KR101236068B1 - 유기 발광 소자, 화상 표시 장치, 및 촬상 시스템 - Google Patents

유기 발광 소자, 화상 표시 장치, 및 촬상 시스템 Download PDF

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Abstract

유기 발광 소자는 제1 전극, 제2 전극, 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 발광층을 포함한다. 발광층은, 430 내지 480nm의 피크 파장을 갖는 포토루미네센스 광을 발광하는 유기 화합물을 포함한다. 유기 화합물은 Huang-Rhys 인자들로부터 계산된 프로파일 인자가 1,300 내지 1, 680cm-1의 파수에서 0.02 이하이다.
유기 발광 소자, 유기 화합물, 발광층, 포토루미네센스, Huang-Rhys 인자, 프로파일 인자

Description

유기 발광 소자, 화상 표시 장치, 및 촬상 시스템{ORGANIC LIGHT-EMITTING DEVICE, IMAGE DISPLAY APPARATUS, AND IMAGING SYSTEM}
본 발명은, 유기 발광 소자, 및 유기 발광 소자들을 포함하는 화소들을 포함하는 화상 표시 장치에 관련된다.
유기 발광 소자들은, 각각이 애노드, 캐소드, 및 애노드와 캐소드 사이에 협지되고(sandwiched) 형광성 유기 화합물을 포함하는 박막을 포함한다. 캐소드 및 애노드로부터 박막으로 전자들 및 정공들이 각각 주입됨으로써, 형광성 유기 화합물에 여기자들(excitons)이 생성된다. 여기자들이 기저 상태로 되돌아올 때에 형광성 유기 화합물로부터 광이 방사된다.
유기 발광 소자들은 유기 일렉트로루미네센스 소자들(organic electroluminescent devices), 또는 간단하게 유기 EL 소자들이라고 불린다.
최근, 유기 발광 소자들은 현저하게 개선되어왔다. 그리하여, 유기 발광 소자들은 저전압에서 고휘도 및 고속 응답성을 가지고, 다양한 파장들로 발광하며, 박형, 경량의 디바이스화가 가능하다. 이것은 유기 발광 소자들이 다양한 가능한 응용들을 갖는다는 것을 시사한다.
과거에, 발광 소자들에서의 사용을 위한 유기 화합물들이 널리 연구되어 왔다. 이것은 유기 화합물의 발광 특성들 및 유기 발광 소자의 구성이, 유기 발광 소자의 성능에 영향을 끼쳐, 중요하기 때문이다.
이하의 문헌들은 발광층들에서의 사용을 위한 재료들 및 발광 소자들의 색 순도의 향상들을 개시한다: 일본 공개 특허 2000-323279호, 2002-299058호, 2004-206893호, 및 평8-213174호와, WO 00/39247.
상기 문헌들에 개시된 유기 발광 소자들은 실제적인 사용을 위해 개선될 필요가 있다.
구체적으로, 이들 유기 발광 소자들은 더 높은 휘도로 발광할 필요가 있거나 더 높은 변환 효율을 가질 필요가 있다. 또한, 이들 유기 발광 소자들이 장기간 동안 시간이 흐름에 따라 열화되지 않도록, 또는 분위기 가스들 또는 습기에 의해 열화되지 않도록 내구성이 개선될 필요가 있다.
풀 컬러 디스플레이들에 적용되는 유기 발광 소자들은 높은 색 순도를 가지는 청색광을 높은 효율로 발광할 필요가 있다. 그러나, 이러한 문제는 아직 만족스럽게 해결되지 않았다.
그리하여, 이하의 화합물들, 소자들, 및 기술들이 설계될 필요가 있다: 높은 색 순도, 발광 효율, 및 내구성을 갖는 유기 화합물들; 그러한 유기 화합물들을 효율적으로 사용할 수 있는 유기 발광 소자들; 및 그러한 목적들을 달성하기 위한 분자들을 설계하는 기술들.
본 발명은 제1 전극, 제2 전극, 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 발광층을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다. 발광층은 430 내지 480nm의 피크 파장을 갖는 포토루미네센스 광을 발광하는 유기 화합물을 포함한다. 유기 화합물은 황리(Huang-Rhys) 인자들로부터 계산되는 프로파일 인자가, 1,300 내지 1,680cm-1의 파수에서 0.02 이하이다.
유기 발광 소자는 밝은 광을 효율적으로 발광할 수 있다.
본 발명의 추가적인 특징들이 첨부 도면들을 참고하여 이하의 예시적인 실시예들의 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 제1 실시예는 한쌍의 전극들 및 그 전극들 사이에 배치된 발광층을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다. 발광층은 430 내지 480nm의 피크 파장을 갖는 포토루미네센스 광을 발광하는 유기 화합물을 포함한다. 유기 화합물은 Huang-Rhys 인자들로부터 계산되는 프로파일 인자가, 1,300 내지 1,680cm-1의 파수에서 0.02 이하이다.
유기 발광 소자는 높은 색 순도를 갖는 청색광을 발광할 수 있다.
본 실시예에서, 제1 전극과 제2 전극은 각각 전자들과 정공들을 각각 발광층에 제공하는 캐소드와 애노드이다.
유기 발광 소자는 발광층으로부터 발광된 광을 반사하는 반사면 및 발광층으로부터 발광된 광이 취출되는 광 취출면을 갖는다.
발광층으로부터 반사면까지의 광경로는 광이 증폭되도록 설정된다. "광이 증폭된다"라는 표현이 본 명세서에서 사용될 때는 발광층으로부터 발광된 광의 제1 부분 및 제2 부분이 서로 자극하고, 제1 부분은 반사되지 않고 외부로 진행하고, 제2 부분은 반사면에 의해 반사되고 그 후 외부로 진행한다는 것을 의미한다.
반사면을 갖는 부재는 전극들 중 하나와 접촉하여 배치된다.
반사면은 전극들 사이에 위치하지 않는다. 전극들 중 다른 하나는 유기 발광 소자의 광 취출면 측에 위치한다. 발광층으로부터 발광된 광은 반사면에 의해 반사되고 그 후 광 취출면을 통해 취출된다.
발광층으로부터 반사면까지의 광경로는 다음 식에 의해 주어진다.
L=(2N-1)λ/4+Φ
여기에서 L은 발광층으로부터 반사면까지의 광경로이고, λ는 발광층으로부터 발광된 광의 피크 파장(nm 단위)이고, N은 양의 정수이고, Φ는 위상 시프트이다.
즉, 유기 발광 소자는 애노드, 캐소드, 및 애노드와 캐소드 사이에 배치된 발광층을 포함한다. 발광층으로부터 발광된 광은 반사면에 의해 반사되고 그 후 광 취출면을 통하여 취출된다. 발광층은 피크 파장이 430 내지 480nm인 포토루미네센스 광을 발광하는 유기 화합물을 포함한다. 유기 화합물은 Huang-Rhys 인자들 로부터 계산되는 프로파일 인자가, 1,300 내지 1,680cm-1의 파수에서 0.02 이하이다. 발광층으로부터 반사면까지의 광경로는 다음 식에 의해 주어진다.
L=(2N-1)λ/4+Φ
여기에서 L은 발광층으로부터 반사면까지의 광경로이고, λ는 발광층으로부터 발광되는 광의 피크 파장(nm 단위)이고, N은 양의 정수이고, Φ는 위상 시프트이다.
아래에서 유기 발광 소자가 더욱 상세하게 설명된다.
본 발명자들은, 밝은 광을 고 효율로 발광할 수 있는 유기 발광 소자를 제공하기 위해서는, 유기 화합물을 최적으로 설계하는 것이 필요하다고 생각했다.
일반적으로, 유기 발광 소자들의 발광 효율을 증가시키기 위한 열쇠는, 사용되는 재료들의 특성들의 향상 및 유기 발광 소자들의 구성의 최적화이다.
그러한 목적을 위해,
1. 높은 양자 효율을 갖는 발광성 재료를 획득하는 것
2. 좁은 반치폭을 갖는 발광성 재료를 획득하는 것
3. 발광성 재료로부터 광을 효율적으로 취출하는 것
이라는 항목들 중 적어도 하나가 달성될 필요가 있다.
풀 컬러 유기 EL 디스플레이에서의 사용을 위한 발광성 재료들은 각각 청색광, 녹색광, 또는 적색광을 발광할 필요가 있다. 풀 컬러 유기 EL 디스플레이는 풀 컬러 화상을 표시할 수 있는 화상 표시 장치이다. 화상 표시 장치는 복수의 화 소들을 포함한다. 풀 컬러 발광을 제공하도록, 화소들은 각각 상이한 색들을 갖는 복수의 부화소(sub-pixel)들을 포함한다. 부화소들 각각은 유기 발광 소자를 포함한다. 대안적으로, 화소들은 각각, 예를 들면, 적색광, 녹색광, 또는 청색광을 발광하는 상이한 부화소들을 포함한다.
청색광은 피크 파장이 430 내지 480nm이고, 녹색광은 피크 파장이 490 내지 540nm이며, 적색광은 피크 파장이 590 내지 640nm이다.
제1의 항목을 달성하기 위해서는, 발광에 관련된 분자 골격의 대칭성을 증가시키는 것이 중요하다. 일부 대칭성이 높은 분자들은 그들의 특징적인 금지된 천이 조건들 하에서는 발광하지 않는다. 컨쥬게이션 시퀀스들(conjugation sequences)의 동일한 방향으로의 연장은 분자의 모멘트를 증가시켜 진동자 세기를 향상시킨다.
그러한 발광과 관련된 분자 골격에서 회전 구조의 결여는 회전 진동에 의한 양자 효율의 감소를 방지하게 해준다.
그리하여, 높은 양자 효율로 유기 화합물을 생산하기 위해서는, 유기 화합물이, 발광에 관련된 전자 분포를 갖는 골격에 회전 구조를 갖지 않도록 하는 것이 중요하다.
제2의 항목을 달성하기 위해서, 2개의 기술들, 즉 새로운 분자 구조를 갖는 유기 화합물을 생산하기 위한 기술 및 유기 발광 소자의 구성을 개선시키는 기술이 이용가능하다.
풀 컬러 유기 EL 디스플레이들의 화소들에서의 사용을 위한 발광 소자들은 높은 색 순도를 갖는 발광 스펙트럼을 가질 필요가 있다.
높은 색 순도를 얻기 위해서, 좁은 반치폭을 갖는 최대 발광 피크를 갖는 유기 화합물이며, 또한 이러한 화합물을 포함하는 용액으로부터 얻어지는 발광 스펙트럼에 높이가 낮은 진동 피크를 갖는 유기 화합물이 개발될 필요가 있을 것이다. 본 명세서에서 사용될 때 "최대 발광 피크"라는 용어는 가장 높은 강도를 갖는 발광 피크를 의미한다.
좁은 반치폭을 갖는 발광 피크 및 높은 색 순도를 가지고 발광하기 위해서, 좁은 반치폭을 갖는 최대 발광 피크를 갖는 유기 화합물이 개발될 필요가 있다.
탄소-탄소의 진동은 유기 화합물로부터 발광되는 광의 스펙트럼에 영향을 미친다. 그리하여, 도 1에 나타낸 바와 같이, 반치폭의 장파장 영역 b는 반치폭의 단파장 영역 a보다 크다. 발명자들은 이것이 반치폭의 증가 원인이라는 것을 발견했다. 유기 화합물에서, 반치폭의 장파장 영역 b의 증가는 어느 특정 정도까지 허용가능하다. 발명자들은 이것이 색 순도의 감소를 야기한다고 생각한다.
목표 파장이 아닌 모든 파장들은 색 순도의 감소를 야기한다.
임의의 색도(chromaticity) 영역에서 색 순도의 감소가 발생할 수 있다.
발명자들은 이하의 것을 발견했다.
청색광 영역 및 420-500nm 파장 영역은 시감도라는 관점에서 중요하다. 도 2는 시감도 곡선을 도시하는 그래프이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 파장이 증가함과 함께, 시감도는 급격하게 증가한다. 유기 청색 발광 소자가 장파장들로 발광할 때, 유기 청색 발광 소자로부터의 발광된 광은, 원하지 않고 눈에 띄는 색성분 을 포함한다. 그리하여, 피크 파장이 440 내지 480nm인 광일지라도 색도에 영향을 미칠 수 있다.
즉, 청색광 영역은 낮은 시감도를 가지며 또한 반치폭의 장파장 영역 b로 인해 낮은 색도를 갖는다.
도 3은 발광 스펙트럼들 1 내지 3을 도시한다. 도 3을 참조하면, 발광 스펙트럼 1은 단파장들에서 넓은 피크를 갖고, 발광 스펙트럼 2는 좁은 반치폭을 갖는 피크를 갖고, 그리고 발광 스펙트럼 3은 장파장들에서 넓은 피크를 갖는다.
표 1은 발광 스펙트럼들 1 내지 3에 대응하는 X 색도 좌표 및 Y 색도 좌표를 요약한다.
발광 스펙트럼들
 색도
X Y
1 0.14 0.06
2 0.14 0.05
3 0.13 0.12
단파장들에서 넓은 피크를 갖는 발광 스펙트럼 1은 좁은 반치폭을 갖는 피크를 갖는 발광 스펙트럼 2와 색도에서 크게 상이하지 않다. 이것은 400-420nm 파장 영역이 극히 낮은 시감도를 가져서, 400-420nm 파장 영역의 광은 거의 보이지 않기 때문이다.
발광 스펙트럼들 2 및 3은 둘 다 약 460nm의 피크 파장을 갖는다. 장파장들에서 넓은 피크를 갖는 발광 스펙트럼 3의 Y 색도 좌표는, 발광 스펙트럼 2의 Y 색도 좌표보다 상당히 크다. 이것은 발광 스펙트럼 2 및 3이 450-460nm 파장 영역에서 겹치는 부분들을 갖고, 발광 스펙트럼 3만이 450-460nm 파장 영역의 시감도보다 2배 내지 3배 큰 시감도를 갖는 490-500nm 파장 영역의 부분을 갖기 때문이다. 이것은 색도에서 이와 같은 큰 차이를 야기한다.
그러나, 청색광 영역에서 420nm 이하의 파장을 갖는 광은 청색 가시광으로서 인식되지 않는다. 그리하여, 420nm 이하의 파장을 갖는 광은 420nm 보다 긴 파장을 갖는 광과 색도가 크게 상이하지 않지만, 소용없는 부분을 갖는다.
한편, 490nm 이상의 파장을 갖는 광은, 색 순도의 감소를 야기하여, 색 순도가 높은 청색광을 발광하는 유기 발광 소자들에는 적합하지 않다.
그리하여, 높은 색 순도의 청색광을 발광하는 유기 발광 소자들을 달성하기 위해서는, 사용되는 재료의 발광 스펙트럼의 반치폭이 감소될 필요가 있다.
발광 소자의 구성을 개선시킴으로써 높은 색 순도를 갖는 광을 달성할 수 있다. 예를 들어, 광 공진기 구조를 이용하는 기술이 사용될 수 있다. 반사면을 갖는 하나 이상의 층들이 발광층의 편면측 또는 양면측에 제공됨으로써, 미소 광 공진기가 구성된다. 미소 광 공진기에서 공진된 광은 그 공진 주파수에 대응하는 파장을 갖도록 증폭되어 발광될 수 있다. 반사면을 갖는 층은 예를 들어, 유기 발광 소자에 포함되는 전극들 중 하나일 수 있다.
유기 발광 소자는 발광층으로부터 발광된 광이 취출되는 광 취출면을 갖는다.
유기 발광 소자는 또한 광 취출면과 별도로 배치된 반사면을 갖는다. 구체적으로, 반사면은 광 취출면과 대향하여 위치한다.
예를 들어, 반투명 반사면을 갖는 층을 기판 상에 형성한다. 반투명 반사면을 갖는 층 상에 투명 도전층을 형성한다. 적어도 일층의 정공 주입층, 유기 박막을 포함하는 발광층, 적어도 일층의 전자 주입층 및 전극이 이 순서대로 투명 도전층 상에 형성된다. 발광층으로부터 발광된 광의 일부는 반투명 반사면을 갖는 층을 통과하여 투명한 기부(base)를 향하여 진행한다. 전자 주입층 상에 배치된 전극은 발광층으로부터 발광된 광의 다른 일부를 반사한다. 그리하여, 반투명 반사층을 갖는 층과 발광층 배면에 배치되는 전극(또는 전자 주입층 상에 배치되는 전극)이 광 공진기를 형성한다. 기판에 근접하여 위치한 투명 도전층은 애노드로서 기능하고, 기판으로부터 멀리 떨어져 배치되고 전자 주입층 상에 배치되는 전극은 캐소드로서 기능한다. 발광층으로부터 발광된 광은, 광 취출면에 근접하여 위치한 반투명 반사면 및 기판을 통과하여 외부로 진행한다. 이들 층들은 다음 식을 만족하도록 설계될 필요가 있다.
L=(2N-1)λ/4+Φ
여기에서 L은 광경로이고, λ는 발광층으로부터 발광된 광의 피크 파장(nm 단위)이고, N은 양의 정수이고, Φ는 위상 시프트이다. 구체적으로, 이들 층들 각각의 두께는 적절하게 결정된다.
이들 층들 각각의 두께는 나노미터 수준에서 고정밀도로 결정되는 것이 바람직하다. 오차를 고려하면, 그 두께는 상기 식을 만족시키는 두께의 ±10nm 내에서 결정되는 것이 바람직하고, ±5nm 내에서 결정되는 것이 더 바람직하다. 이것은 공진기 구조가 양호하게 형성되도록 한다.
공진기 구조의 광경로 L은 반투명 반사면을 갖는 층과 투명 도전층 사이의 계면과, 전자 주입층과 반투명층 (예컨대, 전자 주입층 상에 배치된 전극)의 계면 사이에 있는 층들의 광경로들의 합과 동등하며, (n1d1+n2d2+n3d3+...)라는 식으로 주어지고, 여기서 n은 각 층의 굴절률이고 d는 그 층의 두께이다.
반사 계면에서의 위상 시프트 Φ는, 이하의 수학식 1로 주어진다.
Figure 112009077895571-pat00001
여기서 0≤Φ≤ 2π 이다.
반사 계면은 2개의 매질, 즉 재료들 중 반사 계면의 광 입사측에 있는 하나인, 매질 I과, 다른 하나의 재료인 매질 II 사이에 있다. 매질 I은 광학 상수들(n1, k1)을 갖고, n1은 굴절률이고 k1은 흡광 계수이다. 매질 II는 광학 상수들(n2, k2)을 갖고, n2는 굴절률이고 k2는 흡광 계수이다. 이들 광학 상수들은 예를 들어, 분광 엘립소미터 등을 이용하여 결정될 수 있다. 유기 발광 소자 내에 배열된 반사층과 투명 전극층 사이에 배치되는 반사 계면의 경우, 투명 전극층이 반사 계면의 광 입사측에 있고 매질 I에 대응하며, 반사층은 매질 II에 대응한다. 전자 주입층과 반투명층 사이에 배치된 반사 계면의 경우, 전자 주입층이 매질 I에 대응하고 반투명층이 매질 II에 대응한다. 위상 시프트 Φ는 이들 계면들에서 위상 시프트들의 합과 동등하다.
유기 화합물은 약 1.3 내지 2.1의 굴절률을 갖고 그러한 유기 화합물을 포함하는 다층막은 그 구성에 따라 약 1.6 내지 1.7의 굴절률을 갖는다.
N이 1, 2, 3, 4, 5, ..., 또는 n의 정수배인 때, 공진이 일어날 수 있다. N의 감소는 공진 효과를 증가시키고, N의 증가는 공진 효과를 감소시킨다. 따라서, N은 1 내지 4인 것이 바람직하다. N이 1일 때, 공진의 효과가 가장 크다.
상술된 바와 같이 소자의 구성을 개선시킴으로써 높은 색 순도를 갖는 광을 얻을 수 있다.
공진기 구조로 소자 구성을 개선시키는 것은, 재료로부터 발광된 광으로부터 낮은 색도를 갖는 부분을 취출하지 않음으로써 그로부터 발광된 광의 색 순도를 증가시키기 위한 해결책이다. 이러한 개선으로 인한, 공진기 구조로부터의 발광의 양자 효율은 이러한 재료의 양자 효율보다 적다.
본 발명자들은 유기 발광 소자에 광 공진기 구조를 도입하는 것만으로는 불충분하고, 또한 재료, 즉 발광층에 포함된 유기 화합물로부터 발광된 광의 원하는 피크 파장에 초점을 맞추는 것도 불충분하다는 것을 발견했다. 발명자들은 시감도와 관련하여 유기 화합물을 개발하는 것이 필요하다고 생각했고, 광 공진기 구조를 갖고 원하는 색으로 발광하는 유기 발광 소자의 양자 효율을 향상시키는 데에 개발된 유기 화합물이 유용하다고 생각했다.
항목들 1 내지 3에서 기술된 바와 같이, 그러한 발광 재료로부터 광을 효율적으로 취출하는 것에 대한 고찰들이 아래에서 설명된다.
항목 3을 달성하기 위해서, 유기 발광 소자에 포함된 재료의 발광 또는 포토루미네센스를 이용하는 것이 중요하다.
이것을 달성하기 위해서는, 항목 2에서 상술된 바와 같은 재료에 대한 요건 및 소자 구성에 대한 요건이 둘 다 만족될 필요가 있다. 도 4는 용액 중의 유기 화합물의 발광(포토루미네센스) 스펙트럼 및 광 공진기 구조에 사용된 유기 화합물의 발광(일렉트로루미네센스) 스펙트럼을 도시하는 그래프이다. 이들 스펙트럼들이 서로 겹치지 않는 영역에 대각선 방향으로 빗금쳐져 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 광 공진기 구조를 이용하는 소자로부터 발광된 광은 목표 피크 파장에 근접한 파장을 갖는 광 부분을 제외하고 감쇠된다. 예를 들면, 30nm를 초과하는 반치폭을 갖는 발광 재료에 대하여, 피크 파장보다 30nm 긴 파장을 갖는 광 부분이 감쇠되고, 그리하여 소자로부터의 광의 취출의 양자 효율을 감소시킨다.
그리하여, 이렇게 효율을 희생하지 않고 높은 색 순도를 가지고 발광하는 유기 발광 소자를 개발하는 데 있어서, 재료와 소자 구성 둘 다에 대한 요건들을 만족시키는 것이 중요하다고 본 발명자들은 생각한다.
반치폭이 좁은 재료는, 명확한 진동 피크들을 갖는(서로 명확하게 분리되는) 발광 스펙트럼을 갖는 재료로서 정의된다. 도 5는 발광 면적(동일한 양자 효율)은 동일하지만 파형들이 상이한 스펙트럼들 A, B 및 C를 나타낸다. 진동 피크들이 없고 그리하여 명확하지 않은 진동 구조를 갖는 스펙트럼 C를 갖는 광은 통상적으로 넓은 반치폭을 갖는 폭이 넓은 파형을 갖는다. 대조적으로, 명확한 진동 피크들을 갖는 스펙트럼 A 또는 B를 갖는 광은, 최대 발광 파장에서 발생하고 높은 강도를 가지며 좁은 반치폭을 갖는 제1 진동 피크를 가진다. 스펙트럼 C와 달리, 스펙트럼들 A 및 B는 명확한 진동 구조를 갖는 유기 화합물로부터 발광된 광의 스펙트럼 에 대응한다.
스펙트럼 A와 비교하면, 스펙트럼 B는 강도(도 5의 세로 좌표 상의 발광 강도)에 있어서 서로 크게 상이하지 않은 제1 진동 피크 및 제2 진동 피크를 갖는다. 진동 구조를 갖는 발광 스펙트럼에서도, 그 진동 피크들은 강도가 그다지 크지 않다. 이것은 다수의 분자 진동 모드들이 있어서, 제2 진동 피크와 그 후의 진동 피크가 크고 제1 진동 피크는 상대적으로 작기 때문이다. 또한, 이것은 감쇠될 광 부분들이 높이 비율에 대하여 면적차를 야기하여 높이의 제곱에 대응하는 차가 발생하기 때문이다.
제2 진동 피크에 대한 제1 진동 피크의 높이비가 1:0.7일 때(사용된 광이 높은 진동 피크들을 갖는다고 가정한다), 그 면적비는 환산하면 약 2:1이다. 그 높이비의 증가는 발광 소자에서 감쇠될 광 부분들의 면적들을 증가시키고, 그리하여 광 취출 효율의 감소를 야기한다고 본 발명자들은 예측한다.
스펙트럼 A는 명확한 진동 구조를 갖고 또한 제1 진동 피크 및 제2 진동 피크를 가지며 제1 진동 피크에 대한 제2 진동 피크의 높이비는 0.7 이하이고, 그리하여 스펙트럼 A와 유사한 발광 스펙트럼들이 바람직하다. 제2 진동 피크의 높이는 적어도 제1 진동 피크의 높이의 0배 이상이다. 제1 진동 피크에 대한 제2 진동 피크의 높이비가 0.7보다 클 때, 공진기 구조의 사용에 의해 감쇠되는 광 부분의 비율이 크다. 이것은 양자 효율의 감소를 야기한다.
제1 진동 피크가 높은 강도를 가질 때, 도 6에 나타낸 바와 같이 제1 진동 피크는 제2 진동 피크와 겹쳐진다.
도 6은 제1 진동 피크의 반치폭과 제2 진동 피크의 반치폭 사이의 관계를 도시하는 그래프이다.
"반치폭" 이라는 용어는 통상적으로 피크 강도의 절반에서 피크의 전체 폭을 의미한다.
도 6에 나타낸 것과 같은 그러한 파형에서, 제1 진동 피크와 제2 진동 피크는 서로로부터 충분히 이격된다. 통상의 반치폭의 정의에 따르면, 이 파형에서는 제1 진동 피크의 반치폭과 제2 진동 피크의 반치폭이라는 두 개의 반치폭이 있다. 이것은 불명확하다. 그리하여, 본 명세서에서 사용될 때 "반치폭"이라는 용어는 이 파형의 제1 진동 피크의 반치폭을 의미한다.
도 6에 나타낸 파형은 제1 진동 피크와 제2 진동 피크 사이에 골짜기를 갖는다. 제2 진동 피크의 강도는 제1 진동 피크의 강도의 절반보다 크다.
도 6을 참조하면, 제2 진동 피크의 반치폭은 0.5의 강도에서 제2 진동 피크의 폭에 의해 표현된다.
그러한 발광 스펙트럼이, 본 명세서에서 좁은 반치폭을 갖도록 설계된 발광 재료의 특징이다. 이 발광 재료는 30nm 이하의 반치폭을 갖는 제1 진동 피크를 갖는 것이 바람직하다.
이 조건들을 만족시키기 위해서, 좁은 반치폭을 갖는 제1 진동 피크 및 제1 진동 피크보다 훨씬 작은 제2 진동 피크를 갖고 높은 양자 효율을 갖는 재료를 설계하는 것이 본 명세서에서 중요하다.
발광층의 발광 중심이 아래에서 설명된다.
발광층은 상술된 바와 같은 유기 화합물을 포함한다. 유기 화합물은 에너지를 받을 때 발광한다.
발광층은 유기 화합물만을 포함할 수 있다. 대안적으로, 발광층은 호스트 재료와 게스트 재료를 포함할 수 있다. 호스트 재료는 아래에 설명된 것과 같은 유기 화합물인 것이 바람직하다.
호스트 재료는 발광층의 주성분이다. 주성분은 발광층의 무게의 대부분을 차지하는 성분으로서 정의될 수 있다. 게스트 재료는 발광층의 부성분(minor component)이다. 발광층은 소위 어시스트 도펀트(assist dopant)를 더 포함할 수 있다.
발광층의 발광 중심으로서 3개의 주요한 예들이 있다.
도 7은 호스트 재료와 게스트 재료 각각의 HOMO(highest occupied molecular orbital), LUMO(lowest unoccupied molecular orbital), 및 발광 중심을 도시하는 도면이다.
발광층의 발광 중심의 예 4 내지 6을 도 7에 나타낸다. 이 도면의 상부는 진공 레벨에 근접한다. 각각의 예에 대하여, 호스트 재료의 HOMO 및 LUMO는 실선으로 그려진 사각형으로 표시되고 게스트 재료의 HOMO 및 LUMO는 점선들로 표시된다. 각 예의 빗금친 부분은 발광층의 발광 중심이다. 발광층의 발광 강도는 그 두께 방향에서 변한다. 특별히 높은 발광 강도를 갖는 영역은 발광 중심으로 불린다. 도 7에서, 각 직사각형의 수평 방향은 발광층의 두께 방향이고 직사각형의 우측 및 좌측은 각각 그 직사각형의 캐소드측과 애노드측이다.
예 4에 대하여는, 게스트 재료의 LUMO는 호스트 재료의 LUMO보다 낮다(진공 준위로부터 더욱 먼, 즉, 더욱 깊은). 발광층에 전압이 인가될 때, 전자 수송층의 LUMO로부터 주입된 전자들은 게스트 재료에 트랩된다. 그리하여, 발광층은 전자 트랩형이고 발광 중심은 전자 수송층에 근접하여 위치한다.
예 5에 대하여는, 게스트 재료의 LUMO가 호스트 재료의 LUMO보다 낮고 게스트 재료의 HOMO가 호스트 재료의 HOMO보다 높다. 발광층에 전압이 인가될 때, 전자 수송층의 LUMO로부터 주입된 전자들은 게스트 재료에 트랩되고, 정공 수송층의 HOMO로부터 주입된 정공들도 게스트 재료에 트랩된다. 그리하여, 발광층은 이중 전자 트랩형(double electron trap type)이고 발광 중심은 발광층의 두께 방향의 중심에 위치한다.
예 6에 대하여는, 게스트 재료의 HOMO가 호스트 재료의 HOMO보다 높다. 발광층에 전압이 인가될 때, 정공 수송층의 HOMO로부터 주입된 정공들이 게스트 재료에 트랩된다. 그리하여, 발광층은 정공 트랩형이고 발광 중심은 정공 수송층에 근접하여 위치한다.
발광은 발광층 전체에서 일어난다. 예 4 내지 6을 참조하여 전술한 바와 같이, 발광 중심의 위치는 호스트 재료와 게스트 재료의 HOMO들과 LUMO들 사이의 관계에 따라 변한다. 광 공진기 구조를 사용하는 경우에는, 발광층으로부터 반사면까지의 광경로 L을 설계할 경우에 발광층의 발광 중심을 고려하는 것이 중요하다. 호스트 및 게스트 재료의 구조들이 결정되면 발광 중심의 위치가 특정될 수 있다.
발광층과 캐소드 또는 애노드 사이의 계면, 또는 발광층의 발광 중심이 광경 로 L을 결정하는 데 기준으로서 사용될 수 있다.
본 실시예에서, 유기 발광 소자에 포함되는 유기 화합물의 바람직한 예는 5원환을 포함하는 방향족 화합물이다. 즉, 본 명세서에서 사용되는 바람직한 유기 화합물은 5원환을 포함하는 방향족 화합물이다.
HOMO와 LUMO의 전자 준위들은, 전자 흡인성의 강한 작용으로 인해 낮아진다(더 깊어지거나 진공 준위로부터 멀어진다). 그리하여, 유기 화합물이 전자 트랩형 발광 재료로서 기능하기 때문에 유기 화합물은 적절하게 사용된다.
전자들 또는 정공들을 트랩하는 발광 재료는 효율적으로 전하들을 가둘 수 있어서, 전하들이 수송층으로 누설되는 것을 방지한다. 이것은 발광 효율 및 소자 수명을 증가시킨다.
바람직한 유기 화합물을 설계하는 기술이 아래에서 설명된다.
바람직한 유기 화합물을 제공하기 위해 양자 화학 계산이 사용되고, 양자 화학 계산은 새로운 유기 화합물을 설계하는 데 유용하다.
유기 화합물(재료)의 발광 특성들은 아마도 재료의 전자 상태에 의존할 것이다. 광의 색은 전자적인 여기 상태로부터 전자적인 기저 상태로 돌아가는 분자의 천이로 초래된 스펙트럼 형태로 표현된다.
양자 화학 계산은 계산 화학 접근법들 중 하나이고 분자 특성들을 예측하는 데 사용된다. 양자 화학 계산의 예들은 MOT(molecular orbital theory) 및 DFT(density functional theory)를 포함한다.
이들 이론들의 세부사항은 Szabo와 Ostlund, 'Modern Quantum Chemistry', University of Tokyo Press, 1991 및 Parr와 Yang, 'Density - Functional Theory of Atoms and Molecules', Springer-Verlag, 1996에 개시된다.
재료로부터 발광된 광의 색 및 색 순도(발광 스펙트럼)의 표현 메커니즘을 이해하기 위해서, 그리고 원하는 재료를 설계하기 위해서, 전자적 기저 상태 또는 여기 상태에서의 재료의 분자 구조 및 분자 진동을 이해하는 것은 중요하다.
예를 들어, 유기 발광 소자들에서의 사용을 위한 형광성 재료에 대하여, 형광성 재료의 분자들의, 여기된 단일항 (S1) 상태로부터 기저 단일항 (S0) 상태로의 탈여기(de-excitation)에 의해 발광되는 광이 사용된다. 그리하여, 이들 전자 상태들의 형광성 재료의 분자 구조 및 분자 진동이 연구될 필요가 있다.
발광 스펙트럼은 진동 프로그레션(vibrational progression)이라고 불리는 패턴을 나타내고, 진동 프로그레션은 전자적 여기 상태로부터 전자적 기저 상태로의 천이에 기인한 분자 구조의 변화에 의해 초래된다. N개의 원자들로 구성되는 분자는 통상적으로 (3N-6)개의 정상 진동 모드들(normal vibrational modes)(또는 분자가 직선형일 때 (3N-5)개의 정상 진동 모드들)을 갖는다. 분자 구조의 변화는 정상 진동 모드들에 대응하는 정상 진동 좌표들의 성분들로 분해될 수 있다. 각각의 정상 진동 좌표의 시프트가 작을 때, 분자 구조의 에너지 변화는 조화 진동자로 근사될 수 있다. 이러한 근사에 기초하여, 정상 진동 모드 (i)에 기인하는 발광 스펙트럼의 진동 프로그레션이 도 8을 참조하여 아래에서 기술된다.
(3N-6) 개의 정상 진동 모드들이 모두 정식화된 발광 스펙트럼의 강도는 Yi Jing Yan 및 Shaul Mukamel, J. Chem . Phys ., 85, 5908(1986)에서 기술된 바와 같 이 이하의 비례에 의해 주어진다.
Figure 112009077895571-pat00002
여기에서 I는 발광 스펙트럼의 강도이고, ν00은 0-0 천이의 파수이고, νem은 발광의 파수이며, g(t)는 불균일 확대(inhomogeneous broadening)를 도시하는 시간 도메인의 함수이고, 이하의 수학식 (3)에 의해 주어진다.
Figure 112009077895571-pat00003
수학식 3에서 Δνin은 불균일 확대에 기인하는 스펙트럼의 반치폭이고 분자가 배치되는 환경에 따라 변하며, Δνin은 실험에 의해 결정된다. 수학식 2에서, σt(t)는 이하의 수학식 4에 의해 주어진다.
Figure 112009077895571-pat00004
여기서 ωi는 정상 진동 모드의 주파수이고;β=1/kT이고, 여기서 k는 볼츠만 상수이고 T는 온도이며; Si는 정상 진동 모드 (i)의 Huang-Rhys 인자이며 (i는 1 내지 3N-6이고 N은 분자를 형성하는 원자들의 수이다) 다음의 수학식 5에 의해 주어진다.
Figure 112009077895571-pat00005
여기서 h는 플랑크 상수이고, νi는 정상 진동 모드 (i)의 파수이며, ΔQi는 여기 상태와 기저 상태 사이에서 정상 진동 좌표의 시프트이다.
도 9는 수학식 5를 예시한다.
도 9 및 수학식 5로부터 명확한 바와 같이, Huang-Rhys 인자 Si는 여기 상태와 기저 상태 사이의 정상 진동 모드(i)의 시프트의 에너지 λvib ,i를 정상 진동 모드(i)의 에너지로 정규화함으로써 주어진다. 그리하여, Huang-Rhys 인자 Si는 정상 진동 모드 (i)에서 기저 상태와 여기 상태 사이의 분자 구조의 시프트의 크기를 나타낸다. 정상 진동 모드에서 Huang-Rhys 인자가 크다는 것은 Huang-Rhys 인자에 기인한 스펙트럼 확대가 크다는 것을 의미한다. 전술한 바와 같이, N개의 원자로 구성되는 분자는 (3N-6)개 (또는 분자가 직선형일 때 (3N-5)개)의 정상 진동 모드를 가져, 정상 진동 모드들에 따라 서로 크기가 상이한 (3N-6)개의 Huang-Rhys 인자들을 갖는다.
발광 스펙트럼의 확대를 계수화(digitizing)하기 위해서, 우리들은 본 명세서에서 수학식 5에 의해 주어지는 Huang-Rhys 인자를 사용하여, 프로파일 인자(PF)를 이하의 수학식 6에 의해 주어지는 것으로서 정의한다.
Figure 112009077895571-pat00006
합에서 R은 분자의 특정한 정상 진동 모드에 대한 영역이고 Nbasis는 그 분자의 특정한 부분에 포함되는 원자들의 수이다.
공지된 바와 같이, 진동 에너지의 영역은 아래와 같이 분류된다.
C-H 신축: 3,000cm-1 이상
C-C 고리 신축: 1,400 내지 1,660cm-1
C-H 평면 내 굽힘 및 고리 신축: 1,000 내지 1,300cm-1
C-H 평면 외 굽힘:1,000cm-1 이하
주파수가 높은 C-H 신축, 및 주파수가 높은 C-H 평면 외 굽힘은 발광 스펙트럼의 파형에 큰 영향을 끼치지 않는다. C-C 고리 신축이 가장 영향력 있고 C-H 평면 내 굽힘 및 고리 신축 또한 영향력 있다. 그리하여, 정상 진동 모드는 1,300 내지 1,680cm-1 (주로 C-H 평면 내 신축 모드 및/또는 C-H 평면 내 굽힘 모드)의 범위 내이다. 범위는 1,300 내지 1,680cm-1가 바람직하지만, 범위가 1,200 내지 1,700cm-1일 때에도 코히런트한(coherent) 값들이 획득될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 발광 재료에 대하여, R은 1,300 내지 1,680cm-1 범 위 내의 정상 진동 모드(주로 C-H 평면 내 신축 모드 또는 C-H 평면 내 굽힘 모드)로서 정의되고 Nbasis는 유기 화합물의 골격에서 치환기를 형성하는 원자들 및 수소 원자들을 제외한 원자들의 수로서 정의된다.
PF는 위의 범위 내의 정상 진동 모드에서, 기저 상태와 여기 상태 사이의 분자의 "시프트"의 정도를 나타내고, 그리하여 시프트에 기인한 발광 스펙트럼의 확대를 계수화함으로서 결정되는 양에 대응하는 값으로서 정의된다.
PF의 계산에서, Nbasis는 천이 궤도들이 주로 여기 상태에 분포되어 있는 골격의 원자들의 수이고, 천이 궤도들이 거의 존재하지 않는 치환기 원자들의 수를 제외한다. "여기 상태"라는 용어는 본 명세서에서 사용될 때 제1 단일항 여기 상태를 의미한다. "천이 궤도"라는 용어는 본 명세서에서 사용될 때 HOMO 또는 LUMO를 의미한다.
천이 궤도가 거의 분포되지 않는 치환기를 갖는 유기 화합물 및 치환기를 갖지 않는 유기 화합물로부터 얻어진 측정값들과 계산값들을 비교하는 방식으로써 이 계산의 유효성이 검증되었다.
계산의 절차는 아래에서 설명된 바와 같다. 전자적 기저 상태 또는 전자적 여기 상태의 분자의 구조 및 분자의 정상 진동 모드들을 계산하기 위해서, 상업적으로 이용 가능한, 전자 상태 계산을 위한 소프트웨어 프로그램들인 Gaussian 03 Revision D.01 및 Turbomole 5.9.1이 사용된다. 사용된 양자 화학 계산은 밀도 함수법이고 B3LYP가 범함수로서 사용되었다. 기저 함수에 대해서는, 6-31G(d)가 Gaussian 03 Revision D.01에서 사용되고 def-SV(P)가 Turbomole 5.9.1에서 사용된다. 전자적 기저 상태 또는 전자적 여기 상태의 분자 구조 및 분자의 정상 진동 모드들로부터 이들 소프트웨어 프로그램들에 의해 계산된 데이터는 Huang-Rhys 인자, 발광 스펙트럼, 및 PF를 계산하는 데 사용된다. 불균일 확대에 기인하는 스펙트럼의 반치폭 Δνin은, 실험 스펙트럼을 양호하게 재생하기에 적합한 값인 600cm-1로 설정된다.
Gaussian 03 Revision D.01; M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, J. A. Montgomery, Jr., T. Vreven, K. N. Kudin, J. C. Burant, J. M. Millam, S. S. Iyengar, J. Tomasi, V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega, G. A. Peterson, H. Nakatsuji, M. Hada, N. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, M. Klene, X. Li, J. E. Knox, H. P. Hratchian, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomoperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, P. Y. Ayala, K. Morokuma, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, V. G. Zakrzewski, S. Dapprich, A. D. Daniels. M. C. Strain, O. Farkas, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, Q. Cui, A. G. Baboul, S. Clifford, J. Cioslowski, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham, C. Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P. M. W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M. W. Wong, C. Gonzalez, 및 J. A. Pople; Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2004.
제1 진동 피크에 대한 제2 진동 피크의 높이비가 변하는 발광 스펙트럼이 계산으로부터 얻어진다. 발광 소자에서 광 공진기 구조를 사용하는 경우에, 취출되지 않고 감쇠되는 광 부분의 백분율은, 제1 진동 피크에 대한 제2 진동 피크의 높이비에 크게 좌우된다. 그리하여, 제1 진동 피크에 대한 제2 진동 피크의 높이비는 분자들을 설계하는데 있어서 중요하다.
제1 진동 피크들에 대한 제2 진동 피크들의 높이비들 및 면적비들이 아래에서 설명된다.
도 10 내지 도 13은 제1 진동 피크 및 제2 진동 피크를 제각기 갖는 발광 스펙트럼들을 도시하는 그래프들이다.
도 10을 참조하면, 제1 진동 피크에 대한 제2 진동 피크의 높이비는 0.9이다. 도 11을 참조하면, 제1 진동 피크에 대한 제2 진동 피크의 높이비는 0.8이다. 도 12를 참조하면, 제1 진동 피크에 대한 제2 진동 피크의 높이비는 0.7이다. 도 13을 참조하면, 제1 진동 피크에 대한 제2 진동 피크의 높이비는 0.6이다.
표 2는 도 10 내지 도 13에 나타낸 제1 및 제2 진동 피크들의 높이들 및 면적들을 요약한다.
도 10 내지 도 13에 나타낸 스펙트럼들로부터 얻어진 결과들을 순서대로 표 2에 나타낸다.
Figure 112009077895571-pat00007
이러한 결과들은 제2 진동 피크가 0.7보다 큰 각 스펙트럼의 제2 진동 피크가 50 이상의 면적을 갖는다는 것을 나타낸다.
제2 진동 피크를 갖지 않는 유기 화합물이 설계될 수 있는 것이 바람직하다. 그러나, 유기 화합물은 반드시 탄소-탄소 진동 모드들을 갖는다. 그리하여, 고효율 발광 소자가 제2 진동 피크의 면적보다 큰 면적을 갖는 제1 진동 피크를 갖는 것이 바람직하다. 제1 진동 피크에 대한 제2 진동 피크의 강도비는 0.7 이하이다. 그 강도비에 의해 주어지는 PF는 0.02 이하이다. 제1 진동 피크는 30nm 이하의 반치폭을 갖는다. 이러한 값들을 만족시키는 광 공진기 구조를 갖는 유기 발광 소자는 높은 색 순도 및 바람직한 스펙트럼 형태를 갖는다.
본 발명자들은 0.02 이하의 PF를 갖는 재료를 설계하면, 계산 및 측정은 이러한 재료의 발광 스펙트럼이 제1 진동 피크 및 제2 진동 피크를 갖는 것을 나타낸다는 것을 발견했다. 이러한 재료에서, 제1 진동 피크에 대한 제2 진동 피크의 강도비는 0.7 이하이고 제1 진동 피크는 30nm 이하의 좁은 반치폭을 갖는다. 이러한 재료의 계산된 발광 스펙트럼들과 측정된 발광 스펙트럼들 사이에 대략 ±5 내지 ±10nm의 차이가 있지만, 그 계산된 발광 스펙트럼들과 측정된 발광 스펙트럼들은 실질적으로 동일한 형태를 갖는다.
전술한 바와 같이, 재료의 분자 설계는 이러한 재료가 원하는 파장 및 높은 강도를 갖는 최대 발광 피크를 갖게 한다.
본 실시예의 유기 화합물은 높은 양자 효율 및 좁은 반치폭을 갖기 때문에, 청색 발광 소자들에 적합하고 양호한 색 순도를 가지고 발광한다. 광 공진기 구조를 갖는 발광 소자에 있어서 그 유기 화합물의 사용은 감쇠되는 광 부분을 감소시키고 이러한 발광 소자가 높은 광 취출 효율, 외부 양자 효율, 및 색 순도를 갖게 한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 유기 발광 소자가 이제 설명될 것이다.
유기 발광 소자는 애노드, 캐소드 및 그 사이에 배치된 유기 화합물층들을 포함하고, 애노드와 캐소드는 한쌍의 전극들이다. 유기 발광 소자는 한쌍의 전극들 사이에 배치되는, 유기 화합물이며 발광하는 발광 재료를 포함하는 소자의 유형이다.
발광층이 유기 화합물층들 중 하나일 때, 발광층은 본 발명에 따른 유기 화합물로 만들어지거나 본 발명에 따른 유기 화합물을 포함할 수 있다.
발광층이 본 발명에 따른 유기 화합물을 포함할 때, 본 발명에 따른 유기 화합물은 발광층의 주성분 또는 부성분일 수 있다.
"주성분"이라는 용어는 본 명세서에서 사용될 때 발광층에 포함된 모든 유기 화합물들 중의 하나의 유기 화합물이며, 중량 또는 몰수에 있어서 더 높은 함유율을 갖는 유기 화합물을 의미한다. "부성분"이라는 용어는 본 명세서에서 사용될 때 모든 유기 화합물들 중, 중량 또는 몰수에 있어서 더 낮은 함유율을 갖는 유기 화합물을 의미한다.
주성분인 재료는 호스트 재료라고 불릴 수 있다.
부성분인 재료는 도펀트(게스트) 재료, 발광 어시스트 재료, 또는 전자 주입 재료라고 불릴 수 있다.
본 명세서에서 설계된 발광 재료가 게스트 재료로서 사용될 때, 발광층의 게스트 재료의 함유율은 0.01 내지 20 중량%인 것이 바람직하고 0.5 내지 10 중량%인 것이 더욱 바람직하다.
발광층이 캐리어들을 수송하는 게스트 재료 및 호스트 재료를 포함할 때, 발광 프로세스는 아래의 단계들을 포함한다.
1. 발광층에 전자들을 수송하는 것.
2. 호스트 재료에 여기자들을 생성하는 것.
3. 호스트 재료의 분자들 사이에서 여기 에너지를 전달하는 것.
4. 호스트 재료로부터 게스트 재료로 여기 에너지를 전달하는 것.
위의 단계들에서, 에너지 전달 및/또는 발광은 비활성화(deactivation)와 경쟁적으로 일어난다.
유기 발광 소자의 발광 효율의 향상을 위해서, 발광 중심 재료(예를 들면, 게스트 재료)가 큰 발광 양자 효율을 갖는 것이 바람직하다. 에너지가 호스트 재료와 게스트 재료 사이에서 효율적으로 전달될 수 있는지의 여부는 큰 문제이다. 전도 동안의 발광의 감소의 원인은 현재 명확하지 않고 발광 중심 재료 자체의 변화 또는 발광 중심 재료를 둘러싸고 있는 분자들에 기인한 발광 중심 재료의 환경들의 변화일 수 있다.
유기 발광 소자는 아래에서 더욱 상세하게 설명된다.
애노드, 캐소드, 및 유기 화합물층들을 포함하는 유기 발광 소자는 본 발명에 따른 유기 화합물을 포함한다.
유기 발광 소자는 상기 유기 화합물층들 이외에 애노드와 캐소드 사이에 배치된 다른 유기 화합물층을 더 포함할 수 있다.
유기 발광 소자는 상기 유기 화합물층들을 포함하여 애노드와 캐소드 사이에 배치된 둘 이상의 유기 화합물층들을 포함할 수 있다. 이 경우에, 유기 발광 소자는 다층형 유기 발광 소자라고 불린다.
다층형 유기 발광 소자의 바람직한 예들이 아래에서 설명된다.
다층형 유기 발광 소자의 제1 예는 기판 상에 순서대로 배치된 애노드, 발광층, 및 캐소드를 포함한다. 제1 예는 정공 수송 기능, 전자 수송 기능, 및 발광 기능을 갖는 유기 화합물을 이용하는 데 효과적이거나, 또는 유기 화합물들 각각이 이들 기능들 중 대응하는 기능을 갖는 유기 화합물들을 조합하여 이용하는 데 효과적이다.
다층형 유기 발광 소자의 제2 예는 기판 상에 순서대로 배치된 애노드, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 캐소드를 포함한다. 제2 예는 이들 층들에서 정공 수송 능력과 전자 수송 능력 중 하나 또는 둘 다를 갖는 발광 재료를, 발광 능력을 갖지 않지만 정공 또는 전자 수송 능력을 갖는 재료와 결합하여 이용하는 데 있어서 효율적이다. 정공 또는 전자 수송층은 발광층으로서 기능한다.
다층형 유기 발광 소자의 제3 예는 기판 상에 순서대로 배치된 애노드, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 및 캐소드를 포함한다. 제3 예에서는, 캐리어 수송 기능 및 발광 기능이 분리된다. 각각이 정공 수송 능력, 전자 수송 능력, 또는 발광 능력을 갖는 유기 화합물들이 제3 실시예와 결합하여 적절하게 사용될 수 있다. 제3 예는 재료들을 선택하는 데 있어서 높은 자유도를 가지고 상이한 발광 파장들을 갖는 다양한 유기 화합물들이 사용될 수 있어, 다양한 색의 광이 제3 예로부터 발광될 수 있다. 제3 예의 발광 효율은 캐리어들 또는 여기자들이 효율적으로 발광층에 가두어짐으로써 증가될 수 있다.
다층형 유기 발광 소자의 제4 예는 기판 상에 순서대로 배치된 애노드, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 및 캐소드를 포함한다. 이러한 구성은 애노드와 정공 수송층 사이의 점착력을 개선시키는 데 효과적이며, 정공들의 주입을 개선시키는 데 효과적이고, 애노드와 캐소드 사이에 인가되는 전압을 감소시키는 데 효과적이다.
다층형 유기 발광 소자의 제5 예는 기판 상에 순서대로 배치된 애노드, 정공 수송층, 발광층, 정공/여기자 저지층, 전자 수송층, 및 캐소드를 포함한다. 정공들이 캐소드를 향하여 이동하는 것을 방지하도록 정공/여기자 저지층이 발광층과 전자 수송층 사이에 배치된다. 정공/여기자 저지층에 매우 높은 이온화 포텐셜을 갖는 유기 화합물을 사용하는 것은 제5 예의 발광 효율을 증가시키는 데 효과적이다. 정공/여기자 저지층 및 전자 수송층은 전자 수송층 및 전자 주입층으로 각각 대체될 수 있다. 이것은 캐소드와 전자 수송층 사이의 점착력을 개선하는데 효과적이며, 전자들의 주입을 개선하는 데 효과적이고, 애노드와 캐소드 사이에 인가되는 전압을 감소시키는 데도 효과적이다.
유기 발광 소자는 발광층의 영역에 대응하는 발광 영역을 갖는다.
다층형 유기 발광 소자의 제1 내지 제5 예들은 기본적인 구성만을 가지기 때문에, 유기 발광 소자는 그들의 제1 내지 제5 예에 한정되지 않는다. 유기 발광 소자는 예를 들어, 전극과 유기층 사이에 배치되는 절연층, 접착층 또는 간섭층, 및/또는 상이한 이온화 포텐셜을 갖는 두 개의 서브층을 포함하는 전자 수송층 또는 정공 수송층을 포함할 수 있다.
유기 발광 소자는 발광 중심을 갖는다. 발광 중심은 발광층의 중심, 발광층 내이고 정공 수송층에 근접한 위치, 발광층 내이고 전자 수송층에 근접한 위치, 또는 또다른 위치에 위치할 수 있다. 발광 중심, 발광층, 및 발광층의 편면 또는 양면 상에 배치된 전극과 같은 하나 이상의 미러 반사막들은 미소 광 공진기를 형성한다. 미소 광 공진기에서 공진된 광은 그 공진 주파수에 대응하는 파장을 갖도록 증폭되어 발광될 수 있다.
예를 들어, 반투명 반사층이 기판 상에 형성되고 투명 도전층이 반투명 반사층 상에 형성된다. 제1 예 내지 제5 예 중 하나에서 기술된 것과 같은 그러한 적층 구조가 투명 도전층 상에 제공된다. 발광층으로부터 발광된 광의 일부는 반투명 반사층을 통과하여 투명 기부를 향해 진행하고 발광층으로부터 발광된 광의 나머지 일부는 반투명 반사층에 의해 발광층을 향하여 반사된다. 그리하여, 발광층의 배면 상에 배치된 반투명 반사층 및 전극은 협동하여 광 공진기로서 작동한다.
이러한 경우에, 각 층의 두께는 다음 식을 만족시키도록 설계될 필요가 있다.
nd=(2N-1)λ/4
여기서 n은 그 층의 굴절률이고 d는 발광 중심으로부터 그 층까지의 거리(nm 단위)이며, λ는 발광의 피크 파장이고, N은 양의 정수이다.
유기 발광 소자는 제1 예 내지 제5 예 중 임의의 것의 형태로 사용될 수 있다. 그들의 굴절률을 제외하고 광 공진기 구조를 형성하는 데 사용되는 재료들에 대한 한정은 없다.
유기 발광 소자에서, 공지된 저분자 또는 고분자 정공 수송/주입 화합물, 발광 화합물, 또는 전자 전송/주입 화합물과 같은 화합물이 상기한 유기 화합물, 즉, 발광 재료와 조합하여 사용될 수 있다.
이들 화합물들의 예들이 아래에서 설명된다.
정공 수송/주입 화합물은 정공들이 애노드로부터 쉽게 주입될 수 있고 주입된 정공들이 발광층으로 수송될 수 있도록 높은 정공 이동도를 갖는 것이 바람직하다. 저분자량 또는 고분자량을 갖는 정공 수송/주입 화합물의 예들은, 트리아릴아민 유도체들, 페닐렌디아민 유도체들, 스틸벤 유도체들, 프탈로시아닌 유도체들, 포르피린 유도체들, 폴리비닐카르바졸들, 폴리티오펜들, 및 다른 도전성 중합체들을 포함하지만, 이것에 한정되지는 않는다.
호스트 재료의 예들은 플루오렌 유도체들, 나프탈렌 유도체들, 안트라센 유도체들, 피렌 유도체들, 카르바졸 유도체들, 퀴녹살린 유도체들, 퀴놀린 유도체들과 같은 응축환 화합물들; 트리스(8-퀴놀리노레이토) 알루미늄과 같은 유기 알루미늄 착체들; 유기 아연 착체들; 및 트리페닐아민 유도체들, 폴리플루오렌 유도체들, 및 폴리페닐렌 유도체들과 같은 중합체 유도체들을 포함하지만, 그것들에 한정되지 않는다.
전자 수송/주입 화합물은 캐소드로부터 전자들을 쉽게 주입할 수 있고 주입된 전자들을 발광층으로 수송할 수 있는 재료들로부터 임의적으로 선택될 수 있고, 정공 수송/주입 화합물의 정공 이동도와 전자 수송/주입 화합물의 전자 이동도 사이의 균형을 고려하여 결정된다. 전자 수송/주입 화합물의 예들은 옥사디아졸 유도체들, 옥사졸 유도체들, 피라진 유도체들, 트리아졸 유도체들, 트리아진 유도체들, 퀴놀린 유도체들, 퀴녹살린 유도체들, 페난트롤린 유도체들, 및 유기 알루미늄 착체들을 포함하지만, 그것에 한정되지는 않는다.
애노드를 형성하기 위한 재료들은 큰 일함수를 갖는 것이 바람직하다. 애노드 형성 재료의 예들은 금, 백금, 은, 구리, 니켈, 팔라듐, 코발트, 셀레늄, 바나듐, 및 텅스텐과 같은 금속들; 이들 금속들의 합금들; 산화 주석, 산화 아연, 산화 인듐, 산화 인듐 주석(ITO), 및 산화 인듐 아연(indium zinc oxide)과 같은 금속 산화물들, 및 폴리아닐린, 폴리피롤, 및 폴리티오펜과 같은 도전성 중합체들을 포함한다. 이들 재료들은 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 애노드는 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
캐소드를 형성하기 위한 재료는 작은 일함수를 갖는 것이 바람직하다. 캐소드 형성 재료의 예들은 리튬과 같은 알칼리 금속들; 칼슘과 같은 알칼리 토금속들; 알루미늄, 티타늄, 망간, 은, 납 및 크롬과 같은 금속들; 이들 금속들을 포함하는 마그네슘-은 합금들, 알루미늄-리튬 합금들, 알루미늄-마그네슘 합금들과 같은 합금들; 및 ITO와 같은 금속 산화물들을 포함한다. 이들 재료들은 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 캐소드는 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
유기 발광 소자용 기판의 예들은 금속 기판들; 세라믹 기판들과 같은 불투명 기판들; 유리, 석영, 플라스틱 등으로 만들어진 투명 기판; 컬러 필터 막들; 형광색 변환 필터 막들; 및 유전체 반사 막들을 포함하지만, 그것들에 한정되지 않는다.
유기 발광 소자를 산소, 수분 등으로부터 보호하기 위하여, 보호층 및/또는 밀봉층이 유기 발광 소자 상에 제공될 수 있다. 보호층의 예들은 다이아몬드 박막들, 금속 산화물 막들, 및 금속 질화물 막들과 같은 무기 재료층들; 플루오로카본 막들, 폴리에틸렌 막들, 실리콘 막들, 및 폴리스티렌 막들과 같은 고분자막들; 및 광경화성 수지 막들을 포함한다. 대안적으로, 유기 발광 소자는 유리 또는 금속으로 코팅될 수 있고, 기체 투과 방지막으로 피복되거나, 또는 적당한 밀봉 수지로 패키징될 수 있다.
유기 발광 소자에서, 본 발명에 따른 유기 화합물을 포함하는 층 및 다른 유기 화합물을 포함하는 층은 일반적으로, 진공 증착 공정; 이온화 증착 공정; 스퍼터링 공정; 플라즈마 공정; 또는 적당한 용매를 사용하는, 스핀 코팅 공정, 디핑 공정, 캐스팅 공정, LB(Langmuir-Blodgett) 공정, 또는 잉크젯 공정과 같은 공지의 코팅 공정에 의해 형성된다. 진공 증착 공정, 용액 코팅 공정, 또는 유사한 공정에 의해 형성된 층은 이러한 층에서 결정화 등이 일어나기 어렵기 때문에 양호한 경시 안정성을 갖는다. 코팅 공정은, 막을 형성하기 위해 사용된 적당한 바인더 수지와 조합되어 사용될 수 있다.
바인더 수지의 예들은 폴리비닐카르바졸들, 폴리카보네이트들, 폴리에스테르들, ABS 수지들, 아크릴 수지들, 폴리이미드들, 페놀 수지들, 에폭시 수지들, 실리콘 수지들, 및 요소 수지들을 포함하지만, 이것들로 한정되지 않는다. 이들 수지들은 단독중합체들 또는 공중합체들일 수 있고 단독으로 또는 조합되어 사용될 수 있다. 바인더 수지는 가소제, 산화 방지제, 또는 자외선 흡수제와 같은 공지의 첨가제와 조합되어 사용될 수 있다.
유기 발광 소자는 높은 에너지 효율 및 고휘도를 필요로 하는 제품에 응용가능하다. 유기 발광 소자의 응용들은 표시 장치들, 조명 장치들, 및 프린터들의 광원들 및 액정 표시 장치들의 백라이트들을 포함한다.
표시 장치들은 높은 에너지 효율 및 고시인성(high visibility)을 갖는 경량의 플랫 패널 표시 장치들에 사용될 수 있다. 표시 장치들은 PC 모니터들, 텔레비전들, 및 광고 매체들과 같은 화상 표시 장치들로서 사용될 수 있다. 대안적으로, 표시 장치들은, 촬상 유닛들을 포함하는 디지털 스틸 카메라들 및 디지털 비디오 카메라들과 같은 촬상 장치들의 표시부들에 사용될 수 있다. 화상들은 표시부들 상에 표시된다.
표시 장치들은 레이저 빔 프린터들 및 복사기들과 같은 전자 사진 방식의 화상 형성 장치들의 조작 표시부들에 사용될 수 있다.
레이저 빔 프린터들 및 복사기들과 같은 전자 사진 방식의 화상 표시 장치들의 감광체들 상에 잠상들을 형성하기 위해 사용되는 광원들로서 표시 장치들이 사용될 수 있다. 복수의 독립적으로 어드레스 가능한 유기 발광 소자들이 어레이되고 (또는 직선적으로 배치되고) 원하는 광이 감광 드럼에 인가되는 방식으로 잠상이 형성될 수 있다. 유기 발광 소자의 사용은 광원, 다면경, 다양한 광학 렌즈들 등을 저장하기 위한 공간을 감소시키는 데 효과적이다.
조명 장치들 및 백라이트들에 대하여, 유기 발광 소자에 기인한 에너지 절약 효과들이 기대될 수 있다. 유기 발광 소자는 평면 광원으로서 사용될 수 있다.
컬러 필터 막, 형광색 변환 필터 막, 및/또는 유전체 반사막이, 유기 발광 소자를 갖는 기판 상에 또는 기판의 상부에 제공되는 방식으로 광의 색이 제어될 수 있다. 발광은 박막 트랜지스터(thin-film transistor: TFT)가 기판 상에 제공되고 유기 발광 소자에 접속되는 방식으로 제어될 수 있다. 조명 장치는 유기 발광 소자와 동일한 구성의 복수의 유기 발광 소자들이 행렬 패턴으로, 즉, 평면 내의 방향으로 배치되는 방식으로 형성될 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치(1)가 이제 기술될 것이다. 표시 장치는 제1 실시예 또는 제2 실시예에 따른 유기 발광 소자와 동일한 구성의 복수의 유기 발광 소자들(24)을 포함하고, 또한 유기 발광 소자들(24)에 전기 신호를 공급하는 유닛들을 포함한다. 액티브 매트릭스 어드레싱을 예로 들어, 도 14 내지 도 17을 참조하여 표시 장치(1)가 아래에서 상세하게 설명된다.
도 14는, 유기 발광 소자(24) 및 상기 유닛들을 포함하는 표시 장치(1)의 모식도이다.
도 15는, 화소들(14), 정보 신호선들 I, 게이트 선택선들 G, 및 전류 공급선들 C에 접속된 화소 회로들(15) 중 하나의 모식도이다.
유기 발광 소자들(24)에 전기 신호들을 공급하는 유닛들은 도 14에 나타낸 주사 신호 드라이버(11), 정보 신호 드라이버(12), 및 전류 공급원(13) 및 도 15에 나타낸 화소 회로들(15)에 대응한다.
도 14를 참조하면, 주사 신호 드라이버(11), 정보 신호 드라이버(12), 및 전류 공급원(13)이 표시 장치(1)에 배치되고 게이트 선택선들 G, 정보 신호선들 I, 및 전류 공급선들 C에 각각 접속된다. 도 15에 나타낸 바와 같이, 화소 회로들(15)은 게이트 선택선들 G와 정보 신호선들 I의 교차부들에 위치한다. 화소들(14)은 유기 발광 소자들(24)을 포함하고 화소 회로들(15)에 대응하도록 배치된다. 유기 발광 소자들(24)은 광점들의 형태로 도시된다. 유기 발광 소자들(24)은 상부 전극에 공통적으로 접속될 수 있거나 상부 전극들에 개별적으로 접속될 수 있다.
주사 신호 드라이버(11)는 게이트 선택선들 G1, G2, G3, ..., Gn을 순차적으로 선택한다. 이 동작과 동기하여서, 정보 신호 드라이버(12)로부터 정보 신호 선들 I1, I2, I3, ..., In들 중 대응하는 하나를 통하여 각 화소 회로(15)에 화상 신호가 인가된다.
화소들(14)의 동작이 아래에서 설명된다. 도 16은 도 14에 나타낸 것과 같은 표시 장치(1)에 배치되는 각 화소(14)를 형성하는 회로(2)의 도면이다. 도 16을 참조하면, 유기 발광 소자들(24) 중 대응하는 하나가 발광하도록 하기 위해 제2 박막 트랜지스터(제2 TFT)(23)가 전류를 제어한다. 회로(2)에서, 게이트 선택선 Gi로의 선택 신호의 인가는 제1 TFT(21)가 턴 온되도록 함으로써, 화상 신호 Ii가 캐패시터 Cadd(22)에 인가되어, 도 16에 나타낸 바와 같은 제2 박막 트랜지스터(TFT)(23)의 게이트 전압을 결정한다. 제2 TFT(23)의 게이트 전압에 의존하여 전류가 전류 공급선 Ci를 통하여 대응하는 유기 발광 소자(24)에 공급된다. 제2 TFT(23)의 게이트 전압은 제1 TFT(21)가 주사되고 다음에 선택될 때까지 캐패시터 Cadd(2)에 의해 유지된다. 그리하여, 다음에 주사가 행해질 때까지 유기 발광 소자(24)를 통하여 전류가 연속적으로 흐른다. 이것은 유기 발광 소자(24)가 1프레임 동안 연속적으로 발광하게 한다.
각 유기 발광 소자(24)의 전극들 사이에 인가되는 전압은 박막 트랜지스터에 의하여 제어될 수 있고 그리하여 유기 발광 소자들(24)은 도시되지 않은 전압 프로그래밍형 표시 장치에 사용될 수 있다.
표시 장치(1)는 풀 컬러 표시 장치일 수 있다. 풀 컬러 표시 장치는 각각이 풀 컬러 발광을 제공할 수 있는 복수의 화소들을 포함한다. 이들 화소들은 각각 복수의 부화소들을 포함하고, 예를 들어, 적색, 녹색 및 청색 중 하나에 대응하는 광을 각 부화소가 발광하는 3개의 부화소를 포함할 수 있다. 각각의 부화소들은 유기 발광 소자들 중 대응하는 하나를 포함한다.
도 17은 도 14에 나타낸 표시 장치(1)에 사용된 예시적인 TFT 기판(3)의 단면 모식도이다. TFT 기판(3)의 구성은 TFT 기판(3)을 제조하는 단계들을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
도 17에 나타낸 TFT 기판(3)의 제조에서, TFT들 및 유기층(organic layer)들과 같은 부재들을 보호하기 위한 방습층(32)이 코팅에 의해 유리 등으로 이루어진 기판(31) 상에 형성된다. 방습층(32)을 형성하기 위해 사용되는 재료는 이산화 실리콘, 이산화 실리콘과 질화 실리콘의 혼합물 등이다. 크롬과 같은 금속층이 방습층(32) 상에 스퍼터링에 의해 피착되고 그 후 미리 정해진 회로 형상으로 패터닝되어, 게이트 전극들(33)이 형성된다.
게이트 전극들(33) 및 방습층(32) 위에 PECVD(plasma-enhanced chemical vapor deposition) 공정, CCVD(catalytic chemical vapor deposition) 공정, 또는 유사한 공정에 의해 이산화 실리콘 등의 층이 피착되고 그 후 패터닝됨으로써, 게이트 절연층들(34)이 형성된다. PECVD 공정 또는 유사한 공정에 의해 실리콘층이 게이트 절연층들(34) 및 방습층(32) 위에 피착되고 그 후 원형으로 패터닝되어, 반도체층들(35)이 형성된다. 필요에 따라, 패터닝 전에 290℃ 또는 그보다 높은 온도에서 실리콘층을 어닐링할 수 있다.
드레인 전극들(36) 및 소스 전극들(37)이 반도체층들(35) 상에 제공되고, 그에 의해 TFT들(38)이 제조되어, 그에 의해 도 16에 나타낸 바와 같은 그러한 회로가 형성된다. 절연층(39)이 TFT들(38) 위에 형성된다. 소스 전극들(37)이 유기 발광 소자들을 위해 금속으로 만들어지는 애노드들(311)에 접속되도록 콘택트 홀들(스루홀들)(310)이 절연층(39)에 형성된다.
단층 또는 다층 구조를 갖는 유기층들(312) 및 캐소드들(313)이 이 순서대로 애노드들(311) 상에 피착되어, TFT 기판(3)이 얻어진다. 유기 발광 소자들의 열화를 방지하기 위해서, 제1 보호층(314) 및/또는 제2 보호층(315)이 캐소드들(313) 위에 제공될 수 있다. 표시 장치(1)는 유기 발광 소자들을 포함하고 그리하여 구동될 때 장시간 동안 고품질의 화상을 안정적으로 표시할 수 있다.
표시 장치(1)에서, 사용되는 스위칭 소자는 특별히 한정되지는 않고, 단결정 실리콘 기판, MIM 소자, 비정질 실리콘 기판, 및/또는 유사한 것이 사용될 수 있다.
단층 구조 또는 다층 구조를 갖는 유기 발광층들 및 애노드층들이 이 순서대로 ITO 전극들 상에 피착됨으로써, 유기 발광 표시 패널이 획득될 수 있다. 유기 발광 표시 패널은 본 발명에 따른 유기 화합물을 포함하고 그리하여 구동될 때 장시간 동안 고품질의 화상을 안정적으로 표시할 수 있다.
각 소자로부터 광이 취출되는 방향에 대하여, 광 공진기 구조가 유지될 수 있다. 소자는 하부 발광형(bottom emission type)(광이 소자의 기판측으로부터 취출됨) 또는 상부 발광형(top emission type)(광이 기판의 반대측으로부터 취출됨)일 수 있다.
<예들>
본 발명은 예들을 참조하여 아래에서 상세하게 더 설명된다. 본 발명은 예들에 한정되지 않는다.
예 1
본 예에서, 이하의 식을 갖는 유기 화합물(1)이 설계되고 그 스펙트럼이 계산되었다.
Figure 112009077895571-pat00008
유기 화합물(1)의 PF는 수학식 6으로부터 계산되었고, 탄소 원자들의 평면 내 신축 모드에 대응하는 파수(1,300 내지 1,670cm-1)가 합에서 R에 대해 특정되었고 유기 화합물(1)의 분자에 포함된 탄소 원자들의 수는 Nbasis에 대해 특정되었다.
도 18은 유기 화합물(1)의 계산된 Huang-Rhys 인자를 도시한다. 도 19는 유기 화합물(1)의 계산된 발광 스펙트럼을 도시한다. 도 19는 그의 계산된 발광 스펙트럼이 제1 진동 피크 및 제2 진동 피크를 가지고 제1 진동 피크에 대한 제2 진동 피크의 강도비가 0.7 이하임을 나타낸다.
예 2
본 예에서, 이하의 식을 갖는 유기 화합물(2)이 설계되고 그 스펙트럼이 계산되었다.
Figure 112009077895571-pat00009
유기 화합물(2)의 PF는 예 1에서 설명된 것과 동일한 방식으로 계산되었다.
도 20은 유기 화합물(2)의 계산된 Huang-Rhys 인자를 나타낸다. 도 21은 유기 화합물(2)의 계산된 발광 스펙트럼을 나타낸다.
비교예 1
본 비교예에서, 이하의 식을 갖는 유기 화합물(3)이 설계되고 그 스펙트럼이 계산되었다.
Figure 112009077895571-pat00010
유기 화합물(3)의 PF는 예 1에서 설명된 것과 동일한 방식으로 계산되었다.
도 22는 유기 화합물(3)의 계산된 Huang-Rhys 인자를 나타낸다. 도 23은 유기 화합물(3)의 계산된 발광 스펙트럼을 나타낸다.
비교예 2
본 비교예에서, 이하의 식을 갖는 유기 화합물(4)이 설계되고 그 스펙트럼이 계산되었다.
Figure 112009077895571-pat00011
유기 화합물(4)의 PF는 예 1에서 설명된 것과 동일한 방식으로 계산되었다.
도 24는 유기 화합물(4)의 계산된 Huang-Rhys 인자를 나타낸다. 도 25는 유기 화합물(4)의 계산된 발광 스펙트럼을 나타낸다.
비교예 3
본 비교예에서, 이하의 식을 갖는 유기 화합물(5)이 설계되고 그 스펙트럼이 계산되었다.
Figure 112009077895571-pat00012
유기 화합물(5)의 PF는 예 1에서 설명된 것과 동일한 방식으로 계산되었다.
도 26은 유기 화합물(5)의 계산된 Huang-Rhys 인자를 나타낸다. 도 27은 유기 화합물(5)의 계산된 발광 스펙트럼을 나타낸다.
비교예 4
본 비교예에서, 이하의 식을 갖는 유기 화합물(6)이 설계되고 그 스펙트럼이 계산되었다.
Figure 112009077895571-pat00013
유기 화합물(6)의 PF는 예 1에서 설명된 것과 동일한 방식으로 계산되었다. 그 결과, 그 PF는 0.0521로 결정되었다.
도 28은 유기 화합물(6)의 계산된 Huang-Rhys 인자를 나타낸다. 도 29는 유기 화합물(6)의 계산된 발광 스펙트럼을 나타낸다.
표 3은 예 1 및 2와 비교예 1 내지 4의 유기 화합물들의 PF들을 요약한다.
Figure 112009077895571-pat00014
표 3으로부터 명백한 바와 같이, 예 1 및 2의 유기 화합물들의 계산된 PF들은 0.02 이하이고, 비교예 1 내지 4의 것들은 0.02를 초과한다. 예 1 및 2의 유기 화합물들은 각각 제1 진동 피크 및 제2 진동 피크를 갖는 발광 스펙트럼을 가지고, 제1 진동 피크에 대한 제2 진동 피크의 강도비가 0.7 이하이다.
이들 결과들에 기초하여, 위의 유기 화합물들을 실제로 합성하거나 상업적으로 획득하였다. 각 유기 화합물들의 1×10-5mol/L 톨루엔 용액을 준비하여 350nm의 여기 파장에서 히타치 F-4500 분광 광도계로 분석하는 방식으로 발광 스펙트럼을 측정하였다. 유기 화합물들 중 일부의 합성들이 아래에 설명된다.
합성 1
이하의 화합물들은 Chem . Commun ., 2005, 21722174, p.2172에 나타낸 Scheme 1을 참조하여 합성되었다.
Figure 112009077895571-pat00015
예 1에서 설명된 유기 화합물(1)은, J. Org . Chem., 2003, 68, 883-887, p. 884에 나타낸 도 2에 열거된 것과 실질적으로 동일한 조건들 하에서 상기 화합물들로부터 이하와 같이 합성되었다.
Figure 112009077895571-pat00016
합성 2
비교예 3에서 설명된 유기 화합물(5)은 J. Am . Chem . Soc ., 2004, 126, 15974-15975에 나타낸 Scheme 1 및 J. Org . Chem ., 1964, 29(10), 3129을 참조하여 이하와 같이 합성되었다.
Figure 112009077895571-pat00017
합성 3
예 2에서 설명된 유기 화합물(2)은 합성 1 및 2에서 설명된 반응들에 따라 이하와 같이 합성되었다.
Figure 112009077895571-pat00018
예 1 및 2와 비교예 1 내지 3으로부터 얻어진 결과들을 도 30 내지 도 40에 나타낸다. 도 30은 예 1에 설명된 유기 화합물의 구조 및 예 1에서 설명된 유기 화합물의 톨루엔 용액의 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다. 도 31은 예 2에 설명된 유기 화합물의 구조 및 예 2에서 설명된 유기 화합물의 톨루엔 용액의 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다. 도 32는 비교예 1에 설명된 유기 화합물의 구조 및 비교예 1에서 설명된 유기 화합물의 톨루엔 용액의 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다. 도 33은 비교예 2에 설명된 유기 화합물의 구조 및 비교예 2에서 설명된 유기 화합물의 톨루엔 용액의 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다. 도 34는 비교예 3에서 설명된 유기 화합물의 구조 및 비교예 3에서 설명된 유기 화합물의 톨루엔 용액의 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
예 1 및 2와 비교예 1 내지 3에 설명된 유기 화합물들 각각의 계산된 발광 스펙트럼과 측정된 발광 스펙트럼은 유사한 파형을 갖는다. 이것은 Huang-Rhys 인자에 기초한 양자 화학 계산이 유기 화합물의 발광 스펙트럼의 파형을 예측하는데 효과적이라는 것을 나타낸다.
각각 0.02 이하의 PF를 갖는 유기 화합물들의 측정된 발광 스펙트럼들은 O-O 진동에 기인한 제1 진동 피크, 및 제2 진동 피크를 가지고, 제1 진동 피크에 대한 제2 진동 피크의 강도비는 0.7 이하이다. 제1 진동 피크는 30nm 이하의 반치폭을 갖는다. 이것은 유기 발광 소자에 가장 적합한 분자(유기 화합물)가 설계될 수 있다는 것을 나타낸다.
예 3
본 예에서, 이하의 식을 갖는 유기 화합물(7)이 설계되고 그 스펙트럼이 계산되었다.
Figure 112009077895571-pat00019
유기 화합물(7)의 PF는 수학식 6으로부터 계산되었고, 탄소 원자들의 평면 내 신축 모드에 대응하는 파수(1,300 내지 1,670cm-1)가 합에서 R에 대해 특정되었고 유기 화합물(7)의 치환기인 페닐기의 탄소 원자들이 아닌, 유기 화합물(7)의 분자에 포함된 탄소 원자들의 수(유기 화합물(7)에 대하여는 34개)는 Nbasis에 대해 특정되었다.
도 35는 유기 화합물(7)의 계산된 Huang-Rhys 인자를 나타낸다. 도 36은 유기 화합물(7)의 계산된 발광 스펙트럼을 나타낸다.
예 4
본 예에서, 이하의 식을 갖는 유기 화합물(8)이 설계되고 그 스펙트럼이 계산되었다.
Figure 112009077895571-pat00020
유기 화합물(8)의 PF는 예 3에서 설명된 것과 동일한 방식으로 계산되었다.
도 37은 유기 화합물(8)의 계산된 Huang-Rhys 인자를 나타낸다. 도 38은 유기 화합물(8)의 계산된 발광 스펙트럼을 나타낸다.
예 5
본 예에서, 이하의 식을 갖는 유기 화합물(9)이 설계되고 그 스펙트럼이 계산되었다.
Figure 112009077895571-pat00021
유기 화합물(9)의 PF는 예 3에서 설명된 것과 동일한 방식으로 계산되었다.
도 39는 유기 화합물(9)의 계산된 Huang-Rhys 인자를 나타낸다. 도 40은 유기 화합물(9)의 계산된 발광 스펙트럼을 나타낸다.
예 6
본 예에서, 이하의 식을 갖는 유기 화합물(10)이 설계되고 그 스펙트럼이 계산되었다.
Figure 112009077895571-pat00022
유기 화합물(10)의 PF는 예 3에서 설명된 것과 동일한 방식으로 계산되었다.
도 41은 유기 화합물(10)의 계산된 Huang-Rhys 인자를 나타낸다. 도 42는 유기 화합물(10)의 계산된 발광 스펙트럼을 나타낸다.
표 4는 예 1 내지 6의 유기 화합물들의 PF들을 요약한다.
Figure 112009077895571-pat00023
표 4로부터 명백한 바와 같이, 예 1 내지 4의 유기 화합물들은 치환기를 포함하지 않고 0.02 이하의 PF를 가지며, 예 5 및 6의 유기 화합물들은 치환기들을 포함하고 0.02 이하의 PF를 갖는다. 즉, 예 l 내지 4의 유기 화합물들의 PF들은 예 5 및 6의 것들과 크게 상이하지 않다.
각 유기 화합물의 1×10-5mol/L 톨루엔 용액을 준비하여 350nm의 여기 파장에서 히타치 F-4500 분광 광도계로 분석하는 방식으로 예 3 및 6의 유기 화합물들의 발광 스펙트럼을 측정하였다.
도 43은 예 6의 유기 화합물의 발광 스펙트럼을 도시한다. 도 44는 예 3의 유기 화합물의 발광 스펙트럼을 도시한다. 예 6의 유기 화합물이 치환기들을 포함함에도 불구하고, 예 3 및 6의 유기 화합물들의 발광 스펙트럼들은 서로 크게 상이하지 않다. 예 3 및 6의 유기 화합물들은 0.02 이하의 PF를 갖는다. 그 유기 화합물들의 발광 스펙트럼들은 O-O 진동에 기인한 제1 진동 피크, 및 제2 진동 피크를 가지고 제1 진동 피크에 대한 제2 진동 피크의 강도비는 0.7 이하이다. 제1 진동 피크는 30nm 이하의 반치폭을 갖는다.
비교예 5 내지 8
아래의 유기 화합물들의 PF들이 결정되었다. 표 5는 그 결과들을 요약한다.
Figure 112009077895571-pat00024
표 5로부터 명백한 바와 같이, 비교예 5 내지 8의 유기 화합물들은 0.02를 초과하는 PF를 갖는다.
예 7과 비교예 8 및 9
예 7과 비교예 8 및 9 각각에서, 제2 실시예에서 설명된 다층형 유기 발광 소자의 5번째 예에서 나타낸 바와 같이, 애노드, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 및 캐소드를 포함하는 유기 발광 소자가 준비되었다.
유기 발광 소자는 아래의 절차에 의해 준비되어 광 공진기 구조를 갖는다.
지지부재로서 기능하는 유리 기판 상에 스퍼터링에 의해 알루미늄 합금(Al-Nd)가 피착되어 애노드의 반사부가 100nm의 두께를 가지도록 형성되었다. 애노드의 투명부는 ITO를 이용한 스퍼터링에 의해 80nm의 두께를 가지도록 형성되었다. 아크릴 수지로 이루어지고 두께가 1.5μm인 소자 분리층이 애노드 주위에 제공되었고 3mm의 반지름을 갖는 개구가 거기에 형성되었다. 유리 기판은 아세톤 및 이소프로필 알콜(isopropyl alcohol, IPA)을 이 순서로 이용하여 초음파 세정되었고, 끓는 IPA를 이용하여 세정되었으며, 그 후 건조되었다. 또한, 유리 기판의 표면에는 UV/오존 세정을 행했다.
10-5Pa의 압력을 갖는 진공 챔버에서, 저항 가열 진공 피착에 의해 아래의 유기층들은 연속적으로 애노드 상에 형성되었고, 그 후 캐소드가 산화 인듐 아연(IZO)을 이용하여 스퍼터링에 의해 유기층들의 상부에 형성되었다. 애노드는 30nm의 두께를 가졌고 투명했다. 이들 구성 요소들을 갖는 유리 기판은 질소 분위기에서 밀봉되었다.
위의 절차에 의해 유기 발광 소자가 획득되었다.
예 7에서 사용된 게스트 재료는 분자 궤도 계산에 의해 설계되었고, 이하의 식을 갖는 유기 화합물 G-1이었다.
Figure 112009077895571-pat00025
비교예 8에서 사용된 게스트 재료는 0.41의 PF를 갖고, 진동 구조를 갖지 않으며, 이하의 식을 갖는 유기 화합물 G-2였다.
Figure 112009077895571-pat00026
비교예 9에서 사용된 게스트 재료는 진동 구조를 가지고, 제1 진동 피크에 대한 제2 진동 피크의 강도비가 약 0.9인 발광 스펙트럼 및 이하의 식을 갖는 유기 화합물 G-3이었다.
Figure 112009077895571-pat00027
정공 주입층은 95nm의 두께를 가졌고 이하의 식을 갖는 유기 화합물 H-1로 이루어졌다.
Figure 112009077895571-pat00028
정공 수송층은 10nm의 두께를 가졌고 이하의 식을 갖는 유기 화합물 H-2로 이루어졌다.
Figure 112009077895571-pat00029
발광층은 35nm의 두께를 가졌고 이하의 식을 갖는 유기 화합물 H-3으로 이루어졌다.
Figure 112009077895571-pat00030
사용된 게스트 재료는 예시적인 화합물이며 2%의 중량 함유량(weight content)을 가졌다.
전자 수송층은 10nm의 두께를 가졌고 이하의 식을 갖는 유기 화합물 H-4로 이루어졌다.
Figure 112009077895571-pat00031
전자 주입층은 70nm의 두께를 가졌고 이하의 식을 갖는 유기 화합물 H-5를 중량에 있어서 80% 함유하였으며, Li를 중량에 있어서 20% 함유하였다.
Figure 112009077895571-pat00032
유기 화합물들 G1 내지 G3는 350nm의 여기 파장에서 히타치 F-4500 분광 광도계를 이용하여, 각 유기 화합물의 1×10-5mol/L의 톨루엔 용액이 분석되는 방식으로 발광 스펙트럼(포토루미네센스 스펙트럼)을 측정하였다.
도 45는 유기 화합물 G1의 포토루미네센스 스펙트럼을 도시한다. 도 46은 예 7의 유기 발광 소자의 발광 스펙트럼을 도시한다.
도 47은 유기 화합물 G2의 포토루미네센스 스펙트럼을 도시한다. 도 48은 비교예 8의 유기 발광 소자의 발광 스펙트럼을 도시한다.
도 49는 유기 화합물 G3의 포토루미네센스 스펙트럼을 도시한다. 도 50은 비교예 9의 유기 발광 소자의 발광 스펙트럼을 도시한다.
비교예 10
두께가 115nm인 정공 주입층을 포함한다는 것 외에는 예 7의 유기 발광 소자와 동일한 구성의 유기 발광 소자가 준비되었다. 도 51은 유기 발광 소자의 발광 스펙트럼을 도시한다.
예 7과 비교예 8 및 9에서 사용된 재료들의 포토루미네센스(PL)가, 예 7과 비교예 8 및 9의 유기 발광 소자들의 일렉트로루미네센스(EL)와 비교되었고, 그것은 표 6에 요약된 바와 같으며, 유기 발광 소자들은 광학 간섭을 이용한다.
Figure 112009077895571-pat00033
표 6에 나타낸 결과로부터 명확한 바와 같이, 광학 간섭을 이용하는 광 공진기 구조들을 포함하는 유기 발광 소자들은 증가된 색 순도를 가졌다. 광학 간섭을 이용하는 발광 소자에서, 좁은 반치폭을 갖는 발광 스펙트럼을 갖는 재료를 사용하는 경우에, 재료의 발광 손실이 감소될 수 있다.
도 51로부터 명확한 바와 같이, 광 공진기 구조로부터의 광학 간섭 경로의 시프트는 광의 파형이 크게 시프트되게 하고 또한 색도를 필요한 색도보다 훨씬 떨어지게 한다. 본 명세서에서 설계된 유기 화합물은 광 공진기 구조의 사용에 의해 장점들을 나타낼 수 있다.
결과들 및 고찰들
양자 화학 계산으로부터 결정된 0.02의 PF를 갖는 유기 화합물은 진동 구조 및 발광 스펙트럼을 가지고 그 발광 스펙트럼은 반치폭이 30nm 이하인 제1 진동 피크, 및 제2 진동 피크를 갖는다. 제1 진동 피크에 대한 제2 진동 피크의 강도비는 0.7 이하이다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 그러한 유기 화합물을 포함하고 이하의 식에 의해 주어지는 광학적 두께 nd를 갖는 광 공진기 구조를 갖는다.
nd=(2N-1)λ/4
여기서 n은 굴절률이고 d는 발광 중심으로부터의 거리이며, λ는 발광의 피크 파장이고, N은 양의 정수이다. 그리하여, 유기 발광 소자는, 넓은 반치폭을 갖는 유기 화합물들을 포함하는 유기 발광 소자들에 비하여 낮은 발광 손실 및 높은 색 순도를 갖는다.
본 발명이 예시적인 실시예들을 참조하여 기술되었지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예들에 한정되지 않는다는 것이 이해되어야 할 것이다. 이하의 청구항들의 범위는 그러한 모든 변형들 및, 등가의 구조들과 기능들을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.
도 1은 반치폭의 단파장 영역과 장파장 영역을 도시하는 그래프이다.
도 2는 시감도 곡선을 도시하는 그래프이다.
도 3은 발광 스펙트럼 1 내지 3을 도시하는 그래프이다.
도 4는 광 공진기 구조에서 사용되는 유기 화합물의 포토루미네센스 스펙트럼과 유기 화합물의 일렉트로루미네센스 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 5는 스펙트럼 A, B, 및 C를 도시하는 그래프이다.
도 6은 제1 진동 피크의 반치폭 및 제2 진동 피크의 반치폭 사이의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 7은 호스트 재료와 게스트 재료 각각의 최고 점유 분자 궤도(HOMO), 최저 점유 분자 궤도(LUMO), 및 발광 중심을 나타내는 도면이다.
도 8은 정상 진동 모드에 기인한 발광 스펙트럼의 진동 프로그레션을 나타내는 도면이다.
도 9는 여기 상태와 기저 상태 사이의 정상 진동 좌표의 시프트를 도시하는 도면이다.
도 10은 제1 진동 피크와 제2 진동 피크를 갖는 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 11은 제1 진동 피크와 제2 진동 피크를 갖는 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 12는 제1 진동 피크와 제2 진동 피크를 갖는 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 13은 제1 진동 피크와 제2 진동 피크를 갖는 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 14는 유기 발광 소자들, 및 유기 발광 소자들에 전기 신호들을 공급하는 유닛들을 포함하는 디스플레이 장치의 모식도이다.
도 15는 화소에 접속된 화소 회로, 정보 신호선, 게이트 선택선, 및 전류 공급선의 모식도이다.
도 16은 화소를 형성하는 회로의 도면이다.
도 17은 TFT 기판의 횡단면 모식도이다.
도 18은 유기 화합물(1)의 계산된 Huang-Rhys 인자를 도시하는 그래프이다.
도 19는 유기 화합물(1)의 계산된 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 20은 유기 화합물(2)의 계산된 Huang-Rhys 인자를 도시하는 그래프이다.
도 21은 유기 화합물(2)의 계산된 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 22는 유기 화합물(3)의 계산된 Huang-Rhys 인자를 도시하는 그래프이다.
도 23은 유기 화합물(3)의 계산된 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 24는 유기 화합물(4)의 계산된 Huang-Rhys 인자를 도시하는 그래프이다.
도 25는 유기 화합물(4)의 계산된 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 26은 유기 화합물(5)의 계산된 Huang-Rhys 인자를 도시하는 그래프이다.
도 27은 유기 화합물(5)의 계산된 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 28은 유기 화합물(6)의 계산된 Huang-Rhys 인자를 도시하는 그래프이다.
도 29는 유기 화합물(6)의 계산된 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 30은 예 1에서 설명된 유기 화합물의 구조 및 예 1에서 설명된 유기 화합물의 톨루엔 용액의 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 31은 예 2에서 설명된 유기 화합물의 구조 및 예 2에서 설명된 유기 화합물의 톨루엔 용액의 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 32는 비교예 1에서 설명된 유기 화합물의 구조 및 비교예 1에서 설명된 유기 화합물의 톨루엔 용액의 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 33은 비교예 2에서 설명된 유기 화합물의 구조 및 비교예 2에서 설명된 유기 화합물의 톨루엔 용액의 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 34는 비교예 3에 설명된 유기 화합물의 구조 및 비교예 3에서 설명된 유기 화합물의 톨루엔 용액의 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 35는 유기 화합물(6)의 계산된 Huang-Rhys 인자를 도시하는 그래프이다.
도 36은 유기 화합물(6)의 계산된 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 37은 유기 화합물(7)의 계산된 Huang-Rhys 인자를 도시하는 그래프이다.
도 38은 유기 화합물(7)의 계산된 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 39는 유기 화합물(8)의 계산된 Huang-Rhys 인자를 도시하는 그래프이다.
도 40은 유기 화합물(8)의 계산된 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 41은 유기 화합물(9)의 계산된 Huang-Rhys 인자를 도시하는 그래프이다.
도 42는 유기 화합물(9)의 계산된 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 43은 예 6의 유기 화합물의 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 44는 예 3의 유기 화합물의 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 45는 유기 화합물 G1의 포토루미네센스 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 46은 예 7의 유기 발광 소자의 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 47은 유기 화합물 G2의 포토루미네센스 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 48은 비교예 8의 유기 발광 소자의 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 49는 유기 화합물 G3의 포토루미네센스 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 50은 비교예 9의 유기 발광 소자의 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 51은 비교예 10의 유기 발광 소자의 발광 스펙트럼을 도시한다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 표시 장치
3: TFT 기판
11: 주사 신호 드라이버
12: 정보 신호 드라이버
13: 전류 공급원
14: 화소
15: 화소 회로
21: 제1 TFT
23: 제2 TFT
24: 유기 발광 소자

Claims (6)

  1. 제1 전극;
    제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 발광층
    을 포함하고,
    상기 발광층은, 피크 파장이 430 내지 480nm인 포토루미네센스 광을 발광하는 유기 화합물을 포함하고, 상기 유기 화합물은 Huang-Rhys 인자들로부터 계산된 프로파일 인자가, 1,300 내지 1,680cm-1의 파수에서 0.02 이하인, 유기 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은 반사면을 갖는 부재와 접촉하고, 상기 반사면은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되지 않고, 상기 제2 전극은 광 취출면에 근접하여 위치하고, 상기 발광층으로부터 발광된 광은 상기 반사면에 의해 반사되고 그 후 상기 광 취출면을 통하여 취출되며, 상기 발광층으로부터 상기 반사면까지의 광경로는 이하의 식
    L=(2N-1)λ/4+Φ
    에 의해 주어지며, 여기서 L은 상기 발광층으로부터 상기 반사면까지의 광경로이고, λ는 상기 발광층으로부터 발광된 광의, nm 단위의 피크 파장이고, N은 양의 정수이고, Φ는 위상 시프트이며 0≤Φ≤ 2π인, 유기 발광 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전극은 캐소드이고 상기 반사면을 가지며, 상기 제2 전극은 애노드인, 유기 발광 소자.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 유기 화합물은 5원환(five-membered ring)을 포함하는 방향족 화합물이고, 제1 진동 피크 및 제2 진동 피크를 갖는 발광 스펙트럼을 가지며, 상기 제1 진동 피크는 반치폭(full width at half maximum)이 30nm 이하이고, 상기 제1 진동 피크에 대한 상기 제2 진동 피크의 강도비는 0.7 이하인, 유기 발광 소자.
  5. 화상 표시 장치이며,
    제2항에 따른 유기 발광 소자와 동일한 구성의 유기 발광 소자들을 포함하는 복수의 화소들; 및
    상기 화소들에 전기 신호들을 공급하는 유닛들
    을 포함하는, 화상 표시 장치.
  6. 촬상 시스템이며,
    제5항에 따른 화상 표시 장치를 포함하는 표시부; 및
    촬상 유닛
    을 포함하고,
    상기 표시부는 상기 촬상 유닛에 의해 촬상된 화상을 표시하는, 촬상 시스템.
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