KR101365853B1 - 발광 장치 - Google Patents

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플로리안 쉰들러
마커 클레인
벤자민 클라우 크루마허
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오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하
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Abstract

본 발명의 실시예는 시간적으로 가변 및 조절가능한 휘도를 가진 발광 장치에 관한 것이다. 이는 제1 전극면(300)상에 도포되는 전기 전도성 도전로들(320)에 의해 달성된다. 상기 도전로들(320)은 서로 다른 크기를 갖는 전기 전류를 이용하여 시간적으로 가변적으로 제어된다.
Figure R1020097008150
OLED, 휘도 가변, 표면 개질, 도전로, 시변위 밝기 조절

Description

발광 장치{LIGHT­EMITTING DEVICE}
본 발명은 적어도 하나의 발광 기능층을 구비한 발광 장치에 관한 것이다.
본 특허 출원은 독일 특허 출원 10 2006 044 852.9 및 10 2006 052 029.7의 우선권을 주장하며, 이의 개시 내용은 여기서 참조로 수용된다.
예를 들면 OLED와 같은 발광 장치는, 상기 장치의 평편한 구조에 의해 결정되는 면 출사 프로파일을 보여주고, 대부분의 경우 람베르시안(lambertian) 출사 프로파일을 보여준다. 이러한 평편한 발광 장치는 예를 들면 대면적 조사 유닛들(패널들)을 이룰 수 있다. 복사면이 균일할 경우, 공간 심도가 상실되거나 광 인상(light-impression)이 모노톤(monotone)으로 작용하여, 육안에 자극이 될 수 있다.
본 발명의 과제는 상기에 언급한 단점들을 줄일 수 있는 발광 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제는 특허 청구 범위 1항에 따른 발광 장치를 통해 해결된다. 더욱 바람직한 형성예들 및 다른 발광 장치들은 다른 청구항의 주제이다.
본 발명의 실시예에 따른 발광 장치에는 전기 전도성 도전로들(conductive paths)이 사용되며, 상기 도전로들은 적어도 하나의 전극면에 전기적으로 접촉한다.
상기 전기 전도성 도전로들은 발광 장치의 전극면과 조합되고, 시간적으로 가변적이고 및/또는 서로 다른 크기의 전류로 제어된다. 이를 통해, 시간적으로 가변 및 조절가능한 휘도를 가진 발광 장치가 얻어진다. 상기 장치는 기판을 포함하고, 상기 기판상에 제1 전극면이 도포된다. 상기 제1 전극면상에 적어도 2개의 전기 전도성 도전로들이 있는데, 상기 도전로들은 제1 전극면에 전기적으로 접촉하고 있다. 전기 전도성 도전로들상에는 적어도 하나의 발광 기능층이 있고, 상기 기능층상에 제2 전극면이 있다. 이 때, 적어도 2개의 전기 전도성 도전로들은 시간적으로 가변적이고 및/또는 서로 다른 크기를 갖는 전기 전류로 제어 가능하도록 조정되어, 휘도가 달라지게 된다. 인가된 전류의 펄스형, 경사도(steepness), 크기 및 클록킹(clocking)에 의해, 휘도의 비선형 의존도(nonlinear dependence)가 역동적 조명을 위해 사용될 수 있다. 개별적인 전기적 제어는 원하는 활기(aliveness)에 맞춘다.
조명의 활기 내지 생명력은 밝기의 국부적 편차에 의해 구현될 수 있다. 상기 편차는 국부적으로 정적 또는 동적으로 야기될 수 있다. 이를 통해, 육안은 공간 심도를 해상(resolution)할 수 있고, 또한 실내 조명의 활기를 경험할 수 있다.
본 발명의 유리한 실시예에서, 다양한 제어를 이용하는 상기 발광 장치는 OLED, 바람직하게는 대면적 OLED를 말할 수 있다.
OLED는 제1 및 제2 전극면을 포함하고, 상기 전극면들은 캐소드 및 애노드로서 연결될 수 있으며, 상기 전극면들 사이에 적어도 하나의 유기 기능층이 존재하고, 상기 유기 기능층은 예를 들면 방출층, 전자- 및 정공 수송 층을 가질 수 있다. 전압이 인가되면, 전자들은 캐소드로부터, 양 전하들(소위 정공들)은 애노드로부터 방출층으로 주입된다. 이러한 전하들이 방출층에서 재결합됨으로써 광이 생성된다.
이 때 바람직하게는, 적어도 2개의 전기 전도성 도전로들은 5 ㎛ 내지 10 cm, 우선적으로는 500 ㎛ 내지 1 cm의 간격으로 전극면상에 배치되며, 경우에 따라서 서로 다른 길이로 배치된다. 상기 도전로들은 각각 별도로 전기적으로 제어될 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 유리한 실시예에서 상기 도전로들이 전원에 전기 전도적으로 결합되며, 이 때 전원의 출력 신호는 각 도전로를 위한 개별 변조 주파수가 되도록 조절될 수 있다. 이러한 변조 주파수는 바람직하게는 200 Hz 보다 작고, 우선적으로는 100 Hz 보다 작다. 또한, 주파수 및/또는 진폭은 통계적 편차가 있을 수 있다.
본 발명의 형성예에 따르면, 도전로들은 전원의 접촉을 위한 전기 연결부들을 포함하고, 이 때 상기 연결부들은 상기 도전로들의 서로 다른 말단에 존재할 수 있다. 본 발명의 다른 유리한 형성예에서 도전로들은 적어도 2개 군을 형성하고, 이 때 일 군의 도전로들은 상호 간에 전기 전도적으로 결합되어 있다. 이 때, 각 군이 다른 전원에 전기 전도적으로 결합되고, 전원의 출력 신호가 서로에 대해 독립적으로 변조될 수 있는 것이 유리하다. 따라서, 상기 도전로 군들은 시변위(time-displaced) 밝기 변조가 가능하다. 도전로 군들은 공통의 전원에 전기 전도적으로 결합될 수 있고, 상기 전원의 출력 신호는 변조될 수 있다. 따라서, 위치 고정적인 플리커(flicker)가 발생할 수 있다. 이러한 실시예들의 장점은, 도전로들이 군으로 형성되는 경우 상기 도전로들의 접촉이 용이해진다는 것이다.
본 발명의 다른 실시예에서 또 다른 유리한 특징은, 추가적인 광 아웃-커플링 층(light out-coupling layer)인데, 상기 층은 복수개의 광학 요소들을 구비하고, 발광 기능층의 빔 경로에 배치된다. 이 때 광학 요소들은 광 아웃-커플링층의 주 표면에 존재하는 것이 유리하다. 광학 요소들은 상기 표면에 걸쳐 서로 다른 분포 및/또는 서로 다른 기하학적 형상을 가지는 것이 유리하다. 이 때, 바람직하게는, 광학 요소들은 렌즈들, 프리즘들, 실린더들, 광 필터 유닛들 및 산란 입자들로 구성된 군에서 선택된다. 발광 장치에 광 아웃-커플링층을 조합하는 것은, 국부적으로 밝기의 정적 변화가 발생하도록 만드는데, 이는 평편한 광 아웃-커플링층이 공간적으로 서로 다르게 구조화되고, 따라서, 표면에 걸쳐 서로 다르게 구조화되어 분포하는 광학 요소들에 의해 국부적으로 휘도의 정적 변화가 야기될 수 있기 때문이다. 또한, 색도 좌표(chromaticity coordinate)는 광 아웃-커플링층에 의해 주기적으로 변조될 수 있는데, 예를 들면 프리즘의 첨각 또는 광 필터 유닛들에 의해 변조될 수 있다. 이러한 밝기의 정적 변화는 상기에 기재된 바와 같은 동적 변화와 조합될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서 또 다른 유리한 특징은, 추가적인 제1 전하 수송층인데, 상기 제1 전하 수송층은 제1 전극면과 적어도 하나의 발광 기능층 사이에 존재하며, 서로 다른 전기 전도성을 가진 부분 영역들을 포함한다. 이 때 바람직하게는, 상기 부분 영역들은 래터럴 방향으로 교호적인(lateral-alternating) 영역들을 말하며, 상기 영역들은 번갈아서 더 크거나 더 작은 전도성을 포함한다. 이를 위해, 상기 장치는 불순물(dopant)을 포함하고, 전하 수송층의 부분 영역들에서 상기 불순물의 분포가 가변한다. 이러한 특징의 장점은, 공간적으로 도핑을 변조하여 전도성이 국부적으로 달라지게 된다는 것이다. 유리한 형성예에서, 발광 기능층과 제2 전극면 사이에 제2 전하 수송층이 존재하고, 상기 제2 전하 수송층도 마찬가지로 전도성이 서로 다른 부분 영역들을 포함한다. 바람직하게는, 상기 영역들은 래터럴 방향으로 교호적인 영역들로서, 상기 영역들은 번갈아서 더 크거나 더 작은 전도성을 포함한다. 또한, 제2 전하 수송층도 불순물을 포함하고, 전하 수송층의 서로 다른 부분 영역들에서 상기 불순물의 분포가 가변한다. 제1 및 제2 전하 수송층은 전자 수송층들 및 정공 수송층들로부터 선택된다. 이 때, 공간적으로 도핑을 변조함으로써 전도성이 국부적으로 달라지고, 이러한 점은 다시 휘도의 국부적 변화를 야기한다. 따라서, 관찰자는 더욱 활기 있는 조명 내지 장소에 따른 세기 변화를 인지하게 된다.
또한, 본 발명의 다른 특징은, 제1 전극면의 표면에서 래터럴 방향으로 가변하는 전기 전도성일 수 있다. 이 때 제1 전극면의 표면은 래터럴 방향으로 가변하는 표면 개질을 포함한다. 이러한 특징의 장점은, 전극의 표면 전도성이 국부적으로 달라지는 것에 상응하여 국부적으로 전하 캐리어 밀도가 달라진다는 것이다. 바람직하게는, 제2 전극면의 표면도 래터럴 방향으로 가변되는 전기 전도성을 포함할 수 있으며, 이러한 점은 래터럴 방향으로 가변하는 표면 개질에 의해 달성된다. 래터럴 방향의 표면 개질은 예를 들면 국부적 플라즈마 처리에 의해 이루어질 수 있으며, 이는 전하 캐리어 일함수(work fuction) 내지 표면 저항이 국부적으로 변화하도록 한다. 전극의 표면에서 전하 캐리어 밀도가 국부적으로 달라짐에 따라, 전도성은 래터럴 방향으로 가변하며, 이러한 점은 다시 휘도가 래터럴 방향으로 가변하도록 하여, 관찰자가 상기 가변된 휘도를 생명력있는 조명으로서 인지하도록 한다. 따라서, 상기에 언급된 휘도의 동적 가변에 대해 추가적으로 휘도의 정적 가변도 야기된다.
본 발명의 다른 실시예는 가변성 휘도를 포함한 발광 장치에 관한 것으로, 상기 발광 장치는 기판, 제1 전극면, 적어도 하나의 발광 기능층, 제2 전극면 및 상기 발광 기능층의 빔 경로에 있는 광 아웃-커플링층을 포함한다. 이 때, 광 아웃-커플링층은 복수개의 광학 요소들을 포함하며, 상기 광학 요소들은 표면에 걸쳐 서로 다르게 분포하고 및/또는 기하학적 형상 및/또는 광학적 투과도를 가진다. 바람직하게는, 광학 요소들은 렌즈들, 프리즘들, 실린더들, 광 필터 유닛들 및 산란 입자들로부터 선택되고, 광 아웃-커플링층의 주 표면 내지 광 방출면에 배치된다. 바람직하게는, 이러한 발광 장치는 OLED를 말한다. 광 아웃-커플링층과 발광 장치를 조합하여, 밝기가 국부적으로 정적 변화하게 되는데, 이는 평편한 광 아웃-커플링층이 공간적으로 서로 다르게 구조화되고, 따라서, 서로 다르게 구조화되어 상기 표면에 걸쳐 서로 다르게 분포하는 광학 요소들에 의해, 아웃-커플링된 복사의 세기가 국부적으로 서로 달라서 휘도가 국부적으로 정적 변화할 수 있기 때문이다. 또한, 색도 좌표는 광 아웃-커플링층에 의해 주기적으로 변조될 수 있는데, 예를 들면 프리즘의 첨각 또는 광 필터 유닛들에 의해 변조될 수 있다.
또한, 본 발명은 기판, 제1 전극면, 제1 전하 수송층, 적어도 하나의 발광 기능층 및 제2 전극면을 포함하는 발광 장치에 관한 것이기도 하다. 이 때, 제1 전하 수송층의 부분 영역들은 서로 다른 전기 전도성을 가질 수 있다. 이 때, 바람직하게는, 상기 영역들은 래터럴 방향으로 교호적인 영역들을 말하며, 상기 영역들은 번갈아서 더 크거나 더 작은 전도성을 가진다. 바람직하게는, 제1 전하 수송층은 불순물을 포함하고, 상기 제1 전하 수송층의 부분 영역들에서 상기 불순물의 분포가 가변한다. 이러한 특징의 바람직한 형성예에서, 적어도 하나의 발광 기능층과 제2 전극면 사이에 제2 전하 수송층이 존재할 수 있고, 상기 제2 전하 수송층도 마찬가지로 서로 다른 전기 전도성을 가진 부분 영역들을 포함한다. 이 때, 바람직하게는, 상기 영역들은 래터럴 방향으로 교호적인 영역들을 말하며, 상기 영역들은 번갈아서 더 크거나 더 작은 전도성을 가진다. 래터럴 방향으로 교호적인 영역들은 불순물을 포함하고, 상기 제2 전하 수송층의 부분 영역들에서 상기 불순물의 분포가 가변한다. 이러한 특징의 장점은, 도핑을 공간적으로 변화시켜 전도성이 국부적으로 달라진다는 것이다. 이 때 불순물의 분포는 도핑 농도의 최대값보다 작은 백분율 범위, 바람직하게는 상기 최대값의 15퍼센트보다 작은 백분율 범위에 있다. 이러한 발광 장치는 OLED를 말하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예는 가변성 휘도를 포함한 발광 장치에 관한 것이며, 상기 발광 장치는 기판, 제1 전극면, 적어도 하나의 발광 기능층 및 제2 전극면을 포함하고, 이 때 상기 제1 및/또는 제2 전극면은 래터럴 방향으로 가변하는 전기 전도성 내지 국부적으로 변화하는 전하 캐리어 일함수를 포함한다. 이 때 바람직하게는, 제1 및/또는 제2 전극면의 표면은 래터럴 방향으로 가변하는 표면 개질을 포함한다. 바람직하게는, 발광 장치는 OLED를 포함한다. 전극의 표면에서 전하 캐리어 밀도가 국부적으로 변화함으로써, 전도성은 래터럴 방향으로 가변하게 되며, 이는 다시 래터럴 방향으로 가변하는 휘도를 야기하여, 관찰자는 상기 휘도를 생명력있는 조명으로서 인지한다.
본 발명은 도면들 및 실시예들에 의거하여 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 발광 장치 구성의 단면도를 도시한다.
도 2a 내지 2d는 가변적으로 제어될 수 있는 도전로들을 구비한 발광 기능층의 평면도를 도시한다.
도 3은 광학 요소들을 구비한 광 아웃-커플링층의 평면도를 도시한다.
도 4a 내지 4d는 래터럴 방향으로 가변하는 전기 전도성을 가진 층들을 구비하는 발광 장치의 단면도를 서로 다른 실시예로 도시한다.
도 1a는 본 발명에 따른 장치의 실시예를 단면도로 도시한다. 여기서, 기판(400)상에 전기 전도성 도전로들(320)이 배치되고, 상기 도전로들상에 제1 전극면(300)이, 상기 제1 전극면상에 적어도 하나의 유기층(200) 및 제2 전극면(100)이 배치된다. 유기층(200)은 발광 기능층들 및/또는 전하 수송층들을 포함할 수 있다. 도전로들에 전압이 인가되면, 제1 전극면의 전도성이 국부적으로 증가된다.
도 1b는 도 1a의 실시예의 변형을 도시한다. 여기서, 도전로들(320)은, 제1 전극면(300), 유기층(200) 및 제2 전극면(100)을 통과할 수 있을 정도의 두께를 가진다. 이러한 실시예에서 도전로들은 유기층 및 제2 전극면을 향한 측면 테두리들에서 절연층으로 둘러싸일 수 있다. 상기 절연층은 예를 들면 부도체 폴리머층이 있다. 일반적으로 도전로들은 다양한 두께를 가질 수 있고, 제1 전극면의 표면들 중 하나의 표면에, 제1 전극면내에 또는 상기 제1 전극면의 두께 위로 돌출되어 존재할 수 있다.
도 2a는 도 1의 제1 전극면(300)의 평면도를 도시한 것으로, 상기 제1 전극면상에 전기 연결부들(310)을 구비한 전기 도전로들(320)이 도포되어 있다. 도전로들은 전극면의 표면에 존재하거나, 전극면내에 또는 제1 전극면의 두께 위로 돌출되어 있을 수 있다. 특히, 도 1에 도시된 바와 같이 도전로들은 기판(400)과 제1 전극면(300) 사이에 배치될 수 있거나, 제1 전극면(300)과 적어도 하나의 유기 기능층(200) 사이에 배치될 수도 있다. 도전로들의 물질은 전기 전도성 금속을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 도전로들은 500 ㎛ 내지 1 cm의 간격으로 배치되고, 서로 다른 길이를 가질 수 있다. 즉 도전로들은 전극면의 전체 면에 걸쳐 연장될 필요는 없으나, 바람직하게는 가능한한 길 수 있다. 이러한 각 도전로는 고유한 전기 연결부를 가지므로, 개별적으로 제어될 수 있다. 이 때, 외부의 관찰자에게 가시적인 효과를 야기하기 위한 변조 주파수는 각각 100 Hz를 초과하지 않아야 한다. 도전로들을 개별적으로 가변적으로 제어함으로써 역동적인 조명이 생성되며, 상기 조명은 소기의 활기에 맞춰질 수 있다.
도 2b 역시 마찬가지로 제1 전극면(300)의 평면도를 도시하는데, 상기 제1 전극면상에 전기 연결부들(310)을 구비한 전기 도전로들(320)이 도포되어 있다. 도 2a의 전극면 대신, 상기 전극면이 도 1의 장치의 제1 전극면으로서 구비될 수 있다. 또는, 도 2b에 도시된 도전로들의 일부분은 도 2a에 도시된 도전로들의 일부분과 하나의 전극면에서 조합될 수 있다. 본 발명의 상기 유리한 실시예에서, 도전로들은(320)은 각각 그에 부속하는 연결부들(310)을 구비하여 배치되어, 전극면의 양 측에서 상기 연결부들이 번갈아 존재하게 된다. 이러한 실시예는, 도전로들이 전원에 개별적으로 용이하게 연결된다는 점에서 유리하다.
도 2c는 제1 전극면(300)의 평면도를 도시하며, 상기 제1 전극면은 도 1의 장치에서 전극면으로서 사용될 수 있을 것이다. 상기 제1 전극면상에 전기 연결부들(310)을 구비한 전기 도전로들(320)이 도포된다. 도전로들은 전극면의 표면에 존재하거나, 전극면내에 이르거나, 제1 전극면보다 돌출될 수 있다. 특히, 도 1에 도시된 바와 같이 도전로들은 기판(400)과 제1 전극면(300) 사이에 배치될 수 있다. 또는, 상기 도전로들은 제1 전극면(300)과 적어도 하나의 유기 기능층(200) 사이에 배치될 수도 있다. 본 발명의 이러한 다른 유리한 실시예에서, 전극면(300)상의 도전로들(320)은 군들을 형성할 수 있고, 상기 군들은 상호 간에 전기 전도적으로 결합된다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 적어도 2개의 도전로 군들은 예를 들면 빗(comb) 형태로 상호 간에 맞물려 삽입될 수 있다. 각 도전로 군은 일 군의 모든 도전로들을 위해 고유한 공통의 전기 연결부(310)를 가지고, 상기 연결부는 전원(600)에 의해 제어된다. 시간(t)에 따라 전압(V)을 인가함으로써, 도전로들로 이루어진 각 군은 펄스 주파수로 제어될 수 있고, 이 때 조명을 역동적으로 하기 위해, 휘도의 비선형 의존도는 인가된 전압의 펄스형, 경사도, 크기 및 클록킹을 활용한다.
도 2d는 도전로들을 구비한 전극면의 다른 유리한 실시예를 도시한다. 여기서, 도 1의 장치의 제1 전극면(300)에 대한 다른 실시예를 평면도로 확인할 수 있으며, 상기 전극면은 전기 도전로들(320) 및 전기 연결부들(310)을 구비하고, 상기 도전로들(320)도 마찬가지로 2개의 군을 형성하며, 상기 도전로 군들은 제1 전극면(300)상에서 상호 간에 맞물려 삽입되어 배치된다. 도전로들로 이루어진 군은 각각 상호 간에 전기 전도적으로 결합되는데, 그러나, 상기 실시예에서 상기 도전로의 연결부들(310)은 하나의 전원(600)과만 결합된다. 여기서도, 다시 시간(t)에 따른 펄스형 전압(V)이 인가되면, 상기 전압은 시간적으로 가변적으로 될 수 있어서, 밝기가 역동적으로 된다.
도 2a 내지 2d에 도시된 전극면의 다양한 실시예들은 예를 들면 하나의 장치에서 상호 간에 조합될 수 있어서, 예를 들면 상기 도면들에 도시된 일 전극면은 장치의 제1 전극면을, 상기 도면들에 도시된 다른 전극면은 제2 전극면을 나타낸다. 더욱이, 이러한 다양한 실시예들은 하나의 전극면에서 상호간에 조합될 수도 있다.
도 3은 휘도의 수동 변조에 대한 예시를 도시한다. 여기에는 광 아웃-커플링층(500)의 평면도가 도시되며, 상기 층은 발광층(220)의 빔 경로에 배치되는 것이 유리하고, 복수개의 광학 요소들(510)을 포함한다. 도 1에서, 상기 층(500)은, 예 를 들면 소위 "후면 발광(bottom-emitting)"(하측으로 방출) 장치일 경우 기판(400)에서 기능층(200)과 반대 방향에 있는 주요면에 배치될 수 있다. 또는, "전면 발광(top-emitting)"(상측으로 방출) 장치일 경우 도 1에 도시되지 않은 층 시퀀스(100, 200, 300)의 캡슐화상에 존재할 수 있다. 이러한 광학 요소들은 광 아웃-커플링층의 광 방출면에 존재하며, 표면에 걸쳐 래터럴 방향으로 분포한다. 상기 광학 요소들의 기하학적 형상도 소정의 분포도를 가질 수 있다. 광학 요소들은 렌즈들, 프리즘들, 실린더들, 산란 입자들 또는 이들의 임의적 조합을 포함할 수 있다. 일반 렌즈 외에 프레넬 렌즈들(fresnel lenses)의 사용도 고려할 수 있다. 산란 입자들은 예를 들면 플라스틱- 또는 TiO2-입자 또는 광 흡수 물질일 수 있다. 상기 산란 입자들의 기하학적 형상 변화는, 예를 들면 서로 다른 입자 용액들을 여러번 프린팅 또는 스퀴징(squeegeeing)하여, 적합한 마스크에 의해 발광 장치에서 소기의 형상으로 구현될 수 있다. 이러한 배치에 의해, 광 아웃-커플링층이 강하게 구조화되어, 밝기가 국부적으로 정적 변화한다. 색도 좌표도 주기적으로 변조될 수 있는데, 예를 들면 프리즘의 첨각을 이용한다. 분포 밀도 및 기하학적 형상 변화는 광 아웃-커플링 층의 폭 및 길이에 따라 1차원 및 2차원적으로 이루어질 수 있고, 이때 분포 편차는 수 센티미터 내지 수 미터 범위에 있을 수 있다. 도 3에 도시된 광학 요소들은 개략적으로 도시된 렌즈들이며, 상기 렌즈들은 표면에 걸쳐 래터럴 방향으로 서로 다르게 분포한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 다른 광학 요소들이 광 아웃-커플링층상에 구비될 수 있다.
도 4a는 예를 들면 OLED와 같은 발광 장치의 단면도를 도시하며, 상기 장치에서 기판(400)상에 제1 전극면(300), 제1 전하 수송층(210), 발광 기능층(220), 제2 전하 수송층(230) 및 제2 전극면(100)이 배치된다. 이 때 제1(210) 및 제2 전하 수송층(230)과 발광 기능층(220)은 유기 층 시퀀스(200)의 일부일 수 있다. 제1 전하 수송층은 래터럴 방향에서 밀도 편차를 가지는 불순물(240)을 포함한다. 도핑율의 이러한 국부적인 편차는 제1 전하 수송층의 전도성을 래터럴 방향으로 가변시키고, 따라서 밝기 변화가 발생한다. 도핑율의 편차는 예를 들면 쉐이딩 마스크(shading mask)를 이용한 전하 수송층의 기상 증착에 의해 얻어질 수 있다. 가변되는 도핑의 범위는 도핑 농도 최대값의 수 백분율이며, 이 값은 일반적으로 전하 수송층에서 10 체적 백분율보다 작은 값이다.
도 4b는 이러한 실시예의 또 다른 바람직한 형태를 도시한다. 여기서, 제2 전하 수송층(230)은 공간적으로 가변하는 불순물(240)을 포함하고, 상기 불순물의 변화는 전도성이 국부적으로 달라지게 하여, 밝기도 달라지도록 한다.
도 4c는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 상기 도면에서는 다시 발광 장치의 단면을 확인할 수 있는데, 제1 전극면(300)의 표면은 래터럴 표면 개질(330)을 포함한다. 상기 표면 개질은 예를 들면 구조화된 포토 레지스트층일 수 있고, 상기 층은 전극 표면상에 도포된다. 이를 통해, 전압의 인가 시 적어도 하나의 기능층으로 주입되는 전하 캐리어 밀도가 국부적으로 가변한다. 표면 개질은 예를 들면 전극면의 플라즈마 식각과 같은 리소그라피 공정에 의해 달성될 수 있다. 표면 개질은 전하 캐리어의 주입을 국부적으로 변경하여 전하 캐리어 밀도가 국부적으로 달라지도록 한다. 또한, 이러한 점은 전하 캐리어 조합의 변화를 야기하여, 밝기가 달라지게 된다.
도 4d는 도 4c에 기재된 발명의 다른 변형예를 도시한다. 여기서, 제2 전극면(100)의 표면은 표면 개질(330)을 포함하고, 상기 표면 개질도 마찬가지로 표면 전도성이 달라지도록 하여, 전압의 인가 시 전하 캐리어의 주입이 국부적으로 가변하게 된다.
도 4a 내지 4d에서 제안되는 바와 같이, 체적에서나 전극상에서 전도성의 변화는, 래터럴 방향에서 예를 들면 다소간의 수십 센티미터의 자릿수(magnitude of order)로 고려할 수 있다.
도 1 내지 도 4에 도시된 예시들은 임의적으로 변경 및 조합되어 발광 장치에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명은 이러한 예시들에 한정되지 않으며, 여기에 열거되지 않은 다른 형성예들에서도 허용된다는 점을 고려할 수 있다.

Claims (42)

  1. 시간적 또는 공간적으로 가변 및 조절가능한 휘도(luminance)를 가진 발광 장치에 있어서,
    기판(400);
    상기 기판상의 제1 전극면(300);
    상기 제1 전극면에 전기적으로 접촉하는 적어도 2개의 전기 전도성 도전로들(320);
    상기 제1 전극면상의 적어도 하나의 발광 기능층(220); 및
    상기 발광 기능층상의 제2 전극면(100)을 포함하고, 상기 적어도 2개의 전도성 도전로들은 시간적으로 가변적(time-variable)이거나 공간적으로 가변적(locally-variable)이거나 서로 다른 크기를 갖는 전기 전류를 이용하여 제어될 수 있도록 조정되며, 이에 의해 휘도가 가변하게 되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 2개의 전도성 도전로들은, 시간적으로 가변적이거나 서로 다른 크기를 갖는 전기 전류를 이용하여 제어될 수 있도록 조정되며, 이에 의해 휘도가 가변하게 되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 도전로들(320)은 상호 간에 5 ㎛ 내지 10 cm의 간격으로 상기 제1 전극면상(300)에 배치되고, 서로 다른 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 적어도 2개의 도전로들(320)은 상호 간에 별도로 전기적 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    적어도 하나의 전원(600)을 더 포함하고, 상기 전원은 상기 도전로들(320)에 전기 전도적으로 결합되며, 상기 전원의 출력 신호는 상기 적어도 2개의 도전로들을 위한 개별적 변조 주파수가 되도록 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 적어도 2개의 도전로들(320) 각각을 위한 개별적 변조 주파수는 200 Hz보다 작은 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 도전로들(320)은 전원(600)과의 접촉을 위한 전기 연결부들(310)을 포함하고, 상기 전기 연결부들은 상기 도전로들의 서로 다른 말단에 구비되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 전기 전도성 도전로들(320)로 이루어진 적어도 제1 및 제2 군을 포함하고, 일 군의 도전로들은 상호 간에 전기 전도적으로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 도전로들(320)로 이루어진 적어도 2개의 군들 각각은 다른 전원(600)에 전기 전도적으로 결합되며, 상기 전원의 출력 신호들은 서로에 대해 독립적으로 변조될 수 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 도전로들(320)로 이루어진 적어도 2개의 군들은 공통의 전원(600)에 전기 전도적으로 결합되고, 상기 전원의 출력 신호는 변조될 수 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  11. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 발광 장치는 OLED를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  12. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 발광 기능층(220)의 빔 경로에서 복수개의 광학 요소들(510)을 구비한 광 아웃-커플링층(light out-coupling layer)(500)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 복수개의 광학 요소들(510)은 상기 광 아웃-커플링층(500)의 주 표면에 배치되고, 상기 광학 요소들은 상기 표면에 걸쳐 서로 다른 분포 또는 기하학적 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 광학 요소들(510)은 렌즈들, 프리즘들, 실린더들, 광 필터 유닛들 및 산란 입자들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  15. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 전극면(300)과 상기 적어도 하나의 발광 기능층(220) 사이에서 제1 전하 수송층(210)을 더 포함하며, 상기 제1 전하 수송층은 서로 다른 전기 전도성을 가진 부분 영역들을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 전하 수송층은 래터럴 방향에서 교호적인 영역들을 포함하고, 상기 영역들은 번갈아서 더 크거나 더 작은 전도성을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 전하 수송층(210)은 불순물(dopant)(240)을 포함하고, 상기 전하 수송층의 부분 영역들에서 상기 불순물의 분포가 가변하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 적어도 하나의 발광 기능층(220)과 상기 제2 전극면(100) 사이에서 제2 전하 수송층(230)을 더 포함하며, 상기 제2 전하 수송층은 서로 다른 전도성을 가진 서로 다른 부분 영역들을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 제2 전하 수송층(230)은 래터럴 방향에서 교호적인 영역들을 포함하고, 상기 영역들은 번갈아서 더 크거나 더 작은 전도성을 가지는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 제2 전하 수송층(230)은 불순물(240)을 포함하고, 상기 전하 수송층의 서로 다른 부분 영역들에서 상기 불순물의 분포가 가변하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  21. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 전극면(300)의 표면 또한 래터럴 방향에서 가변하는 전기 전도성을 가지는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 제1 전극면(300)의 표면은 래터럴 방향에서 가변하는 표면 개질(surface modification)(330)을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  23. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 전극면(100)의 표면 또한 래터럴 방향에서 가변하는 전기 전도성을 가지는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 제2 전극면(100)의 표면은 래터럴 방향에서 가변하는 표면 개질(330)을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  25. 가변성 휘도를 가진 발광 장치에 있어서,
    기판(400);
    상기 기판상의 제1 전극면(300);
    상기 제1 전극면상의 적어도 하나의 발광 기능층(220);
    상기 발광 기능층상의 제2 전극면(100); 및
    상기 발광 기능층의 빔 경로에서의 광 아웃-커플링층(500)을 포함하고, 상기 광 아웃-커플링층은 복수개의 광학 요소들(510)을 포함하며, 상기 광학 요소들은 표면에 걸쳐 서로 다른 분포 또는 기하학적 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  26. 청구항 25에 있어서,
    상기 광학 요소들(510)은 렌즈들, 프리즘들, 실린더들, 광 필터 유닛들 및 산란 입자들로 구성되는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  27. 청구항 25 또는 청구항 26에 있어서,
    상기 광학 요소들(510)은 상기 광 아웃-커플링층(500)의 주 표면에 배치되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  28. 청구항 25 또는 청구항 26에 있어서,
    상기 발광 장치는 OLED를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  29. 가변성 휘도를 가진 발광 장치에 있어서,
    기판(400);
    상기 기판상의 제1 전극면(300);
    상기 제1 전극면상의 제1 전하 수송층(210);
    상기 제1 전하 수송층상의 적어도 하나의 발광 기능층(220); 및
    상기 발광 기능층상의 제2 전극면(100)을 포함하고, 상기 제1 전하 수송층은 서로 다른 전기 전도성을 가진 부분 영역들을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  30. 청구항 29에 있어서,
    상기 제1 전하 수송층은 래터럴 방향에서 교호적인 영역들을 포함하고, 상기 영역들은 번갈아서 더 크거나 더 작은 전도성을 가지는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  31. 청구항 29 또는 청구항 30에 있어서,
    상기 제1 전하 수송층(210)은 불순물(240)을 포함하고, 상기 제1 전하 수송층의 부분 영역들에서 상기 불순물의 분포가 가변하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  32. 청구항 29 또는 청구항 30에 있어서,
    상기 적어도 하나의 발광 기능층(220)과 상기 제2 전극면(100) 사이에 제2 전하 수송층(230)이 구비되고, 상기 제2 전하 수송층은 서로 다른 전기 전도성을 가진 부분 영역들을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  33. 청구항 32에 있어서,
    상기 제2 전하 수송층은 래터럴 방향에서 교호적인 영역들을 포함하고, 상기 영역들은 번갈아서 더 크거나 더 작은 전도성을 가지는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  34. 청구항 32에 있어서,
    상기 제2 전하 수송층(230)은 불순물(240)을 포함하고, 상기 제2 전하 수송층의 부분 영역들에서 상기 불순물의 분포는 가변하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  35. 청구항 31에 있어서,
    상기 불순물(240)의 분포는 도핑 농도 최대값보다 작은 백분율 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  36. 청구항 29 또는 청구항 30에 있어서,
    상기 발광 장치는 OLED를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  37. 가변성 휘도를 가진 발광 장치에 있어서,
    기판(400);
    상기 기판상의 제1 전극면(300);
    상기 제1 전극면상의 적어도 하나의 발광 기능층(220); 및
    상기 발광 기능층상의 제2 전극면(100)을 포함하고, 상기 제1 전극면 또는 상기 제2 전극면은 래터럴 방향에서 가변하는 전기 전도성을 가지는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  38. 청구항 37에 있어서,
    상기 제1 전극면(300) 또는 상기 제2 전극면(100)의 표면은 래터럴 방향에서 가변하는 표면 개질(330)을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  39. 청구항 37 또는 청구항 38에 있어서,
    상기 발광 장치는 OLED를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  40. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 도전로들(320)은 상호 간에 500 ㎛ 내지 1 cm의 간격으로 상기 제1 전극면상(300)에 배치되고, 서로 다른 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  41. 청구항 5에 있어서,
    상기 적어도 2개의 도전로들(320) 각각을 위한 개별적 변조 주파수는 100 Hz보다 작은 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  42. 청구항 31에 있어서,
    상기 불순물(240)의 분포는 도핑 농도의 최대값의 15%보다 작은 백분율 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
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