KR101692568B1 - 자성 재료를 갖는 전극을 포함하는 ｏｌｅｄ 조명 소자 - Google Patents

자성 재료를 갖는 전극을 포함하는 ｏｌｅｄ 조명 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명의 제조 물품은 평면 발광측면 및 반대편 평면 장착측면(22)을 가지며 박막 고체 조명 소자(10)의 평면 장착측면에 배치된 전극(40,42)을 포함하는 유기 발광 다이오드(OLED) 소자와 같은 박막 고체 조명 소자(10)를 포함하며, 상기 전극은 전기 구동 전류를 전도적으로 운반하여 박막 고체 조명 소자(10)를 구동시켜 평면 발광 주측면에서 발광하도록 구성된 자성 재료를 포함한다. 상기 제조 물품은 박막 고체 조명 소자(10)를 고정물(70)과 자기적으로 고정시키고 동시에 전기 구동 전류를 전도적으로 운반하도록 구성된 전극(40, 42)의 자성 재료를 포함하는 전기 전도 통로를 형성하기 위해 전극과 짝을 이루도록 배열된 자석(80, 82)을 갖는 평면 표면을 갖는 고정물을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 이 자성 연결이 기계적 지지 및 전기적 전도 통로 모두를 제공한다.

Description

자성 재료를 갖는 전극을 포함하는 ＯＬＥＤ 조명 소자{OLED LIGHTING DEVICES INCLUDING ELECTRODES WITH MAGNETIC MATERIAL}
다음은 조명 분야, 광 분야, 고체 조명 분야, 유기 발광 다이오드(OLED) 소자 분야 및 관련 분야에 관한 것이다.
박막 전기 발광(TFEL) 소자, 유기 발광 다이오드(OLED) 소자 분야 등과 같은 박막 고체 조명 기술은 지배적인 디스플레이 및 조명 기술이 되어 왔다. 이들 소자는 얇게(예컨대 수 mm 이하 두께) 제조될 수 있다. 추가로, TFEL 및 OLED 소자는 대면적에 걸쳐 조명을 생성하며, 조명 출력 면적이 종종 능동 OLED 소자 필름 구조의 면적과 동일한 시간에 걸쳐 유사하다. 이들 기하학적 측면은 박막 고체 조명 소자를 "조명벽" 또는 다른 건축적 강조부 또는 조명 광에서의 광원으로서, 언더캐비넷(undercabinet) 조명에서, 그리고 공간이 품격 있고 얇고 면적이 큰 평면 광원이 유리한 다른 유형의 조명에서 유용하게 한다. 또한, 일부 박막 고체 조명 기술은 유연한 형태로 제작될 수 있어서, 곡선 기둥 벽 등과 같은 곡선 지지 표면에 장착하거나 유연한 카드에 사용하기에 적절한 유연한 조명원으로서 가능하게 할 수 있다.
현 기술의 한 가지 부족한 점은 이러한 소자에 대한 장착 및 전기 상호 연결 기술에 있다. 박막 고체 조명 소자는 얇게, 대면적으로 그리고 임의로 플렉서블하게 제조될 수 있지만, 이들 이점은 현재 기존 장착 및 전력 입력 구조물의 크기, 대부피성 및 강성으로 인해 상당한 정도로 손실되고 있다. 실제로, 대부분의 기존 박막 고체 조명 소자에 있어서, 장착 및 전력 입력 구조물은 통상적으로 얇은 유리 또는 플라스틱 기판에 배치되는 박막 형태인 능동 광 생성 구조물에 비해 몇 배 더 두껍다.
예컨대, OLED 소자의 패키징에 현재 사용하는 하나의 기술은 전기 출력을 위한 에지 접속기(edge connector)를 이용하는 것이다. 이러한 구성에서, 능동 OLED 층을 유리판 또는 플라스틱 필름 사이에 끼우고, OLED 층의 에지와 연결하는 전극이 사이에 끼인 유리 또는 플라스틱 정의부의 에지 바깥으로 연장되어 에지 접속기를 형성시킨다. 이 접근방법은 소자의 에지에서 전극을 연결하는 전기 전도성 상대 구조물을 필요로 한다. 단점은, 에지 전극 및 상당하는 상대 구조물이 차지한 옆 영역이 패키징된 조명 소자의 발광 영역을 감소시켜, 패키징되지 않은 소자의 큰 조명 면적의 값을 감소시킨다는 것이다. 주위 습기 또는 산소로 인해 손상을 받을 수 있는 OLED 소자에 있어서, 에지 접속기는 또한 격리하는 유리 또는 플라스틱 판 또는 필름의 에지에서 기밀성 밀봉부를 손상시킨다.
다른 패키징 기술이 WO 2008/012702 A1 및 WO 2008/099305 A1에 개시되어 있다. WO 2008/012702 A1의 접근방법은 OLED 소자가 "탑재형" 전력 수용 인덕터 및 탑재형 전력조정 전자장치(power conditioning electronics)를 갖는 무선 유도 전력 전달을 이용한다. 탑재형 유도 코일을 "평면형"으로 설명하지만, 이들 탑재형 구성요소의 추가는 본질적으로 OLED 소자에 추가의 복잡성, 부피성 및 두께를 유도한다.
WO 2008/099305 A1도 부피 및 두께를 증가시키는 탑재형 전력 전환 및 제어 회로를 개시한다. WO 2008/099305 A1에서의 전기 접속부는 조명 모듈이 탑재형 클램프, 탑재형 나사 또는 탑재형 자석에 의해 인쇄 회로 보드 장착 구조물에 고정될 때 버스 라인(bus line)과 연결하는 조명 모듈의 후면에 배치된다. 탑재형 장착 클램프, 나사 또는 자석은 OLED 조명 소자의 복잡성, 부피 및 두께의 또 다른 원인이 된다.
간단한 개요
본 명세서에 개시된 일부 예시적인 실시예에서, 박막 고체 조명 소자를 포함하는 제조 물품이 개시되는데, 상기 박막 고체 조명 소자는 평면 발광측면 및 반대편 평면 장착측면을 가지며, 박막 고체 조명 소자의 평면 장착측면에 배치되고 전기 구동 전류를 전도적으로 운반하여 박막 고체 조명 소자를 구동시켜 평면 발광 주측면(principal side)에서 발광시키도록 구성된 자성 재료를 포함하는 전극을 포함한다. 이에 따라, 이러한 전기적 및 기계적 연결 방법이 패키지의 박형(thin form) 인자 및 기밀성 밀봉을 보존한다.
본 명세서에 개시된 일부 예시적인 실시예에서, 평면 발광측면 및 반대편 평면 장착측면을 가지며 평면 장착측면에 배치된 자성 재료를 포함하는 박막 고체 조명 소자를 포함하는 제조 물품이 개시되는데, 여기서 자성 재료는 영구 자석을 정의하도록 자화되지 않으며 유도 부재의 구성요소가 아니다. 이에 따라, 이 전기적 및 기계적 연결 방법이 패키지의 박형 인자 및 기밀성 밀봉을 유지한다.
본 발명은 다양한 구성요소 및 구성요소의 배열부에서, 그리고 공정 조작의 다양한 공정 조작부 및 배열부에서 형태를 취할 수 있다. 도면은 바람직한 실시예를 예시하는 목적만을 위한 것이며, 본 발명을 정의하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
도 1 및 2는 개시된 박막 고체 조명 소자의 2가지 실시예의 단면도를 개략 도시한다.
도 3은 고정물(fixture)에 대한 동시적인 기계적 연결과 함께 자기(magnetic) 부착을 위한 위치에서의 도 1의 박막 고체 조명 소자를 개략 도시한다.
도 4-도 9는 개시된 박막 고체 조명 소자 장착 기술을 이용하는 조명 고정물의 일부 예를 도시한다.
도 10은 도 4의 고정물의 타일링된(tiled) 배열부를 도시한다.
도 11-도 14는 도 1의 박막 고체 조명 소자로서 적절하게 사용된 일부 예시적인 기밀성 밀봉된 OLED 소자의 측단면도를 도시한다.
바람직한 실시예의 상세한 설명
도 1을 참조하면, 박막 고체 조명 소자(10)는 박막 발광 구조물(12)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 박막 발광 구조물(12)은 발광 중합체 또는 발광 중합체의 하나 이상의 층을 포함하는 다층 구조물이며, 박막 고체 조명 소자(10)는 유기 발광 다이오드(OLED) 소자로서 공지된 유형의 것이다. 박막 전기 발광(TFEL) 발광 구조물과 같은 다른 유형의 박막 발광 구조물도 고려된다. 박막 발광 구조물(12)은 구별되는 양 및 음의 전기 단자가 존재하는 OLED 소자의 경우 통상적인 바와 같이 전기 극성을 가질 수 있다. 대안적으로, 박막 발광 구조물(12)은 비극성일 수 있으며, 특정 전기 극성이 없을 수 있다. 단일 층으로서 간단히 개략 도시하였지만, 박막 발광 구조물(12)은 상이한 재료의 다층을 포함할 수 있거나, 또는 직렬로 전기적으로 상호 연결되거나 또는 달리 전기적으로 구성되는 등 전기적으로 상이한 부분으로 측면적으로 나뉠 수 있다.
도시된 OLED 소자(10)는 격리하는 유리판 또는 시트, 격리하는 플라스틱의 층과 같은 격리하는 층 또는 구조물 사이에 배치된 박막 발광 구조물(12)을 포함한다. 전면 표면이 평면 발광 측면(20)이 되도록, 전면 격리층(front confinement layer; 14)은 투명 또는 반투명이다. 후면 격리층(16)은 반대편 평면 장착측면(22)을 정의한다. 일부 실시예에서는 격리층(14, 16) 및 평면형 OLED 소자(10)는 그 전체가 가요성인 반면, 다른 실시예에서는 격리층(14, 16) 및 평면형 OLED 소자(10)는 그 전체가 상당히 강성이다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "평면형"은 이러한 가요성을 포함하는 것으로 이해해야 한다.
박막 발광 구조물(12)은 광 활성 재료를 발광시키기 위해 발광 중합체 또는 다른 광 활성 재료에 구동 전기 전류를 전달하도록 구성된 금속성 또는 다른 전기 전도층의 형태의 전기 입력부를 포함한다. 도 1에, 하나의 이러한 전기 입력부, 즉 전면 격리층(14)에 또는 이것 가까이에 배치된 산화인듐주석(ITO)층(24)을 예시적으로 도시한다. 유리하게는, ITO는 적어도 가시광 스펙트럼의 대부분에 걸쳐 광 투명하거나 또는 반투명하고, 따라서 이의 사용으로 평면 발광측면(20)에서의 발광이 촉진된다. 통상적으로, 광 활성 재료를 통해 구동 전류가 흐르도록 하기 위해, 발광 중합체 또는 다른 광 활성 재료에 구동 전기 전류를 전달하도록 구성된 적어도 둘 이상의 금속성 또는 다른 전기 전도층이 제공된다. 도시하지는 않았지만, 금속성 또는 다른 전기 전도층은 선택된 전기적 구성을 정의하기 위해 리소그래피로 패턴화하거나 그렇지 않으면 측방향으로 격리되거나 패턴화된다. 예컨대, 발광 중합체 재료의 다수의 직렬로 상호 연결된 영역을 전기적으로 정의하기 위해 OLED 소자에서 이들 층을 종종 패턴화된다.
OLED 소자의 예시적인 경우, 발광 중합체는 통상적으로 습기 및 산소에 민감하며, 과도한 환경에 노출시 변질된다. 따라서, 박막 고체 조명 소자(10)는 기밀성 밀봉된 평면부으로서 설계한다. 격리층(14, 16)에 통상적으로 사용되는 일부 유리 및 투명 또는 반투명 플라스틱 재료는 바람직하지 않은 정도로 높은 습기에 투과성이 있다. 이 습기 진입의 공급원을 감소시키기 위해, 알루미늄 층(30) 또는 다른 불투수층을 임의로 박막 발광 구조물(12)과 격리층(16) 사이에 배치한다. 전기 전도성 알루미늄을 통한 전기 단락 또는 분로(shunting)를 회피하기 위해, 적절한 절연 피복 재료(32)가 알루미늄 층(30)을 둘러싼다. 측면으로부터의 습기 진입을 억제하기 위해, 불투수성 주변 접착제(34) 또는 다른 적절한 밀봉제를 격리층(14, 16)의 주변부 주위에 배치하여 박막 발광 구조물(12)의 기밀성 밀봉을 완결한다. 밀봉 구조물(30, 34)을 본 명세서에서는 습기 진입에 대한 밀봉제로서 설명하였지만, 산소와 같은 다양한 잠재적으로 유해한 오염물의 진입에 대해 밀봉하기 위해 이 밀봉제 및 임의로 추가의 또는 다른 밀봉제 구조물을 제공될 수 있다.
박막 발광 구조물(12)에 전기 구동 전류를 인가하여 이를 발광시키기 위해, 전극(40, 42)을 제공된다. 도시된 전극(40, 42)은 후면 격리층(16) 및 임의의 불투수층에 형성된 바이어스(비아들:vias)를 통과한다. 후자의 경우, 적절한 바이어스 절연 배열부(도시되지 않음)가 전극(40, 42)을 예시적인 알루미늄 층(30)으로부터 전기적으로 단리한다. 개략적인 도 1에는 도시되지 않은 추가의 특징부를 추가하여 전극(40, 42) 주위의 기밀성 밀봉을 촉진할 수 있다(적절한 기밀성 밀봉 배열부의 일부 예시적인 예에 대해서는 도 11-도 14 참조). 전극은 기밀성 밀봉된 평면부의 바깥으로 연장되거나, 또는 다시 말해서, 전극(40, 42)은 평면 장착측면(22)에서 노출되어 박막 발광 구조물(12)에 대한 외부 전기 접근을 제공한다.
또한, 전극(40, 42)은 자성 재료를 포함한다. 일부 바람직한 실시예에서, 자성 재료는 니켈 또는 니켈 합금이다. 다른 적절한 자성 재료는 철 또는 철 합금, 코발트 또는 코발트 합금, 또는 다른 강자성 원소 또는 이의 합금을 포함한다. 자성 재료도 전기 전도성이어서 전기 구동 전류를 전도적으로 운반하여 박막 고체 조명 소자(10)를 구동시켜 평면 발광 주측면(20)에서 발광시킨다.
OLED 소자의 전극으로서 사용되는 종래의 재료인 알루미늄은 자성 재료가 아니다. 따라서, 전극(40, 42)이 자성 재료를 포함하기 때문에, 이는 완전히 알루미늄으로 제조할 수는 없다. 그러나, 전극 내에 비자성 재료를 비롯한 다른 재료를 포함시키는 것은 고려된다. 예컨대, 도 1에서, 전극(42)은 알루미늄으로 제조된 부분(48)을 포함한다. 알루미늄으로 제조된 부분(48)은 니켈, 니켈 합금 또는 다른 자성 재료로 제조된 전극(42)의 벌크와 ITO 층(24) 사이에 개선된 전기적 운송을 제공한다.
박막 발광 소자(10)의 제조는 재료 증착 단계, 포토리소그래피 단계 또는 다른 패턴 정의 단계, 및 다른 종래의 재료 제작 조작의 적절한 조합을 이용한다. 예컨대, 하나의 접근방법에서, 격리층(14)은 출발 기판으로서 작용하는 약간의 강성을 갖는 유리 또는 플라스틱 기판이다. ITO 층(24)을 진공 증발 또는 다른 적절한 기술에 의해 기판(14) 위에 형성시키고, 임의로 패턴화하여 직렬 상호 연결부 또는 다른 전기적 특징부의 패턴을 정의한다. 다음으로, 발광 중합체 층(들) 및 임의로 박막 발광 구조물(12)을 포함하는 다른 재료 층을 특정 재료에 적합한 증착 기술을 이용하여 증착시킨 후, 가공하여 밀폐 전극(40, 42)을 형성시키고 기밀성 밀봉을 보장한다. 일부 예시적인 제작 예에 대해서는 도 11-도 14에 기재된 예 참조.
예시적인 도 1에는, 평면 장착측면(22)에서 격리층(16)의 노출된 표면과 동일 평면에 배열된 노출된 표면을 갖는 전극(40, 42)을 도시한다. 그러나, 전극(40, 42)이 바깥으로 그리고 격리층(16)의 노출된 표면의 근접부 위로 연장되는 것도 고려된다. 이러한 연장은 예컨대 내부에서 자성 재료가 전착된 바이어스의 외부로 퍼지는 전착에 의해 전극(40, 42)을 형성시키는 경우일 수 있다.
도 1에 도시된 박막 고체 조명 소자(10)는 예시적인 예이다. 전극이 평면 발광측면(20) 반대편의 평면 장착측면(22)에 배치되고 전극이 자성 재료를 포함하는 다른 구성을 이용할 수 있다.
예컨대 도 2를 참조하면, 변경된 박막 고체 조명 소자(10')는, 도 1의 전극(40, 42)을 주변 밀봉 접착제(34) 내 간극을 통과하는 측면 연장 전극(50, 52)으로 대체한 것 외에는, 도 1과 유사하다. 알루미늄 또는 다른 전도성 재료로 제조된 각각의 전도성 트레이스부(trace portion; 54, 56)에 의해 전극(50, 52)을 평면 장착측면(22) 주위에 감싸서, 자성 재료로 제조되고 평면 발광측면(20) 반대편의 평면 장착측면(22)에 배치된 전극부(60, 62)에 전기적으로 접촉시킨다. 즉, 전극(50, 54, 60)은 박막 발광 구조물(12)에 대한 제1 전기 입력부를 정의하는 반면, 전극(52, 56, 62)은 박막 발광 구조물(12)에 대한 제2 전기 입력부를 정의한다. 도 2에서는 전극부(60, 62)만을 니켈 또는 니켈 합금과 같은 자성 재료로 제조하지만, 임의로 다른 전극부(50, 52, 54, 56)의 일부 또는 전부도 자성 재료로 제조할 수 있다.
다시 도 1을 참조하고 도 3을 추가로 참조하면, 개시된 박막 고체 조명 소자(10)[또는 동일하게 개시된 박막 고체 조명 소자(10')]의 이점은 전극(40, 42)이 도시된 연결 부재 또는 고정물(70)과 같은 연결 요소에, 또는 도 1에 도시된 박막 고체 조명 소자(10) 중 2개를 직렬로 전기적으로 상호 연결하도록 구성된 점퍼(jumper) 부재 등에 박막 고체 조명 소자(10)를 편리하게 동시에 자기적 및 전기적 연결 가능하게 한다는 특징을 포함한다. 고정물(70)은 고정물(70)의 후면 내에 또는 그 위에 배치된 전력 공급 구성요소(72)(도 3에서는 가상선으로 도시함)를 포함한다.
전력 공급 구성요소(72)는 전기 트레이스 또는 전도체(74, 76)(재차 도 3에서 가상선으로 도시함)를 통해 박막 고체 조명 소자(10)를 작동하기에 적절한 전기 구동 전력 또는 전류를 제공한다. 전기 구동 전력 또는 전류는 연결 부재의 상대 전극(80, 82)에서 이용 가능하다. 2개의 평면 장착측면(22)이 연결 부재의 평면 표면(84) 위에 위치할 때 상대 전극(80, 82)이 박막 고체 조명 소자(10)의 평면 장착측면(22)에 배치된 각각의 전극(40, 42)과 정렬되고 이와 접촉하도록, 상대 전극(80, 82)을 연결 부재의 평면 표면(84) 위에 배열한다. 도 3은 박막 고체 조명 소자(10)가 고정물(70)의 평면 표면(84)을 향하는 평면 장착측면(22)과 함께 이동하는 지점을 도시하지만, 사전에 접촉이 실제로 이루어진다. 이 도면은 연결 부재의 대응하는 상대 전극(80, 82)을 갖는 박막 발광 소자(10)의 전극(40, 42)의 일반적 정렬을 보여준다.
예시된 실시예에서, 상대 전극(80, 82)은 영구 자석을 정의하도록 자화된다. 그 결과, 고정물(70)의 평면 표면(84)을 향하는 평면 장착측면(22)이 고정물(70)을 향해 이동하면서, 자기 상대 전극(80, 82)은 부근의 대응 전극(40, 42)의 자성 재료를 자기적으로 끌어당긴다. 이는 고정물(70)의 평면 표면(84)을 향한 박막 고체 조명 소자(10)의 "당기기"를 실시하고 추가로 전극(40, 42)은 자기 상대 전극(80, 82)과의 자기 인력에 의해 자동으로 정렬된다. 전극(40, 42)을 정확하게 위치시키고 정확한 대응 상대 전극(80, 82)과 전도성 전기 접촉시킨 채로 박막 고체 조명 소자(10)가 고정물(70)의 평면 표면(84)에 충분히 가까이 이동할 때의 위치로 스냅(snap)하는 효과가 생긴다. 이러한 식으로, 박막 고체 조명 소자(10)는 고정물(70)과 기계적으로 결합되고 고정물(70)과 전기적으로 연결하여, 고정물(70)로부터, 박막 고체 조명 소자(10)의 평면 장착측면(22)에 배치된 전극(40, 42)을 포함하는 박막 고체 조명 소자(10)로 전기 전도성 구동 전류 통로를 동시에 형성시킨다.
극성 소자인 예시된 OLED 소자(10)의 경우, 정확한 전류 흐름 방향은 단 하나 존재하는데, 왜냐하면 OLED 소자는 전류 흐름이 잘못되거나 "역" 방향에 있을 경우에는 작동하지 않기 때문이다. 따라서, 전극(40, 42) 및 대응 상대 전극(80, 82)은, OLED 소자(10)가 정확한 전기 극성을 갖는 고정물(70)에 자기적으로 부착하는 것을 보장하기 위해, 예컨대 도 3에 도시된 바와 같이 크기 및/또는 형상에 의해 유건형(keyed)이 된다. 전극 자체의 유건형 대신에, 정확한 배향으로 연결이 생길 수만 있도록(또는 용이하게 생길 수만 있도록), 다른 유건형 특징부가 박막 고체 조명 소자(10)의 평면 장착측면(22) 상에 그리고 이에 따라 연결 부재의 평면 표면(84) 상에 포함될 수 있다.
전극(40, 42)이 영구 자석을 정의하도록 자화되지 않은 실시예에서, 박막 고체 조명 소자(10) 상에 영구 자석이 존재하지 않는다. 그 결과, 박막 고체 조명 소자(10)는 자기 디스크 또는 플래쉬 메모리 유닛과 같은 이웃하는 디지털 저장 매체에 위험하지 않다. 고정물(70)은 자석, 즉 영구 자석을 정의하도록 자화된 전극(40, 42)을 포함한다. 그러나, 고정물(70)이 벽 또는 다른 고정된 구조물에 부착된 장착 부재일 경우, 부유(stray) 자기장에 의한 문제가 생길 가능성이 감소된다.
고정물(70)의 상대 전극(80, 82)을 자성 재료로 제조하되 자화시키지 않고 박막 고체 조명 소자(10)의 전극(40, 42)을 자화시켜 영구 자석을 형성시키는 것도 고려된다. 고정물(70)에 부착되지 않을 때, 박막 고체 조명 소자는 영구 자석을 가지며 결과적으로 부유 자기장을 가짐을 알 수 있는 것 이외에는, 발견된 작동은 이미 기재한 것과 동일하다.
또 다른 고려되는 실시예에서, 전극(40, 42) 및 상대 전극(80, 82) 모두는 자화되어 영구 자석을 형성한다. 이들 실시예에서, 영구 자석의 극성은, 자기 척력보다는 자기 인력이 생성되는 것이어야 한다. 즉, 상대 전극(80)을 향하는 전극(40)의 자석은 상대 전극(80)과는 반대의 자기 극성, 즉 "N극/S극" 또는 "S극/N극" 자기 극성을 가져야 한다. 유사한 상황이 전극/상대 전극 쌍(42, 82)에 대해 유지된다. 일부의 이러한 실시예에서, 전극(40, 42)은 동일한 극성을 갖는다(모두 N극이거나 또는 모두 S극임). 다른 이러한 실시예에서, 전극(40, 42)은 반대 극성을 가질 수 있으며, 이러한 후자의 실시예에서는, 전극(40, 42)의 자기 극성을 또한 정확한 대응 상대 전극(80, 82)에 전극을 자기적으로 맞추는 데에 사용할 수 있는데, 왜냐하면 이러한 후자의 실시예에서는, (예컨대) 전극(40)을 잘못된 상대 전극(82)에 연결하려는 시도가 척력성의 "N극/N극" 또는 "S극/S극" 조합을 가져올 수도 있기 때문이다.
전극(40, 42)[또는 전극(60, 62)]의 자성 재료는 무선 유도 전력 전달 시스템에 사용될 수 있는 유도 부재의 구성요소가 아니다. 그 결과, 전극(40, 42)은 관련된 인덕터 권선이 없으며, 제작이 간단하고, 상당히 평면형으로 제조할 수 있거나, 또는 심지어 (도 1에 도시된 바와 같이) 평면 장착측면(22)과 동일 평면으로 제조할 수 있다. 또한, 동력 분배 장치는 무선 유도성이 아니라 전도성이기 때문에, 박막 고체 조명 소자(10) 상에 a.c./d.c. 전력 전환 회로가 필요하지 않다. 실제로, 예시된 실시예를 비롯한 일부 실시예에서, 박막 고체 조명 소자(10)는 평면형이며, 전력조정 전자장치를 포함하지 않는다. 대신, 예시된 실시예에서, 전력조정 전자장치(72)는 완전히 고정물(70) 위에 배치되며, 이것이 평면형 박막 고체 조명 소자(10)를 매우 얇게 제조 가능하게 한다. 도시된 박막 고체 조명 소자(10)는 전력조정 전자장치를 포함하지 않지만, 박막 고체 조명 소자의 다른 실시예(도시되지 않음) 상에 전력조정 전자장치를 포함시키는 것이 고려된다.
도시된 고정물(70)은 구동 전력 또는 전류를 생성시키는 전력 공급 구성요소(72)를 포함한다. 그러나, 다른 실시예에서, 구동 전력 또는 전류는 다른 곳으로부터 고정물에 전달될 수 있다. 예컨대, 일부 실시예에서, 고정물은 박막 고체 조명 소자(10) 중 2개를 직렬로 전기적으로 상호 연결하도록 구성된 하나 이상의 점퍼 부재를 포함할 수 있다. 이 경우, 연결 점퍼 부재는 구동 전류를 생성시키지 않고 오히려 하나의 박막 고체 조명 소자(10)로부터 전기 구동 전류를 수용하여 이를 다음 박막 고체 조명 소자(10)에 전도한다.
본 명세서에 사용된 바의 "영구 자석을 정의하기 위해 자화된다" 또는 유사한 용어는 박막 고체 조명 소자(10)를 고정물(70)과 기계적으로 고정시키고 전극(40, 42)과 대응 상대 전극(80, 82) 사이의 전도성 전기 연결을 실시하기에 충분한 자력을 갖는 영구 자석을 생성하기 위한 자화를 지칭한다. 용어 "영구 자석을 정의하기 위해 자화된다"라는 어구는, 유도 부재가 작동되지 않을 때 유도 부재의 성분인 자성 재료에 남을 수 있는 잔류 자화 또는 영구 자기장에 노출될 때 강자성 재료에 남는 부유 장(stray field)를 포함하지 않는다.
상대 전극(80, 82)은 박막 고체 조명 소자(10)에 연결이 끊길 경우 전기적으로 작동되지 않은 채로 있을 수 있다. 이 경우, 작동된 상대 전극(80, 82)에 존재하는 전압은 미국에서 사용되는 Underwriters Laboratory(UL) 등급 II 전력 공급 기준에 적합한 수준과 같은 무해한 수준에 있어야 한다.
도 4 내지 도 9를 참조하면, 일반적인 조명 목적의 박막 고체 조명 소자를 장착하기 위한 상기 개시된 배열체의 가요성을 예시하는 일부 예시적인 실시예가 도시되어 있다.
도 4 및 5는 오버헤드 고정물(102) 내에 또는 그 표면상에 일반적으로 평면형인 OLED 소자(100)를 장착하기 위한 장착 구성을 도시한다. OLED 소자는 일반적으로 하방으로 향하는 발광 하부 표면(104), 및 전극(40, 42)(도 1 및 3) 또는 전극(60, 62)(도 2)에 대응하는 자성 재료를 포함하는 전극을 포함하는 상부 표면(도 4 및 5에서는 보이지 않음)을 포함한다. 오버헤드 고정물(102)은 도 3에 도시된 고정물(70)에 대응하며, 도 3에 도시된 고정물(70)의 상대 전극(80, 82)에 대응하는 자기 상대 전극(106, 108)을 포함한다. 이 배열로, 자기 상대 전극(106, 108)이 OLED 소자의 자성 재료를 포함하는 전극에 충분히 가까울 때까지, OLED 소자(100)를 오버헤드 고정물(102)과 대략적으로 정렬시킨 상태에서 OLED 소자(100)를 올리거나 리프팅함으로써 OLED 소자(100)를 오버헤드 고정물(102)상에 또는 속으로 기계적으로 장착하고 전기적으로 연결시키는 것 모두를 달성한다. 그 시점에서, 자기 인력은 오버헤드 고정물(102)상에 또는 그 속으로 OLED 소자의 리프팅을 자동으로 완료할 것이며, 유리하게는 동시에 오버헤드 고정물(102)의 자기 상대 전극(106, 108)과 정렬하고 이의 전극을 전기 전도적으로 연결할 것이다.
도 6 내지 8을 참조하면, 가요성 또는 곡선형 박막 고체 조명 소자를 이용하는 접근방법이 용이하게 이용된다. 도 6 내지 8은 곡선형 조명 고정물(112)과 연결하는 가요성 OLED 소자(110)를 도시한다. 가요성 평면형 OLED 소자(110)는 일반적으로 하향하는 발광 하부 표면(114), 및 전극(40, 42)(도 1 및 3) 또는 전극(60, 62)(도 2)에 대응하는 자성 재료를 포함하는 전극을 포함하는 상부 표면(도 6 내지 8에서는 보이지 않음)을 포함한다. 조명 고정물(112)은 도 3에 도시된 고정물(70)에 해당하지만, 한 세트의 자기 상대 전극(116)(애노드 전극 또는 캐소드 전극) 및 하나의 세트의 자기 상대 전극(118)[캐소드 전극 또는 애노드 전극, 전극(116)의 유형과 반대임]을 포함하는 곡선형 장착 표면(115)을 갖는다. 자기 상대 전극(116, 118)은 도 3에 도시된 고정물(70)의 상대 전극(80, 82)에 해당한다. 이 배열로, 자기 상대 전극(116, 118)이 OLED 소자(110)의 자성 재료를 포함하는 전극에 충분히 가까울 때까지, 가요성 OLED 소자(110)를 조명 고정물(102)의 장착 표면(115)과 대략적으로 정렬시키고 굽힌 상태로 가요성 OLED 소자(100)를 올리거나 리프팅함으로써 OLED 소자(100)를 조명 고정물(112)상에 또는 그 속으로 기계적으로 장착하고 전기적으로 연결시키는 것 모두를 달성한다. 이 시점에서, 자기 인력은 조명 고정물(112) 위로 또는 그 쪽으로 OLED 소자(110)의 리프팅을 자동으로 완료할 것이며, 유리하게는 동시에 조명 고정물(112)의 자기 상대 전극(116, 118)과 정렬하고 이의 전극을 전기 전도적으로 연결할 것이다.
도 8을 특히 참조하면, 가요성 OLED 소자(110)의 중량, 자기 상대 전극(116, 118)의 총 면적 및 위치, 자기 상대 전극(116, 118)의 자기 강도 및 다른 인자에 따라, 조명 고정물(112)의 장착 표면(115) 상의 가요성 OLED 소자(110)의 기계적 체류를 확보하기에는 자기 연결이 그 자체로는 부족할 수 있다. 이러한 경우, 추가의 기계적 지지가 제공될 수 있다. 도 8에서, 조명 고정물(112)의 장착 표면(115)의 에지에 형성된 모서리 탭(tab; 120, 122)이 이러한 추가의 지지를 제공한다. OLED 소자(110)는 가요성이지만, 평면 내 전단 응력에 대한 실질적인 저항을 갖는다[즉, 평면 내 압축 응력으로 인한 "크럼플링(crumpling)"에 견딤]. 따라서, 가요성 OLED 소자(110)는 추가의 기계적 보유력(retentive force)을 부여하도록, 장착 표면(115)의 중앙 영역에 대해 OLED 소자(110)의 중앙 영역을 가압하는 전단 응력으로 탭(120, 122)에 대해 압착될 수 있다. 유리하게는, 탭(120, 122)은 또한 조명 고정물(112) 내 가요성 OLED 소자(110)의 정렬을 돕는다. 예로서, 적절한 접근방법에서, 설치자는 가요성 OLED 소자(110)의 에지를 상대 탭(122)에 대해 가압한 후, 가요성 OLED 소자(110)의 반대편 에지가 원위 탭(120)에 일치하여 이를 가압할 때까지, 장착 표면(115)에 대해 동일 평면으로 OLED 소자(110)의 중앙 영역을 밀 수 있다.
도 8은 또한 조명 고정물(112)의 내부 전기 구성요소를 개략 도시한다. 도 3에 가상선으로 도시된 전력 공급 구성요소(72)에 대응하는 전력 공급 구성요소(124)가 조명 고정물(112) 내의 편리한 내부 위치에 장착되며, 배선(126)을 통해 자기 상대 전극(116, 118)과 연결된다. 전선 연결선(128) 또는 다른 전기 연결기가 조명 고정물(112)에 대한 전력의 전달을 제공한다.
도 9를 참조하면, 연결 부재 또는 고정물을 다른 구조물과 일체화시킬 수 있음을, 즉 조명 고정물을 다른 구조물과 일체화시킬 수 있음을 이해해야 한다. 예로서, 도 9는 수평 선반(132)을 갖는 캐비넷(130)을 도시한다. 고정물은 수평 선반(132)과 일체화되거나, 또는 즉 수평 선반(132)은 하부(하향) 발광 표면(142) 및 자성 재료를 포함하는 전극(146, 148)을 포함하는 반대편(상향) 표면(144)을 갖는 평면형 OLED 소자(140)을 장착하기 위한 조명 고정물로서 역할한다. 이를 위해, 수평 선반(132)은 이의 하부 표면에 역시 선반(132)에 장착된 전력 공급 구성요소(154)와 전기적으로 연결된, 도 3에 도시된 고정물(70)의 상대 전극(80, 82)에 대응하는 자기 상대 전극(50, 152)을 갖는다. 전력 공급 구성요소(154)는 도 3에 가상선으로 도시된 전력 공급 구성요소(72)에 해당한다. 작업은 도 4 및 5의 실시예에 대해 기재된 것과 유사하다. 즉, 자성 재료를 포함하는 이의 전극(146, 148)이 자기 상대 전극(150, 152)에 대한 자기 인력에 의해 끌려서 전도성 전기적 연결 및 기계적 장착 모두를 실시할 때까지, 평면형 OLED 소자(140)는 수평 선반(132)의 바닥(장착 표면)을 향하는 이의 표면(142)과 함께 리프팅된다.
도 10을 참조하면, 도 4에 도시된 고정물(102)에 대응하는 고정물(102)이 타일형상으로 배열로 도시되어 있다. 도 10은 측면 분해도에서의 고정물(102)을 도시하는데, 각각의 고정물(102)은 도 4에 도시된 장착측면으로부터 반대측으로부터 본 것이다. 도 10의 도면에서, 자기 상대 전극(106, 108)은 직접 보이지 않지만, 대응 자석 장착 홈(106', 108')이, 각각의 고정물(102) 내 전력 공급 구성요소를 장착하기 위한 홈(160)과 함께 보인다. 전기 점퍼(162)는 고정물(102)의 에지에서 고정물(102)을 전기적으로 상호 연결한다. 고정물(102)의 전기적 상호 연결은 전력 공급 구성요소의 회로 및 전기 점퍼(162)의 구성에 의해 제어되며, 일반적으로 타일형상의 고정물(102)이 평행, 직렬 또는 다른 전기적 레이아웃으로 전기적으로 상호 연결될 수 있다.
도 1 및 2를 다시 참조하면, 개시된 조명 소자, 조명 고정물, 램프 장착 기술 등은 평면 발광측면 및 반대편 평면 장착측면을 가지며 박막 고체 조명 소자의 평면 장착측면에 배치된 전극을 포함하는 다양한 유형의 박막 고체 조명 소자와 함께 사용되거나 수행될 수 있다. 이러한 소자의 하나의 부류는 유기 발광 다이오드(OLED) 소자의 부류이다. 이 소자는 후면 바이어스를 통해 박막 발광 구조물(12)과 접촉하는 전극(40, 42)을 포함할 수 있거나(도 1), 또는 전기 접촉 전극부(60, 62)에 대한 각각의 전도성 트레이스부(54, 56)에 의해 평면 장착측면(22) 주위에 싸인 전극(50, 52)과의 소자측을 통과하는 전기적 연결을 가질 수 있다(도 2). 앞의 배열은 이것이 유리한 습기 진입의 가능 지점 및 소자 복잡성을 감소시키는 한 특히 편리한데, 왜냐하면 일부 OLED 능동 재료는 습기 또는 일부 다른 환경 오염물에의 노출시 빠르게 분해되기 때문이다.
도 11 내지 14를 참조하여, 후면 바이어스를 통해 박막 발광 구조물(12)을 연결하는 전극을 갖는 OLED 소자의 일부 추가의 예시적인 실시예를 설명한다.
일반적으로, OLED 소자는 다양한 제작 공정을 이용하여 제조할 수 있다. OLED 능동 발광 재료(들)는 유리 또는 플라스틱 필름과 같은 다양한 기판을 이용하여 용액 가공 재료를 이용하는 증착 등에 의해 형성시킬 수 있다. 편평하고 얇은 포맷으로 제조되는 OLED 소자는 디스플레이 또는 일반 조명 용도와 같은 용도에서 사용된다. 플라스틱 기판의 사용은 롤투롤 제조(roll to roll production)의 비용 감소를 촉진한다. 투명 플라스틱 필름 위에 얇은 투명 산화물 층을 포함하는 장벽층과 같은 다양한 장벽 필름이 적절하게 사용된다. 예시적인 소자를 포함하는 다양한 "층"은 코팅, 필름, 분리된 시트 등으로서 다양하게 구체화될 수 있으며, 제공된 층은 둘 이상의 구성 층의 복합체를 포함할 수 있다.
도 11을 참조하면, 예시적인 OLED 소자(300)는 유리 또는 플라스틱 필름(309), 장벽층(301), 제1 전극층을 형성하는 투명 전도층(302)(반대편 극성 소자도 고려되지만, 예로서 여기서는 애노드층으로 지칭함), 하나 이상의 발광층(303) 및 제2 전극층(304)(역시 역 극성 소자도 고려되지만, 여기서는 캐소드층으로 지칭함)을 포함한다. 하기 임의의 층 중 하나 이상과 같은 다른 층(도시되지 않음)도 임의로 포함될 수 있다: 구멍 주입층, 구멍 수송층, 전자 주입층 및 전자 수송층 등. 예시된 층(305)은 제작 동안 캐소드층(304)에 기계적 보호를 제공하고 가공 동안 다른 패키지 부재에 대한 전기적 단락 또는 분로를 방지하는 데에 또는 다른 목적으로 사용될 수 있는 임의의 절연 층이다.
캐소드층(304)은 노출 영역(306)을 가지며, 애노드층(302)은 노출 영역(307)을 갖는다. 이들 노출 영역(306, 307)은 소자(300)를 전기적으로 작동시키기 주기 위한 전기적 연결을 형성시키는 데에 사용된다. 전기적 접촉을 만들기 위한 접촉층(302, 304)의 다수의 노출 영역이 존재할 수 있음을 이해할 것이다. 예컨대, 전기 전도성 상호 연결 트레이스(도시되지 않은 특징부)를 이용하여 직렬로, 평행으로 또는 다른 전기적 구성으로 전기적으로 상호 연결된 전기 접촉층(302, 304)의 노출 영역을 갖는 전기적으로 단리된 단편 또는 부분을 형성시키기 위해 층(302, 303, 304)을 패턴화함으로써 발광층(들)(303)의 전기적으로 단리된 단편 또는 부분을 임의로 형성시킬 수 있다. 장벽층(308)은 캐소드층(304)에 추가의 보호를 제공하기 위해 포함될 수 있는 다른 임의의 층이다. OLED 소자(300)에서, 표면(310)은 발광면이고, 표면(311)은 비발광 후면이다.
도 11의 OLED 소자(300)는 예시적인 예이며, 다른 OLED 소자 구성을 본 명세서에 기재된 기밀성 밀봉된 패키지에 사용할 수 있다. 일부 다른 적절한 OLED 소자는 예컨대 그 전체를 본 명세서에서 참고로 인용하는 미국 특허 제6,661,029호, 미국 특허 제6,700,322호, 미국 특허 제6,800,999호 및 미국 특허 제6,777,871호에 기재되어 있다.
도 12를 참조하면, 접촉층(302, 304)의 노출 영역(306, 307)과 전기적으로 접촉하는 전기적 전도 부재(410, 411) 및 백시트(backsheet; 400)와 함께 OLED 소자(300)를 포함하는 기밀성 밀봉된 전기 패키지의 분해도가 도시되어 있다. 기밀성 밀봉된 패키지에서, 백시트(400), 및 OLED 소자(300)가 형성된 유리 또는 플라스틱 기판(309)은 기밀성 밀봉된 패키지에 대한 샌드위치형 격리 구조를 함께 정의한다. 이 밀봉된 패키지 내 기판(309)에 적절한 일부 재료는 투명 가요성 플라스틱, 예컨대 폴리에스테르 및 폴리카르보네이트, 특히 광학 등급의 이러한 플라스틱을 포함한다. 장벽층(301)에 적절한 재료는 투습율이 낮은 재료, 예컨대 투습율이 바람직하게는 약 10-4 ㏄/㎡/일 미만, 더욱 바람직하게는 약 10-5 ㏄/㎡/일 미만, 더더욱 바람직하게는 약 10-6 ㏄/㎡/일 미만인 재료를 포함하며, 이들 값은 약 23℃의 온도에 대해 특정된다. 장벽층(301)에 적절한 일부 재료는 예컨대 각각 그 전체를 본 명세서에서 참조로 인용하는 미국 특허 제7,015,640호, 미국 특허 제6,413,645호, 미국 특허 제6,492,026호, 미국 특허 제6,537,688호 및 미국 특허 제6,624,568호에 기재된 바와 같은 UHB 재료, 또는 가요성 또는 강성 유리, 충분한 습기 및/또는 산소 장벽 특성을 갖는 투명 금속 및 산화물, 예컨대 산화인듐주석(ITO) 및 이들의 조합을 포함한다.
예시된 실시예에서, 백시트(400)는 얇은 계면층(401), 장벽층(402) 및 임의의 절연층(403)으로 구성된 다층 포일이다. 백시트(400)로서 사용하기에 적절한 일부 재료는 필름 또는 시트 형태의 습기 및 임의로 산소 장벽 특성을 갖는 상업적으로 입수 가능한 다층 패키징 또는 리딩(lidding) 재료, 예컨대 열 밀봉성 재료를 포함한다. 리딩 재료는 통상적으로 다층의 얇은 중합체 층으로 구성되며; 리딩 포일은 또한 중합체 층 사이에 끼인 알루미늄과 같은 금속 포일을 포함한다. 적절한 재료의 일례는 미국 미주리주 그랜드 래피즈 소재의 Oliver-Tolas의 부서인 미국 펜실베이니아주 피스터빌 소재의 Tolas Healthcare Packaging 제조의 Tolas TPC-0814B 리딩 포일이다. 임의의 적절한 방법, 예컨대 펀칭, 다이 커팅, 레이저 머시닝, 리소그래픽 에칭 등을 이용하여 구멍 또는 바이어스(404, 405)를 백시트(400)에 형성시킨다. 구멍(404, 405)은 OLED 소자 및 다른 설계 인자의 레이아웃에 따라 원형 또는 다른 측면 기하학 또는 형상의 것일 수 있거나, 변경된 직경 또는 크기의 것일 수 있거나, 또는 다른 형상 및 종횡비의 것일 수 있다.
각각 구멍 또는 바이어스(404, 405)에 대응하는 패치(408, 409)는 적절하게는 습기 또는 다른 유해한 환경 오염물에 불투과성이 되기에 충분한 두께 및 균질성을 갖는 알루미늄과 같은 전도성 포일 부재를 포함한다. 본 명세서에 사용된 바의 용어 "패치"는 구멍 또는 바이어스(404, 405)를 덮는 데에 사용되는 전기 전도성 재료의 조각 또는 시트를 지칭한다. 패치(408, 409)는 각각의 구멍 또는 바이어스(404, 405)에 대한 기밀성 밀봉을 제공하며, OLED 소자(300)에 대해 유해한 영향을 미칠 수 있는 습기, 산소 및/또는 다른 오염물에 불투과성이 되기에 충분한 두께의 것이다. 패치(408, 409)는 예컨대 충분한 두께의 금속 포일을 포함할 수 있다. 밀봉을 더 촉진하기 위해, 패치(408, 409)는 각각의 구멍 또는 바이어스(404, 405)보다 실질적으로 더 큰 크기이다. 예시된 실시예에서, 패치(408, 409)는 각각의 밀봉 구역(416, 417)을 형성시키기 위해 계면층(401)에 의해 장벽층(402)에 대해 밀봉된다. 구멍 또는 바이어스(404, 405)는 원형, 정사각형 또는 다른 형상일 수 있으며, 대응 패치(408, 409)는 원형, 정사각형 또는 다른 형상일 수 있다. 패치는 대응 구멍과 동일한 형상을 가질 필요는 없지만, 그러할 수도 있다. 도시된 패치(408, 409)는 각각 애노드 및 캐소드에 대해 구멍(404, 405)을 덮지만, 일반적으로 패치는 전류의 측면 버싱(busing)을 제공하기 위해 또는 다른 전기적 상호 연결 구성을 촉진하기 위해(예로서 도 6-8의 실시예의 경우처럼), 다수의 구멍을 덮도록 구성될 수 있다. 일례에서, 패치(408, 409)는 0.001 인치 두께의 알루미늄 포일로 제작한다. 패치(408, 409)는 적절하게는 포일 시트로부터 절단한 다이이거나 또는 다르게 제작하며, 각각의 구멍 또는 바이어스(404, 405)의 기밀성 밀봉을 촉진하기 위해 충분히 평면형이어야 한다.
패치(408, 409)에 적절한 일부 재료는 알루미늄, 스테인리스강, 니켈 및 황동을 포함한다. 일례에서, 패치는 0.001 인치 두께의 알루미늄 포일로 제작한다. 다른 예에서, 패치는 0.001 인치 두께의 스테인리스강으로 제작한다. 패치는 포일 시트로부터 절단한 다이일 수 있거나, 또는 다르게 형성시킬 수 있다. 패치는 패키지 밀봉의 손상을 회피하기 위해 패치의 절단 에지에 버(burr)가 충분히 없어야 한다. 일부 실시예에서, 패치(408, 409)는 니켈, 니켈 합금, 스테인리스강, 또는 자성 재료에 도 3-10을 일반적으로 참고하여 설명된 자기 장착을 제공하는 다른 적절한 자성 재료와 같은 자성 재료로 제조한다. 이들 실시예에서, 패치(408, 409)는 자화되거나 또는 비자화될 수 있다.
패치(408)는 전기 전도성 부재(410)를 통해 캐소드층(304)의 노출 영역에 전기적으로 연결된다. 유사하게, 패치(409)는 전기 전도성 부재(411)를 통해 애노드층(302)의 노출 영역(307)에 전기적으로 연결된다. 전도성 부재(410, 411)는 전기 접촉 영역(306, 307) 및 대응 패치(408, 409) 사이에 놓인 전기 전도성 접착제, 예컨대 Staystik 571(미국 조지아주 알파렛타 소재의 Cookson Electronics로부터 입수 가능)을 포함할 수 있다. 접착제(410, 411)는 다양한 제작 접근방법, 예컨대 수동 분배 또는 자동 접착제 분배기에 의해 형성시키거나 배치시킬 수 있다. 백시트(400)의 바이어스(404, 405), OLED 소자(300)의 대응 패치(408, 409), 대응 전도성 부재(410, 411) 및 대응 전극 접촉부(306, 307)는 라미네이션 공정을 위한 준비 단계에서 정렬되거나 놓아진다. 일부 실시예에서, 라미네이션 공정은 바람직하게는 90 내지 130℃, 더욱 바람직하게는 약 120℃의 온도에서, 그리고 바람직하게는 1 내지 30 psi, 더욱 바람직하게는 약 15 psi의 압력에서, 바람직하게는 1 초 내지 10 분, 더욱 바람직하게는 약 30 초의 시간 동안 실시한다. 이러한 라미네이션 공정 변수는 단지 예시적인 예이며, 다른 라미네이션 공정을 이용할 수 있다. 라미네이션으로, 패치(408, 409)가 각각의 전도성 부재(410, 411)를 통해 각각의 애노드 및 캐소드 층 접촉 영역(306, 307)과 전기적 연결을 만드는 기밀성 밀봉된 전기 패키지가 제공된다. 소자의 분로 또는 단락을 회피하기 위해, 패치(408, 409)는 서로 전기적으로 단리되어야 하며, 유사하게 전도성 부재(410, 411)는 서로 전기적으로 단리되어야 함을 이해할 것이다. 그러나, 이미 주지하는 바와 같이, 동일한 전도성 유형의 복수의 바이어스가 포함되는 경우[예컨대 애노드층(302)의 노출 영역에 접근하는 복수의 바이어스], 동일한 전도성 유형의 이러한 복수의 바이어스를 가로질러 연장되어 이를 밀봉하는 단일 패키지를 이용하여 동일한 전도성 유형의 바이어스의 편리한 내부의 전기적 상호 연결을 제공하는 것이 고려된다.
예시적인 도 12에서, 애노드층 접촉부(306) 및 대응 패치(408) 및 바이어스(404)는 모두 일반적으로 중앙에 정렬되며; 마찬가지로, 캐소드층 접촉부(307) 및 대응 패치(409) 및 바이어스(405)는 모두 일반적으로 중앙에 정렬된다. 그러나, 패치(408, 409)가 각각의 개구부(404, 405)를 완전히 덮고 밀봉하는 한, 이는 필요하지 않다. 실제로, 이들 구성요소 사이의 일부 오프셋 배향이 OLED 소자 레이아웃 및 패키지 설계를 최대화하는 데 있어서 유리한 것으로 증명될 수 있음이 고려된다.
개시된 예시적인 재료의 조합은 전도성 부재(410, 411) 및 계면층(401) 양쪽을 동일한 라미네이션 조건 하에서 결합시키기 위한 단일 라미네이션 공정을 이용하여 라미네이션할 수 있다. 그러나, 이들 결합을 형성시키기 위해 둘 이상의 라미네이션 공정을 이용하는 것도 고려된다. 또한, 최종 라미네이션 전에 선택된 부재의 부분조립체(subassembly)를 형성시키는 것도 바람직할 수 있다. 예컨대, 패치(408, 409)를 임의로 제1 조작에서 백시트(400)에 부착한 후, 제2 조작에서 OLED 소자(300)를 백시트(400)에 라미네이션한다.
다양한 공정 의존성 라미네이션 변수를 이용하여, 파우치 라미네이션, 롤 라미네이션, 핫프레스 라미네이션 등과 같은 다양한 라미네이션 공정을 이용할 수 있다. 라미네이션 공정(들)은 임의로 라미네이션 공정(들)에 적절하거나 또는 유리한 박리 필름, 프레스 패드, 툴링(tooling) 플레이트 등을 이용할 수 있다. OLED 소자 제작 공정을 강화하기 위해 다른 공정 조작도 고려된다. 예컨대, 습기를 제거하기 위해 진공 하에서 12 시간 동안 80℃에서 백시트(400)를 소성하는 것과 같은, 패키지 재료로부터 습기를 세정하고 제거하기 위한 조작이 유리할 수 있다. 습기, 산소 또는 다른 잠재적으로 유해한 오염물에 의한 오염을 방지하기 위해 다양한 공정 조작을 역시 임의로 불활성 분위기에서 실시하거나 그 외의 단계들을 취할 수 있다.
상기 언급한 밀봉 영역(416, 417)이 습기 및 산소에 대한 기하학적으로 바람직하지 않은 진입로를 제공하는 방식으로 형성되도록, 패치(408, 409) 및 백시트(400)를 밀봉한다. 밀봉 영역(416, 417)의 기하학적 형상은 밀봉 영역 통로 길이 대 계면층(401)의 두께의 비 R l 로 설명될 수 있다. 비 R l 이 크면 제공된 재료 세트에 대한 보다 어려운 진입로를 제공한다. 각각의 구멍(404, 405) 및 패치(408, 409)의 형상, 크기 및 정렬에 따라, 비 R l 은 분석을 위해 선택된 특정 통로에 따라 변화할 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 바이어스(404, 405)는 직경이 0.25 인치(0.635 cm)이고, 패치(408, 409)는 직경이 1.25 인치(3.175 cm)여서, 밀봉 영역 통로 길이는 0.5 인치(1.27 cm)이고, 비 R l 은 약 500:1이다(치수는 도면에서 일정한 비율로 도시된 것이 아님을 이해해야 함). 일반적으로, 계면층(401)[즉, 장벽층(402)과 패치(408, 409) 사이의 투과 통로]의 두께를 감소시키면 비 R l 이 증가하고 바이어스(404, 405)의 기밀성 밀봉이 개선될 것으로 기대된다. 또한, 바이어스(404, 405)의 직경을 최소화하는 것이 바람직할 수 있다. 예컨대, 적절한 제작 및 정렬 절차를 이용하여 직경을 약 0.025 인치(0.064 cm) 감소시키면 밀봉이 향상될 것으로 기대된다. OLED 소자(300)의 레이아웃에 따라, 소자의 발광 영역의 최대화와 같은 다른 설계 목적을 달성하기 위해 더 작은 바이어스(404, 405)가 바람직할 수 있다.
백시트가 전기 전도층을 포함하는 것도 고려되는데, 백시트의 전기 전도층이 패치 중 하나를 대체할 수 있기 때문에(도시되지 않은 실시예), 이 경우 하나의 전도성 유형의 바이어스(들)를 생략할 수 있다. 이러한 실시예에서, 백시트의 전기 전도층에 대한 단락 또는 분로를 회피하기 위해, 다른 전도성 유형의 전기 접촉층에 접근하기 위한 바이어스(들)는 적절한 환상 절연 삽입물, 절연 코팅 등을 이용하여 전기적으로 절연시켜야 한다.
도 13을 참조하면, 내부에 위치한 패치(408, 409)를 소자(300)에 대해 백시트(400)의 반대 면에 위치한 외부에 위치한 패치(508, 509)로 대체된 대안적인 실시예의 분해도가 도시되어 있다. 기밀성 밀봉을 촉진하기 위해, 패치(508, 509)는 임의로 접착제와 같은 계면층(501)을 포함한다. 계면층(501)에 사용하기에 적절한 재료는 적어도 습기 및 산소에 대한 낮은 투과성을 갖는다. 또한, 재료는 바람직하게는 비교적 저온, 예컨대 바람직하게는 150℃ 미만, 더욱 바람직하게는 120℃ 미만에서 가공할 수 있다. 일례에서, PRIMACOR 3460 열가소성 접착제(미국 미시건주 미들랜드 소재의 Dow Chemical로부터 입수 가능)를 0.001 인치 두께의 층의 제조에 사용한다. 패치(508, 509)[임의의 계면층(501)을 가짐]는 백시트(400)의 개구부(404, 405)에 대해 일직선상으로 정렬되어 이들과 적층된다. 일부 실시예에서, 라미네이션 공정 변수는 바람직하게는 1 내지 10 분, 더욱 바람직하게는 약 2 분의 시간 동안의, 95 내지 125℃, 더욱 바람직하게는 약 115℃의 온도, 및 바람직하게는 5 내지 20 psi, 더욱 바람직하게는 약 10 psi의 압력을 포함한다. 파우치 라미네이션, 롤 라미네이션, 핫프레스 라미네이션 등과 같은 다양한 라미네이션 공정이 적절하며, 임의로 박리 필름, 프레스 패드, 툴링 플레이트 등(도시되지 않음)을 사용할 수 있다. 임의의 계면층(501)으로서 사용하기에 적절한 다른 재료는 열 경화성 수지 및 열 가소성 접착제를 포함한다.
도 13의 배열은 상기 언급한 비 R l 이 도 12의 실시예와 비교하여 일반적으로 더 커질 수 있는데, 패치(508, 509)의 크기가 OLED 소자(300) 및 이의 노출된 애노드 및 캐소드 층 영역(306, 307)의 크기 및 위치에 의해 제한되지 않기 때문이다. 실제로, 예시적인 패치(508)는 패치(508)에 대해 도시된 바와 같이 패키지의 에지 위로 연장된다. 하나의 정량적인 예에서, 통로 길이는 1.0 인치(2.54 ㎝)일 수 있고, 계면층(501)은 R l = 1000:1이 얻어지도록 두께가 0.001 인치(0.0025 ㎝)일 수 있다.
도 13의 예시적인 실시예에서, OLED 소자(300)를 백시트(400) 및 패치(508, 509)를 결합하는 라미네이션 공정과는 별개의 라미네이션 공정에서 백시트(400)로 라미네이션한다. 이 라미네이션 공정에서는 백시트(400), OLED 소자(300) 및 전도성 부재(410, 411)를 정렬하고 놓는다. 패치(508, 509)를 우선 백시트(400)로 라미네이션한 후, OLED 소자(300)를 백시트(400)로 라미네이션할 수 있다. 대안적으로, 백시트(400)를 우선 OLED 소자(300)로 라미네이션한 후, 패치(508, 509)를 라미네이션할 수 있다. 이 제2의 대안적인 라미네이션 순서에서, 제1 라미네이션 공정에 의해 OLED 소자(300)가 기계적 손상 및 습기 진입으로부터 보호된 밀봉된 패키지가 생기지만, 패치(508, 509)의 부족으로 인해 밀봉은 이상적이지 못하다. 그럼에도 불구하고, 제1 라미네이션 공정에 의해 제공된 OLED 소자(300)의 보호로 인해, 시간 경과 후 전도성 부재(410, 411) 및 패치(508, 509)를 결합하는 제2 라미네이션 공정을 수행하는 것이 고려된다. 또 다른 고려되는 실시예에서, 제1 및 제2 라미네이션 공정을 단일 라미네이션 공정으로서 조합한다.
도 14를 참조하면, 재차 OLED 소자(300), 개구부 또는 바이어스(404, 405)를 갖는 백시트(400) 및 전기 전도성 부재(410, 411)를 포함하는 기밀성 밀봉된 패키지의 또 다른 실시예의 분해도가 도시되어 있다. 이 구체에에서, 각각의 밀봉 구역(616, 617)을 형성하는 패치(608, 609)가 백시트(400)와, 개구부 또는 바이어스(404, 405)에 대응하는 개구부 또는 바이어스(604, 605)를 가지며 백시트(400)의 각각의 층(401, 402, 403)과 유사한 얇은 계면층(601), 장벽층(602) 및 임의의 절연층(603)을 포함하는 제2 백시트(600) 사이에 개재되어 있다. 패치(608, 609)에는 임의로 접착제(611)가 제공된다. 이 실시예는 도 13의 실시예에 대해 기재된 것과 유사한 이유로 큰 비 R l 을 가능하게 한다. 다양한 라미네이션 공정 및 공정 순서가 도 14의 실시예에 대해 고려된다.
백시트 내 바이어스를 통과하는 후면 접촉부를 가지며 밀봉 패치를 포함하는 기밀성 밀봉된 패키지를 포함하는 OLED 소자의 몇 가지 예시적인 예가 기재되어 있다. 몇 가지 추가의 예시적인 예는 본 명세서에서 전체를 참고로 인용하는, 2009년 ___에 출원된 Atty. Docket No. 237484-1, 출원번호 ___/___,___인 Farquhar 등의 "Hermetic Electrical Package"에 기재되어 있다. 추가로, 도 11 내지 14의 소자는 예시적인 예로서 OLED 소자로서 본 명세서에 기재되어 있지만, 하나 이상의 발광층(303)으로서 적절한 발광 재료 또는 재료 구조물을 사용하여 다른 박막 고체 조명 소자를 유사하게 구성할 수 있다.
도 11 내지 도 14를 계속 참조하면, 전극에 자석 또는 자성 재료를 혼입하기 위한 소자의 변형을 다양한 방식으로 수행할 수 있다. 한가지 접근방법에서, 패치(408, 409, 508, 509, 608, 609)는 적절하게는 니켈, 니켈 합금, 스테인리스강 또는 다른 적절한 자성 재료로 제조된다. 영구 자석이 필요한 경우, 패치를 자화시킬 수 있다. 이 접근방법은 패치(408, 409, 508, 509, 608, 609)가 대면적이며, 따라서 고정물(70, 102, 112, 132)과의 동시적인 자기 전도성 전기적 연결 및 자기 장착을 촉진하기 위해 상당량의 자성 재료를 제공한다는 점에서 유리하다.
다른 실시예에서, 추가의 외부 자성 전극 재료를 첨가하여 전극을 완성할 수 있다. 예컨대, 도 11 및 12의 실시예에서, 바이어스(404, 405)를 임의로 추가의 전기 전도성 재료(도시되지 않음)로 충전하여 매립형 패치(408, 409)와의 전기 접촉을 제공한다. 유사하게, 도 14의 실시예에서, 제2 백시트(600)의 바이어스(604, 605)를 바람직하게는 추가의 전기 전도성 재료(도시되지 않음)로 충전하여 매립형 패치(608, 609)와의 전기 접촉을 제공한다. [이러한 바이어스 충전을 수행할 때, 장벽층(402) 또는 장벽층(602)을 전기 전도성 재료로 제조하는 경우, 바이어스 벽은 증착된 절연체, 절연 버싱 부재 등을 이용하여 절연시켜야 한다.]
도 13의 실시예는 조명 고정물에 대한 자성 재료를 기반으로 하는 전기적 및 기계적 장착을 포함시켰다는 점이 특히 매력적인데, 왜냐하면 이 실시예에서는 패치(508, 509)가 기밀성 밀봉된 OLED 패키지의 표면에 직접 노출되어 자기 전극과 짝으로 이루어 그들 사이의 자기 커플링이 특히 효과적이 되기 때문이다.
바람직한 실시예를 예시 및 설명하였다. 상기 상세한 설명을 읽고 이해시 변경 및 변형이 가능함은 명백하다. 이러한 변경 및 변형이 청구 범위 또는 이의 등가물 내에 있는 한, 본 발명은 이들 모두를 포함하는 것으로 간주되어야 한다.

Claims (26)

  1. 평면 발광측면 및 반대편의 평면 장착측면(22)을 갖는 유기 발광 다이오드(OLED) 소자(10)―상기 OLED 소자(10)는 상기 평면 장착측면을 밀봉하는 백시트(backsheet)(16)와, 상기 평면 발광측면이 발광하도록 상기 OLED 소자(10)에 전기를 공급하기 위한 전기 전도 통로를 제공하는 전극(40, 42)을 포함하며, 상기 전극(40, 42)은, 상기 백시트(16) 내 구멍을 통과하고, 상기 전극(40, 42)은, 상기 전기 전도 통로의 일부인 전기 전도성 자성 재료의 패치(408, 409)를 포함하며, 각각의 패치(408, 409)는, 상기 OLED 소자(10), 상기 백시트(16) 및 상기 전기 전도성 자성 재료의 패치(408, 409)가 밀봉된 평면 패키지를 함께 정의하도록, 상기 백시트(16) 내의 대응하는 구멍을 밀봉하기에 충분한 크기 및 두께의 전도성 포일 부재(a conductive foil element)를 가짐―와,
    상기 OLED 소자(10)의 상기 전극(40, 42)과 짝을 이루도록 배열된 상대 전극(80, 82)을 갖는 고정물(fixture)(70)을 포함하되,
    상기 고정물의 상기 상대 전극은 상기 OLED 소자(10)를 상기 고정물에 기계적으로 연결하고 동시에 상기 OLED 소자(10)를 상기 고정물에 전기적으로 연결하기 위해 상기 전기 전도성 자성 재료의 패치(408, 409)를 자기적으로 끌어당기는 자성 재료를 포함하고,
    상기 고정물(70)은 상기 OLED 소자(10)와 상기 고정물(70)을 추가로 기계적으로 연결하는 추가의 기계적 지지 부재를 더 포함하는
    제조 물품(article).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정물(70)의 상기 상대 전극(80, 82)의 상기 자성 재료는 상기 OLED 소자(10)를 상기 고정물(70)과 기계적으로 연결하고 동시에 상기 OLED 소자(10)를 상기 고정물과 전기적으로 연결하기 위해 상기 전기 전도성 자성 재료의 패치(408, 409)를 자기적으로 끌어당기는 영구 자석을 정의하도록 자화되는
    제조 물품.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 자성 재료의 패치(408, 409)는 상기 OLED 소자(10)를 상기 고정물과 기계적으로 연결하고 동시에 상기 OLED 소자(10)를 상기 고정물(70)과 전기적으로 연결하기 위해 상기 상대 전극의 상기 자성 재료를 자기적으로 끌어당기는 영구 자석을 정의하도록 자화되는
    제조 물품.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 자성 재료의 패치(408, 409)는 영구 자석을 정의하도록 자화되고,
    상기 고정물의 상기 상대 전극(80, 82)의 상기 자성 재료는 영구 자석을 정의하도록 자화되며,
    상기 고정물 및 상기 OLED 소자(10)의 상기 정의된 영구 자석의 극성은, 상기 OLED 소자가 정확한 전기 극성을 갖는 상기 고정물하고만 연결될 수 있도록, 유건형 부착물(keyed attachment)을 형성하기 위해 선택되는
    제조 물품.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 OLED 소자(10)는 평면형이며, 어떠한 전력조정 전자장치(power conditioning electronics)도 포함하지 않는
    제조 물품.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정물(70)의 상기 추가의 기계적 지지 부재는 추가의 기계적 보유력(retentive force)을 부여하기 위해 상기 OLED 소자(10)를 압축방식으로 유지하는 상기 고정물(70)에 형성된 탭을 포함하는
    제조 물품.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정물(70)은 복수의 상기 OLED 소자(10)를 전기적으로 상호 연결하는 점퍼(jumper)(162)를 포함하는
    제조 물품.
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