KR101603811B1 - 초박형 다중-기재의 컬러 튜닝가능한 ｏｌｅｄ 디바이스 - Google Patents

초박형 다중-기재의 컬러 튜닝가능한 ｏｌｅｄ 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전계발광 유기 물질의 발광 영역으로부터 형성될 수 있는 디바이스를 형성하기 위한 방법 및 시스템을 제공한다. 최소 크기의 발광 영역은 조명된 디자인으로 형성될 수 있는 배합된 컬러의 형성을 가능하게 한다. 복수의 디바이스들이 함께 결합되어 다층 패널을 형성하며, 이때 더 가까이 있는 층은 더 멀리 있는 층과 다른 디자인을 갖거나, 또는 더 멀리 있는 층이 후방 층에 대한 배경으로 유용한 솔리드 조명된 컬러를 가질 수 있다. 또한, 상기 다층 구조는 컬러 튜닝가능한 광원으로서 사용될 수 있다.

Description

초박형 다중-기재의 컬러 튜닝가능한 ＯＬＥＤ 디바이스{ULTRA-THIN MULTI-SUBSTRATE COLOR TUNABLE OLED DEVICE}
본 발명은 일반적으로 유기 발광 물질로부터 형성된 대면적 신호, 조명 및 유사 디스플레이에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 이와 같은 물질로부터 컬러-튜닝가능한 신호를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 섹션은 이하에서 기술 및/또는 청구되는 본 발명의 양태와 관련될 수 있는 기술 분야의 양태를 독자에게 소개하기 위한 것이다. 이러한 논의는 본 발명의 다양한 양태를 더 잘 이해할 수 있도록 하는 배경 정보를 독자에게 제공하는 데 도움을 줄 것으로 생각된다. 따라서, 언급된 내용은 이러한 관점에서 읽혀져야 하며 종래 기술로 인정되는 것을 허용하는 것으로 이해해서는 안 된다.
회로 및 디스플레이 기술에서의 최근 경향은 전기 활성 유기 물질을 이용하는 전자 및 광전 디바이스의 사용을 포함한다. 이러한 디바이스는 규소계 전기 디바이스에 대한 저 비용 고성능 대안을 제공한다. 하나의 이와 같은 디바이스는 유기 발광 다이오드(OLED)이다. OLED는 고체상태 반도체 디바이스로서 전기 에너지를 광으로 전환시키기 위해 유기 반도체 층을 사용한다. 일반적으로, OLED는 전계발광 유기 물질로부터 제조된 다층 박막을 두 개의 도체 또는 전극 사이에 배치함으로써 제조된다. 전극 층과 유기 층은 일반적으로 유리 또는 플라스틱과 같은 두 개의 기판 사이에 배치된다. OLED는 반대 극성, 전자 또는 정공의 전하 캐리어를 전극들로부터 받아 작동한다. 외부에서 인가된 전압은 전하 캐리어를 재결합 구역으로 이동시켜 발광시킨다. 많은 규소계 디바이스와 달리, OLED는, 초박형 경량 발광 디스플레이의 제조를 가능하게 하는 저비용 대면적 박형 증착 공정을 사용하여 가공될 수 있다. 일반적인 면 발광을 구현하는 OLED를 제공하는 데 있어서 상당한 발전이 이루어져 왔다.
대면적 OLED 디바이스는 전형적으로 단일 기판 위에 많은 개별적인 OLED 디바이스들을 결합하거나, 또는 각 기판 위에 복수의 개별적인 OLED 디바이스들을 갖는 기판들을 조합시킨다. 일군의 OLED 디바이스들은 전형적으로 직렬 및/또는 병렬로 결합되어, 예를 들면 디스플레이, 신호 또는 발광 용도에 사용될 수 있는 OLED 디바이스들의 어레이를 형성한다. 이러한 대면적 용도의 경우, 어레이에 대면적 발광 영역을 생성하면서도 결함으로 인해 발광하지 못하는 영역을 최소화하는 것이 바람직할 수 있다.
일반적으로, 나란히 배열된 다중 OLED 디바이스들을 함유할 수 있는 단층으로부터 디바이스를 형성하는데, 이때 캐소드에 사용되는 전극 물질은 투명하지 않을 수 있다. 디바이스에 서로 다른 컬러를 형성하거나 또는 신뢰성을 높이기 위해, 디바이스 표면에 걸쳐 서로 다른 디바이스들을 직렬 또는 병렬 방식으로 연결할 수 있다. 많은 상호연결된 디바이스들의 기판에서의 조합이 대면적 OLED 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있지만, 이는 개별 특징부의 최소 크기를 제한할 수 있다. 이는, 그림 또는 신호(sign) 내 미세한 특징부의 생성물을 디스플레이하기 어렵게 하는 굵은(coarse) "픽셀" 또는 넓은 비발광(non-emission) 영역을 제공할 수도 있다. 또한, 상기 거칠고 큰 픽셀은 육안으로 볼 수 있어서, 균일한 외관이 필요한 경우에 컬러 배합을 어렵게 만든다. 결국, 상기 상호연결은, 디스플레이 패널의 비용을 증가시키고, 저가 제품용으로는 실용적이지 않게 할 것이다. 유사하게, 미세 특징부를 갖는 픽셀화된 디스플레이는, 능동 또는 수동 매트릭스로 연결된 개별적으로 어드레스 가능한 포인트로부터 제조될 수 있지만, 생성 패널의 복잡성 및 그에 따른 비용은 고가 제품에 사용하는 것을 제한할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태는 캐소드, 상기 캐소드와 전기 접촉되는 전계발광 유기 물질을 포함하는 층, 및 상기 층과 전기 접촉되는 애노드를 포함하는 조명 패널을 제공한다. 상기 캐소드 및 상기 애노드 둘 다는 전기 연접형이다. 상기 전계발광 유기 물질은 크기가 약 5000 마이크로미터 미만의 발광 영역을 포함한다.
또 다른 실시양태는 하나 이상의 디바이스를 형성하는 것을 포함하는, 발광 어셈블리의 제조 방법을 제공한다. 상기 하나 이상의 각각의 디바이스를 형성하는 것은 크기가 약 5000 마이크로미터 미만의 발광 영역 내로 전계발광 유기 물질을 포함하는 층을 형성하는 단계, 및 상기 층을 전기 연접형 애노드 및 전기 연접형 캐소드와 전기 접촉되도록 위치시키는 단계를 포함한다.
또 다른 실시양태는 전기 제어 및 파워 유닛, 및 상기 전기 제어 및 파워 유닛에 의해 개별적으로 조명되도록 구성된 하나 이상의 발광 디바이스를 포함하는 시스템을 제공한다. 발광 디바이스는 각각 전기 연접형 캐소드, 상기 캐소드와 전기 접촉되는 하나 이상의 전계발광 유기 물질을 포함하는 층, 및 상기 층과 전기 접촉되는 전기 연접형 애노드를 포함한다. 상기 캐소드, 상기 애노드 또는 둘 다를 패터닝하여 상기 전계발광 유기 물질 내에 크기가 약 5000 마이크로미터 미만의 발광 영역에 에너지를 공급한다.
도면 전체에서 동일한 기호가 동일한 부분을 나타내는 첨부 도면과 관련하여 이하의 상세한 설명을 읽을 때 본 발명의 이들 및 다른 특징, 양태 및 이점이 더욱 잘 이해될 것이다.
도 1은, 본 발명의 일 실시양태에 따른, 더 깊은 구조로부터 오는 광이 캐소드에 의해 피복되지 않은 영역을 통해 보일 수 있는 작은 캐소드 영역을 갖는 디바이스의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시양태에 따른, 엣지(edge)로부터 에너지를 공급하는 것을 나타내는 더 깊은 구조로부터 오는 광이 캐소드에 의해 피복되지 않은 영역을 통해 보일 수 있는 작은 캐소드 영역을 갖는 디바이스의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시양태에 따른, 비-연결된 전극 영역에 에너지를 공급하기 위한 하나의 방법을 나타내는, 도 1 디바이스의 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시양태에 따른, 전계발광 유기 물질 영역의 조명 방법을 나타내는 디바이스의 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시양태에 따른, 단일의 다층 구조로 형성된 두 개의 디바이스의 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시양태에 따른, 세 개의 디바이스로부터 제조된 다층 구조의 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시양태에 따른, 완전 색상 튜닝가능한 OLED 시스템의 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시양태들을 하나 이상 기술할 것이다. 이들 실시양태의 간명한 기술을 위해, 실제 구현되는 특징 모두를 상세한 설명에 기술하지는 않는다. 임의의 이와 같은 실제 구현에 있어서는, 임의의 엔지니어링 또는 디자인 프로젝트에서와 같이, 개발자의 구체적인 목적을 이루기 위해 시스템-관련 및 비즈니스-관련 제약 사항들에 맞추는 것과 같은 여러 구현-특이적인 결정을 내릴 수가 있음을 알아야 한다. 또한, 이와 같은 개발은 복잡하고 시간 소모적일 수 있지만, 그럼에도 불구하고 본원의 개시내용의 혜택을 누리는 당해 분야 숙련자들은 통상적인 디자인, 제작 및 제조에 착수할 수 있음을 알아야 한다.
서론
본 발명은 전계발광 유기 물질의 매우 작은 조명 영역, 예컨대 도트 또는 라인을 갖는 발광 층으로부터 색상 튜닝가능한 유기 발광 디바이스(OLED)를 제조하기 위한 시스템 및 방법을 포함한다. 상기 조명 영역은, 하나 이상의 패터닝된 전극 물질에 의해 에너지를 공급받고, 정보를 전달할 수 있는 디자인 또는 그림들을 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 전극 물질은 예컨대 섀도우-마스크를 통한 전극 물질의 열 증착을 통해 작은 전극 물질 영역 또는 구조를 증착시킴으로써 패터닝될 수 있다. 임의의 단층에서의 전극 물질은 전기 연접형이어서 단일 디바이스를 형성할 수 있다.
다중 발광 디바이스가 결합되어 다층의 색상 튜닝가능한 디바이스를 형성할 수 있는데, 이때 각각의 디바이스 또는 층은 개별적으로 또는 동시에 조명될 수 있다. 본원에 사용되는, 광을 방출하는 디바이스의 표면을 전면으로 한다. 따라서, 디바이스를 더 가까이 위치시킨다는 것은 비교 디바이스보다 발광 표면에 더 가까이 둔다는 것을 나타낸다. 유사하게, 디바이스를 멀리 위치시킨다는 것은 비교 디바이스보다 발광 표면에서 더 멀리 둔다는 것을 나타낸다. 전극 물질은 일반적으로 반사성 또는 비투명할 수 있기 때문에, 전극 물질의 패터닝은 더 먼 디바이스로부터 온 광이 전극 물질이 증착되지 않은 더 가까운 디바이스에 있는 영역을 통과하도록 할 수 있다. 예를 들면, 디바이스들 중 하나, 예컨대 다층 구조에서 가장 멀리 있는 디바이스는, 전면에서 더 가까운 디바이스에 전극 물질이 증착된 영역들 사이를 통과할 수 있는 광을 방출할 수 있는 전계발광 유기 물질 위로 고체 전극 층을 가질 수 있다. 이와 같은 구조는, 상기 디바이스로부터 방출된 컬러를 더 먼 그리고 더 가까운 디바이스들의 개별적인 에너지화에 의해 튜닝할 수 있도록 한다.
다층 구조에서의 각각의 발광 층은, 음극 또는 캐소드, 및 양극 또는 애노드 사이에 증착된 하나 이상의 전계발광 유기 물질을 함유하는 개별 디바이스로 존재한다. 전계발광 유기 물질은, 큰 표면적을 가질 수 있는 유기 발광 다이오드(OLED)를 형성하는 유기 반도체로서 작용한다. 또한, 각각의 디바이스에서 전극 하나 또는 둘 다가 패터닝될 수 있지만, 각각의 전극은 전기 연접형이며, 예컨대 일반적으로 애노드-대-캐소드 또는 직렬 상호연결이 단층으로 존재하지 않으며, 따라서 각각의 디바이스는 단일 OLED이다. 이는 비교적 저 비용의 패널을 형성할 수 있는데, 이는 각각의 층에 있는 복수의 디바이스들을 상호연결하는 데 어떠한 복잡한 구조도 필요하지 않기 때문이다.
패터닝된 전극들을 사용하여 디바이스를 형성하는 것을 도 1에 보인 평면도로 예시할 수 있다. 이 실시예는 단순히 하나의 가능한 구조를 예시한다. 다수의 다른 구조가 제작될 수도 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 디바이스(10)는 전계발광 유기 물질 위로 전극 물질을 패터닝하여 증착(deposit)시킴으로써 제조된 전극 영역(12)을 가질 수 있다. 전극 영역(12)은, 증착된 전극 물질을 갖지 않을 수 있는 빈 영역(14)과 교대로 위치할 수 있다. 또한, 전극 영역(12)은 너무 작아 육안으로는 개별적으로 식별하지 못할 수도 있다. 예를 들면, 전극 영역(12)의 크기(16)는 50 마이크로미터로 작을 수 있지만, 다른 실시양태에서, 상기 전극 영역의 크기는 용도에 따라 100 마이크로미터, 200 마이크로미터, 또는 그 초과일 수 있다. 다른 실시양태에서, 예를 들면 관찰자로부터 약간의 거리를 두고 위치할 수 있는 대형 패널 또는 표지에서는, 예컨대 500 마이크로미터, 1000 마이크로미터, 또는 그 초과의 보다 큰 전극 영역(12)이 실용적일 수 있다. 발광 영역의 크기를 선택하여 착색 영역의 특성을 제어할 수 있다. 예를 들면, 보다 큰 발광 영역은 더 크거나 더 작은 세부적인 디자인을 위해 또는 보다 적은 컬러 배합을 위해 사용될 수 있지만, 보다 작은 발광 영역은 세부적인 디자인 또는 평활한 컬러 배합을 제조하는 데 사용될 수 있다. 빈 영역(14)은 전극 영역(12)과 동일한 크기(18)이거나, 또는 다층 구조의 더 밑에 있는 디바이스로부터 많은 광을 방출하는 것이 바람직한 경우에는 더 클 수 있다. 다양한 실시양태에서, 전극 영역(12)을 갖지 않는 보다 큰 빈 영역(20)은 예를 들면 사인, 로고 및 다른 패턴의 형성과 같은 디자인의 제조를 허용할 수 있다.
전극 영역(12)은 다수의 기법으로 에너지화(energized)될 수 있다. 예를 들면, 전극 영역(12)은, 도 3에 대해 논의되는 바와 같이, 일반적으로 전계발광 유기 물질을 에너지화할 수 없는, 전극 영역(12)의 상부에 놓이는 전도 층에 의해 상호연결될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 전극 영역(12)은, 도 2에 도시한 라인 패턴과 같이, 단일 연결(22)로부터의 에너지화를 허용하는 연속적으로 상호연결되는 방식으로 형성되며, 예를 들면 디바이스(10)의 엣지 부분에 위치할 수 있다. 발광 영역의 형상은 용도, 에너지화 기법 및 증착 기법에 바람직한 것으로 선택할 수 있다. 예를 들면, 전극 영역(12)은 도 3에 대해 논의되는 에너지화 기법을 사용하여 도트와 같은 비-연결된 형상으로 형성될 수 있다.
도 3은 도 1 및 2에 대해 논의된 바와 같이 작은 전극 영역(12)을 함유할 수 있는 디바이스(30)의 단면도이다. 전극 영역(12)은, 전도 층(32)이 전극 영역(12) 위로 증착되어 그들을 상호연결하는 경우에는 연접형(contiguous)이 아닐 수 있다. 예를 들면, 인듐 주석 산화물(ITO)의 전도 층(32)은 전극 영역(12)으로 전류를 흘려보낼 수 있지만, 하기에 논의되는 바와 같이, 예컨대 전자들을 전계발광 유기 물질(34)로 이동시키는 캐소드로 작용하기에 너무 높은 일 함수를 가질 수 있다. 전극 영역(12)은 NaF 및 알루미늄의 적층 구조와 같은 낮은 일 함수를 갖는 물질로부터 형성될 수 있다. 전극 영역(12)은 반사성 또는 비투명할 수 있기 때문에, 발광된 광(36)은 일반적으로 전극 영역(12)의 반대쪽에서 더 잘 보일 수 있다.
디바이스 및 물질
도 3에 도시된 실시양태에서, 디바이스(30)는 전계발광 유기 물질(34)의 단층을 가질 수 있다. 다른 실시양태에서는, 다중 전계발광 물질이 사용될 수도 있다. 임의의 개수의 전계발광 유기 물질이 전류 기법에 사용될 수 있다. 예를 들면, 이와 같은 물질은 소정의 파장 범위에서 발광하도록 된 전계발광 유기 물질을 포함할 수 있다. 전계발광 유기 물질(34)의 층 두께는 약 40 나노미터를 초과하거나, 또는 약 300 나노미터 미만일 수 있다. 전계발광 유기 물질(34)은 예를 들면 중합체, 공중합체 또는 중합체들의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 적합한 전계발광 물질은 폴리 N-비닐카바졸(PVK) 및 이의 유도체; 폴리플루오렌 및 이의 유도체 예컨대 폴리알킬플루오렌 예컨대 폴리-9,9-다이헥실플루오렌, 폴리다이옥틸플루오렌 또는 폴리-9,9-비스-3,6-다이옥사헵틸플루오렌-2,7-다이일; 폴리 파라-페닐렌 및 이의 유도체 예컨대 폴리-2-데실옥시-1,4-페닐렌 또는 폴리-2,5-다이헵틸-1,4-페닐렌; 폴리-페닐렌 비닐렌 및 이의 유도체 예컨대 다이알콕시-치환된 PPV 및 시아노-치환된 PPV; 폴리티오펜 및 이의 유도체 예컨대 폴리-3-알킬티오펜, 폴리-4,4'-다이알킬-2,2'-바이티오펜, 폴리-2,5-티에닐렌 비닐렌; 폴리피리딘 비닐렌 및 이의 유도체; 폴리퀴녹살린 및 이의 유도체; 및 폴리퀴놀린 및 이의 유도체를 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 적합한 전계발광 물질은 N,N-비스 4-메틸페닐-4-아닐린에 의해 말단 캡핑된 폴리-9,9-다이옥틸플루오레닐-2,7-다이일이다. 상기 중합체 중합체들 중 하나 이상에 기초한 중합체들 또는 공중합체들의 혼합물이 사용될 수도 있다.
전계발광 유기 물질(34)로 사용될 수 있는 다른 적합한 물질은 폴리실란을 포함한다. 폴리실란은, 알킬 및/또는 아릴 측쇄기에 의해 치환된 규소-골격을 갖는 선형 중합체이다. 폴리실란은 중합체 골격 쇄를 따라 비편재화된 시그마-공액 전자들을 갖는 유사 1-차원 물질이다. 폴리실란의 예는 폴리 다이-n-부틸실란, 폴리 다이-n-펜틸실란, 폴리 다이-n-헥실실란, 폴리메틸 페닐실란, 및 폴리 비스 p-부틸 페닐실란을 포함한다.
일 실시양태에서, 방향족 단위를 비롯한 약 5000 미만의 분자량을 갖는 유기 물질이 전계발광 유기 물질(34)로 사용될 수 있다. 이와 같은 물질의 예는, 약 380 내지 약 500 나노미터의 파장 범위에서 발광하는 1,3,5-트리스[N-(4-다이페닐 아미노페닐)페닐아미노]벤젠이다. 이러한 전계발광 물질은 유기 분자 예컨대 페닐안트라센, 테트라아릴에텐, 쿠마린, 루브렌, 테트라페닐부타다이엔, 안트라센, 페릴렌, 코로넨, 또는 이들의 유도체로부터 제조될 수 있다. 상기 물질들은 약 520 나노미터의 최대 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 또 다른 적합한 물질은, 저 분자량 금속 유기 착체 예컨대 알루미늄-아세틸아세토네이트, 갈륨-아세틸아세토네이트 및 인듐-아세틸아세토네이트(이들은 약 415 내지 약 457 나노미터의 파장 범위에서 발광함), 알루미늄 피콜리메틸케톤 비스-2,6-다이부틸페녹사이드 또는 스칸듐-4-메톡시 피콜릴 메틸 케톤-비스 아세틸 아세토네이트(이들은 약 420 내지 약 433 나노미터 범위의 파장을 갖는 광을 방출함)이다. 가시 파장 범위에서 발광하는 다른 적합한 물질은 트리스-8-귀놀리놀라토 알루미늄 및 이의 유도체와 같은 8-하이드록시퀴놀린의 유기-금속성 착체를 포함할 수 있다.
전계발광 유기 물질(34)은 임의로 인접 층의 하나 이상의 비발광 물질과 접촉되어 있을 수 있다. 이러한 비발광 층은 전계발광 물질의 성능 또는 수명을 개선할 수 있다. 비발광 층은 예를 들면 전하 수송 층, 정공 수송 층, 정공 주입 층, 정공 주입 향상 층, 전자 수송 층, 전자 주입 층, 전자 주입 향상 층, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 전하 수송 층(38)이 도 3의 단면으로 예시된다. 다른 실시양태들은 다른 층들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
전하 수송 층(38)으로 사용하기에 적합한 물질의 비제한적 예는 저-내지-중간 분자량 유기 중합체 예컨대 폴리스타이렌 표준시료를 사용하여 결정 시 약 200,000 g/mole 미만의 중량 평균 분자량을 갖는 유기 중합체를 포함할 수 있다. 이와 같은 중합체는 예를 들면 폴리-3,4-에틸렌 다이옥시 티오펜(PEDOT), 폴리아닐린, 폴리-3,4-프로필렌 다이옥시티오펜(PProDOT), 폴리스타이렌 설포네이트(PSS), 폴리비닐 카바졸(PVK) 및 다른 유사 물질, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
정공-수송 층에 적합한 물질의 비제한적 예는 트라이아릴다이아민, 테트라페닐다이아민, 방향족 3급 아민, 하이드라존 유도체, 카바졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 아미노 기를 포함하는 옥사다이아졸 유도체, 폴리티오펜 및 유사 물질들을 포함할 수 있다. 정공-차단 층에 적합한 물질의 비제한적 예는 폴리 N-비닐 카바졸 및 유사 물질들을 포함할 수 있다.
정공-주입 층에 적합한 물질의 비제한적 예는 "p-도핑된" 양성자-도핑된 전도성 중합체 예컨대 양성자-도핑된 폴리티오펜 또는 폴리아닐린 및 p-도핑된 유기 반도체 예컨대 테트라플루오로테트라시아노퀴노다이메탄(F4-TCQN), 도핑된 유기 및 중합체성 반도체, 및 트라이아릴아민-함유 화합물 및 중합체를 포함할 수 있다. 전자-주입 물질의 비제한적 예는 폴리플루오렌 및 이의 유도체, 알루미늄 트리스-8-하이드록시퀴놀린(Alq3), 알칼리 알칼리 토 금속으로 n-도핑된 유기/중합체성 반도체 등을 포함할 수 있다. 정공 주입 향상 층에 적합한 물질의 비제한적 예는 아릴렌-계 화합물 예컨대 3,4,9,10-페릴렌 테트라-카복실산 2무수물, 비스-1,2,5-티아다이아졸로-p-퀴노 비스-1,3-다이티올 및 유사 물질들을 포함할 수 있다.
디바이스(30)는 또한 애노드(40)를 갖는다. 애노드(40)는 디바이스(30)에 걸쳐 전기적으로 접속되어 있어서, 예컨대 모든 전계발광 유기 물질(34)이 애노드(40)와 캐소드 예컨대 전극 영역(12) 사이에서 흐르는 단일 전류에 의해 동력을 공급받는 단일 전기 유닛을 형성할 수 있다. 애노드(40)는 전기 연접형(electrically contiguous)이지만, 아래에서 도 4에 대해 논의되는 바와 같이, 이는 또한 패턴으로 증착되어 디바이스의 일부 영역은 에너지화하면서도 다른 영역은 에너지화되지 않지 않은 채로 둘 수 있다. 일반적으로, 애노드(40)에 사용되는 물질은 예컨대 약 4.0 전자 볼트 초과의 높은 일 함수를 가질 수 있다. 적합한 물질은 예를 들면 인듐 주석 산화물(ITO), 주석 산화물, 인듐 산화물, 아연 산화물, 인듐 아연 산화물, 아연 인듐 주석 산화물, 안티몬 산화물, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 이와 같은 전도성 산화물을 포함하는 애노드(40)의 두께는 일반적으로 약 10 나노미터를 초과할 수 있다. 다양한 실시양태에서, 상기 두께는 약 10 내지 약 50 나노미터, 약 50 내지 약 100 나노미터, 또는 약 100 내지 약 200 나노미터 범위일 수 있다.
금속의 박형 투명 층이 또한 애노드(40)에 적합할 수 있다. 상기 금속 층은 예를 들면 약 50 나노미터 이하의 두께를 가질 수 있다. 다양한 실시양태에서, 상기 금속 두께는 약 50 내지 약 20 나노미터 범위일 수 있다. 애노드(40)에 적합한 금속은 예를 들면 은, 구리, 텅스텐, 니켈, 코발트, 철, 셀레늄, 게르마늄, 금, 백금, 알루미늄, 또는 이들의 혼합물 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 애노드(40)는 물리적 증착, 화학적 증착 또는 스퍼터링과 같은 기법에 의해 하부 요소 위에 증착될 수 있다.
본 발명의 실시양태에 사용될 수 있는 애노드(40)의 하나의 유형은 약 60 내지 150 nm 두께의 인듐-주석-산화물(ITO)의 증착 층으로부터 형성될 수 있다. 상기 ITO 층은 두께가 약 60 내지 100 nm 또는 약 70 nm일 수 있다. 애노드(40)의 두께는 투명도와 전도도 간의 균형에 의해 결정될 수 있다. 보다 박형의 애노드(4)가 더 투명할 수 있으므로, 더 낮은 층으로부터 더 많은 광을 통과시킬 수 있다. 대조적으로, 더 두꺼운 애노드(4)는 많은 광을 차단할 수 있지만, 개선된 전도도를 가질 수 있는데, 이는 디바이스(30)의 수명을 증가시킬 수 있다. 애노드(40)의 두께는 또한 다층 구조에서의 디바이스(30)의 위치에 의존할 수 있다. 예를 들면, 더 가까운 디바이스에서의 애노드(40)는 예컨대 더 먼 디바이스에서의 애노드(40)보다 더 박형으로 제조될 수 있다.
디바이스(30)는 또한 캐소드 예컨대 전극 영역(12)을 갖는다. 캐소드는 일반적으로 예컨대 약 4 전자 볼트 미만의 낮은 일 함수를 갖는 금속성 물질로부터 제조될 수 있다. 캐소드로 사용하기에 적합한 물질 모두가 낮은 일 함수를 가질 필요는 없다. 캐소드로서 사용하기에 적합한 물질은 K, Li, Mg, Ca, Sr, Ba, Al, In, Sn, Zn, Sc 및 Y를 포함할 수 있다. 다른 적합한 물질은 란탄족 계열의 원소, 이들의 합금, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 캐소드 제조에 적합한 합금 물질의 예는 Ag-Mg, Al-Li, In-Mg 및 Al-Ca 합금을 포함할 수 있다. 적층된 비-합금된 구조를 또한 사용할 수 있다. 이와 같은 적층된 비-합금된 구조는 약 1 내지 약 50 나노미터 범위의 두께를 갖는 Ca와 같은 금속의 박층을 포함할 수 있다. 다른 이와 같은 적층된 비-합금된 구조는, 일부 다른 금속의 더 두꺼운 층에 의해 상부-캡핑된(over-capped) LiF, KF 또는 NaF와 같은 비금속을 포함할 수 있다. 이와 같은 적합한 금속은 알루미늄 또는 은을 포함할 수 있다. 캐소드는 예를 들면 물리적 증착, 화학적 증착, 또는 스퍼터링에 의해 하부 층 위에 증착될 수 있다. 전극 영역(12)의 패턴을 형성하기 위해, 상기 물질은, 패턴을 형성하는 데 사용되는 빈 영역(14) 및 더 큰 빈 영역(20)에서의 증착을 방지할 수 있는 섀도우-마스크 위로 증착될 수 있다.
매우 박형이어서 더욱 투명한 캐소드를 형성하는 데 사용될 수 있는 하나의 물질 조합은 두께가 약 7.5 내지 15 nm, 또는 약 10 nm인 은으로부터 제조되는 제 1 층을 가질 수 있다. 약 2.5 내지 6.5 nm 두께의 바륨으로부터 제조되는 층이 상기 은 층 아래에 증착될 수 있고 전계발광 유기 물질(34)과 접촉될 수 있다. 상기 바륨 층은 두께가 약 3 내지 4 nm일 수 있다. 패터닝된 전극 영역(12)과 조합된, 이와 같은 투명 전극은, 구조의 전면으로부터 더 멀리 있는 디바이스로부터의 광이 관찰자에게 더 쉽게 도달하도록 함으로써 다층 구조를 형성하는 데 더 도움이 될 수 있다.
전도 층(32)을 형성하는 데 사용될 수 있는 물질은, 박층을 형성할 때 투명한 전도성 물질 예컨대 폴리-3,4-에틸렌 다이옥시 티오펜(PEDOT), 폴리아닐린, 폴리-3,4-프로필렌 다이옥시티오펜(PProDOT), 폴리스타이렌 설포네이트(PSS), 폴리비닐 카바졸(PVK), AlQ3, 및 다른 유사 물질들을 포함할 수 있다. 적합할 수 있는 다른 물질은 예를 들면 인듐 주석 산화물(ITO), 주석 산화물, 인듐 산화물, 아연 산화물, 인듐 아연 산화물, 아연 인듐 주석 산화물, 안티몬 산화물, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 금, 은, 구리, 텅스텐, 니켈, 코발트, 철, 셀레늄, 게르마늄, 금, 백금, 또는 이들의 혼합물 또는 이들의 합금과 같은 금속의 박형 투명 층, 또는 탄소 나노튜브, 그래핀, 또는 유사 물질의 박층이 또한 사용될 수도 있다. 일반적으로, 전도 층(32)을 형성하는 데 사용될 수 있는 물질은, 상기 전도 층이 전극 영역(12)으로 전류를 흐르게 할 수 있으면서도 직접적으로 전계발광 유기 물질(34)을 에너지화할 수 없는 높은 일 함수를 가질 수 있다.
애노드(40) 및 전극 영역(12)은 각각 기판(42)에 의해 지지될 수 있다. 기판(42)은 디바이스(30)의 전방 및 후방 물질과 동일하거나, 또는 서로 다른 물질이 선택될 수도 있다. 일반적으로, 무기 물질 및 유기 물질과 같은 두 부류의 물질이 기판(42)에 사용될 수 있다. 무기 물질 예컨대 유리는 매우 투명할 수 있으며, 또한 산소에 의해 유기 물질이 열화되는 것을 방지하는 장벽 층으로 작용할 수도 있다. 그러나, 무기 물질은 취성(두꺼운 경우), 비가요성, 무르고/무르거나 무거울 수 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해, 플라스틱이 기판(42)에 사용될 수 있다. 기판(42)에 사용될 수 있는 물질의 비제한적 예는 무기 유리, 세라믹 호일, 중합체 물질, 충진된 중합체 물질, 코팅된 금속 호일, 아크릴, 에폭사이드, 폴리아마이드, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리케톤, 폴리옥시-1,4-페닐렌옥시-1,4-페닐렌카보닐-1,4-페닐렌(때로는 폴리에터 에터 케톤 또는 PEEK로 불림), 폴리노보넨, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리에틸렌 나프탈렌다이카복실레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에터 설폰(PES), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 및 섬유-강화 플라스틱(FRP)을 포함한다. 일 실시양태에서, 기판은 가요성일 수 있다. 가요성 기판은 또한 스테인리스 스틸과 같은 박형 금속 호일로부터 형성될 수 있으나, 단 이는 절연 층으로 코팅되어 상기 호일을 애노드(40)로부터 전기적으로 단리시킨다(금속 호일이 애노드(40)로서 작용하지 않는 경우).
전극 영역(12), 애노드(40), 전계발광 유기 물질(34), 전하 수송 층(38), 또는 하기 논의되는 임의의 층들과 같은 디바이스(30)를 형성하는 데 사용되는 물질의 증착은, 비제한적으로 스핀 코팅, 딥 코팅, 리버스 롤 코팅, 와이어-권취 또는 메이어(Mayer) 로드 코팅, 직접적 및 오프셋 그라비아 코팅, 슬롯 다이 코팅, 블레이드 코팅, 핫 멜트 코팅, 커튼 코팅, 나이프 오버 롤 코팅, 압출, 에어 나이프 코팅, 스프레이, 회전 스크린 코팅, 다층 슬라이드 코팅, 공압출, 메니스커스 코팅, 콤마 및 마이크로그라비아 코팅, 리쏘그래픽 공정, 랑그뮈르(Langmuir) 공정 및 플래시 증발, 열 또는 전자-빔 보조 증발, 증착, 플라즈마-증강 화학적 증착("PECVD"), 라디오-주파수 플라즈마-증강 화학적 증착("RFPECVD"), 팽창 열-플라즈마 화학적 증착("ETPCVD"), 스퍼터링(예컨대, 반응성 스퍼터링, 전자-사이클로트론-공정 플라즈마-증강 화학적 증착("ECRPECVD"), 및 이들의 조합과 같은 기법을 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들면, 전극 영역(12)의 증착은 상기 물질들의 열 증발에 이어서, 빈 영역(14)에 층이 형성되는 것을 방지하는 섀도우-마스크를 사용하여 전계발광 유기 물질(34) 위로 증착하는 것에 의해 수행될 수 있다.
예컨대 기판(42)의 전방 또는 후방에 있는 디바이스(30)의 최외곽 층이 플라스틱인 경우, 상기 장벽 특성은 다른 무엇보다도 전계발광 유기 물질(34)을 플라스틱을 통해 확산되는 산소 또는 수증기로 인한 열화로부터 보호하도록 개선될 수 있으며, 따라서 상기 디바이스의 수명을 연장할 수 있다. 예를 들면, 장벽 코팅(44)이 기판(42) 위에 증착되거나 기판(42) 내로 침투되어, 장벽 코팅(44)이 기판(42)을 완전히 덮도록 할 수 있다. 장벽 코팅(44)은 수분 및 산소가 기판(42)을 통해 확산되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 전면에 사용된 장벽 코팅(44)은 디바이스(30)의 배면에 사용될 수 있는 것과 동일할 필요는 없다. 예를 들면, 배면이 금속 호일로 적층된 경우, 장벽 코팅(44)은 필요하지 않을 수 있다.
장벽 코팅(44)은 약 10 내지 약 10,000 nm, 또는 약 10 내지 약 1,000 nm 범위의 두께를 가질 수 있다. 장벽 코팅(44)의 두께는, 약 20% 미만 또는 약 5% 미만의 투광도의 감소를 일으키는 장벽 코팅(44)의 층과 같이, 기판(42)을 통한 광의 투과를 방해하지 않도록 선택될 수 있다. 장벽 코팅(44) 물질 및 두께를 또한 조절하여 벤딩에 따른 상당한 열화 없이 기판(42)의 가요성을 유지하도록 할 수 있다. 이하에서 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 장벽 코팅(44)은 반응성 종들에 적합한 임의의 반응 또는 재결합 생성물을 포함할 수 있다.
장벽 코팅(44)은 비제한적으로 유기 물질, 무기 물질, 세라믹, 금속, 또는 이들의 조합과 같은 물질을 포함할 수 있다. 전형적으로, 이들 물질은 플라즈마로부터 기판(42)에 증착될 수 있는 반응성 플라즈마 종들의 반응 또는 재조합 생성물이다. 특정 실시양태에서, 유기 물질은 탄소, 수소, 산소 및 임의로 반응물의 유형에 따라 다른 미량 원소들 예컨대 황, 질소, 규소 등을 포함할 수 있다. 상기 코팅의 유기 조성물을 형성하는 데 적합한 반응물은 15개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알칸, 알켄, 알킨, 알코올, 알데하이드, 에테르, 알킬렌 옥사이드, 방향족 등이다. 무기 및 세라믹 코팅 물질은 전형적으로 옥사이드, 나이트라이드, 카바이드, 보라이드, 옥시나이트라이드, 옥시카바이드, 또는 IIA, IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA, IB 및 IIB족 원소들의 조합; IIIB, IVB, 및 VB족 금속; 및 희토류 금속을 포함한다. 예를 들면, 실란(SiH4)로부터 발생된 플라즈마와 유기 물질 예컨대 메탄 또는 자일렌의 재조합에 의해 규소 카바이드가 기판(42) 위로 증착될 수 있다. 규소 옥시카바이드는 실란, 메탄, 및 산소 또는 실란 및 프로필렌 옥사이드로부터 발생된 플라즈마로부터 증착될 수 있다. 규소 옥시카바이드는 또한 오가노실리콘 전구체 예컨대 테트라에톡실란(TEOS), 헥사메틸다이실록산(HMDSO), 헥사메틸다이실라잔(HMDSN) 또는 옥타메틸사이클로테트라실록산(D4)으로부터 발생된 플라즈마로부터 증착될 수 있다. 규소 나이트라이드는 실란과 암모니아로부터 발생된 플라즈마로부터 증착될 수 있다. 알루미늄 옥시카보나이트라이드는 알루미늄 타이트레이트와 암모니아의 혼합물로부터 발생된 플라즈마로부터 증착될 수 있다. 금속 옥사이드, 금속 나이트라이드, 금속 옥시나이트라이드, 규소 옥사이드, 규소 나이트라이드, 규소 옥시나이트라이드와 같은 반응물들의 다른 조합을 선택하여 원하는 코팅 조성물을 얻을 수도 있다.
다른 실시양태에서, 장벽 코팅(44)은 하이브리드 유기/무기 물질 또는 다층 유기/무기 물질을 포함할 수 있다. 유기 물질은 아크릴레이트, 에폭시, 에폭시아민, 자일렌, 실록산, 실리콘 등을 포함할 수 있다. 또한, 대부분의 금속은 기판(42)의 투명도가 요구되지 않는 제품, 예를 들면 기판(42)이 디바이스(30)의 배면으로 사용되는 경우에서 장벽 코팅(44)에 적합할 수 있다. 더욱이, 장벽 코팅(44)은 전극에 바로 인접해서 기판(42)의 내부 표면에 제공되거나, 또는 기판(42)의 외부 표면에 제공될 수 있다. 다른 장벽 층들은 적절한 상황 하에서 사용될 수 있다. 예를 들면, 배면 디바이스의 배면 층 아래에 부착된 반사성 호일 층은 장벽 층으로 작용할 수 있다. 또한, 전면 디바이스의 전면 층에 부착된 광학적으로 투명하거나 다소 불투명한 박형 유리 시트가 장벽 층으로 작용할 수도 있다.
일 실시양태에서, 디바이스(30)는 먼저 플라스틱 기판(42) 위에 장벽 코팅(44)을 형성함으로써 제조될 수 있다. 장벽 코팅(44) 위로, 애노드(40) 예컨대 인듐 주석 산화물(ITO)이 스퍼터링과 같은 위에 논의한 기법들 중 어느 것을 사용하여 증착될 수 있다. 하나 이상의 유기 물질 층이 애노드(40) 위에 증착될 수 있다. 이들 층은 다른 무엇보다도 전하 수송 층(38) 및 전계발광 유기 물질(34)을 포함할 수 있다. 다양한 실시양태에서, 이들 층 또는 추가적인 유기 층은 예를 들면 인쇄 공정 예컨대 회전식 그라비아, 제트 인쇄 등을 사용하여 패턴으로 형성될 수 있다. 상기 유기 물질 위로, 전극 영역(12) 예컨대 NaF/Ag, 바륨, 은 등이 패턴을 형성하기 위한 섀도우-마스크 위로 열 증착과 같은 다양한 기법을 사용하여 증착될 수 있다. 위에서 기재한 바와 같이, 전도 층(32) 예컨대 ITO 또는 또 다른 높은 일 함수 물질이 캐소드를 형성하기 위한 전극 영역(12) 위로 증착될 수 있다. 마지막으로, 장벽 코팅(44)을 갖는 또 다른 기판(42)을 캐소드 위에 부착시킬 수 있다. 이어서, 애노드(40) 및 전도 층(32)을 연결하여 리드(도시되지 않음)에 동력을 전달할 수 있다.
캐소드의 전극 영역(12)을 패터닝하는 것과 더불어, 애노드(40)를 또한 도 4의 단면도로 예시된 바와 같이 패터닝할 수 있다. 도 4에서, 제 1 디바이스(50)가 보인다. 명확성을 위해, 도 4 내지 7에서는, 정공 수송 층(38)을 도시하지 않았지만, 상기 층 또는 위에서 논의된 다른 층들 중 어느 것이라도 임의로 존재할 수 있다. 이러한 실시양태에서, 애노드(40) 및 캐소드 예컨대 전극 영역(12) 모두가 패터닝될 수 있다. 따라서, 에너지화 시, 애노드(40)와 캐소드의 전극 영역(12) 사이에 위치한 전계발광 유기 물질(34)은 발광성(52)일 수 있다. 그러나, 참조 번호(54)로 나타낸 바와 같이, 활성 전극 영역(12)을 갖지 않는 전계발광 유기 물질(34)의 영역은 조명을 받지 못할 수도 있다. 도 3에 대해 논의된 바와 같이, 전극 영역(12)은 ITO의 층(32)에 의해 전기적으로 연결되고 에너지화될 수 있지만, 전계발광 물질(34)을 에너지화할 수는 없다. 유사하게, 참조 번호(34)로 나타낸 활성 애노드(40)를 갖지 않는 전계발광 유기 물질(34)의 영역도 비-조명(non-illuminated)될 수 있다. 도 3에 대해 논의된 디바이스(30)의 경우, 디바이스로부터 방출된 광(36)은 일반적으로 반사성 캐소드 전극 영역과는 다르게 가장 밝을 수 있다.
애노드(40)의 패터닝은 캐소드의 전극 영역(12)에 대한 것과 유사할 수 있는데, 예를 들면 연접형 교선(intersecting line)이 애노드가 엣지 부분에서 단일 연결로부터 동력을 받도록 할 수 있다. 또한, 상기 애노드의 선은 캐소드의 전극 영역(12)의 선에 수직이므로, 전계발광 유기 물질(34)에 직사각형 조명 영역을 형성할 수 있다.
도 5의 단면도에 도시된 바와 같이, 위에서 도 4에 대해 논의된 제 1 디바이스(50)에 제 2 디바이스(72)를 결합함으로써 다층 구조(70)가 형성될 수 있다. 다수의 가능한 기법을 사용하여 디바이스들(50, 72)을 함께 적층함으로써 다층 구조(70)를 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 디바이스들은 디바이스들(50, 72) 사이에 배치된 연결 층(74)에 의해 결합될 수 있다. 연결 층(74)은 광학적 접착성(optical adhesive)이고, 기판(42)에 사용된 물질의 굴절율과 일치하도록 선택될 수 있으므로, 따라서 물질들 간의 계면에서의 반사로 인한 광 손실을 최소화할 수 있다. 다르게는, 연결 층(74)은 기판(42)과 일치하는 굴절율을 갖는 오일일 수 있다. 이 실시예에서, 상기 오일은 단지 굴절율을 일치시키기 위해 사용되고, 상기 디바이스들을 함께 고정시키는 데 사용될 수 없다(이는 도 7에 대해 추가로 기술되고 예시되는 패키징에 의해 달성될 수 있다).
당해 분야 숙련자는 기판(42)에 사용되는 물질에 따라, 용매 접합, 초음파 용접, 열 라미네이션, 또는 표면들을 결합시키기 위해 당해 분야에 사용되는 임의의 다른 기법을 비롯한 임의의 개수의 다른 기법들을 사용하여 디바이스들(50, 72)을 결합시킬 수 있다. 일부 실시양태에서, 디바이스들(50, 72)은, 오일이나 다른 굴절율 매치용 화합물을 사용하지 않고, 단순히 물리적 패키징에 의해 함께 고정될 수 있다. 이것이 하부 디바이스들로부터의 투광 효율을 감소시킬 수 있지만, 그 손실은 일부 용도에서는 상당하지 않을 수 있다.
위에서 도 3에 대해 논의된, 디바이스(30)에 대해 논의한 것과 동일한 물질을 사용하여 제 2 디바이스(72)를 형성할 수 있다. 또한, 제 2 디바이스(72)는, 제 1 디바이스(50)의 애노드(40) 및 전극 영역(12)과는 독립적인 애노드(76) 및 캐소드(78)를 가지므로, 독립적인 조명이 가능하다. 따라서, 제 2 디바이스(72)는 OLED 패널의 컬러 튜닝을 가능하게 하거나, 또는 정보를 나르고 미적 효과를 제공하는 것 등을 가능하게 할 수 있다.
예를 들면, 도 5의 실시양태로 보인 바와 같이, 제 2 디바이스(72)는 전계발광 유기 물질의 솔리드(solid) 층(80)을 가지므로, 디바이스(70)에 대한 배경으로 유용한 단일 컬러를 제공할 수 있다. 제 1 디바이스(50)의 전극 영역(12)이 전 표면에 걸쳐 규칙적으로 이격되어 있는 경우, 다층 구조(70)는, 제 1 디바이스(50)의 전극 영역(12)에 있는 갭(gap) 사이에서 방출된 제 2 디바이스(72)로부터 방출된 광을 갖는 튜닝가능한 광원으로서 유용할 수 있다. 다른 실시양태에서, 제 1 디바이스(50)는 그림, 로고 등과 같은 디자인을 가질 수 있고, 제 2 디바이스(72)의 솔리드 컬러는 콘트라스트 배경을 제공할 수 있다. 또 다른 실시양태에서는, 추가적인 정보를 나르는 데 유용한 개별 디자인을 각각 갖는 추가적인 디바이스들을 포함시킬 수도 있다.
예를 들면, 도 6에 보인 단면은, 제 1 디바이스(50)와 제 2 디바이스(72)에 결합된 제 3 디바이스(92)를 갖는 제 2 다층 구조(90)를 예시하고 있다. 제 2 디바이스(72)에 있어서, 제 3 디바이스(92) 및 임의의 후속 디바이스는 도 3에 대해 위에서 논의한 바와 동일한 디자인 및 물질을 포함할 수 있다. 각각의 디바이스(50, 72, 92)에 대해 선택된 물질은 다른 디바이스들과는 독립적일 수 있다. 도 5에 대해 논의된 바와 같이, 기판(42)의 최외곽 층은 전계발광 유기 물질(34)의 열화를 방지하지 위한 장벽 층(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 이러한 장벽 층은 각각의 기판(40)의 내부 또는 외부 표면에 형성될 수 있다.
일부 실시양태에서, 제 3 디바이스(92)는 위에서 언급한 바와 같은 패터닝된 전극들을 사용하여 형성될 수 있다. 또한, 제 3 디바이스(92)의 애노드(94)와 캐소드(96)는 제 1 디바이스(50)와 제 2 디바이스(72)와는 독립적이므로, 제 3 디바이스(92)는 독립적으로 조명될(illuminated) 수 있도록 한다. 일부 실시양태에서, 제 3 디바이스(92)의 발광 영역(98)은 규칙적으로 이격되어 있어, 제 1 디바이스(50)와 제 3 디바이스(92)의 캐소드에 있는 갭을 통해 빛나는 제 2 디바이스(72)로부터의 광을 갖는 튜닝가능한 광원을 형성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 발광 영역(98)은 특히 그림, 로고 또는 사인과 같은 디자인을 형성하도록 배열될 수 있다. 이러한 디자인은 제 1 디바이스(50)의 발광 영역(100)에 의해 형성된 디자인과 동시에 조명되거나, 또는 독립적으로 조명될 수 있다.
다층 패널을 사용하는 시스템
개별 디바이스들, 예컨대 제 1 디바이스(50), 제 2 디바이스(72) 및 제 3 디바이스(92)가 함께 적층 및/또는 결합된 후, 생성된 다층 구조(90)는 최종 디스플레이 시스템(110) 내로 포함될 수 있으며, 이의 실시예를 도 7에 예시된 단면으로 나타낼 수 있다. 도 7에서, 다층 구조(90)는 이 구조의 배면(114)에 위치한 금속 호일과 같은 반사 층(112)을 가짐으로써 광을 방출한 곳(36)인 전면(118)을 향해 광을 반사하도록 할 수 있다. 상기 금속 호일에 적합한 물질은 알루미늄 호일, 스테인리스 호일, 구리 호일, 주석, 코바르(Kovar), 인바르(Invar) 및 유사 물질을 포함한다. 다른 실시양태에서는, 제 3 디바이스(72)의 캐소드(78)는 충분히 반사성일 수 있다. 확산기 패널(116)이 전면(118)에 위치하여 개별 디바이스들로부터의 광을 산란시킴으로써, 개별 디바이스들(50, 72, 92)로부터 방출된 광을 배합시킬 수 있다.
위에서 도 3에 대해 언급한 바와 같이, 다층 구조(90)의 전면(118)과 배면(114)을 밀봉하여 산소 침투를 막아 유기 물질 예컨대 전계발광 유기 물질(34) 또는 전하 수송 층(38)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들면, 위에서 도 3에 대해 언급한 바와 같이, 기판(42)은 표면 내로 주입된 장벽 코팅(44)을 가질 수 있다. 이것이 다층 구조(90)의 전면(118)과 배면(114)의 기판(42)에 대해 행해지는 경우에, 이는 상기 유기 물질을 보호할 수 있다. 다르게는, 후방 표면(114)이 금속 호일과 같은 반사 층(112)을 갖는 실시양태에서는, 반사 층(112)이 수분과 산소 침투로부터 충분히 보호할 수 있다. 유사하게, 다층 구조(90)의 전면(118)에 부착된 확산기 패널(116)이 유리 또는 다른 주입가능한 물질로 제조되는 경우, 이는 전면(118)의 기판(42)의 추가적인 처리 없이도 유기 물질을 충분히 보호할 수 있다.
위에서 논의한 기법들이 다층 구조(90)의 전면(118) 또는 배면(114)을 통한 산소의 확산으로부터 디바이스들(50, 72, 92)에 있는 유기 물질을 보호할 수 있더라도, 다층 구조(90)의 엣지(120)로부터의 산소 또는 수증기의 확산은 여전히 유기 물질을 열화시킬 수 있다. 따라서, 엣지(120)를 밀봉하여 이러한 침투를 방지할 수 있다. 상기 패널의 엣지를 밀봉하는 데 임의의 개수의 기법을 사용할 수 있다.
예를 들면, 다층 구조(90)의 엣지(120)를 밀봉하는 데 불침투성 접착제(122)가 사용될 수 있다. 불침투성 접착제(122)는 예를 들면 규소 RTV 화합물, 폴리우레탄, 폴리이미드, 에폭시, 폴리아크릴아마이드, 또는 임의의 유사 밀봉제 또는 밀봉제의 조합을 포함할 수 있다. 이들은 순수한 형태로 사용되거나, 또는 예를 들면 유리 입자, 금속 입자 등과 같은 불침투성 충진제들의 첨가에 의해 충진될 수 있다. 또한, 플라스틱, 금속 또는 임의의 다른 물질일 수 있는 엣지 물질(124)은 다층 구조(90) 둘레에 위치될 수 있고, 적소에 고정되고 불침투성 접착제(122)로 밀봉될 수 있다. 다층 구조(90)의 엣지를 밀봉하는 데 임의의 개수의 다른 기법들을 사용할 수도 있다. 예를 들면, 다층 구조(90)의 전체 둘레에 금속 합금 밀봉제를 배치시켜, 전계발광 유기 물질이 상기 금속 합금 밀봉제에 의해 완전히 둘러싸이게 할 수 있다. 또한, 이들 기법의 임의의 조합을 사용할 수도 있다. 예를 들면, 엣지 물질(124)을 금속 합금 밀봉제 위로 적층시키고, 불침투성 접착제(122)에 의해 적소에 고정시킬 수 있다.
다층 구조(90)는, 각각의 디바이스 예컨대 제 1 디바이스(50), 제 2 디바이스(72) 및 제 3 디바이스(92)의 애노드 및 캐소드에 연결된 라인(128)에 의해 제어기(126)에 연결될 수 있다. 제어기(126)는 각각의 디바이스에 다른 디바이스들과는 개별적으로 또는 동시에 동력을 전달하도록 구성되어, 하나 이상의 디자인이 동시에 보이도록 할 수 있다. 각각의 디바이스에 인가되는 에너지의 양을 제어하여, 다층 구조(90)에 의해 제공된 조명의 양 또는 컬러를 변화시킬 수 있다. 이는 예를 들면 다층 구조(90)의 컬러를 튜닝하는 데 사용될 수 있다. 다른 실시양태에서는, 인가된 에너지의 양을 사용하여 주변 조명 조건에 맞게 그림 또는 사인의 조명을 조정함으로써, 상기 사인이 밝은 조건 하에서 더 잘 보이게 할 수 있다.
본 발명의 특정 특징만이 본원에서 예시되고 기술되었지만, 당해 분야 숙련자에게 다수의 변경 및 수정이 발생할 것이다. 따라서, 첨부된 특허청구범위가 본 발명의 진의 내에 있는 이러한 모든 변경 및 수정을 포괄하도록 의도된다.

Claims (24)

  1. 조명 패널(illuminated panel)(10)로서,
    제 1 디바이스(30) - 상기 제 1 디바이스는,
    전기 연접형(electrically contiguous) 제 1 캐소드(12)와,
    상기 제 1 캐소드와 전기 접촉되는 제 1 전계발광 유기 물질을 포함하는 제 1 층(34)과,
    상기 제 1 층(34)과 전기 접촉되는 전기 연접형 제 1 애노드(40)를 포함하고,
    상기 제 1 캐소드 또는 상기 제 1 애노드 중 적어도 하나는 각각 50 마이크로미터 내지 200 마이크로미터 사이의 측면 치수(a lateral dimension)를 갖는 둘 이상의 규칙적으로 이격된 전극 영역을 정의하도록 패터닝되어, 에너지화되는 경우 상기 제 1 층 내에 발광 영역(light emitting regions)을 정의함 - 와,
    제 2 디바이스(72) - 상기 제 2 디바이스는,
    전기 연접형 제 2 캐소드(78)와,
    상기 제 2 캐소드와 전기 접촉되는 제 2 전계발광 유기 물질을 포함하는 제 2 층과,
    상기 제 2 층과 전기 접촉되는 전기 연접형 제 2 애노드(76)를 포함함 - 를 포함하되,
    상기 제 1 디바이스는 상기 제 2 디바이스와 적층 구성(a stacked configuration)으로 결합하여 다층 구조를 형성하고, 상기 제 1 디바이스와 상기 제 2 디바이스는 개별적으로 에너지화되며(energized),
    상기 제 2 디바이스로부터 방출된 광은 상기 제 1 디바이스의 상기 전극 영역 내의 갭(gap) 사이에서 방출되는
    조명 패널.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    제 3 디바이스(92)를 포함하되, 상기 제 3 디바이스는,
    전기 연접형 제 3 캐소드와,
    상기 제 3 캐소드와 전기 접촉되는 발광 영역을 포함하는 제 3 전계발광 유기 물질을 포함하는 제 3 층과,
    상기 제 3 층과 전기 접촉되는 전기 연접형 제 3 애노드를 포함하며,
    상기 제 3 캐소드, 상기 제 3 층 또는 상기 제 3 애노드 중 적어도 하나는, 조명을 받도록 구성된 제 2 디자인을 형성하도록 패터닝되고,
    상기 제 3 캐소드 또는 상기 제 3 애노드 중 적어도 하나는 각각 5000 마이크로미터 미만의 측면 치수를 갖는 하나 이상의 전극 영역을 정의하도록 패터닝되어, 에너지화되는 경우에 상기 제 3 층 내에 발광 영역을 정의하고,
    상기 제 3 디바이스는 상기 제 1 디바이스 및 상기 제 2 디바이스와 결합하여 상기 다층 구조를 형성하고, 상기 제 1 디바이스, 상기 제 2 디바이스 및 상기 제 3 디바이스는 개별적으로 에너지화되도록 구성된
    조명 패널.
  5. 삭제
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 애노드(40), 상기 제 2 애노드(76) 또는 상기 제 3 애노드 중 적어도 하나는 60 내지 150 nm 두께의 인듐-주석-산화물(ITO) 층을 포함하는
    조명 패널.
  7. 삭제
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 캐소드(12), 상기 제 3 캐소드 또는 둘 다는, 단일 전기적 연결로부터 에너지화되도록 구성된 전극 물질의 교선(intersecting line)으로부터 형성된 패턴을 포함하는
    조명 패널.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전계발광 유기 물질(34)은 폴리플루오렌, 폴리(페닐렌 비닐렌) 및 폴리(비닐 카바졸)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 전계발광 중합체 또는 전계발광 중합체 유도체를 포함하는
    조명 패널.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 캐소드(12), 상기 제 2 캐소드(78), 상기 제 3 캐소드 또는 이들의 임의의 조합은 실질적으로 투광성이도록 구성된
    조명 패널.
  11. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 층(34), 상기 제 2 층, 상기 제 3 층 또는 이들의 임의의 조합은 정공 수송 층, 정공 주입 층, 전자 수송 층, 전자 주입 층 또는 전계발광 층 중 하나 이상을 포함하는
    조명 패널.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
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