상기 중심 파장인, 단일 발광 포토닉 결정.