KR20030091826A - 지지체상에 가요성 기판을 갖는 ｏｌｅｄ 국부 조명 광원 - Google Patents

지지체상에 가요성 기판을 갖는 ｏｌｅｄ 국부 조명 광원 Download PDF

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KR20030091826A
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Abstract

고체 상태의 국부 조명 광원은 경질 지지체; 경질 지지체에 부착된 가요성 기판; 전력을 유기 발광 다이오드(OLED) 층에 제공하기 위한 제 1 및 제 2 전극을 포함하는, 가요성 기판상에 증착된 OLED 층; OLED 층을 덮고 있는 캡슐형 커버; 제 1 및 제 2 전극에 전기적으로 연결되어 있고, 외부 전원에 의해 제 1 및 제 2 전극에 전류를 통하게 하기 위해 캡슐형 커버를 지나 연장되어 있는 제 1 및 제 2 전도체; 및 소켓에 의해 제거가능하게 수용되도록 적용되고, 광원의 제 1 및 제 2 전도체에 전기적으로 연결하기 위한 제 1 전기 접점 및 소켓에 있는 전도체에 전기적으로 연결하기 위한 제 2 전기 접점을 갖는, 경질 지지체에 연결된 베이스를 포함한다.

Description

지지체상에 가요성 기판을 갖는 ＯＬＥＤ 국부 조명 광원{OLED AREA ILLUMINATION LIGHT SOURCE HAVING FLEXIBLE SUBSTRATE ON A SUPPORT}
본 발명은 국부 조명을 위한 유기 발광 다이오드의 용도에 관한 것이다.
발광 다이오드로 제조된 고체 상태의 조명 장치는 튼튼하고 수명이 긴 것이 요구되는 용도에서 점점 유용하게 되었다. 예를 들어, 고체 상태의 LED는 오늘날 자동차 용도에서 발견된다. 이들 장치는 전형적으로는 광을 특정 용도에 요구되는 바와 같이 조절하도록 적합하게 설계된 유리 렌즈와 함께 점광원을 단일 모듈로 제공하는 다수의 소형 LED 장치를 결합시킴으로써 형성된다(예를 들어 1999년 11월 11일자로 공개된 WO 99/57945 참조). 이러한 다수의 장치는 제작하기에 고가이고 복잡해서 단일 국부 조명 장치로 일체화된다. 또한, LED 장치는 국부 조명에 바람직하지 않은 점광원을 제공한다.
가요성 기판 위에 OLED 광원 또는 표시 장치를 제작하는 것은 공지되어 있다. 예를 들어 플라스틱 및 유리의 적층된 기판을 포함하는 기판을 보여주는 1999년 10월 13일자로 공개된 EP 0949850 A1을 참조한다. 가요성 기판상의 OLED 장치의 제조는 연속 제조를 용이하게 하고, 이때 기판은 롤에서 웹으로서 공급될 수 있다.
또한, 조명 장치가 현재의 조명 하부구조물, 예를 들어 통상의 나사형 베이스(표준 E26) 및 핀형 삽입형 베이스(표준 B22)와 상용성이면 유용하다. 또한, 조명 장치는 최소 비용으로 소비자에 의해 손쉽고 안전하게 교체되는 것이 바람직하다.
따라서, 현재의 조명 하부구조물과 상용성이고 2차원 및 3차원 형태로 다양하게 제공될 수 있는, 단일 기판을 사용한 단순 구조를 갖는 개선되고 교체가능한 OLED 국부 조명 장치에 대한 필요성이 존재한다.
상기 필요성은 경질 지지체; 경질 지지체에 부착된 가요성 기판; 전력을 유기 발광 다이오드(OLED) 층에 제공하기 위한 제 1 및 제 2 전극을 포함하는, 가요성 기판상에 증착된 OLED 층; OLED 층을 덮고 있는 캡슐형 커버; 제 1 및 제 2 전극에 전기적으로 연결되어 있고, 외부 전원에 의해 제 1 및 제 2 전극에 전류를 통하게 하기 위해 캡슐형 커버를 지나 연장되어 있는 제 1 및 제 2 전도체; 및 소켓에 의해 제거가능하게 수용되도록 적용되고, 광원의 제 1 및 제 2 전도체에 전기적으로 연결하기 위한 제 1 전기 접점 및 소켓에 있는 전도체에 전기적으로 연결하기 위한 제 2 전기 접점을 갖는, 경질 지지체에 연결된 베이스를 포함하는 고체 상태의 국부 조명 광원을 제공함으로써 충족된다.
본 발명은 편리한 편평한 형태로 선적되고 저장될 수 있고 다양한 3차원 형태로 배치되고 사용될 수 있는 OLED 광원을 제공하는 이점을 갖는다.
도 1은 선행 기술분야의 OLED 국부 조명 광원의 부분적인 단면도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 한 실시태양에 따른 광원 및 광원을 수용하는 소켓의 투시도이다.
도 3은 표준 베이스를 갖는 본 발명의 또다른 실시태양에 따른 광원의 투시도이다.
도 4는 나선형 발광 표면을 갖는 본 발명의 또다른 실시태양에 따른 광원의 투시도이다.
도 5는 원추형 발광 표면을 갖는 본 발명의 또다른 실시태양에 따른 광원의 투시도이다.
도 6은 광원의 반대편 가장자리에 위치한 베이스를 갖는 본 발명의 또다른 실시태양에 따른 광원의 투시도이다.
도 7은 지지체가 프레임인 본 발명에 따른 광원의 투시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 광원을 제조하는데 사용되는 제작 과정의 개략적인도면이다.
도 9는 외피를 갖는 광원의 투시도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시태양에서 사용되는 국부 조명 광원의 단면도이다.
각 층이 너무 얇고 다양한 층의 두께 차이가 커서 비례화해서 설명할 수 없기 때문에 각 도면을 비례화하지 않은 것은 이해될 것이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10: OLED 광원12: 유기 발광 층
14: 음극16: 양극
18: 전원20: 기판
21: 경질 지지체22: 베이스
22': 베이스24: 제 2 전도체
26: 제 2 전도체40: 소켓
42: 애퍼처44: 접점
44': 접점45: 전력 변환기
50: 웹52: 물질 증착 장소
54: 마스크56: 전도성 물질
58: OLED 물질60: 부착 장소
62: 경화 장소64: 다이 절단 장소
70: 투명한 외피103: 양극
105: 정공 주입층107: 정공 수송층
109: 발광 층111: 전자 수송층
113: 음극 층250: 전압/전류 공급원
260: 전도성 배선
도 1은 2개의 전극, 예를 들어 음극(14) 및 양극(16) 사이에 증착된 유기 발광 층(12)을 포함하는 선행 기술분야의 OLED 광원의 개략적인 도면이다. 유기 발광 층(12)은 전극을 통해 전원(18)으로부터 전압을 적용함에 따라 광을 방출한다. OLED 광원(10)은 전형적으로 유리 또는 플라스틱 등의 기판(20)을 포함한다. 양극(16) 및 음극(14)의 상대적 위치가 기판에 대해 바뀔 수 있음은 이해될 것이다. OLED 광원이란 용어는 유기 발광 층(12), 음극(14), 양극(16), 및 하기 기술된 기타 층과 지지체의 조합을 말한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 한 실시태양에 따르면, 고체 상태의 국부 조명 OLED 광원(10)은 경질 평면 지지체(21)에 부착된 가요성 투명 기판(20) 상에 OLED 층을 포함한다. 유기 발광 다이오드(OLED) 층(12)은 전력을 OLED 층(12)에 제공하기 위해 투명 음극(14)과 투명 양극(16) 사이의 투명 기판(20) 상에 위치한다. 한 실시태양에서, OLED 층은 가요성 기판(20)의 가장자리까지 연장되어 있지 않다. 가요성 기판은 가요성 기판 및 경질 지지체 사이의 OLED 층을 포함하는 경질 지지체에 부착되고, 가요성 기판은, 예를 들어 용접(hermetic) 접착제에 의해 경질 지지체(21)에 부착되어, 경질 지지체가 수분으로부터 OLED 층을 보호하는 캡슐형 커버로서 작용한다.
OLED 층은 연속 발광 국부를 제공하기 위해 가요성 기판에 걸쳐 연속적이다. 제 1 및 제 2 전도체(24 및 26)는 양극(14) 및 음극(16)에 각각 전기적으로 연결되어 있다. 제 1 및 제 2 전도체는 경질 지지체(21)로부터 연장되거나 이에 부착된 탭 부분에 의해 한정된 베이스(22)상에 위치하여, 외부 전원(도시되지 않음)에 의해 양극 및 음극 전극에 전류를 통하게 하기 위해 가요성 기판(20)을 지나 연장되어 있다. OLED 층이 가요성 기판(20)의 양면으로부터 광을 방출하지 않는 용도에서, 지지체, 기판, 커버, 양극 또는 음극 중 하나 이상은 불투명하거나 반사적일 수 있다.
또다르게는, 가요성 기판(20)을 클립 등의 접착성 또는 기계적 구속물을 사용하여 경질 지지체에 부착시켜 OLED 층이 경질 지지체로부터 떨어져 향할 수 있다. 이 배열에서, 투명 캡슐형 커버(도시되지 않음)는 OLED 층 위에 제공되어 있다. 캡슐형 커버는 층(12, 14 및 16) 위에 고정된 용접 밀봉된 가요성 커버-플레이트 등의 별개의 소자일 수 있거나, 상기 커버는 추가의 층으로서 층(12, 14 및 16) 위에 코팅될 수 있다. 이러한 배열에서, 제 1 및 제 2 전도체(24 및 26)는 가요성 기판의 탭 위에 위치하여 캡슐형 커버를 지나 연장될 수 있다.
도 2를 참조하면, OLED 광원(10)의 베이스(22)는 OLED 광원(10)을 외부 전원(예: 가정용 전기 그리드, 도시되지 않음)에 연결하기 위해 소켓(40)에 의해 수용되도록 적용된다. 접점(44)은 베이스(22) 상의 전도체를 접점시키기 위해 소켓(40)에 있는 애퍼처(42)에 제공되어 전력을 OLED의 전극에 공급한다.베이스(22) 및 애퍼처(42)는 광원의 베이스(10)가 소켓에 뒤로 삽입될 수 없도록 베이스가 소켓 애퍼처(42)에 한 방향으로만 삽입될 수 있는 것을 보장하는 스텝(spep)과 같은 보상적인 특징부를 포함할 수 있다. 광원(10)은 광원을 소켓으로 또는 소켓 밖으로 밀거나 당김으로써 소켓으로 물리적으로 삽입되거나 소켓으로부터 제거될 수 있다. 베이스(22) 및 소켓(40)은 바람직하게는 광원(10)을 소켓에 고정하기 위한 디텐트(detent)(도시되지 않음)와 함께 제공된다.
이중 제 1 전기 접점(44')은 베이스(22)(배향 특징부를 포함하지 않는 것으로 추정함)가 애퍼처(42)로 한 방향으로 삽입될 수 있도록 애퍼처(42)에서 복제될 수 있고, 여전히 전원에 적합하게 연결될 것이다.
도 3 내지 5를 참조하면, 경질 지지체(21)는 실린더(도 3에 도시됨), 나선(도 4에 도시됨) 또는 원뿔형 표면(도 5에 도시됨) 등의 3차원 발광 표면을 제공하도록 구부러질 수 있다. 또한, 베이스(22)는 표준 미국 조명 전구 베이스(도 3에 도시됨) 또는 표면 유럽 베이스 등의 종래의 베이스의 형태일 수 있다. 경질 지지체는 구부러진 시트 또는 구부러진 표면을 갖는 고체일 수 있다.
구부러진 표면은 종래의 조명 전구의 표면과 유사하거나 실린더, 나선 또는 피라미드 형태를 가질 수 있다. 가요성 기판은 편평한 경우 직사각형일 필요는 없고 부착된 경질 지지체의 표면 형태와 어울리는 복잡한 형태를 가질 수도 있음을 주지한다.
도 6을 참조하면, 광원(10)은 경질 지지체(21)의 양쪽 가장자리에 위치한 2개의 베이스(22 및 22')를 한정한다. 전도체(24 및 26) 중 하나가 베이스의 각각에 제공될 수 있다. 또다르게는, 두 전도체가 각각의 베이스에 제공될 수 있다.
도 7을 참조하면, 경질 지지체(21)는 프레임일 수 있다. 프레임(21)은 가요성 기판(20)을 평면(도시됨) 또는 실린더 등의 목적하는 형태로 고정시킨다. 베이스(22)는 프레임(21)에 부착되어 가요성 기판(20) 상의 전극에 전기적으로 연결된다. 프레임은 광원(10)으로부터의 광 출력을 최대화하기 위해 반사적이거나 투명할 수 있다. 도 7에 도시된 광원은 먼저 가요성 기판 위에 OLED 층, 전극 층 및 캡슐형 커버를 형성하고, 가요성 기판의 주위 둘레에 프레임을 사출 성형함으로써 제작될 수 있다. 베이스는 전극과 전기 접점에 있고 프레임과 함께 성형될 수 있는 전도체를 포함한다.
도 8을 참조하면, 전극 및 OLED 층은 기판 물질(50)의 웹을 다수의 물질 증착 장소(52)를 포함하는 일련의 장소를 통해 연속해서 전진하는 롤로 제공함으로써 연속 공정에서 가요성 기판상에 형성될 수 있다. 증착 장소는 전도성 물질(56)이 예를 들어 마스크(54)를 통해 기판 위에 스퍼터링함으로써 적용되는 전극 증착 장소; OLED 물질(58)이 기판에 적용되는 OLED 물질 증착 장소 및 전극 보호 층, 전기 커넥션 및 캡슐형 커버 층 등의 다른 층을 적용하기 위한 다른 장소를 포함할 수 있다. 경질 지지체(21)는 장소(60)에서 가요성 기판에 연속해서 부착되어 있다. 경질 지지체는 가요성 기판에 부착되기 전에 예를 들어 프린팅된 회로 기판 기법을 사용하여 전도체 및 접착제와 함께 제공될 수 있다. 이어서, 접착제는 장소(62)에서 경화되고 완전한 광원은 다이 절단 장소(64)에서 연속 웹으로부터 절단된다.
도 3을 참조하면, 광원(10)은 전력을 외부 전원으로부터 OLED 광원(10)에 전력을 공급하는데 적합한 형태로 전환하기 위해 전력 변환기(45)를 포함할 수 있다. 바람직한 실시태양에서, 외부 전원은 표준 전원, 예를 들어 미국에서는 110V, 영국에서는 220V로 가정 또는 회사에 공급되는 전력이다. 예를 들어, 운송 수단에서 발견되는 24 V DC, 12 V DC 및 6 V DC 등의 다른 표준 전원을 또한 사용할 수 있다.
OLED 광원(10)은 특정 파형 및 크기를 갖는 정류 전압을 필요로 할 수 있고, 변환기(45)는 종래의 전력 제어 회로 소자를 사용하여 특정 파형을 제공할 수 있다. 특정 파형은 OLED 물질의 수명을 연장시키기 위해 바이어스 발광 유기 물질을 주기적으로 역전시킬 수 있다. 변환기(45)는 베이스(22)로 일체화될 수 있다.
가요성 기판(20)은 표준화되어, 상이한 국내 시장이 제작 및 판매 규모의 여러 이점을 제공하도록 다양한 베이스 및 변환기와 함께 사용될 수 있다.
유기 발광 물질은 모든 방향으로 광을 방출하기 때문에, 기판(20) 및/또는 캡슐형 커버는 지향성 조명을 제공하도록 적합하게 처리될 수 있다. 예를 들어, 커버, 기판 또는 하나의 전극은 반사 표면에 제공될 수 있어 OLED 층에 의해 방출된 광은 다른 표면을 통해 이동할 것이고 상기 장치는 한 면에서만 광을 방출할 것이다. 또한, 기판 또는 커버의 외부 표면은 예를 들어 프로스팅(frosting)에 의해 광 출력 특성을 개선시키도록 처리 또는 개질되어 광 확산을 제공할 수 있다.
도 9를 참조하면, 투명 또는 반투명 스크린 또는 외피(70)는 OLED 광원(10) 둘레에 제공되어 광을 확산시키고 추가의 물리적 보호 및 심미적 외관을 제공할 수 있다. 외피는 다양한 형태, 예를 들어 도시된 표준 조명 전구의 형태를 가질 수있다.
본 발명은 매우 다양한 종래의 용도, 예를 들어 탁상용 램프, 전기 스탠드, 샹들리에, 언더-카운터 램프 또는 천장등에 사용될 수 있다. 본 발명은 또한 DC 전원을 사용한 휴대용 조명 장치에 사용될 수 있다.
한 실시태양에서, 유기 발광 다이오드(OLED) 층은 1988년 9월 6일자로 탱(Tang) 등에게 허여된 US 4,769,292 및 1991년 10월 29일자로 반슬리케(VanSlyke) 등에게 허여된 US 5,061,569에 개시되어 있으나 이에 한정되지 않는, 소분자 OLED로 이루어져 있다.
본 발명이 성공적으로 실시될 수 있는 수많은 OLED 소자의 형태가 있다. 전형적인 비제한적인 구조는 도 10에 도시되어 있으며, 양극 층(103), 정공 주입층(105), 정공 수송층(107), 발광 층(109), 전자 수송층(111) 및 음극 층(113)을 포함한다. 이들 층은 하기에 상세히 기술되어 있다. 유기 층의 전체 총 두께는 바람직하게는 500nm 미만이다. 전압/전류 공급원(250)은 OLED 소자를 에너지화하는데 필요하고, 전도성 배선(260)은 양극 및 음극에 전류를 통하게 하는데 필요하다. TFT 층 및 이와 관련된 배선은 이러한 기능을 한다.
기판(20)은 광 투과성인 것이 바람직하나 불투명할 수도 있다. 이 경우 사용되는 기판은 유리, 플라스틱, 반도체 물질, 세라믹 및 회로 기판 물질을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
양극 층(103)은 OLED 층(들)에 의해 방출된 광에 대해 투명하거나 실질적으로 투명한 것이 바람직하다. 본 발명에 사용되는 통상의 투명한 양극 물질은 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO) 및 산화주석이지만, 알루미늄- 또는 인듐-도핑된 산화아연, 산화마그네슘인듐 및 산화니켈텅스텐을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 금속 산화물도 가능하다. 이러한 산화물 이외에, 금속질화물(예: 질화갈륨), 금속 셀레나이드(예: 아연 셀레나이드) 및 금속 황화물(예: 황화아연)도 층(103)에 사용될 수 있다. 양극이 투명하지 않은 경우, 층(103)의 광 투과 특성은 중요하지 않고, 투명하거나, 불투명하거나, 반사하는 임의의 전도성 물질을 사용할 수 있다. 이러한 용도에 있어서 전도체의 예로는 금, 이리듐, 몰리브덴, 팔라듐 및 백금을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 투과성이거나 그렇지 않은 전형적인 양극 물질은 4.1 eV 이상의 일함수를 갖는다. 바람직한 양극 물질은 통상적으로 증발, 스퍼터링, 화학적 증착 또는 전기화학적 수단 등의 임의의 적절한 수단에 의해 통상적으로 증착될 수 있다. 양극은 널리 공지된 포토리소그래픽 공정을 사용하여 패턴화될 수 있다.
정공 주입층(105)이 양극(103)과 정공 수송층(107)의 사이에 제공되는 것이 종종 유용하다. 정공-주입 물질은 연속 유기 층의 제막 특성을 개선시키고, 정공 수송층으로의 정공의 주입을 용이하게 하는 기능을 한다. 정공 주입층에 사용하기 위한 적절한 물질은 US 4,720,432에 기술된 반상 화합물 및 US 6,208,075에 기술된 플라즈마-증착된 불화탄소 중합체를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 보고된 바에 의하면 유기 EL 장치에 유용한 또다른 정공-주입 물질은 EP 0 891 121 A1 및 EP 1 029 909 A1에 기술되어 있다.
정공 수송층(107)은 방향족 3급 아민 등의 1개 이상의 정공 수송 화합물을함유하며, 여기서 후자는 탄소 원자에만 결합된 1개 이상의 3가 질소 원자를 함유하고 이들 중 하나 이상이 방향족 고리의 구성원인 화합물로 이해된다. 한 형태에서, 방향족 3급 아민은 모노아릴아민, 디아릴아민, 트리아릴아민 또는 중합체성 아릴아민 등의 아릴아민일 수 있다. 단량체성 트리아릴아민의 예는 클루펠(Klupfel) 등의 US 3,180,730에 설명되어 있다. 1개 이상의 비닐 라디칼로 치환되고/되거나 1개 이상의 활성 수소 함유 기를 포함하는 그밖의 적절한 트리아릴아민은 브랜틀리(Brantley) 등의 US 3,567,450 및 US 3,658,520에 개시되어 있다. 더욱 바람직한 부류의 방향족 3급 아민은 US 4,720,432 및 US 5,061,569에 기술된 바와 같이 2개 이상의 방향족 3급 아민 잔기를 포함하는 것이다. 유용한 방향족 3급 아민의 예는 하기 화합물을 포함하지만 이에 한정되지 않는다:
1,1-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)사이클로헥산,
1,1-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)-4-페닐사이클로헥산,
4,4'-비스(디페닐아미노)쿼드리페닐,
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-펜안트릴)-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-페릴레닐)-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,
1,5-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]나프탈렌.
또다른 부류의 유용한 정공 수송 물질로는 EP 1 009 041에 기술된 바와 같은 다환상 방향족 화합물을 포함한다. 또한, 폴리(N-비닐카바졸)(PVK), 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리아닐린 등의 중합체성 정공 수송 물질 및 PEDOT/PSS로도 불리는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌설포네이트) 등의 공중합체도 사용될 수 있다.
US 4,769,292 및 US 5,935,721에 보다 상세히 기술된 바와 같이, 유기 EL 소자의 발광 층(LEL)(109)은 이 영역에서 전자 정공 쌍 재조합의 결과로서 전장발광이 생성되는 발광 또는 형광 물질을 포함한다. 발광 층은 단일 물질로 구성될 수 있지만, 보다 통상적으로는 게스트 화합물(들)로 도핑된 호스트 물질로 구성되며, 이때 발광은 주로 도판트로부터 발생되고, 임의의 색상일 수 있다. 발광 층의 호스트 물질은 하기 정의한 바와 같은 전자 수송 물질, 상기 정의한 바와 같은 정공 수송 물질, 또는 정공-전자 재조합을 지지하는 또다른 물질 또는 이 물질들의 조합일 수 있다. 도판트는 대체로 고 형광성 염료로부터 선택되지만, WO 98/55561, WO 00/18851, WO 00/57676 및 WO 00/70655에 기술된 전이금속 착체 등의 인광성 화합물도 유용하다. 도판트는 전형적으로 0.01 내지 10 중량%로서 호스트 물질에 코팅된다. 페닐피리딘의 이리듐 착체 및 이의 유도체는 특히 유용한 형광 도판트이다. 또한, 폴리플루오렌 및 폴리비닐아릴렌(예: 폴리(p-페닐렌비닐렌), PPV) 등의 중합체성 물질도 호스트 물질로서 사용될 수 있다. 이 경우, 소분자 도판트는 중합체성 호스트에 분자적으로 분산되거나 상기 도판트는 소성분을 호스트 중합체로 공중합함으로써 부가될 수 있다.
염료를 도판트로서 선택하는데 있어서 중요한 관계는 분자의 가장 높은 채워진 분자 오비탈과 가장 낮은 채워지지 않은 분자 오비탈 사이의 에너지 차로서 정의되는 밴드갭 전위 차를 비교하는 것이다. 호스트로부터 도판트 분자로의 효율적인 에너지 전달을 위한 필요 조건은 도판트의 밴드갭을 호스트 물질의 밴드갭보다 작게 하는 것이다.
사용되는 것으로 공지된 호스트 및 발광 분자는 US 4,769,292, US 5,141,671, US 5,150,006, US 5,151,629, US 5,405,709, US 5,484,922, US 5,593,788, US 5,645,948, US 5,683,823, US 5,755,999, US 5,928,802, US 5,935,720, US 5,935,721 및 US 6,020,078에 개시된 것을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
8-하이드록시퀴놀린의 금속 착체 및 유사한 옥신 유도체는 전자발광을 지지할 수 있는 유용한 호스트 화합물의 한 부류를 구성하며, 특히 바람직하다. 유용한 킬레이트 옥시노이드 화합물의 예는 다음과 같다:
화합물-1: 알루미늄 트리속신[별칭, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Ⅲ)],
화합물-2: 마그네슘 비속신[별칭, 비스(8-퀴놀리놀라토)마그네슘(Ⅱ)],
화합물-3: 비스[벤조{f}-8-퀴놀리놀라토]아연(Ⅱ),
화합물-4: 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Ⅲ)-??-옥소-비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Ⅲ),
화합물-5: 인듐 트리속신[별칭, 트리스(8-퀴놀리놀라토)인듐],
화합물-6: 알루미늄 트리스(5-메틸옥신)[별칭, 트리스(5-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Ⅲ)],
화합물-7: 리튬 옥신[별칭, (8-퀴놀리놀라토)리튬(Ⅰ)],
화합물-8: 갈륨 옥신[별칭, 트리스(8-퀴놀리놀라토)갈륨(Ⅲ)],
화합물-9: 지르코늄 옥신[별칭, 테트라(8-퀴놀리놀라토)지르코늄(Ⅳ)].
유용한 호스트 물질의 다른 부류는 9,10-디-(2-나프틸)안트라센 및 이의 유도체 등의 안트라센 유도체 및 US 5,121,029에 기술된 디스티릴아릴렌 유도체 및 벤즈아졸 유도체, 예를 들어 2,2',2"-(1,3,5-페닐렌)트리스[1-페닐-1H-벤즈이미다졸]을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
유용한 형광 도판트는 안트라센, 테트라센, 크산텐, 페릴렌, 루브렌, 쿠마린, 로다민, 퀴나크리돈, 디시아노메틸렌피란 화합물, 티오피란 화합물, 폴리메틴 화합물, 피릴륨 및 티아피릴륨 화합물, 플루오렌 유도체, 페리플란센 유도체 및 카보스티릴 화합물의 유도체를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 유기 EL 소자의 전자 수송층(111)을 형성하는데 사용되는 바람직한 박막-형성 물질은 옥신 자체의 킬레이트(통상적으로 8-퀴놀리놀 또는 8-하이드록시퀴놀린으로도 지칭됨)를 비롯한 금속 킬레이트화 옥시노이드 화합물이다. 이러한 화합물은 전자의 주입 및 수송을 돕고, 높은 수준의 성능을 나타내고, 박막 형태로 용이하게 가공된다. 옥시노이드 화합물의 예는 상기에서 목록화하였다.
다른 전자 수송 물질은 US 4,356,429에 개시된 바와 같은 다양한 부타디엔 유도체 및 US 4,539,507에 기술된 바와 같은 다양한 헤테로사이클릭 광학 광택제를 포함한다. 벤즈아졸 및 트리아진은 또한 유용한 전자 수송 물질이다.
몇몇 예에서, 층(111 및 109)은 발광 및 전자 수송 둘다를 지지하는 기능을 하는 단일층으로 선택적으로 컬랩스(collapse)될 수 있다. 이 층들은 소분자 OLED 시스템과 중합체성 OLED 시스템 둘다에서 컬랩스될 수 있다. 예를 들어, 중합체성 시스템에서는 PPV와 같은 중합체성 발광 층과 함께 PEDOT-PSS 등의 정공 수송층을 사용하는 것이 통상적이다. 상기 시스템에서 PPV는 발광 및 전자 수송 둘다를 지지하는 기능을 한다.
바람직하게는, 음극(113)은 투명하고 임의의 전도성 투명 물질로 거의 이루어질 수 있다. 또다르게는, 음극(113)은 불투명하거나 반사적일 것이다. 적절한 음극 물질은 기저 유기 층과 양호한 접점을 확보하기 위해 우수한 제막 특성을 갖고, 저 전압에서 전자 주입을 촉진시키고, 우수한 안정성을 갖는다. 유용한 음극 물질은 종종 낮은 일함수 금속(<4.0eV) 또는 금속 합금을 함유한다. 한 바람직한 음극 물질은 US 4,885,221에 기술된 바와 같은 은의 함량이 1 내지 20% 범위에 있는 마그네슘 대 은의 합금으로 구성된다. 음극 물질의 또다른 적절한 부류는 얇은 전자 주입층(EIL) 및 이보다 두꺼운 전도성 금속 층을 포함하는 이중층을 포함한다. EIL은 음극과 유기 층(예: ETL) 사이에 위치한다. 여기서, 상기 EIL은 바람직하게는 낮은 일함수 금속 또는 금속 염을 포함하고, 만일 그렇다면 보다 두꺼운 전도체 층은 낮은 일함수를 가질 필요가 없다. 이러한 한 음극은 US 5,677,572에기술된 바와 같이 얇은 LiF 층, 이어서 보다 두꺼운 Al 층으로 이루어져 있다. 다른 유용한 음극 물질 세트는 US 5,059,861, US 5,059,862 및 US 6,140,763에 개시된 것을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
음극 층(113)은 투명하거나 거의 투명하고, 금속은 얇거나 투명한 전도성 산화물이거나 또는 이러한 물질의 조합이어야 한다. 광학적으로 투명한 음극은 US 4,885,211, US 5,247,190, JP 3,234,963, US 5,703,436, US 5,608,287, US 5,837,391, US 5,677,572, US 5,776,622, US 5,776,623, US 5,714,838, US 5,969,474, US 5,739,545, US 5,981,306, US 6,137,223, US 6,140,763, US 6,172,459, EP 1 076 368 및 US 6,278,236에 보다 상세하게 기술되어 있다. 음극 물질은 전형적으로 증발, 스퍼터링 또는 화학적 증착에 의해 증착된다. 필요한 경우, 패턴화는 US 5,276,380 및 EP 0 732 868에 기술된 바와 같은 마스크를 통한 증착, 통합 섀도우 마스킹(integral shadow masking), 레이저 삭마 및 선택적 화학적 증착을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 널리 공지된 수많은 방법에 의해 달성될 수 있다.
상기 언급한 유기 물질은 승화와 같은 증기상 방법을 통해 적절하게 증착될 수 있지만, 유체, 예를 들어 막 형성을 개선하기 위한 선택적 결합제가 포함되어 있는 용매로부터 증착될 수 있다. 물질이 중합체라면, 용매 증착이 유용하지만, 스퍼터링 또는 도너 시이트(donor sheet)로부터의 열 전달 등의 다른 방법이 사용될 수 있다. 승화에 의해 증착되는 물질은 예를 들어 US 6,237,529에 기술된 바와 같이 주로 탄탈 물질을 포함하는 승화제 "보트(boat)"로부터 증기화될 수 있거나,또는 먼저 도너 시이트상에 코팅된 후 기판에 보다 근접하여 승화될 수 있다. 물질의 혼합물을 포함하는 층은 별개의 승화제 보트를 이용할 수 있거나, 또는 상기 물질을 미리 혼합하고 단일 보트 또는 도너 시이트로부터 코팅할 수 있다. 패턴화 증착은 섀도우 마스크, 통합 섀도우 마스크(US 5,294,870), 도너 시이트로부터의 공간적으로 한정된 열 염료 전이(US 5,851,709 및 US 6,066,357 참조) 및 잉크젯 방법(US 6,066,357)을 사용하여 달성될 수 있다. 모든 유기 층이 패턴화될 수 있지만, 광을 방출하는 층만을 패턴화하는 것이 가장 통상적이고, 다른 층은 전체 장치 위에 균일하게 증착될 수 있다.
본 발명의 OLED 장치는 필요한 경우 그의 특성을 개선하기 위해 널리 공지된 다양한 광학 효과를 사용할 수 있다. 이는 최대의 광 투과율을 얻기 위한 층 두께의 최적화, 유전 거울 구조의 제공, 광-흡수 전극으로 반사 전극의 교체, 장치에 눈부심방지 또는 반사방지 코팅물의 제공, 장치에 편광 매질의 제공, 또는 장치에 유색의, 중성 밀도의 또는 유색 전환 필터의 제공을 포함한다. 필터, 편광판 및 눈부심방지 또는 반사방지 코팅물은 구체적으로는 커버 위에 또는 커버의 일부로서 제공될 수 있다.
본 발명에 의해 현재의 조명 하부구조물과 상용성이고 2차원 및 3차원 형태로 다양하게 제공될 수 있으며 단일 기판을 사용한 단순 구조를 갖는 개선되고 교체가능한 OLED 국부 조명 장치를 제공할 수 있다.

Claims (1)

  1. a) 경질 지지체;
    b) 경질 지지체에 부착된 가요성 기판;
    c) 전력을 유기 발광 다이오드(OLED) 층에 제공하기 위한 제 1 및 제 2 전극을 포함하는, 가요성 기판상에 증착된 OLED 층;
    d) OLED 층을 덮고 있는 캡슐형 커버;
    e) 제 1 및 제 2 전극에 전기적으로 연결되어 있고, 외부 전원에 의해 제 1 및 제 2 전극에 전류를 통하게 하기 위해 캡슐형 커버를 지나 연장되어 있는 제 1 및 제 2 전도체; 및
    f) 소켓에 의해 제거가능하게 수용되도록 적용되고, 광원의 제 1 및 제 2 전도체에 전기적으로 연결하기 위한 제 1 전기 접점 및 소켓에 있는 전도체에 전기적으로 연결하기 위한 제 2 전기 접점을 갖는, 경질 지지체에 연결된 베이스를 포함하는 고체 상태의 국부 조명 광원.
KR10-2003-0033775A 2002-05-28 2003-05-27 지지체상에 가요성 기판을 갖는 ｏｌｅｄ 국부 조명 광원 KR20030091826A (ko)

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