KR20230173615A - 유기 전계발광 디바이스 - Google Patents
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Abstract
개시된 청구대상의 실시양태는 기판, 기판 위에 배치된 제1 전극, 제1 전극 위에 배치된 제2 전극, 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 제2 표면 위에 위치된 제1 표면을 갖는 유기 발광층을 갖는 유기 발광 디바이스(OLED)를 포함할 수 있는 디바이스를 제공한다. 나노입자층은 유기 발광층 위에 배치될 수 있고 제2 표면 위에 위치된 제1 표면을 가질 수 있다. 나노입자층은 유전체 재료를 포함하는 제1 복수의 나노입자 및 주변 매질을 포함할 수 있다. 나노입자층의 제2 표면으로부터 유기 발광층의 제1 표면까지의 거리는 50 nm 이하일 수 있고, 유전체 재료와 주변 매질의 굴절률 사이에 적어도 1.0의 차이가 있을 수 있다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2022년 8월 9일자로 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 제63/396,320호, 및 2022년 6월 17일자로 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 제63/353,392호에 대한 우선권을 주장하며, 이들 각각의 전문은 본원에 참조로 포함된다.
분야
본 발명은 나노입자의 미(Mie) 산란을 이용하고 OLED 디바이스의 효율을 증가시키는 저손실 OLED용 유기 발광 다이오드와 같은 유기 발광 디바이스를 제조하기 위한 디바이스 및 기술, 및 이를 포함하는 디바이스 및 기술에 관한 것이다.
유기 물질을 사용하는 광전자 디바이스는 여러 이유로 인하여 점차로 중요해지고 있다. 이와 같은 디바이스를 제조하는데 사용되는 다수의 물질들은 비교적 저렴하기 때문에, 유기 광전자 디바이스는 무기 디바이스에 비하여 비용 이점면에서 잠재성을 갖는다. 또한, 유기 물질의 고유한 특성, 예컨대 이의 가요성은 그 유기 물질이 가요성 기판 상에서의 제작과 같은 특정 적용예에 매우 적합하게 할 수 있다. 유기 광전자 디바이스의 예로는 유기 발광 다이오드/디바이스(OLED), 유기 광트랜지스터, 유기 광전지 및 유기 광검출기를 들 수 있다. OLED의 경우, 유기 물질은 통상의 물질에 비하여 성능 면에서의 이점을 가질 수 있다. 예를 들어, 유기 발광층이 광을 방출하는 파장은 일반적으로 적절한 도펀트로 용이하게 조절될 수 있다.
OLED는 디바이스 전체에 걸쳐 전압을 인가할 때 광을 방출하는 유기 박막을 사용한다. OLED는 평면 패널 디스플레이, 조명 및 백라이팅(backlighting)과 같은 적용예의 용도에 있어 점차로 중요해지는 기술이다. 여러가지의 OLED 재료 및 구성은 미국 특허 제5,844,363호, 제6,303,238호 및 제5,707,745호에 기재되어 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
인광 방출 분자에 대한 하나의 적용예는 풀 컬러 디스플레이이다. 이러한 디스플레이에 대한 산업적 기준은 "포화" 색상으로 지칭되는 특정 색상을 방출하도록 조정된 픽셀을 필요로 한다. 특히, 이러한 기준은 포화 적색, 녹색 및 청색 픽셀을 필요로 한다. 대안적으로 OLED는 백색 광을 방출하도록 설계될 수 있다. 통상적인 액정 디스플레이에서, 백색 백라이트에서 나온 방출이 흡수 필터를 사용하여 필터링되어 적색, 녹색 및 청색 발광을 생성한다. 동일한 기법이 OLED에도 사용될 수 있다. 백색 OLED는 단일 EML 디바이스 또는 스택 구조일 수 있다. 색상은 당업계에 주지된 CIE 좌표를 사용하여 측정될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, 용어 "유기"는 유기 광전자 디바이스를 제작하는 데 사용될 수 있는 중합체 물질뿐 아니라, 소분자 유기 물질도 포함한다. "소분자"는 중합체가 아닌 임의의 유기 물질을 지칭하며, "소분자"는 실제로 꽤 클 수도 있다. 소분자는 일부의 상황에서는 반복 단위를 포함할 수 있다. 예를 들면, 치환기로서 장쇄 알킬기를 사용하는 것은 "소분자" 유형으로부터 분자를 제외시키지 않는다. 소분자는 또한 예를 들면 중합체 주쇄 상에서의 펜던트기로서 또는 주쇄의 일부로서 중합체에 포함될 수 있다. 소분자는 또한 코어 모이어티 상에 생성된 일련의 화학적 셸로 이루어진 덴드리머의 코어 모이어티로서 작용할 수 있다. 덴드리머의 코어 모이어티는 형광 또는 인광 소분자 이미터일 수 있다. 덴드리머는 "소분자"일 수 있으며, OLED 분야에서 현재 사용되는 모든 덴드리머는 소분자인 것으로 여겨진다.
본원에서 사용한 바와 같이, "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.
본원에서 사용한 바와 같이, "용액 가공성"은 용액 또는 현탁액 형태로 액체 매질에 용해, 분산 또는 수송될 수 있고/있거나 액체 매질로부터 증착될 수 있다는 것을 의미한다.
리간드가 발광 물질의 광활성 특성에 직접적으로 기여하는 것으로 여겨지는 경우, 리간드는 "광활성"으로 지칭될 수 있다. 보조적 리간드가 광활성 리간드의 특성을 변경시킬 수 있을지라도, 리간드가 발광 물질의 광활성 특성에 기여하지 않는 것으로 여겨지는 경우, 리간드는 "보조적"인 것으로 지칭될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, 그리고 일반적으로 당업자가 이해하고 있는 바와 같이, 제1 에너지 준위가 진공 에너지 준위에 더 근접하는 경우, 제1 "최고 점유 분자 궤도"(HOMO) 또는 "최저 비점유 분자 궤도"(LUMO) 에너지 준위는 제2 HOMO 또는 LUMO 에너지 준위보다 "더 크거나" 또는 "더 높다". 이온화 전위(IP)가 진공 준위에 대하여 음의 에너지로서 측정되므로, 더 높은 HOMO 에너지 준위는 더 작은 절댓값을 갖는 IP(더 적게 음성인 IP)에 해당한다. 마찬가지로, 더 높은 LUMO 에너지 준위는 절댓값이 더 작은 전자 친화도(EA)(더 적게 음성인 EA)에 해당한다. 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.
본원에서 사용한 바와 같이, 그리고 일반적으로 당업자가 이해하는 바와 같이, 제1 일함수의 절댓값이 더 클 경우, 제1 일함수는 제2 일함수보다 "더 크거나" 또는 "더 높다". 일함수는 일반적으로 진공 준위에 대하여 음의 수로 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.
층, 물질, 영역, 및 디바이스는 이들이 방출하는 광의 색상에 관하여 본원에서 기술될 수 있다. 일반적으로, 본원에 사용된 바와 같이, 광의 특정 색상을 생성하는 것으로 기술된 발광 영역은 스택에서 서로 위에 배치된 하나 이상의 발광층을 포함할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, "적색" 층, 물질, 영역, 또는 디바이스는 약 580 내지 700 nm 범위의 광을 방출하거나 이 영역에서 발광 스펙트럼의 가장 높은 피크를 갖는 것을 지칭한다. 마찬가지로, "녹색" 층, 물질, 영역, 또는 디바이스는 약 500 내지 600 nm 범위에서 피크 파장을 갖는 발광 스펙트럼을 방출하거나 갖는 것을 지칭하고; "청색" 층, 물질, 또는 디바이스는 약 400 내지 500 nm 범위에서 피크 파장을 갖는 발광 스펙트럼을 방출하거나 갖는 것을 지칭하고; "황색" 층, 물질, 영역, 또는 디바이스는 약 540 내지 600 nm 범위에서 피크 파장을 갖는 발광 스펙트럼을 갖는 것을 지칭한다. 일부 배열에서, 별개의 영역, 층, 물질, 영역, 또는 디바이스는 별개의 "진청색" 및 "담청색" 광을 제공할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 별개의 "담청색" 및 "진청색"을 제공하는 배열에서, "진청색" 구성요소는 "담청색" 구성요소의 피크 발광 파장보다 약 4 nm 이상 더 작은 피크 발광 파장을 갖는 것을 지칭한다. 통상적으로, "담청색" 구성요소는 약 465 내지 500 nm 범위에서 피크 발광 파장을 가지며, "진청색" 구성요소는 약 400 내지 470 nm 범위에서 피크 발광 파장을 갖지만, 이들 범위는 일부 구성에 따라 달라질 수 있다. 마찬가지로, 색 변경층은 다른 색상의 광을 해당 색상에 지정된 파장을 갖는 광으로 변환하거나 변경하는 층을 지칭한다. 예를 들어, "적색" 컬러 필터는 약 580 내지 700 nm 범위에서 파장을 갖는 광을 생성하는 필터를 지칭한다. 일반적으로, 두 가지 부류의 색 변경층: 광의 원하지 않는 파장을 제거함으로써 스펙트럼을 변경하는 컬러 필터, 및 에너지가 높은 광자를 에너지가 낮은 광자로 전환하는 색 변경층이 존재한다. "색상의" 구성요소는, 활성화되거나 사용되는 경우, 앞서 기술된 특정 색상을 갖는 광을 생성하거나 방출하는 구성요소를 지칭한다. 예를 들어, "제1 색상의 제1 발광 영역" 및 "제1 색상과 상이한 제2 색상의 제2 발광 영역"은, 디바이스 내에서 활성화되는 경우, 앞서 기술된 두 가지 상이한 색상을 방출하는 2개의 발광 영역을 기술한다.
본원에 사용된 바와 같이, 발광 물질, 층, 및 영역은 동일한 또는 상이한 구조에 의해 최종적으로 방출되는 광과는 대조적인, 물질, 층 또는 영역에 의해 초기에 생성된 광에 기초하여 서로 및 다른 구조와 구별될 수 있다. 통상적으로 초기 광 생성은 광자의 방출을 유발하는 에너지 준위 변화의 결과이다. 예를 들어, 유기 발광 물질은 초기에 청색광을 생성할 수 있으며, 이는 컬러 필터, 양자점 또는 다른 구조에 의해 적색광 또는 녹색광으로 변환되어, 완전한 발광 스택 또는 서브픽셀이 적색광 또는 녹색광을 방출할 수 있다. 이러한 경우에 초기 발광 물질 또는 층은 "청색" 구성요소로 지칭될 수 있지만, 서브픽셀은 "적색" 또는 "녹색" 구성요소이다.
일부 경우에, 1931 CIE 좌표로 발광 영역, 서브픽셀, 색 변경층 등과 같은 구성요소의 색상을 기술하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 황색 발광 물질은 복수의 피크 발광 파장을 가질 수 있으며, 앞서 기술된 바와 같이 하나는 "녹색" 영역의 엣지에 또는 그 근처에 있고, 하나는 "적색" 영역의 엣지 내에 또는 그 근처에 있다. 따라서, 본원에 사용된 바와 같이, 각각의 색상 용어는 또한 1931 CIE 좌표 색상 공간의 형태에 대응한다. 1931 CIE 색상 공간의 형태는 2개의 색상점과 임의의 추가 내부점 사이의 궤적을 따라 구성된다. 예를 들어, 적색, 녹색, 청색, 및 황색에 대한 내부 형태 파라미터는 이하에 나타낸 바와 같이 정의될 수 있다.
OLED에 대한 더욱 상세한 내용 및 전술한 정의는, 미국 특허 제7,279,704호에서 찾을 수 있으며, 이의 전문은 본원에 참조로 포함되어 있다.
요약
실시양태에 따르면, 유기 발광 다이오드/디바이스(OLED)가 또한 제공된다. OLED는 애노드, 캐소드, 및 애노드와 캐소드 사이에 배치된 유기층을 포함할 수 있다. 실시양태에 따르면, 유기 발광 디바이스는 소비자 제품, 전자 부품 모듈, 및/또는 조명 패널로부터 선택되는 하나 이상의 디바이스 내에 포함된다.
실시양태에 따르면, 디바이스는 기판, 기판 위에 배치된 제1 전극, 제1 전극 위에 배치된 제2 전극, 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 유기 발광층을 갖는 유기 발광 디바이스(OLED)를 포함할 수 있으며, 여기서 유기 발광층은 제2 표면 위에 위치된 제1 표면을 가질 수 있다. 나노입자층은 유기 발광층 위에 배치될 수 있고, 나노입자층은 제2 표면 위에 위치된 제1 표면을 가질 수 있다. 나노입자층은 유전체 재료를 포함하는 제1 복수의 나노입자, 및 주변 매질을 포함할 수 있다. 나노입자층의 제2 표면으로부터 유기 발광층의 제1 표면까지의 거리는 50 nm 이하일 수 있고, 유전체 재료와 주변 매질의 굴절률 사이에 적어도 1.0의 차이가 있을 수 있다.
제1 복수의 나노입자는 제2 전극 위에 배치된 아웃커플링층에 배치될 수 있다.
제1 복수의 나노입자 중 적어도 일부는 제2 전극과 통합될 수 있다.
제1 복수의 나노입자의 배열은 적어도 15%의 외부 양자 효율(EQE)을 초래할 수 있다.
제1 복수의 나노입자는 나노입자의 크기, 나노입자의 형상, 및/또는 나노입자의 재료 굴절률에 기초하여 2 내지 8의 미 산란 효율을 갖는 적어도 하나의 나노입자를 포함할 수 있다.
제1 복수의 나노입자의 굴절률은 적어도 1.9, 적어도 2.1, 적어도 2.5, 및/또는 3.5 미만일 수 있다.
제1 복수의 나노입자는 규소, 질화규소, 질화붕소, 탄화규소, 탄소, 다이아몬드, 황화아연, 셀렌화아연, 게르마늄, 텔루르화아연, 니오브산칼륨, 산화티타늄, 산화안티몬, 오산화니오븀, 오산화탄탈룸, 산화바나듐, 오산화바나듐, 인산갈륨, 산화 비스무트, 비화갈륨, 및/또는 알루미늄 갈륨을 포함할 수 있다.
제1 복수의 나노입자는 단일 구성을 가질 수 있거나 다중입자 구성을 가질 수 있다.
디바이스의 제1 복수의 나노입자는 2개 이상의 재료를 포함할 수 있고, 둘 이상의 재료 각각은 상이한 굴절률을 갖고, 아웃커플링층 내에 균일하게 또는 불균일하게 분포되며, 여기서 둘 이상의 재료 중 적어도 하나는 둘 이상의 재료 중 적어도 하나와 주변 매질의 굴절률 사이에 적어도 1.0의 차이를 생성한다.
나노입자의 형상은 입방체, 실린더, 구체, 구상체(spheroid), 평행육면체, 막대형, 별형, 피라미드형, 무정형, 및/또는 다면적인 3차원 물체 중 적어도 하나일 수 있다.
제1 복수의 나노입자 중 적어도 2개 사이의 차이는 크기, 형상, 및/또는 굴절률을 포함한다.
제1 복수의 나노입자는 주기적 어레이로 구성될 수 있다. 주기적 어레이에서 제1 복수의 나노입자의 산란 파장 및 효율은 어레이 주기성, 입자의 형상, 입자의 크기, 및/또는 어레이의 대칭성에 기초할 수 있다. 주기적 어레이에서 적어도 2개의 나노입자는 동일한 형상, 상이한 형상, 동일한 크기, 상이한 크기, 동일한 굴절률 값, 및/또는 상이한 굴절률 값을 가질 수 있다. 주기적 어레이의 격자 주기성은 디바이스로부터 비-램버시안(non-Lambertian) 방출을 출력하도록 구성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 주기적 어레이의 제1 복수의 나노입자는 원뿔형, 사각 피라미드형, 사각 밑면 및 곡면을 갖는 형상, 및/또는 포물선 원뿔형인 형상을 가질 수 있다. 제1 복수의 나노입자의 형상은 OLED로부터 멀리 향하는 테이퍼링된 말단을 가질 수 있고, 제1 복수의 나노입자는 제1 전극 또는 제2 전극과 통합될 수 있다. 제1 복수의 나노입자의 최대 평면내 치수는 적어도 100 nm, 적어도 200 nm, 적어도 300 nm, 및/또는 적어도 500 nm일 수 있고, 여기서 평면내 치수는 기판에 수평인 평면에 있다. 제1 복수의 나노입자의 평면외 치수는 적어도 150 nm, 적어도 300 nm, 적어도 600 nm, 및/또는 적어도 1 μm일 수 있고, 여기서 평면외 치수는 기판에 수직인 평면에 있다. 제1 복수의 나노입자 사이의 최단 에지-대-에지 간격은 100 nm 미만, 50 nm 미만, 25 nm 미만, 및/또는 10 nm 미만일 수 있다. 일부 실시양태에서, 주기적 어레이의 제1 복수의 나노입자는 입방체, 실린더, 입방형, 또는 구형일 수 있다. 임의의 정렬된 방향으로의 제1 복수의 나노입자의 중심-대-중심 입자간 간격은 300 nm 미만, 400 nm 미만, 500 nm 미만, 및/또는 600 nm 미만일 수 있다. 제1 복수의 나노입자의 평면내 치수는 적어도 100 nm, 적어도 200 nm, 적어도 300 nm, 및/또는 적어도 500 nm일 수 있다. 제1 복수의 나노입자의 평면외 치수는 적어도 50 nm, 적어도 150 nm, 적어도 300 nm, 및/또는 적어도 500 nm일 수 있다.
디바이스는 전극의 두께를 빼고 2 nm 이상, 50 nm 이하의 두께를 갖는 투명 유전체층을 포함할 수 있고, 여기서 투명 유전체층은 제2 전극과 나노입자층 사이에 배치된다. 유전체 재료의 굴절률은 1.2 미만, 1.5 미만, 2 미만, 및/또는 2.5 미만일 수 있다.
디바이스는 제1 복수의 나노입자 상에 배치된 투명층을 포함할 수 있다. 투명층은 1.2 미만, 1.5 미만, 2 미만, 2.5 미만, 및/또는 3 미만의 굴절률을 갖는 유전체 재료를 포함할 수 있다. 투명층의 50 nm 두께의 유전체 재료를 통한 광 투과는 전자기 스펙트럼의 가시 영역에서 400 nm보다 긴 임의의 파장에 대해 적어도 30%일 수 있다.
디바이스는 제2 전극 위에 배치된 제1 복수의 나노입자 위에 배치된 유전체 재료를 포함하는 제2 복수의 나노입자를 포함할 수 있다. 제1 층은 제1 복수의 나노입자 위에 배치될 수 있고, 제2 층은 제2 복수의 나노입자 위에 배치될 수 있다.
디바이스는 제1 측면 및 제2 측면을 가질 수 있다. 제1 전극은 디바이스의 제1 측면에 광을 반사시키기 위한 반사성 금속층을 포함할 수 있다. 제2 전극은 투명층일 수 있고, 나노입자층은 투명층 위에 배치된다. 유기 발광층은 반사성 금속층으로부터 적어도 75 nm에 배치될 수 있다. 반사성 금속층의 두께는 적어도 50 nm, 적어도 100 nm, 적어도 150 nm, 적어도 200 nm, 및/또는 300 nm 미만일 수 있다.
디바이스는 제1 측면 및 제2 측면을 가질 수 있고, 광은 제1 측면 및 제2 측면 둘 모두로부터 방출된다.
디바이스는 디바이스의 제1 측면에 광의 방출을 지향시키기 위해 제2 측면 상에 배치된 반사층을 포함할 수 있다.
디바이스는 디바이스의 제2 측면으로부터 광을 반사시키도록 배치된 분산 브래그 반사기(DBR) 스택을 포함할 수 있다. 기판은 제1 측면 및 제2 측면을 갖고, DBR 스택은 기판의 제2 측면 상에 배치된다. OLED 스택은 기판의 제1 측면 상에 배치될 수 있다. 일부 실시양태에서, DBR은 기판의 제1 측면 상에 배치될 수 있고, OLED는 DBR 상에 배치될 수 있다. DBR 스택은 적어도 2 쌍의 층, 적어도 3 쌍의 층, 적어도 5 쌍의 층, 적어도 10 쌍의 층, 및/또는 20 쌍 이하의 층을 포함할 수 있다. 층의 쌍의 수는 제1 굴절률 재료층과 제2 굴절률 재료층 사이의 굴절률 차이에 기초할 수 있다. 제1 굴절률 재료 및 제2 굴절률 재료는 쌍을 형성할 수 있다. 제1 굴절률 재료는 특정 굴절률 값을 갖는 하나의 재료 유형으로 제조될 수 있고, 제2 굴절률 재료는 제1 굴절률 재료와 상이한 굴절률 값을 갖는 상이한 재료로 제조될 것이다.
제1 전극 및/또는 제2 전극은 투명 전극일 수 있고, 여기서 제1 복수의 나노입자는 제2 전극 위에 배치될 수 있다. 나노입자의 평면내 치수는 200 내지 400 nm, 400 내지 600 nm, 및/또는 600 내지 800 nm일 수 있고, 여기서 평면내 치수는 기판에 수평인 평면에 있다. 나노입자 사이의 평면외 치수에서의 거리는 25 내지 75 nm, 75 내지 200 nm, 200 내지 400 nm, 및/또는 400 내지 600 nm일 수 있고, 여기서 평면외 치수는 기판에 수직인 평면에 있을 수 있다.
나노입자의 평면내 치수는 200 내지 400 nm, 400 내지 600 nm, 및/또는 600 내지 800 nm일 수 있고, 여기서 평면내 치수는 기판에 수평인 평면에 있다. 나노입자 사이의 평면외 치수에서의 거리는 25 내지 75 nm, 75 내지 200 nm, 200 내지 400 nm, 및/또는 400 내지 600 nm일 수 있고, 여기서 평면외 치수는 기판에 수직인 평면에 있다.
OLED는 복수의 층을 갖는 스택일 수 있고, 스택의 두께는 50 내지 600 nm이다.
유기 발광층은 적어도 0.2 nm이지만, 75 nm 이하인 두께를 가질 수 있다.
디바이스의 유기 발광층은 제2 전극으로부터 적어도 10 nm, 적어도 100 nm, 적어도 300 nm, 및/또는 적어도 600 nm 떨어져 배치된다.
제1 복수의 나노입자의 배열은 적어도 30%의 외부 양자 효율 (EQE) 을 초래할 수 있다.
디바이스의 제1 복수의 나노입자는 적어도 50%의 외부 양자 효율 (EQE) 을 갖도록 배열될 수 있다.
디바이스의 제1 전극 및/또는 제2 전극은 인듐 주석 산화물, 불소 도핑된 주석 산화물, 인듐 도핑된 아연 산화물, 알루미늄 아연 산화물, 인듐 도핑된 카드뮴 산화물, 바륨 주석산염, 탄소 나노튜브, 그래핀, 다층 그래핀, 단층 그래핀, 그래핀 산화물, 금속성 나노입자 또는 나노와이어 함침된 재료, 뿐만 아니라 전도성 중합체, 예컨대 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리인돌, 폴리아닐린, 폴리(p-페닐렌 비닐렌), 및/또는 폴리(3-알킬티오펜), (폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜))을 포함할 수 있다.
디바이스의 제1 전극 및/또는 제2 전극은 중합체, 산화물 재료, 나노-크기의 금속성 나노입자, 및/또는 금속 나노와이어를 포함할 수 있다.
제1 전극 및/또는 제2 전극은 인듐 주석 산화물, 불소 도핑된 주석 산화물, 인듐 도핑된 아연 산화물, 알루미늄 아연 산화물, 인듐 도핑된 카드뮴 산화물, 바륨 주석산염, 탄소 나노튜브, 그래핀, 다층 그래핀, 단층 그래핀, 그래핀 산화물, 금속성 나노입자 또는 나노와이어 함침된 재료, 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리인돌, 폴리아닐린, 폴리(p-페닐렌 비닐렌), 및/또는 폴리(3-알킬티오펜), (폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜))인 다층을 포함할 수 있다. 제1 전극 및/또는 제2 전극은 2 내지 5 nm 및/또는 6 내지 10 nm의 두께를 갖는 금속층을 포함할 수 있다. 유기 발광층은 금속층으로부터 적어도 75 nm에 배치될 수 있다.
디바이스의 제2 전극은 금속성 전극일 수 있고, 나노입자층은 금속성 전극 위에 배치될 수 있다. 나노입자층의 제1 복수의 나노입자는 비-램버시안 방출을 출력하도록 구성되는 복수의 수준의 단위, 및/또는 이량체, 삼량체로서 구성될 수 있다. 디바이스의 유기 발광층은 제2 표면 위에 위치된 제1 표면을 가질 수 있고, 디바이스의 금속성 전극은 제2 표면 위에 위치된 제1 표면을 가질 수 있고, 유기 발광층의 제1 표면으로부터 금속성 전극의 제2 표면까지의 거리는 10 nm 미만, 15 nm 미만, 20 nm 미만, 30 nm 미만, 및 40 nm 미만으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나이다. 디바이스의 금속성 전극은 하나 이상의 은의 금속층, 하나 이상의 알루미늄의 금속층, 및/또는 하나 이상의 금의 금속층을 가질 수 있다. 금속성 전극의 제1 표면과 제2 표면 사이의 거리는 20 nm 미만, 30 nm 미만, 및/또는 50 nm 미만일 수 있다. 유기 발광층은 1 nm 미만, 2 nm 미만, 5 nm 미만, 및/또는 10 nm 미만인 두께를 가질 수 있다. 디바이스의 유기 발광층은 제2 표면 위에 위치된 제1 표면을 가질 수 있고, 디바이스의 금속성 전극은 제2 표면 위에 위치된 제1 표면을 가질 수 있고, 유기 발광층의 제1 표면으로부터 나노입자층의 제2 표면까지의 거리는 적어도 20 nm, 적어도 30 nm, 적어도 40 nm, 및/또는 적어도 50 nm일 수 있다. 유전체층은 10 nm 미만, 5 nm 미만, 및/또는 적어도 2 nm인 두께를 갖는 금속성 전극과 나노입자층 사이에 배치될 수 있다. 유전체층의 굴절률은 적어도 1.5, 적어도 1.75, 적어도 2, 적어도 2.5, 및/또는 2.5 초과일 수 있다.
제2 전극의 두께는 10 내지 20 nm, 20 내지 50 nm, 및/또는 50 내지 100 nm일 수 있다.
디바이스의 기판은 투명한 재료일 수 있다.
디바이스는 제1 측면 및 제2 측면을 가질 수 있고, 여기서 기판은 디바이스의 제2 측면에 광을 반사시키기 위한 반사성 재료를 포함한다.
제1 복수의 나노입자의 유전체 재료는 아웃커플링의 스펙트럼 범위에서 광 에너지의 50% 이하를 흡수할 수 있다.
제1 복수의 나노입자의 유전체 재료는 아웃커플링의 스펙트럼 범위에서 광 에너지의 20% 이하를 흡수할 수 있다.
실시양태에 따르면, 소비자 전자 디바이스는 기판, 기판 위에 배치된 제1 전극, 제1 전극 위에 배치된 제2 전극, 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 유기 발광층을 갖는 유기 발광 디바이스(OLED)를 포함할 수 있고, 여기서 유기 발광층은 제2 표면 위에 위치된 제1 표면을 가질 수 있다. 나노입자층은 유기 발광층 위에 배치될 수 있고, 나노입자층은 제2 표면 위에 위치된 제1 표면을 가질 수 있다. 나노입자층은 유전체 재료를 포함하는 복수의 나노입자 및 주변 매질을 포함할 수 있다. 나노입자층의 제2 표면으로부터 유기 발광층의 제1 표면까지의 거리는 50 nm 이하일 수 있고, 유전체 재료와 주변 매질의 굴절률 사이에 적어도 1.0의 차이가 있을 수 있다.
디바이스는 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 2인치 미만인 마이크로 디스플레이, 3D 디스플레이, 가상 현실 또는 증강 현실 디스플레이, 차량, 자동차 디스플레이, 함께 타일링된 다중 디스플레이를 포함하는 비디오 월, 극장 또는 스타디움 스크린, 및 간판일 수 있다.
실시양태에 따르면, 디바이스는 기판, 기판 위에 배치된 제1 전극, 제1 전극 위에 배치된 제2 전극, 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 유기 발광층을 갖는 유기 발광 디바이스(OLED)를 포함할 수 있으며, 여기서 유기 발광층은 제2 표면 위에 위치된 제1 표면을 가질 수 있다. 나노입자층은 유기 발광층 위에 배치될 수 있으며, 여기서 나노입자층은 제2 표면 위에 위치된 제1 표면을 가질 수 있다. 나노입자층은 유전체 재료를 포함하는 복수의 나노입자, 및 주변 매질을 포함할 수 있다. 유기 발광층은 복수의 나노입자의 미 산란 모드에 직접 커플링될 수 있다. 나노입자층의 제2 표면으로부터 유기 발광층의 제1 표면까지의 거리는 유기 발광층에 의해 방출될 수 있는 피크 방출 파장의 1/5 이하, 1/8 이하, 및/또는 1/10 이하일 수 있다.
도 1은 유기 발광 디바이스를 도시한다.
도 2는 별도의 전자 수송층을 갖지 않는 역구조 유기 발광 디바이스를 도시한다.
도 3a 내지 도 3h는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른 아웃커플링층으로서 구체(도 3a 내지 도 3b), 실린더(도 3c), 반구체(도 3d), 구체의 이량체(도 3e), 구상체(도 3f), 구체의 삼량체(도 3g) 및 무작위(도 3h) 형상의 유전체 입자의 무작위 어레이 및 투명 전극을 갖는 제안된 OLED 설계의 개략도를 도시한다.
도 4a 및 도 4c는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, 단일 등방성 쌍극자 이미터 및 투명 전극 위의 굴절률 2.5의 유전체 구체(도 4a) 및 실린더(도 4c)를 도시하는 FDTD 시뮬레이션에 사용된 OLED 구조의 개략도를 도시한다. 이들 시뮬레이션 둘 모두에서, 전극은 ITO(인듐 주석 산화물)이다. 도 4b는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, 도 4a에 도시된 OLED 설계에 대한 투명 전극 위에 배치된 직경 300 nm, 350 nm 및 400 nm의 구체를 갖는 시뮬레이션된 상부 방출(TE) EQE 곡선을 도시한다. 도 4d는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, 도 4c에 도시된 구조에 대한 직경 400 nm, 500 nm 및 600 nm의 유전체 실린더를 갖는 OLED 디바이스에 대한 시뮬레이션된 상부 방출(TE) EQE 곡선을 도시한다. 도 4b 및 도 4d의 실선 곡선은 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, 임의의 유전체 입자가 없는 디바이스에 대한 시뮬레이션된 TE EQE 곡선을 나타낸다.
도 5a는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, 직경 300 nm 및 200 nm의 구체에 의해 형성된 비대칭 이량체를 갖는 OLED 구조의 개략도를 도시한다. 도 5b는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, 직경 300 nm의 2개의 구체에 의해 형성된 대칭 이량체를 도시한다. 도 5c는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, 아웃커플링을 위한 투명 전극 상에 직경 300 nm의 하나의 구체 및 직경 200 nm의 2개의 구체에 의해 형성된 삼량체를 도시한다. 도 5d 내지 도 5e는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, 도 5a 내지 도 5c에 도시된 OLED 구조에 대한 시뮬레이션된 TE EQE(도 5d) 및 TE/BE(도 5e) 곡선을 도시한다.
도 6a는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, 직경 400 nm 및 200 nm의 실린더에 의해 형성된 비대칭 이량체를 갖는 OLED 구조의 개략도를 도시한다. 도 6b는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, 아웃커플링을 위한 투명 전극 상에 직경 400 nm의 실린더에 의해 형성된 대칭을 도시하고, 도 6c는 직경 400 nm의 하나의 실린더 및 직경 200 nm의 2개의 실린더에 의해 형성된 삼량체를 도시한다. 개시된 청구대상의 실시양태에 따라, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 실린더의 높이는 100 nm이다. 도 6d 내지 도 6e는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 OLED 구조에 대한 시뮬레이션된 TE EQE(도 6d) 및 TE/BE(도 6e) 곡선을 도시한다.
도 7은 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, OLED 디바이스 위에 배치된, 직경 400 nm의 단일 실린더(실선 곡선), 직경 400 nm 및 200 nm의 실린더에 의해 형성된 비대칭 이량체(점선 곡선), 직경 400 nm의 실린더에 의해 형성된 대칭 이량체(짧은 점선) 및 직경 400 nm의 하나의 실린더 및 직경 200 nm의 2개의 실린더에 의해 형성된 삼량체(점선 곡선)로 인한 단일 등방성 이미터에 대한 추정된 퍼셀 향상을 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른 아웃커플링층으로서 유전체 실린더의 정사각형 어레이 및 투명 전극을 갖는 몇몇 실시양태의 개략도를 도시한다. 도 8c는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, 전극 및 아웃커플링층으로서 구조화된 전극을 도시한다.
도 9a 내지 도 9d는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른 아웃커플링층으로서, 형상 원뿔(도 9a), 사각 피라미드(도 9b), 사각 밑면 및 곡선 모서리를 갖는 입자(도 9c) 및 포물선 원뿔(도 9d)의 테이퍼링된 말단을 갖는 유전체 입자의 정사각형 어레이 및 투명 전극을 갖는 몇몇 실시양태의 개략도를 도시한다.
도 10a 및 도 10b는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른 나노입자의 이격 배열을 도시한다.
도 2는 별도의 전자 수송층을 갖지 않는 역구조 유기 발광 디바이스를 도시한다.
도 3a 내지 도 3h는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른 아웃커플링층으로서 구체(도 3a 내지 도 3b), 실린더(도 3c), 반구체(도 3d), 구체의 이량체(도 3e), 구상체(도 3f), 구체의 삼량체(도 3g) 및 무작위(도 3h) 형상의 유전체 입자의 무작위 어레이 및 투명 전극을 갖는 제안된 OLED 설계의 개략도를 도시한다.
도 4a 및 도 4c는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, 단일 등방성 쌍극자 이미터 및 투명 전극 위의 굴절률 2.5의 유전체 구체(도 4a) 및 실린더(도 4c)를 도시하는 FDTD 시뮬레이션에 사용된 OLED 구조의 개략도를 도시한다. 이들 시뮬레이션 둘 모두에서, 전극은 ITO(인듐 주석 산화물)이다. 도 4b는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, 도 4a에 도시된 OLED 설계에 대한 투명 전극 위에 배치된 직경 300 nm, 350 nm 및 400 nm의 구체를 갖는 시뮬레이션된 상부 방출(TE) EQE 곡선을 도시한다. 도 4d는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, 도 4c에 도시된 구조에 대한 직경 400 nm, 500 nm 및 600 nm의 유전체 실린더를 갖는 OLED 디바이스에 대한 시뮬레이션된 상부 방출(TE) EQE 곡선을 도시한다. 도 4b 및 도 4d의 실선 곡선은 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, 임의의 유전체 입자가 없는 디바이스에 대한 시뮬레이션된 TE EQE 곡선을 나타낸다.
도 5a는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, 직경 300 nm 및 200 nm의 구체에 의해 형성된 비대칭 이량체를 갖는 OLED 구조의 개략도를 도시한다. 도 5b는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, 직경 300 nm의 2개의 구체에 의해 형성된 대칭 이량체를 도시한다. 도 5c는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, 아웃커플링을 위한 투명 전극 상에 직경 300 nm의 하나의 구체 및 직경 200 nm의 2개의 구체에 의해 형성된 삼량체를 도시한다. 도 5d 내지 도 5e는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, 도 5a 내지 도 5c에 도시된 OLED 구조에 대한 시뮬레이션된 TE EQE(도 5d) 및 TE/BE(도 5e) 곡선을 도시한다.
도 6a는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, 직경 400 nm 및 200 nm의 실린더에 의해 형성된 비대칭 이량체를 갖는 OLED 구조의 개략도를 도시한다. 도 6b는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, 아웃커플링을 위한 투명 전극 상에 직경 400 nm의 실린더에 의해 형성된 대칭을 도시하고, 도 6c는 직경 400 nm의 하나의 실린더 및 직경 200 nm의 2개의 실린더에 의해 형성된 삼량체를 도시한다. 개시된 청구대상의 실시양태에 따라, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 실린더의 높이는 100 nm이다. 도 6d 내지 도 6e는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 OLED 구조에 대한 시뮬레이션된 TE EQE(도 6d) 및 TE/BE(도 6e) 곡선을 도시한다.
도 7은 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, OLED 디바이스 위에 배치된, 직경 400 nm의 단일 실린더(실선 곡선), 직경 400 nm 및 200 nm의 실린더에 의해 형성된 비대칭 이량체(점선 곡선), 직경 400 nm의 실린더에 의해 형성된 대칭 이량체(짧은 점선) 및 직경 400 nm의 하나의 실린더 및 직경 200 nm의 2개의 실린더에 의해 형성된 삼량체(점선 곡선)로 인한 단일 등방성 이미터에 대한 추정된 퍼셀 향상을 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른 아웃커플링층으로서 유전체 실린더의 정사각형 어레이 및 투명 전극을 갖는 몇몇 실시양태의 개략도를 도시한다. 도 8c는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, 전극 및 아웃커플링층으로서 구조화된 전극을 도시한다.
도 9a 내지 도 9d는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른 아웃커플링층으로서, 형상 원뿔(도 9a), 사각 피라미드(도 9b), 사각 밑면 및 곡선 모서리를 갖는 입자(도 9c) 및 포물선 원뿔(도 9d)의 테이퍼링된 말단을 갖는 유전체 입자의 정사각형 어레이 및 투명 전극을 갖는 몇몇 실시양태의 개략도를 도시한다.
도 10a 및 도 10b는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른 나노입자의 이격 배열을 도시한다.
일반적으로, OLED는 애노드와 캐소드 사이에 배치되어 이에 전기 접속되는 하나 이상의 유기층을 포함한다. 전류가 인가되면, 애노드는 유기층(들)에 정공을 주입하고, 캐소드는 전자를 주입한다. 주입된 정공 및 전자는 각각 반대로 하전된 전극을 향하여 이동한다. 전자와 정공이 동일한 분자 상에 편재화될 경우, 여기된 에너지 상태를 갖는 편재화된 전자-정공 쌍인 "엑시톤"이 생성된다. 엑시톤이 광방출 메커니즘을 통해 이완될 경우 광이 방출된다. 일부 경우에서, 엑시톤은 엑시머 또는 엑시플렉스 상에 편재화될 수 있다. 비-방사 메커니즘, 예컨대 열 이완이 또한 발생할 수 있으나, 일반적으로 바람직하지 않은 것으로 간주된다.
초기 OLED는 예를 들면 미국 특허 제4,769,292호에 개시된 단일항 상태로부터 광("형광")을 방출하는 발광 분자를 사용하였으며, 상기 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 포함된다. 형광 방출은 일반적으로 10 나노초 미만의 시간 프레임으로 발생한다.
보다 최근에는, 삼중항 상태로부터의 광("인광")을 방출하는 발광 물질을 갖는 OLED가 제시되었다. 문헌 [Baldo et al., "Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices," Nature, vol. 395, 151-154, 1998; ("Baldo-I")] 및 문헌 [Baldo et al., "Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence," Appl. Phys. Lett., vol. 75, No. 3, 4-6 (1999) ("Baldo-II")]은 그 전문이 인용에 의해 포함된다. 인광은 인용에 의해 포함되는 미국 특허 제7,279,704호의 컬럼 5-6에 보다 구체적으로 기재되어 있다.
도 1은 유기 발광 디바이스(100)를 나타낸다. 도면은 반드시 축척에 의하여 도시하지는 않았다. 디바이스(100)는 기판(110), 애노드(115), 정공 주입층(120), 정공 수송층(125), 전자 차단층(130), 발광층(135), 정공 차단층(140), 전자 수송층(145), 전자 주입층(150), 보호층(155), 캐소드(160) 및 배리어층(170)을 포함할 수 있다. 캐소드(160)는 제1 전도층(162) 및 제2 전도층(164)을 갖는 화합물 캐소드이다. 디바이스(100)는 기재된 순서로 층을 증착시켜 제작될 수 있다. 이러한 다양한 층 뿐만 아니라, 예시 물질의 특성 및 기능은 인용에 의해 포함되는 미국 특허 제7,279,704호의 컬럼 6-10에 보다 구체적으로 기재되어 있다.
이들 층 각각에 대한 더 많은 예도 이용 가능하다. 예를 들면 가요성이고 투명한 기판-애노드 조합이 미국 특허 제5,844,363호에 개시되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 포함된다. p-도핑된 정공 수송층의 한 예는 미국 특허출원 공개공보 제2003/0230980호에 개시된 바와 같이, 50:1의 몰비로 m-MTDATA가 F4-TCNQ로 도핑된 것이 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 포함된다. 발광 및 호스트 물질의 예는 미국 특허 제6,303,238호(Thompson 등)에 개시되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 포함된다. n-도핑된 전자 수송층의 예는 미국 특허 출원 공개공보 제2003/0230980호에 개시된 바와 같이, 1:1의 몰비로 Li로 도핑된 BPhen이고, 이 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 포함된다. 그 전문이 인용에 의해 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 공개공보 제2003/0230980호에 보다 구체적으로 기재되어 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 포함된다. 주입층의 예는 미국 특허 출원 공개공보 제2004/0174116호에 제공되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 포함된다. 배리어층(170)은 단층 또는 다층 배리어일 수 있으며 디바이스의 다른 층을 덮거나 둘러쌀 수 있다. 배리어층(170)은 기판(110)을 둘러쌀 수도 있고/있거나 기판과 디바이스의 다른 층 사이에 배열될 수 있다. 배리어는 캡슐화제, 캡슐화층, 보호층, 또는 침투 배리어로 지칭될 수도 있으며, 통상적으로 디바이스의 다른 층을 통한 수분, 주위 공기, 및 다른 유사한 물질에 의한 침투에 대한 보호를 제공한다. 배리어층 물질 및 구조의 예는 미국 특허 제6,537,688호, 제6,597,111호, 제6,664,137호, 제6,835,950호, 제6,888,305호, 제6,888,307호, 제6,897,474호, 제7,187,119호, 및 제7,683,534호에 제공되어 있으며, 각각의 상기 특허는 그 전문이 인용에 의해 포함된다.
도 2는 역구조 OLED(200)를 나타낸다. 디바이스는 기판(210), 캐소드(215), 발광층(220), 정공 수송층(225) 및 애노드(230)를 포함한다. 디바이스(200)는 기재된 순서로 층을 증착시켜 제작될 수 있다. 가장 흔한 OLED 구성이 애노드의 위에 캐소드가 배치되어 있는 것이고, 디바이스(200)는 애노드(230)의 아래에 배치된 캐소드(215)를 갖고 있으므로, 디바이스(200)는 "역구조" OLED로 지칭될 수 있다. 디바이스(100)에 관하여 기재된 것과 유사한 물질이 디바이스(200)의 해당 층에 사용될 수 있다. 도 2는 디바이스(100)의 구조로부터 일부 층이 어떻게 생략될 수 있는지의 일례를 제공한다.
도 1 및 도 2에 도시된 단순 적층된 구조는 비제한적인 예로서 제공되며, 본 발명의 실시양태는 다양한 다른 구조와 관련하여 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 기재된 특정한 물질 및 구조는 사실상 예시를 위한 것이며, 다른 물질 및 구조가 사용될 수 있다. 기능성 OLED는 기재된 다양한 층을 상이한 방식으로 조합하여 달성될 수 있거나, 또는 층은 설계, 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 주입층으로 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.
구체적으로 기재하지 않은 구조 및 물질, 예컨대 미국 특허 제5,247,190호(Friend 등)에 개시된 중합체 물질로 구성된 OLED(PLED)를 또한 사용할 수 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 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 인용에 의해 본원에 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 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 인용에 의해 본원에 포함된다.
본원에 개시된 일부 실시양태에서, 도 1-2에 도시된 발광층(135) 및 발광층(220)과 같은 발광층 또는 물질은 각각 양자점을 포함할 수 있다. 본원에 개시된 "발광층" 또는 "발광 물질"은, 당업자의 이해에 따라 달리 명시적으로 또는 문맥으로 나타내지 않는 한, 유기 발광 물질 및/또는 양자점 또는 등가 구조를 포함하는 발광 물질을 포함할 수 있다. 이러한 발광층은 별도의 발광 물질 또는 다른 이미터에 의해 방출된 광을 변환하는 양자점 물질만을 포함할 수 있거나, 또는 별도의 발광 물질 또는 다른 이미터를 또한 포함할 수 있거나, 또는 전류 인가로부터 직접 발광할 수 있다. 마찬가지로, 색 변경층, 컬러 필터, 상향 변환 또는 하향 변환 층 또는 구조는 양자점을 함유하는 물질을 포함할 수 있지만, 그러한 층은 본원에 개시된 바와 같이 "발광층"으로 간주되지 않을 수 있다. 일반적으로, "발광층" 또는 물질은 초기 광을 방출하는 것이며, 이는 컬러 필터 또는 디바이스 내에서 초기 광을 스스로 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.
반대의 의미로 명시하지 않는 한, 다양한 실시양태의 임의의 층은 임의의 적합한 방법에 의하여 증착될 수 있다. 유기층의 경우, 바람직한 방법으로는 미국 특허 제6,013,982호 및 제6,087,196호(이 특허 문헌들은 그 전문이 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 열 증발, 잉크-제트, 미국 특허 제6,337,102호(Forrest 등)(이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 유기 기상 증착(OVPD) 및 미국 특허 제7,431,968호(이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 유기 증기 제트 프린팅(OVJP)에 의한 증착을 들 수 있다. 기타의 적합한 증착 방법은 스핀 코팅 및 기타의 용액계 공정을 포함한다. 용액계 공정은 질소 또는 불활성 분위기 중에서 실시되는 것이 바람직하다. 기타의 층의 경우, 바람직한 방법은 열 증발을 포함한다. 바람직한 패턴 형성 방법은 마스크를 통한 증착, 미국 특허 제6,294,398호 및 제6,468,819호(이 특허 문헌들은 그 전문이 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 냉간 용접 및 잉크-제트 및 OVJD와 같은 일부 증착 방법과 관련된 패턴 형성을 포함한다. 다른 방법들도 사용될 수 있다. 증착시키고자 하는 물질은 특정한 증착 방법과 상용성을 갖도록 변형될 수 있다. 예를 들면, 분지형 또는 비분지형, 바람직하게는 3개 이상의 탄소를 포함하는 알킬기 및 아릴기와 같은 치환기는 소분자에 사용되어 이의 용액 가공 처리 능력을 향상시킬 수 있다. 20개 이상의 탄소를 갖는 치환기를 사용할 수 있으며, 3개 내지 20개의 탄소가 바람직한 범위이다. 비대칭 물질은 더 낮은 재결정화 경향성을 가질 수 있기 때문에, 비대칭 구조를 갖는 물질은 대칭 구조를 갖는 물질보다 더 우수한 용액 가공성을 가질 수 있다. 덴드리머 치환기를 사용하여 소분자의 용액 가공 처리 능력을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 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, 또는 전극 또는 기판의 위에서, 아래에서 또는 옆에서 증착될 수 있다. 배리어층은 단일층 또는 다중층을 포함할 수 있다. 배리어층은 다양한 공지의 화학 기상 증착 기법에 의하여 형성될 수 있으며 복수의 상을 갖는 조성물 뿐만 아니라 단일 상을 갖는 조성물을 포함할 수 있다. 임의의 적합한 물질 또는 물질의 조합을 배리어층에 사용할 수 있다. 배리어층은 무기 또는 유기 화합물 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 바람직한 배리어층은 미국 특허 제7,968,146호, PCT 특허 출원 PCT/US2007/023098 및 PCT/US2009/042829에 기재된 중합체 물질과 비중합체 물질의 혼합물을 포함하며, 이들 문헌은 본원에 그 전문이 참고로 포함된다. "혼합물"로 간주되기 위해, 배리어층을 포함하는 전술한 중합체 및 비중합체 물질은 동일한 반응 조건 하에서 및/또는 동시에 증착되어야 한다. 중합체 대 비중합체 물질의 중량비는 95:5 내지 5:95 범위일 수 있다. 중합체 및 비중합체 물질은 동일한 전구체 물질로부터 생성될 수 있다. 한 예에서, 중합체 물질과 비중합체 물질의 혼합물은 실질적으로 중합체 규소 및 무기 규소로 이루어진다.
일부 실시양태에서, 애노드, 캐소드, 또는 유기 발광층 위에 배치된 새로운 층 중 적어도 하나는 강화층으로서 기능한다. 강화층은, 이미터 물질에 비방사적으로 결합하고 여기 상태 에너지를 이미터 물질로부터 비방사 모드의 표면 플라스몬 폴라리톤으로 전달하는 표면 플라스몬 공명을 나타내는 플라스몬 물질을 포함한다. 강화층은 유기 발광층으로부터 임계 거리 이내에 제공되며, 여기서 이미터 물질은 강화층의 존재로 인해 총 비방사성 붕괴 속도 상수와 총 방사성 붕괴 속도 상수를 가지며 임계 거리는 총 비방사성 붕괴 속도 상수가 총 방사성 붕괴 속도 상수와 동일한 곳이다. 일부 실시양태에서, OLED는 아웃커플링층을 더 포함한다. 일부 실시양태에서, 아웃커플링층은 유기 발광층의 반대측의 강화층 위에 배치된다. 일부 실시양태에서, 아웃커플링층은 강화층으로부터 발광층의 반대측에 배치되지만 여전히 강화층의 표면 플라스몬 모드로부터 에너지를 아웃커플링한다. 아웃커플링층은 표면 플라스몬 폴라리톤으로부터의 에너지를 산란시킨다. 일부 실시양태에서 이 에너지는 광자로서 자유 공간에 산란된다. 다른 실시양태에서, 에너지는 표면 플라스몬 모드로부터 비제한적으로 유기 도파 모드, 기판 모드, 또는 다른 도파 모드와 같은 디바이스의 다른 모드로 산란된다. 에너지가 OLED의 비자유 공간 모드로 산란되는 경우, 다른 아웃커플링 스킴을 통합하여 해당 에너지를 자유 공간으로 추출할 수 있다. 일부 실시양태에서, 강화층과 아웃커플링층 사이에 하나 이상의 개재층이 배치될 수 있다. 개재층(들)의 예는 유기, 무기, 페로브스카이트, 산화물을 포함한 유전체 재료일 수 있고, 이들 재료의 스택 및/또는 혼합물을 포함할 수 있다.
강화층은 이미터 물질이 존재하는 매체의 유효 특성을 변경하여, 하기 중 어느 것 또는 모두를 유도한다: 발광 속도 저하, 발광 라인 형상의 변경, 각도에 따른 발광 강도 변화, 이미터 물질의 안정성 변화, OLED의 효율 변화, 및 OLED 디바이스의 감소된 효율 롤-오프. 캐소드측, 애노드측, 또는 양측 모두에 강화층을 배치하면 앞서 언급한 효과 중 어느 것을 이용하는 OLED 디바이스가 생성된다. 본원에서 언급되고 도면에 도시된 각종 OLED 예에서 설명된 특정 기능성 층 외에도, 본 개시내용에 따른 OLED는 OLED에서 흔히 마련되는 임의의 다른 기능성 층을 포함할 수 있다.
강화층은 플라스몬 물질, 광학 활성 메타물질, 또는 하이퍼볼릭 메타물질로 구성될 수 있다. 본원에서 사용되는 플라스몬 물질은 전자기 스펙트럼의 가시 광선 또는 자외선 영역에서 유전 상수의 실수부가 0과 교차하는 물질이다. 일부 실시양태에서, 플라스몬 물질은 적어도 하나의 금속을 포함한다. 이러한 실시양태에서 금속은 Ag, Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ru, Pd, In, Bi, Ca, 이들 재료의 합금 또는 혼합물, 및 이들 재료의 스택 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일반적으로, 메타물질은, 상이한 물질로 구성된 매체로서, 매체 전체가 그 물질 부분의 합과는 상이하게 작용하는 매체이다. 특히, 본 출원인은 광학 활성 메타물질을 음의 유전율과 음의 투과율을 모두 가진 물질로서 정의한다. 한편, 하이퍼볼릭 메타물질은 유전율 또는 투과율이 다른 공간 방향에 대해 다른 부호를 갖는 이방성 매체이다. 광학 활성 메타물질 및 하이퍼볼릭 메타물질은 매체가 빛의 파장 길이 규모에서 전파 방향으로 균일하게 나타나야 한다는 점에서 분산 브래그 반사경(Distributed Bragg Reflector, "DBR")과 같은 다른 많은 포토닉 구조와 엄격하게 구분된다. 당업자가 이해할 수 있는 용어를 사용하여: 전파 방향에서 메타물질의 유전 상수는 유효 매체 근사치로 설명될 수 있다. 플라스몬 물질과 메타물질은 다양한 방식으로 OLED 성능을 향상시킬 수 있는 빛의 전파를 제어하는 방법을 제공한다.
일부 실시양태에서, 강화층은 평면층으로서 제공된다. 다른 실시양태에서, 강화층은, 주기적으로, 준주기적으로, 또는 무작위로 배열되는 파장 사이즈의 피처, 또는 주기적으로, 준주기적으로, 또는 무작위로 배열되는 서브파장 사이즈의 피처를 갖는다. 일부 실시양태에서, 파장 사이즈의 피처 및 서브파장 사이즈의 피처는 샤프한 엣지를 갖는다.
일부 실시양태에서, 아웃커플링층은, 주기적으로, 준주기적으로, 또는 무작위로 배열되는 파장 사이즈의 피처, 또는 주기적으로, 준주기적으로, 또는 무작위로 배열되는 서브파장 사이즈의 피처를 갖는다. 일부 실시양태에서, 아웃커플링층은 제1 복수의 나노입자로 구성될 수 있으며 다른 실시양태에서 아웃커플링층은 재료 위에 배치된 복수의 나노입자로 구성된다. 이들 실시양태에서 아웃커플링은 제1 복수의 나노입자의 사이즈를 변화시키는 것, 제1 복수의 나노입자의 형상을 변화시키는 것, 제1 복수의 나노입자의 재료를 변화시키는 것, 상기 재료의 두께를 조정하는 것, 제1 복수의 나노입자 상에 배치된 상기 재료 또는 추가 층의 굴절률을 변화시키는 것, 강화층의 두께를 변화시키는 것, 및/또는 강화층의 재료를 변화시키는 것 중 적어도 하나에 의해 조정 가능할 수 있다. 디바이스의 제1 복수의 나노입자는 금속, 유전체 재료, 반도체 재료, 금속의 합금, 유전체 재료의 혼합물, 하나 이상의 재료의 스택 또는 층, 및/또는 1종의 재료의 코어로서, 상이한 종류의 재료의 쉘로 코팅된 코어 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 아웃커플링층은, 금속이 Ag, Al, Au, Ir, Pt, Ni, Cu, W, Ta, Fe, Cr, Mg, Ga, Rh, Ti, Ru, Pd, In, Bi, Ca, 이들 재료의 합금 또는 혼합물, 및 이들 재료의 스택으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 금속 나노입자로 구성된다. 제1 복수의 나노입자는 그 위에 배치되는 추가 층을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 발광의 편광은 아웃커플링층을 사용하여 조정될 수 있다. 아웃커플링층의 차원수 및 주기성을 변화시킴으로써 공기에 우선적으로 아웃커플링되는 편광의 유형을 선택할 수 있다. 일부 실시양태에서 아웃커플링층은 또한 디바이스의 전극으로서 작용한다.
형광 OLED의 내부 양자 효율(IQE)은 지연 형광을 통해 25% 스핀 통계 한계를 초과할 수 있다고 여겨진다. 본원에 사용된 바와 같이, 두 가지 유형의 지연 형광, 즉 P형 지연 형광 및 E형 지연 형광이 존재한다. P형 지연 형광은 삼중항-삼중항 소멸(TTA)로부터 생성된다.
반면, E형 지연 형광은 두 삼중항의 충돌에 의존하지 않지만, 삼중항 상태와 단일항 여기 상태 사이의 열 집단(thermal population)에 의존한다. E형 지연 형광을 생성할 수 있는 화합물은 매우 작은 단일항-삼중항 갭을 가져야 한다. 열에너지는 삼중항 상태에서 단일항 상태로의 전이를 활성화시킬 수 있다. 이러한 유형의 지연 형광은 열 활성화 지연 형광(TADF)으로도 알려져 있다. TADF의 뚜렷한 특징은 온도가 상승하면 열에너지의 증가로 인해 지연 성분이 증가한다는 것이다. 역 시스템간 교차 속도가 삼중항 상태에서 비방사 붕괴를 최소화할 만큼 충분히 빠른 경우, 다시 채워진(back populated) 단일항 여기 상태의 분율은 잠재적으로 75%에 도달할 수 있다. 총 단일항 분율은 100%일 수 있으며, 이는 전기적으로 생성된 엑시톤에 대한 스핀 통계 한계를 훨씬 초과하는 것이다.
E형 지연 형광 특성은 엑시플렉스 시스템 또는 단일 화합물에서 찾을 수 있다. 이론에 얽매이지 않고, E형 지연 형광은 발광 물질이 작은 단일항-삼중항 에너지 갭(ΔES-T)을 가지는 것을 필요로 한다고 여겨진다. 유기, 비금속 함유 도너-억셉터 발광 물질은 이를 달성할 수 있다. 이러한 물질에서의 발광은 보통 도너-억셉터 전하 이동(CT) 유형 발광으로 특징지어진다. 이러한 도너-억셉터 유형 화합물에서 HOMO 및 LUMO의 공간적 분리는 보통 작은 ΔES-T를 유도한다. 이러한 상태는 CT 상태를 포함할 수 있다. 많은 경우에, 도너-억셉터 발광 물질은 아미노 또는 카르바졸 유도체와 같은 전자 도너 모이어티와 N 함유 6원 방향족 고리와 같은 전자 억셉터 모이어티를 연결함으로써 구성된다.
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 최종 소비자 제품 생산자에 의해 사용될 수 있는 디스플레이 스크린, 발광 디바이스, 예컨대 개별 광원 디바이스 또는 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 개시내용의 화합물을 포함하는 OLED를 포함하는 소비자 제품이 개시된다. 이러한 소비자 제품은 하나 이상의 광원(들) 및/또는 하나 이상의 어떤 종류의 영상 디스플레이를 포함하는 임의 종류의 제품을 포함할 것이다. 이러한 소비자 제품의 몇몇 예로는 평면 패널 디스플레이, 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 2인치 미만인 마이크로 디스플레이, 3D 디스플레이, 가상 현실 또는 증강 현실 디스플레이, 차량, 자동차 디스플레이, 함께 타일링된 다중 디스플레이를 포함하는 비디오 월, 극장 또는 스타디움 스크린, 및 간판이 있다. 패시브 매트릭스 및 액티브 매트릭스를 비롯한 다양한 조절 메커니즘을 사용하여 본 발명에 따라 제작된 디바이스를 조절할 수 있다. 다수의 디바이스는 사람에게 안락감을 주는 온도 범위, 예컨대 18℃ 내지 30℃, 더욱 바람직하게는 실온(20℃ 내지 25℃)에서 사용하고자 하지만, 상기 온도 범위 밖의 온도, 예컨대 -40℃ 내지 +80℃에서도 사용될 수 있다.
본원에 기재된 물질 및 구조는 OLED 이외의 디바이스에서의 적용예를 가질 수 있다. 예를 들면, 기타의 광전자 디바이스, 예컨대 유기 태양 전지 및 유기 광검출기는 상기 물질 및 구조를 사용할 수 있다. 보다 일반적으로, 유기 디바이스, 예컨대 유기 트랜지스터는 상기 물질 및 구조를 사용할 수 있다.
일부 실시양태에서, OLED는 플렉시블, 롤러블, 폴더블, 스트레처블 및 곡면 특성으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 특성을 갖는다. 일부 실시양태에서, OLED는 투명 또는 반투명하다. 일부 실시양태에서, OLED는 탄소 나노튜브를 포함하는 층을 더 포함한다.
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.
발광 영역의 일부 실시양태에서, 발광 영역은 호스트를 추가로 포함한다.
일부 실시양태에서, 상기 화합물은 발광 도펀트일 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 화합물은 인광, 형광, 열 활성화 지연 형광, 즉, TADF(E형 지연 형광으로도 지칭됨), 삼중항-삼중항 소멸 또는 이들 과정의 조합을 통해 발광을 생성할 수 있다.
본원에 개시된 OLED는 소비자 제품, 전자 부품 모듈 및 조명 패널 중 하나 이상에 포함될 수 있다. 유기층은 발광층일 수 있고, 상기 화합물은 일부 실시양태에서 발광 도펀트일 수 있고, 한편 상기 화합물은 다른 실시양태에서 비발광 도펀트일 수 있다.
유기층은 호스트를 포함할 수도 있다. 일부 실시양태에서, 2개 이상의 호스트가 바람직하다. 일부 실시양태에서, 사용되는 호스트는 전하 수송에서 거의 역할을 하지 않는 a) 양극성, b) 전자 수송, c) 정공 수송 또는 d) 넓은 밴드 갭 물질일 수 있다. 일부 실시양태에서, 호스트는 금속 착물을 포함할 수 있다. 호스트는 무기 화합물일 수 있다.
기타 물질과의 조합
유기 발광 디바이스에서 특정 층에 대하여 유용한 것으로 본원에 기재된 물질은 디바이스에 존재하는 매우 다양한 기타 물질과의 조합으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 본원에 개시된 발광 도펀트는 매우 다양한 호스트, 수송층, 차단층, 주입층, 전극 및 존재할 수 있는 기타 층과 결합되어 사용될 수 있다. 이하에 기재되거나 언급된 물질은 본원에 개시된 화합물과의 조합에 유용할 수 있는 물질의 비제한적인 예시이며, 당업자는 조합에 유용할 수 있는 기타 물질을 식별하기 위해 문헌을 용이하게 참조할 수 있다.
본원에 개시된 다양한 발광층 및 비발광층 및 배열을 위해 다양한 물질이 사용될 수 있다. 적합한 물질의 예는 미국 특허 출원 공개공보 제2017/0229663호에 개시되어 있으며, 이의 전체 내용은 참고로 포함된다.
전도성 도펀트:
전하 수송층은 전도성 도펀트로 도핑되어 이의 전하 캐리어 밀도를 실질적으로 변화시킬 수 있고, 이는 결과적으로 이의 전도성을 변화시킬 것이다. 전도성은 매트릭스 물질에서 전하 캐리어를 생성시킴으로써 증가되며, 도펀트의 유형에 따라, 반도체의 페르미 준위에서의 변화가 달성될 수도 있다. 정공 수송층은 p형 전도성 도펀트로 도핑될 수 있고 n형 전도성 도펀트는 전자 수송층에 사용된다.
HIL/HTL:
본 발명에서 사용하고자 하는 정공 주입/수송 물질은 특정하게 제한되지 않으며, 화합물이 통상적으로 정공 주입/수송 물질로 사용되는 한 임의의 화합물을 사용할 수 있다.
EBL:
전자 차단층(EBL)은 발광층을 떠나는 전자 및/또는 엑시톤의 수를 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 디바이스 내의 이러한 차단층의 존재는 차단층이 없는 유사한 디바이스와 비교했을 때 상당히 더 높은 효율 및/또는 더 긴 수명을 유도할 수 있다. 또한, 차단층은 OLED의 원하는 영역에 발광을 국한시키기 위해 사용될 수 있다. 일부 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 높은 삼중항 에너지를 갖는다. 한 양태에서, EBL에 사용되는 화합물은 이하에 기재된 호스트들 중 하나와 동일한 사용 분자 또는 작용기를 함유한다.
호스트:
본 발명의 유기 EL 디바이스의 발광층은 바람직하게는 발광 물질로서 적어도 금속 착물을 포함하며, 도펀트 물질로서 금속 착물을 사용하는 호스트 물질을 포함할 수 있다. 호스트 물질의 예는 특별히 제한되지 않으며, 임의의 금속 착물 또는 유기 화합물은 호스트의 삼중항 에너지가 도펀트의 삼중항 에너지보다 더 크기만 하다면 사용될 수 있다. 삼중항 기준을 충족하는 한, 임의의 호스트 물질은 임의의 도펀트와 함께 사용될 수 있다.
EML:
EML은 인광 또는 형광 이미터를 포함할 수 있다. 인광성은 일반적으로 전자 스핀의 변화를 갖는 광자의 방출을 지칭하며, 즉, 방출의 초기 및 최종 상태가 상이한 다중도, 예컨대 T1에서 S0의 상태를 갖는다. OLED에서 현재 널리 사용되는 Ir 및 Pt 착물은 인광 이미터에 속한다. 일부 실시양태에서, 엑시플렉스 형성이 삼중항 이미터를 수반하는 경우, 이러한 엑시플렉스는 또한 인광을 방출할 수 있다. 한편, 형광 이미터는 일반적으로 전자 스핀의 변화 없이, 예컨대 S1 에서 S0 상태의 광자의 방출을 지칭한다. 형광 이미터는 지연 형광 또는 비-지연 형광 이미터일 수 있다. 스핀 상태에 따라, 형광 이미터는 일중항 이미터 또는 이중항 이미터, 또는 기타 다중항 이미터일 수 있다. 형광 OLED의 내부 양자 효율(IQE)은 지연 형광을 통해 25% 스핀 통계 한계를 초과할 수 있는 것으로 여겨진다. 지연 형광에는 2가지 유형, 즉 P형 및 E형 지연 형광이 있다. P형 지연 형광은 삼중항-삼중항 소멸(TTA)로부터 생성된다. 한편, E형 지연 형광은 2개의 삼중항의 충돌에 의존하지 않지만, 오히려 삼중항 상태와 일중항 여기 상태 사이의 열 집단에 의존한다. 열 에너지는 삼중항 상태로부터 다시 일중항 상태로의 전이를 활성화시킬 수 있다. 이러한 유형의 지연 형광은 또한 열 활성화 지연 형광(TADF)으로도 알려져 있다. E형 지연 형광 특성은 엑시플렉스 시스템에서 또는 단일 화합물에서 발견될 수 있다. 이론에 구속됨이 없이, TADF는 300, 250, 200, 150, 100, 또는 50 meV 이하의 작은 일중항-삼중항 에너지 갭(ΔES-T)을 갖는 화합물 또는 엑시플렉스를 필요로 하는 것으로 여겨진다. TADF 이미터에는 2가지 주요 유형이 있으며, 하나는 도너-억셉터 유형 TADF로 지칭되고, 다른 하나는 다중 공명(MR) TADF로 지칭된다. 종종, 도너-억셉터 단일 화합물은 전자 도너 모이어티, 예컨대 아미노- 또는 카르바졸-유도체 및 전자 억셉터 모이어티, 예컨대 N-함유 6원 방향족 고리를 연결함으로써 구성된다. 도너-억셉터 엑시플렉스는 정공 수송 화합물과 전자 수송 화합물 사이에 형성될 수 있다. MR-TADF에 대한 예는 고도로 공액된 붕소-함유 화합물을 포함한다. 일부 실시양태에서, 293 K에서의 지연 형광 방출의 T1으로부터 S1으로의 역 시스템간 교차 시간은 10 마이크로초 이하이다. 일부 실시양태에서, 이러한 시간은 10 마이크로초 초과 및 100 마이크로초 미만일 수 있다.
일부 실시양태에서, 방출 도펀트는 인광 또는 형광 재료일 수 있다. 일부 실시양태에서, 비방출 도펀트는 또한 인광 또는 형광 재료일 수 있다. 일부 실시양태에서, OLED는 형광 재료, 지연 형광 재료, 인광 재료, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 추가의 화합물을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 인광 재료는 OLED 내에서 광을 방출하는 이미터이다. 일부 실시양태에서, 인광 재료는 OLED 내에서 광을 방출하지 않는다. 일부 실시양태에서, 인광 재료 에너지는 그의 여기 상태를 OLED 내의 다른 재료로 전달한다. 일부 실시양태에서, 인광 재료는 OLED 내에서 전하 수송에 참여한다. 일부 실시양태에서, 인광 재료는 증감제이고, OLED는 억셉터를 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 인광 이미터 및 억셉터 둘 모두는 OLED 내에서 광을 방출한다.
일부 실시양태에서, 형광 재료 또는 지연 형광 재료는 OLED 내에서 광을 방출하는 이미터이다. 일부 실시양태에서, 형광 재료 또는 지연 형광 재료는 OLED 내에서 광을 방출하지 않는다. 일부 실시양태에서, 형광 재료 또는 지연 형광 재료 에너지는 그의 여기 상태를 OLED 내의 다른 재료로 전달한다. 일부 실시양태에서, 형광 재료 또는 지연 형광 재료는 OLED 내에서 전하 수송에 참여한다. 일부 실시양태에서, 형광 재료 또는 지연 형광 재료는 증감제이고, OLED는 억셉터를 추가로 포함한다.
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.
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 수송하는 데 사용되는 한 사용될 수 있다.
전하 생성층(CGL)
탠덤형(tandem) 또는 적층형 OLED에서, CGL은 성능 면에서 필수적인 역할을 수행하며, 이는 각각 전자와 정공을 주입하기 위한 n-도핑된 층 및 p-도핑된 층으로 구성된다. 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.
유기 발광 디바이스(OLED)는 디스플레이 및 다른 광 발생 적용예에서 널리 채택되고 있다. 그러나, 디바이스는 기본적으로 자유 공간으로 커플링되는 광자의 수를 최대화하고, 발광 디바이스, 특히 청색 발광 디바이스에 대한 안정성 및 효율을 향상시키는 것을 비롯한 몇 가지 문제에 직면한다. 상부 또는 하부 방출인 전형적인 OLED 디바이스는 거울로서도 기능하는 적어도 하나의 전극을 이용한다. 이 전극은 광을 반사시켜 디바이스가 단일 측면으로부터만 방출하도록 하여, 수집될 수 있는 광의 효율을 최대화한다. 그러나, 전극이 금속성이므로, OLED의 발광층 내의 이미터는 전극에 커플링하여 표면 플라스몬을 생성할 수 있다. 이들 표면 플라스몬은 큰 평면내 모멘텀을 가지며 자유 공간 내의 광자로 직접적으로 회수될 수 없어, OLED의 효율을 저하시킨다. 개시된 청구대상의 실시양태는 금속성 전극과 연관된 손실을 피하기 위해 광 및 비금속성 전극을 아웃커플링하기 위해 나노입자의 미 산란을 이용하는 저-손실 OLED를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 이들 디바이스는 금속계 전극을 갖는 전형적인 디바이스보다 증가된 효율을 갖는다. 일부 실시양태에서, 디바이스의 전체 효율은 금속계 OLED와 유사하거나 더 낮을 수 있지만, 각도 의존성 및/또는 방출 형상은 금속 전극을 함유하는 OLED와 비교할 때 개선될 수 있다.
개시된 청구대상의 실시양태는 OLED로부터의 EL(전계발광) 방출을 아웃커플링하기 위해 고굴절률 유전체 입자를 이용하는 저-손실 OLED를 제공한다. 저-손실 OLED는 수평 및 수직 정렬된 쌍극자 둘 모두에 대해 향상된 외부 양자 효율(EQE)을 제공할 수 있다. 일부 실시양태에서, OLED는 최소 퍼셀 향상을 가질 수 있다. 그러나, 디바이스는 더 낮은 전류에서 구동될 수 있고, 이에 의해 퍼셀 향상 없이도 전체 디바이스 안정성을 증가시킬 수 있다. 일부 실시양태에서, 금속 전극으로 인한 저항 손실(ohmic loss)을 감소시키기 위해, 금속 및 비금속 전도성 층의 얇은 층을 갖는 다층 스택 또는 비금속 전극이 전극에 사용될 수 있다. 하나 또는 둘 다의 투명 전도성 전극 상에 배치된 고굴절률, 저손실 유전체 입자의 어레이는 디바이스로부터 OLED의 발광층을 아웃커플링하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시양태에서, 전극은 인듐 주석 산화물(ITO), 불소 도핑된 주석 산화물(FTO), 인듐 도핑된 아연 산화물(IZO), 알루미늄 아연 산화물(AZO), 인듐 도핑된 카드뮴 산화물, 바륨 주석산염, 탄소 나노튜브, 그래핀, 다층 그래핀, 단일 층 그래핀, 그래핀 산화물, 금속 나노입자 또는 나노와이어 함침된 물질, 뿐만 아니라 전도성 중합체, 예컨대 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리인돌, 폴리아닐린, 폴리(p-페닐렌 비닐렌), 폴리(3-알킬티오펜), (폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)) 등의 얇은 층일 수 있다.
일부 실시양태에서, 나노 크기의 금속 입자 또는 나노와이어를 갖는 하나 이상의 중합체, 산화물 물질, 탄소계 화합물 등을 포함할 수 있는 복합재가 전극으로서 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 전극은 (예를 들어, 상기 기재된 것과 같은) 전도성 물질의 복수의 층을 포함할 수 있거나, 얇은 금속층을 포함하지 않을 수 있다. 일부 실시양태에서, 금속층이 전극에 사용될 때, EML 층은 플라스몬 모드의 여기로 인한 플라스몬 손실을 최소화하기 위해 금속층으로부터 적어도 75 nm 떨어져 배치될 것이다. 일부 실시양태에서, 금속층의 두께는 전극을 통한 광 투과를 보장하기 위해 적어도 2 nm이지만 10 nm 이하일 수 있다. 투명 전도성 전극의 총 두께는 10 내지 200 nm, 더 바람직하게는 30 nm 내지 50 nm 미만일 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른 나노입자의 이격 배열을 도시한다. 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 층(들)(102, 202)은 나노입자층일 수 있고, 이는 도 3a 내지 도 3h 및/또는 도 9a 내지 도 9d에 도시되고 하기에 상세히 설명된 아웃커플링층의 일부일 수 있고/있거나, 하기에 상세히 설명된 바와 같은 도 4a, 도 4c, 도 5a 내지 도 5c 및/또는 도 6a 내지 도 6c에 도시된 나노입자층의 일부일 수 있다. 층(들)(101, 201)은 나노입자층 위에 배치된 임의의 수의 층일 수 있다. 층(들)(103, 203)은 나노입자층 아래에 배치된 임의의 수의 층이다.
일반적으로 사용되는 바와 같이, "평면내(in-plane)"는 기판에 대해 "수평"인 평면, 및/또는 기판 상에 수평으로 배치된 임의의 다른 층으로서 정의될 수 있다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, "평면외(out-of-plane)"는 기판에 대해 "수직"인 평면, 및/또는 기판 상에 수평으로 배치된 임의의 다른 층으로서 정의될 수 있다.
수직 방향으로 어레이가 존재하는 실시양태에서, 다수의 나노입자층 사이에 유전체층이 존재할 수 있다. 유전체층은 도 10a에 도시된 배열에서 필요하지 않을 수 있고, 따라서 도 10a에는 도시되지 않는다. 그러나, 도 10b에 도시된 실시양태는 유전체층(204)을 포함할 수 있다. 대안적인 실시양태에서, 나노입자층의 적층된 어레이 사이에 유전체층이 존재하지 않을 수 있고, 나노입자는 아래의 나노입자층의 상부에 거의 직접 놓일 수 있다.
실시양태에서, 나노입자층의 하부로부터 발광층의 상부까지의 거리는 50 nm 이하이다. 실시양태에서, 이러한 50 nm 거리는 나노입자층 바로 아래의 유전체 갭을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 나노입자층 내의 나노입자는 나노입자층 아래의 층의 상부에, 예를 들어 발광층의 상부에 거의 직접 놓일 수 있다. 실시양태에서, 나노입자층 내의 나노입자는 상기 언급된 바와 같이 유전체 갭의 상부에 놓일 수 있다.
도 10a는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른 나노입자의 무작위 배치를 도시한다. 각각의 나노입자는 최대 평면내 방향에 대해 적어도 100 nm, 적어도 200 nm, 적어도 300 nm 및/또는 적어도 500 nm의 거리에 있을 수 있다. 도 10a에서, 이는 X 및 두 Z 거리일 수 있다. 추가적으로, 평면내 방향은 종이 내로 그리고 종이 밖으로 갈 수 있다(즉, 도 10a의 2차원 도면에는 도시되지 않은 3차원).
각각의 나노입자는 최대 평면외 방향에 대해 적어도 50 nm, 적어도 150 nm, 적어도 300 nm, 및/또는 적어도 500 nm의 거리에 있을 수 있다. 도 10a에 도시된 바와 같이, 이는 X' 및 두 Z' 거리에 있을 수 있다.
제1 실시양태에서, 최단 에지-대-에지 간격은 임의의 인접한 나노입자 사이의 수평 평면내 거리일 수 있다. 제1 실시양태에서, 이 거리(즉, 도 10a에 도시된 바와 같은 거리 B)는 100 nm 미만, 50 nm 미만, 25 nm 미만, 및/또는 10 nm 미만일 수 있다.
제2 실시양태에서, 최단 에지-대-에지 간격은 임의의 평면에서 임의의 인접한 나노입자까지의 거리일 수 있다. 제2 실시양태에서, 이 거리(즉, 도 10a에 도시된 바와 같은 거리 A)는 100 nm 미만, 50 nm 미만, 25 nm 미만, 및/또는 10 nm 미만일 수 있다.
도 10b는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른 나노입자의 어레이 배치를 도시한다. 각각의 나노입자는 최대 평면내 방향에 대해 적어도 100 nm, 적어도 200 nm, 적어도 300 nm, 및/또는 적어도 500 nm의 거리에 있을 수 있다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 이는 각각의 원에 대한 X 거리일 수 있다.
각각의 나노입자는 최대 평면외 방향에 대해 적어도 50 nm, 적어도 150 nm, 적어도 300 nm, 및/또는 적어도 500 nm의 거리에 있을 수 있다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 이는 각각의 원에 대한 X' 거리일 수 있다.
임의의 정렬된 방향에서의 제1 복수의 나노입자의 중심-대-중심 입자간 간격은 300 nm 미만, 400 nm 미만, 500 nm 미만, 및/또는 600 nm 미만일 수 있다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 이는 A 거리일 수 있고 기판에 평행한 방향이다. 상기와 유사하게, 중심-대-중심 입자간 간격은 또한 종이 내로 그리고 종이 밖으로 간다는 것(즉, 도 10b의 이러한 2차원 도면에 도시되지 않은 3 차원)에 유의해야 한다.
나노입자가 제조될 때, 각각의 나노입자는 동일하지 않고 개별 나노입자 사이에 제조 차이가 있다는 것이 잘 알려져 있고 이해된다. 예를 들어, 표준 편차 ±5 nm를 갖는 100 nm의 평균 직경을 갖는 나노입자 구체가 생성될 수 있다. 이 예에서, 변동 계수는 5%이다. 또 다른 예에서, 나노입자 큐브는 표준 편차 ±5 nm를 갖는 100 nm의 각각의 측면의 평균 길이를 생성할 수 있다. 이 예에서, 변동 계수는 5%이다. 실시양태에서, 나노입자의 임의의 거리가 나노입자를 정의하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 구체의 반경 또는 직경, 원뿔의 높이, 큐브의 측면, 직사각형의 길이, 직사각형의 폭 등.
실시양태에서, 제1 나노입자는 제1 입자의 평균 크기가 제2 입자의 평균 크기의 하나의 표준 편차와 상이한 경우 제2 나노입자와 상이하게 크기가 정해진다. 대안적인 실시양태에서, 제1 나노입자는 제1 입자의 평균 크기가 제2 입자의 평균 크기의 2개의 표준 편차와 상이한 경우 제2 나노입자와 상이하게 크기가 정해진다. 또 다른 대안적인 실시양태에서, 제1 나노입자는 제1 입자의 평균 크기가 제2 입자의 평균 크기의 임의의 수의 표준 편차와 상이한 경우 제2 나노입자와 상이하게 크기가 정해진다.
실시양태에서, 제1 나노입자는 제1 입자의 평균 크기가 제2 입자의 평균 크기의 하나의 변동 계수와 상이한 경우 제2 나노입자와 상이하게 크기가 정해진다. 대안적인 실시양태에서, 제1 입자의 평균 크기가 제2 입자의 평균 크기의 2개의 변동 계수와 상이한 경우, 제1 나노입자는 제2 나노입자와 상이하게 크기가 정해진다. 또 다른 대안적인 실시양태에서, 제1 입자의 평균 크기가 제2 입자의 평균 크기의 임의의 수의 변동 계수와 상이한 경우, 제1 나노입자는 제2 나노입자와 상이하게 크기가 정해진다.
유사하게, 나노입자가 제조되는 경우, 각각의 나노입자 형상이 동일하지 않고 개별 나노입자 사이에 제조 차이가 존재하는 것으로 잘 알려져 있고 이해된다. 따라서, 모든 나노입자가 구체일 수 있지만, 예를 들어, 이들은 모두 동일한 구체가 아니고, 하나 이상의 나노입자 사이에 상이한 구형도가 존재할 수 있다. 유사하게, 모든 나노입자가 원뿔일 수 있지만, 예를 들어, 이들은 모두 동일한 원뿔이 아니고, 하나 이상의 원뿔형 나노입자 사이에 상이한 원추성(conicity)이 존재할 수 있다. 나노입자의 형성으로부터 초래되는 나노입자의 층 사이에 분포될 수 있는 하나 이상의 잔여 및/또는 폐기 입자가 존재할 수 있다. 예를 들어, 층, 매트릭스, 및/또는 다른 배열의 구형 나노입자 사이에 분포되는 상이하게 크기가 정해지고/지거나 형상화된 잔여 및/또는 폐기 입자가 존재할 수 있다. 실시양태에서, 본원에 개시된 디바이스가 제1 나노입자 대 제2 나노입자를 상이하게 활용하는 것을 수행하는 경우 제1 나노입자는 제2 나노입자와 상이한 형상의 나노입자이다.
실시양태에서, 층은 상부 층 내의 나노입자의 적어도 일부가 하부 층 내의 대응하는 나노입자 위에 있도록 적층될 수 있다. 실시양태에서, 층은 상부 층 내의 나노입자가 하부 층 내의 대응하는 나노입자로부터 오프셋되도록 (즉, 중첩이 없도록) 적층될 수 있다.
도 3a 내지 도 3h는 아웃커플링층으로서 유전체 입자의 무작위 어레이를 사용하는 개시된 청구대상의 OLED 설계의 몇몇 실시양태를 개략적으로 예시한다. 도 3a 및 도 3b는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른 아웃커플링층으로서 구체의 무작위 어레이를 도시하고, 도 3c는 실린더를 도시하고, 도 3d는 반구체를 도시하고, 도 3e는 구체의 이량체를 도시하고, 도 3f는 구상체를 도시하고, 도 3g는 구체의 삼량체를 도시하고, 도 3h는 형상화된 유전체 입자를 도시한다.
EQE 향상은 유전체 입자의 산란 효율에 의존할 수 있다. 여기가 주로 전기 공진인 금속 입자와 달리, 유전체 입자는 전기 및 자기 모드 공진 둘 모두를 여기시킬 수 있다. 이는 광 산란에 대한 효율적인 제어를 제공할 수 있고, 전방 또는 후방 방향으로, 및/또는 빔을 임의의 방향으로 조종할 때 강도를 최적화할 수 있다. 쌍극자 이미터의 방사선은 주변 매질에 의해 영향을 받을 수 있기 때문에, 아웃커플링층으로서 유전체 나노입자에 의해 퍼셀 인자의 향상이 예상될 수 있다.
유전체 입자의 산란 효율은 입자 크기, 형상, 및/또는 재료 굴절률에 의존할 수 있다. 광의 파장에 필적하는 입자 크기에 대해, 산란 효율은 미의 이론에 기초하여 추정될 수 있다. 향상된 광 아웃커플링은 나노입자의 미 산란 모드에 대한 EL 방출(즉, 발광층(EL)에 의한 방출)의 직접 커플링에 의해 달성될 수 있다. 나노입자의 미 산란 모드에 대한 EL 방출의 강한 커플링을 가능하게 하기 위해, EML 층은 아웃커플링층에 더 가깝게 배치될 수 있어서, EML 층의 상부로부터 아웃커플링층의 하부까지의 거리는 이미터의 피크 방출 파장의 1/10 이내이다. 일부 실시양태에서, 미 산란 모드와 EML 층의 적어도 일부 사이의 커플링은 이미터의 피크 방출 파장의 1/2까지 더 긴 거리에서 발생할 수 있다. 개시된 청구대상의 적어도 일부 실시양태와 유전체 나노입자를 함유하는 다른 OLED 사이의 하나의 차이는 유전체 입자의 미 모드에 대한 EML 내의 이미터의 직접 커플링이다. 미 모드에 대한 직접 커플링 없이 유전체 나노입자를 사용하는 OLED에서, 이미터는 먼저 유전체 나노입자의 미 모드에 의해 나중에 산란되는 광자를 생성하거나 방출한다. 반대로, 개시된 청구대상의 실시양태에서, 이미터로부터의 광자의 방출 이벤트는 입자의 미 모드를 직접적으로 수반한다. 이러한 이유로, EML과 유전체 나노입자 사이의 근접성이 바람직하다. 산란 효율이 굴절률에 따라 증가하기 때문에, 높은 굴절률을 갖는 재료가 바람직하다. 추가적으로, 가시 영역에서 더 낮은 광 흡수를 갖는 재료가 사용될 수 있다. 나노 크기의 입자를 제조하는 데 사용될 수 있는 일부 고굴절률 재료는 규소, 질화규소, 질화붕소, 탄화규소, 탄소, 다이아몬드, 황화아연, 셀렌화아연, 게르마늄, 텔루르화아연, 니오브산칼륨, 산화티타늄, 산화안티몬, 오산화니오븀, 오산화탄탈, 산화바나듐, 오산화바나듐, 갈륨 포스페이트, 비스무트 산화물, 갈륨 비소화물, 및/또는 알루미늄 갈륨을 포함할 수 있다.
도 3a 내지 도 3h에 도시된 바와 같은, 이량체, 삼량체 등과 같은 단일 또는 다중 입자 구성에서 바람직한 스펙트럼 특성을 갖는 임의의 형상의 입자가 아웃커플링층의 산란 파장 및 효율을 제어하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 유전체 입자는 상이한 굴절률을 갖는 2개 이상의 재료로 제조될 수 있고, 이들은 구조 내에 균일하게 또는 불균일하게 분포되며, 여기서 2개 이상의 재료 중 적어도 하나는 2개 이상의 재료 중 적어도 하나와 주위 매질의 굴절률 사이에 적어도 1.0의 차이를 생성한다.
제안된 저손실 OLED의 아웃커플링 효율의 향상을 입증하기 위해, OLED 디바이스의 EQE는 아웃커플링을 위한 상이한 형상 및 크기의 단일 또는 다수의 유전체 입자를 사용하여 시뮬레이션되었다. 시뮬레이션은 Ansys LumericalTM FDTD 용액을 사용하여 유한 차분 시간 도메인(FDTD) 방법에 의해 수행되었다. OLED 디바이스의 상이한 층은 그들의 굴절률 값에 의해 4 μm × 4 μm × 1 μm의 계산량으로 렌더링되었고, 개방 경계 조건에 매칭하기 위해 모든 방향으로 완벽하게 매칭된 층(PML) 내에 봉입되었다. 전체 가시 영역(450 - 750 nm)을 덮는 넓은 방출 스펙트럼을 갖는 수직 또는 수평 배향의 단일 쌍극자 이미터는 발광층으로서 작용하는 50 nm 두께의 ITO 전극으로부터 20 nm 떨어져 배치되었다. 즉, 시뮬레이션은 발광층과 나노입자 사이의 70 nm 거리로 수행되었다. 본 발명자들은 호스트 매질을 모델링하기 위해 1.7의 굴절률을 갖는 75 nm 두께의 비흡수 유전체층을 사용하였다. 시뮬레이션은 ITO 층 위에 고굴절률 입자의 존재 하에 및 부재 하에 수행되었다. 원거리장에서의 광 방출은 입자 위 300 nm 및 OLED 스택의 하부 아래 250 nm에 배치된 2개의 전력 모니터를 사용하여 기록되었고, 이들은 각각 디바이스의 상부 방출(TE) 및 하부 방출(BE) EQE를 계산하기 위해 사용되었다. 계산량은 파장당 34 메쉬 셀의 해상도로 불균일한 굴절률 조정된 직사각형 메쉬로 이산화되었다. 추가적으로, 계산 오차를 최소화하기 위해 고굴절률 유전체 입자에 대해 1 nm 해상도를 갖는 메쉬 오버라이드 영역이 사용되었다. 퍼셀 향상은 자유 공간 방출 전력에 정규화된 이미터를 둘러싸는 모니터의 박스를 사용하여 쌍극자에 의해 전력 이미터를 계산함으로써 추정되었다.
도 4a 및 도 4c는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, 단일 등방성 쌍극자 이미터 및 투명 전극 위에 굴절률 2.5의 유전체 구체(도 4a) 및 실린더(도 4c)를 도시하는 FDTD 시뮬레이션에서 사용된 OLED 구조의 개략도를 도시한다. 도 4a 및 도 4c에 도시된 아웃커플링은 유전체 입자의 크기 및 형상에 따른 스펙트럼 튜닝성을 입증한다. 이들 시뮬레이션 둘 모두에서, 전극은 ITO이다. 도 4b는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, 도 4a에 도시된 OLED 설계에 대해 투명 전극 위에 배치된 직경 300 nm, 350 nm 및 400 nm의 구체를 갖는 시뮬레이션된 상부 방출(TE) EQE 곡선을 도시한다. 도 4d는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, 도 4c에 도시된 구조에 대해 400 nm, 500 nm 및 600 nm 직경의 유전체 실린더를 갖는 OLED 디바이스에 대한 시뮬레이션된 상부 방출(TE) EQE 곡선을 도시한다. 도 4b 및 도 4d의 실선 곡선은 개시된 청구대상의 실시양태에 따른, 임의의 유전체 입자가 없는 디바이스에 대한 시뮬레이션된 TE EQE 곡선을 나타낸다. 임의의 유전체 입자가 없는 OLED 디바이스와 비교하여 향상된 EQE 값이 명백하다. 투명 전극 위에 위치된 입자는 광 산란에 의해 원거리장으로 광의 아웃커플링을 가능하게 하면서 OLED 스택에서 도파 효과를 최소화하여 향상된 EQE를 초래한다.
추가적으로, 산란 특성은 도 5a 내지 도 5e 및 도 6a 내지 도 6e에 예시된 바와 같이 이량체, 삼량체 등의 형태로 다수의 입자를 어셈블링함으로써 추가로 변형될 수 있다. 입자 어셈블리는 OLED 디바이스로부터 지향성 방출을 달성하도록 조정될 수 있다.
도 5a는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른 직경 300 nm 및 200 nm의 구체에 의해 형성된 비대칭 이량체를 갖는 OLED 구조의 개략도를 도시한다. 도 5b는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른 직경 300 nm의 2개의 구체에 의해 형성된 대칭 이량체를 도시한다. 도 5c는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른 아웃커플링을 위해 투명 전극 상에 직경 300 nm의 하나의 구체 및 직경 200 nm의 2개의 구체에 의해 형성된 삼량체를 도시한다. 도 5d 및 도 5e는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른 도 5a 내지 도 5c에 도시된 OLED 구조에 대한 시뮬레이션된 TE EQE(도 5d) 및 TE/BE(도 5e) 곡선을 도시한다.
즉, 도 5d 및 도 5e의 플롯은 상이한 크기의 구체에 의해 형성된 비대칭 이량체(점선 곡선), 동일한 크기의 구체에 의해 형성된 대칭 이량체(파선 곡선), 및 하나의 큰 구 및 동일한 크기의 2개의 더 작은 구에 의해 형성된 삼량체 어셈블리(실선 곡선)를 갖는 OLED 디바이스에 대한 시뮬레이션된 TE EQE 및 TE/BE 곡선을 도시하며, 이는 향상된 TE EQE를 나타낸다. 또한, 도 5e에 도시된 TE/BE 곡선은 이들 디바이스로부터의 방출이 주로 디바이스의 상부측을 향하는 것을 나타낸다.
도 6a는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른 직경 400 nm 및 200 nm의 실린더에 의해 형성된 비대칭 이량체를 갖는 OLED 구조의 개략도를 도시한다. 도 6b는 직경 400 nm의 실린더에 의해 형성된 대칭을 도시하고, 도 6c는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른 아웃커플링을 위한 투명 전극 상의 직경 400 nm의 하나의 실린더 및 직경 200 nm의 2개의 실린더에 의해 형성된 삼량체를 도시한다. 개시된 청구대상의 실시양태에 따라, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 실린더의 높이는 100 nm이다.
도 6d 내지 도 6e는 개시된 청구대상의 실시양태에 따른 도 6a 내지 도 6c에 도시된 OLED 구조에 대한 시뮬레이션된 TE EQE(도 6d) 및 TE/BE(도 6e) 곡선을 도시한다. 즉, 도 6d 내지 도 6e는 상이한 직경의 실린더에 의해 형성된 비대칭 이량체(점선 곡선), 동일한 직경의 실린더에 의해 형성된 대칭 이량체(파선 곡선), 및 더 큰 직경의 하나의 실린더 및 더 작은 직경의 2개의 실린더에 의해 형성된 삼량체(실선 곡선)에 대한 향상된 TE EQE를 나타내는, 유전체 실린더에 의해 형성된 이량체 및 삼량체에 대한 시뮬레이션 결과를 도시한다. 도 6e의 플롯은 실린더에 의해 형성된 이량체 및 삼량체 어셈블리에 대한 방출 이방성을 나타내며, 이는 BE EQE에 비해 상당히 더 높은 TE EQE를 나타낸다.
도 5d 및 도 5e 및 도 6d 및 도 6e에 도시된 시뮬레이션 결과는 저손실 OLED 디바이스에서 투명 전극 상의 다수의 유전체 입자의 어셈블리가 디스플레이 패널에서 임의의 추가 광학 요소를 사용하지 않고 광 방출을 제어하고 지시하는 데 사용될 수 있음을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 그러한 입자 어셈블리의 무작위 어레이는 아웃커플링층으로서 투명 전극 상의 동일한 및/또는 상이한 형상, 크기 및/또는 굴절률의 입자에 의해 형성될 수 있다.
도 7은 피크 EQE 값에서 중간 정도의 퍼셀 향상을 나타내는 직경 200 nm의 실린더로 형성된 실린더의 대칭 및 비대칭 이량체 및 삼량체 어셈블리뿐만 아니라 직경 400 nm의 단일 실린더로 인한 추정된 퍼셀 향상을 도시한다. 즉, 도 7은 직경 400 nm의 단일 실린더(실선 곡선), 직경 400 nm 및 200 nm의 실린더에 의해 형성된 비대칭 이량체(파선 곡선), 직경 400 nm의 실린더에 의해 형성된 대칭 이량체(짧은 대시) 및 직경 400 nm의 하나의 실린더 및 직경 200 nm의 2개의 실린더에 의해 형성된 삼량체(점선 곡선)로 인한 단일 등방성 이미터에 대한 추정된 퍼셀 향상을 도시한다.
일부 실시양태에서, 고굴절률 유전체 입자의 주기적 어레이는 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이 아웃커플링층으로서 사용될 수 있다. 산란 파장 및 효율은 어레이 주기성, 입자 형상, 크기 및/또는 어레이 대칭을 제어함으로써 조정될 수 있다. 이 경우, 하나 이상의 유전체 입자 또는 각각의 유전체 입자는 하위헌스(Huygen)의 소스로서 간주될 수 있다. 이러한 정렬된 어레이의 투과 효율은 전기 및 자기 쌍극자 공진 사이의 스펙트럼 중첩에 의존할 수 있으며, 이는 퍼셀 인자를 향상시킬 수 있다. 몇몇 실시양태에서 시뮬레이션은 저손실 OLED 디바이스에 대한 중간 정도의 퍼셀 향상을 나타내지만, 이들을 향상된 EQE 값으로 인해 밝기의 큰 손실 없이 더 낮은 전류 밀도로 구동함으로써 플라스몬 OLED 디바이스에 필적하는 디바이스 안정성 및 수명을 달성할 수 있다.
일부 실시양태에서, 유전체 재료의 주기적 구조는, 도 8a의 예와 같이, 전극층 상에 제조될 것이거나 또는 도 8c에 도시된 바와 같이 직접적으로 전극의 일부가 될 것이다. 일부 실시양태에서, 주기적 어레이 내의 개별 입자는 동일한 및/또는 상이한 형상, 크기 및/또는 굴절률 값을 갖는 다수의 입자의 어셈블리로 대체될 수 있다. 일부 실시양태에서, 격자 주기성은 디바이스로부터의 지향성 방출을 제어하기 위해 상이한 정렬 방향으로 변경될 것이다. 임의의 정렬된 방향에서의 입자의 중심-대-중심 입자간 간격은 300 nm 미만, 400 nm 미만, 500 nm 미만, 또는 600 nm 미만일 수 있다. 일부 실시양태에서, 주기적 어레이의 제1 복수의 나노입자는 입방체, 실린더, 입방형 또는 구형일 수 있다. 제1 복수의 나노입자의 평면내 치수는 적어도 100 nm, 적어도 200 nm, 적어도 300 nm, 및/또는 적어도 500 nm일 수 있다. 제1 복수의 나노입자의 평면외 치수는 적어도 50 nm, 적어도 150 nm, 적어도 300 nm, 및/또는 적어도 500 nm일 수 있다. 일부 실시양태에서, 방출은 어레이의 격자 모드에 커플링되고 방출 방향은 나노입자 주기성을 제어함으로써 조정될 수 있다. 일부 실시양태에서, 격자 모드로의 방출의 커플링은 디바이스에 대해 주로 수직으로 지향되는 광 방출을 초래할 수 있다.
일부 실시양태에서, 도 9a 내지 도 9d에 도시된 바와 같이, 테이퍼링된 말단을 갖는 유전체 입자의 주기적 어레이가 사용될 수 있다. 입자는 OLED로부터 멀리 향하는 테이퍼링된 말단을 갖는, 원뿔, 사각 피라미드, 사각 밑면 및 곡면을 갖는 입자, 포물선 원뿔 등과 같은 형상을 가질 수 있으며, 전극층 상에 제조될 수 있다. 입자는 전극층 근처의 높은 충전 비율을 달성하는 것이 가능한 최고 밀도로 제조될 수 있다. 입자 사이의 최단 에지-대-에지 간격은 100 nm 미만, 50 nm 미만, 25 nm 미만 또는 더 바람직하게는 10 nm 미만일 수 있다. 입자들 사이의 에지-대-에지 간격은 평면외 방향으로 변할 수 있다. 입자 형상에 기초하여, 입자의 효과적인 충전 비율은 전극으로부터 멀리 떨어진 평면에서 감소될 수 있으며, 이는 OLED 구조로부터의 광 투과를 효과적으로 향상시킬 수 있는 굴절률 구배를 초래할 수 있다. 빛의 파장의 정도의 입자 높이가 사용될 수 있다. 입자 층은 반사 방지 코팅으로서 작용할 수 있으며, 이는 OLED로부터의 주변 광 반사를 감소시킬 수 있다. 입자의 최대 평면내 치수는 적어도 100 nm, 적어도 200 nm, 적어도 300 nm, 또는 적어도 500 nm일 수 있다. 입자의 평면외 치수는 적어도 150 nm, 적어도 300 nm, 적어도 600 nm, 또는 적어도 1 μm일 수 있다.
전극 상의 고굴절률 입자의 어레이는 리소그래피-기반 기술, 집속된 레이저 빔을 사용하는 나노입자 함유물을 갖거나 갖지 않는 수지의 다중 광자 흡수 광중합, 나노구 리소그래피, 화학적 합성 또는 광중합에 의해 제조된 입자를 사용하는 지향성 자기-조립 기반 방법 등과 같은 다양한 하향식 및 상향식 접근법에 의해 제조될 수 있다.
일부 실시양태에서, 고굴절률 재료의 박층이 전극층 상에 배치될 수 있다. 일부 실시양태에서, 디바이스는 나노입자층 상부에 얇은 투명층을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 유전체 입자 어레이는 제2 전극 상에 제조될 수 있다. 일부 실시양태에서, 제1 또는 제2 층은 나노입자 아웃커플링층 위에 배치될 수 있다. 나노입자 아웃커플링층은 먼저 박막을 형성한 다음, 감법 에칭 방법(subtractive etching method)을 이용하여 나노입자를 형성함으로써 형성될 수 있다. 다른 실시양태에서, 나노입자는 또 다른 합성 방법을 통해 형성된 다음, 기판 상에 침착될 수 있다. 일부 실시양태에서, 나노입자는 물리적 증착에 의해 OLED 기판 상에 형성된다.
일부 실시양태에서, 디바이스는 제1 측면 및 제2 측면을 가질 수 있고, 광의 방출은 디바이스의 제1 측면으로부터 나올 수 있다. 일부 실시양태에서, 고반사층은 디바이스의 제2 측면 상에 배치되어 방출을 디바이스의 제1 측면으로 지향시킬 수 있다. 제1 전극은 디바이스의 제1 측면으로 광을 반사시키기 위해 두꺼운 금속층으로 대체될 수 있으며, 발광층은 개시된 청구대상의 실시양태에 따른 금속 손실을 최소화하기 위해 금속 전극으로부터 적어도 75 nm에 배치한다. 금속층의 두께는 층으로부터 근일치 반사율을 보장하기 위해 적어도 50 nm, 바람직하게는 약 200 nm일 수 있다. 일부 실시양태에서, 분산 브래그 반사기(DBR) 스택이 디바이스의 제2 측면으로부터 광을 반사시키기 위해 사용될 수 있다. DBR 스택은 DBR을 제조하는 데 필요한 시간으로 인해 적어도 2-3 쌍의 층, 더 바람직하게는 10 쌍의 층, 바람직하게는 20 쌍 이하의 층을 가질 수 있다. 쌍의 수는 고굴절률 재료층과 저굴절률 재료층 사이의 굴절률 차이에 의존할 수 있다. 일부 실시양태에서, 투명 전극층은 디바이스의 효율 또는 퍼셀을 향상시키기 위해 발광층에 직접 침착될 수 있다.
일부 실시양태에서, 아웃커플링을 담당하는 나노특징부의 굴절률은 적어도 1.9, 더 바람직하게는 적어도 2.1, 가장 바람직하게는 2.5 초과이다. 일부 실시양태에서, 나노입자는 아웃커플링의 스펙트럼 범위에서 최소 흡수를 갖는 재료로 구성될 수 있다. 이는 나노입자가 OLED로부터 에너지를 산란시킬 때 흡수로 인한 임의의 손실을 방지할 수 있다. 일부 실시양태에서, 나노입자의 흡수는 전기 및 자기 쌍극자 공명을 변경할 수 있고 다양한 방출 파장에서 그들의 관계를 변화시킬 수 있는 특정 값으로 조정될 수 있다.
일부 실시양태에서, 고유전체 나노입자 아웃커플링층은 금속 전극에 인접할 수 있다. 고유전체 나노입자 아웃커플링층은 전극에 인접할 수 있고, 나노입자는 일부 실시양태에서 이량체, 삼량체, 또는 더 높은 수준의 단위로 배열된다. 상기 기재된 모든 실시양태에 대해, 복수의 층을 갖는 OLED 스택의 전체 두께는 50 내지 600 nm의 범위일 수 있다. 발광층의 두께는 0.2 nm 이상 75 nm 이하일 수 있고, 바람직하게는 아웃커플링층을 형성하는 나노입자가 제조될 투명 전극으로부터 500 nm 이하에 위치할 수 있다. 나노입자는 투명 전극일 수 있는 제2 전극 상에 배치될 수 있다. 더 바람직하게는, 발광층은 아웃커플링층을 형성하는 나노입자가 제조될 투명 전극으로부터 10 내지 200 nm 이내에 있을 수 있다. 투명 전극에 대한 평면 내의 입자의 치수는 200 내지 800 nm, 더 바람직하게는 400 내지 600 nm의 범위일 수 있다. 입자의 평면외 치수는 25 내지 600 nm, 더 바람직하게는 75 내지 200 nm의 범위일 수 있다.
도 3a 내지 도 9d와 관련하여 상기 기재된 일부 실시양태에서, 디바이스는 기판, 기판 위에 배치된 제1 전극, 제1 전극 위에 배치된 제2 전극, 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 유기 발광층을 갖는 유기 발광 디바이스(OLED)를 포함할 수 있고, 여기서 유기 발광층은 제2 표면 위에 위치한 제1 표면을 가질 수 있다. 나노입자층은 유기 발광층 위에 배치될 수 있고, 나노입자층은 제2 표면 위에 위치한 제1 표면을 가질 수 있다. 나노입자층은 유전체 재료를 포함하는 제1 복수의 나노입자, 및 주변 매질을 포함할 수 있다. 나노입자층의 제2 표면으로부터 유기 발광층의 제1 표면까지의 거리는 50 nm 이하일 수 있고, 유전체 재료와 주변 매질의 굴절률 사이에 적어도 1.0의 차이가 있을 수 있다. 나노입자층의 제2 표면으로부터 유기 발광층의 제1 표면까지의 거리는 예를 들어, 1 내지 10 nm, 10 내지 20 nm, 20 내지 30 nm, 30 내지 40 nm, 또는 40 내지 50 nm일 수 있다.
디바이스의 유기 발광층은 0.2 nm 이상이지만, 75 nm 이하인 두께를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 디바이스의 유기 발광층은 제2 전극으로부터 적어도 10 nm, 적어도 100 nm, 적어도 300 nm, 및/또는 적어도 600 nm에 배치된다. OLED는 복수의 층을 갖는 스택일 수 있고, 스택의 두께는 50 내지 600 nm이다.
디바이스의 나노입자층의 제1 복수의 나노입자는 제2 전극 위에 배치된 아웃커플링층에 배치될 수 있다. 일부 실시양태에서, 디바이스의 나노입자 중 적어도 일부는 제2 전극과 통합될 수 있다. 디바이스의 나노입자층 내의 나노입자의 배열은 적어도 15%의 외부 양자 효율(EQE)을 초래할 수 있다. 나노입자층의 나노입자는 2 내지 8 기반의 미 산란 효율을 갖는 적어도 하나의 나노입자를 포함할 수 있다. 미 산란 효율 값은 나노입자의 크기, 나노입자의 형상, 및/또는 나노입자의 재료 굴절률에 기초할 수 있다. 예를 들어, 제1 복수의 나노입자의 굴절률은 적어도 1.9, 적어도 2.1, 적어도 2.5, 및/또는 3.5 미만일 수 있다. 제1 복수의 나노입자의 배열은 적어도 30%, 적어도 50% 등의 외부 양자 효율(EQE)을 초래할 수 있다.
나노입자층의 나노입자는 규소, 질화규소, 질화붕소, 탄화규소, 탄소, 다이아몬드, 황화아연, 셀렌화아연, 게르마늄, 텔루르화아연, 니오브산칼륨, 산화티타늄, 산화안티몬, 오산화니오븀, 오산화탄탈, 산화바나듐, 오산화바나듐, 갈륨 포스페이트, 비스무트 산화물, 갈륨 비소, 및/또는 알루미늄 갈륨을 포함할 수 있다. 제1 복수의 나노입자의 유전체 재료는 아웃커플링의 스펙트럼 범위에서 광 에너지의 50% 이하를 흡수할 수 있다. 일부 실시양태에서, 제1 복수의 나노입자의 유전체 재료는 아웃커플링의 스펙트럼 범위에서 광 에너지의 20% 이하를 흡수할 수 있다.
제1 복수의 나노입자는 단일 구성을 가질 수 있거나 다중입자 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 다중입자 구성은 이량체, 삼량체, 및/또는 더 높은 수준의 단위(예를 들어, 복수의 수준을 포함하는 단위)를 포함할 수 있다. 이러한 배열의 나노입자는 비-램버시안 방출을 출력하도록 구성될 수 있다. 디바이스는 나노입자가 배치된 디바이스 측면의 일측면을 통해 광의 적어도 60%, 적어도 70%, 및/또는 적어도 80%를 방출하도록 구성될 수 있다.
디바이스의 나노입자는 각각 아웃커플링층 내에 균일하게 또는 불균일하게 분포된 상이한 굴절률의 물질을 갖는 2개 이상의 재료를 포함할 수 있고, 2개 이상의 재료 중 적어도 하나는 2개 이상의 재료 중 적어도 하나의 굴절률과 주위 매질 사이에 적어도 1.0의 차이를 생성한다. 나노입자는 입방체, 실린더, 구체, 구상체, 평행육면체, 막대형, 별형, 피라미드형, 무정형, 및/또는 다면적인 3차원 물체로서 형상화될 수 있다. 제1 복수의 나노입자 중 적어도 2개 사이에 차이가 있을 수 있다. 이들 차이는 굴절률의 크기, 형상, 및/또는 지수를 포함할 수 있다.
디바이스의 나노입자는 도 8a에 도시된 바와 같이 주기적 어레이로 구성될 수 있다. 주기적 어레이의 나노입자의 산란 파장 및 효율은 어레이 주기성, 입자의 형상, 입자의 크기, 및/또는 어레이의 대칭에 기반할 수 있다. 주기적 어레이의 적어도 2개의 나노입자는 동일한 형상, 상이한 형상, 동일한 크기, 상이한 크기, 동일한 굴절률 값, 및/또는 상이한 굴절률 값을 가질 수 있다. 주기적 어레이의 격자 주기성은 디바이스로부터 비-램버시안 방출을 출력하도록 구성될 수 있다. 주기적 어레이의 나노입자는 도 9a 내지 도 9d에 도시된 바와 같이, 원뿔형 형상, 정사각형 피라미드 형상, 정사각형 베이스 및 곡면을 갖는 형상, 및/또는 포물선 원뿔 형상인 형상을 가질 수 있다. 도 9a 내지 도 9d에 도시된 바와 같은 나노입자의 형상은 OLED로부터 멀어지는 쪽으로 향하는 테이퍼링된 말단을 가질 수 있고, 제1 복수의 나노입자는 제1 전극 또는 제2 전극과 통합될 수 있다.
디바이스는 제2 전극 위에 배치된 제1 복수의 나노입자 위에 배치된 유전체 재료를 갖는 제2 복수의 나노입자를 포함할 수 있다. 제1 층은 제1 복수의 나노입자 위에 배치될 수 있고, 제2 층은 제2 복수의 나노입자 위에 배치될 수 있다.
디바이스는 제1 복수의 나노입자 상에 배치된 투명층을 포함할 수 있다. 투명층은 OLED의 발광층으로부터 방출된 광의 적어도 50%, 적어도 70%, 적어도 80%, 및/또는 적어도 90%가 통과하게 하는 층일 수 있다. 투명층은 굴절률이 1.2 미만, 1.5 미만, 2 미만, 2.5 미만, 및/또는 3 미만인 유전체 재료를 포함할 수 있다. 투명층의 유효 굴절률은 층 두께가 입자 높이 미만일 수 있기 때문에 본원에 상세된 범위 미만일 수 있고, 입자 재료에 대한 굴절률 차이는 여전히 충족될 수 있다.
디바이스는 투명 유전체층을 포함할 수 있고, 이는 전극의 두께를 뺀 적어도 2 nm이지만 50 nm 이하의 두께를 가질 수 있다. 투명 유전체층은 제2 전극과 나노입자층 사이에 배치될 수 있다. 유전체 재료의 굴절률은 1.2 미만, 1.5 미만, 2 미만, 및/또는 2.5 미만일 수 있다.
디바이스는 제1 측면 및 제2 측면을 가질 수 있다. 제1 전극은 디바이스의 제1 측면에 광을 반사시키기 위해 반사성 금속층을 포함할 수 있다. 제2 전극은 투명층일 수 있고, 나노입자층은 투명층 위에 배치된다. 유기 발광층은 반사성 금속층으로부터 적어도 75 nm에 배치될 수 있다. 반사성 금속층의 두께는 적어도 50 nm, 적어도 100 nm, 적어도 150 nm, 적어도 200 nm, 및/또는 300 nm 미만일 수 있다. 일부 실시양태에서, 광은 제1 측면 및 제2 측면 둘 모두로부터 방출될 수 있다. 제2 전극의 두께는 10 내지 20 nm, 20 내지 50 nm, 및/또는 50 내지 100 nm일 수 있다.
디바이스는 디바이스로부터의 광의 방출을 지향시키기 위해 디바이스의 제1 측면 또는 제2 측면 상에 배치된 반사층 및/또는 부분 반사층을 포함할 수 있다. 부분 반사 또는 반사층은 적어도 40%, 적어도 50%, 적어도 70%, 및/또는 적어도 90%의 반사율을 가질 수 있다.
디바이스는 디바이스의 제2 측면으로부터 광을 반사시키도록 배치된 분산 브래그 반사기(DBR) 스택을 포함할 수 있다. 기판은 제1 측면 및 제2 측면을 가질 수 있고, DBR 스택은 기판의 제1 측면 및/또는 제2 측면 상에 배치될 수 있다. OLED 스택은 기판의 제1 측면 상에 배치될 수 있다. 일부 실시양태에서, DBR은 기판의 제1 측면 상에 배치될 수 있고, OLED는 DBR 상에 배치될 수 있다. DBR 스택은 적어도 2쌍의 층, 적어도 3쌍의 층, 적어도 5쌍의 층, 적어도 10쌍의 층, 및/또는 20쌍 이하의 층을 포함할 수 있다. 층의 쌍의 수는 제1 굴절률 재료층과 제2 굴절률 재료층 사이의 굴절률 차이에 기초할 수 있다. 제1 굴절률 재료 및 제2 굴절률 재료는 쌍을 형성할 수 있다. 제1 굴절률 재료는 특정 굴절률 값을 갖는 하나의 재료 유형으로 제조될 수 있고, 제2 굴절률 재료는 제1 굴절률 재료와 상이한 굴절률 값을 갖는 상이한 재료로 제조될 것이다. 제1 굴절률 재료층은 적어도 1.6, 적어도 2, 적어도 2.3, 및/또는 3.5 미만의 높은 굴절률일 수 있고, 제2 굴절률 재료층은 1.2 미만, 및/또는 1.6 미만의 낮은 굴절률일 수 있다.
제1 전극 및/또는 제2 전극은 투명 전극일 수 있고, 여기서 나노입자는 제2 전극 상에 배치될 수 있다. 나노입자의 평면내 치수는 200 내지 400 nm, 400 내지 600 nm, 및/또는 600 내지 800 nm일 수 있고, 여기서 평면내 치수는 기판에 수평인 평면에 있다. 나노입자 사이의 평면외 치수에서의 거리는 25 내지 75 nm, 75 내지 200 nm, 200 내지 400 nm, 및/또는 400 내지 600 nm일 수 있고, 여기서 평면외 치수는 기판에 수직인 평면에 있다.
나노입자의 평면내 치수는 200 내지 400 nm, 400 내지 600 nm, 및/또는 600 내지 800 nm일 수 있고, 여기서 평면내 치수는 기판에 수평인 평면에 있다. 나노입자 사이의 평면외 치수의 거리는 25 내지 75 nm, 75 내지 200 nm, 200 내지 400 nm, 및/또는 400 내지 600 nm일 수 있고, 여기서 평면외 치수는 기판에 수직인 평면에 있다.
디바이스의 제1 전극 및/또는 제2 전극은 인듐 주석 산화물, 불소 도핑된 주석 산화물, 인듐 도핑된 아연 산화물, 알루미늄 아연 산화물, 인듐 도핑된 카드뮴 산화물, 바륨 주석산염, 탄소 나노튜브, 그래핀, 다층 그래핀, 단일층 그래핀, 그래핀 산화물, 금속성 나노입자 또는 나노와이어 함침된 재료뿐만 아니라, 전도성 중합체, 예컨대 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리인돌, 폴리아닐린, 폴리(p-페닐렌 비닐렌), 및/또는 폴리(3-알킬티오펜), (폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜))을 포함할 수 있다.
디바이스의 제1 전극 및/또는 제2 전극은 중합체, 산화물 재료, 나노-크기의 금속성 나노입자, 및/또는 금속 나노와이어를 포함할 수 있다. 제1 전극 및/또는 제2 전극은 인듐 주석 산화물, 불소 도핑된 주석 산화물, 인듐 도핑된 아연 산화물, 알루미늄 아연 산화물, 인듐 도핑된 카드뮴 산화물, 바륨 주석산염, 탄소 나노튜브, 그래핀, 다층 그래핀, 단일층 그래핀, 그래핀 산화물, 금속성 나노입자 또는 나노와이어 함침된 재료, 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리인돌, 폴리아닐린, 폴리(p-페닐렌 비닐렌), 및/또는 폴리(3-알킬티오펜), (폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)인 다층을 포함할 수 있다. 제1 전극 및/또는 제2 전극은 2 내지 5 nm 및/또는 6 내지 10 nm의 두께를 갖는 금속층을 포함할 수 있다. 유기 발광층은 금속층으로부터 적어도 75 nm에 배치될 수 있다.
디바이스의 제2 전극은 금속성 전극일 수 있고, 나노입자층은 금속성 전극 위에 배치될 수 있다. 나노입자층의 제1 복수의 나노입자는 비-램버시안 방출을 출력하도록 구성되는 이량체, 삼량체, 및/또는 복수의 수준의 단위로서 구성될 수 있다. 디바이스의 유기 발광층은 제2 표면 위에 위치된 제1 표면을 가질 수 있고, 디바이스의 금속성 전극은 제2 표면 위에 위치된 제1 표면을 가질 수 있고, 유기 발광층의 제1 표면으로부터 금속성 전극의 제2 표면까지의 거리는 10 nm 미만, 15 nm 미만, 20 nm 미만, 30 nm 미만, 및 40 nm 미만으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나이다. 디바이스의 금속성 전극은 은의 하나 이상의 금속성 층, 알루미늄의 하나 이상의 금속성 층, 및/또는 금의 하나 이상의 금속성 층을 가질 수 있다. 금속성 전극의 제1 표면과 제2 표면 사이의 거리는 20 nm 미만, 30 nm 미만, 및/또는 50 nm 미만일 수 있다. 유기 발광층은 1 nm 미만, 2 nm 미만, 5 nm 미만, 및/또는 10 nm 미만인 두께를 가질 수 있다. 디바이스의 유기 발광층은 제2 표면 위에 위치된 제1 표면을 가질 수 있고, 디바이스의 금속성 전극은 제2 표면 위에 위치된 제1 표면을 가질 수 있고, 유기 발광층의 제1 표면으로부터 나노입자층의 제2 표면까지의 거리는 적어도 20 nm, 적어도 30 nm, 적어도 40 nm, 및/또는 적어도 50 nm일 수 있다. 유전체층은 10 nm 미만, 5 nm 미만, 및/또는 적어도 2 nm인 두께를 갖는 금속성 전극과 나노입자층 사이에 배치될 수 있다. 유전체층의 굴절률은 적어도 1.5, 적어도 1.75, 적어도 2, 적어도 2.5, 및/또는 2.5 초과일 수 있다.
이러한 광 아웃커플링 모드에서, 이미터는 금속성 전극의 표면 플라스몬 모드에 커플링될 수 있고, 광은 하이브리드 플라스몬 유전체 모드를 통해 아웃커플링될 수 있다. 발광층(EL)의 전극의 표면 플라스몬 모드로의 효율적인 커플링을 위해, 발광층은 금속성 전극에 더 가깝게 배치될 수 있다. 발광층의 상부(예를 들어, 발광층의 제1 표면)로부터 금속성 전극의 하부까지의 거리는 10 nm 미만, 15 nm 미만, 20 nm 미만, 30 nm 미만 및/또는 40 nm 미만일 수 있다. 20 nm 미만, 30 nm 미만 또는 50 nm 미만의 두께를 갖는 은, 알루미늄, 또는 금의 금속성 층이 금속성 전극으로서 사용될 수 있다. 발광층은 1 nm 미만, 2 nm 미만, 5 nm 미만 및/또는 10 nm 미만의 두께를 가질 수 있다. 발광층의 상부(예를 들어, 발광층의 제1 표면)로부터 나노입자층의 하부(예를 들어, 나노입자층의 제2 표면)까지의 거리는 적어도 20 nm, 적어도 30 nm, 적어도 40 nm, 또는 적어도 50 nm일 수 있다. 일부 실시양태에서, 10 nm 미만, 5 nm 미만, 또는 적어도 2 nm인 두께를 갖는 유전체층은 금속성 전극과 나노입자층 사이에 배치될 수 있다. 유전체층의 굴절률은 적어도 1.5, 적어도 1.75, 적어도 2, 적어도 2.5, 또는 2.5 초과일 수 있다.
디바이스의 기판은 투명한 재료일 수 있다. 디바이스는 제1 측면 및 제2 측면을 가질 수 있고, 여기서 제1 및 제2 전극은 투명하고, 광은 디바이스의 제1 및 제2 측면으로부터 출력된다.
실시양태에 따르면, 소비자 전자 디바이스는 기판, 기판 위에 배치된 제1 전극, 제1 전극 위에 배치된 제2 전극, 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 유기 발광층을 갖는 유기 발광 디바이스(OLED)를 포함할 수 있고, 유기 발광층은 제2 표면 위에 위치된 제1 표면을 가질 수 있다. 나노입자층은 유기 발광층 위에 배치될 수 있고, 나노입자층은 제2 표면 위에 위치된 제1 표면을 가질 수 있다. 나노입자층은 유전체 재료를 포함하는 복수의 나노입자 및 주변 매질을 포함할 수 있다. 나노입자층의 제2 표면으로부터 유기 발광층의 제1 표면까지의 거리는 50 nm 이하일 수 있고, 유전체 재료와 주변 매질의 굴절률 사이에 적어도 1.0의 차이가 있을 수 있다.
디바이스는 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 2인치 미만인 마이크로 디스플레이, 3D 디스플레이, 가상 현실 또는 증강 현실 디스플레이, 차량, 자동차 디스플레이, 함께 타일링된 다중 디스플레이를 포함하는 비디오 월, 극장 또는 스타디움 스크린, 및 간판일 수 있다.
일부 실시양태에서, 디바이스는 기판, 기판 위에 배치된 제1 전극, 제1 전극 위에 배치된 제2 전극, 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 유기 발광층을 갖는 유기 발광 디바이스(OLED)를 포함할 수 있다. 유기 발광층은 제2 표면 위에 위치된 제1 표면을 가질 수 있고, 나노입자층은 제2 표면 위에 위치된 제1 표면을 가질 수 있다. 나노입자층은 유기 발광층 위에 배치될 수 있다. 나노입자층은 유전체 재료를 포함하는 복수의 나노입자 및 주변 매질을 포함할 수 있다. 유기 발광층은 복수의 나노입자의 미 산란 모드에 직접 커플링될 수 있다. 나노입자층의 제2 표면으로부터 유기 발광층의 제1 표면까지의 거리는 유기 발광층에 의해 방출될 수 있는 피크 방출 파장의 1/5 이하, 1/8 이하, 및/또는 1/10 이하일 수 있다. 직접 커플링은 정렬된 나노입자 어레이에 대한 나노입자 격자의 격자 모드에의 커플링 등을 포함할 수 있다.
본원에 기술된 다양한 실시양태는 단지 예시이며, 본 발명의 범위를 한정하려는 것이 아님을 이해해야 한다. 예를 들어, 본원에 기술된 다수의 물질 및 구조는 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않으면서 다른 물질 및 구조로 대체될 수 있다. 따라서, 특허 청구된 본 발명은 당업자에게 명백한 바와 같이, 본원에 기술된 특정 실시예 및 바람직한 실시양태로부터 유래하는 변형예를 포함할 수 있다. 본 발명이 왜 효과가 있는지에 관한 다양한 이론을 한정하려는 의도는 없음을 이해하여야 한다.
Claims (15)
- 기판;
기판 위에 배치된 제1 전극;
제1 전극 위에 배치된 제2 전극; 및
제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 유기 발광층으로서, 제2 표면 위에 위치된 제1 표면을 갖는 유기 발광층
을 포함하는 유기 발광 디바이스(OLED); 및
유전체 재료를 포함하는 제1 복수의 나노입자; 및
주변 매질
을 포함하는, 유기 발광층 위에 배치된 나노입자층으로서, 제2 표면 위에 위치된 제1 표면을 갖는 나노입자층
을 포함하는 디바이스로서,
여기서 나노입자층의 하부로부터 유기 발광층의 상부까지의 거리는 50 nm 이하이고,
유전체 재료와 주변 매질의 굴절률 사이에 적어도 1.0의 차이가 있는 디바이스. - 제1항에 있어서, 복수의 나노입자는 제2 전극 위에 배치된 아웃커플링층에 배치되는 것인 디바이스.
- 제1항에 있어서, 복수의 나노입자 중 적어도 일부는 제2 전극과 통합되는 것인 디바이스.
- 제1항에 있어서, 복수의 나노입자는 나노입자의 크기, 나노입자의 형상, 및 나노입자의 재료 굴절률로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나에 기초하여 2 내지 8의 미(Mie) 산란 효율을 갖는 적어도 하나의 나노입자를 포함하는 것인 디바이스.
- 제1항에 있어서, 복수의 나노입자는 비-램버시안 방출을 출력하도록 구성된 이량체, 삼량체, 및 복수의 수준의 단위로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로서 구성되는 것인 디바이스.
- 제5항에 있어서, 디바이스는 복수의 나노입자가 배치된 디바이스 측면의 일측면을 통해 적어도 60%, 적어도 70%, 및 적어도 80%의 광으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 방출하도록 구성되는 것인 디바이스.
- 제1항에 있어서, 전극의 두께를 빼고 2 nm 이상, 50 nm 이하의 두께를 갖는 투명 유전체층을 추가로 포함하고, 투명 유전체층은 제2 전극과 나노입자층 사이에 배치되는 것인 디바이스.
- 제1항에 있어서, 디바이스는 제1 측면 및 제2 측면을 갖고,
제1 전극은 디바이스의 제1 측면에 광을 반사시키기 위한 반사성 금속층을 포함하고,
제2 전극은 투명층이고,
나노입자층은 투명층 위에 배치되고,
유기 발광층은 반사성 금속층으로부터 적어도 75 nm에 배치되는 것인 디바이스. - 제1항에 있어서, 디바이스는 제1 측면 및 제2 측면을 갖고, 디바이스의 제2 측면으로부터 광을 반사시키도록 배치된 분산 브래그 반사기(DBR) 스택을 추가로 포함하는 것인 디바이스.
- 제1항에 있어서, 제1 전극 및 제2 전극으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나는 투명 전극인 디바이스.
- 제10항에 있어서, 제2 전극은 투명 전극이고, 투명 전극은 유기 발광층 상에 배치되는 것인 디바이스.
- 제11항에 있어서, 나노입자의 평면내 치수는 200 내지 400 nm, 400 내지 600 nm, 및 600 내지 800 nm로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나이고, 평면내 치수는 기판에 수평인 평면에 있고,
나노입자 사이의 평면외 치수에서의 거리는 25 내지 75 nm, 75 내지 200 nm, 200 내지 400 nm, 및 400 내지 600 nm로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나이고, 평면외 치수는 기판에 수직인 평면에 있는 디바이스. - 제1항에 있어서, 나노입자의 평면내 치수는 200 내지 400 nm, 400 내지 600 nm, 및 600 내지 800 nm로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나이고, 평면내 치수는 기판에 수평인 평면에 있고,
나노입자 사이의 평면외 치수에서의 거리는 25 내지 75 nm, 75 내지 200 nm, 200 내지 400 nm, 및 400 내지 600 nm로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나이고, 평면외 치수는 기판에 수직인 평면에 있는 디바이스. - 제1항에 있어서, 디바이스는 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 2인치 미만인 마이크로 디스플레이, 3D 디스플레이, 가상 현실 또는 증강 현실 디스플레이, 차량, 자동차 디스플레이, 함께 타일링된 다중 디스플레이를 포함하는 비디오 월, 극장 또는 스타디움 스크린, 및 간판으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 유형인 디바이스.
- 기판;
기판 위에 배치된 제1 전극;
제1 전극 위에 배치된 제2 전극; 및
제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 유기 발광층으로서, 제2 표면 위에 위치된 제1 표면을 갖는 유기 발광층
을 포함하는 유기 발광 디바이스(OLED); 및
유전체 재료를 포함하는 복수의 나노입자; 및
주변 매질
을 포함하는, 유기 발광층 위에 배치된 나노입자층으로서, 제2 표면 위에 위치된 제1 표면을 갖는 나노입자층
을 포함하는 디바이스로서,
여기서 유기 발광층은 복수의 나노입자의 미 산란 모드에 직접 커플링되고,
나노입자층의 제2 표면으로부터 유기 발광층의 제1 표면까지의 거리는 유기 발광층에 의해 방출될 수 있는 피크 방출 파장의 1/5 이하, 1/8 이하, 및 1/10 이하로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나인 디바이스.
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| US6303238B1 (en) | 1997-12-01 | 2001-10-16 | The Trustees Of Princeton University | OLEDs doped with phosphorescent compounds |
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| US6087196A (en) | 1998-01-30 | 2000-07-11 | The Trustees Of Princeton University | Fabrication of organic semiconductor devices using ink jet printing |
| US6097147A (en) | 1998-09-14 | 2000-08-01 | The Trustees Of Princeton University | Structure for high efficiency electroluminescent device |
| US6294398B1 (en) | 1999-11-23 | 2001-09-25 | The Trustees Of Princeton University | Method for patterning devices |
| US6537688B2 (en) | 2000-12-01 | 2003-03-25 | Universal Display Corporation | Adhesive sealed organic optoelectronic structures |
| US6664137B2 (en) | 2001-03-29 | 2003-12-16 | Universal Display Corporation | Methods and structures for reducing lateral diffusion through cooperative barrier layers |
| US7071615B2 (en) | 2001-08-20 | 2006-07-04 | Universal Display Corporation | Transparent electrodes |
| US6888307B2 (en) | 2001-08-21 | 2005-05-03 | Universal Display Corporation | Patterned oxygen and moisture absorber for organic optoelectronic device structures |
| US7431968B1 (en) | 2001-09-04 | 2008-10-07 | The Trustees Of Princeton University | Process and apparatus for organic vapor jet deposition |
| US6888305B2 (en) | 2001-11-06 | 2005-05-03 | Universal Display Corporation | Encapsulation structure that acts as a multilayer mirror |
| US6597111B2 (en) | 2001-11-27 | 2003-07-22 | Universal Display Corporation | Protected organic optoelectronic devices |
| US6835950B2 (en) | 2002-04-12 | 2004-12-28 | Universal Display Corporation | Organic electronic devices with pressure sensitive adhesive layer |
| US6897474B2 (en) | 2002-04-12 | 2005-05-24 | Universal Display Corporation | Protected organic electronic devices and methods for making the same |
| US20030230980A1 (en) | 2002-06-18 | 2003-12-18 | Forrest Stephen R | Very low voltage, high efficiency phosphorescent oled in a p-i-n structure |
| US7279704B2 (en) | 2004-05-18 | 2007-10-09 | The University Of Southern California | Complexes with tridentate ligands |
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