KR102399358B1 - 발광 소자, 발광 소자의 제작 방법 및 발광 소자의 작동 방법 - Google Patents

발광 소자, 발광 소자의 제작 방법 및 발광 소자의 작동 방법 Download PDF

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Abstract

이미터층(112)을 갖는 발광 소자(100)가 다양한 실시예들로 제공된다. 이미터층(112)은 매트릭스 재료(122)를 포함하고, 제1 이미터 재료(124) 및 제2 이미터 재료(126)가 매트릭스 재료(122) 내에 분포되고, 이미터층(112)은 적어도 사전 설정된 제1 디스플레이 영역(102) 및 제2 디스플레이 영역(104)을 포함하고, 제1 디스플레이 영역(102)은 제1 이미터 재료(124) 및 제2 이미터 재료(126)를 포함하고, 제2 디스플레이 영역(104)은 제1 이미터 재료(124)를 포함하고, 실질적으로 제2 이미터 재료(126)가 없고; 제1 이미터 재료(124)는 적어도 제1 여기 상태[T1(1)] 및 제2 여기 상태[S1(1)]를 포함하고, 제2 여기 상태[S1(1)]는 에너지적으로 제1 여기 상태[T1(1)] 위에 위치되고, 제1 이미터 재료(124)의 제1 여기 상태[T1(1)]로부터 바닥 상태[S0(1)]로의 전이(202) 시에 제1 전자기 복사(128)가 방출되고, 제2 이미터 재료(126)는 적어도 여기 상태[S1(2)]를 포함하고, 제2 이미터 재료(126)의 여기 상태[S1(2)]로부터 제2 이미터 재료(126)의 바닥 상태[S0(2)]로의 전이(210) 시에 제2 전자기 복사(130)가 방출되고, 제2 이미터 재료(126)의 여기 상태[S1(2)]의 점유는 실질적으로 제1 이미터 재료(124)의 제2 여기 상태[S1(1)]로부터 제2 이미터 재료(126)의 여기 상태[S1(2)]로의 에너지 전달(208)에 의해 이루어져서, 제1 디스플레이 영역(102)으로부터 제1 전자기 복사(128) 및 제2 전자기 복사(130)를 포함하는 혼합광(132)이 발광될 수 있고, 제2 디스플레이 영역(104)으로부터 발광될 수 있는 광은 실질적으로 제2 전자기 복사(130)가 없다.

Description

발광 소자, 발광 소자의 제작 방법 및 발광 소자의 작동 방법 {LIGHT-EMITTING COMPONENT, METHOD FOR PRODUCING A LIGHT-EMITTING COMPONENT AND METHOD FOR OPERATING A LIGHT-EMITTING COMPONENT}
본 발명은 발광 소자, 발광 소자의 제작 방법 및 발광 소자의 작동 방법에 관한 것이다.
종래의 유기 발광 소자, 예를 들어 유기 발광 다이오드(OLED)에서는, 전자기 복사가 생성되는 이미터층이 애노드와 캐소드 사이에 배치된다. OLED의 적용 분야는 예를 들어 일반 조명에서의 표면 광원으로서, 디스플레이의 백라이트 또는 픽셀로서 또는 사이니지(signage) 또는 디스플레이(사이니지 적용 분야)에서의 정보 디스플레이용으로의 사용이다.
OLED(들)에 기초한 사이니지 적용 분야에서, 종래의 방법에서는, 이미터층은 OLED에 정보를 디스플레이하기 위해 레이저에 의해 OLED를 형성한 후에 구조화된다. 다른 종래의 방법에서, 이미터층은 응축된 레지스트 가스(resist gas)를 사용하고 후속하여 리프트-오프-패터닝을 행함으로써 구조화된다. 또 다른 종래의 방법에서는, 정보의 디스플레이는 전극들 중 하나로부터 이미터층으로의 전하 캐리어의 주입 가능성의 부분적인 수정에 의해 구현된다. 또 다른 방법에서는, 정보는 개별적으로 형성된 OLED 요소의 직렬 접속에 의해 디스플레이된다.
그러나 종래의 방법은 특히 사이니지 적용 분야의 경우 비교적 비용 집약적이고 기술적으로 정교하다.
본 발명의 목적은 전기적으로 스위칭 가능한 방식으로 정보를 디스플레이할 수 있고 기술적으로 간단한 방식으로 형성되는 발광 소자, 발광 소자의 제작 방법, 및 발광 소자의 작동 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명의 일 태양에 따르면 이미터층을 갖는 발광 소자로서, 이미터층은 제1 이미터 재료 및 제2 이미터 재료를 포함하는 발광 소자를 통해 달성된다. 이미터층은 적어도 사전 설정된 제1 디스플레이 영역 및 제2 디스플레이 영역을 포함한다. 제1 디스플레이 영역은 제1 이미터 재료 및 제2 이미터 재료를 포함하고, 제2 디스플레이 영역은 제1 이미터 재료를 포함하고, 실질적으로 제2 이미터 재료가 없다. 제1 이미터 재료는 적어도 제1 여기(excitation) 상태 및 제2 여기 상태를 포함하고, 제2 여기 상태는 에너지적으로 제1 여기 상태 위에 위치되고, 제1 이미터 재료의 제1 여기 상태로부터 바닥 상태로의 전이 시에 제1 전자기 복사가 방출된다. 제2 이미터 재료는 적어도 여기 상태를 포함하고, 제2 이미터 재료의 여기 상태로부터 제2 이미터 재료의 바닥 상태로의 전이 시에 제2 전자기 복사가 방출된다. 제2 이미터 재료의 여기 상태의 점유는 실질적으로 제1 이미터 재료의 제2 여기 상태로부터 제2 이미터 재료의 여기 상태로의 에너지 전달에 의해 이루어져서, 제1 디스플레이 영역으로부터 제1 전자기 복사 및 제2 전자기 복사의 혼합광이 발광될 수 있고, 제2 디스플레이 영역으로부터 발광될 수 있는 광은 실질적으로 제2 전자기 복사가 없다.
환언하면: 제1 이미터 재료의 제2 여기 상태는 직접적인 전자-정공 재결합에 의해 형성되지 않는다. 제1 이미터 재료의 제2 여기 상태의 점유는 예를 들어 간접적으로, 예를 들어 제1 이미터 재료의 2개의 인접하는 여기된 분자의 삼중항-삼중항 소멸(triplet-triplet annihilation)에 의해 이루어진다. 이를 통해, 에너지적으로 제2 여기 상태 위에 위치되는 제3 여기 상태가 부분적으로 형성되고, 제3 여기 상태는 에너지 전달을 통해 제2 여기 상태로 전이된다.
여기 상태는 발광 소자의 통전 및 비통전 상태에서의 여기된 상태이다.
발광 소자의 디스플레이 영역은 정보를 디스플레이 또는 표시하기 위한 영역이다. 다양한 개선예에서, 발광 소자는 적어도 2개의 디스플레이 영역, 예를 들어 복수의 디스플레이 영역을 포함한다. 복수의 디스플레이 영역은 적어도 제1 디스플레이 영역과 제2 디스플레이 영역, 예를 들어 복수의 제1 디스플레이 영역과 복수의 제2 디스플레이 영역을 포함한다. 단일 디스플레이 영역 또는 개별 디스플레이 영역들 각각은 각각의 디스플레이 영역에 디스플레이된 정보가 예를 들어 육안으로 그 자체가 광학적으로 인식될 수 있는 방식으로, 예를 들어 적어도 수 ㎛2 내지 m2와 같이 충분히 큰 치수를 갖는다. 환언하면: 디스플레이 영역은, 예를 들면 바로 인접하는 디스플레이 영역에 대해 별도의 정보를 디스플레이하는 영역으로서 인식될 수 있다.
예를 들어, 간단한 구조의 단색 유기 발광 다이오드의 경우에, 이미터층의 제1 이미터 재료 또는 선택적인 매트릭스 재료(아래에서 더 상세히 설명됨)는 실질적으로 전체 영역에 걸쳐 인광성 제1 이미터 재료로 도핑되어 형성된다 . 발광 소자의 발광 표면의 제1 디스플레이 영역에서, 이미터층의 매트릭스 재료는 추가로 고에너지의 제2 이미터 재료로 도핑되어 형성된다. 발광 소자가 낮은 전류 세기 또는 전류 밀도(임계값 이하)를 갖는 전류로 작동될 때, 발광된 광은 실질적으로 오직 제1 이미터 재료에 의해서만 얻어진다. 발광 소자는 실질적으로 전체 영역에 걸쳐 균일하게 조명한다. 전류 세기 또는 전류 밀도의 증가(임계값 이상) 시에, 보다 높은 에너지의 제2 이미터 재료의 여기된 발광 상태가 점유되어, 제2 이미터 재료도 또한 광(제2 전자기 복사)을 발광한다. 이를 통해, 발광 소자의 발광된 광의 전체 밝기가 증가된다. 또한, 제1 전자기 복사 및 제2 전자기 복사가 상이한 색을 갖는 경우, 제1 디스플레이 영역의 발광된 광은 제2 디스플레이 영역의 발광된 광과 상이한 색을 갖는다. 제1 디스플레이 영역과 제2 디스플레이 영역의 색 콘트라스트에 의해, 제1 디스플레이 영역의 형상으로 전기적으로 스위칭 가능하게 정보가 디스플레이될 수 있는데, 예를 들면 기호, 그림, 문자 등이다. 전류 세기의 감소(임계값 이하)에 의해 발광 소자는 다시 균일하게 단색으로 조명하게 될 수 있다. 따라서 설명된 프로세스는 임의적이며 종종 가역적이다. 임계값은 제1 이미터 재료의 제1 여기 상태의 점유 가능성, 삼중항-삼중항 소멸 속도, 사용된 이미터 농도 및 사용된 이미터 재료의 방출량 감쇠 시간에 의존한다.
임계값은 발광 소자에 대해 경험적으로 결정될 수 있다. 임계값은, 예를 들어, 1 mA/㎠ 이상, 예를 들어 10 mA/㎠ 이상, 예를 들어 50 mA/㎠ 이상의 전류 밀도를 가질 수 있다.
이에 따라, 발광 소자에 의해, 예를 들어 사이니지 적용을 위한 정보가 이미터층의 복잡한 구조화 공정 없이 디스플레이될 수 있다. 제2 이미터 재료는 제1 디스플레이 영역에서 예를 들어 간단한 쉐도우 마스크 공정에 의해 이미터층의 제작 동안 매트릭스 재료 내에 매립될 수 있다. 따라서, 정보를 디스플레이하기 위해 단일의 이미터층을 갖는 매우 간단한 구조를 갖는 발광 소자로 충분할 수 있다. 발광 소자의 구조는 정보, 예를 들어 로고, 기호, 그림 또는 문자의 디스플레이를 전기적으로 연속적으로 스위칭 인 및 스위칭 아웃할 수 있게 한다.
일 개선예에 따르면, 제1 이미터 재료는 또한 에너지적으로 제2 여기 상태 위에 위치되는 적어도 제3 여기 상태를 갖는다. 제2 여기 상태는 제3 여기 상태로부터 점유될 수 있다. 제2 여기 상태의 점유는, 예를 들면, 내부 변환에 의해 수행될 수 있다.
일 개선예에 따르면, 제3 여기 상태는 제1 여기 상태의 2분자 ??칭 프로세스에 의해 점유된다.
일 개선예에 따르면, 이미터층은 매트릭스 재료를 포함하고, 매트릭스 재료 내에 제1 이미터 재료 및 제2 이미터 재료가 분포된다.
일 개선예에 따르면, 제2 디스플레이 영역으로부터 발광 가능한 광은 실질적으로 제1 전자기 복사만을 포함한다.
일 개선예에 따르면, 제2 이미터 재료의 여기 상태의 에너지 준위는 에너지적으로 제1 이미터 재료의 제1 여기 상태의 에너지 준위와 제2 여기 상태의 에너지 준위 사이에 위치된다.
일 개선예에 따르면, 제2 이미터 재료의 바닥 상태에 대한 제2 이미터 재료의 여기 상태의 에너지 차는 제1 이미터 재료의 바닥 상태에 대한 제1 이미터 재료의 제1 여기 상태의 에너지 차보다 더 크다.
환언하면: 제1 전자기 복사 및 제2 전자기 복사는 상이한 색도 좌표를 갖는다. 제2 전자기 복사는 제1 전자기 복사보다 더 짧은 파장 범위를 갖는다.
일 개선예에 따르면, 제1 디스플레이 영역과 제2 디스플레이 영역은 예를 들어 이미터층의 평면에서 서로 나란히 배치된다.
일 개선예에 따르면, 제1 이미터 재료는 인광성 재료이고, 제1 전자기 복사는 인광성 광이다.
인광성 광은 상대적으로 긴 감쇠 시간, 예를 들어 100 μs보다 큰 감쇠 시간을 갖는다.
이를 통해, 이미터층을 통하는 전류 밀도를 증가시킴으로써, 제2 이미터 재료의 점유된 여기 상태의 개수가 증가될 수 있다.
일 개선예에 따르면, 제2 이미터 재료는 형광성 재료이고, 제2 전자기 복사는 형광성 광이다.
형광성 광은 상대적으로 짧은 감쇠 시간, 예를 들어 100 ns보다 더 작은 감쇠 시간을 갖는다.
이를 통해, 제2 이미터 재료의 여기되어 점유된 상태의 상당 부분이 제2 전자기 복사의 방출에 기여할 수 있다.
일 개선예에 따르면, 제1 디스플레이 영역과 제2 디스플레이 영역은 발광 소자의 통전 동작 시의 배치에 의해 사전 설정된 정보가 디스플레이될 수 있도록 서로에 대해 배치된다.
일 개선예에 따르면, 제1 디스플레이 영역 및 제2 디스플레이 영역의 서로에 대한 배치는 문자, 그림, 로고, 표의 문자 및/또는 기호의 형태를 형성한다.
일 개선예에 따르면, 제2 이미터 재료는 제1 디스플레이 영역에서 매트릭스 재료 내에 균일하게 분포된다.
이는 제1 디스플레이 영역으로부터 제2 디스플레이 영역으로 예리한 윤곽 또는 정의된 (연속적인) 전이를 가능케 한다.
일 개선예에 따르면, 제2 이미터 재료는 제1 디스플레이 영역에서 매트릭스 재료 내에 불균일하게 분포된다.
이는 정보 및/또는 상이한 디자인-가능성에 대한 생리학적으로 편안한 인식을 가능케 한다.
일 개선예에 따르면, 제1 디스플레이 영역은 매트릭스 재료 내의 제2 이미터 재료의 밀도수 구배를 갖는다.
이는 사전 설정된 기호가 작동 시에 연속적으로 페이드인(fade-in)될 수 있다는 장점, 즉, 제2 디스플레이 영역으로의 전이가 확산되어 나타날 수 있다는 장점을 갖는다. 농도 구배의 사용을 통해, 발광 소자의 발광 표면에서의 정보의 연속적인 페이드인이 예를 들어 색 구배에 의해 가능하다.
본 발명의 목적은 본 발명의 다른 태양에 따르면 이미터층을 갖는 발광 소자의 제작 방법에 의해 달성된다. 제1 이미터 재료 및 제2 이미터 재료에 의해 이미터층의 형성 단계가 실행된다. 이미터층은 적어도 사전 설정된 제1 디스플레이 영역 및 제2 디스플레이 영역에 의해 형성된다. 제1 디스플레이 영역에는 제1 이미터 재료 및 제2 이미터 재료가 배치되고, 제2 디스플레이 영역에는 제1 이미터 재료가 배치되고, 제2 디스플레이 영역에는 실질적으로 제2 이미터 재료가 없다. 제1 이미터 재료는 적어도 제1 여기 상태 및 제2 여기 상태를 포함하고, 제2 여기 상태는 에너지적으로 제1 여기 상태 위에 위치되고, 제1 이미터 재료의 제1 여기 상태로부터 바닥 상태로의 전이 시에 제1 전자기 복사가 방출된다. 제2 이미터 재료는 적어도 여기 상태를 포함하고, 제2 이미터 재료의 여기 상태로부터 제2 이미터 재료의 바닥 상태로의 전이 시에 제2 전자기 복사가 방출된다. 제2 이미터 재료의 여기 상태의 점유는 실질적으로 제1 이미터 재료의 제2 여기 상태로부터 제2 이미터 재료의 여기 상태로의 에너지 전달에 의해 이루어져서, 제1 디스플레이 영역으로부터 제1 전자기 복사 및 제2 전자기 복사의 혼합광이 발광될 수 있고, 제2 디스플레이 영역으로부터 발광될 수 있는 광은 실질적으로 제2 전자기 복사가 없다.
이는 전기적으로 스위칭 가능한 정보 디스플레이가 행해지는 발광 소자의 간단한 제작을 가능케 한다.
상기 목적은 본 발명의 다른 태양에 따르면 상기 언급된 개선예에 따른 발광 소자의 작동 방법을 통해 달성된다. 상기 방법은 이미터층을 통하는 전류 밀도를 갖는 전류를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 전류 밀도에서 제1 이미터 재료는 제1 전자기 복사를 방출하고, 제2 이미터 재료는 비-방출성이다.
환언하면: 전류 밀도는 임계값보다 작고, 임계값부터 현저하게 전자에 의한 제2 이미터 재료의 여기 상태의 점유가 발생한다.
일 개선예에 따르면, 상기 방법은 전류 밀도를 제2 전류 밀도로 변경하는 단계를 더 포함하고, 제2 전류 밀도에서 제1 이미터 재료는 제1 전자기 복사를 방출하고, 제2 이미터 재료는 제2 전자기 복사를 방출한다.
환언하면: 제2 전류 밀도는 임계값보다 더 크다.
본 발명의 실시예가 도면에 도시되고, 이하에서 보다 상세하게 설명된다.
도 1은 다양한 개선예에 따른 발광 소자의 개략적 평면도 및 단면도(A-A)를 도시한다.
도 2는 다양한 개선예에 따른 발광 소자의 제1 이미터 재료 및 제2 이미터 재료에 대한 자블론스키 스킴을 개략적으로 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 발광 소자의 상이한 동작 모드를 도시한다.
도 4는 다른 실시예에 따른 발광 소자의 상이한 동작 모드를 도시한다.
도 5는 다양한 개선예에 따른 발광 소자의 제작 방법의 흐름도의 일부를 도시한다.
다음의 상세한 설명에서는, 본 명세서의 일부를 형성하고 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시하기 위해 도시되는 첨부 도면을 참조한다. 이와 관련하여, 대략 "상부", "하부", "앞", "뒤", "전방", "후방" 등과 같은 방향 용어는 설명된 도면(들)의 배향을 참조하여 사용된다. 실시예의 구성 요소는 다수의 상이한 배향으로 위치될 수 있기 때문에, 방향 용어는 예시를 위해 사용되며 어떠한 방식으로도 제한되지 않는다. 본 발명의 보호범위를 벗어나지 않는다면 다른 실시예들이 사용될 수 있고 구조적 또는 논리적 변경이 행해질 수 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 설명된 다양한 실시예의 특징은 특별히 다르게 특정되지 않는 한, 서로 결합될 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 이하의 상세한 설명은 제한적인 의미로 받아들여서는 안 되며, 본 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해 한정된다.
이 설명의 범위 내에서, "연결", "접속" 및 "커플링"이라는 용어는 직접 및 간접 연결, 직접 또는 간접 접속 및 직접 또는 간접 커플링을 모두 설명하는데 사용된다. 도면들에서 동일하거나 또는 유사한 요소들은 적절하다면 동일한 참조 부호가 제공된다.
발광 소자는 하나, 2개 또는 그 이상의 발광 소자를 포함할 수 있다. 선택적으로, 발광 소자는 또한 하나, 2개 또는 그 이상의 전자 부품을 포함할 수 있다. 전자 부품은 예를 들어 능동 부품 및/또는 수동 부품을 포함할 수 있다. 능동 전자 부품은 예를 들어 컴퓨팅, 제어 및/또는 조절 유닛 및/또는 트랜지스터를 포함할 수 있다. 수동 전자 부품은 예를 들어 커패시터, 저항기, 다이오드 또는 코일을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에서, 발광 소자는 전자기 복사를 방출하는 반도체 부품일 수 있고 그리고/또는 전자기 복사를 방출하는 다이오드로서, 유기 전자기 복사를 방출하는 다이오드로서, 전자기 복사를 방출하는 트랜지스터로서 또는 유기 전자기 복사를 방출하는 트랜지스터로서 형성될 수 있다.
발광 소자에 의해 발광되는 광은 전자기 복사, 예를 들어 가시 파장 범위의 광, UV-광 및/또는 적외선-광이다. 이와 관련하여, 발광 소자는 예를 들어, 발광 다이오드(light emitting diode - LED)로서, 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode - OLED)로서, 발광 트랜지스터로서 또는 유기 발광 트랜지스터로서 형성될 수 있다. 발광 소자는 다양한 실시예에서 집적 회로의 일부일 수 있다. 또한, 예를 들어 공통 하우징에 내장된 복수의 발광 소자가 제공될 수 있다.
발광 소자는 예를 들어, 디스플레이일 수 있고, 디스플레이의 픽셀 또는 백라이트일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 발광 소자는 일반적인 조명 및/또는 면광원 또는 그 일부이다.
다양한 개선예에서, 발광 소자는 넓은 영역으로, 평면으로 또는 구부러질 수 있도록 형성된다. 다양한 개선예에서, 발광 소자는 소위 바닥-이미터-구조, 상단-이미터-구조, 양방향성 발광 구조 및/또는 투명으로 형성된다. 발광 소자에 의해 발광된 광은, 예를 들어 캐리어(바닥-이미터)를 통해; 캐리어로부터 멀어지는 측(상단-이미터)의 방향으로; 양쪽 방향(양방향)으로 또는 복수의 방향 또는 많은 방향(전방향)으로 동시에 또는 연속적으로 발광된다.
도 1은 다양한 개선예에 따른 발광 소자(100)의 개략적인 평면도 및 단면도(A-A)를 도시한다.
발광 소자(100)의 평면도에서, 발광 소자는 제1 디스플레이 영역(102) 및 제2 디스플레이 영역(104)을 갖는 발광 영역을 포함하는 것으로 도시된다.
단면도(A-A)에서, 발광 소자(100)는 적어도 캐리어(106), 제1 전극층(108), 유기 기능성 층구조(120) 및 제2 전극층(116)을 포함하는 것으로 도시된다.
제1 전극층(108)은 캐리어(106) 상에 형성된다. 제1 전극층(108)은 캐리어(106)의 주 표면을 실질적으로 전체 표면에 걸쳐 커버할 수 있다.
유기 기능성 층구조(120)는 제1 전극층(108) 상에 형성된다. 유기 기능성 층구조(120)는 제1 전극층(108)과 물리적으로 그리고 전기적으로 연결된다. 유기 기능성 층구조(120)는, 발광 소자(100)의 접촉 영역을 제외하고, 제1 전극층(108)의 주 표면을 실질적으로 전체 표면에 걸쳐 커버할 수 있다.
제2 전극층(116)이 유기 기능성 층구조(120) 상에 형성된다. 제2 전극층(116)은 유기 기능성 층구조(120)의 주 표면을 실질적으로 전체 표면에 걸쳐 커버할 수 있다. 또한, 제2 전극층(116)은 캐리어(106) 상에서, 예를 들어 발광 소자(100)의 접촉 영역에 부분적으로 형성될 수 있다. 제2 전극층(116)은 유기 기능성 층구조(120)와 물리적으로 그리고 전기적으로 연결된다.
제2 전극층(116)은 제1 전극층(108)으로부터 전기적으로 절연되고 이로부터 이격되어 배치된다. 유기 기능성 층구조(120)는 제1 전극층(108) 및 제2 전극층(116)과 전기적으로 연결되며, 제1 전극층(108)과 제2 전극층(116) 사이에 개재되어 배치된다.
발광 소자(100)의 유기 기능성 층구조(120)는 전극층(108, 116)에 의해 제공되는 전기 에너지로부터 전자기 복사를 방출하도록 형성된다. 유기 기능성 층구조(120)는 이미터층(112)으로도 언급되는 예를 들어, 적어도 발광층(112)을 포함한다. 이미터층(112)은 적어도 제1 이미터 재료(124) 및 제2 이미터 재료(126)가 매립되는 매트릭스 재료(122)를 포함한다. 이미터층(112)은 제1 디스플레이 영역(102) 및 제2 디스플레이 영역(104)을 포함하도록 구조화되어 형성된다. 제1 디스플레이 영역(102)은 이미터층에서 제2 디스플레이 영역(104) 옆에 측방향으로 배치되고, 그 역도 가능하다. 예를 들면, 제1 디스플레이 영역(102)은 제2 디스플레이 영역(104)에 의해 둘러싸인다.
매트릭스 재료(122)는 실질적으로 광학적으로 투명하다. 제1 이미터 재료(124)는 제1 전자기 복사(128)를 방출하도록 설치되고, 제2 이미터 재료(126)는 제2 전자기 복사(130)를 방출하도록 설치된다.
도 1은 광이 캐리어(106)를 통해 발광되는 것이 아니라 제2 전극층(116)을 통해 발광되는 소위 상단-이미터-구조의 발광 소자(100)를 도시한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 발광 소자(100)에 의해 발광된 광은 캐리어(106)를 통해 발광되는데, 예를 들어, 발광 소자(100)는 소위 바닥-이미터-구조로 형성되고 그리고/또는 양방향성 또는 전방향성으로 발광되도록 형성된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 발광 소자(100)는 투명하게 형성된다.
이미터층(112)은 제1 디스플레이 영역(102)이 제1 이미터 재료(124) 및 제2 이미터 재료(126)를 포함하고, 제2 디스플레이 영역(104)이 제1 이미터 재료(124)를 포함하며 실질적으로 제2 이미터 재료(126)가 없도록 구조화되어 형성된다. 예를 들어, 제1 이미터 재료(124)는 제1 디스플레이 영역 내에서 제2 이미터 재료(126)를 위한 매트릭스를 형성한다.
예를 들어, 이미터층(112)은 매트릭스 재료(122)를 포함하고, 이미터층(112)은 제1 디스플레이 영역(102)이 매트릭스 재료(122)에 매립된 제1 이미터 재료(124) 및 제2 이미터 재료(126)를 포함하고, 제2 디스플레이 영역(104)이 매트릭스 재료(122)에 매립된 제1 이미터 재료(124)를 포함하며 실질적으로 제2 이미터 재료(126)가 없도록 구조화되어 형성된다.
환언하면: 발광 소자(100)는 제1 디스플레이 영역(102) 내에서 또는 제1 디스플레이 영역으로부터 혼합광(132)이 발광될 수 있고, 혼합광(132)은 적어도 제1 전자기 복사(128) 및 제2 전자기 복사(130)를 포함하며; 제2 디스플레이 영역(104)으로부터 실질적으로 제1 전자기 복사(128)만이 방출될 수 있게 함으로써, 제2 디스플레이 영역(104)에서 생성된 또는 제2 디스플레이 영역으로부터 발광된 광은 실질적으로 제2 전자기 복사(130)가 없도록 구조화되어 형성된다.
제1 이미터 재료(124)는 제1 전극층(108)으로부터 유기 기능성 층구조(120)를 통해 제2 전극층(116)으로 (또는 반대 방향으로) 전류 흐름에 의해 제1 전자기 복사(128)를 방출할 수 있다. 환언하면: 제1 전자기 복사(128)는 실질적으로 제1 이미터 재료(124)의 전계 발광 여기(excitation)에 의해 생성된다.
예를 들어 삼중항-삼중항 소멸 및 계속해서 내부 변환에 의해 생성된, 제1 이미터 재료(124)의 여기 상태로부터 여기 상태로의 분자간 에너지 전달에 의해, 제2 이미터 재료(126)가 제1 이미터 재료(124)의 여기 상태로부터 제2 이미터 재료(126)의 여기 상태로의 전이에 의해 시프트되도록 제2 이미터 재료(126)는 제1 이미터 재료(124)에 대해 선택된다. 제2 전자기 복사(130)는 제2 이미터 재료(126)의 이러한 여기 상태로부터 제2 이미터 재료(126)의 바닥 상태로의 전이에 의해 생성된다. 환언하면: 제2 전자기 복사(130)는 실질적으로 제1 이미터 재료(124)의 여기 상태로부터 제2 이미터 재료(124)의 간접 여기에 의해 생성된다. 전자기 복사(128, 130)를 생성하는 방법은 이하에서 보다 상세히 설명될 것이다.
상기 설명된 다양한 개선예에 따른 캐리어(106)는 예를 들어 필름 또는 시트로서 형성된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 캐리어(106)는 유리 또는 플라스틱을 포함하거나 또는 이로부터 형성된다. 캐리어(106)는 예를 들어 도체 구조를 갖는 금속 호일 또는 유리 또는 플라스틱 기판(106)과 같은 전기 전도성으로 형성될 수 있다. 캐리어(106)는 유리, 석영 및/또는 반도체 재료를 포함하거나 또는 이로부터 형성된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 캐리어(106)는 플라스틱 필름 또는 하나 또는 복수의 플라스틱 필름을 갖는 라미네이트를 포함하거나 또는 이로부터 형성된다. 캐리어(106)는 투명하게 형성될 수 있다.
다양한 개선예에서, 캐리어(106)는 기계적으로 가요성으로 형성되는데, 예를 들어 구부릴 수 있고, 꼬일 수도 있고 또는 변형될 수도 있다. 예를 들어, 캐리어(106)는 필름 또는 시트로 구성된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 캐리어(106)는 적어도 기계적으로 강성인, 비-가요성의 영역을 포함한다.
제1 전극층(108) 및/또는 제2 전극층(116)은 전기 전도성 캐리어(106)와 전기 전도성으로 연결될 수 있다. 이를 통해, 예를 들어 제1 전극층(108) 및/또는 제2 전극층(116)은 캐리어(106)를 통해 접촉될 수 있으며, 이는 광전자 조립체(100)의 접촉을 단순화시킨다.
제1 전극층(108)은 유기 기능성 층구조(120)에 의해 발광된 광에 대해 투명하게 형성될 수 있다.
제1 전극층(108) 및 제2 전극층(116)은 동일하거나 상이하게 형성될 수 있다.
제1 전극층(108)은 애노드로서, 즉 정공 주입 전극으로서 또는 캐소드로서, 즉 전자 주입 전극으로서 형성된다.
제1 전극층(108)은 캐리어(106)를 통한 방출 시, 예를 들어 투명 전도성 산화물(transparent conductive oxide - TCO) 또는 얇은 금속층으로, 예컨대 100 nm 미만의 두께로 투명하게 형성된다. 이러한 경우, 제2 전극층(116)은 불투명할 수 있는데, 예를 들어 금속으로 예를 들어 반사성일 수 있다.
다양한 개선예에서, 제1 전극층(108)은 예를 들어 ITO로 형성된다. 투명 전도성 산화물에 대한 다른 예시로는 산화아연, 산화주석, 산화카드뮴, 산화티탄, 산화인듐, Zn2SnO4, CdSnO3, ZnSnO3, MgIn204, GaIn03, Zn20, In205 또는 In4Sn3012와 같은 3원계 금속 산소 화합물 또는 상이한 투명한 전도성 산화물(TCO)을 TCOs 그룹에 혼합한 혼합물이 있다.
다양한 개선예에서, 유기 기능성 층구조(120)는 (예를 들어 적어도 각각) 정공 주입층, 정공 수송층(110), 이미터층(112), 전자 수송층 및 전자 주입층(114)을 포함한다. 유기 기능성 층구조(120)의 층들은 용도에 따라 통상적인 층두께 및 재료를 가질 수 있다. 유기 기능성 층구조(120)의 층들은 작동 시 전하 캐리어가 제1 전극층(108)으로부터 유기 기능성 층구조(120)를 통해 제2 전극층(116)으로 그리고 그 반대로 유동할 수 있도록 전극층(108, 116) 사이에 배치될 수 있다.
아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 유기 기능성 층구조(120)는 예를 들어 형광성 및/또는 인광성 이미터 재료(124, 126)를 갖는 하나 이상의 이미터층(112)을 포함할 수 있다.
이미터 재료(124, 126)는 매트릭스 재료 없이, 즉, 매트릭스 없이, 예를 들어 동시 증발법(co-evaporation)에 의해, 이미터층(112)을 형성할 수 있거나 또는 적절한 방식으로 매트릭스 재료(122)에 매립될 수 있다.
다양한 개선예에서 이미터층(112)은 제1 이미터 재료(124) 및 제2 이미터 재료(126)로 형성된다. 예를 들어, 제1 이미터 재료(124)는 실질적으로 제1 전극층(108) 상에 또는 위에 전체 영역에 형성되는데, 예를 들어 피착된다(deposit). 제2 이미터 재료(126)는 예를 들어, 쉐도우 마스크 공정, 스크린 프린팅 공정, 패드 프린팅 공정(pad printing process) 또는 제1 이미터 재료(124) 상에 제2 이미터 재료의 잉크젯 프린팅 공정에 의한 동시 증발에 의해 매트릭스 재료(122)에서 제1 이미터 재료(124)와 함께 제1 디스플레이 영역(102)에만 형성된다.
다양한 개선예에서 이미터층(112)은 이미터 재료(124, 126)와 매트릭스 재료(122)의 도핑에 의해 형성된다. 예를 들어, 매트릭스 재료(122)는 실질적으로 제1 전극층(108) 상에 또는 위에 전체 영역에 걸쳐 형성되는데, 예를 들어 피착된다. 제1 이미터 재료(124)는 실질적으로 매트릭스 재료(122)에서 전체 영역에 걸쳐 매립되는데, 예를 들어 매트릭스 재료(122)는 예를 들어 제1 이미터 재료(124)와 매트릭스 재료의 동시 증발 공정에 의해 제1 이미터 재료(124)로 도핑된다. 제2 이미터 재료(126)는 예를 들어, 쉐도우 마스크 공정, 스크린 프린팅 공정, 패드 프린팅 공정 또는 매트릭스 재료 상에 제2 이미터 재료의 잉크젯 프린팅 공정에 의한 동시 증발에 의해 매트릭스 재료(122)에서 제1 이미터 재료(124)와 함께 제1 디스플레이 영역(102)에만 매립된다.
환언하면: 다양한 실시예에서, 예를 들어 형광성 이미터 재료와 같은 제2 이미터 재료(126)로 도핑된 예를 들어 인광성 이미터 재료와 같은 제1 이미터 재료(124)를 갖는 이미터층은, 이미터층(112)에서의 제1 이미터 재료(124)의 부피 분율이 이미터층(112)에서의 제2 이미터 재료(126)의 부피 분율보다 더 크다는 것을 의미한다. 따라서, 제1 이미터 재료(124)는 이미터층 내의 이미터 재료 관련해서 다수 성분이고, 제2 이미터 재료(126)는 소수 성분이다. 예를 들어, 제2 이미터 재료(126)의 부피 분율은 제1 이미터 재료(124)의 부피 분율의 0.5배보다 작고, 예를 들어 0.25배보다 작고, 예를 들어 0.1배보다 작고, 예를 들어 0.05배보다 작고, 예를 들어 0.025배보다 작고, 예를 들어 0.01배보다 작고, 예를 들어 0.001배보다 작고, 예를 들어 0.0001배보다 작다. 이를 통해, 제1 이미터 재료(124)를 통한 제2 이미터 재료(126)의 여기가 가능해진다.
매트릭스 재료(122)는 제1 이미터 재료(124)보다 더 크거나 또는 더 작은 이미터층에서의 부피 분율을 가질 수 있다.
다양한 개선예에서 매트릭스 재료(122)는 모노머 유기 분자 또는 폴리머로 이루어지거나, 또는 이러한 것들을 포함한다. 고분자 매트릭스 재료의 예시로는 폴리올레핀[예를 들어 고밀도 또는 저밀도의 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)], 폴리염화비닐(PVC), 폴리스티렌(PS), 폴리에스테르, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에테르설폰(PES), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리이미드(PI), 폴리에테르케톤(PEEK), 폴리실록산, 예를 들어 폴리디메틸실록산(PDMS)이 있다.
이하에 열거된 이미터 재료들에 추가적으로 또는 대안적으로, 다른 예시적인 실시예들에서 용도에 따라 다른 적당한 이미터 재료들이 또한 마찬가지로 제공된다는 점을 지적해야 한다.
제1 인광성 이미터 재료(124) 및 제2 형광성 이미터 재료(126)는 예를 들어 염료 및 인광체의 자블론스키(Jablonski) 다이어그램에 의해, 염료 및 인광체에 대한 통상적인 테이블 시스템에 의해 서로에 대해 선택될 수 있다.
다양한 실시예에서, 제1 이미터 재료(124)는 인광성 재료를 포함한다: 적절한 제1 이미터 재료(124)의 구체적인 예시는 다음과 같다 : Bis(3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl-(2-carboxypyridyl)iridium(III) (FIrPic) ; Bis(2,4-difluorophenylpyridinato)tetrakis(1-pyrazolyl)borate iridium(III) (FIr6) ; fac-iridium(III) tris(1-phenyl-3-methylbenzimidazolin-2-ylidene- C,C2') (fac-Ir(Pmb)3) ; mer-iridium(III) tris(l-phenyl-3-methylbenzimidazolin-2-ylidene-C,C2') (mer-Ir(Pmb)3) ; Bis(2,4-difluorophenylpyridinato)(5-(pyridin-2-yl)-1Η-tetrazolate)iridium(III) (FIrN4) ; Bis(3-trifluoromethyl-5-(2-pyridyl)pyrazole)((2,4- difluorobenzyl)diphenylphosphinate)iridium(III) (Ir(fppz)2(dfbdp)) ; Bis(3-trifluoromethyl-5-(2-pyridyl)pyrazolate) (benzyldiphenylphosphinate)iridium(III) (Ir(fppz)2(bdp)) ; Bis(1-(2,4-difluorobenzyl)-3- methylbenzimidazolium)(3-(trifluoromethyl)-5-(2-pyridyl)-1,2,4-triazolate)iridium(III) (Ir(fptz)(dfbmb)2) ; Bis(4',6'-difluorophenylpyridinato)(3,5bis(trifluoromethyl)-2(2'- pyridyl)pyrrolate) Iridium(III) (Ir(dfppy)2(fpy)) ; Bis(4',6'-difluorophenylpyridinato)(3-(trifluoromethyl)-5-(2-pyridyl)-1,2,4-triazolate) Iridium(III) (Ir(dfppy)2(fptz)) ; fac-tris[(2,6-diisopropylphenyl)-2-phenyl-lHimidazol[e]iridium(III) (fac-Ir(iprpmi)3) ; fac-tris(1-phenyl-3 -methylimidazolin-2-ylidene-C,C(2)' iridium(fac-Ir(pmi)3) ; mer-tris(1-phenyl-3-methylimidazolin-2-ylidene-C,C(2)'iridium (mer-Ir(pmi)3) ; Bis (1-(4-fluorophenyl)-3-methylimdazoline-2-ylidene-C,C2') (3,5-dimethyl-2- (1H-pyrazol-5-yl)pyridine) Iridiunm (III) ((fpmi)2Ir(dmpypz)) ; Bis (1-(4-methylphenyl)-3-methylimdazolin-2-ylidene-C,C2') (3,5- dimethyl-2-(1H-pyrazol-5-yl) pyridine) Iridium(III) ((mpmi) 2Ir (dmpypz)) fac-Tris (1,3-diphenyl-benzimidazolin-2-ylidene-C,C2') Iridium (III) (fac-Ir(dpbic)3) ; Bis (1-(4-fluorophenyl)-3-methylimdazoline-2-ylidene-C,C2') (2-(5-trifluoromathyl-2H-pyrazol-3-yl)-pyridine) Iridiunm (III) ((fpmi) 2Ir (tfpypz)) ; Bis (1-(4-fluorophenyl)-3- methylimdazoline-2-ylidene-C,C2') (2-(lH-imidazol-2-yl)pyridine) Iridiunm (III) ((fpmi)2Ir(pyim)) ; Bis (1-(4-fluorophenyl)-3-methylimdazoline-2-ylidene-C,C2') (2-(2H-pyrazol-3-yl) -pyridine) Iridiunm (III) ( (fpmi)2Ir(pypz) ) ; Bis (1-(4-methylphenyl)-3-methylimdazolin-2-ylidene-C,C2') (2-(2H-pyrazol-3-yl)-pyridine) Iridium (III) ((mpmi) 2Ir (pypz) ) ; Bis (1-phenyl-3-methylimdazolin-2-ylidene-C,C2') (2- (2H-pyrazol-3-yl)-pyridine) Iridium (III)((pmi)2Ir(pypz)), PtOEP, 다른 백금 착물, 다른 이리듐 착물, 루테늄 착물, 팔라듐 착물, 금 착물, 구리 착물, 오스뮴 착물, 유로퓸 착물, 란탄 계열 중심 원자와의 다른 착물.
다양한 개선예에서, 제2 이미터 재료(126)는 예를 들어 적어도 형광성 재료를 포함하거나 또는 이로부터 형성되는데, 예를 들어 다음의 유기 염료 등급 중 하나로부터 형성된다: 아크리딘, 아크리돈, 안트라키논, 안트라센, 시아닌, 댄실, 스쿠아릴리움, 스피로피란, 붕소-디피로메탄(BODIPY), 페릴렌, 피렌, 나프탈렌, 플라빈, 피롤, 포르피린 및 그 금속 착화물, 디아릴메탄, 트리아릴메탄, 니트로, 니트로소, 프탈로시아닌, 퀴논, 아조, 인도페놀, 옥사진, 옥사존, 티아진, 티아졸, 크산텐, 플루오렌, 플루론, 피로닌, 로다민, 쿠마린.
제2 전극층(116)은 반사성으로 형성될 수 있다. 제2 전극층(116)은 전기 전도성 재료, 예를 들어 금속을 포함한다. 적합한 금속은 예를 들어 Ag, Pt, Au, Mg, Al, Ba, In, Ca, Sm 또는 Li 및 이들의 화합물, 조합 또는 합금이다.
대안적으로, 제2 전극층(116)은 이미터층(112)에 의해 방출되고 그리고/또는 흡수되는 광에 대해 투명하게 형성된다.
대안적으로 또는 추가적으로, 제2 전극층(116)은 이하의 재료들 중 하나의 투명 전도성 산화물을 포함한다: 예를 들어 금속 산화물: 예를 들어 산화아연, 산화주석, 산화카드뮴, 산화티타늄, 산화인듐 또는 산화인듐주석(ITO). 대안적으로 또는 추가적으로 포함한다. 제2 전극층은 단일층 내지 500 nm의 범위, 예를 들어 25 nm 내지 250 nm 미만, 예를 들어 50 nm 내지 100 nm의 범위의 층두께를 갖는다.
또한, 발광 소자(100)는 캡슐화 구조(도시되지 않음)를 포함한다. 캡슐화 구조는 유기 기능성 층구조(120)에 대해 화학적으로 반응성이거나 또는 용해되는 물질이 캡슐화 구조를 통해 유기 기능성 층구조(120) 내로 확산되는 것에 대해 발광 소자(100)가 기밀식으로 밀봉되도록 형성된다. 환언하면: 유기 기능성 층구조(120)는 예를 들어 물, 황, 산소 및/또는 그 화합물과 같은, 유기 기능성 층구조(120)에 해로운 적어도 물질의 확산에 대해 캡슐화 구조에 의해 기밀식으로 밀봉된다.
기밀식으로 밀봉된 캡슐화 구조는 약 10-1 g/(m2d) 미만, 예를 들어 약 10-4 g/(m2d) 내지 약 10-10 g/(m2d) 범위, 예를 들어 약 10-4 g/(m2d) 내지 약 10-6 g/(m2d) 범위의 물 및/또는 산소에 대한 확산 속도를 갖는다. 물에 대해 기밀식으로 밀봉된 물질 또는 기밀식으로 밀봉된 혼합물은 세라믹, 금속 및/또는 금속 산화물을 갖거나 또는 이로부터 형성된다.
다양한 개선예에서 캡슐화 구조는 배리어 얇은층, 아웃커플링층, 연결층, 게터(getter) 및/또는 커버를 포함한다. 캡슐화 구조는 제1 전극층(108), 유기 기능성 층구조(120) 및 제2 전극층(116)을 둘러싸고 있다.
배리어 얇은층은 이하의 재료들 중 하나를 포함하거나 또는 이로부터 형성된다: 산화알루미늄, 산화아연, 산화지르코늄, 산화티탄, 산화하프늄, 산화탄탈, 산화란탄, 산화규소, 질화규소, 탄화규소, 산화질화규소, 산화인듐주석 , 산화인듐아연, 알루미늄 도핑된 산화아연, 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드), 나일론 66, 및 이들의 혼합물 및 합금.
인/아웃 커플링층은 전자기 복사에 대해 매트릭스 및 여기에 분포된 산란 중심을 가지며, 인/아웃 커플링층의 평균 굴절률은 전자기 복사가 방출되는 층의 평균 굴절률보다 더 크거나 또는 더 작다. 또한, 유기 광전자 조립체 내에 하나 이상의 반사 방지층(예를 들어, 제2 배리어 얇은층과 조합됨)이 추가로 제공될 수 있다.
연결층은 접착제 또는 바니시(varnish)로 형성된다. 개선예에서, 투명 재료로 이루어진 연결층은 전자기 복사를 산란시키는 입자, 예를 들어 광산란 입자를 포함한다. 이를 통해, 연결층은 산란층으로서 작용하여, 색각 지연(color angle delay) 및 아웃 커플링 효율의 향상을 가져온다.
일 개선예에서, 제2 전극층(116)과 연결층 사이에는 또한 전기 절연층(도시되지 않음)이 형성되는데, 예를 들어 SiN 이고, 예를 들어 대략 300 nm 내지 대략 1.5 ㎛ 범위의 층두께로, 예를 들어 대략 500 nm 내지 대략 1 ㎛ 범위의 층두께로 하여, 예를 들어 습식 케미컬 공정 동안 전기적으로 불안정한 재료를 보호할 수 있다.
게터를 갖는 층은 전기적 활성 영역에 해로운 물질, 예를 들어 수증기 및/또는 산소를 흡수하고 결합하는 재료를 포함하거나 또는 이로부터 형성된다. 게터는 예를 들어 제올라이트-유도체를 포함하거나 또는 이로부터 형성된다. 게터를 갖는 층은 약 1 ㎛보다 큰 층두께, 예를 들어 수 ㎛의 층두께를 갖는다.
연결층 상에 또는 위에 커버가 형성되거나 또는 배치된다. 커버는 연결층에 의해 제2 전극층(116)과 연결되고 유해 물질로부터 제1 전극층(108), 유기 기능성 층구조(120) 및 제2 전극층(116)을 보호한다. 커버는 예를 들어 유리 커버, 금속 포일 커버 또는 밀봉된 플라스틱 필름 커버이다. 유리 커버는 예를 들어 유기 광전자 부품의 기하학적인 에지 영역에서 종래의 유리 솔더(solder)에 의한 프릿 결합[유리 프릿 본딩/유리 솔더링/밀봉 유리 본딩(glass frit bonding/glass soldering/seal glass bonding)]에 의해 연결된다.
또한, 발광 소자(100)가 소자-외부 전기 에너지원(도시되지 않음)과 연결될 수 있게 하는 접촉 표면이 제공될 수 있다. 접촉 표면은 캡슐화 구조 외부에 배치되고, 예를 들어 전기 전도성 및 전기적 도전성 연결층에 의해, 캡슐화 구조를 통해 전극층(108, 116)과 전기적으로 연결된다. 전기적 도전성 연결층은 예를 들어 층 시퀀스를 포함하는데, 예를 들어 Mo/Al/Mo; Cr/Al/Cr 또는 Ag/Mg를 포함하고; 또는 단일 층, 예를 들어 Al으로 형성된다.
제1 전극층(108)에 연결된 제1 접촉 표면에 제1 전위가 인가될 수 있다. 제1 전위는 소자-외부 전기 에너지원, 예를 들어 전류원 또는 전압원에 의해 제공된다. 대안적으로, 제1 전위는 전기 전도성 캐리어(106)에 인가되고, 캐리어(106)를 통해 간접적으로 제1 전극층(108)에 전기적으로 공급된다. 제1 전위는 예를 들면 접지 전위 또는 다른 사전 설정된 기준 전위이다.
제2 전극층(116)에 연결된 제2 접촉 표면에 제2 전위가 인가될 수 있다. 제2 전위는 제1 전위와 동일하거나 또는 다른 소자-외부 전기 에너지원에 의해 제공된다. 제2 전위는 제1 전위와 상이하다. 제2 전위는 예를 들어 소정의 값을 갖는데, 예를 들면, 제1 전위와의 차가 약 1.5 V 내지 약 20 V의 범위의 값, 예를 들면 약 2.5 V 내지 약 15 V의 범위의 값, 예를 들면 약 3 V 내지 약 12 V의 범위의 값을 갖는다.
다양한 개선예에서, 물리적으로 직접 접촉하지 않고 서로 간접적으로 전기적으로 연결되는 개별 전기적 도전성 층은 전기적 절연 구조에 의해 서로 물리적으로 분리된다. 절연 구조는 예를 들어 레지스트를 갖거나 또는 이로부터 형성되는데, 예를 들어 폴리이미드이다.
도 2는 예를 들어 상술된 발광 소자의 이미터층에 제공되는 바와 같이, 다양한 개선예에 따른 발광 소자의 제1 이미터 재료(124) 및 제2 이미터 재료(126)에 대한 자블론스키 스킴(scheme)(200) 또는 자블론스키 다이어그램(200)을 개략적으로 도시한다.
제1, 제2 또는 제3 여기 상태에 대한 다음의 설명은 오직 여기 프로세스를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 서로에 대한 또는 설명되지 않은 다른 상태 및/또는 전이 프로세스에 대한 여기 상태의 에너지 위치를 나타내기 위한 것이 아니다.
제1 이미터 재료(124)는 바닥 상태[S0(1)]를 갖는다. 바닥 상태[S0(1)]는, 예를 들면, 단일항 상태이다. 또한, 제1 이미터 재료(124)는 제1 여기 상태를 갖는다. 제1 여기 상태는 예를 들어 삼중항 상태[T1(1)]이다. 다양한 실시예에서, 이 상태는 또한 더 높은 다중도(multiplicity)를 가질 수 있고, 예를 들어 5중항 또는 7중항 상태일 수도 있다. 제1 이미터 재료(124)는 인광성일 수 있다. 제1 전자기 복사(128)는 제1 여기 상태[T1(1)]로부터 바닥 상태[S0(1)]로의 전이(도 2에서 화살표(202)에 의해 도시됨) 시에 발생된다. 환언하면: 제1 전자기 복사(128)는 인광성 복사이다.
제1 이미터 재료(124)는 또한 제2 여기 상태 [Sn(1)]을 갖는다. 제2 여기 상태[Sn(1)]는, 예를 들면, 단일항 상태이다. 제2 여기 상태[Sn(1)]는 에너지적으로 제1 여기 상태[T1(1)] 위에 위치된다. 예를 들어, 전자는 높은 삼중항 밀도(높은 개수의 점유된 삼중항 상태)에서 삼중항-삼중항 소멸(TTA)에 의해 제1 여기 상태[T1(1)]로부터 특히 제2 여기 상태[Sn(1)]로 전이될 수 있다(도 2에서 화살표(204)로 도시됨). 여기서 이는 제2 여기 상태[Sn(1)]에 추가하여 더 높은 다중도의 추가 상태가 발생하는 2분자 프로세스일 수 있다.
제1 이미터 재료(124)는 또한 제3 여기 상태[S1(1)]를 갖는다. 제3 여기 상태[S1(1)]는, 예를 들면, 단일항 상태이다. 제3 여기 상태[S1(1)]는 에너지적으로 제2 여기 상태[Sn(1)]와 제1 여기 상태[T1(1)] 사이에 위치된다. 전자는 내부 변환에 의해, 즉, 복사 없이, 제2 여기 상태로부터 제3 여기 상태로 전이될 수 있다(도 2에서 화살표(206)로 도시됨).
제2 이미터 재료(126)는 바닥 상태[S0(2)]를 갖는다. 바닥 상태[S0(2)]는 예를 들어, 단일항 상태이다. 또한, 제2 이미터 재료(126)는 여기 상태[S1(2)]를 갖는다. 여기 상태[S1(2)]는, 예를 들면, 단일항 상태이다. 제2 이미터 재료(126)는 형광성일 수 있다. 제2 이미터 재료(126)의 여기 상태[S1(2)]로부터 제2 이미터 재료의 바닥 상태[S0(2)]로의 전이(도 2에서 화살표(210)로 도시됨) 시에 제2 전자기 복사(130)가 발생된다. 환언하면: 제2 전자기 복사(130)는 형광성 복사이다.
제2 이미터 재료(126)의 여기 상태[S1(2)]는 에너지적으로 제1 이미터 재료(124)의 제2 여기 상태[Sn(1)] 및/또는 제3 여기 상태[S1(1)]와 제1 이미터 재료(124)의 여기 상태[T1(1)] 사이에 위치된다. 제2 이미터 재료(126)가 예를 들어 제1 디스플레이 영역(102)(도 1 참조)에서 제1 이미터 재료(124)와 공간적으로 근접할 때, 제1 이미터 재료(124)의 제3 여기 상태[S1(1)]로부터 제2 이미터 재료(126)의 여기 상태[S1(2)]로의 전자의 전이(도 2에서 화살표(208)로 도시됨)가 발생할 수 있다. 환언하면: 제2 이미터 재료(126)는 제1 이미터 재료(124)의 캐스케이드형 여기 프로세스에 의해 제2 전자기 복사(130)를 방출하고, 제1 전극층(108)으로부터 유기 기능성 층구조(120)를 통해 제2 전극층(116)으로의 전류 흐름에 의해 직접 여기되지 않는다.
환언하면:
제2 이미터 재료(126)의 발광 상태[S1(2)]의 점유는 제1 이미터 재료(124)의 제1 여기 상태[T1(1)]로부터 제2 여기 상태[Sn(1)]로의 전이(204) 시에 삼중항-삼중항 소멸의 개념이 사용됨으로써 달성된다. 제1 이미터 재료(124)는 발광하는 제1 여기 상태[T1(1)]가 바닥 상태[S0(1)]보다 더 높은 다중도를 갖도록 선택되는데, 예를 들어, 제1 이미터 재료(124)는 인광성 감쇠 시간이 긴 삼중항 이미터이다. 인광성 감쇠 시간은 예를 들어 10 ㎲보다 크고, 예를 들어 50 ㎲보다 크고, 예를 들어 100 ㎲보다 크고, 예를 들어 1 ms보다 크다. 이러한 감쇠 시간은 예를 들면, 제1 이미터 재료(124)로서 PtOEP 또는 유로퓸 화합물에 의해 구현될 수 있다.
높은 전류 밀도를 갖는 전류의 경우, 제1 이미터 재료(124)의 제1 여기 상태[T1(1)]로부터의 긴 감쇠 시간 때문에, 더 이상 모든 형성된 삼중항(제1 여기 상태[T1(1)]의 분자)이 복사를 방사하면서 감쇠될 수 있는 것은 아니다. 삼중항은 더 높은 에너지 상태(다른 스핀-다중도의 여기 상태에 있는 분자)의 형성 하에, 바람직하게는 상호간에 상쇄된다. 이를 통해, 부분적으로 제1 이미터 재료(124)에서 여기 및 비-발광 단일항 상태[Sn(1)]의 분자가 생성된다. 이러한 프로세스를 TTA(triplet-triplet annihilation)라고 언급한다. 상태[Sn(1)]는 계속해서 예를 들어 내부 변환에 의해 동일한 스핀 다중도를 갖는 에너지적으로 더 낮은 상태[S1(1)]로 전이된다. 제2 이미터 재료(126)는 제2 이미터 재료(126)가 에너지적으로 TTA 및 계속해서 내부 변환에 의해 생성된 상태[Sn(1)] 아래의, 즉, 에너지적으로 제2 여기 상태[Sn(1)] 아래의 발광 여기 단일항 상태[S1(2)]를 갖도록 제1 이미터 재료(124)에 대해 선택된다. 그 후 제2 이미터 재료(126)의 여기 상태[S1(2)]가 Sn(1)으로부터 분자간 에너지 전달 프로세스에 의해 점유되고, 계속해서 제2 전자기 복사(130)의 방출에 의해 복사를 방사하면서 감쇠될 수 있다(즉, 전자는 전자기 복사를 방출하면서 에너지가 낮은 상태에 도달된다).
제2 이미터 재료(126)는 제1 여기 상태로부터 바닥 상태로의 전이(202)를 위해 제1 이미터 재료(124)보다 높은 방출 에너지(전이(210) 에너지)를 가지며, 이를 통해 제1 디스플레이 영역(102)에서 발광된 광의 색은 변화되는데, 예를 들어 적색과 같은 제1 전자기 복사(128)와 예를 들어 녹색과 같은 제2 전자기 복사(130)의 중첩에 의해 예를 들어 황색광과 같은 혼합광(132)이 형성된다. 예를 들어, 1 mA/㎠ 이하의 전류 밀도에서는 제1 이미터 재료(124)의 제1 여기 상태[T1(1)]로부터의 방출만이 현저하게 발생하고, 1 mA/㎠ 의 전류 밀도 이상에서는, 예를 들어 10 mA/㎠ 이상에서는, 제2 이미터 재료(126)의 여기 상태로부터의 방출도 또한 발생된다.
환언하면:
발광 소자(100)는 이미터층(112)을 포함한다. 이미터층(112)은 제1 이미터 재료(124) 및 제2 이미터 재료(126)를 포함한다. 이미터층(112)은 적어도 사전 설정된 제1 디스플레이 영역(102) 및 제2 디스플레이 영역(104)을 포함한다. 제1 디스플레이 영역(102)은 제1 이미터 재료(124) 및 제2 이미터 재료(126)를 포함한다. 제2 디스플레이 영역(104)은 제1 이미터 재료(124)를 포함하고, 실질적으로 제2 이미터 재료(126)가 없다. 제1 이미터 재료(124)는 적어도 제1 여기 상태[T1(1)] 및 제2 여기 상태[S1(1)]를 가지며, 여기서 제2 여기 상태[S1(1)]는 에너지적으로 제1 여기 상태[T1(1)] 위에 있고, 전자가 제1 이미터 재료(124)의 제1 여기 상태[T1(1)]로부터 바닥 상태[S0(1)]로 전이(202)될 때 제1 전자기 복사(128)가 방출된다. 제2 이미터 재료(126)는 적어도 여기 상태[S1(2)]를 가지며, 여기서 전자가 제2 이미터 재료(126)의 여기 상태[S1(2)]로부터 제2 이미터 재료(126)의 바닥 상태[S0(2)]로 전이(210)될 때 제2 전자기 복사(130)가 방출된다. 제2 이미터 재료(126)의 여기 상태[S1(2)]의 점유는 실질적으로 제1 이미터 재료(124)의 제2 여기 상태[S1(1)]로부터 제2 이미터 재료(126)의 여기 상태[S1(2)]로의 에너지 전달(208)에 의해 수행된다. 따라서, 제1 전자기 복사(128) 및 제2 전자기 복사(130)의 혼합광(132)이 제1 디스플레이 영역(102)으로부터 방출될 수 있다. 제2 디스플레이 영역(104)으로부터 방출될 수 있는 광은 실질적으로 제2 전자기 복사(130)가 없다.
일 개선예에 따르면, 또한 제1 이미터 재료(124)는 에너지적으로 제2 여기 상태[S1(1)] 위에 있는 적어도 제3 여기 상태[Sn(1)]를 갖고, 여기서 제2 여기 상태[S1(1)]는 제3 여기 상태[Sn(1)]로부터 예를 들어 내부 변환에 의해 점유된다.
일 개선예에 따르면, 제3 여기 상태[Sn(1)]는 제1 여기 상태[T1(1)]의 2분자 ??칭 프로세스(quenching process)에 의해 점유된다.
일 개선예에 따르면, 이미터층(112)은 매트릭스 재료(122)를 포함하며, 제1 이미터 재료(124) 및 제2 이미터 재료(126)가 매트릭스 재료(122) 내에 분포되어 있다.
다양한 개선예에서, 제2 디스플레이 영역(104)에 의해 방출 가능한 광은 실질적으로 제1 전자기 복사(128)만을 포함한다.
다양한 개선예에서, 제2 이미터 재료(126)의 여기 상태[S1(2)]의 에너지 준위는 에너지적으로 제1 이미터 재료(124)의 제1 여기 상태[T1(1)]의 에너지 준위와 제2 여기 상태[S1(1)]의 에너지 준위 사이에 위치한다.
다양한 개선예에서, 제2 이미터 재료(126)의 여기 상태[S1(2)]와 제2 이미터 재료(126)의 바닥 상태[S0(2)] 간의 에너지 차는 제1 이미터 재료(124)의 제1 여기 상태[T1(1)]와 제1 이미터 재료(124)의 바닥 상태[S0(1)] 간의 에너지 차보다 더 크다.
다양한 개선예에서, 제1 디스플레이 영역(102)과 제2 디스플레이 영역(104)은 서로 나란히 배치된다.
다양한 개선예에서, 제1 이미터 재료(124)는 인광성 재료이고, 제1 전자기 복사(128)는 인광성 광이다.
다양한 개선예에서, 제2 이미터 재료(126)는 형광성 재료이고, 제2 전자기 복사(130)는 형광성 광이다.
다양한 개선예에서, 제1 디스플레이 영역(102) 및 제2 디스플레이 영역(104)은 발광 소자(100)의 통전 동작 시의 배치에 의해 사전 설정된 정보가 디스플레이될 수 있도록 서로에 대해 배치된다. 다양한 개선예에서, 상기 배치는 문자, 그림, 로고, 표의 문자(ideogram) 및/또는 기호의 형태를 형성한다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 발광 소자의 상이한 동작 모드(300, 310, 320)를 도시한다. 도 3에 도시된 발광 소자는 전술한 발광 소자에 실질적으로 대응될 수 있다.
도 3에 도시된 동작 모드(300, 310, 320)에서, 전류는 제1 전극층(108)으로부터 유기 기능성 층구조(120)를 통해 제2 전극층(116)으로 그리고/또는 그 역으로 흐른다. 전류의 전류 흐름은 발광 소자의 전극층(108, 116)에 전기적으로 연결된 소자-외부 전기 에너지원에 의해 발생된다. 전류는 발광 소자의 이미터층이 전자기 복사를 방출하는 방식으로 동작 모드(300, 310, 320)에서 각각의 경우에 설치된다.
다양한 개선예에서, 제1 디스플레이 영역(102) 내의 제2 이미터 재료(126)는 매트릭스 재료(122) 내에 균일하게 분포된다(예를 들어, 도 3에 도시됨). 대안적으로, 제2 이미터 재료(126)는 제1 디스플레이 영역(102)에서 매트릭스 재료(122) 내에 불균일하게 분포된다(예를 들어, 도 4에 도시됨).
이미터층(120)은, 예를 들면, 제1 디스플레이 영역(102)이 제2 디스플레이 영역(104)에 의해 둘러싸인 십자 형상을 갖도록 구성되어, 십자 기호 또는 플러스 기호가 정보로서 전기적으로 스위칭 가능하게 디스플레이될 수 있다.
제1 동작 모드(300)에서, 전류는 제1 이미터 재료(124)가 예를 들어 약하게 또는 낮은 강도로 제1 전자기 복사(128)를 방출하도록 설정된다. 제2 이미터 재료는 실질적으로 여기되지 않는다. 예를 들어, 제1 동작 모드(300)의 전류는 낮아서, 제1 이미터 재료(124)의 제1 여기 상태에서의 삼중항 밀도가 낮아서, 제2 이미터 재료(126)의 여기가 실질적으로 발생되지 않는다(또한 도 2 참조). 따라서, 제1 동작 모드(300)에서, 발광 소자에 의해 제1 디스플레이 영역(102) 및 제2 디스플레이 영역(104)으로부터 실질적으로 제1 전자기 복사(128)만이 방출된다.
제2 동작 모드(310)에서, 제1 이미터 재료(124)가 제1 전자기 복사(128)를 방출하고 제2 이미터 재료(126)의 일부가 여기되어 제2 전자기 복사(130)를 방출하도록 전류가 설정된다(또한 도 2 참조). 예를 들어, 전류, 예를 들어, 전압, 전류 세기 및/또는 전류 밀도는 제1 동작 모드(300)에서보다 제2 동작 모드(310)에서 더 크다. 따라서, 제2 동작 모드(310)에서 발광 소자에 의해 제1 디스플레이 영역(102)으로부터 제1 전자기 복사(128) 및 제2 전자기 복사(130)의 혼합광(132)이 발광되고, 제2 디스플레이 영역(104)으로부터는 실질적으로 제1 전자기 복사(128)만이 방출된다.
환언하면: 제1 동작 모드(300)에서는, 발광 소자의 디스플레이 영역의 구조화가 발광 소자에 의해 방출된 전자기 복사에 대해 광학적으로 가시적이지 않다. 제2 동작 모드(310)에서는, 제1 디스플레이 영역(102)으로부터 제1 전자기 복사(128) 및 제2 전자기 복사(130)를 갖는 혼합광(132)이 방출되고, 제2 디스플레이 영역(104)으로부터 실질적으로 제1 전자기 복사(128)만이 방출됨으로써, 발광 소자의 디스플레이 영역의 구조화는 광학적으로 가시적이다. 제1 디스플레이 영역(102)과 제2 디스플레이 영역(104) 사이에는, 이에 따라 전류에 의해 광학적으로 가시적인 콘트라스트, 예를 들면 색 콘트라스트, 휘도 콘트라스트, 채도 콘트라스트 등이 생성된다.
제3 동작 모드(320)에서는, 제2 동작 모드(310)에 대해, 전류의 특성의 추가적 변화에 의해, 예를 들어, 전압, 전류 밀도 및/또는 전류 세기의 증가에 의해, 제1 디스플레이 영역(102)과 제2 디스플레이 영역(104) 사이의 광학적으로 가시적인 콘트라스트가 더욱 증폭될 수 있는데, 예를 들어, 제1 디스플레이 영역(102) 및 제2 디스플레이 영역(104)으로부터 방출된 광의 색도 좌표 차이가 증가될 수 있다. 예를 들어, 전류의 더 큰 전류 세기에 의해, 제1 이미터 재료(124)의 제1 여기 상태의 삼중항 밀도가 증가될 수 있다. 이를 통해, 혼합광(132)에서의 제2 전자기 복사(130)의 비율이 증가될 수 있다. 제1 전자기 복사(128) 및 제2 전자기 복사(130)가 상이한 색도 좌표를 갖는 경우, 보다 큰 전류 세기에 의해 혼합광(132)에서의 제2 전자기 복사(130)의 비율은 증가될 수 있으며, 이를 통해 혼합광(132)의 색도 좌표가 시프트된다.
환언하면: 전류 밀도를 갖는 전류가 이미터층을 통해 형성됨으로써, 제1 디스플레이 영역 및 제2 디스플레이 영역을 갖는 이미터층을 갖는 상술된 발광 소자를 동작시킬 수 있다[제1 동작 모드(300)]. 전류 밀도에서, 제1 이미터 재료는 제1 전자기 복사를 방출하고, 제2 이미터 재료는 비-방출성인데, 즉, 제2 이미터 재료의 여기 상태는 점유되지 않거나 또는 현저하게 점유되지 않는다.
또한, 발광 소자의 동작은 제1 전류 밀도를 제2 전류 밀도로 변화시키는 단계[제2 동작 모드(310) 및/또는 제3 동작 모드(320)]를 포함할 수 있으며, 여기서 제2 전류 밀도에서 제1 이미터 재료는 제1 전자기 복사를 방출하고, 제2 이미터 재료는 제2 전자기 복사를 방출한다.
도 4는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 발광 소자의 상이한 동작 모드(400, 410, 420)를 도시한다. 도 4에 도시된 발광 소자는 실질적으로 상술한 발광 소자에 대응될 수 있다.
도 4에 도시된 동작 모드(400, 410, 420)에서 전류는 도 3에서 설명된 바와 같이 발광 소자를 통해 흐른다.
도 3에 도시된 발광 소자의 실시예와 다르게, 도 4에 도시된 실시예는 제1 디스플레이 영역(102)에서 제2 이미터 재료(126)의 불균일한 분포를 갖는다. 제2 이미터 재료(126)의 불균일한 분포는 예를 들어 매트릭스에서 제2 이미터 재료(126)의 (도 4에서 화살표(402, 408)에 의해 강도 구배로 도시되는) 밀도수 구배(number density gradient)를 갖는다. 이미터층은, 예를 들어, 제2 이미터 재료(126)의 밀도수가 제1 디스플레이 영역(102)의 중심(404)으로부터 제1 디스플레이 영역(102)의 에지(406)로 감소하도록 구조화되어 형성된다.
환언하면: 다양한 개선예에서, 제1 디스플레이 영역(102)은 매트릭스 재료(122)에서 제2 이미터 재료(126)의 밀도수 구배를 갖는다. 밀도수 구배에 의해, 제2 전자기 복사의 강도 구배(402, 408)가 제1 디스플레이 영역(102)에서 구현될 수 있다.
제1 디스플레이 영역에서 제2 이미터 재료의 불균일한 분포를 갖는 발광 소자의 제1 동작 모드(400)에서, 전류는 도 3에서 제1 동작 모드(300)에서와 같이 설정된다.
제2 동작 모드(410)에서, 전류는 도 3에서 제2 동작 모드(310)에서와 같이 설정된다. 제1 디스플레이 영역(102)에서 이미터층(120)의 매트릭스 재료 내에서 제2 이미터 재료(126)의 불균일한 분포에 의해, 불균일한 혼합광(132)이 제1 디스플레이 영역(102)에서 방출된다. 환언하면: 혼합광(132)은 제1 디스플레이 영역(102)에서 불균일성을 갖는데, 예를 들어 국소적 색도 좌표 콘트라스트, 예를 들어 색도 좌표의 분포를 갖는다. 예를 들어 제1 디스플레이 영역(102)에서 제2 이미터 재료(126)의 밀도수 구배에 상응하게 혼합광(130)에서의 제2 전자기 복사(130)의 비율은 변화하여, 예를 들어 제1 디스플레이 영역(102)에 대해 측방향의 색도 좌표 구배(402)를 갖는 혼합광(132)이 제1 디스플레이 영역(102)에 생성된다. 제2 전자기 복사의 강도 구배는 여기서 혼합광의 색도 좌표 구배를 야기한다.
제3 동작 모드(420)에서, 전류는 도 3에서 제3 동작 모드(320)에서와 같이 설정된다. 제1 전자기 복사(128) 및 제2 전자기 복사(130)가 상이한 색도 좌표를 갖는 경우, 혼합광(132)에서의 제2 전자기 복사(130)의 비율은 보다 큰 전류 세기에 의해 증가될 수 있으며, 이를 통해 예를 들어 색도 좌표 구배(408)를 갖는 혼합광(132)의 가시성 또는 강도가 증폭될 수 있다.
환언하면: 전류 밀도를 높게 하면, 발광 소자의 디스플레이 영역에 색 구배를 구현할 수 있다. 디스플레이될 정보, 예를 들어 디스플레이될 기호가 전류 밀도에 의해 연속적으로 전기적으로 설정 가능하게 발광 소자의 디스플레이 영역에 페이드인될 수 있다. 이러한 방식으로, (더 작은/큰) 기호 또는 추가의 나타나는 조명 영역의 변화를 통해 추가의 응용에서 제2 이미터 재료(126)에서의 밀도수 구배에 의해 상이한 정보가 디스플레이될 수 있다.
도 5는 다양한 개선예에 따른 발광 소자를 제작하는 방법의 흐름도의 일부를 도시한다.
발광 소자는 적어도 제1 디스플레이 영역 및 제2 디스플레이 영역을 갖는 이미터층으로 형성되고, 제1 디스플레이 영역은 적어도 제1 이미터 재료 및 제2 이미터 재료를 포함하며, 제2 디스플레이 영역은 제1 이미터 재료를 포함하고 실질적으로 제2 이미터 재료가 없다.
이미터층을 갖는 발광 소자를 제작하는 방법(500)에서, 이미터층을 형성하는 단계는 제1 이미터 재료 및 제2 이미터 재료로 이미터층을 형성하는 단계(502)를 포함한다. 이미터층은 적어도 사전 설정된 제1 디스플레이 영역 및 제2 디스플레이 영역으로 형성된다.
예를 들어, 이미터층을 형성하는 단계는 매트릭스 재료를 형성하는 단계(502); 및 매트릭스 재료 내에 제1 이미터 재료 및 제2 이미터 재료를 분포시키는 단계를 포함한다.
제1 디스플레이 영역에서는, 제1 이미터 재료 및 제2 이미터 재료가 예를 들어 매트릭스 재료 내에 분포되어 형성되거나, 배치되거나 또는 피착된다.
제2 디스플레이 영역에서는, 제1 이미터 재료가 예를 들어 매트릭스 재료 내에 분포되어 형성되거나, 배치되거나 또는 피착되고, 제2 디스플레이 영역, 예를 들어 제2 디스플레이 영역의 매트릭스 재료는 실질적으로 제2 이미터 재료가 없다.
제1 이미터 재료는 적어도 제1 여기 상태 및 제2 여기 상태를 포함하고, 제2 여기 상태는 에너지적으로 제1 여기 상태 위에 위치되고, 제1 이미터 재료의 제1 여기 상태로부터 바닥 상태로의 전이 시에 제1 전자기 복사가 방출된다. 제2 이미터 재료는 적어도 여기 상태를 포함하며, 제2 이미터 재료의 여기 상태로부터 제2 이미터 재료의 바닥 상태로의 전이 시에 제2 전자기 복사가 방출된다. 제2 이미터 재료의 여기 상태의 점유는 실질적으로 제1 이미터 재료의 제2 여기 상태로부터 제2 이미터 재료의 여기 상태로의 에너지 전달에 의해 수행되어, 제1 디스플레이 영역으로부터 제1 전자기 복사와 제2 전자기 복사의 혼합광이 방출될 수 있고, 제2 디스플레이 영역으로부터 방출될 수 있는 광은 실질적으로 제2 전자기 복사가 없다.
본 발명은 설명된 예시적인 실시예들에 한정되지 않는다. 예를 들어, 이미터층은, 예를 들어 제2 이미터 재료의 여기 상태로부터 제3 이미터 재료의 여기 상태로 복사 없는 전이에 의해 그리고/또는 제1 이미터 재료의 여기 상태로부터 제3 이미터 재료의 여기 상태로 복사 없는 전이에 의해, 제2 이미터 재료와 같이 여기되는 적어도 추가의 이미터 재료를 포함할 수 있다. 제3 이미터 재료는 예를 들어 제1 전자기 복사 및/또는 제2 전자기 복사와 실질적으로 다른 제3 전자기 복사를 방출할 수 있다. 제3 이미터 재료는 형광성 또는 인광성 재료일 수 있다.
100: 발광 소자
102, 104: 디스플레이 영역
106: 캐리어
108, 116: 전극층
110: 정공 수송층
112: 발광층
114: 전자 주입층
120: 유기 기능성 층구조
122: 매트릭스 재료
124, 126: 이미터 재료
128, 130: 전자기 복사
132: 혼합광
A-A: 단면도
200: 자블론스키 스킴
202, 204, 206, 208, 210: 전이
300, 310, 320, 400, 410, 420: 동작 모드
402, 408: 강도 구배
404: 중심
406: 에지
500: 방법
502: 방법 단계

Claims (16)

  1. 이미터층(112)을 갖는 발광 소자(100)에 있어서,
    · 상기 이미터층(112)은 인광성 이미터 재료(124) 및 형광성 이미터 재료(126)를 포함하고;
    · 상기 이미터층(112)은 적어도 사전 설정된 제1 디스플레이 영역(102) 및 제2 디스플레이 영역(104)을 포함하고,
    o 상기 제1 디스플레이 영역(102)은 상기 인광성 이미터 재료(124), 및 형광성 이미터 재료(126)를 갖는 도핑을 포함하며;
    o 상기 제2 디스플레이 영역(104)은 상기 인광성 이미터 재료(124)를 포함하고, 실질적으로 상기 형광성 이미터 재료(126)가 없으며;
    · 상기 인광성 이미터 재료(124)는 적어도 제1 여기 상태[T1(1)] 및 제2 여기 상태[S1(1)]를 포함하고, 상기 제2 여기 상태[S1(1)]는 에너지적으로 상기 제1 여기 상태[T1(1)] 위에 위치되고, 상기 인광성 이미터 재료(124)의 제1 여기 상태[T1(1)]로부터 바닥 상태[S0(1)]로의 전이(202) 시에 제1 전자기 복사(128)가 방출되고,
    · 상기 형광성 이미터 재료(126)는 적어도 여기 상태[S1(2)]를 포함하고, 상기 형광성 이미터 재료(126)의 여기 상태[S1(2)]로부터 상기 형광성 이미터 재료(126)의 바닥 상태[S0(2)]로의 전이(210) 시에 제2 전자기 복사(130)가 방출되고,
    · 상기 형광성 이미터 재료(126)의 여기 상태[S1(2)]의 점유는 실질적으로 상기 인광성 이미터 재료(124)의 제2 여기 상태[S1(1)]로부터 상기 형광성 이미터 재료(126)의 여기 상태[S1(2)]로의 에너지 전달(208)에 의해 이루어져서, 상기 제1 디스플레이 영역(102)으로부터 제1 전자기 복사(128) 및 제2 전자기 복사(130)의 혼합광(132)이 발광될 수 있고, 상기 제2 디스플레이 영역(104)으로부터 발광될 수 있는 광은 실질적으로 제2 전자기 복사(130)가 없는 것인, 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인광성 이미터 재료(124)는 에너지적으로 상기 제2 여기 상태[S1(1)] 위에 위치되는 적어도 제3 여기 상태[Sn(1)]를 더 포함하고, 상기 제2 여기 상태[S1(1)]는 상기 제3 여기 상태[Sn(1)]로부터 점유되는 것인, 발광 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제3 여기 상태[Sn(1)]는 상기 제1 여기 상태[T1(1)]의 2분자 ??칭 프로세스에 의해 점유되는 것인, 발광 소자.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 이미터층(112)은 매트릭스 재료(122)를 포함하고, 상기 매트릭스 재료(122) 내에 상기 인광성 이미터 재료(124) 및 상기 형광성 이미터 재료(126)가 분포되는 것인, 발광 소자.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 디스플레이 영역(104)으로부터 발광될 수 있는 광은 실질적으로 상기 제1 전자기 복사(128)만을 포함하는 것인, 발광 소자.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 형광성 이미터 재료(126)의 여기 상태[S1(2)]의 에너지 준위는 에너지적으로 상기 인광성 이미터 재료(124)의 제1 여기 상태[T1(1)]의 에너지 준위와 상기 제2 여기 상태[S1(1)]의 에너지 준위 사이에 위치되는 것인, 발광 소자.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 형광성 이미터 재료(126)의 바닥 상태[S0(2)]에 대한 상기 형광성 이미터 재료(126)의 여기 상태[S1(2)]의 에너지 차는 상기 인광성 이미터 재료(124)의 바닥 상태[S0(1)]에 대한 상기 인광성 이미터 재료(124)의 제1 여기 상태[T1(1)]의 에너지 차보다 더 큰 것인, 발광 소자.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 디스플레이 영역(102)과 상기 제2 디스플레이 영역(104)은 서로 나란히 배치되는 것인, 발광 소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 디스플레이 영역(102)과 상기 제2 디스플레이 영역(104)은 발광 소자(100)의 통전 동작 시의 배치에 의해 사전 설정된 정보가 디스플레이될 수 있도록 서로에 대해 배치되는 것인, 발광 소자.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배치는 문자, 그림, 로고, 표의 문자 및/또는 기호의 형태를 형성하는 것인, 발광 소자.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 형광성 이미터 재료(126)는 제1 디스플레이 영역(102)에서 상기 매트릭스 재료(122) 내에 균일하게 분포되는 것인, 발광 소자.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 형광성 이미터 재료(126)는 제1 디스플레이 영역(102)에서 상기 매트릭스 재료(122) 내에 불균일하게 분포되는 것인, 발광 소자.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 디스플레이 영역(102)은 상기 매트릭스 재료(122) 내의 제2 이미터 재료(126)의 밀도수 구배(406, 408)를 갖는 것인, 발광 소자.
  14. 이미터층(112)을 갖는 발광 소자의 제작 방법(500)에 있어서,
    인광성 이미터 재료(124) 및 형광성 이미터 재료(126)에 의한 상기 이미터층(112)의 형성 단계(502)가 실행되고;
    · 상기 이미터층(112)은 적어도 사전 설정된 제1 디스플레이 영역(102) 및 제2 디스플레이 영역(104)에 의해 형성되고,
    o 제1 디스플레이 영역(102)에서 상기 인광성 이미터 재료(124) 및 형광성 이미터 재료(126)로 된 도핑이 매트릭스 재료(122) 내에 배치되고;
    o 제2 디스플레이 영역(104)에서는 상기 인광성 이미터 재료(124)가 배치되고, 상기 제2 디스플레이 영역(104)은 실질적으로 상기 형광성 이미터 재료(126)가 없으며;
    · 상기 인광성 이미터 재료(124)는 적어도 제1 여기 상태[T1(1)] 및 제2 여기 상태[S1(1)]를 포함하고, 상기 제2 여기 상태[S1(1)]는 에너지적으로 상기 제1 여기 상태[T1(1)] 위에 위치되고, 상기 인광성 이미터 재료(124)의 제1 여기 상태[T1(1)]로부터 바닥 상태[S0(1)]로의 전이(202) 시에 제1 전자기 복사(128)가 방출되고,
    · 상기 형광성 이미터 재료(126)는 적어도 여기 상태[S1(2)]를 포함하고, 상기 형광성 이미터 재료(126)의 여기 상태[S1(2)]로부터 상기 형광성 이미터 재료(126)의 바닥 상태[S0(2)]로의 전이(210) 시에 제2 전자기 복사(130)가 방출되고,
    · 상기 형광성 이미터 재료(126)의 여기 상태[S1(2)]의 점유는 실질적으로 상기 인광성 이미터 재료(124)의 제2 여기 상태[S1(1)]로부터 상기 형광성 이미터 재료(126)의 여기 상태[S1(2)]로의 에너지 전달(208)에 의해 이루어져서, 상기 제1 디스플레이 영역(102)으로부터 상기 제1 전자기 복사(128) 및 제2 전자기 복사(130)의 혼합광(132)이 발광될 수 있고, 상기 제2 디스플레이 영역(104)으로부터 발광될 수 있는 광은 실질적으로 상기 제2 전자기 복사(130)가 없는 것인, 발광 소자의 제작 방법.
  15. 제1항 또는 제2항에 따른 발광 소자(100)의 작동 방법에 있어서,
    상기 방법은 상기 이미터층을 통하는 전류 밀도를 갖는 전류를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 전류 밀도에서 상기 인광성 이미터 재료(124)는 상기 제1 전자기 복사(128)를 방출하고, 상기 형광성 이미터 재료(126)는 비-방출성인 것인, 발광 소자의 작동 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전류 밀도를 제2 전류 밀도로 변경하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 전류 밀도에서 상기 인광성 이미터 재료(124)는 상기 제1 전자기 복사(128)를 방출하고, 상기 형광성 이미터 재료(126)는 상기 제2 전자기 복사(130)를 방출하는 것인, 발광 소자의 작동 방법.
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