KR20030091815A

KR20030091815A - 가요성 유기 발광 다이오드(ｏｌｅｄ) 영역 조명 광원 및조명기구 고정체를 갖는 조명장치

Info

Publication number: KR20030091815A
Application number: KR10-2003-0033654A
Authority: KR
Inventors: 콕로날드스티븐
Original assignee: 이스트맨 코닥 캄파니
Priority date: 2002-05-28
Filing date: 2003-05-27
Publication date: 2003-12-03
Also published as: TWI277360B; US20040160768A1; US7075226B2; EP1367677A3; EP1367677A2; CN1462161A; US20040160166A1; TW200402243A; US6771021B2; US20060197456A1; JP2004055535A; US20030222559A1

Abstract

본 발명은 평면의 가요성 기판, 상기 가요성 기판에 침착된 가요성 유기 발광 다이오드(OLED)층으로서, 이 층에 전력을 공급하기 위한 제 1 및 제 2 전극을 포함하는 가요성 OLED층, 상기 OLED층을 커버하는 가요성 캡슐화 커버, 및 상기 제 1 및 제 2 전극과 전기 접속하고, 외부 전원에 의해 제 1 및 제 2 전극에 전기 접촉하도록 캡슐화 커버 밖으로 연장하는 제 1 및 제 2 전도체를 포함하며, 이로써 공간 절약 평면 형태로 보관될 수 있는 고체 상태의 영역 조명 광원; 및 상기 광원을 곡선의 3차원 형태로 제거가능하게 수용 및 유지하기 위한 것으로, 광원을 곡선 형태로 유지하기 위한 지지체 및 제 1 및 제 2 전도체와 외부 전원 사이에 전기 접촉을 제공하기 위한 접촉부를 포함하는 조명기구 고정체를 포함하는 조명장치에 관한 것이다.

Description

가요성 유기 발광 다이오드(ＯＬＥＤ) 영역 조명 광원 및 조명기구 고정체를 갖는 조명장치{LIGHTING APPARATUS WITH FLEXIBLE OLED AREA ILLUMINATION LIGHT SOURCE AND FIXTURE}

본 발명은 영역 조명을 위한 유기 발광 다이오드의 용도에 관한 것이다.

발광 다이오드로 이루어진 고체 상태 조명장치는 견고함(robustness)과 긴 수명을 요구하는 용도에 더욱 유용하다. 예를 들어, 고체 상태 발광 다이오드(LED)는 오늘날 자동차 분야에서 용도를 갖는다. 이러한 장치는 전형적으로 점광원을 단일 모듈에 제공하는 다수의 작은 LED 장치를 특정 용도에 맞게 광을 조절하도록 적절히 설계된 유리 렌즈와 함께 조합함으로써 형성된다(참조: 예를 들어 1999년 11월 11일자로 공개된 국제특허 공개공보 제 WO 99/57945 호). 이러한 다수의 장치를 단일 영역 조명장치로 제조하고 집적하기에는 고가이고 복잡하다. 더욱이, LED 장치는 영역 조명용으로 바람직하지 않은 점광원을 제공한다.

백열등 또는 형광등 전구와 같은 종래의 조명장치는 벌키하고, 깨지기 쉬우며, 취급 및 운송에 문제가 있다. 상기 전구는 가스로 채워져 있지만, 가스관이 특히 장치의 실제 발광 영역 또는 물질에 비해 쉽게 깨지고 상당한 공간을 차지한다. 전구는 주의해서 포장해야 하고 운송을 위해 보다 큰 부피가 요구된다.

기존의 고체 상태 조명 요소는 평면이며 따라서 운송이 쉽고 운송 가격면에서 효과적일 수 있지만, 예를 들어 장식용 조명을 위한 전구에서 알 수 있듯이 다양한 종래의 3차원 형상을 갖는 조명 요소의 요건을 충족하지 못한다. 또한, 조명장치는 최소 비용으로 소비자에 의해 쉽고 안전하게 교체되는 경우 유용하다.

따라서, 기존의 조명 기본구조와 호환성이고, 운송에 효과적이며 다양한 3차원 형상을 제공하는, 단일 기판을 사용하는 단순한 구조의 개선된 교체가능한 OLED 영역 조명장치가 요구된다.

본 발명에서는 평면 형태로 효과적으로 보관됨으로써 상당한 보관 공간을 절약할 수 있는 광원을 갖는 조명장치를 제공하고자 한다. 또한, 본 발명에서는 평면의 가요성 광원이 쉽게 깨지지 않고 얇은 패딩되지 않은 패키징으로 포장될 수 있는 조명장치를 제공하고자 한다.

도 1은 종래의 유기 발광 다이오드(OLED) 조명장치의 부분적인 단면을 도시한 것이다.

도 2는 층 구조를 상세히 나타낸 본 발명의 한 양태에 따른 가요성 영역 조명 광원의 투시도이다.

도 3은 곡선 형태로 나타낸 도 2의 가요성 광원의 투시도이다.

도 4는 도 3의 광원을 곡선 형태로 유지시키기 위한 조명기구 고정체의 투시도이다.

도 5는 광원을 곡선 형태로 유지시키기 위한 클립을 나타내는 조명기구 고정체 및 광원의 상면도이다.

도 6은 본 발명의 다른 양태에 따른 광원 및 조명기구 고정체의 투시도이다.

도 7은 본 발명에 따라 사용할 수 있는 다른 양태의 광원의 투시도이다.

도 8은 본 발명에 따라 사용할 수 있는 또 다른 양태의 광원의 투시도이다.

도 9는 본 발명의 추가의 다른 양태에 따라 다수의 가요성 광원을 유지시키기 위한 조명기구 고정체의 투시도이다.

도 10은 본 발명에 따라 나선형으로 유지된 광원의 투시도이다.

도 11은 본 발명에 따라 원뿔형으로 유지된 광원의 투시도이다.

도 12는 표준 베이스를 갖는 조명기구 고정체 및 광원의 투시도이다.

도 13은 본 발명의 한 양태에 따라 광 투과성 하우징(housing)을 포함하는 본 발명에 따른 조명장치의 투시도이다.

도 14는 본 발명에 따른 가요성 광원을 쌓아놓은 것의 투시도이다.

도 15는 당해 분야에 공지된 OLED 광원의 단면도이다.

개별층들이 너무 얇고 다양한 층들의 두께차가 너무 커서 일정 비율로 나타내기가 곤란하므로 도면을 일정 비율로 나타낼 수 없음을 이해해야할 것이다.

도면 부호의 설명

10: OLED 광원12: 유기 발광층

14: 캐쏘드16: 애노드

18: 전원20: 기판

21: 기판의 탭(tab)부22: 기판의 탭부

30: 캡슐화 커버24: 제 1 전도체

26: 제 2 전도체28: 계단

34: 조명기구 고정체36: 개구

36': 개구38: 지지체

39: 클립40: 접촉부

41: 광원 지지 휜(fin)44: 표준 램프 베이스

50: 전력 제어 회로 52: 광 투과성 하우징

103: 애노드105: 정공 주입층

107: 정공 수송층109: 발광층

111: 전자 수송층113: 캐쏘드층

250: 전압/전류원260: 전도성 배선

본 발명은 평면의 가요성 기판, 상기 가요성 기판에 침착된 가요성 유기 발광 다이오드(OLED)층으로서, 이 층에 전력을 공급하기 위한 제 1 및 제 2 전극을 포함하는 가요성 OLED층, 상기 OLED층을 커버하는 가요성 캡슐화 커버, 및 상기 제 1 및 제 2 전극과 전기 접속하고, 외부 전원에 의해 제 1 및 제 2 전극에 전기 접촉하도록 캡슐화 커버 밖으로 연장하는 제 1 및 제 2 전도체를 포함하며, 이로써 공간 절약 평면 형태로 보관될 수 있는 고체 상태의 영역 조명 광원; 및 상기 광원을 곡선의 3차원 형태로 제거가능하게 수용 및 유지하기 위한 것으로, 광원을 곡선 형태로 유지하기 위한 지지체 및 제 1 및 제 2 전도체와 외부 전원 사이에 전기 접촉을 제공하기 위한 접촉부를 포함하는 조명기구 고정체를 포함하는 조명장치를 제공함으로써 상기 종래기술의 문제를 해결하고자 한다.

도 1은 2개의 전극, 예를 들어 캐쏘드(14)와 애노드(16) 사이에 배치된 유기 발광층(12)을 포함하는 종래의 OLED 광원(10)을 개략적으로 나타낸 것이다. 유기 발광층(12)은 전원(18)으로부터 전극을 가로지르는 전압 인가시 광을 방출한다. OLED 광원(10)은 전형적으로 유리 또는 플라스틱과 같은 기판(20)을 포함한다. 애노드(16) 및 캐쏘드(14)의 상대적인 위치는 기판에 대해 반대로 될 수 있음을 이해할 것이다. OLED 광원이란 용어는 유기 발광층(12), 캐쏘드(14), 애노드(16) 및 후술되는 다른 층의 조합물을 지칭한다.

도 2에서 고체 상태의 영역 조명 광원은 평면의 가요성 기판(20), 상기 가요성 기판에 침착된 가요성 유기 발광 다이오드(OLED)층으로서, 이 층에 전력을 공급하기 위한 제 1 및 제 2 전극(14 및 16)을 포함하는 가요성 OLED층, 상기 OLED층을 커버하는 가요성 캡슐화 커버(30), 및 상기 제 1 및 제 2 전극과 전기 접속하고,외부 전원에 의해 제 1 및 제 2 전극(14 및 16)에 전기 접촉하도록 캡슐화 커버(30) 밖으로 연장하는 제 1 및 제 2 전도체(24 및 26)를 포함하며, 이로써 상기 광원은 공간 절약 평면 형태로 보관될 수 있다. 캡슐화 커버는 OLED층 위에 부착된 물질의 추가의 층 또는 피복층일 수 있고 장치의 가장자리에서 밀봉될 수 있다. 광은 기판 및 커버가 투명한 경우 기판 또는 커버를 통해 또는 둘 다를 통해 방출될 수 있다. OLED층 자체는 단일의 연속 발광 영역을 형성하기 위해 기판 위에서 연속적이다. 가요성 기판(20)은, 도 3에 도시된 바와 같이 3차원 형태로 만곡될 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이 광원(10)을 곡선의 3차원 형태로 제거가능하게 수용 및 유지하기 위한 조명기구 고정체(34)내 개구(36)로 삽입될 수 있다. 조명기구 고정체는 광원을 곡선 형태로 유지시키기 위한 클립(39)을 갖는 지지체(38), 및 제 1 및 제 2 전도체와 외부 전원 사이의 전기 접촉을 제공하기 위한 개구(36)내 접촉부(40)를 포함한다.

지지체(38)는 투명할 수 있다. 본 발명의 한 양태에서, 가요성 기판(20)은 계단(28)과 같은 배향 특징부를 포함하여 광원이 올바른 배향으로 고정체에 삽입되도록 하는 탭부(21)를 한정할 수 있다. 탭부(21)는 고정체(34)의 개구(36)내로 삽입되고 광원(10)은 지지체(38) 주위를 둘러싸고 있는 형상일 수 있다. 다르게는, 추가의 접촉부가 개구내에 포함되거나 전도성 바이어스(vias)를 사용하여 가요성 기판의 한 측부상에 포함되어 탭이 삽입되는 배향에 상관없이 전도체와 전기 접촉할 수 있다(도시되지 않음).

가요성 기판(20)은 예를 들어 접착제, 훅 루프 패스너, 또는 기계적 제한장치(예: 클립 또는 멈춤쇠)를 사용하여 지지체(38)에 고정될 수 있다. 기판의 양 측부로부터 광을 방출할 필요가 없는 경우, 기판, 커버, 애노드 또는 캐쏘드 중 하나 이상이 불투명하거나 반사성일 수 있다. 광원(10)은 기판(20)을 개구(36) 안으로 또는 밖으로 밀거나 당김으로써 물리적으로 고정체내로 삽입되거나 이로부터 제거될 수 있다.

도 5는 광원(10)의 가장자리를 유지시키기 위한 클립(39)을 갖는 지지체(38)의 상면도를 나타낸다. 광원(10)을 고정체(34)에 설치하기 위해, 먼저 탭부(21)가 개구(36)내로 삽입된다. 이어서, 광원(10)을 지지체(38) 주위에 감고, 가요성 광원(10)의 가장자리가 화살표(A)로 나타낸 바와 같이 클립(39) 아래로 삽입된다.

도 6에 나타낸 다른 양태에서, 가요성 기판(20)은 2개의 탭(21 및 22)을 한정할 수 있다. 제 1 및 제 2 전도체(24 및 26)는 각각 탭부 각각에 위치하고, 고정체(34)내 상호 보완적인 개구(36 및 36')에 맞도록 구조화된다. 고정체(34)는 가요성 광원(10)을 지지하기 위한 휜(41) 하나 이상을 포함한다.

도 7에 나타낸 추가의 양태에서, 기판(20)은 물리적 돌출부를 한정하는 것이 아니라 기판(20)의 한 가장자리에 위치한 제 1 및 제 2 전도체(24 및 26)를 포함한다. 도 8은 제 1 및 제 2 전도체(24 및 26)가 기판(20)의 양쪽 가장자리에 있는 다른 배열을 나타낸다. 도 7 및 8에 나타낸 양태에서, 조명기구 고정체내 개구는 기판의 전체 가장자리를 수용하기에 충분히 넓다. 다르게는, 지지체는 광원의 둘 이상의 가장자리를 유지시키기 위한 클램프(clamp)를 포함하여 광원을 3차원 형태, 예를 들어 원통형으로 구부릴 수 있다. 조명기구 고정체내 접촉부는 클램프내에위치할 수 있다. 고리 또는 원뿔 단면을 포함하는 광범위한 다른 형태가 쉽게 설계된다.

도 9에서는 다른 고정체 및 지지체가 도시되어 있으며, 여기서 2개의 광원(10)이 통상적인 고정체(34)에 유지된다. 도 6 및 9에 나타낸 반 원통형이, 예를 들어 선반밑 조명에 유용하다.

도 10은 광원(10)의 본체가 연장된 직사각형이고 고정체(34)에 의해 나선형으로 유지되는 다른 양태를 나타낸다. 클립(39)이 광원을 유지시키기 위해 나선의 양 말단에 제공된다. 도 11은 광원(10)이 고정체(34)에 의해 원뿔 형상으로 유지되는 양태를 나타낸다.

도 4에서, 조명기구 고정체(34)는 OLED 광원(10)을 외부 전원(예를 들어, 표준 가정용 전기 격자, 도시되지 않음)에 접속하도록 변경될 수 있다. 고정체(34)는 외부 전원으로부터의 전력을 OLED 광원(10)에 동력을 공급하기에 적합한 형태로 변환시키는 전력 제어 회로(50)를 포함할 수 있다. 예를 들어, OLED 광원(10)은 특정 파형 및 진폭을 갖는 정류 전압을 필요로 하고, 전력 제어 회로는 종래의 전력 조절 회로를 사용하여 특정 파형을 제공할 수 있다. 특정 파형은 발광 유기 물질을 주기적으로 역방향 편향시켜 OLED 물질의 수명을 연장시킬 수 있다. 고정체는 또한 광원에 대한 전력 조절용 스위치(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.

광원(10)의 휘도는 OLED에 공급되는 전력을 변화시킴으로써 조절될 수 있다. 특히, 당해 분야에 널리 공지된 펄스-폭 변조 방식이 사용되고(참조: 예를 들어 2001년 4월 25일자로 공개된 유럽 특허원 제 1094436 A2 호), 이는 전력 제어회로(50)에 의해 수행될 수 있다. 다르게는, 발광 영역에 공급되는 전력의 양은, 예를 들어 OLED에 공급된 전압을 감소시키거나 전류를 제한함으로써 감소될 수 있다. 휘도 조절 스위치는 소켓에 집적될 수 있고, 예를 들어 가변 저항 스위치가 형성될 수 있다. 전원은 북아메리카에서 찾아볼 수 있는 표준 110V AC, 유럽에서 찾아볼 수 있는 220V AC 또는 24-, 12- 또는 6-V DC와 같은 다른 표준 전력 형태일 수 있다.

OLED 광원(10)은 표준 요소로서 제공되고 고정체(34)는 전력 시스템을 달리하면서 시장에 주문제작될 수 있다. OLED 광원(10)은 특정 용도에 유용한 상이한 형상 또는 다른 특성을 가질 수 있으며 통상적인 소켓과 함께 사용될 수 있으므로, 조명장치의 비용이 절감되고 유용성이 개선될 수 있다.

도 12에서 조명기구 고정체(34)는 도 12에 도시된 바와 같은 지지체부(38) 및 US 표준 나사형 램프 베이스와 같은 표준 전구 베이스(44) 또는 핀(pin)형 베이스(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 광범위한 표준 램프 베이스가 당해 분야에 공지되어 있으며, 본 발명의 고정체와 함께 사용될 수 있다.

도 13에서, 투명하거나 반투명한 스크린 또는 하우징(52)이 OLED 광원(10) 주위에 제공되어 광을 확산시키고 추가의 물리적 보호 및 미적 매력을 제공할 수 있다. 하우징은, 예를 들어 표준 전구 형상의 다양한 형상을 취할 수 있다.

도 14에서, 가요성 광원(10)은 콤팩트 보관 및 운송을 위해 평면 형태로 쌓아 포장할 수 있다. 이러한 콤팩트 포장 배열은 전형적인 전구에 필요한 포장 부피를 상당히 감소시키고, 조명 광원(10)의 보관, 수송 및 비축을 위한 견고하면서튼튼한 수단을 제공한다.

본 발명은, 예를 들어 상판 램프, 플로어 램프, 천정 램프 또는 상들리에 등의 광범위한 통상의 용도로 사용될 수 있다. 본 발명은 또한 DC 전원을 사용하여 휴대용 조명장치로 사용될 수 있다.

바람직한 양태에서, 유기 발광 다이오드(OLED)층은 탕(Tang) 등에게 1988년 9월 6일자로 허여된 미국 특허 제 4,769,292 호 및 반슬리키(VanSlyke) 등에게 1991년 10월 29일자로 허여된 미국 특허 제 5,061,569 호에 개시된 바와 같이(이들 문헌으로 제한되지 않음) 소분자 OLED로 이루어진다.

본 발명이 성공적으로 실시될 수 있는 OLED 요소의 형태가 다수 존재한다. 통상의 비제한적인 구조가 도 15에 도시되어 있고, 이는 애노드층(103), 정공 주입층(105), 정공 수송층(107), 발광층(109), 전자 수송층(111) 및 캐쏘드층(113)으로 이루어져 있다. 이들 층은 하기에 상세히 기술된다. 유기층의 총 조합 두께는 바람직하게는 500㎚ 미만이다. 전압/전류원(250)은 OLED 요소에 전류를 통하게 하는데 필요하며, 전도성 배선(260)은 애노드 및 캐쏘드에 전기 접촉하는데 필요하다. TFT층 및 관련 배선이 이러한 기능을 한다.

기판(20)은 바람직하게는 광투과성이지만 불투명할 수도 있다. 이러한 경우 사용되는 기판으로는 매우 얇은 유리 및 플라스틱이 포함되나 이로써 제한되는 것은 아니다.

애노드층(103)은 OLED층(들)에 의해 방출된 광에 바람직하게는 투명하거나 실질적으로 투명하다. 본 발명에 사용되는 통상적인 투명한 애노드 물질은 인듐-주석 산화물(ITO), 인듐-아연 산화물(IZO) 및 주석 산화물이나, 알루미늄- 또는 인듐-도핑된 아연 산화물, 마그네슘-인듐 산화물 및 니켈-텅스텐 산화물을 포함하나 이로써 제한되지 않는 기타 금속 산화물이 사용될 수 있다. 이러한 산화물 이외에, 금속 질화물, 예를 들어 갈륨 질화물, 금속 셀렌화물, 예를 들어 아연 셀렌화물, 및 금속 황화물, 예를 들어 아연 황화물이 층(103)에 사용될 수 있다. 애노드가 투명하지 않은 경우, 층(103)의 광 투과 특성이 중요하지 않게 되며, 투명, 불투명 또는 반사성의 임의의 전도성 물질이 사용될 수 있다. 이러한 용도의 전도체의 예로는 금, 이리듐, 몰리브덴, 팔라듐 및 백금이 포함되나 이로써 제한되는 것은 아니다. 투과성이건 그렇지 않건간에, 전형적인 애노드 물질은 4.1eV 이상의 일함수를 갖는다. 목적하는 애노드 물질은 통상적으로 증발, 스퍼터링, 화학 증착 또는 전기화학적 수단과 같은 임의의 적합한 수단에 의해 침착된다. 애노드는 널리 공지된 사진석판법을 사용하여 패턴화될 수 있다.

정공 주입층(105)이 애노드(103)와 정공 수송층(107) 사이에 제공되는 것이 종종 유용하다. 정공 주입 물질은 후속적인 유기층의 성막 특성을 개선시키고 정공 수송층으로의 정공의 주입을 촉진시키는 작용을 할 수 있다. 정공 주입층에 사용하기에 적합한 물질로는 미국 특허 제 4,720,432 호에 기술된 바와 같은 포르피린성 화합물 및 미국 특허 제 6,208,075 호에 기술된 바와 같은 플라즈마 침착된 플루오로카본 중합체가 포함되나 이로써 제한되는 것은 아니다. 유기 EL 장치에 유용한 것으로 보고된 다른 정공 주입 물질이 유럽 특허원 제 0 891 121 A1 호 및 제 1 029 909 A1 호에 기술되어 있다.

정공 수송층(107)은 방향족 삼차 아민과 같은 정공 수송 화합물 하나 이상을 함유하고, 상기 방향족 삼차 아민은 탄소 원자에만 결합된 3가 질소 원자 하나 이상(이들 중 하나 이상은 방향족 고리의 일원이다)을 함유하는 화합물인 것으로 이해해야 한다. 한 형태에서, 방향족 삼차 아민은 아릴아민, 예를 들어 모노아릴아민, 디아릴아민, 트리아릴아민 또는 중합체성 아릴아민일 수 있다. 단량체성 트리아릴아민의 예는 클룹펠(Klupfel) 등의 미국 특허 제 3,180,730 호에 예시되어 있다. 하나 이상의 비닐 라디칼로 치환되고/되거나 하나 이상의 활성 수소 함유 기를 포함하는 기타 적합한 트리아릴아민이 브랜틀리(Brantley) 등의 미국 특허 제 3,567,450 호 및 제 3,658,520 호에 개시되어 있다. 보다 바람직한 방향족 삼차 아민의 부류는 미국 특허 제 4,720,432 호 및 제 5,061,569 호에 기술된 바와 같은 둘 이상의 방향족 삼차 아민 잔기를 포함하는 것이다. 유용한 방향족 삼차 아민의 예로는 하기의 화합물이 포함되나 이로써 제한되는 것은 아니다:

1,1-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)사이클로헥산;

1,1-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)-4-페닐사이클로헥산;

4,4'-비스(디페닐아미노)쿠아드리페닐;

비스(4-디메틸아미노-2-메틸페닐)-페닐메탄;

N,N,N-트리(p-톨릴)아민;

4-(디-p-톨릴아미노)-4'-[4(디-p-톨릴아미노)-스티릴]스틸벤;

N,N,N',N'-테트라-p-톨릴-4,4'-디아미노비페닐;

N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노비페닐;

N,N,N',N'-테트라-1-나프틸-4,4'-디아미노비페닐;

N,N,N',N'-테트라-2-나프틸-4,4'-디아미노비페닐;

N-페닐카바졸;

4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐;

4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-(2-나프틸)아미노]비페닐;

4,4"-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]-p-터페닐;

4,4'-비스[N-(2-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐;

4,4'-비스[N-(3-아세나프테닐)-N-페닐아미노]비페닐;

1,5-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]나프탈렌;

4,4'-비스[N-(9-안트릴)-N-페닐아미노]비페닐;

4,4"-비스[N-(1-안트릴)-N-페닐아미노]-p-터페닐;

4,4'-비스[N-(2-페난트릴)-N-페닐아미노]비페닐;

4,4'-비스[N-(8-플루오르안테닐)-N-페닐아미노]비페닐;

4,4'-비스[N-(2-피레닐)-N-페닐아미노]비페닐;

4,4'-비스[N-(2-나프타세닐)-N-페닐아미노]비페닐;

4,4'-비스[N-(2-퍼릴레닐)-N-페닐아미노]비페닐;

4,4'-비스[N-(1-코로네닐)-N-페닐아미노]비페닐;

2,6-비스(디-p-톨릴아미노)나프탈렌;

2,6-비스[디-(1-나프틸)아미노]나프탈렌;

2,6-비스[N-(1-나프틸)-N-(2-나프틸)아미노]나프탈렌;

N,N,N',N'-테트라(2-나프틸)-4,4"-디아미노-p-터페닐;

4,4'-비스{N-페닐-N-[4-(1-나프틸)-페닐]아미노}비페닐;

4,4'-비스[N-페닐-N-(2-피레닐)아미노]비페닐;

2,6-비스[N,N-디(2-나프틸)아민]플루오렌; 및

1,5-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]나프탈렌.

또 다른 유용한 정공 수송 물질의 부류로는 유럽 특허 제 1 009 041 호에 기술된 바와 같은 다환식 방향족 화합물이 포함된다. 이외에도, 폴리(N-비닐카바졸)(PVK), 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리아닐린, 및 또한 PEDOT/PSS로도 지칭되는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌설포네이트)와 같은 공중합체 등의 중합체성 정공 수송 물질이 사용될 수 있다.

미국 특허 제 4,769,292 호 및 제 5,935,721 호에 보다 충분히 기술되어 있는 바와 같이, 유기 EL 요소의 발광층(LEL)(109)은 발광성 또는 형광성 물질을 포함하고, 이러한 영역내에서의 전자-정공 쌍 재결합의 결과로서 전기발광이 생성된다. 발광층은 단일 물질로 이루어질 수 있지만, 보다 통상적으로는 게스트 화합물(들)로 도핑된 호스트 물질로 이루어지며, 이때 발광은 주로 도판트로부터 발생하며 임의의 색상일 수 있다. 발광층내 호스트 물질은 하기에 정의되는 바와 같은 전자 수송 물질, 상기에 정의된 바와 같은 정공 수송 물질, 또는 정공-전자 재결합을 지지하는 또 다른 물질 또는 이러한 물질의 혼합물일 수 있다. 일반적으로, 도판트는 고형광성 염료중에서 선택되지만, 인광성 화합물, 예를 들어 국제특허 공개공보 제 WO 98/55561 호, 제 WO 00/18851 호, 제 WO 00/57676 호 및 제 WO00/70655 호에 기술된 바와 같은 전이금속 착체도 유용하다. 도판트는 전형적으로 호스트 물질상으로 0.01 내지 10중량%로 피복된다. 페닐피리딘과 그의 유도체와의 이리듐 착체는 특히 유용한 발광성 도판트이다. 폴리플루오렌 및 폴리비닐아릴렌(예를 들어, 폴리(p-페닐렌비닐렌), PPV)과 같은 중합체성 물질은 호스트 물질로서 사용될 수도 있다. 이 경우, 소분자 도판트는 중합체성 호스트내로 분자 분산되거나, 보다 작은 구성요소를 공중합시킴으로써 호스트 중합체내로 첨가될 수 있다.

도판트로서 염료를 선택하는데 있어서의 중요한 관련성은 채워진 분자 오비탈 중에서 가장 높은 에너지를 갖는 오비탈과 비워있는 분자 오비탈 중에서 가장 낮은 에너지를 갖는 오비탈 사이의 에너지 차로서 정의되는 밴드갭 포텐셜(bandgap potential)의 비교에 있다. 호스트로부터 도판트 분자로의 효과적인 에너지 전달에 있어서, 필수적인 조건은 도판트의 밴드갭이 호스트 물질의 밴드갭보다 작아야 한다는 것이다.

사용되는 것으로 공지되어 있는 호스트 및 방출 분자로는 미국 특허 제 4,769,292 호, 제 5,141,671 호, 제 5,150,006 호, 제 5,151,629 호, 제 5,405,709 호, 제 5,484,922 호, 제 5,593,788 호, 제 5,645,948 호, 제 5,683,823 호, 제 5,755,999 호, 제 5,928,802 호, 제 5,935,720 호, 제 5,935,721 호 및 제 6,020,078 호에 개시된 것이 포함되나 이로써 제한되는 것은 아니다.

8-하이드록시퀴놀린과 유사한 옥신 유도체와의 금속 착체는 전기발광을 지지할 수 있는 유용한 호스트 화합물의 한 부류를 구성하며 특히 적합하다. 유용한 킬레이트화된 옥시노이드 화합물의 예는 하기와 같다:

CO-1: 알루미늄 트리스옥신[일명, 트리스(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(Ⅲ)];

CO-2: 마그네슘 비스옥신[일명, 비스(8-퀴놀리놀레이토)마그네슘(Ⅱ)];

CO-3: 비스[벤조{f}-8-퀴놀리놀레이토]아연(Ⅱ);

CO-4: 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(Ⅲ)-μ-옥소-비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(Ⅲ);

CO-5: 인듐 트리스옥신[일명, 트리스(8-퀴놀리놀레이토)인듐];

CO-6: 알루미늄 트리스(5-메틸옥신)[일명, 트리스(5-메틸-8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(Ⅲ)];

CO-7: 리튬 옥신[일명, (8-퀴놀리놀레이토)리튬(Ⅰ)];

CO-8: 갈륨 옥신[일명, 트리스(8-퀴놀리놀레이토)갈륨(Ⅲ);

CO-9: 지르코늄 옥신[일명, 테트라(8-퀴놀리놀레이토)지르코늄(Ⅳ).

다른 유용한 호스트 물질의 부류로는 안트라센의 유도체, 예를 들어 9,10-디-(2-나프틸)안트라센 및 그의 유도체, 미국 특허 제 5,121,029 호에 기술된 바와 같은 디스티릴아릴렌 유도체, 및 벤자졸 유도체, 예를 들어 2,2',2"-(1,3,5-페닐렌)트리스[1-페닐-1H-벤즈이미다졸]이 포함되나 이로써 제한되는 것은 아니다.

유용한 형광성 도판트로는 안트라센의 유도체, 테트라센, 크산텐, 퍼릴렌, 루브렌, 코우마린, 로다민, 퀴나크리돈, 디시아노메틸렌피란 화합물, 티오피란 화합물, 폴리메틴 화합물, 피릴륨 및 티아피릴륨 화합물, 플루오렌 유도체, 퍼리플란텐 유도체 및 카보스티릴 화합물이 포함되나 이로써 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 유기 EL 요소의 전자 수송층(111)을 형성하는데 사용하기에 바람직한 박막 형성 물질은 옥신 자체의 킬레이트(또한 통상적으로는 8-퀴놀리놀 또는 8-하이드록시퀴놀린으로 지칭된다)를 포함하는, 금속 킬레이트화된 옥시노이드 화합물이다. 이러한 화합물은 전자의 주입 및 수송을 돕고, 고수준의 성능을 나타내며, 박막의 형태로 쉽게 제작된다. 옥시노이드 화합물의 예로는 상기 열거한 것들이 있다.

기타 전자 수송 물질로는 미국 특허 제 4,356,429 호에 개시된 바와 같은 다양한 부타디엔 유도체 및 미국 특허 제 4,539,507 호에 기술된 바와 같은 다양한 헤테로사이클릭 광학 표백제가 포함된다. 벤자졸 및 트리아진도 유용한 전자 수송 물질이다.

일부의 경우에는, 층(109 및 111)은 임의적으로 발광 및 전자 수송을 둘다 지지하는 기능을 하는 단일 층으로 붕괴될 수 있다. 이들 층은 소분자 OLED 시스템 및 중합체성 OLED 시스템 둘다에서 붕괴될 수 있다. 예를 들어, 중합체성 시스템에서, PPV와 같은 중합체성 발광층과 함께 PEDOT-PSS와 같은 정공 수송층을 사용하는 것이 통상적이다. 이러한 시스템에서, PPV는 발광 및 전자 수송 둘다를 지지하는 기능을 한다.

바람직하게는, 캐쏘드(113)는 투명하고 대략 임의의 전도성 투명 물질을 포함할 수 있다. 다르게는, 캐쏘드(113)는 불투명하거나 반사성일 수 있다. 적합한 캐쏘드 물질은 성막 특성이 우수하여 하도 유기층과의 우수한 접촉을 보장하고, 저전압에서 전자 주입을 증진시키며 우수한 안정성을 갖는다. 유용한 캐쏘드 물질은 종종 낮은 일함수 금속(< 4.0eV) 또는 금속 합금을 함유한다. 한 바람직한 캐쏘드물질은 Mg:Ag 합금으로 이루어져 있으며, 이 때 은의 %는 미국 특허 제 4,885,221 호에 기술된 바와 같이 1 내지 20%이다. 다른 적합한 캐쏘드 물질의 부류는 얇은 전자 주입층(EIL) 및 보다 두꺼운 전도성 금속층을 포함하는 이중층을 포함한다. EIL은 캐쏘드와 유기층(예를 들어, ETL) 사이에 위치한다. 여기서, EIL은 바람직하게는 낮은 일함수 금속 또는 금속 염을 포함하고, 이러한 경우 보다 두꺼운 전도체층은 낮은 일함수를 가질 필요가 없다. 이러한 캐쏘드는 미국 특허 제 5,677,572 호에 기술된 바와 같이 얇은 LiF층 이후 보다 두꺼운 Al층으로 이루어져 있다. 기타 유용한 캐쏘드 물질 세트로는 미국 특허 제 5,059,861 호, 제 5,059,862 호 및 제 6,140,763 호에 개시된 것이 포함되나 이로써 제한되는 것은 아니다.

캐쏘드층(113)이 투명하거나 거의 투명한 경우, 금속은 얇거나 투명한 전도성 산화물, 또는 이러한 물질의 혼합물이어야 한다. 광학적으로 투명한 캐쏘드는 미국 특허 제 4,885,211 호, 미국 특허 제 5,247,190 호, 일본 특허 제 3,234,963 호, 미국 특허 제 5,703,436 호, 미국 특허 제 5,608,287 호, 미국 특허 제 5,837,391 호, 미국 특허 제 5,677,572 호, 미국 특허 제 5,776,622 호, 미국 특허 제 5,776,623 호, 미국 특허 제 5,714,838 호, 미국 특허 제 5,969,474 호, 미국 특허 제 5,739,545 호, 미국 특허 제 5,981,306 호, 미국 특허 제 6,137,223 호, 미국 특허 제 6,140,763 호, 미국 특허 제 6,172,459 호, 유럽 특허 제 1 076 368 호 및 미국 특허 제 6,278,236 호에 보다 상세히 기술되어 있다. 캐쏘드 물질은 전형적으로 증발, 스퍼터링 또는 화학 증착에 의해 침착된다. 필요한 경우, 패턴화는 마스크를 통한 침착, 미국 특허 제 5,276,380 호 및 유럽 특허 제 0 732 868 호에 기술된 바와 같은 전체적인 음영 마스킹, 레이저 제거 및 선택적인 화학 증착을 포함하나 이로써 제한되지 않는 다수의 널리 공지된 방법을 통해 성취될 수 있다.

전술한 유기 물질은 승화와 같은 증기상 방법을 통해 적절히 침착되지만, 성막을 개선시키기 위해 임의의 결합제를 사용하여 유체, 예를 들어 용매로부터 침착될 수 있다. 상기 물질이 중합체인 경우, 용매 침착이 유용하나, 공여체 시트로부터의 열전달 또는 스퍼터링과 같은 기타 방법이 사용될 수 있다. 승화에 의해 침착되는 물질은 예를 들어 미국 특허 제 6,237,529 호에 기술된 바와 같이 종종 탄탈 물질로 이루어진 승화기 "보트(boat)"로부터 기화될 수 있거나, 우선 공여체 시트상으로 피복되고 그 다음 기판에 아주 근접하여 승화될 수 있다. 물질의 혼합물을 갖는 층은 별도의 승화기 보트를 이용할 수 있거나, 상기 물질은 예비 혼합되어 단일 보트 또는 공여체 시트로부터 피복될 수 있다. 패턴화된 침착은 음영 마스크, 전체적인 음영 마스크(미국 특허 제 5,294,870 호), 공여체 시트로부터의 공간-한정된 열 염료 전달(미국 특허 제 5,851,709 호 및 미국 특허 제 6,066,357 호) 및 잉크젯 방법(미국 특허 제 6,066,357 호)을 사용하여 성취될 수 있다. 모든 유기층이 패턴화될 수 있지만, 광을 방출하는 층만이 패턴화되고 다른 층들은 전체 장치 위에 균일하게 침착될 수 있는 것이 가장 통상적이다.

본 발명에 사용되는 OLED층은 필요에 따라 특성을 향상시키기 위해 다양한 널리 공지된 광학 효과를 이용할 수 있다. 이는 층 두께를 최적화하여 최대 광 투과를 성취하고, 유전체 거울 구조를 제공하고, 반사성 전극을 광흡수 전극으로 교환하고, 장치에 대해 눈부심방지 또는 반사방지 피막을 제공하고, 장치에 대해 편광 매질을 제공하거나, 장치에 대해 착색된 중성 밀도 또는 색상 전환 여과기를 제공하는 것을 포함한다. 여과기, 편광판 및 눈부심방지 또는 반사방지 피막은 특히 커버 위에 또는 커버의 일부로서 제공될 수 있다.

본 발명에 따르면, 평면 형태로 효과적으로 보관됨으로써 상당한 보관 공간을 절약할 수 있는 광원을 가지며, 또한 평면의 가요성 광원이 쉽게 깨지지 않고 얇은 패딩되지 않은 패키징으로 포장될 수 있는 조명장치가 제공될 수 있다.

Claims

(a) (i) 평면의 가요성 기판, (ii) 상기 가요성 기판에 침착된 가요성 유기 발광 다이오드(OLED)층으로서, 이 층에 전력을 공급하기 위한 제 1 및 제 2 전극을 포함하는 가요성 OLED층, (iii) 상기 OLED층을 커버하는 가요성 캡슐화 커버, 및 (iv) 상기 제 1 및 제 2 전극과 전기 접속하고, 외부 전원에 의해 제 1 및 제 2 전극에 전기 접촉하도록 캡슐화 커버 밖으로 연장하는 제 1 및 제 2 전도체를 포함하며, 이로써 공간 절약 평면 형태로 보관될 수 있는 고체 상태의 영역 조명 광원; 및

(b) 상기 광원을 곡선의 3차원 형태로 제거가능하게 수용 및 유지하기 위한 것으로, 광원을 곡선 형태로 유지하기 위한 지지체 및 제 1 및 제 2 전도체와 외부 전원 사이에 전기 접촉을 제공하기 위한 접촉부를 포함하는 조명기구 고정체

를 포함하는 조명장치.