KR101317011B1 - 구조화된 발광 전환층 - Google Patents
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Abstract
OLED 장치 및 구조화된 발광 전환층을 가지는 광원과 같은 장치가 개시되는데, 구조화된 발광 전환층은 상기 OLED 장치의 기판 또는 투명한 전극 및 상기 OLED 장치의 외부에 증착된다. 구조화된 발광 전환층은 특별한 형상을 가지고, 특별한 패턴으로 배열되는 색-변환 및 색-비-변환 영역들과 같은 영역들을 포함한다.
전계, 발광, OLED, 구조화, 전환층, 스펙트럼
Description
우선권 주장(
PRIORITY
)
본 출원은 2005년 10월 31에 출원되어 현재 진행중인 US 특허출원 No. 11/264,516 및 2006년 2월 1일 출원되어 현재 진행중인 US 특허출원 No. 11/345,795의 우선권을 주장한다.
정부 권리(
GOVERNMENT
RIGHTS
)
본 발명의 일부는 에너지 부(the Department of Energy)에 의해서 부여되는 계약 No. DE-FC26-04NT41947 아래의 정부 지원으로 만들어 졌다. 정부는 본 발명의 권리 중 일부를 가질 수 있다.
발광다이오드들(light emitting diodes;LEDs)에 기초하는 디스플레이 및 발광 시스템들은 다양하게 응용된다. 그러한 디스플레이 및 발광 시스템들은 개개의 LEDs의 열들과 같은 다수 개의 광-전자 소자들("소자들")의 배열에 의해서 설계된다. 반도체 기술에 기초하는 LEDs 전통적으로 무기 재료들을 사용하여 왔으나, 최근에는, 유기 LED("OLED")가 잠재적인 대체물이 되어왔다. 유기 재료들을 포함하는 다른 소자들/장치들의 예는 유기 태양전지들, 유기 트랜지스터들, 유기 디텍터들(dectors), 및 유기 레이저들을 포함한다.
OLED는 전형적으로 애노드층 및 캐소드층을 분리하는 둘 이상의 유기 박막들(예를 들어, 전기적으로 도체인 유기층 및 광을 발생시키는 발광 유기층)을 포함한다. 순방향으로 적용되는 전위에서, 애노드는 적층된 유기층들로 정공들을 주입하는 동시에, 캐소드는 전자들을 주입한다. 주입된 정공들 및 전자들은 (외부로 적용되는 전기장의 영향 아래서) 반대 전극을 향하여 각각 이동하고, 광자의 방출하면서 발광층에서 재결합한다. 비슷한 장치 구조 및 장치 동작은 저분자 유기층들 및/또는 중합체 유기층들을 포함하는 OLEDs에 적용된다. 각각의 OLEDs는 수동/능동 매트릭스 OLED 디스플레이에서의 픽셀 소자이거나, 일반적인 영역 광원 또는 발광 소자로 사용되는 단일 소자 일 수 있다.
개개의 OLED 소자들 또는 장치들로부터의 OLED 광원들 및 OLED 디스플레이들의 형성은 당해 기술분야에서 널리 알려져 있다. 디스플레이들 및 광원들은 공통의 기판들, 애노드들 또는 캐소드들 및 사이에 샌드위치된 하나 이상의 공통 유기층들과 같은 하나 이상의 공통의 층들을 포함할 수 있다. 디스플레이들 및 광원들은 또한 광-저항 또는 절연체들, 버스 라인들, 전하 수송 및/또는 전하 주입층들, 등을 포함할 수 있다. 전형적으로, 투명 또는 반-투명 유리 기판이 배면-발광 OLED장치들로 사용된다.
공기 및 OLED 사이의 굴절률의 차이는 생성되는 광의 많은 부분을 웨이브 가이드 모드(wave guiding mode) 및 자기 흡수(self adsorption)에서의 전반사를 통하여 손실시킬 수 있다. OLED 장치의 발광면 상에 인광층 또는 산란층의 적용은 부피 산란 메카니즘(volumetric scattering mechanism)에 기인한 OLEDs의 출력을 향 상시킨다. 광 추출은 OLED의 발광면의 텍스쳐링(texturing)에 의해서, 예를 들어, 공통적으로 양도되어 현재 동시 진행중이며, 2005년 8월 29일 출원되었으며, 출원번호 11/215,548의 US 특허출원 "OLEDs에서 이미지 조합을 위한 프리즘 마이크로구조화된 필름들의 사용"에서 기술된 것처럼 샌드 블래스팅(sand blasting) 또는 에칭에 의해서 향상될 수 있다.
또한, 발광의 특성은 광원의 연색성 지수(color rendering index;CRI)에 의해서 주어진다. CRI는 조명 아래에서 대상의 모든 컬러들을 나타내는 광원(발광원)의 측정이다. CRI는 발광장치의 표준화된 출력 스펙트럼에 따라 달라진다. 많은 응용들에 있어서, 짧은 파장 범위에서 광을 발생시키는 광원들 하나 이상의 발광 전환 재료층들(다운-전환층들(down-conversion layers))로 코팅되는 데, 발광 전환 재료들의 예로는 코팅되지 않은 광원과 비교하여 더 높은 CRI 광원을 형성하는 색-변환 재료들이다.
광원에 코팅된 색-변환 재료는 광원에 의해서 출사되는 광자들의 일부를 흡수하고 다른 파장으로 광자들을 출사한다. 색-변환 재료는 여기에서 더 낮은 파장의 광자들을 흡수하고 더 높은 파장으로 색-변환 재료의 양자 효율(quantum yield)에 따라서 흡수된 광자들 중 전부 또는 일부를 재출사(re-emitting)하는 재료로 정의된다. 광원에 의해서 출사되는 광자들 및 색-변환 재료에 의해서 출사되는 광자들의 비-흡수 비율은 코팅된 장치의 출력 스펙트럼을 구성한다.
발광 장치들에 있어서, 세륨 도핑된 석류석(garnets), 질화물 인광 체(nitride phosphors), SrGa2S4:Eu2 + 또는 SrS:Eu2 + 등과 같은 이온 인광체(ionic phosphors), 형광 염료들(fluorescent dyes), 양자 점(quantum dots) 또는 공액 중합체(conjugated polymers)는 종종 발광 전환 재료들로 사용된다. 대부분의 장치들에서, 이러한 재료들은 투명한 매트릭스(transparent matrix), 예를 들어, 폴리카보네이트(polycarbonate), 실리콘(silicone), 에폭시(epoxy) 또는 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethylmethacrylate;PMMA)에 용해되거나 삽입된다. 색-변환 재료를 포함하는 매트릭스는 종종 직접적으로 광원에 코팅되거나, 또는 장치 하우징(housing)의 재료로 사용된다.
통상적인 균일한 코팅들의 단점은 다음의 예에 의해서 설명된다. 예를 들어, 평평한 광원의 상부에 하나 이상의 다운-전환층들을 고려한다. 광원의 광 출력은 다운-전환층(들)의 광자 포화 한계(photon saturation limit) 아래이다. 이러한 경우, 장치의 출력 스펙트럼의 형상은 오직 층(들)의 두께 수치(들) 및 매트릭스에서의 인광체(들)의 농도(들)에 의해서만 조절된다. 많은 모든 가능한 출력 스펙트럼들은 이러한 다양한 농도들 또는 두께 수치들에 의해서 주어진다. 따라서, 한정된 범위에서 출력 스펙트럼들이 설계된다.
도 1은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따른 전계발광(EL) 장치의 일 실시예의 단면을 보여준다.
도 2A-2B는 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 EL 장치의 사시도 및 단면 도이다.
도 3A-3B는 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 EL장치의 단면을 보여준다.
도 4A-4F는 구조화된 발광 전환층들의 예시적인 패턴들을 평면에서 보여준다.
도 5는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따른 다른 예시적인 EL장치의 단면을 보여준다.
도 6은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따른 다른 예시적인 EL장치의 단면을 보여준다.
도 7A 및 7B는 다중-소자 광 추출 및 발광 전환 영역들 또는 층들에 대한 예시적인 패턴들을 평면에서 보여준다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 전계발광(EL) 장치는 광원으로부터 발생하는 광을 적어도 일부분 투과할 수 있는 투명층을 포함하는 광원; 및 상기 투명층 상에 배치되는 구조화된 발광 전환층을 포함하는데, 상기 구조화된 발광 전환층은 제 1 색-변환 영역들(color-changing regions) 및 상기 제 1 색-변환 영역들과 다른 제 2 영역들을 포함하는데, 상기 제 1 색-변환 영역들은 상기 광원으로부터의 제 1 스펙트럼의 광을 흡수하고, 제 2 스펙트럼의 광을 출사하는데, 상기 제 2 스펙트럼의 광은 상기 제 2 영역으로부터 출력되는 스펙트럼의 광과 결합되어, 상기 전계발광 장치에 대한 전체 출력 스펙트럼의 광을 제공한다.
본 발명의 적어도 하나의 추가적인 실시예에서, 투명층은 광원의 발광 경로(path of light emission)에 배치된다.
본 발명의 적어도 하나의 추가적인 실시예에서, 구조화된 발광 전환층은 광원의 외부에 배치된다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 광원은 OLED장치이다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, "광"이라는 용어는 하나의 파장 또는 파장 범위를 가지는 전자기 복사(electromagnetic radiation)와 관련되는데, 상기 파장 또는 파장 범위는 자외선, 가시광선, 및 적외선의 전자기 복사를 포함하는 파장 또는 파장 범위로 분류된다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, "스펙트럼"이라는 용어는 스펙트럼의 스펙트럼 성분들을 형성하는 파장 또는 파장의 범위에 의해서 나타내지는 스펙트럼 분포를 언급하는데, 다른 스펙트럼 성분들은 다른 상대적인 강도들을 가지게 된다. 제 1 스펙트럼 및 제 2 스펙트럼에 대하여, 스펙트럼 성분들 및 스펙트럼 성분들의 상대적인 강도들이 각각 같다면, 제 1 스펙트럼 및 제 2 스펙트럼은 같은 것으로 이해되고, 반면에 제 1 스펙트럼의 절대적인 강도 및 제 2 스펙트럼의 절대적인 강도는 다를 수 있다.
적어도 하나의 실시예에서, 구조화된 발광 전환층은 물리적으로 및/또는 화학적으로 투명층에 부착된다. 이것은 특히 구조화된 발광 전환층은 예를 들어, 아고, 바람직하게 투명한 아교(glue), 또는 굴절률 일치 겔(index matching gel)에 의해서 투명층에 접착될 수 있거나, 화학물질 예를 들어, 투명층에 공유결합하는 화학물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 구조화된 발광 전환층의 구조는 스트라이프(striped), 교차-스트라이프(cross-striped)(메쉬(meshde)), 원형, 삼각형, 또는 사각형(체크무늬)의 영역들 또는 형상에서의 도형 또는 이들의 조합들의 영역들을 포함할 수 있다. 또한, 구조화된 발광 전환층의 구조는 불규칙적인 패턴들의 영역들, 특히 다양한 크기들 및 형상들을 가지는 제 1 색-변환 및 제 2 영역들을 포함하는 패턴들을 포함한다.
구조화된 발광 전환층의 상기 영역들의 크기들, 예를 들어, 상기 영역들의 분해능(resolution)은 밀리미터, 더 바람직하게 100 내지 수 100 마이크로미터 이하의 단위일 수 있으며, 더 더 바람직하게 100 마이크로미터 이하의 단위일 수 있다. 특히 EL 장치가 광학 이미지화 기술들 또는 장치들과의 조합으로 사용되는 않는 발광 장치들에 대해서, 구조화된 발광 전환층의 영역들의 크기는 오직 중간 정도의 제한을 요구할 것이다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 구조화된 전환층의 영역은 제 1 표면(입력 표면) 및 제 2 표면(출력 표면)을 각각 포함한다. 광원의 광은 입력 표면을 통하여 상기 영역에 들어가고, 출력 표면을 통하여 상기 영역을 떠날 수 있다. 특히, 입력 표면은 광원을 향하고, 출력 표면은 반대면을 향할 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 제 1 색-변환 영역들을 포함하는 구조화된 발광 전환층은 추가적으로 색-비-변환 영역들을 포함하거나, 색-비-변환 영역들인 제 2 영역들을 포함한다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, EL 장치에 대한 전체 출력 스펙트럼의 광은 비흡수 스펙트럼의 광과 함께 결합되는 제 1 색-변환 영역들에 의해서 출사되는 제 2 스펙트럼의 광에 의해서 제시되는데, 비-흡수(non-absorbed) 스펙트럼의 광은 제 2 스펙트럼의 일부일 수 있으며, 제 2, 색-비-변환 영역들(non-color-changing regions)을 통하여 통과하는 스펙트럼의 광일 수 있다.
추가적으로, 제 1 색-변환 영역들은 제 2 영역들에 의해서 구분될 수 있는데, 예를 들어, 여러 개의 제 1 색-변환 영역들 또는 제 1 색-변환 영역들의 여러 묶음은 여러 개의 색-비-변환 영역들 또는 색-비-변환 영역들의 여러 묶음에 의해서 구분되거나, 여러 개의 색-비-변환 영역들 또는 색-비-변환 영역들의 여러 묶음은 여러 개의 제 1 색-변환 영역들 또는 제 1 색-변환 영역들의 여러 묶음에 의해서 구분될 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서 색-비-변환 영역들은 완전히 빈 상태 또는 재료가 없거나, 중요하게, 입사되는 광을 다른 스펙트럼으로 교체 또는 재-출사하지 않는 비-흡수, 발광, 색-비-변환, 또는 광투과 재료 또는 이의 조합물들을 포함한다. 상기 재료는 유리, 실리콘, 레진 예를 들어, 에폭시 또는 아크릴계 레진, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 또는 폴리이미드 등을 포함하는 중합체, 또는 다른 어떤 적합한 재료 또는 이의 조합들을 포함한다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 색-변환 영역들은 (인광체와 같은) 색-변환 재료를 포함한다. 색-변환 재료는 광원에 의해서 출사되는 제 1 스펙트럼에 적어도 일부가 중첩될 수 있는 하나의 스펙트럼에서 광을 흡수할 수 있고, 다른 예를 들어, 제 1 스펙트럼과 다른 제 2 스펙트럼에서의 높은 양자 효율을 가지는 광을 출사할 수 있는 재료이다.
색-변환 영역들을 형성하는 데 사용될 수 있는 예시적인 색-변환 재료는 형광 및/또는 인광 재료일 수 있다. 상기 재료는,
-유기 및 무기 염료들,
-석류석들, 바람직하게 화학식 A2X5O12:Ce(A는 Y, Gd, 또는 Tb이고; X는 Al 또는 Ga인)로 표시되고, 화학식 Y3X5Al12:Ce(X는 Al 또는 Si이고; A는 O 또는 N인)로 표시되는 세륨 도핑된 석류석들,
-바람직하게 화학식 X2SiO4(X는 Sr, Ba, 또는 Ca인)로 표시되는 오쏘실리케이트들(orthosilicates),
-질화물들,
-XSi2O2N2:Eu(X는 Sr, Ba, 또는 Ca인)로 표시되는 산화질화 실리케이트들(oxynitrie silicates),
-Ca2Si5N8:Eu, Sr2Si5N8:Eu, 및 CaAlSiN3:Eu와 같은 질화 실리케이트들,
-SrGa2S4:Eu2 + 또는 SrS:Eu2 +와 같은 이온화 인광체,
-페릴린(perylene)
-쿠마린(coumarin),
-양자 점(quantum dots)
-형광 염료들, 및
-공액 중합체를 포함할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
추가적으로 색-변환 재료의 입자 크기는 구조화된 발광 전환층의 구조의 분해능보다 더 작을 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 색-변환 영역들 내에서의 색 변환 재료는 매트릭스 재료에서 용해되거나 혼합되거나 삽입될 수 있는데, 상기 매트릭스 재료는 바람직하게 투명하고 광을 흡수하지 않고, 예를 들어, 유리, 실리콘, 에폭시 또는 아크릴계 레진과 같은 레진, 접착제, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리카보네이트, 또는 폴리이미드 등을 포함하는 중합체, 또는 어떤 다른 적합한 재료 또는 이의 조합물들을 포함한다. 더욱, 구조화된 발광 전환층은 매트릭스 재료를 포함한다.
구조화된 발광 전환층에서의 색-변환 영역들 전부는 동일한 재료로 이루어 질 수 있으며, 또는 다른 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 일부의 색-변환 영역들은 오렌지색 광을 출사하고, 반면에 다른 부분은 노란색 광을 출사한다. 적어도 하나의 색-변환 영역은 예를 들어, 산란 입자들, 인광체 입자들 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 바람직한 실시예에서, 구조화된 발광 전환층의 영역들은 다른 영역들에 인접한다. 따라서, 구조화된 발광 전환층의 영역들은 수직으로 예를 들어, 발광 경로의 방향으로 적층되지 않을 수 있는데, 오히려 각각의 영역은 광원의 투명층의 외부면의 어떤 영역을 차지할 수 있는데, 예를 들어, 영역들은 측방으로 배열되고 구조화될 수 있다. 또한, 구조화된 발광 전환층의 영역들은 투명층에 직접적으로 인접할 수 있다.
제 2 영역들에 대한 제 1 색-변환 영역들의 표면 면적(또는 폭 또는 다른 크기)의 비율은 EL 장치의 출력 스펙트럼에 영향을 미친다. 이러한 비율의 추가로 인하여, 구조화된 전환층의 사용은 균일한 전환층들이 사용될 때보다 출력 스펙트럼들을 설계하는 데 있어서 더 유연함(flexiblity)을 제공한다. 유연함은 효율성 및 색 재현 사이의 더 나은 절충점을 찾는 것을 가능하게 한다.
A.R. Fuggal, J.J. Shiang, C.M. Heller, D.F. Fourst, Applied Physics Letters 80, 19 (2002)에 기술된 모델에 따라서, 균일한 다운 전환 또는 색-변환 재료층을 가지는 EL장치의 출력 스펙트럼은 다음과 같이 제시되는데:
Aα,δ(λ)=S0(λ)exp[-α(λ)δ]+Wα,δCα,δ(λ)P(λ), (1)
여기서, α(λ)는 색-변환 재료 농도와 관련된 발광 전환층의 흡수 계수(absorbtion coefficient)이고, δ는 (산란 및 다른 기하학적인 효과들에 기인하여) 층의 두께와 관련될 수 있으나, 필수적으로 똑같지 않은 유효 광학적 경로의 길이이다. P(λ)는 모든 파장들에 걸친 합이 일치되도록 표준화(normalized)시킨다. Wα,δ는 질량 요소이다. Cα,δ(λ)는 자가 흡수 보정(self absorption correction)이다. S0(λ)는 광원의 출사 스펙트럼이다.
색 혼합 법칙에 기초하여, 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따라서 광자 포화 한계에 도달하지 않는 제 1 색-변환 영역들 및 색-비-변환 영역들로 형성되는 제 2 영역들을 포함하는 구조화된 발광 전환층을 가지는 이상적인 EL장치의 출력 스펙트럼은 다음과 같이 제시되는데:
Bα,δ,x(λ)=(1-x)S0(λ)+x[S0(λ)exp[-α(λ)δ]+Wα,δCα,δ(λ)P(λ)], (2)
여기서, x(=0...1)는 구조화된 발광 전환층의 색-변환 영역들의 크기 및/또는 상대적인 배열과 관련이 있으며, (1-x)는 색-비-변환 영역들의 크기 및/또는 상대적인 배열과 관련이 있다.
질량 요소 Wα,δ는 다음과 같이 제시되는데:
Wα,δ=Q∫S0(λ)(1-exp[-α(λ)δ])dλ,
여기서, Q는 색-변환 영역들로 사용되는 색-변환 재료의 양자 효율이다.
자가 흡수 보정 Cα,δ(λ)는 다음과 같이 제시된다:
Cα,δ(λ)=exp[-α(λ)δ]/(1-Q∫P(λ)(1-exp[-α(λ)δ])dλ.
위의 식에서 흡수 과정에 대한 유효 경로의 길이는 발광에 대한 유효 경로의 길이와 동일하다고 가정한다. 식 2에서 기술된 모델의 결과에 따라서, (곱수 x에 의해서 제시되는) 색-변환 영역들 및 (곱수 1-x에 의해서 제시되는) 색-비-변환 영역들 사이의 차이는 더 정확하게 출력 스펙트럼을 조율하는 능력을 더 가능하게 한다.
위에서 주어진 설명과 비슷한 설명들이 제 2 영역들이 제 2 색-변환 영역들인 경우, 및 제 2 영역들이 제 2 색-변환 영역들 및 색-비-변환 영역들을 포함하는 경우, 뿐만 아니라 색-변환 영역들이 광자 포화 한계에 도달하거나 심지어 초과한 경우에도 적용된다.
본 발명의 적어도 하나의 추가적인 실시예에서, 구조화된 발광 전환층의 제 2 영역들은 제 2 색-변환 영역들을 포함하는데, 상기 제 2 색-변환 영역들은 제 1 색-변환 영역들과 다르고 광원에 의해서 출사되는 제 1 스펙트럼을 가지는 광의 적어도 일부를 흡수하고 제 3 스펙트럼을 가지는 광을 출사한다. 이것은 구조화된 발광 전환층은 제 1 색-변환 영역들 및 제 2 색-변환 영역들을 포함하는데, 제 1 색-변환 영역들에 의해서 출사되는 스펙트럼의 광은 제 2 색-변환 영역들에 의해서 출사되는 스펙트럼의 광과 다르다는 것을 의미한다. 특히, 제 1 색-변환 영역들에 의해서 출사되는 제 2 스펙트럼은 제 2 색-변환 영역들에 의해서 출사되는 제 3 스펙트럼에 포함되지 않는 하나의 파장 또는 일정 범위의 파장을 포함할 수 있고/있거나, 제 2 색-변환 영역들의 제 3 스펙트럼은 제 1 색-변환 영역들에 의해서 출사되는 제 2 스펙트럼에 포함되지 않는 하나의 파장 또는 일정 범위의 파장을 포함할 수 있다. 또한, 제 2 영역들은 제 2 색-변환 영역들일 수 있다.
추가적으로, 제 1 색-변환 영역들은 제 2 색-변환 영역들에 의해서 구분될 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 구조화된 발광 전환층의 적어도 하나의 색-변환 영역들에 포함되기 위해 선택되는 색-변환 재료는 구조화된 발광 전환층의 적어도 하나의 색-변환 영역의 광 출력이 광자 포화 한계보다 아래가 되도록 하는 재료이다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 구조화된 발광 전환층의 모든 색-변환 영역들에 포함되기 위해서 선택되는 색-변환 재료는 색-변환 영역들의 광 출력이 광자 포화 한계보다 아래가 되도록 하는 재료이다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 구조화된 발광 전환층의 적어도 하나의 색-변환 영역에 포함되기 위해서 선택되는 색-변환 재료는 적어도 하나의 색-변환 영역의 광 출력이 광자 포화 한계에 도달할 수 있거나, 초과할 수 있도록 하는 재료이다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 구조화된 발광 전환층의 모든 색-변환 영역들에 포함되기 위해서 선택되는 색-변환 재료는 색-변환 영역들의 광 출력은 광자 포화 한계에 도달할 수 있거나, 초과할 수 있도록 하는 재료이다.
본 발명의 적어도 하나의 추가적인 실시예에서, 색-변환 재료는 광원에 의해서 출사되는 광의 색-변환 영역들에 의해서 상기 광원으로의 역산란(backscattering)은 최소화되도록 선택된다. 색-변환 재료에 의한 역산란은 특히, 광자 포화 한계가 도달되거나 초과될 때, 발생할 수 있다. 또한, 역산란을 최소화하기 위해서, 색-변환 재료 입자들의 크기 d50은 바람직하게 최소 1500 나노미터 또는 최대 300 나노미터이다. 더 바람직하게 d50은 최소 2000 나노미터이고, 색-변환 재료 및 레진의 종류에 따라 달라진다.
입자 크기 d50은 바람직하게 예를 들어, 모든 목적들을 위한 참조문헌에 의해서 전체로 결합되는 "Sh. Shionoya and W. M. Yen (eds.), Phosphor Handbook, CRC Press LLC (1999), p. 736-738"에서 논의된 평균 입자 직경으로 이해될 수 있고, 더 자세하게, 모든 목적들을 위한 참조문헌에 의해서 전체로 결합되는 국제 표준 ISO 9276-2에 대응하는 독일 표준 DIN 66141에 따른 중앙값의 동등한 구형의 직경 크기 d50(Q0)이다.
추가적인 적어도 하나의 실시예에서, 제 1 색-변환 영역들 및/또는 색-변환 영역들 및/또는 색-비-변환 영역들을 포함하는 제 2 영역들은 입사광의 기하학적인 경로를 변화시키는 구조들을 포함할 수 있다. 특히, 구조화된 발광 전환층은 영역들, 예를 들어, 출력 표면이 어떤 기하학적인 형상을 가지는 제 1 및/또는 제 2 영역들을 포함할 수 있다. 특히, 출력 표면은 구형의, 비구형의(aspherical), 엠보싱 형상의(emboss-like), 사다리꼴의(trapezoidal), 또는 프리즘의 구조들 또는 그러한 구조들의 일부분들 또는 이의 어떤 조합을 포함할 수 있다.
또한, 제 1 영역들은 특정한 형상을 가지는 출력 표면을 포함할 수 있는 발광 전환 소자들로 형성될 수 있다. 제 2 영역들은 특정한 형상을 가지는 출력 표면을 포함할 수 있는 광 추출 소자들로 형성될 수 있다. 더욱, 발광 전환 소자들로 형성되는 제 1 영역들 및 광 추출 소자로 형성되는 제 2 영역들은 다중-소자 광 추출 및 발광 전환 영역을 형성할 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 구조화된 발광 전환층은 적어도 하나의 광 추출 소자 및 적어도 하나의 발광 전환 소자를 포함하는 다중-소자 광 추출 및 발광 전환(multi-element light extraction and luminescence conversion region;MLELC) 영역을 포함한다. 광 추출 소자는 광원으로부터의 광을 또는 광의 적어도 일부를 확산시킬 수 있다. 발광 전환 소자는 광원으로부터의 제 1 스펙트럼의 광의 일부를 흡수하여 제 2 스펙트럼의 광을 출사하는 적어도 하나의 제 1 색-변환 영역을 포함한다.
바람직한 실시예에서, MLELC 영역은 다수 개의 발광 전환 소자들 및 다수 개의 광 추출 소자들을 포함한다.
본 발명의 더 바람직한 실시예에서 발광 전환 소자는 색-변환 영역이다.
제 1 스펙트럼의 광의 비-흡수 부분 및 적어도 하나의 발광 전환 소자 또는 다수 개의 발광 전환 소자들로부터의 제 2 스펙트럼의 광은 적어도 하나의 광 추출 소자 또는 전체 출력 스펙트럼을 제공할 다수 개의 광 추출 소자들로부터의 확산된 광 출력과 결합된다.
MLELC층의 광 추출 소자는 적어도 하나 또는 다수 개의 색-비-변환 광 투과 영역들을 포함할 수 있다.
대안적으로, 광 추출 소자는 적어도 하나 또는 다수 개의 색-변환 영역들을 포함할 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 구조화된 발광 전환층은 다수 개의 MLELC 영역들을 포함하거나 MLELC층을 형성한다.
식 1에 따른 균일한 다운-전환 또는 색-변환 재료층을 가지는 EL 장치의 출력 스펙트럼 및 식 2에 따른 구조화된 발광 전환층을 가지는 EL 장치의 출력 스펙트럼의 비교에 대해서 제시되는 설명은 구조화된 발광 전환층이 적어도 하나의 MLELC 영역을 포함하거나, 심지어 광 추출 및 발광 전환 소자들을 포함하는 MLELC층인 경우에도 적용된다.
본 발명의 바람직한 적어도 하나의 실시예에서, 광 추출 소자는 MLELC 영역 또는 층에 인접하고 광을 투과시킬 수 있는 OLED 장치 또는 광원의 투명층과 같거나 비슷한 굴절률(n1)을 가진다. 발광 전환 소자의 굴절률(n2)은 n1보다 작게 설계될 수 있다. 공기와 MLELC 영역 또는 MLELC층의 소자들 사이의 굴절률의 조절은 생성된 광의 일부가 전반사에 의해서, 광 가이드 모드들 및 자가 흡수로 손실되는 것을 피할 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 더 바람직한 실시예에서, 광 추출 소자의 형상은 사다리꼴 또는 엠보싱 타입의 기하학적인 형상이다.
본 발명의 적어도 하나의 더 바람직한 실시예에에서, 광 전환 소자의 바람직한 형상은 평평하거나 또는 렌즈 형상이다.
본 발명의 적어도 하나의 더 바람직한 실시예에서, MLELC층 또는 구조화된 발광 전환층은 특히, 광원에 의해서 출사되는 광 및 색-변환 재료에 의해서 출사되는 광, 각각에 대해서 낮은 흡수 계수를 가지는 재료들을 포함하는 광 추출 소자(들) 및/또는 발광 전환 소자(들)을 포함한다.
적어도 하나의 실시예에서, 구조화된 발광 전환층은 기판을 포함한다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, EL 장치는 광을 발생시키는 장치로 사용된다. EL 장치는 밀리미터에서 수 센티미티의 범위 또는 심지어 센티미터 이상의 측방 크기를 가질 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, EL 장치는 플렉서블하고 전계발광 호일(foil)이다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 구조화된 발광 전환층의 영역들은 스크린 프린팅(screen printing)에 의해서 제조된다. 스크린 프린팅은 전형적으로 약 70 마이크로미터의 분해능을 이룰 수 있다. 특히, 이는 구형의 또는 구와 같은 형태의 영역은 분해능과 비슷한 최소 반경을 가지며 생산될 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 특히 이는 스트라이프-형태의 영역은 분해능과 비슷한 최소 스트라이프 폭을 가지며 생산될 수 있다는 것을 의미한다. 스크린 프린팅은 특별히 저-비용 적용들 및 좋은 기술적 관리용이성(manageability)을 제공한다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 구조화된 발광 전환층의 영역들은 리소그래피(lithographic) 기술, 예를 들어, 포토리소그래피(photolithography)에 의해서 제조된다. 포토리소그래피에서 사용되는 포토레지스트층의 구조는 100 나노미터 이하의 분해능을 제공할 수 있고, 따라서 구조화된 포토레지스트층은 이러한 분해능을 가지는 빈 공간(void)들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 구조화된 포토레지스트층은 광원의 투명층 상에 증착될 수 있다. 빈 공간들은 제 1 영역들을 정의할 수 있고, 색-변환 영역들인 제 1 영역들을 형성하기 위해서, 색-변환 재료가 채워질 수 있다. 빈 공간들을 채우는 것은 선택적 증착 기술 또는 비-선택적 증착 기술에 의해서 행해진다. 선택적 증착 기술의 경우에, 다른 빈 공간들은 다른 재료들로 채워질 수 있다. 이후, 구조화된 포토레지스트층은 제거될 수 있고, 제 1 영역들이 광원의 투명층 상에 남는다. 후에, 구조화된 포토레지스트층은 제거될 수 있고, 제 1 영역들은 광원의 투명층 상에 남아있다. 포토레지스트층을 제거한 후에, 비어있으며, 제 1 영역들을 구분하는 제 2 영역들이 나타난다. 제 2 영역들은 비어있는 상태로 남아 있을 수 있거나, 색-비-변환 영역들인 제 2 영역들을 형성하기 위해서 투명한 재료로 채워질 수 있다. 대안적으로, 제 2 영역들은 추가적인 색-변환 영역들, 예를 들어, 제 2 색-변환 영역들을 형성하기 위해서, 색-변환 영역들 내의 색-변환 재료과 다른 색-변환 재료들로 채워질 수 있다.
이와는 다르게, 포토레지스트층 내의 빈 공간들은 제 2 영역들을 정의할 수 있다. 빈 공간들은 제 2 영역들을 형성하기 위해서 색-변환 및/또는 색-비-변환 재료로 채워질 수 있다. 포토레지스트층을 제거한 후, 제 2 영역들이 아닌 영역들은 색-변환 영역들인 제 1 영역들을 형성하기 위해서 색-변환 재료로 채워진다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 포토리소그래피 기술은 기판 상에 제 1 및/또는 제 2 영역들을 형성하는데 사용된다. 색-변환 영역들을 가지는 기판은 광원에 예를 들어, 투명한 접착제, 광경화성(light-curable) 투명 접착제, 또는 굴절률이 비슷한 겔에 의해서, 접착된다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 색-변환 재료는 호일 재료에 용해된다. 호일 재료는 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌와 같은 중합체 또는 어떤 다른 적합한 중합체 또는 재료를 포함한다. 특별히 성형된 호일 또는 호일 조각들은 색-변환 영역들인 제 1 영역들을 형성하면서, 광원의 투명층에 부착된다. 이러한 기술은 특별히 중간 정도의 분해능이 요구되는 저-비용 장치들에 적용된다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 구조화된 발광 전환층의 색-변환 영역들은 전기영동법(electrophoresis)에 의해서 생산될 수 있다. 이러한 과정에서, 구조화된 투명한 도전층이 광원이 투명층 상에 증착될 수 있다. 구조화된 투명한 도전층은 금속 산화물, 예를 들어, 인듐-틴 옥사이드(induim-tin oxide;ITO), 또는 도핑된 도전성 중합체과 같은 투명한 도전성 재료를 포함하거나, 투명한 도전성 재료로 이루어질 수 있다. 바람직하게 구조화된 투명한 도전성 층은 ITO로 만들어진다. 구조화된 투명한 층은 구조화된 투명한 층과 함께 형성되는 구조화된 투명한 소자들을 포함할 수 있다. 구조화된 투명한 도전층 또는 적어도 하나의 구조화된 투명한 소자는 전기장을 적용하기 위해서 사용될 수 있다. 전기장에 의해서, 바람직하게 액체 혼합물 또는 용액과 같이 액체 상태로 이용될 수 있는 색-변환 재료는, 구조화된 투명한 도전층 또는 적어도 하나의 구조화된 투명 소자 상에, 색-변화 영역들인 제 1 영역들을 형성하면서, 증착 또는 침전될 수 있다. 다른 구조화된 투명한 소자들에 전기장을 적용하는 것에 의해서, 또 다른 액체 또는 용액으로 이용할 수 있는 다른 색-변환 재료는, 구조화된 투명한 소자들 상에, 색-변환 영역들인 제 2 영역들을 형성하면서, 증착 또는 침전될 수 있다.
이러한 기술의 분해능은 구조화된 투명한 도전층의 분해능에 따라서 달라진다. 특히, 결합 또는 동종의 재료가 색-변환 재료에 대한 매트릭스 또는 지지대로 필요하지 않을 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 추가적인 실시예에서, 구조화된 투명 도전층은 투명한 기판 상에 증착될 수 있다. 구조화된 투명한 도전층 또는 구조화된 투명한 소자들은 색-변환 재료를 기판상의 구조화된 투명 도전층상에 증착 또는 침전하기 위해서, 전기장을 적용하는데 사용될 수 있다. 이후, 투명 기판은 광원의 투명층에 예를 들어, 투명한 접착제, 광경화 투명 접착체 또는 굴절률 일치 겔을 사용하여 부착될 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 구조화된 발광 전환층은 부피 캐스팅(volume casting), 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅, 스크래칭(scratching), 닥터 블레이딩(doctor blading), 포토리소그래피, 라미네이팅(laminating), 또는 다른 적합한 기술들에 의해서 제조될 수 있다.
더욱, 광 추출 소자들은 경화되지 않는 연속적인 층을 몰딩하는 것에 의해서, 또는 포토리소그래피에 의해서 제조될 수 있다. 발광 전환 소자들은 부피 캐스팅, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅, 포토리소그래피 등에 의해서 제조될 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 전계발광(EL) 장치는 적어도 일부의 광을 광원으로부터 외부로 투과시킬수 있는 투명층을 포함하는 광원; 및 상기 투명층의 상 및 상기 광원의 외부에 배치되는 구조화된 발광 전환층을 포함하는데, 상기 구조화된 발광 전환층은 색-변환 영역들 및 색-비-변환 영역들을 포함하며, 상기 색-변환 영역들은 상기 광원으로부터의 제 1 스펙트럼의 광을 흡수하고 제 2 스펙트럼의 광을 출사하고, 상기 색-비-변환 영역들은 상기 제 2 스펙트럼의 광은 상기 광원으로부터의 광의 비-흡수 스펙트럼과 결합하여 상기 전계발광 장치를 위한 광의 전체 출력 스펙트럼을 제공한다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 전계발광(EL) 장치는 광원으로부터 외부로 적어도 일부의 광을 투과시킬 수 있는 투명층을 포함하는 광원; 및 상기 투명층 상 및 상기 광원의 외부에 배치되는 다중-소자 광 추출 및 발광 전환층을 포함하는데, 상기 다중-소자 광 추출 및 발광 전환층은 다수 개의 광 추출 소자들 및 다수 개의 광 전환 소자들을 포함하고, 상기 광 추출 소자들은 상기 광원으로부터의 상기 광을 확산시키고, 추가적으로 상기 발광 전환 소자들은 상기 광원으로부터의 제 1 스펙트럼의 광을 흡수하고 제 2 스펙트럼의 광을 출사하고, 추가적으로 상기 비-흡수된 제 1 스펙트럼의 광, 상기 제 2 스펙트럼의 광 및 상기 광 추출 소자에 기인한 상기 확산된 광 출력은 상기 전계발광 장치에 대한 광의 전체 출력 스펙트럼을 형성하고, 상기 소자들은 서로 인접하고, 상기 투명층에 직접적으로 인접한다.
또한, 본 발명의 추가적인 실시예들에 개시된 실시예들 및 특징들의 어떤 가능한 조합 또는 조합들이 포함된다.
도 1은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따른 전계발광(EL) 장치(200)의 일 실시예의 단면을 보여준다. EL 장치(200)는 OLED 장치(205) 및 구조화된 발광 전환층(230)을 포함한다. OLED 장치(205)는 기판(208) 및 기판(208)상에 제 1 전극(211)을 포함한다. 제 1 전극(211)은 픽셀화된 장치들에 적용되도록 패터닝될 수 있으며, 백라이트 또는 다른 일반적인 발광 장치들에 적용되도록 패터닝되지 않을 수 있다. OLED 장치(205)는 또한 제 1 전극(211) 상에 반도체 적층(214)을 포함한다. 반도체 적층(214)은 적어도 (1) 애노드 버퍼층(ABL)(215) 및 (2) 액티브 발광층(EML)(216)을 포함한다.
도 1에서 도시된 바와 같이, OLED 장치(205)는 배면-발광(bottom-emitting) 장치이다. 배면-발광 장치로서, 제 1 전극(211)은 애노드로 작동하고, ABL(215)은 제 1 전극(211) 상에 증착되고, EML(216)은 ABL(215) 상에 증착된다. 결국, OLED 장치(205)는 또한 유기 반도체 적층(214) 상에 증착되는 제 2 전극(217)을 포함한다. 도 1 에서 보여지는 것과 다른 층들은 또한 절연층들, 배리어층들, 전자/정공 주입 및 차단층들, 게터층들 등과 같은 층들이 더해질 수 있다. 특히, 예를 들어, 평탄화 층들, 습기 및/또는 산소 흡수 층들, 및 배리어 층들과 같은 하나 이상의 층들에 의한 OLED 장치(205)의 밀봉(encapsulation)이 OLED 장치(205)를 보호하기 위해서 추가될 수 있다.
본 발명에 따라서, 구조화된 발광 전환층(230)은 OLED 장치(205)의 바깥면 상에 증착된다. 더 자세하게, 구성에서 보여지듯이, 구조화된 발광 전환층(230)은 기판(208) 상에 증착된다. OLED 장치(205) 및 구조화된 발광 전환층(230)은 함께 EL 장치(200)를 구성한다. 이러한 층들의 예시적인 실시예들은 다음에 더 자세히 기술된다.
기판(208)
기판(208)은 추가적인 층들 및 전극들을 지지할 수 있는 재료 일 수 있다. 배면-발광 OLED의 경우에, 기판(208)은 OLED 장치(205)에 의해서 출사되는 광의 파장에 대해서 투명하거나 또는 반투명할 수 있다. 바람직한 기판(208) 재료들은 유리, 석영, 및 플라스틱, 바람직하게, 얇은, 플렉서블한 유리를 포함한다. 바람직한 기판(208)의 두께는 사용되는 재료 및 자치의 적용에 따라 달라진다. 기판(208)은 시트 또는 연속적인 필름의 형태일 수 있다. 연속적인 필름은 예를 들어, 특히 플라스틱, 금속, 및 금속화된 플라스틱 호일들에 적합한 롤-투-롤(roll-to-roll) 생산 공정들로 생산된다.
제 1 전극(211)
배면-발광 구성에서, 제 1 전극(211)은 애노드로 기능한다(애노드는 정공-주입 층으로 기능하는 도전층이다). 전형적인 애노드 재료들은 (백금, 금, 팔라듐, 인듐, 등과 같은) 금속들; (산화 납, 틴 옥사이드(tin oxide, 인듐-틴 옥사이드(indum-tin oxide;ITO), 등과 같은) 금속 산화물들; 그래파이트(graphite); 및 (폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리씨오펜(polythiophene), 등과 같은) 도핑된 도전성 중합체를 포함한다. 바람직하게, 제 1 전극(211)은 인듐-틴 옥사이드를 포함한다.
OLEDs에 대해서, 제 1 전극(211) 층은 투명 또는 반-투명하고, (배면 발광 OLED에서) 적어도 일정 부분의 광이 투과되도록 보통 얇게 형성된다. 제 1 전극(211)의 두께는 약 10nm 내지 약 1000nm, 바람직하게, 약 50nm 내지 약 200nm, 더 바람직하게, 약 100nm이다. 그와 같이 어떤 박막 증착 방법이 제 1 전극(211) 형성 단계에서 사용될 수 있다. 이러한 방벙은 진공 증발법(vacuum evaporation), 스퍼터링(sputtering), 전자 빔 증착(electron beam deposition), 화학 기상 증착(chemical vapor deposition), 에칭 당해 기술 분야에서 알랴진 다른 기술들 및 이의 조합들을 포함하며, 이에 한정되지 않는다. 공정은 또한 통상적으로 애노드 층의 전도성 및 광학적 투과성을 최적화하기 위해서 제어하는 기압하에서, 베이크(baking) 또는 어닐(anneal) 공정을 포함한다. 이후, 포토리소그래피가, 원한다면, 제 1 전극(211) 상에 어떤 패턴을 정의하기 위해서 사용될 수 있다.
ABL
(215)
ABL(215)은 좋은 정공 전도성(hole conducting) 특징들을 가지고, 제 1 전극(211)으로부터 EML(216)에 정공들을 효율적으로 주입하는데 사용된다. ABL(215)은 중합체 또는 소분자(small molecule) 재료들 또는 다른 재료를 포함하거나 이들로 이루어진다. 예를 들어, ABL(215)은 소분자 또는 중합체 형태의 4차 아민(tertiary amine) 또는 카바졸(carbazole) 유도체들, 도전성 폴리아닐린("PANI"), 또는 HC starck 로부터 "Baytron P"로 입수할 수 있는 PEDOT:PSS, 폴리-3,4-에틸렌디옥시씨오펜 (poly-(3,4-ethylenedioxythiophene) ("PEDOT") 및 폴리스티렌설포닉산(polystyrenesulfonic acid) ("PSS")로 형성될 수 있다. ABL(215)은 약 5nm 내지 약 1000nm의 두께를 가질 수 있고, 통상적으로 약 50 내지 약 250 nm의 두께로 사용된다. ABL(215)의 다른 예들은 10 및 50 nm 사이의 바람직한 두께들을 가지는 구리 프탈로시아닌(copper phthalocyanine;CuPc) 필름들을 포함한다. ABL(215) 재료들의 다른 예들은 당해 기술 분야에서 잘 알려졌으며, 앞에서 언급한 재료들로 쉽게 대체되거나 조합될 수 있다.
ABL(215)은 선택 증착 기술들 또는 비선택 증착 기술들을 사용하여 형성될 수 있다. 선택 증착 기술들은 예를 들어, 잉크 젯 프린팅, 플렉스 프린팅(flex printing), 및 스크린 프린팅을 포함한다. 비선택 증착 기술들은 예를 들어, 스핀 코팅(spin coating), 딥 코팅(dip coating), 웹 코팅(web coating), 및 스프레이 코팅을 포함한다.
EML
(216)
액티브 발광층(EML(216))은 제 1 전극(211) 및 제 2 전극(217)에 걸쳐서 형성되는 전위의 적용으로 광을 출사하는 유기 전계발광 재료를 포함한다. EML(216)은 유기 또는 유기-금속 재료들로 제조될 수 있으며, 중합체, 단량체, 또는 소분자 에미터(emitter)들 또는 이들의 조합물들 또는 혼합물들을 포함할 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 유기 또한 유기-금속 재료들을 포함한다. 이러한 재료들에서의 발광은 형광 및/또는 인광의 결과로서 생성될 수 있다.
유기 재료들은 하나 이상의 중합체, 중합체 혼합물, 단량체, 올리고머(oligomer), 공중합체(co-polymers), 유기 측부기(organic side-group), 소분자 또는 이들 중 어떤 것들의 블렌드(blend)를 포함할 수 있다. EML(216)은 예를 들어, 자외선, 청색, 녹색, 노란색, 오랜지색, 적색, 적외선, 하얀색, 또는 단일 또는 조합된 스펙트럼의 광을 출사하는 폴리플루오렌(polyfluorenes), 폴리씨오펜, 폴리페닐렌(polyphenylenes), 폴리씨오펜비닐렌, 폴리스피로(polyspiro) 중합체, 또는 폴리-p-페닐렌비닐렌들 또는 이들의 계열군들(families)과 같은 공액 EL 중합체, 공중합체, 유도체들, 블렌드들, 또는 이들의 혼합물들을 포함할 수 있다.
EML(216)은 비-선택적으로 증착되는(예를 들어, 스핀 코팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅, 웹 코팅) 연속적인 필름이거나, (잉크-젯 프린팅, 플렉스 프린팅, 또는 스크린 프린팅에 의해서) 선택적으로 증착되는 불연속적인 영역들일 수 있다. EML(216)은 또한 기상 증착, 스퍼터링, 진공 증착 등에 의해서 형성될 수 있다.
EML(216)은 하나 이상의 발광 소자(예를 들어, 호스트(host) 및 도펀트(dopant)를 포함할 수 있다. 두 개의 발광 소자들의 경우에서, 호스트 소자 및 도펀트 소자의 상대적인 농도는 원하는 색을 얻기 위해서 조절될 수 있다. EML(216)은 원하는 색으로 광을 출사할 수 있고, 중합체, 공중합체, 도펀트들, 켄쳐(quencher)들, 및 정공 및 전자 수송 재료들을 원하는 만큼 포함될 수 있다. 예를 들어, EML(216)은 자외선, 청색, 적색, 녹색, 오랜지색, 노란색 광 또는 이러한 색들의 어떤 원하는 조합으로 광을 출사할 수 있고, 어떤 적용들에서 하얀색 광을 생산하는 발광 소자들의 조합을 포함할 수 있다. EML(216)은 또한 다수 개의 구분되는 발광 서브층들을 포함할 수 있다.
광을 출사하는 액티브 전계발광 재료들에 더하여, EML(216)은 전하 수송이 가능한 재료들을 포함할 수 있다. 전하 수송 물질들은 전하 수송체들을 전달할 수 있는 중합체 또는 소분자들, 예를 들어, 폴리씨오펜, 유도된 폴리씨오펜, 올리고머 폴리씨오펜, 유도된 올리고머 폴리씨오펜, 펜타센(pentacene), 트리페닐아민(triphenylamine), 및 트리페닐디아민(triphenyldiamine)과 같은 유기 재료들을 포함한다.
제 2 전극(217)
배면-발광 구성에서, 제 2 전극(217)은 캐소드로(예를 들어, 전자-주입층으로 기능하고 낮은 일함수(work function)를 가지는 재료들이 포함되는 도전층으로) 기능한다. 캐소드로 기능할 수 있는 많은 재료들이 당업자에게 알려져 있지만, 가장 바람직하게, 알루미늄, 인듐, 은, 금, 마그네슘, 칼슘, 리튬, 리튬 플로라이드(fluoride), 세슘 플로라이드, 소듐 플로라이드, 및 바륨, 또는 이들의 조합물, 또는 이들의 합금을 포함하는 조성물이 사용될 수 있다. 알루미늄, 칼슘 및 알루미늄, 바륨 및 알루미늄, 리튬 플로라이드 및 알루미늄, 칼슘을 가지는 리튬 플로라이드 및 알루미늄, 마그네슘 및 은의 조합물들, 또는 이들의 합금이 특히 바람직하다.
바람직하게, 제 2 전극(217)의 두께는 약 10nm 내지 약 1000nm, 더 바람직하게 약 50nm 내지 약 500nm, 및 가장 바람직하게 약 100nm 내지 300nm이다. 제 1 전극(211) 재료가 증착될 수 있는 많은 방법들이 당업자에게 알려져 있지만, 열적 진공 증발법, 스퍼터링, 또는 전자-빔 증착과 같은 진공 증착법이 바람직하다.
추가적으로 제 2 전극(217)은 거울로 기능할 수 있거나, EML(216)에서 생산되고, 투명 기판(208)과 반대로 출사되는 광을 기판(208)으로 반사하기 위한 추가적인 거울층을 포함할 수 있다.
배리어층 및 게터(getter)층과 같은 다른 층들(미도시)은 또한 전자 장치를 보호하기 위해서 사용될 수 있다. 이러한 층들은 당해 기술 분야에서 널리 알려져 있고, 여기에서 특별히 논의되지 않는다.
구조화된 발광
전환층
(230)
도시되는 장치는 OLED 장치(205)는 배면-발광 OLED이고, 따라서, EML(216)로부터 출사되는 광은 기판(208)을 통과한다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따라서, 구조화된 발광 전환층(230)은 기판(208)의 노출된 외부면에 (따라서, OLED 장치(205)의 외부에) 증착되고, EL 장치(200)로부터의 광의 출력을 조정하고 조율한다. 본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 구조화된 발광 전환층(230)은 제 1 색-변환 영역들(230A) 및 제 2, 색-비-변환 영역들(230B)을 포함한다. 제 1 색-변환 영역들(230A)은 균일한 다운-전환층들과 구별될 수 있는 구조화된 발광 전환층(230)에 대한 패턴 또는 "구조"를 함께 형성되는데, 상기 균일한 다운-전환층들은 (전체면이 색-변환 재료들을 가지고) 통상적인 전계발광 장치에 사용된다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 구조화된 발광 전환층(230)의 구조는 배열에 있어서, 스트라이프, 교차된-스트라이프(메쉬), 원형의, 사각형의(체크무느) 또는 어떤 기하학적인 형상일 수 있다. 예시적인 구조들은 도 4A-4F에서 보여준다.
다수의 색-변환 영역들(230A)은 다수의 색-비-변환 영역들(230B)로 구분된다. 색-비-변환 형역들은 완전히 빈 상태이거나, 비-흡수, 발광 또는 (유리와 같은) 광투과 재료를 포함할 수 있다. 색-변환 영역들(230A)은 각각 형광 또는 인광 재료 또는 어떤 스펙트럼에서 광을 흡수하고, 다른 스펙트럼으로 광을 출사할 수 있는 색 변환 재료를 포함할 것이다. 색-변환 영역들(230A) 내의 색-변환 재료는 투명한 매트릭스에 삽입될 수 있다. 구조화된 발광 전환층(230) 내의 모든 색-변환 영역들(230A)은 동일한 재료로 이루어지거나, 다른 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 색-변환 영역들(230A)의 일부는 오렌지색 광을 출사할 수 있는 반면, 다른 일부는 노란색 광을 출사한다. 색-비-변환 영역들(230B)에 대한 색-변환 영역들(230A)의 비율은 EL 장치(200)의 출력 스펙트럼에 영향을 미친다. 이러한 비율의 추가로 인하여, 구조화된 전환층의 사용은 균일한 전환층들을 사용할 때보다, 출력 스펙트럼들을 설계하는데 있어서, 더 큰 유연성을 제공한다. 유연성은 효율성 및 색 재현성 사이의 더 나은 절충점을 찾아내는 것을 가능하게 한다.
색-변환 영역들(230A)을 형성하는데 사용되는 예시적인 색-변환 재료들은 유기 및 무기 염료들, 세륨 도핑된 석류석, 질화물 인광체, SrGa2S4:Eu+2 또는 SrS:Eu+2 와 같은 이온 인광체, 양자 점, 형광 염료들 또는 공액 중합체를 포함하며, 이에 제한되는 것은 아니다. 각각의 경우에 색-변환 물질은 실리콘, 에폭시, 접착제, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리카보네이트 등과 같은 투명한 매트릭스 내에 용해되거나 블렌드될 수 있다.
구조화된 발광 전환층(230)의 두께는 장치의 원하는 출력 스펙트럼 및 구조화된 발광 전환층(230) 내의 색-변환 재료의 농도에 따라서 달라진다. 색-변환 재료의 농도는 켄칭 및 응집 효과들에 의해서 한계지어진다. 더욱, 산란 효과들, 특히, 역산란은 색-변환 재료의 농도에 따라서 달라진다. 이러한 효과를 감소시키기 위해서, 색-변환 재료의 입자 크기들은 최소 1500 나노미터 또는 효과적으로 최대 300 나노미터가 유리하다.
색-변환 재료의 농도는 광자 포화 한계가 도달되지 않도록 조절된다. 이러한 경우에, EL 장치(200)의 출사되는 광의 스펙트럼은 OLED에 의해서 출사되고, 색-비-변환 영역들(230B)을 통하여 통과하거나, 색-변환 영역들(230A)을 통과하여 전환되지 않는 일부의 광의 스펙트럼 및 OLED에 의해서 출사되고, 색-변환 영역들(230A)에서 다른 파장으로 전환되는 일부의 광의 스펙트럼에 의해서 제공된다.
대안적으로, 색-변환 재료의 농도는 광자 포화 한계가 도달되거나 심지어 초과되도록 조절될 수 있다. 이러한 경우에, EL 장치(200)의 출사된 광의 스펙트럼은 OLED에 의해서 출사되고 색-비-변환 영역들(230B)을 통과하는 일부의 광의 스펙트럼 및 OLED로부터 출사되고, 색-변환 영역들(230A)에서 다른 파장으로 전환되는 일부의 광의 스펙트럼에 의해서 제공된다.
예를 들어, 광자 포화 한계가 도달되지 않는 동안, 광원은 청색 광을 출사하고, 색-변환 영역들(230A)은 광원에 의해서 출사되는 광을 흡수하고, 노란색 범위의 파장에서 광을 출사한다. EL 장치(200)의 발광 스펙트럼은 색-변환 영역들(230A) 및 색-비-변환 영역들(230B)의 표면 비율, 색-변환 영역들(230A)에서의 색-변환 재료의 농도, 및 색-변환 영역들(230A)의 두께들에 따라서 달라지며, EL 장치(200)의 발광 스펙트럼은 조절되어서 청색 및 노란색 광의 혼합으로 재현되며, 바람직하게는 백색으로 재현된다.
대안적으로, 색-변환 영역들(230A)은 적색 광을 출사하는 색-변환 재료 및 녹색 광을 출사하는 다른 색-변환 재료를 포함한다. 이러한 경우에, EL 장치(200)의 발광 스펙트럼은 바람직하게 난 백색(warm-white)으로 재현된다.
색-변환 영역들(230A)에서 광자 포화 한계가 도달되었거나 심지어 초과한 경우에, EL 장치(200)의 출력 스펙트럼은 색-변환 재료의 작은 농도 변화 및 색-변환 영역들(230A)의 작은 두께 변화들에 대해서는 독립적이고, 오직 색-변환 영역들(230A) 및 색-비-변환 영역들(230B)의 표면 비율에 따라서 달라진다.
어떤 실시예들에서, 구조화된 발광 전환층(230)은 광학적 접착성 아교, 추가적으로 자외선에 의해서 경화될 수 있는 아교, 또는 굴절률 일치 겔을 사용하여 기판(208)에 부착될 수 있다.
예를 들어, 색-변환 영역들은 호일에 포함될 수 있고, 반면에 색-비-변환 영역들은 빈 상태로 남아 있거나 투명한 호일에 의해서 형성될 수 있다.
다른 실시예들에서, 구조화된 발광 전환층(230)은 스크린 프린팅, 잉크젯-프린팅, 전기영동법, 또는 다른 선택 증착 기술들 또는 비-선택 또는 선택 증착 기술들로 결합된 마스크 공정에 의해서 기판(208) 상에 직접적으로 증착되거나 형성된다. 또한, 구조화된 발광 전환층(230)은 기판(208)에 화학적으로 결합될 수 있는 가교가능한(cross-linkable) 재료를 이용할 수 있다.
도 2A 및 2B는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따른 예시적인 EL 장치의 사시도 및 단면을 보여준다. EL 장치(308)는 광원(305) 및 구조화된 발광 전환층(330)을 포함한다. 층(330)은 다수 개의 색-변환 영역들(330A) 및 색-비-변환 영역들(330B)을 가진다. 색-비-변환 영역들(330B)은 빈 영역들로 도시된다.
색-비-변환 영역들의 폭은 "b"이고, 색-변환 영역들의 폭은 "a"이다. "a" 및 "b" 사이의 비율은 위의 식 2에서의 기술된 것과 같이 출력 스펙트럼을 결정할 것이다(여기서, "b"는 1-x 이고, "a"는 x이다). 식 2에 따라서, 구조화된 발광 전환층(330)의 두께는 δ이다. 보여지는 바와 같이, 두께는 구조화된 발광 전환층(330)에 대해서 균일하지만, 다른 실시예들에서는 두께들은 하나의 색-변환 영역에서 다른 색-변환 영역까지 다양할 수 있거나, 하나의 색-변환 영역에서 두께가 달라질 수 있다. 위의 식 2에서는 균일한 두께 δ를 가정한다. 색-변환 영역들(330A)은 광원(305)으로부터 출사되는 특정한 스펙트럼들의 광을 흡수하고, 다른 스펙트럼들의 광을 출사한다. 색-비-변환 영역들(330B)은 광원(305)으로부터 출사되는 광을 스페트럼들의 변형 없이 통과시킨다. 색-비-변환 영역들(330B)은 빈 상태 또는 빈 공간보다는 실제적인 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 색-비-변환 영역들(330B)은 광학적 접착제 또는 유리 또는 비슷한 광 투과 재료를 포함할 수 있다.
도 3A는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따른 추가 예시적인 EL 장치의 단면을 도시한다. EL 장치(309)는 광원(305) 및 구조화된 발광 전환층(330)을 포함한다. 층(330)은 다수 개의 제 1 색-변환 영역들(330A) 및 다수 개의 제 2 색-변환 영역들(330B)을 포함한다. 제 1 색-변환 영역들(330A)은 광원(305)에 의해서 출사되는 광을, 광원(305)에 의해서 출사되는 광이 제 2 색-변환 영역들(330B) 내의 색-변환 재료에 의해서 전환되는 파장의 범위와 다른 범위의 파장으로 전환하는 색-변환 재료를 포함한다.
광자 포화 한계가 제 1 색-변환 영역들(330A) 또는 제 2 색-변환 영역들(330B)에 의해서 도달되지 않았다면 유리할 수 있다. 예를 들어, 광원(305)은 주로 청색 광을 출사하고 제 1 색-변환 영역들(330A)은 일부의 청색 광을 적색광으로 전화시키고, 제 2 색-변환 영역들(330B)은 일부의 청색 광을 녹색 광으로 전환시키고, 이때, 광자 포화 한계는 색-변환 영역들(330A 및 330B)에서 도달되지 않는다. 제 1 색-변환 영역들(330A) 및 제 2 색-변환 영역들(330B)에서의 색-변환 재료의 농도들 및 제 1 색-변환 영역들(330A) 및 제 2 색-변환 영역들(330B)의 두께들에 따라서, 청색, 적색, 및 녹색 광이 혼합된 광은 백색을 포함하는 다양한 발광 스펙트럼들을 제공할 수 있도록 생산될 수 있다. 색-변환 재료들의 농도들은 각각의 제 1 색-변환 영역들(330A)에서 및/또는 각각의 제 2 색-변환 영역들(330B)에서 같거나, 색-변환 영역들 사이에서 다를 수 있거나, 또는 같은 색-변환 영역에서 다를 수 있다.
비록 도 3A에서 모든 색-변환 영역들의 두께가 같지만, 개개의 색-변환 영역들의 두께들은 다른 두께들과 다를 수 있으며, 또는, 심지어 하나의 색-변환 영역에서도 달라질 수 있다.
대안적으로, 제 1 색-변환 영역들(330A)에서 및 제 2 색-변환 영역들(330B)에서 광자 포화 한계가 도달되거나 또는 초과된다. 이는 주로 전환된 광 만이 EL 장치(309)에 의해서 출사된다는 것을 의미한다. 제 1 색-변환 영역들(330A)에 의해서 및 제 2 색-변환 영역들(330B)에 의해서 차지되는 표면들의 비율에 따라서, EL 장치(309)의 고정된 발광 스펙트럼이 얻어질 수 있다.
예를 들어, 광원(305)은 주로 청색 광을 출사할 수 있고, 제 1 색-변환 영역들(330A)은 청색 광을 적색 광으로 전환할 수 있으며, 이때, 제 2 색-변환 영역들(330B)은 청색 광을 녹색 광으로 전환할 수 있다. 제 1 색-변환 영역들(330A), 제 2 색-변환 영역들(330B), 및 색-비-변환 영역들(330C)의 표면 비율에 따라서, 적색 및 녹색 광이 혼합된 광은 다양한 발광 스펙트럼들을 제공하면서 생성될 수 있다. 제 1 색-변환 영역들(330A)에서 및 제 2 색-변환 영역들(330B)에서 광자 포화 한계가 도달된다는 사실에 기인하여, EL 장치(309)의 발광 스펙트럼은 오히려 개개의 색-변환 영역들의 두께 및 개개의 색-변환 영역들에서의 색-변환 재료들의 농도들의 작은 편차들에는 독립적이다. 따라서, 이러한 장치는 생산 공정에서의 중간적인 필요들을 가지는 출력 스펙트럼을 고려하는 높은 재생산성을 가능하게 한다.
대안적으로, 영역들(330B)은 색-비-변환 영역들이다. EL 장치(309)는 원칙적으로 도 1에서 기술된 EL 장치(200)와 유사하지만, 반면에 색-비-변환 영역들(330B)은 광원(305)에 의해서 출사되는 스펙트럼을 변경하지 않는 투명한, 색-비-변환 재료로 채워져 있다. 예를 들어, 색-비-변환 재료는 실리콘, 에폭시 또는 아크릴 레진, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리메틸메타아크릴레이트, 및/또는 폴리카보네이트를 포함할 수 있다. 추가적으로 색-변환 영역들(330A)은 매트릭스 재료에 용해되거나, 혼합되거나 또는 블렌드될 수 있는 색-변환 재료에 대한 매트릭스 재료로 기능하는 투명한, 색-비-변환 재료를 포함할 수 있다. 색-비-변환 영역들(330B)에 색-비-변환 재료로 사용하고, 색-변환 영역들(330A)에 매트릭스 재료로 사용하는 것은 구조화된 발광 전환층(330)의 안정성 뿐만 아니라 구조화된 발광 전환층(330)의 광원(305)으로의 접착력을 향상시킬 수 있다. 이는 특히 EL 장치(309)가 플렉서블하고 대-면적 발광 장치일 때 유리하다.
도 3B는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따른 추가적인 예시적인 EL 장치의 단면을 보여준다. EL 장치(310)는 광원(305) 및 구조화된 발광 전환층(330)을 포함한다. 층(330)은 다수 개의 제 1 색-변환 영역들(330A), 다수 개의 제 2 색-변환 영역들(330B), 및 다수 개의 색-비-변환 영역들(330C)을 포함한다. 제 1 색-변환 영역들(330A)은 광원(305)에 의해서 출사되는 광을 제 2 색-변환 영역들(330B) 내의 색-변환 물질에 의해서 전환되는 광원(305)에서 출사되는 광의 파장 범위와 다른 범위의 파장으로 전환하는 색-변환 재료를 포함한다.
비록 도 3B에서, 색-비-변환 영역들(330C)은 빈 상태로 보여지더라도, 색-비-변환 영역들(330C)은 투명한 재료, 예를 들어, 실시콘, 에폭시 또는 아크릴 레진, 유리, 또는 다른 적합한 투명한 재료 또는 이의 조합물들 또는 혼합물들로 채워질 수 있다. 바람직하게, 제 1 색-변환 영역들(330A)에서 및 제 2 색-변환 영역들(330B)에서, 광자 포화 한계가 도달되거나 초과된다. 출력 스펙트럼은 색-변환 영역들에서의 색-변환 재료의 작은 편차 및 색-변환 영역들의 두께에서의 작은 편차에는 독립적이고, 출력 스펙트럼은 제 1 색-변환 영역들(330A), 제 2 색-변환 영역들(330B) 및 색-비-변환 영역들(330C)에 의해서 차지되는 발광 전환층의 표면의 부분에 의해서 주로 제공된다.
대안적으로, 광자 포화 한계는 오직 제 1 색-변환 영역들(330A) 또는 오직 제 2 색-변환 영역들(330B)에서 도달되거나 초과된다.
도 4A-4F는 구도화된 발광 전환층에 대한 예시적이 패턴들을 평면에서 도시한다.
도 4A는 구조화된 발광 전환층에 대한 스트라이프 패턴 또는 구조(701)을 보여준다. 색-변환 영역들(730A)은 빗금 표시되고, 색-비-변환 영역들(730B)은 빗금 표시되지 않았다. 이러한 패턴은 예를 들어, 도 2A 및 2B에서 보여지는 구조화된 발광 전환층(330)에 대응될 것이다.
대안적으로, 빗금 표시되는 영역들은 제 1 색-변환 영역들(730A)을 나타내고, 빗금 표시되지 않은 영역들은 제 2 색-변환 영역들(730B)을 나타낼 수 있으며, 예를 들어, 도 3A에서 보여지는 구조화된 발광층(330)의 단면에 대응한다.
도 4B는 색-변환 영역들(730A)이 스트라이프들을 교차하고 부분적으로 중첩시키는 것에 의해서 형성되는 메쉬 패턴 또는 구조(702)를 보여준다. 이러한 경우에, 영역들(730B)은 기하학적으로 사각형이고, 색-비-변환 영역들 또는 제 2, 색-변환 영역 들일 수 있다. 이와는 다르게, 스트라이프 영역들(730A) 는 색-비-변환 영역들이고, 영역들(730B)는 색-변환 영역들 일 수 있다.
도 4C는 구조화된 발광 전환층에 대한 원형 패턴 또는 구조(703)을 보여준다. 이러한 패턴의 예는 방울 형상(drop shape)의 필름에서 건조되는 증착에 의해서 형성되는 실린더 모양의 색-변환 영역들(730A)일 것이다. 영역들(730B)는 색-비-변환 영역들 또는 제 2, 색 변환 영역들일 수 있다. 이와는 다르게, 영역들(730A)는 색-비-변환 영역들이고, 영역들 730B는 색-변환 영역들일 수 있다. 더욱, 원형 형상의 영역들(730A)는 예를 들어, 타원형 형상일 수 있다.
도 4D는 색-변환 영역들(730A) 및 색-비-변환 영역들(730B)가 사각형 형상인 체크 무늬 패턴 또는 구조(704)를 보여준다. 이와는 다르게, 영역들(730B)는 제 2, 색-변환 영역들일 수 있다.
도 4E는 제 1 색-변환 영역들(730A), 제 2 색-변환 영역들(730B), 및 색-비-변환 영역들(730C)를 가지는 패턴 또는 구조(705)를 보여준다. 영역들(730A 및 730B)은 원형 형상의 영역들로 예시되나, 어떤 다른 모양 또는 상대적인 크기를 가질 수 있다.
도 4F는 제 1 색-변환 영역들(730A), 제 2 색-변환 영역들(730B), 및 색-비-변환 영역들(730C)를 가지는 스트라이프 패턴 또는 구조(706)을 보여준다. 이러한 패턴은 예를 들어, 도 3B에서 보여지는 구조화된 발광 전환층의 단면에 대응한다.
도 4A-4F에서 보여지는 패턴들은 구조화된 발광 전환층에 대한 가능한 패턴들 또는 구조들의 단순한 예시이고, 한정하고자 하는 것은 아니다. 비록, 반복하는 패턴들로 도시되지만, 구조화된 발광 전환층은 또한 랜덤하거나 비-반복적인 또는 부분적으로 반복적인 색-변환 및 색-비-변환 영역들을 가질 수 있다. 또한, 위에서 언급하였듯이 색-변환 영역들의 두께들은 서로 비교하여 다양할 수 있다. 또한, 하나의 분리된 색-변환 영역의 두께는 그것의 폭을 가로지를 때, 다양할 수 있다. 예를 들어, 건조되는 용액 방울(solution drop)로 형성된 색-변환 영역은 어떤 위치들(예를 들어, 방울의 중앙부분)에서 더 두꺼울 것이고, 외곽 모서리로 갈수록 두께가 얇아질 것이다.
도 5는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따른 전계발광(EL) 장치의 실시예의 단면을 보여준다. EL 장치(500)는 OLED장치(505) 및 다중-소자 광 추출 및 발광 전환(MLELC)층으로 형성되는 구조화된 발광 전환층(508)을 포함한다. OLED장치(505)는 기판(508) 및 기판(508) 상에 제 1 전극(511)을 포함한다. 제 1 전극(51)은 픽셀화하는 적용을 위해서 패터닝 될 수 있고, 백라이트 또는 다른 일반적인 발광 장치들을 위해서 패터닝 되지 않을 수 있다. OLED 장치(505)는 또한 제 1 전극(511) 상에 반도체 적층(514)를 포함한다. 반도체 적층(214)는 적어도 (1) 애노드 버퍼층(ABL)(515) 및 (2) 액티브 발광층(EML)(516)을 포함한다. 도 5에서 도시된 바와 같이, OLED 장치(505)는 배면-발광 장치이다. 배면-발광 장치로서, 제 1 전극(511)은 애노드로 작동하고, ABL(515)는 제 1 전극(511) 상에 증착되고, EML(516)은 ABL(515)상에 증착된다. 마지막으로, OLED 장치(505)는 또한 유기 반도체 적층(514) 상에 증착되는 제 2 전극(517)을 포함한다. 도 5에서 보여진 것과 달리, 절연층들, 배리어층들, 전자/정공 주입 및 차단층들, 게터층들 등과 같은 층들이 또한 추가될 수 있다. 특히, 예를 들어, 평탄화층들, 습기 및/또는 산소 흡수층들, 및 배리어층들과 같은 하나 이상의 층들을 가지는 OLED 장치의 밀봉층이 OLED 장치를 보호하기 위해서, 추가될 수 있다. OLED 장치(505)는 도 1에서 도시된 OLED 장치(205)와 유사하다. 앞에서 더 자세하게 설명된 OLED 장치(205)의 구성 요소들, 예를 들어, 기판(208), 제 1 전극(211), ABL(215), EML(216), 및 제 2 전극(217)의 다양한 실시예들은 또한 OLED (505)의 구성요소들에, 예를 들어, 기판(508), 제 1 전극(511), ABL(515), EML(516), 및 제 2 전극(217)에 각각 참조한다.
본 발명에 따라서, MLELC층(530)은 OLED 장치(505)의 외부면에 증착된다. 더 자세하게, 도시되는 구성에서, MLELC층(530)은 기판(508)상에 증착된다. OLED 장치(505) 및 MLELC층(530)은 함께 EL장치(500)을 구성한다. MLELC층의 예시적인 실시예들은 이하 더 자세히 설명한다.
다중-소자 광 추출 및 발광 전환(MLELC)층(530)
도 4에 도시된 바와 같이, OLED 장치(505)는 배면-발광 OLED이고, 따라서 EML(516)으로부터 출사되는 광은 기판(508)을 통과한다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따라서, 다중-소자 광 추출 및 발광 전환(MLELC)층(530)은 기판(508)의 노출된 외부면(즉, OLED 장치(505)의 외부에) 증착되고, EL 장치(500)으로부터의 광 출력을 변형하고 조율한다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, MLELC층(530)은 적어도 하나의 광 추출 소자(들)(530A) 및 적어도 하나의 광 전환 소자(들)(530B)를 포함한다.
각각의 발광 전환 소자(530B)는 적어도 하나의 광-변환 영역을 포함하는데, 광-변환 영역은 형광 또는 인광 재료 또는 하나의 스펙트럼에서 광을 흡수할 수 있고, 다른 스펙트럼으로 광을 출사하는 색-변환 재료를 포함한다. 바람직하게, 광 전환 소자(530B)는 색-변환 영역이다. 발광 전환 소자(들)(530B)의 색-변환 영역(들) 내의 색-변환 물질은 투명한 매트릭스에 삽입될 수 있다. 모든 발광 전환 소자(들)(530B)는 동일한 재료이거나, 다른 재료일 수 있다. 예를 들어, 발광 전환 소자(들)(530B)의 오랜지색 광을 출사하고 다른 일부는 노란색 광을 출사할 수 있다. 발광 전환 소자(들)(530B)를 형성하는데 사용될 수 있는 예시적인 색-변환 재료들은 산란 입자들(scattering particles), 유기 및 무기 염료들, 세륨 도핑된 석류석, 질화물 인광체, SrGa2S4:Eu2+ 또는 SrS:Eu2+와 같은 이온 인광체, 양자 점들, 형광 염료들 또는 공액 중합체를 포함하며, 이에 제한되지 않는다. 각각의 경우에 색-변환 재료들은 실리콘, 에폭시, 접착제들, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리카보네이트 등과 같은 투명한 매트릭스 재료들에 용해되거나, 블렌드될 수 있다. 발광 전환 소자(들)(530B)의 형상/기하학적인 형태는 평평하거나 또는 렌즈 형상, 또는 다른 원하는 형상일 수 있다.
광 추출 소자(들)(530A)은 부착되는 OLED 또는 광원의 투명층과 대략적으로 같은 굴절률을 가지는 재료를 포함할 수 있다. 도 5에서 도시된 실시예에서, 광 추출 소자(들)(530A)는 OLED 장치(505)의 가판(508)의 굴절률과 일치하는 굴절률을 가질 것이다. 또한, 광 추출 소자(들)(530A)는 발광 전환 소자(들)(530B)의 굴절률보다 더 크거나 같은 굴절률을 가질 것이다.
본 발명의 일 실시예에서, 광 추출 소자(들)(530A)은 광-변환 재료들을 가지지 않고, 오히려 광-불변 영역들을 포함할 것이다. 바람직하게, 이러한 경우에, 광 추출 소자들(530A)는 광-불변 영역들이다. 다른 실시예에서, 광 추출 소자(들)(530A)는 색-변환 재료들을 포함할 수 있다. 광 추출 소자(들)(530A)의 형상/기하학적인 형태는 사다리꼴 또는 엠보싱 형상이다. 광 추출 소자(들)(530A)에 대한 형상의 각도들은 광의 출력 결합을 강화시키기 위해서 설계될 것이다. 바람직하게, 광 추출 소자(들) 및 발광 전환 소자(들) 둘 다는 각각 광원에 의해서 출사되는 광 및 색-변환 재료에 의해서 출사되는 광에 대한 낮은 흡수 계수를 가지는 재료들을 포함한다.
광 추출 소자(들)(530B)에 대한 발광 전환 소자(들)(530A)의 표면 면적(또는 폭 또는 다른 크기)의 비율은 EL 장치의 전체 출력 스펙트럼에 영향을 미친다. 이러한 비율의 추가로 인하여, 다중-소자 광 추출 및 발광 전환층의 사용은 균일한 전환층들이 사용될 때보다 출력 스펙트럼들을 설계하는데 있어서 더 큰 유연성을 제공한다. 유연성은 효율성 및 색재현성 사이의 더 나은 절충점을 가능하게 한다.
MLELC층(530)의 두께는 광 추출 소자(들) 및 발광 전환 소자들(530B) 사이에서 변화된다. MLELC층(530)의 두께는 장치의 원하는 출력 스펙트럼 및 발광 전환 소자(들)(530B)에서의 색-변환 재료의 농도에 따라서 달라진다. 색-변환 재료의 농도는 켄칭 및 응집 효과들에 의해서 제한된다. 더욱, 산란 효과들, 특히 역산란은 색-변환 재료의 농도에 따라 달라진다. 이러한 효과를 감소시키기 위해서, 색-변환 재료의 입자 크기들은 적어도 1500 나노미터 또는 효과적으로 많아야 300나노미터가 유리하다.
어떤 실시예들에서, MLELC층(530)은 광학적 접착 아교를 사용하여 기판(508)에 부착될 수 있는데, 접착 아교는 추가적으로 자외선에 경화도리 수 있거나, 굴절률 일치 겔 일 수 있다. 다른 실시예들에서, MLELC층(530)은 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅 또는 다른 선택적 증착 기술들 또는 비-선택적 증착 기술들과 결합되는 마스크 공정에 의해서 기판(508)상에 직접적으로 증착되거나 형성된다. 더욱, MLELC층(530)은 기판(508)에 화학적으로 결합될 수 있는 가교 가능 재료를 사용할 수 있다. 더 자세하게, 광 추출 소자(들)(530A)은 경화되지 않은 층(들)의 몰딩에 의해서, 리소그래피 공정에 의해서, 또는 다른 물리적/화학적 응용 또는 부착에 의해서 형성될 수 있다. 발광 전환 소자(들)(530B)은 부피 캐스팅(volume casting), 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 새도우 마스크 공정(shadow masking) 등과 같은 선택적 증착 기술들에 의해서 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따른 예시적인 EL 장치의 단면을 도시한다. EL 장치(608)은 광원(605) 및 구조화된 발광 전환층(630)을 포함하는데, 구조화된 발광 전환층(630)은 도 4의 MLELC층(530)과 유사한 다중-소자 광 추출 및 발광 전환(MLELC)층으로 형성된다. 층(630)은 적어도 하나의 광 추출 소자(들)(630A) 및 적어도 하나의 발광 전환 소자(들)(630B)를 포함한다. 바람직하게, 광 추출 소자(들)(630A)은 색-비-변환 영역들이고, 발광 전환 소자(들)(630B)는 색-변환 영역들이다.
광원(605)와의 계면에서의 개개의 광 추출 소자(들)의 폭은 "a"이고, 광원(605)와의 계면에서의 개개의 발광 전환 소자(들)의 폭은 "b"이다. "a" 및 "b" 사이의 비율은 앞의 식 2에서 설명한 것처럼 출력 스펙트럼을 결정하는데 사용된다(여기서 "b"는 1-x 이고, "a"는 x이다). 도시된 것과 같이, 물리적인 두께는 MLELC층이 형성된 구조화된 발광 전환층(630)에 걸쳐서 균일하지만, 다른 실시예들에서는, 두께는 하나의 발광 전환 소자와 다른 발광 전환 소자에서 다양해 질 수 있으며, 또는 하나의 발광 전환 소자에서 두께가 달라질 수 있고, 광 추출 소자들 사이에서 두께가 달라질 수 있다. 발광 전환 소자(들)(630B)는 광원(605)으로부터 출사되는 제 1 스펙트럼의 광을 흡수하고, 제 2 스펙트럼의 광을 출사한다. 바람직하게, 색-비-변환 영역들인, 광 추출 소자(들)(630B)는 광원(605)로부터 출사되는 광을 색 변환 없이, (어떤 특정한 또는 약간의 의도된 색 변화) 없이, 하지만, 강화된 출력으로 통과시킨다. 예를 들어, 광 추출 소자(들)(630B)는 광학적 접착제 또는 유리 또는 비슷한 광 투과 재료를 포함할 수 있다.
광 추출 소자(들)(630A) 및 발광 전환 소자(들)(630B)의 형상, 기능 및 조합은 도 5의 광 추출 소자(들)(530A) 및 발광 전환 소자들(530B)에 대해서 설명된 것과 비슷하다. 전체 광 출력 및 스펙트럼은 비-흡수된 제 1 스펙트럼의 광, 출사된 제 2 스펙트럼의 광 및 광 추출 소자들(630A)에 의한 광 추출 효과의 결합이다.
이와는 다르게, 도 5 및 6에 따른 본 발명의 추가적인 실시예들에서, 광-추출 소자(들)은 제 2 색-변환 영역들을 포함하거나, 제 2 색-변환 영역들 일 수 있다. 적어도 일부의 발광 전환 소자(들) 및 광 추출 소자(들)을 형성하는 제 1 및/또는 제 2 색-변환 영역들은 각각, 광자 포화 한계에 도달하거나 초과할 수 있거나, 광자 포화 한계에 도달하지 않을 수 있다.
도 7A 및 7B는 구조화된 발광 전환층의 다중-소자 광 추출 및 발광 전환 영역들에 대한 예시적인 패턴들을 평면에서 도시한다. 더욱, 구조화된 발광 전환층은 오직 MLELC 영역들만을 포함할 수 있는데, 즉, 구조화된 발광 전환층은 MLELC층으로 형성되어서, 도시되는 패턴들은 또한 MLELC층들에 적용될 수 있다.
도 7A는 다중-소자 광 추출 및 발광 전환 영역 또는 층(430)에 대한 체크 무늬 패턴을 도시하는데, 광 추출 소자들(430A 및광 전환 소자들(430B)는 평면에서 보았을 때, 사각형들/직사각형들로 엇갈린다.
도 7B는 다중-소자 광 추출 및 발광 전환 영역 또는 층(431)에 대한 스트라이프 패턴의 일부를 도시한다. 발광 전환 소자들(431A)은 완만히 구부러지는 표면을 가지며, 광 추출 소자들(431B)는 엠보싱 형태 또는 사다리꼴 형상이다. 이러한 패턴은 예를 들어, 도 6에서 도시된 다중-광 추출 및 발광 전환층(630)의 단면에 대응할 것이다.
다른 도시되지 않은 추가적인 패턴들은 광 추출 소자들 및 발광 전환 소자들이 서로 중첩되는 스트라이프인 메쉬 패턴을 포함한다. 그러나, 도시되지 않은 다른 패턴들은 색-변환 영역들로 형성되는 원형 패턴을 포함한다. 이러한 패턴의 일 예는 발광 전환 소자(들)에 포함되는 색 변환 재료들에 의해서 둘러싸이는 광 추출 소자들로 형성되는 잘려진 원뿔 형상일 수 있다.
도 7A 및 7B에서 도시되는 패턴들은 다중-소자 광 추출 및 발광 전환 영역들 또는 층들에 대한 가능한 패턴들의 단순한 예시이고, 이에 한정하고자 하는 것이 아니다. 비록 반복되는 패턴들이 도시되어 있지만, 다중-소자 광 추출 및 발광 전혼 영역 또는 층은 랜덤한 또는 비-반복적인 또는 부분적으로 반복적인 광 추출 및 발광 전환 소자들을 가질 수 있다. 더욱, 앞에서 언급한 것처럼, 발광 저환 소자들 또는 광 추출 소자들의 두께는 균일하지 않고 다른 것과 비교하여 다를 수 있다.
전면-발광(
top
-
emitting
)
OLED
장치들
도 1에서 도시된 예에 대한 대체되는 구성에서, 제 1 전극(211)은 캐소드로 기능한다(캐소드는 전자-주입층으로 기능하고 낮은 일함수를 가지는 재료를 포함하는 도전층이다). 애노드가 아닌 캐소드는 전면-발광 OLED의 경우에, 기판(208) 상에 증착된다. 대체되는 구성에서, 제 2 전극층(217)은 애노드로 기능한다(애노드는 홀-주입층으로 기능하고 약 4.5eV이상의 일함수를 가지는 재료를 포함한다). 캐소드가 아닌 애노드는 전면-발광 OLED의 경우에 반도체 적층(214) 상에 증착된다.
위에서 논의된 것처럼, OLED가 "전면 발광"인 실시예들에서, 애노드는 투명 또는 반도체 적층(214)로부터 장치의 전면을 통하여 광이 통과하도록 투명 또는 반투명하게 형성된다. 이러한 경우에, 구조화된 발광 전환층은 도 1에서 도시된 배면-발광 OLED에서와 같이 기판(208)이 아니라, 애노드(217)에 부착되거나, 결합되거나, 경화될 것이다(또는 유리층, 뚜껑, 또는 덮게 또는 애노드를 밀봉하고, 보호하는 어떤 다른 재료 및 구조에 부착되거나, 결합되거나, 경화될 것이다).
"전면-발광" 구성은 구조화된 발공 전환층에 한정되지 않기 때문에, 비슷한 "전면-발광" 구성은 예를 들어, 도 5에서 도시된 것처럼, 구조화된 발광 전환층으로 MLELC층을 가지는 EL장치에 적용될 수 있거나, 어떤 다른 구조화된 발광 전환층을 가지는 EL 장치에도 적용될 수 있다.
앞서 기술된 EL 장치의 조합 또는 어레이들(arrays)로부터 제조되는 OLED 발광원들 및 디스플레이들은 정보 디스플레이들, 일반적인, 산업분야 및 면 발광, 전화, 프린터, 컴퓨터 디스플레이, 텔레비젼, 및 발광 간판과 같은 응용분야에 사용될 수 있다.
발광 장치 제조 분야의 당업자는 상세한 설명, 도면, 및 특징들의 예시적인 어떤 조합으로부터 이하의 청구범위들에 의해서 정의되는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 본 발명의 실시예들에 대하여 본 문서에 포함된 실시예들 뿐만 아니라 수정들 및 변경들이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.
Claims (64)
- 전계발광 장치(200)에 있어서,광원으로부터의 광을 적어도 부분적으로 투과시킬 수 있는 투명층을 포함하는 광원(205); 및상기 투명층 상에 배치되는 구조화된 발광 전환층(structured luminescence conversion layer)(230)을 포함하고,상기 구조화된 발광 전환층(230)은 제 1 색-변환 영역들(230A) 및 상기 제 1 색-변환 영역들(230A)과 상이한 제 2 영역들(230B)을 포함하며,상기 제 1 색-변환 영역들(230A)은 상기 광원(205)으로부터의 제 1 스펙트럼의 광의 일부를 흡수하고, 제 2 스펙트럼의 광을 방출하고,상기 제 2 스펙트럼의 광은 상기 제 2 영역들(230B)로부터의 스펙트럼의 광과 결합하여, 상기 전계발광 장치(200)에 전체 출력 스펙트럼의 광을 제공하고,상기 제 2 영역들(230B)은 색-비-변환(non-color-changing) 영역들을 포함하고,상기 제 2 영역들(230B)을 통과한 광으로 제공되는, 상기 제 2 영역들(230B)로부터의 스펙트럼의 광은 상기 제 1 색-변환 영역들(230A)에 의해 흡수되지 않은 상기 제 1 스펙트럼의 광의 나머지 부분이고,상기 색-비-변환 영역들에는 재료(material)가 없는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 영역들(230B)은 제 2 색-변환 영역들을 포함하고,상기 제 2 색-변환 영역들은 상기 제 1 스펙트럼의 적어도 일부를 갖는 광을 흡수하고, 상기 제 1 스펙트럼 및 상기 제 2 스펙트럼과 상이한 제 3 스펙트럼을 가지는 광을 방출하는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 색-변환 영역들(230A)은 색-변환 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 색-변환 영역들은 색-변환 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 1 항, 제 5 항, 제 7 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구조화된 발광 전환층(230)은 색-변환 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 색-변환 재료는 적어도 하나의 염료를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 염료 또는 상기 색-변환 재료는 형광 또는 인광물질인 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 염료 또는 상기 색-변환 재료는 유기물질인 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 또는 제 2 색-변환 영역들은 유기 염료, 무기 염료, 퍼릴린(perylene), 쿠마린(coumarin), 세륨 도핑된 석류석, 질화물 인광체, 이온 인광체 및 형광 염료들 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 색-변환 재료는 세륨 도핑된 석류석, 오쏘실리케이트(orthosilicates), 질화물, 산화질화 실리케이트, 질화 실리케이트, 이온 인광체, 퍼릴린 및 쿠마린을 포함하는 그룹으로부터의 적어도 하나의 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 색-변환 재료는 최대 300 나노미터의 평균 직경을 가지는 입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 9 항에 있어서, 상기 색-변환 재료는 최소 1500 나노미터의 평균 직경을 가지는 입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 1 항, 제 5 항, 제 7 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 색-변환 영역들(230A)은 광자 포화 한계에 도달하거나 초과하는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 1 항, 제 5 항, 제 7 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 색-변환 영역들(230A)은 광자 포화 한계에 도달하지 않는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 색-변환 영역들은 광자 포화 한계에 도달하거나 초과하는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 색-변환 영역들은 광자 포화 한계에 도달하지 않는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 1 항, 제 5 항, 제 7 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 색-변환 영역들은 투명한 매트릭스 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 색-변환 영역들은 투명한 매트릭스 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 1 항, 제 5 항, 제 7 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구조화된 발광 전환층(230)은 투명한 매트릭스 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 21 항에 있어서, 상기 투명한 매트릭스 재료는 실리콘, 에폭시 레진, 아크릴 레진, 폴리메틸메타아크릴레이트, 및 폴리카보네이트 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 삭제
- 제 1 항, 제 5 항, 제 7 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구조화된 발광 전환층(230)은 상기 투명층에 물리적 및/또는 화학적으로 부착되는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 1 항, 제 5 항, 제 7 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 색-변환 영역들(230A) 및 상기 제 2 영역들(230B)은 서로 인접하고, 측방으로 배열되는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 1 항, 제 5 항, 제 7 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 색-변환 영역들(230A)은 상기 제 2 영역들(230B)에 의해서 분리되는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 1 항, 제 5 항, 제 7 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구조화된 발광 전환층은 스트라이프, 교차된-스트라이프, 원형-형상, 삼각형-형상, 또는 사각형-형상의 영역들 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
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- 삭제
- 삭제
- 제 1 항, 제 5 항, 제 7 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 광원 애플리케이션의 일부인 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 1 항, 제 5 항, 제 7 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원(205)은 OLED 장치인 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 1 항, 제 5 항, 제 7 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명층은 애노드층(211), 캐소드층(217), 기판(208), 및 상기 광원(205)의 밀봉층 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 1 항, 제 5 항, 제 7 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치(200)는 플렉서블한 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 1 항, 제 5 항, 제 7 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구조화된 발광 전환층(230)은 상기 광원(205)의 외부에 배치되는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 1 항, 제 5 항, 제 7 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 영역들(230B) 모두의 전체 면적에 대한 상기 제 1 색-변환 영역들(230A) 모두의 전체 면적의 비율은 상기 장치(200)의 상기 전체 출력 스펙트럼에 영향을 미치는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 전계발광 장치(200)에 있어서,광원(205)으로부터 나오는 광을 적어도 일부 투과시킬 수 있는 투명층을 포함하는 광원(205); 및상기 투명층 상에 그리고 상기 광원(205)의 외부에 배치되는 구조화된 발광 전환층(230)을 포함하고,상기 구조화된 발광 전환층(230)은 색-변환 영역들(230A) 및 색-비-변환 영역들(230B)을 포함하며,상기 색-변환 영역들(230A)은 상기 광원(205)로부터의 제 1 스펙트럼의 광의 일부를 흡수하고, 제 2 스펙트럼의 광을 방출하고,상기 제 2 스펙트럼의 광은 상기 색-변환 영역들(230A)에 의해 흡수되지 않은, 상기 광원(205)으로부터의 상기 제 1 스펙트럼의 광의 나머지 부분과 결합하여, 상기 전계발광 장치(200)에 대한 전체 출력 스펙트럼의 광을 제공하고,상기 색-비-변환 영역들에는 재료(material)가 없는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 전계발광 장치(500)에 있어서,광원(505)으로부터 나오는 광을 적어도 일부 투과시킬 수 있는 투명층을 포함하는 광원(505); 및상기 투명층 상에 그리고 상기 광원(505)의 외부에 배치되는 다중-소자 광 추출 및 발광 전환층(530)을 포함하고,상기 다중-소자 광 추출 및 발광 전환층(530)은 복수 개의 광 추출 소자들(530A) 및 복수 개의 발광 전환 소자들(530B)을 포함하며,상기 광 추출 소자들(530A)은 상기 광원으로부터의 상기 광을 확산시키고,상기 발광 전환 소자들(530B)은 상기 광원(505)으로부터의 제 1 스펙트럼의 광의 일부를 흡수하고, 제 2 스펙트럼의 광을 방출하며,상기 발광 전환 소자들(530B)에 의해 흡수되지 않은 상기 제 1 스펙트럼의 광의 나머지 부분, 상기 제 2 스펙트럼의 광, 및 상기 광 추출 소자들(530A)에 기인하여 출력된 확산된 광은 상기 전계발광 장치(500)에 대한 전체 출력 스펙트럼의 광을 형성하고,상기 소자들은 서로 인접하고, 상기 투명층에 직접적으로 인접하는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 전계발광 장치(200)의 제조방법에 있어서,제 1 스펙트럼을 가지는 광을 방출하는 광원(205)을 제공하는 단계로서, 상기 광원은 상기 전계발광 장치(200)를 구동할 때 상기 제 1 스펙트럼을 가지는 광을 적어도 일부 투과시킬 수 있고 광 방출 경로에 증착된 투명층을 구비한 것인, 상기 광원 제공 단계; 및제 1 색-변환 영역들(230A) 및 제 2 영역들(230B)을 가지는 구조화된 발광 전환층(230)을 상기 광원(205)의 상기 투명층 상에 형성하는 단계를 포함하고,상기 제 1 색-변환 영역들(230A)은 색-변환 재료를 포함하고, 상기 제 2 영역들은 재료가 없는 색-비-변환 영역들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치의 제조방법.
- 제 50 항에 있어서, 상기 구조화된 발광 전환층(230)을 형성하는 단계는,상기 광원(205)의 상기 투명층 상에, 상기 제 1 색-변환 영역들(230A)을 정의하는 비어있는 영역들을 가지는 구조화된 포토레지스트층을 형성하는 단계;비어있는 제 1 색-변환 영역들(230A)에 색-변환 재료를 포함하는 재료를 증착하는 단계; 및상기 구조화된 포토레지스트층을 제거하여, 상기 제 2 영역들(230B)을 노출(unsheathing)시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치의 제조방법.
- 제 51 항에 있어서, 색-변환 재료 및 색-비-변환 재료 중 적어도 하나를 포함하는 재료를 상기 제 2 영역들(230B)에 증착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치의 제조방법.
- 제 50 항에 있어서, 상기 구조화된 발광 전환층(230)의 형성 단계는,상기 제 1 색-변환 영역들(230A)을 정의하는 구조화된 도전층을 상기 투명층 상에 형성하는 단계; 및상기 구조화된 도전층 상에 액체 혼합물 또는 용액으로부터 색-변환 재료를 포함하는 재료를 증착 또는 침전시키기 위해서, 상기 구조화된 도전층에 전기장을 인가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치의 제조방법.
- 제 53 항에 있어서, 상기 제 2 영역들(230B)에 색-변환 재료와 색-비-변환 재료 중 적어도 하나를 포함하는 재료를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치의 제조방법.
- 제 51 항, 제 52 항 및 제 54 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재료는 스크린 프린팅 또는 잉크젯-프린팅에 의해서 제공되는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치의 제조방법.
- 제 49 항에 있어서, 상기 광 추출 소자들(530A)은 사다리꼴 또는 엠보싱 형태의 기하학적 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 49 항에 있어서, 상기 발광 전환 소자들(530B)은 렌즈 형태 또는 평평한 기하학적 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 49 항, 제 56 항 및 제 57 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수 개의 광 추출 소자들(530A) 및 상기 복수 개의 발광 전환 소자들(530B)은 교대되는 패턴으로 배열되는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 49 항, 제 56 항 및 제 57 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수 개의 광 추출 소자들(530A) 및 상기 복수 개의 발광 전환 소자들(530B)은 스트라이프 패턴 또는 메쉬 패턴으로 배열되는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 49 항, 제 56 항 및 제 57 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수 개의 광 추출 소자들(530A) 및 상기 복수 개의 발광 전환 소자들(530B)은 상기 복수 개의 발광 전환 소자들(530B)이 원뿔-단면이도록 배열되는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 49 항, 제 56 항 및 제 57 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 추출 소자들(530A)은 상기 투명층의 굴절률과 일치하는 굴절률을 가지는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 49 항, 제 56 항 및 제 57 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 추출 소자들(530A)은 상기 발광 전환 소자들(530B)의 굴절률보다 더 큰 굴절률을 가지는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 49 항, 제 56 항 또는 제 57 항에 있어서, 상기 광 추출 소자들(530A)은 비-흡수성, 광 투과 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
- 제 49 항, 제 56 항 및 제 57 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 전환 소자들(530B) 및 상기 광 추출 소자들(530A)은 낮은 흡수 계수를 가지는 재료들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계발광 장치.
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