KR20220046596A - Oled 디스플레이를 위한 공통 rgb 공진 층 - Google Patents

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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

공진 층을 갖는 유기 발광 다이오드(OLED) 디바이스를 설계하는 컴퓨터 구현 방법. 본 방법은 적색, 녹색 및 청색 반사율 값을 각각 생성하기 위해 적색, 녹색 및 청색 스펙트럼의 반사율을 계산하는 단계를 포함한다. 공진 층의 두께 및 가능하게는 재료는 적색, 녹색 및 청색 반사율 값이 서로 실질적으로 동일하거나 또는 서로의 특정 편차 범위 내에 있도록 선택된다. OLED 디바이스는 다수의 공진 층을 가질 수 있으며, 이 경우 공진 층의 두께 및 재료는 실질적으로 동일한 적색, 녹색 및 청색 반사율을 제공하도록 선택된다.

Description

OLED 디스플레이를 위한 공통 RGB 공진 층
공진 층은 유기 발광 다이오드(OLED) 방출 스택에서 극히 유용한 요소이다. 이들은 이러한 디스플레이의 높은 성능을 가능하게 하는 데 중요하다.
낮은 색 변이 및 높은 백색점 효율(white point efficiency)을 보장하는 공진 층에 대한 설계 기준이 필요하다.
공진 층을 갖는 OLED 디바이스를 설계하는 컴퓨터 구현 방법은 OLED 디바이스의 적색, 녹색 및 청색 스펙트럼의 반사율을 계산하여 각각 적색, 녹색 및 청색 반사율 값을 생성하는 단계를 포함한다. 이 방법은 적색, 녹색 및 청색 반사율 값이 서로 실질적으로 동일하거나 서로의 특정 편차 범위 내에 있도록 공진 층의 두께를 선택하는 단계를 또한 포함한다.
본 방법에 따라 설계된 OLED 디바이스는 하기 순서로 배열된 구성요소들: 기재(substrate); 제1 전극; 방출 층; 제2 전극; 공진 층; 및 봉지재 층을 포함한다. 공진 층은 OLED 디바이스의 적색, 녹색 및 청색 반사율이 서로 실질적으로 동일하거나 서로의 특정 편차 범위 내에 있도록 소정의 두께를 갖는다.
첨부 도면은 본 명세서에 포함되고 그의 일부를 구성하며, 상세한 설명과 함께, 본 발명의 이점 및 원리를 설명한다. 도면에서,
도 1은 공진 층을 포함하는 OLED 구성의 다이어그램이다.
도 2는 예시적인 디바이스 아키텍처, 공진 층, 및 특성 파장의 다이어그램이다.
도 3은 625 nm(적색)에서의 계산된 반사율을 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 각각 515 nm(녹색) 및 455 nm(청색)에서의 계산된 반사율을 도시한다.
도 5는 RGB 반사율에서의 계산된 RMS 편차를 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 로그 파장 축으로 플롯된 계산된 대략적인 디바이스 방출률(emissivity) 및 도펀트 방출 스펙트럼을 도시한다.
도 7은 색 혼합 분석을 위한 기하학적 구성을 도시하고 있다.
도 8은 균일한 밸런스(balance)로부터의 계산된 HTL-최적화된 RMS 편차를 나타낸다.
도 9a, 도 9b 및 도 9c는 최적화된 공동(cavity) 광학 두께를 나타낸다.
도 10은 평균 주 변이(primary shift)를 나타낸다.
도 11a, 도 11b 및 도 11c는 엄밀한 방출 스택 설계 공간의 다이어그램이다.
도 12는 OLED 디바이스를 위한 공진 층의 광학 기능의 사양을 계산하기 위한 컴퓨팅 디바이스의 다이어그램이다.
실시예는 RGB(적색-녹색-청색) 디스플레이의 적색, 녹색, 및 청색의 강한 공동 OLED 디바이스에 대한 사양을 포함하며, 이들 공동의 방출 및 정공-수송 층 구성요소에서만 상이하며, 이의 공통 공진 층은 적색, 녹색 및 청색 파장에서 반투과성 전극/공진 층/TFE(박막 봉지재) 무기 구조의 공동 내로부터의 수직 입사 반사율의 차이를 감소시킨다.
이러한 사양에 따라 선택된 공진 층은 예외적으로 낮은 축외(off-axis) 색 변이 및 보통은 또한 예외적으로 높은 백색점 효율을 나타내는 디스플레이를 초래한다.
표시된 위치들에서의 하나 이상의 공통 공진 층을 포함하는 해당 OLED 구성이 도 1에 도시되어 있다. 공진 층의 광학 기능의 사양은 이들이 적색, 녹색 및 청색 파장에서의 해당 반사율의 차이를 감소시키는 기준을 포함한다.
해당 반사율(
Figure pct00001
)의 평가(여기서, trns는 반투과성 전극의 유효 반사율임)
해당 반사율은 2개의 반-무한 매체들 사이에 매립된 간섭성 다층 구조에 의해 평면파의 반사를 위한 표준 알고리즘을 사용하여 평가될 수 있다. 이러한 절차의 단계들은 다음과 같다:
1. 반투과성 전극의 두께 및 파장 의존적 복소 굴절률, 및 반투과성 전극 바로 아래의 그리고 최상측 공진 층 바로 위의 복소 굴절률을 포함하는 관심 디바이스 아키텍처를 확인하고;
2. 복소 굴절률을 특징으로 하는 각각의 공진 층에 대한 후보 재료들을 선택하고;
3. 적색, 녹색 및 청색 도펀트의 최대 방출의 파장과 대략 동일한 적색, 녹색 및 청색의 특성 파장을 선택하고;
4. 후보 공진 층 두께의 범위를 선택하고, 후보 두께의 각각의 조합에 대해 적색, 녹색 및 청색 반사율을 결정하기 위해 알고리즘을 수행한다.
이러한 절차는 도 2에 도시된 예시적인 디바이스 아키텍처, 공진 층, 및 특성 파장에 대해 예시된다.
예시적인 시스템에 대한 계산된 적색 반사율은 제1 공진 층 및 제2 공진 층의 두께의 함수로서 도 3에 도시되어 있다.
최대 반사율은 다음과 같은 경우에 발생한다:
1. 제2 공진 층과의 인터페이스에서 반사되고 이어서 다시 반투과성 전극의 상부 표면에서 반사된 제1 공진 층 내의 파(wave)는 180도 위상 변이를 갖고서 제2 공진 층과의 인터페이스에 다시 도달한다. 반투과성 전극으로부터의 반사는 108도 지연(retardation)을 유도하여, 2-방향 전파는 288도 전진(advance)을 유도해야 한다. 이는
Figure pct00002
일 때 발생한다.
2. 그리고 동시에, TFE-무기물과의 인터페이스에서 반사되고 이어서 다시 제1 공진 층의 상부 표면에서 반사된 제2 공진 층의 파는 180도(또는 540도) 위상 변이를 갖고서 TFE-무기물과의 인터페이스에 다시 도달한다. 반사 시 순 위상 변이는 없어서, 이는 180도(또는 540도) 전진을 필요로 한다. 이는
3.
Figure pct00003
(또는 1.5)일 때 발생한다.
4. 조합하여, 이들 조건은, TFE-무기물과의 인터페이스에서 반사되고 이어서 다시 반투과성 전극의 상부 표면에서 반사된 제2 공진 층의 파가 입사파에 대해 180도 이상으로(out of phase) TFE-무기물과의 인터페이스에 다시 도달하는 것을 보장한다.
관찰된 반사율의 이러한 물리적 기원은 참고를 위해 기술되어 있다. 이들은 적색, 녹색 및 청색 반사율의 필요한 평가를 수행하기 위해 알려지거나 사용될 필요가 없다.
계산된 녹색 및 청색 반사율이 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있다.
높은 반사율과 낮은 반사율의 일반적인 주기적 패턴은 적색 반사율의 패턴과 유사하지만, 제1 및 제2 공진 층 두께 치수 둘 모두에서 거의 동등하게 압축된다. 이는 주로 유전체 분산으로 인한 것이 아니며, (반투과형 전극을 제외하고는) 평가에서의 모든 재료의 굴절률은 적색, 녹색 및 청색 파장에서 실질적으로 상이하지 않다. 이는 주로 자유 공간 파장(free-space wavelength)의 감소로 인한 것이다. 제1 및 제2 공진 층 두께 축 둘 모두를 따른 최대값의 위치는 비
Figure pct00004
또는
Figure pct00005
에 의해 감소된다.
본 예에서 반투과성 전극은 적색, 녹색 및 청색 파장들 사이의 상당한 유전체 분산을 나타낸다. 공진 층들의 부재 시, 이러한 전극의 반사율은 청색과 녹색보다 적색에서 더 크다. 공진 층들로 인한 변조는 3개의 모든 파장에서 발생하지만, 이는 파장 감소에 따라 더 낮은 평균값으로 발생한다.
반투과성 전극의 유전체 분산은 공진 층의 부재 시 동일한 적색, 녹색 및 청색 반사율을 얻는 것을 방지한다. 공진 층에 의해 유도된 반사율의 변화는 파장 감소에 따른 이들의 압축과 함께 동일한 적색, 녹색 및 청색 반사율의 가능성을 회복한다.
도 5는 상기에 도시된 적색, 녹색 및 청색 반사율에서의 rms(제곱 평균 제곱근) 편차를 도시한다.
공진 층 두께의 2개의 예시적인 조합은 성능에 대한 동일한
Figure pct00006
대 극적으로 동일하지 않은
Figure pct00007
의 영향을 예시하기 위해 선택된다. 평균 RGB 반사율은 1로 표시된 조합에서 0.24이고 2로 표지된 조합에서 0.29이다.
Figure pct00008
(λ)로부터의 대략적인 디바이스 방출
공기로의 디바이스의 스펙트럼 방출은 도펀트 방출 스펙트럼과 디바이스 방출률의 곱이다. 간단한 패브리-페로(Fabry-Perot) 모델을 사용하여 디바이스 방출률의 파장 의존성을 근사할 수 있다:
Figure pct00009
Figure pct00010
은 일부
Figure pct00011
에 대한 피크 방출률의 파장을,
Figure pct00012
는 대응하는 방출률의 반치전폭(full width at half max)을, 그리고
Figure pct00013
Figure pct00014
은 각도 변화
Figure pct00015
에 대응하는 피크 파장의 변이라고 한다:
Figure pct00016
Figure pct00017
증가에 따른 피크 방출률의 폭 및 이동 속도 둘 모두는
Figure pct00018
에 정비례하고, 그렇지 않으면
Figure pct00019
또는
Figure pct00020
에 의존한다.
Figure pct00021
및
Figure pct00022
의 적색, 녹색 및 청색 값이 동일할 때,
Figure pct00023
의 공통 팬에 대응하는 대략적인 적색, 녹색 및 청색 디바이스 방출률은 로그 파장 축으로 플롯되는 경우 서로 변위된 복제(displaced replica)이다. 이는 도 5의 설계 지점(Design Point) 1에 대응하는 공진 층 두께를 갖는 예시적인 적색 및 청색 디바이스에 대해 도 6a에 예시되어 있다.
적색, 녹색 및 청색 도펀트 방출 스펙트럼은 종종 로그 파장 축에 의해 억제되는, 파장 증가에 따른 선형 신장(stretch)을 또한 나타낸다. 도 6b는 형광 청색 및 인광 녹색 및 적색 도펀트에 대한 예시적인 스펙트럼을 도시한다. 이들은 대략적인 변위된 복제이다.
이는
Figure pct00024
의 적색, 녹색 및 청색 값들이 동일할 때, 적색, 녹색 및 청색 디바이스 방출 스펙트럼들은 로그 파장 축으로 플롯되는 경우 서로 대략적인 변위된 복제일 것임을 의미한다.
휘도 및 색과 같은 비-스펙트럼 성능 특성은 디바이스 방출 스펙트럼의 파장과 적절한 가중 함수 W(λ)의 곱에 대한 적분을 사용하여 평가된다. 이들의 값은 W(λ)와 대조적으로 λW(λ)에 의해 가중되고 하기와 같이 적분함으로써 로그 파장 축으로 플롯된 스펙트럼을 사용하여 시각화될 수 있다:
Figure pct00025
축외 색 밸런스
도 7은 색-혼합 분석을 정량화하는 기하학적 구조를 요약한다. 적색, 녹색 및 청색의 원색들의 각각에 대한
Figure pct00026
양의 상대값은 분석에 대해 중심을 이룬다. 이들은 적색, 녹색 및 청색 색-혼합 가중치로 불린다.
적색, 녹색 및 청색 픽셀들 사이의 단위 총 전류의 분할은 1) 원하는 혼합색, 2) 원색, 및 3) 원색의 색 혼합 가중치의 축상 값들에 의해 결정된다. 전류는 축외 시야의 변경에 따라 변경될 수 없다. 따라서, 축상에서와 동일한 축외에서의 원색 및 색 혼합 가중치의 동일한 상대값을 모두 유지하는 것이 중요하다.
축외에서의 혼합 가중치의 일정한 상대값에 대한 요건은 색 밸런스라고 불린다. 밸런스의 정도는, 적색, 녹색 및 청색의 원색들의 각각에 대하여 θ의 함수로서
Figure pct00027
를 플롯하여 측정하고, 이어서 낮은 색 변이가 요구되는 가장 큰 축외 각도로 연장되는 각도들의 범위에 걸쳐 이들 곡선 사이의 rms 편차를 평가함으로써 측정된다. 각도 0→45°가 일반적으로 고려되며, 여기서 이러한 측정 기준(metric)은 균일한 밸런스로부터의 rms 편차로 불린다.
정공 수송 층(HTL)-최적화된 색 밸런스
2개의 공진 층의 두께 이외의 RGB 방출 스택 설계에서 보통의 나머지 자유도는 적색, 녹색 및 청색 공동들의 광학 두께이다. 이들은 보통 정공 수송 층 구성요소의 두께를 조정함으로써 조정된다.
축방향 효율을 위해, 고려되는 광학 두께의 범위는 피크 도펀트 방출의 파장을 포함하고 이로부터 너무 멀리 연장되지 않아야 한다. 이들 파장은 전술한 예시적인 적색, 녹색 및 청색 도펀트에 대해 624 nm, 516 nm 및 456 nm이다.
색 혼합 가중치 Y/y(Y - 휘도(cd/m2); y - 색도 좌표)는 삼자극 응답 함수의 합 W(λ) = X(λ) + Y(λ) + Z(λ)에 의해 가중된 디바이스 방출을 적분함으로써 평가된다. 적색, 녹색 및 청색 디바이스 방출 스펙트럼이 로그 파장 축으로의 정확한 변위된 복제이고 λ(X(λ) + Y(λ) + Z(λ))가 파장과 독립적인 경우, 적색, 녹색 및 청색의 색 혼합 가중치 감쇠(weight decay)는 624 nm, 516 nm 및 456 nm의 공배수와 동일한 임의의 적색, 녹색 및 청색의 공동 광학 두께에 대해 동일할 것이다. 그러나, λ(X(λ) + Y(λ) + Z(λ))는 파장과 독립적이지 않다.
따라서, 광학 두께 최적화의 역할은 624 nm, 516 nm 및 456 nm 근처에서
Figure pct00028
에서의 국소 변화를 보상하는 것이다. 적색의 경우 594 내지 634 nm 범위가, 녹색의 경우 506 내지 546 nm 범위가, 그리고 청색의 경우 435 내지 475 nm 범위가 고려되도록 선택된다.
최적화는 2-nm 증분으로 분석되는(resolved) 선택 범위로부터 선택된 적색, 녹색 및 청색 광학 두께의 모든 가능한 조합에 대해 균일한 밸런스로부터 rms 편차를 평가하고, 최소 rms 편차를 이용하여 조합을 선택함으로써 수행된다. 이는 매핑(mapping)에서 공진 층 두께의 651개의 조합의 각각에 대해 반복된다. 대략 6백만 개의 평가가 필요하다. 이들은 패브리-페로 근사의 분석성으로 인해 (하드웨어에 따라) 수 초 내지 수 분의 처리 시간으로 달성될 수 있다.
최소 rms 편차 값은 도 8에 도시되어 있다. 균일한 밸런스로부터의 HLT-최적화된 rms 편차와 이전에 도시된 RGB 반사율의 rms 편차 사이에 강한 양의 상관관계가 존재한다. 다시 말하면, 동일한 RGB 반사율은 양호한 색 밸런스를 촉진한다.
도 9a 내지 도 9c는 설계 지점 1에서의 양호한 색 밸런스 및 거의 동일한 반사율에 대한 청색, 녹색, 및 적색의 최적화된 공동 광학 두께와 대응하는 디바이스 방출률 및 도펀트 방출 스펙트럼을 도시한다. 함수
Figure pct00029
는 검게 표시된(black) 실선 곡선에 의해 각각의 플롯에 도시되어 있다.
청색 및 적색 방출은 λ(X(λ) + Y(λ) + Z(λ))가
Figure pct00030
증가에 따라 증가하는 파장 공간의 영역에서 발생한다. 녹색 방출은 λ(X(λ) + Y(λ) + Z(λ))가 감소하는 곳에서 발생한다. 이상적으로, λ(X(λ) + Y(λ) + Z(λ))가 일정하면 색 혼합 가중치 감쇠가 동일할 것이다. 국소적으로 양인
Figure pct00031
는 혼합 가중치 감쇠를 늦추고; 국소적으로 음성인 값은 이를 가속한다. 더 느린 감쇠는 공동을 얇게 함(thinning)으로써 도펀트 방출 스펙트럼의 짧은 파장 에지를 디바이스 방출률로 점점 더 크라우딩(crowding)하여 가속된다. (이는,
Figure pct00032
증가에 따라 디바이스 방출의 중심(centroid)의 더 긴 파장을 향한 최종적인 이동을 앞당기게 한다.) 더 빠른 감쇠는 공동을 두껍게 함(thickening)으로써 짧은 파장 에지로부터 방출률을 추가로 제거하여 지연된다. (이는 이동을 지연시킨다.) 이는 최적화된 공동 광학 두께가 수행하는 바로 그것이다.
관찰된 최적의 공동 광학 두께의 이러한 물리적 기원은 참고를 위해 설명된다. 이들은 RGB 반사율에서의 색 밸런스와 낮은 rms 편차 사이의 상관관계를 입증하는 최적 두께의 필요로 하는 평가를 수행하기 위해 알려지거나 사용될 필요가 없다.
도 10은 최적화된 공동 광학 두께에 대해 2개의 공진 층의 두께의 함수로서 0도와 45도 사이의 적색, 녹색 및 청색의 최대 주 변이의 평균값을 도시한다. 한번 더, 이러한 평균 주 변이와 이전에 도시된 RGB 반사율의 rms 편차 사이에 강한 양의 상관관계가 존재한다. 동일한 RGB 반사율이 양호한 색 밸런스 및 낮은 주 변이를 모두 촉진한다는 것을 의미한다.
성능의 요약 - 설계 지점 1 및 설계 지점 2
표 1의 컬럼 2 내지 컬럼 5는 설계 지점 1에서의 성능을 요약한다. 컬럼 6 내지 컬럼 9는 설계 지점 2에서 이러한 동일한 측정 기준을 보여준다. 각각의 경우에,
Figure pct00033
는 455 nm(청색), 515 nm(녹색) 또는 625 nm(적색)에서의 반투과성 전극/공진 층/TFE-무기 구조의 반사율이고; 값
Figure pct00034
는 균일한 색 밸런스에 대해 최적화된 공동의 광학 두께이고;
Figure pct00035
의 값은 0 내지 45도의 최대 축외 색 변이이고;
Figure pct00036
/
Figure pct00037
의 값은 도펀트 방출 스펙트럼의 피크 파장에 대한 최적화된 광학 두께이다.
적색 및 녹색 주 변이 및 균일한 밸런스로부터의 rms 편차는 설계 지점 2보다 설계 지점 1의 경우 훨씬 더 작다. 청색 주 변이는 필적할 만하다. 따라서, 설계 지점 1에 대한 더 작은 (그리고 대부분의 색에 대해서는 훨씬 더 작은) 축외 혼합색 변이가 예상된다.
디바이스 효율에 대한 가장 유용하고 광범위하게 허용되는 측정치는 이 디바이스를 구동하는 전류 밀도에 대한 축상에서 방출된 휘도의 비이다. 이는 축방향 효율로 불리고 보통 Cd/A로 제시된다. 이러한 패브리-페로 모델에서의 축방향 효율의 값에 중요한 디바이스 방출률의 공지된
Figure pct00038
및
Figure pct00039
-의존적 척도(scaling)를 추정하기 위한 시도가 이루어지지 않았다. 따라서, 축방향 효율은 표에 제시되지 않는다.
3개의 인자는 원색들의 축방향 효율에 강한 영향을 미친다:
1.
Figure pct00040
디바이스 방출률의 척도는 일반적으로
Figure pct00041
증가에 따라 증가함;
2.
Figure pct00042
= 0에 대한 디바이스 방출률의 피크와 도펀트 방출의 피크와의 정렬. 축 상으로 방출되는 출력은 일반적으로 더 가까운 정렬에 따라 증가함; 그리고
3.
Figure pct00043
= 0에 대한 디바이스 방출률의 피크와 555 nm에서의 명소 응답(photopic response; Y(λ))의 피크와의 정렬. 축상 휘도는 일반적으로 더 가까운 정렬에 따라 증가함.
이러한 고려 사항에 따르면, 다음이 예상될 수 있다:
1. 설계 지점 2보다 설계 지점 1의 경우 더 높은 청색 축방향 효율. 3개의 모든 인자는 설계 지점 1을 선호함;
2. 설계 지점 2보다 설계 지점 1의 경우 더 낮은 녹색 축방향 효율. 제1 및 제3 인자는 설계 지점 2를 선호함; 그리고
3. 설계 지점 2보다 설계 지점 1의 경우 더 낮은 적색 축방향 효율. 제1 및 제2 인자는 설계 지점 2를 선호함.
하나의 인자는 혼합색의 축방향 효율을 지배하는 경향이 있다 - 청색 원색으로부터의
Figure pct00044
색 공간의 분리. 백색을 방출할 때, 청색 픽셀은 그의 낮은 축방향 효율로 인해 종종 총 전류의 절반을 소비한다. (이러한 비율은 청색으로부터의 분리가 감소함에 따라 더 증가한다.) 따라서, 백색의 축방향 효율은 청색의 축방향 효율에 강하게 의존한다. 따라서, 설계 지점 2보다 설계 지점 1의 경우 더 높은 백색 축방향 효율이 예상된다.
[표 1]
Figure pct00045
엄밀한 RGB 방출 스택 설계
실제로, RGB 방출 스택 설계는 실험에 의해 검증된 계산 집약적인(computationally intense) 설계 최적화를 거친 복합적이고 본질적으로 정확한 모델을 사용하여 보통 달성된다. 이러한 모델들은 패브리-페로 접근법에 의해 무시되는 많은 효과들을 고려한다. 이들은 공동 내에서 불균일한 굴절률 및 흡수, 이러한 불균일한 공간 내에서 방출의 위치에 대한 의존성, 쌍극자(dipole) 배향의 효과, 방사성 붕괴율에 대한 퍼셀(Purcell) 효과의 영향, 및 내부 TFE 무기 층 위의 스택의 구성요소를 통한 투과의 영향을 포함한다. 실질적으로 동일한 적색, 녹색 및 청색의
Figure pct00046
이점이 엄밀한 설계 접근법의 출력에서 지속되는지를 고려한다.
도 11a 내지 도 11c는 본 명세서의 이전의 분석에서 2개의 설계 지점의 사양에 부합하는 상세한 적색, 녹색 및 청색 방출 스택을 각각 도시한다. 즉, 공진 층은 도 4에 나타낸 바와 같은 두께를 갖는 TCTA 및 LiF이고, 캐소드는 동일하고, TFE 무기물은 두꺼운 Al2O3이고, 전자 수송 층은 TPBI이고, 도펀트 방출 스펙트럼은 동일하다. 공동 두께는 규정된 범위 내에서 정공 수송 층 두께를 변화시킴으로써 독립적으로 변하도록 허용된다. 표시된 범위는 456 nm, 516 nm 및 624 nm에서의 도펀트 방출 스펙트럼의 피크 근처에서
Figure pct00047
에 대한 피크 방출률을 초래한다.
표 2의 상부 부분은 비교를 위해 패브리-페로 결과를 재생성한다. 하부는 엄밀한 설계 최적화의 결과를 요약한다.
설계 지점 1 및 설계 지점 2의 각각에 대해, 균일한 밸런스로부터의 rms 편차를 최소화하기 위해 적색, 녹색 및 청색의 정공 수송 층 두께를 선택하였다. 결과적인 최적 값은 설계 지점 1의 경우 180 nm, 136 nm 및 105 nm이고, 설계 지점 2의 경우 188 nm, 136 nm 및 95 nm이다. 이어서, 축외 색 변이 및 축방향 효율을 이러한 최적 두께에 대해 평가하였다.
Figure pct00048
으로 표시된 컬럼은 축방향 방출률의 피크 파장을 나타낸다. 이러한 값은 패브리-페로 모델에서
Figure pct00049
의 값과 동일한 양을 나타낸다. 비
Figure pct00050
는 괄호 내에 포함되어 있다. 색 및 설계 지점을 변경하는 경향은 패브리-페로 결과와 매우 유사하다.
패브리-페로 및 엄밀한 주 변이의 상대값 및 절대값은 균일한 밸런스로부터의 rms 편차의 상대값 및 절대값과 같이 설계 지점 1 및 설계 지점 2에 대해 유사하다. 그리고 예상되는 바와 같이, 설계 지점 1에 대한 백색점 변이는 설계 지점 2에 대한 백색점 변이보다 훨씬 더 작다.
설계 지점 1 및 설계 지점 2에 대한 적색, 녹색, 청색 및 백색 축방향 효율의 상대값은 또한 패브리-페로 분석에 의해 예상되는 바와 같다.
따라서, 실질적으로 동일한 적색, 녹색 및 청색
Figure pct00051
의 이점은 엄밀한 접근법의 출력에서도 지속된다.
균일한 밸런스와 영(zero)의 평균 주 변이로부터의 영의 rms 편차가 임의의 색에 대한 영의 변이를 보장하지만, 정공 수송 층 두께를 최적화하여 최소 잔류 rms 편차 및 대응하는 작지만 유한한 평균 주 변이를 달성하는 것이 작지만 유한한 주 변이 및 백색점 변이 및 백색 축방향 효율의 가장 바람직한 조합을 보장하지 않는다는 점에 유의해야 한다. 엄밀한 설계 최적화는 우선순위에 따라 바람직할 수 있는 몇몇 대안을 제공한다. 본 발명의 요점은 설계 지점 1에 대한 이들 모두가 설계 지점 2에 대한 모든 것에 대해 아주 바람직하다는 것이다. 다시 말해서,
Figure pct00052
의 적색, 녹색 및 청색 값들의 차이의 최소화함으로써 매우 우수한 전체 성능의 아주 넓은 설계 공간 내에서 작은 영역을 확인하게 한다.
[표 2]
Figure pct00053
다음은 개시된 방법에 대한 추가적인 고려 사항이다. 공진 층을 위한 재료는 특정 OLED 디바이스를 위한 방법의 구현에 따라 좌우될 수 있다. 2개의 공진 층이 사용될 때, 층들은 예컨대 하나의 층이 높은 굴절률을 갖고 다른 층이 낮은 굴절률을 갖는 굴절률 차(index contrast)를 가질 수 있다. 2개의 공진 층은 바람직하게는 실질적인 굴절률 차를 갖거나, 또는 하나의 층이 캐소드 또는 TFE와 상이한 굴절률을 가질 수 있다. 공진 층의 두께는 또한 특정 OLED 디바이스를 위한 방법의 구현 및 가능하게는 제조 비용 또는 고려 사항에 따라 좌우될 수 있으며, 일반적으로 더 얇은 층이 더 양호하다. 설계 방법론은 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이 2개의 공진 층에 대한 두께의 플롯에서 다수의 양호한 또는 허용가능한 지점들을 초래할 수 있다.
적색, 녹색 및 청색 반사율 값들이 서로 실질적으로 동일하도록 공진 층(들)의 두께 및 가능하게는 재료(들)를 선택하는 것은 반사율 값들이 서로의 1%, 또는 서로의 5%, 또는 유용한 백분율 범위 이내라는 것을 의미할 수 있다.
적색, 녹색 및 청색 반사율 값이 서로의 특정 편차 범위 이내에 있도록 공진 층(들)의 두께 및 가능하게는 재료(들)를 선택하는 것은 반사율 값이 서로의 0.01, 또는 서로의 0.05, 또는 유용한 편차 범위 이내라는 것을 의미할 수 있다.
도 12는 본 명세서에 기술된 OLED 디바이스를 위한 공진 층의 광학 기능의 사양을 계산하기 위한 컴퓨팅 디바이스의 다이어그램이다. 컴퓨팅 디바이스는 프로세서 및 전자 메모리, 및 가능하게는 다른 구성요소들을 포함한다. 메모리는, 본 명세서에 기술된 방법에 따라 관심 OLED 디바이스에 대한 입력을 처리하고 OLED의 공진 층(들)을 위한 출력을 생성하기 위해, 프로세서에 의한 실행을 위한 소프트웨어 애플리케이션을 저장할 수 있다. 출력은 또한 관심 OLED에 대한 OLED 사양으로서 메모리에 저장될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스는 예를 들어 데스크톱, 랩톱, 또는 태블릿 컴퓨터로서 구현될 수 있다.

Claims (21)

  1. 공진 층을 갖는 유기 발광 다이오드(OLED) 디바이스를 설계하는 컴퓨터 구현 방법으로서,
    적색 반사율 값을 생성하기 위해 OLED 디바이스의 적색 스펙트럼의 반사율을 계산하는 단계;
    녹색 반사율 값을 생성하기 위해 OLED 디바이스의 녹색 스펙트럼의 반사율을 계산하는 단계;
    청색 반사율 값을 생성하기 위해 OLED 디바이스의 청색 스펙트럼의 반사율을 계산하는 단계; 및
    적색, 녹색 및 청색 반사율 값들이 서로 실질적으로 동일하거나 또는 서로의 특정 편차 범위 내에 있도록 공진 층의 두께를 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 선택하는 단계는 적색, 녹색 및 청색 반사율 값들이 서로 실질적으로 동일하거나 또는 서로의 특정 편차 범위 내에 있도록 공진 층의 두께 및 재료를 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 선택하는 단계는 재료의 굴절률에 기초하여 재료를 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 선택하는 단계는 적색, 녹색 및 청색 반사율 값들의 최저 rms 편차를 초래하는 두께를 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서, OLED 디바이스는 다른 공진 층을 갖고, 선택하는 단계는 적색, 녹색 및 청색 반사율 값들이 서로 실질적으로 동일하거나 또는 서로의 특정 편차 범위 내에 있도록 공진 층 및 다른 공진 층의 두께들을 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서, OLED 디바이스는 다른 공진 층을 갖고, 선택하는 단계는 적색, 녹색 및 청색 반사율 값들이 서로 실질적으로 동일하거나 또는 서로의 특정 편차 범위 내에 있도록 공진 층 및 다른 공진 층의 두께들 및 재료들을 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제6항에 있어서, 선택하는 단계는 재료들의 굴절률에 기초하여 재료들을 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제1항에 있어서, 계산하는 단계들은 625 nm, 515 nm, 및 455 nm의 파장에서 각각 적색, 녹색 및 청색 반사율들을 계산하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 유기 발광 다이오드(OLED) 디바이스로서,
    기재(substrate);
    제1 전극;
    방출 층을 포함하는 공동(cavity);
    제2 전극;
    공진 층; 및
    봉지재 층의 순서로 배열된 구성요소들을 포함하고,
    공진 층은 OLED 디바이스의 적색, 녹색 및 청색 반사율들이 서로 실질적으로 동일하거나 또는 서로의 특정 편차 범위 내에 있도록 하는 두께를 갖는, OLED 디바이스.
  10. 제9항에 있어서, 기재는 가요성 필름을 포함하는, OLED 디바이스.
  11. 제9항에 있어서, 제1 전극은 반사성 전극을 포함하는, OLED 디바이스.
  12. 제9항에 있어서, 제2 전극은 투과성 전극을 포함하는, OLED 디바이스.
  13. 제9항에 있어서, 봉지재 층은 무기 층 및 유기 층을 포함하는, OLED 디바이스.
  14. 제9항에 있어서, 공진 층은 OLED 디바이스의 적색, 녹색 및 청색 반사율들이 서로 실질적으로 동일하거나 또는 서로의 특정 편차 범위 내에 있도록 하는 두께 및 재료를 갖는, OLED 디바이스.
  15. 제14항에 있어서, 재료는 재료의 굴절률에 기초하여 선택되는, OLED 디바이스.
  16. 제9항에 있어서, 공진 층의 두께는 적색, 녹색 및 청색 반사율들의 최저 rms 편차를 초래하는, OLED 디바이스.
  17. 제9항에 있어서, OLED 디바이스는 다른 공진 층을 갖고, 공진 층 및 다른 공진 층은 적색, 녹색 및 청색 반사율들이 서로 실질적으로 동일하거나 또는 서로의 특정 편차 범위 내에 있도록 하는 두께를 갖는, OLED 디바이스.
  18. 제9항에 있어서, OLED 디바이스는 다른 공진 층을 갖고, 공진 층 및 다른 공진 층은 적색, 녹색 및 청색 반사율들이 서로 실질적으로 동일하거나 또는 서로의 특정 편차 범위 내에 있도록 하는 두께 및 재료를 갖는, OLED 디바이스.
  19. 제18항에 있어서, 재료는 재료의 굴절률에 기초하여 선택되는, OLED 디바이스.
  20. 유기 발광 다이오드(OLED) 스택으로서,
    제1 전극;
    방출 층을 포함하는 공동;
    제2 전극; 및
    공진 층의 순서로 배열된 구성요소들을 포함하고,
    공진 층은 OLED 스택의 적색, 녹색 및 청색 반사율 값들을 계산하고, 적색, 녹색 및 청색 반사율 값들이 서로 실질적으로 동일하거나 또는 서로의 특정 편차 범위 내에 있도록 하는 공진 층의 두께를 선택함으로써 구성되는, OLED 스택.
  21. 공진 층을 갖는 유기 발광 다이오드(OLED) 디바이스를 제조하는 컴퓨터 구현 방법으로서,
    기재, 제1 전극, 방출 층을 포함하는 공동, 제2 전극, 공진 층, 및 봉지재 층을 갖는 OLED 스택을 제공하는 단계;
    적색, 녹색 및 청색 반사율 값들을 각각 생성하기 위해 OLED 디바이스의 적색, 녹색 및 청색 스펙트럼의 반사율들을 계산하는 단계; 및
    적색, 녹색 및 청색 반사율 값들이 서로 실질적으로 동일하거나 또는 서로의 특정 편차 범위 내에 있도록 공진 층의 두께를 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
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