KR20040014313A

KR20040014313A - 영역조명용 직렬 연결 ｏｌｅｄ 디바이스

Info

Publication number: KR20040014313A
Application number: KR1020030054442A
Authority: KR
Inventors: 콕로날드스티븐; 티엔위엔-셩
Original assignee: 이스트맨 코닥 캄파니
Priority date: 2002-08-07
Filing date: 2003-08-06
Publication date: 2004-02-14
Also published as: EP1396676A3; US7034470B2; TW200412181A; TWI296894B; EP1396676B1; EP1396676A2; KR101014320B1; CN1483960A; US20040032220A1; JP2004134385A

Abstract

본 발명은 통상의 기판 및 상기 통상의 기판 상에 동시에 형성시킨 각각의 OLED 디바이스를 포함하는 전기적으로 직렬로 연결되는 다수의 이격된 OELD 디바이스; 및 상기 직렬의 이격된 OLED 디바이스의 처음과 마지막에 연결된 전력 공급원을 포함하는 영역조명장치에 관한 것이다.

Description

영역조명용 직렬 연결 ＯＬＥＤ 디바이스{SERIALLY CONNECTING OLED DEVICES FOR AREA ILLUMINATION}

본 발명은 영역조명용 유기 발광 다이오드(OLED)에 관한 것이다.

견고성과 긴 수명을 요하는 제품에 대해 발광 다이오드로 이루어진 고상 발광 다이오드(LED)의 사용이 증가하고 있다. 예를 들어, 고상 발광 다이오드(LED)는 오늘날 자동차 분야에 사용되는 것을 볼 수 있다. 이들 디바이스는 다수의 소형 LED 디바이스를 결합함으로써 전형적으로 형성되며 특정 분야에 요구되는 광을 조절하도록 적합하게 설계된 유리 렌즈와 함께 단일 변조기내로 점광원을 제공한다(예컨대 WO 99/57945 호 참조). 이들 다중 디바이스는 단일 영역조명장치를 제조하거나 집적시키기에는 비용이 많이 들고 복잡하다. 또한, LED 디바이스는 영역조명에 바람직하지 못한 점광원을 제공한다(예컨대 미국 특허 제 6,305,818 호 참조).

유기 발광 다이오드(OLED)는 기판 상에 물질을 침착시켜 제조할 수 있다. 이 방법은 단일 기판 상에서 단일 단결정성 발광 소자를 창출할 수 있다. 현존하는 기술은 종래 발광에 대한 부가물로서의 전기발광 물질의 용도를 기술하고 있다(예컨대 치엔(Chien)에게 허여된 발명의 명칭 "Electro-Luminescent lighting Arrangement for a Lighting Apparatus with a Lamp Holder"의 미국 특허 제 6,168,282 호). 이 경우, 전기발광 물질은 주요 발광에 유용하지 못하다. EP 1120838 A2 호는 설치 기판상에 다중 타일을 설치하여 큰 배열의 조명기를 제조하는 방법을 기술하고 있다. 그러나, 이는 복잡하고 고가이며 일부 제품에서는 필수적이지 않다.

또한, 소비자에 의해 통상적으로 사용되는 발광 디바이스가 현존하는 발광 기본구조, 예컨대 미국에 알려져 있는 통상의 스크류형 기재 및 유럽에서 사용되는 핀형 바요넷(bayonet) 기재와 상용될 수 있는 것이 중요하다. 또한, 발광 디바이스는 최소의 비용으로 소비자에 의해 쉽고 안전하게 교체될 수 있어야 한다.

OLED 디바이스를 영역조명에 적용시키는 경우에는 비용면에서 제약을 받는다. 종래의 전력 공급원을 사용하여 OLED 디바이스에 전력을 공급하는 전형적인 전력 공급 방법은 조명 제품에 사용하기에 지나치게 고가이다. 전형적인 무기 점원 LED 디바이스에 사용되는 기법은 예컨대 OLED 디바이스의 유효 수명을 연장시키는 역방향 편향을 공급하지 않으므로 적합하지 못하다.

따라서, 간단한 구조로서 저가이면서 현존하는 발광 기본구조와 상용성을 갖는 대체가능한 OLED 영역조명이 요구된다.

본 발명의 목적은 OLED 디바이스를 사용하여 제조한 효과적인 영역조명장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 동시에 효과적으로 제조될 수 있는 OLED 디바이스로 제조된 영역조명장치를 제공하는 것이다.

이들 목적은, (a) 통상의 기판 및 상기 통상의 기판 상에 동시에 형성시킨 각각의 OLED 디바이스를 포함하는 전기적으로 직렬로 연결되는 다수의 이격된 OLED 디바이스, 및 (b) 상기 직렬의 이격된 OLED 디바이스의 처음과 마지막 부분에 연결된 전력 공급원을 포함하는 영역조명장치에 의해 달성될 수 있다.

본 발명은 OLED 디바이스의 이점을 이용하는 영역조명장치를 제공한다. 본 발명은 일련의 OLED 디바이스를 통상의 기판 상에 형성시킴으로써 동시에 제조될 수 있다. 또한, OLED 디바이스를 직렬로 연결시킴으로써 디바이스의 전력 사용을간소화시켰다. 본 발명은 상이한 AC 전압, 진동수 및 위상과 함께 사용될 수 있다. 본 발명을 현존하는 발광 기본구조와 용이하게 부합시키기 위해서는 소켓이 사용될 수 있다.

도 1a는 종래 OLED 디바이스의 부분 단면도를 도시한 것이다.

도 1b는 또다른 통상의 종래 OLED 디바이스의 부분 단면도를 도시한 것이다.

도 2a는 통상의 기판 상에 형성된 다수의 직렬 연결 OLED 디바이스의 스트링(string)을 사용하는 본 발명에 따른 영역조명장치이다.

도 2b는 본 발명에 따른 기판 탭 및 그에 부합하는 소켓이 장착된 영역조명장치를 개략적으로 도시한 것이다.

도 3은 전력 공급원과 연결된 다수의 직렬 연결 OLED 디바이스의 스트링을 갖는 본 발명에 따른 영역조명장치를 개략적으로 도시한 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 2개의 직렬 연결 OLED 디바이스의 스트링이 쌍을 이루는 것을 도시한 개략도이다.

도 5는 본 발명에 따른 다이오드로 구성된 브릿지 회로의 개략도이다.

도 6은 통상의 기판 상에서 직렬 연결 OLED 디바이스의 스트링을 포함하는 본 발명에 따른 영역조명장치의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.

도 7a는 이웃하는 개별 발광 디바이스들 사이에 배치된 중간-디바이스 전극을 포함한 직렬로 연결되는 적층된 OLED 디바이스의 스트링을 포함하는 본 발명에 따른 영역조명장치의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.

도 7b는 이웃하는 개별 발광 디바이스들 사이에 배치된 도핑된 유기 커넥터를 포함한 직렬로 연결되는 적층된 OLED 디바이스의 스트링을 포함하는 본 발명에 따른 영역조명장치의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.

도 8은 통상의 기판 상에서의 본 발명에 따른 전기적으로 절연된 OLED 장치의 배열을 개략적으로 도시한 것이다.

도 9는 빌트-인 필라(built-in pillar) 구조를 사용하는 본 발명에 따른 OLED 장치의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.

도 10은 이격된 유기 EL 소자를 제조하기 위한 빌트 인 쉐도우 마스크로서 필라 구조가 사용되는 경우의 본 발명의 또다른 실시양태를 도시한 것이다.

상기 도면들은 동일한 축적 비율로 도시하기에 각 층이 너무 얇고 두께 차이가 커서 축적 비율은 고려하지 않고 도시한 것으로 이해되어야 한다.

도 1a를 참고하면서, 종래의 OLED 디바이스(100)는 단일 기판(10) 상에서 제조되며 유기 EL 소자(14)를 하나 이상 혼입하고 있다. 도전성 소자(12 및 16)가 발광 물질의 상하에 배치되어 유기 EL 소자(14)에 전력을 공급한다. 커버(도시하지 않음)는 기판(10)에 또한 유기 EL 소자(14) 위에 부착되어 물질을 보호하고 OLED 디바이스(100)를 밀폐하면서 밀봉함으로써 물질이 수분으로부터 오염되는 것을 방지할 수 있다. 다르게는, 밀봉 층(도시하지 않음)이 물질을 보호하도록 유기 EL 소자(14) 상에 배치된다. 전력 공급원(18)은 도전성 소자(12 및 16)에 전기적으로 연결되어 OLED 디바이스(100)에 전력을 공급한다.

본 발명을 성공적으로 실행시킬 수 있는 유기 EL 소자(14)의 구성이 다수 존재한다. 전형적인 구조(100a)가 도 1b에 도시되어 있으며, 이는 기판(10), 제 1 도전성 소자(12), 유기 EL 소자(14) 및 제 2 도전성 소자(16)를 포함하며, 상기 유기 EL 소자(14)는 정공 주입 층(13), 정공 수송 층(15), 발광 층(17) 및 전자 수송 층(19)을 포함한다. EL 유기 소자(14)의 합친 전체 두께는 바람직하게는 500 ㎚ 미만이다. 이들 층은 아래에 상세하게 기술되어 있다. 기판이 다르게는 캐쏘드에 인접하여 위치할 수 있다는 점, 또는 기판이 애노드 또는 캐쏘드를 사실상 구성할수 있다는 점에 주목한다.

본 발명은 통상의 기판 상에 배치된 직렬 연결 이격된 OLED 디바이스의 스트링을 포함하는 영역조명장치에 적용될 수 있다. 각각의 OLED 디바이스는 (통상의 기판이 투명한 경우) 물질이 침착된 통상의 기판, 또는 (커버가 투명한 경우) 커버 또는 커버 층을 통해 발광한다. 다르게는, 통상의 기판과 커버 둘다, 또는 커버 층이 투명할 수 있다. 또한, 제조, 조립 및 설계 비용을 최소화하고 영역조명장치의 견고성을 최대화하기 위해, (개별 디스플레이 소자를 제 2 기판에 적용시키기 보다는) 물질을 통상의 단일 기판 상으로 침착시키는 것이 바람직하다. 기판은 단단할 수 있고 다양한 물질, 예컨대 유리로 제조될 수 있다. 다르게는, 기판은 유연할 수 있거나 또는 유연한 기판이 제 2의 단단한 기판의 한면 또는 양면 상에 적용될 수 있다.

도 2a를 참조하면서, 영역조명장치(200)는 평행하게 연결된 다수의 스트링(11)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 각각의 직렬 연결 OLED 디바이스(8)의 스트링(11)은 전기적으로 직렬로 연결되는 이격된 다수의 OLED 디바이스를 포함하며 또한 통상의 기판(10)을 포함한다. OLED 디바이스(8)는 각각 통상의 기판(10) 상에 동시에 형성된다. 각각의 영역조명장치(200)는 직렬 연결 OLED 디바이스(8)의 스트링(11)의 처음과 마지막의 이격된 OLED 디바이스를 연결하는 전력 공급원(18)을 포함한다. 영역조명장치(200)는 예컨대 통상의 기판(10) 상에 상이한 층을 배치시킬 수 있는 구조를 갖는 단일 진공 챔버를 사용하여 동시에 실질적으로 제조될 수 있다. 상기 진공 챔버는 가열시 증발하거나 순차적으로 기판 상에 배치시키는 유기 및 무기 물질을 수용하는 보우트(boat)를 하나 이상 포함할 수 있다. 이러한 정렬은 통상의 기판 상에서 OLED 디바이스의 이점을 이용하므로 동시에 제조될 수 있다. OLED 디바이스를 직렬로 연결함으로써 디바이스의 전력의 인가가 간소화된다. 본 발명은 상이한 AC 전압, 진동수 및 위상과 함께 이용될 수 있다. 기판(10)은 기판(10)의 하나의 말단부에 위치한 탭(10a)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 도전성 소자(4 및 6)(도 2a 및 2b를 참조함)가 탭(10a)에 노출되어 전력 공급원(18)에 연결된다.

도 2b를 참조하면서, 영역조명장치는 도 2a에 도시된 바와 같은 광을 생성시키는 다수의 직렬 연결 OLED 디바이스(8)(명료한 예시를 위해 상기 도면에서는 도시되지 않음)의 스트링(11)을 갖는다. 기판(10)의 하나의 말단부에 위치한 탭(10a)은 상보형 소켓 개구부(30a)를 기계적으로 수용하도록 구성되어 있다. 소켓(30)이 제공되어 전력이 외부 공급원(예컨대 가정용 전기 그리드, 도시되지 않음)으로부터 탭(10a)으로 전달되고 그로부터 각각의 직렬 연결 OLED 디바이스(8)의 스트링(11)의 처음과 마지막에 전달되어 유기 EL 소자(14)에서의 OLED 물질이 발광함으로써 영역조명을 제공한다. 바람직하게는, 탭(10a)은 한 방향으로만 소켓(30)내로 삽입될 수 있도록(즉, 뒤로는 삽입될 수 없음) 구성된다. 소켓 개구부(30a)내에는 기판(10)이 소켓(30)내로 삽입되는 경우 도전성 소자(4 및 6)에 전류를 공급하는 탭(10a)에 상보적 전도체가 제공된다. 기판(10)은 기판(10)을 소켓(30)으로부터 잡아당겨 물리적으로 제거되고, 제 2 기판은 기판(10)을 밀어 삽입하면서 탭이 소켓(30)에 적절히 정렬되었다. 바람직하게는, 소켓(30)은 통상적으로 사용될 수 있는 전기력을 OLED 영역조명장치뿐 아니라 목적에 따라서는 종래 스위치에 전력을 공급하기에 적합한 적절한 형태로 전환시키는 전력 조정 회로소자를 포함할 수 있다.

특히, OLED 영역조명장치는 적합한 파장형태를 갖는 특별히 정류된 전압을 사용하는 것이 바람직할 수 있으며, 여기서 전력 조정 회로소자는 통상의 전력 회로소자를 사용한다. 특히, 전력 조정 회로소자는 발광 유기 물질을 주기적으로 역으로 편향시키는 수단을 포함할 수 있다.

바람직한 실시양태에서, 기판 및 물질은 소켓이 상이한 전력 시스템으로 시판될 수 있도록 소켓과 분리되어 제조된다. 이와 반대로, 기판은 제조 규모 및 시장 규모 상 유익하도록 표준화되어 임의의 소켓과도 함께 사용될 수 있다. 또한, 특정 적용에 유용한 상이한 형상 또는 기타 특성을 갖는 기판이 통상의 소켓과 함께 사용될 수 있으므로 비용이 절감되고 유용성이 향상될 수 있다.

발광 물질의 휘도는 물질에 제공되는 전력을 조정하거나 감소시킴으로써 조절할 수 있다. 특히, 당해 분야에 익히 공지되어 있는 펄스-폭 변조 도표가 사용되고(예컨대 EP 1094436 A2 호 참조) 전력 조정 회로소자에 의해 실행될 수 있다. 다르게는, 발광 영역에 제공된 전력 수준을, 예컨대 발광 물질에 공급되는 전압 또는 전류를 감소시킴으로써 저하시킬 수 있다. 휘도 조절 스위치는 예컨대 고리 또는 슬라이더로서 형성된 회전하는 각종 저항 스위치와 함께 소켓내로 통합될 수 있다. 또한, 소켓은 영역조명장치를 점등 및 소등시키는 통상의 스위치를 포함할 수 있다. 외부 스위치(점등/소등형 또는 가변형)가 또한 OLED 영역조명장치의 휘도를조절하기 위한 수단을 제공할 수 있다.

바람직한 실시양태에서, 소켓은 국부 전력 그리드와 직접 와이어로 연결된다. 다르게는, 소켓은 종래의 소켓(예컨대 스크류형 또는 바요넷형 소켓)내로 삽입될 수 있거나, 또는 다른 적용에서는 플러그의 돌출부를 포함할 수 있고, 벽 또는 연장 코드 플러그에 직접 삽입될 수 있다.

일련의 OLED 디바이스중 단일 OLED 디바이스를 가로지르는 바람직한 전압 강하는 OLED의 속성에 따라 수 V에서 20 내지 30V까지 변한다. 국부 전력 그리드로부터의 전력은 통상적으로 110V 또는 240V이고, OLED 디바이스로 직접 인가되는 경우 이를 파괴할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 단일 OLED 영역조명장치는 도 2a 및 도 3에 도시된 바와 같이 직렬로 연결되는 다수의 OLED 디바이스를 포함한다.

도 3을 참조하면서, 각각의 직렬 연결 OLED 디바이스(8)의 스트링(11)을 통한 전압 강하 및 전류 흐름은 직렬로 연결된 OLED 디바이스(8)의 갯수를 조정함으로써 조정될 수 있다. 전력 공급원(18)(AC 전력)이 각각의 직렬 연결 OLED 디바이스(8)의 스트링(11)을 가로질러 전방향으로 전압을 인가시키는 경우, 각각의 OLED 디바이스(8)는 사용될 수 있는 전력의 일부를 소비하여 발광할 것이다. AC 선 전압이 음(-)인 경우에는, OLED 디바이스(8)는 발광하지 않을 것이다. 그러나, OLED 디바이스(8)의 수명이 주기적인 역방향 편향에 의해 연장될 수 있기 때문에 OLED 디바이스(8)를 역으로 편향시키도록 음의 선 전압이 제공될 수 있다.

하나의 직렬 연결 OLED 디바이스(8)의 스트링(11)이 실패하는 경우에도 직렬 연결 OLED 디바이스(8)의 나머지 스트링(11)들이 지속적으로 발광할 수 있도록 하기 위해서, 직렬 연결 OLED 디바이스(8)의 스트링(11) 그룹을 생성시켜 영역조명장치에 여분을 제공하는 것이 유용하다. 또한, AC 전력 공급원에 연결된 직렬 연결 OLED(8)의 스트링(11)은 전방향 편향시에만 단지 발광하여 광의 반복 주기(duty cycle)는 50%이고 상당한 플리커(flicker)를 가질 수 있다.

도 4에 제시된 바와 같이, 하나의 직렬 연결 OLED 디바이스(8)의 스트링(11)의 양(+)의 측이 직렬 연결 OLED 디바이스(8)의 음의 측과 연결되도록 2개의 직렬 연결 OLED 디바이스의 스트링(11)이 쌍을 이뤄 하나를 다른 디바이스의 반대 측에 연결시킴으로써 또한 역으로도 이와 같이 연결시킴으로써, 각 쌍에서 직렬 연결 OLED 디바이스(8)의 스트링(11)중 하나가 항상 양으로 편향되고 발광함으로써 반복 주기를 100%로 증가시키고 플리커를 감소시킬 것이다. 본 발명은 인접하는 디바이스의 위상으로부터 각각 90°로 4개의 직렬 연결 OLED 디바이스(8)의 스트링(11) 그룹을 연장할 수 있으며, 따라서 관찰되는 플리커를 추가로 감소시킨다.

더욱 낮은 전압 또는 직류 전력 공급원이 영역조명장치에 요구되는 경우, 통상의 변압기 및 전력 공급원이 영역조명장치용 전력을 전환시키는데 사용될 수 있다. 한정된 전력 손실에 대해 고안하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 직류 전류 공급은 당해 분야에 공지되어 있는 바와 같은 종래의 반파장 및 전파장 정류기 회로로 생성될 수 있다. 이들은 종래의 변압기와 함께 결합시킬 수 있거나 그렇지 않을 수 있다.

도 5에 제시된 바와 같이, 한 실시양태에서, 변압기 없이 다이오드(D1 내지 D4)로 이루어진 브릿지는 회로 전력 손실을 저감시키고 OLED 영역조명장치(200)에DC 전력 공급을 제공하는 간단한 수단을 제공한다. 전력 공급은 영역조명장치(200)를 가로지르는 분로 커패시터(shunt capacitor)(C)를 사용함으로써 추가로 개선될 수 있다.

본 발명은 상이한 색으로 발광하는 상이한 물질의 여러 직렬 연결 OLED 디바이스(8)의 스트링(11)을 제조함으로써 유색 영역조명장치를 제공할 수 있다. 상이한 조합의 스트링에 전력을 공급함으로써 상이한 효과가 얻어질 수 있다. 다색 영역조명장치를 실행시키는 하나의 간단한 방법은 직렬 연결 OLED 디바이스(8)의 스트링(11)을 적색, 녹색 및 청색으로 제공하는 것이다. 단일 스위치(도시되지 않음)가 연속적으로 우선 적색, 이후 적색 및 녹색에 전력을 공급하여 황색을 형성하고, 그 다음 적색, 녹색 및 청색에 전력을 공급하여 백색을 형성하고, 이후 녹색 및 청색에 공급하여 시안색을 형성하고, 이후 청색 및 적색에 공급하여 마젠타색을 형성하고, 이후 녹색, 최종적으로는 청색을 형성한다. 각각의 상기 색들에 대한 스위치가 회전 스위치에 직렬로 위치하고 또한 3개의 직렬 연결을 갖고 이후 갭을 갖고 그 다음 최종 단일 연결을 갖는다면 상기 순서가 얻어진다. 유사한 스위치가 사용되어 직렬로 평행한 그룹에 전력을 공급하여 다양한 휘도 조명을 제공할 수 있다.

본 발명은 넓은 범위의 다양한 종래 분야, 예컨대 탁상용 램프, 플로어-램프 또는 샹들리에 사용될 수 있다. 다르게는, 본 발명은 종래의 천장에 매달아 놓은 조명을 위한 평판 조명 장치로서 이용될 수 있다. 또한 본 발명은 DC 전력 공급원을 사용하는 휴대용 조명 장치에 사용될 수도 있다.

바람직한 실시양태에서, 본 발명은 "Electroluminescent Device with Modified Thin Film Luminescent Zone"이란 제목으로 탕(Tang) 등에게 1988년 9월 6일자로 통상 양도된 미국 특허 제 4,769,292 호, 및 "Electroluminescent Device with Organic Electoluminescent Medium"이란 제목으로 반스라이케(VanSlyke) 등에게 1991년 10월 29일자로 통상 양도된 미국 특허 제 5,061,569 호에 개시된 바와 같이(이에 한정되지는 않음) 저분자 중합체성 OLED로 이루어진 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함하는 디바이스에 사용된다. 유기 발광 물질의 여러 조합 및 변형이 이러한 디바이스를 제조하는데 사용될 수 있다.

기판

본 발명의 OLED 장치는 통상적으로 캐쏘드 또는 애노드중 하나가 기판과 접촉될 수 있는 지지 기판 상에 제공된다. 기판과 접촉하는 전극은 편리하게 하부 전극으로 지칭된다. 통상적으로는, 하부 전극은 애노드이지만 본 출원에서는 그의 구조를 제한하지 않는다. 기판은 의도된 방향의 발광에 따라 광투과성이거나 또는 불투과성일 수 있다. 광투과성은 기판을 통해 EL 방출을 관찰하는데 바람직하다. 이러한 경우에 통상적으로 투명 유리 또는 플라스틱이 사용된다. EL 방출이 상부 전극을 통해 관찰되는 경우, 하부 지지체의 투과 특징은 중요하지 않으므로 광투과, 광흡수 또는 광반사적일 수 있다. 이 경우에 사용되는 기판은 유리, 플라스틱, 반도체 물질, 실리콘, 세라믹 및 회로판 물질을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 물론, 이들 디바이스 구조에서 광-투명성 상부 전극이 제공될 필요가 있다.

애노드

EL 방출이 애노드를 통해 관찰될 때, 애노드는 상기 방출에 대해 투명하거나 실질적으로 투명해야 한다. 본 발명에서 사용된 통상의 투명한 애노드 물질은, 인듐-틴 옥사이드(indium-tin oxide, ITO) 및 주석 산화물이며, 알루미늄- 또는 인듐-도핑된 징크 옥사이드(indium-doped zinc oxide, IZO), 마그네슘-인듐 옥사이드 및 니켈-텅스텐 옥사이드를 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 금속 산화물도 사용될 수 있다. 이들 산화물 이외에, 질화금속(예: 갈리윰 니트라이드), 셀렌화금속(예: 징크 셀레나이드) 및 황화금속(예: 징크 설파이드)이 애노드로서 사용될 수 있다. EL 방출이 캐쏘드 전극을 통해서만 관찰되는 경우, 애노드의 투과 특징은 중요하지 않으므로, 투명, 불투명 또는 반사적인 임의의 도전성 물질이 사용될 수 있다. 이 용도를 위한 도전체의 예로는 금, 이리디윰, 몰리브데늄, 팔라디윰 및 플라티늄이 있지만 이에 한정되지 않는다. 전형적인 애노드 물질은 투과적이거나, 그렇지 않으면 4.1 eV 이상의 일함수를 갖는 것이다. 바람직한 애노드 물질은 증발, 스퍼터링(sputtering), 화학적 증착 또는 전기화학적 수단과 같은 적합한 수단에 의해 통상적으로 침착된다. 애노드는 익히 공지되어 있는 사진석판 공정을 사용하거나 제조 과정에서 섀도우 아스크를 사용함으로써 패턴화될 수 있다.

정공 주입층(HIL)

정공 주입층이 애노드 층과 투과층 사이에 제공되는 것은 종종 유용하다. 정공 주입 물질은 후속의 유기층의 막형성 특성을 개선시키고 정공 수송층내로의 정공의 주입을 촉진시키는데 기여할 수 있다. 정공 주입층에 사용하기 적합한 물질로는, 통상 양도된 미국 특허 제 4,720,432 호에 기술된 바의 포르피린 화합물,및 통상 양도된 미국 특허 제 6,208,075 호에 기술된 바의 플라즈마-침착된 플루오로카본 중합체가 있지만 이에 한정되지 않는다. 유기 EL 디바이스에 유용한 것으로 보고된 다른 정공 주입 물질은 EP 0 891 121 A1 호 및 EP 1 029 909 A1 호에 기술되어 있다.

정공 수송층(HTL)

정공 수송층은 1개 이상의 정공 수송 화합물, 예컨대 방향족 3급 아민을 함유하며, 후자는 오직 탄소원자(이들중 1개 이상은 방향족 고리의 구성원이다)에만 결합하는 1개 이상의 3가 질소원자를 함유하는 화합물인 것으로 이해된다. 한 형태에서, 방향족 3급 아민은 모노아릴아민, 디아릴아민, 트리아릴아민 또는 중합체 아릴아민과 같은 아릴아민일 수 있다. 단량체 트리아릴아민의 예는 클루펠(Klupfel) 등의 미국 특허 제 3,180,730 호에 예시되어 있다. 1개 이상의 비닐 라디칼 그룹으로 치환되고/치환되거나 1개 이상의 활성 수소-함유 그룹을 포함하는 다른 적합한 트리아릴아민은, 브랜틀레이(Brantley) 등의 미국 특허 제 3,567,450 호와 미국 특허 제 3,658,520 호에 의해 개시되어 있다.

방향족 3급 아민의 더욱 바람직한 종류는 통상 양도된 미국 특허 제 4,720,432 호 및 미국 특허 제 5,061,569 호에 기술된 바와 같이 2개 이상의 방향족 3급 아민 잔기를 포함하는 화합물이다. 정공 수송층은 방향족 3급 아민 화합물 또는 그의 혼합물로 형성될 수 있다. 유용한 방향족 3급 아민의 예는 하기와 같다:

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-페난트릴)-N-페닐아미노]비페닐,

4,4'-비스[N-(8-플루오란테닐)-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, 및

1,5-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]나프탈렌.

또다른 종류의 유용한 정공 수송 물질로는 EP 1 009 041 호에 기술된 바와 같은 다환식 방향족 화합물이 있다. 또한, 중합체 정공 수송 물질은, 예컨대 폴리(N-비닐카바졸)(Poly(N-vinylcarbazole), PVK), 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리아닐린, 및 공중합체 예컨대 PEDOP/PSS로도 지칭되는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌설포네이트)가 사용될 수 있다.

발광층(LEL)

미국 특허 제 4,769,292 호 및 미국 특허 제 5,935,721 호에 더욱 충분하게 기술된 바와 같이, 유기 EL 소자의 발광층(LEL)은 그 영역에서 전자-정공 쌍 재조합의 결과로서 전기발광이 생성된 발광 또는 형광 물질을 함유한다. 발광층은 단일 물질로 구성될 수 있으나, 더욱 통상적으로는 도판트로부터 주로 발광되어 임의의 색을 형성할 수 있는 게스트 화합물(들)로 도핑된 호스트 물질로 구성된다. 발광층의 호스트 물질은, 하기 전자 수송 물질, 상기 정공 수송 물질 또는 또다른 물질, 또는 정공-전자 재조합을 지지하는 물질의 조합물일 수 있다. 도판트는 통상적으로 고도의 형광 염료로부터 선택되나, 인광 화합물, 예컨대 WO 98/55561 호, WO 00/18851 호, WO 00/57676 호, 및 WO 00/70655 호에 기술된 바의 전이금속 착체가 또한 유용하다. 도판트는 전형적으로 0.01 내지 10 중량%로서 호스트 물질내에 도포된다. 중합체 물질, 예컨대 폴리플루오렌 및 폴리비닐라우릴렌(예: 폴리(p-페닐렌비닐렌), PPV)가 또한 호스트 물질로서 사용될 수 있다. 이 경우, 저분자 도판트는 중합체 호스트내로 분자상태로 분산될 수 있거나 또는 작은 구성성분을 호스트 중합체내로 공중합시킴으로써 첨가될 수 있다.

도판트로서 염료를 선택하는데 있어 중요한 관련성은, 분자의 가장 높은 에너지 오비탈과 가장 낮은 에너지 오비탈 사이의 에너지 차이로 정의되는 밴드갭 포텐셜(bandgap potential)을 비교하는 데 있다. 호스트로부터 도판트 분자로의 효율적인 에너지 전달을 위한 필요 조건은 도판트의 밴드갭을 호스트 물질의 것보다 작게 하는 것이다.

유용하다고 공지된 호스트 및 방출 분자는, 미국 특허 제 4,768,292 호, 미국 특허 제 5,141,671 호, 미국 특허 제 5,150,006 호, 미국 특허 제 5,151,629 호, 미국 특허 제 5,405,709 호, 미국 특허 제 5,484,922 호, 미국 특허 제5,593,788 호, 미국 특허 제 5,645,948 호, 미국 특허 제 5,683,823 호, 미국 특허 제 5,755,999호, 미국 특허 제 5,928,802 호, 미국 특허 제 5,935,720 호, 미국 특허 제 5,935,721 호 및 미국 특허 제 6,020,078 호에 개시된 것들을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.

8-하이드록시퀴놀린(옥신) 및 유사한 유도체의 금속 착체는 전기발광을 지지할 수 있는 유용한 호스트 화합물의 한 종류이다. 유용한 킬레이트 옥시노이드 화합물의 예는 아래와 같다:

CO-1: 알루미늄 트리스옥신[별칭, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)]

CO-2: 마그네슘 비스옥신[별칭, 비스(8-퀴놀리놀라토)마그네슘(II)]

CO-3: 비스[벤조{f}-8-퀴놀리놀라토]징크(II)

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

CO-5: 인듐 트리스옥신[별칭, 트리스(8-퀴놀리놀라토)인듐]

CO-6: 알루미늄 트리스(5-메틸옥신)[별칭, 트리스(5-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)]

CO-7: 리튬 옥신[별칭, (8-퀴놀리놀라토)리튬(I)]

CO-8: 갈리윰 옥신[별칭, 트리스(8-퀴놀리놀라토)갈리윰(III)]

CO-9: 지르코니윰 옥신[별칭, 테트라(8-퀴놀리놀라토)지르코니윰(IV)]

유용한 호스트 물질의 또다른 종류는 9,10-디-(2-나프틸)안트라센 및 그의 유도체와 같은 안트라센 유도체가 있으며, 또한 미국 특허 제 5,121,029 호에 기술된 디스티릴아릴렌 유도체, 및 벤즈아졸 유도체, 예컨대 2,2'2"-(1,3,5-페닐렌)트리스[1-페닐-1H-벤즈이미다졸]을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.

유용한 형광 도판트는 안트라센, 테트라센, 크산텐, 페릴렌, 루브렌, 쿠마린, 로다민, 퀴나크리돈, 디시아노메틸렌피란 화합물, 티오피란 화합물, 폴리메틴 화합물, 피릴리윰 및 티아피릴리윰 화합물, 플루오렌 유도체, 페리플란텐 유도체 및 카보스티릴 화합물의 유도체들을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 유기 EL 소자의 전자 수송 층을 형성하는데 사용되는 바람직한 박막-형성 물질은 옥신 자체의 킬레이트(통상적으로는 8-퀴놀리놀 또는 8-하이드록시퀴놀린으로도 지칭됨)를 비롯한, 금속 킬레이트화 옥시노이드 화합물이다. 이러한 화합물들은 전자를 주입하고 수송하는 것을 돕고, 높은 수준의 성능을 나타내고, 박막의 형태로 용이하게 제작된다. 옥시노이드 화합물의 예는 상기에서 기술하였다.

다른 전자 수송 물질은 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 광택제를 포함한다. 벤즈아졸 및 트리아진은 또한 전자 수송 물질로서 유용하다.

일부 예에서, 발광 층 및 전자 수송층은 발광 및 전자 수송 모두를 지지하는 작용을 하는 단일 층으로 선택적으로 합체될 수 있다. 이 층들은 저분자 OLED 시스템과 중합체 OLED 시스템 모두에서 합체될 수 있다. 예를 들어, 중합체 시스템에서, 통상 PPV와 같은 중합체 발광 층을 갖는 PEDOT-PSS와 같은 정공 수송 층을사용한다. 이 시스템에서, PPV는 발광 및 전자 수송 모두를 지지하는 작용을 한다.

캐쏘드

발광이 애노드를 통해 일어나는 경우, 본 발명에서 사용된 캐쏘드 층은 거의 임의의 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 바람직한 물질은 아래에 위치하는 유기층과 우수하게 접촉시키는 우수한 막-형성 특성을 갖고, 저전압에서 전자 주입을 촉진시키며 우수한 안정성을 갖는다. 유용한 캐쏘드 물질은 낮은 일함수 금속(<4.0 eV) 또는 금속 합금을 종종 함유한다. 바람직한 캐쏘드 물질중 하나는, 통상 양도된 미국 특허 제 4,885,221 호에 기술된 바와 같이, 은의 함량이 1 내지 20 %인 Mg:Ag 합금으로 이루어진다. 또다른 적합한 종류의 캐쏘드 물질은, 더욱 두꺼운 도전성 금속 층으로 둘러싸인 유기 층(ETL)과 접촉하는 얇은 층의 전자 주입층(EIL)을 포함하는 이중층을 포함한다. 여기서, EIL은 바람직하게는 낮은 일함수 금속 또는 금속 염을 포함하며, 이런 경우 상기 더욱 두꺼운 도전성 금속 층은 낮은 일함수를 가질 필요가 없다. 이러한 캐쏘드중 하나는 미국 특허 제 5,677,572 호에 기술된 바와 같이 얇은 층의 LiF, 그 다음에 더욱 두꺼운 층의 Al로 이루어져 있다. 다른 유용한 캐쏘드 물질은 미국 특허 제 5,059,861 호, 미국 특허 제 5,059,862 호 및 미국 특허 제 6,140,763 호에 개시된 것들을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.

발광이 캐쏘드를 통해 일어나는 경우, 캐쏘드는 투명하거나 거의 투명해야 한다. 이러한 경우, 금속은 얇아야 하거나 투명 도전성 산화물, 또는 이들 물질을조합하여 사용해야 한다. 광학적으로 투명한 캐쏘드는 미국 특허 제 4,885,211 호, 미국 특허 제 5,247,190 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, 및 미국 특허 제 6,278,236 호, 유럽 특허 제 1 076 368 호 및 일본 특허 제 3,234,963 호에 더욱 상세히 기술되어 있다. 캐쏘드 물질은 증발, 스퍼터링 또는 화학적 증착에 의해 침착될 수 있다. 필요한 경우, 패턴화는 쓰로우-마스크(through mask) 침착, 미국 특허 제 5,276,380 호 및 EP 0 732 868 호에 기술된 통합 섀도우 마스킹(integral shadow masking), 레이저 애블레이션(laser ablation), 및 선택적 화학 증착을 포함하지만, 이에 한정되지 않는 잘 공지된 많은 방법을 통해 달성할 수 있다.

유기층의 침착

전술된 유기 물질은 승화와 같은 기상법을 통해 적합하게 침착되나, 선택적 결합제를 사용하여 용매로부터 침착시켜 막 형성을 개선시킬 수 있다. 상기 물질이 중합체이면, 용매 침착이 유용하지만 다른 방법, 예컨대 도너 시이트로부터의 열 전달 또는 스퍼터링이 사용될 수 있다. 승화에 의해 침착되는 물질은, 예컨대 미국 특허 제 6,237,529 호에 기술된 바와 같이 탄탈룸 물질로 종종 이루어지는 승화제 "보우트"로부터 증발될 수 있거나, 또는 도너 시이트 상에 우선 도포된 후,기판에 아주 근접한 위치에서 승화될 수 있다. 물질들의 혼합물을 갖는 층은 구분된 승화제 보우트를 사용할 수 있거나, 상기 물질들은 예비 혼합되고 단일 보우트 또는 도너 시이트로부터 도포될 수 있다. 패턴화 침착은 섀도우 마스크, 통합 새도우 마스크(통상 양도된 미국 특허 제 5,294,870 호), 도너 시이트로부터 공간-한정 열 염료 전이(통상 양도된 미국 특허 제 5,851,709 호 및 미국 특허 제 6,066,357 호) 및 잉크젯법(통상 양도된 미국 특허 제 6,066,357 호)을 사용하여 달성할 수 있다.

캡슐화

대부분의 OLED 디바이스는 수분 및/또는 산소에 민감하여, 이들은 데시칸트(desiccant), 예컨대 알루미나, 보크사이트, 칼슘 설페이트, 점토, 실리카 겔, 제올라이트, 알칼리금속 산화물, 알칼리토금속 산화물, 설페이트, 또는 금속 할라이드 및 퍼클로레이트와 함께 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 분위기에서 봉입된다. 캡슐화 및 데시케이션(desiccation) 방법은 미국 특허 제 6,226,890 호에 기술된 방법들을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 또한, 캡슐화에 대해서 SiOx, 테프론, 및 다르게는 무기/중합체 층과 같은 장벽 층이 당해 분야에 공지되어 있다.

광학적 최적화

본 발명의 OLED 영역조명장치는 목적에 따라 그의 특성을 향상시키기 위해 다양한 공지된 광학 효과를 사용하는 다수의 또는 일련의 OLED 장치를 사용한다. 이는 최대의 빛 투과를 생성하기 위해 층 두께를 최적화시키거나, 유전성 거울 구조를 제공하거나, 반사 전극을 광-흡수 전극으로 대체하거나, 디스플레이 상에 눈부심 방지 코팅층 또는 반사 방지 코팅층을 제공하거나, 디스플레이 상에 편광 매질을 제공하거나, 또는 디스플레이 상에 유색 중성 밀도 또는 색 전환 필터를 제공함을 포함한다. 필터, 편광판, 및 눈부심 방지 코팅층 또는 반사 방지 코팅층은 커버 상에 또는 커버의 일부로서 특별히 제공될 수 있다.

도 6은 스트링(11)을 형성하기 위해 직렬로 연결된 다수의 OLED 디바이스(32, 34, 36 및 38)를 갖는 본 발명에 따른 OLED 장치(300)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 예시를 용이하게 하기 위해, 단지 4개의 OLED 디바이스(32, 34, 36 및 38)만 도시한다. 디바이스에서는 대부분의 경우 더욱 많은 OLED 디바이스가 관련될 것이 이해된다. 기판(10)의 상부에는 각각의 OLED 디바이스에 대해 다수의 이격된 하부 전극(22, 24, 26 및 28)이 존재한다. 상기 이격된 하부 전극(22, 24, 26 및 28)은 마스크를 통한 진공 침착에 의해 제공되거나 전극 물질을 함유한 잉크를 사용하여 목적하는 패턴으로 프린트될 수 있다. 다르게는, 이격된 하부 전극(22, 24, 26 및 28)은 연속하는 층으로 제조되고 사진석판 공정, 레이저 스크라이빙(scribing) 또는 기계적 스크라이빙을 사용하여 목적하는 이격된 패턴으로 분획될 수 있다. 이격된 하부 전극(22, 24, 26 및 28) 상에는, 다수의 이격된 유기 EL 소자(42, 44, 46 및 48)가 배치된다. 이격된 유기 EL 소자(42, 44, 46 및 48)중 각각의 하나는 그에 상응하는 이격된 하부 전극(22, 24, 26 및 28)의 단부에 걸쳐 연장하는 유기 층을 하나 이상 갖는다. 도 6에서, 각각의 이격된 유기 EL 소자(42, 44, 46 및 48)은 그에 상응하는 이격된 하부 전극(22,24, 26 및 28)의 좌측 단부를 덮고 있다. 각각의 유기 EL 소자(42, 44, 46 및 48)의 유기 층은 인접한 이격된 하부 전극(22, 24, 26 및 28) 사이의 공간에서 끝날 수 있거나 이를 지나 연장될 수 있어 인접한 이격된 하부 전극(22, 24, 26 및 28)의 우측 단부를 덮는다. 이격된 유기 EL 소자(42, 44, 46 및 48) 상에 다수의 이격된 상부 전극(62, 64, 66 및 68)이 배치된다. 각각의 이격된 상부 전극(62, 64, 66 및 68)은 그에 상응하는 이격된 유기 EL 소자(42, 44, 46 및 48)의 실질적인 일부분 상에 배치된다. 상응하는 이격된 하부 전극, 이격된 유기 EL 소자 및 이격된 상부 전극의 세트는 발광할 수 있는 OLED 디바이스를 형성한다. 각각의 이격된 상부 전극은 그에 상응하는 하부 전극과 인접한 이격된 하부 전극 사이의 공간을 지나 연장하고 이후 인접한 이격된 하부 전극과 전기적인 연결부를 이룬다. 따라서, OLED 디바이스(38)의 이격된 상부 전극은 OLED 디바이스(36)의 이격된 하부 전극과 연결되고, 상기 OLED 디바이스(36)의 이격된 상부 전극은 OLED 디바이스(34)의 하부 전극과 연결되고, 나머지도 이와 마찬가지로 연결되어 있다. 작동시 전압이 전극(62)과 디바이스(32) 사이에 인가되고 디바이스(38)의 하부 전극(28) 및 작동 전류는 하나의 디바이스에서 인접 디바이스로 흘러 모든 디바이스를 동시에 발광시킨다. 구동 전압은 4개의 디바이스(32, 34, 36 및 38) 전압의 합이지만, 구동 전류는 OLED 장치(300)와 동일한 전체 면적의 단일 OLED의 전류의 단지 4분의 1인 단일 OLED 디바이스의 전류이다. 직렬 저항으로 인한 전력 손실이 작동 전류와 직렬 저항의 곱의 제곱과 같으므로, 이는 4개의 OLED 디바이스 대신 단일 OLED 디바이스를 포함하는 OLED에 비해 급격히 감소한다. 이격된 유기 EL 소자 및 이격된 상부 전극은, 이격된 하부 전극의 제조시 사용된 방법과 유사한 종래의 마스킹법, 프린팅법 또는 스크라이빙법에 의해 제조될 수 있으며 이는 유기 물질 및 사용된 하부 전극 물질을 기준으로 선택된다.

또한, OLED 디바이스(32, 34, 36 및 38)는 적층된 OLED 디바이스일 수 있다. 이 경우, 각각의 OLED 디바이스(32, 34, 36 및 38)는 이격된 상부 전극, 이격된 하부 전극, 및 상기 2개의 전극 사이에 적층된 다수의 개별 발광 장치를 포함한다. 미국 특허 제 6,337,492 호에 교시된 바와 같이, 이웃하는 개별 발광 디바이스들 사이에 중간-디바이스 전극이 존재할 수 있다. 도 7a는 투명한 중간-디바이스 전극을 갖는 다수의 적층된 OLED 디바이스를 포함하는 OLED 장치(400)의 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 예시를 용이하게 하기 위해, 각각의 OLED 디바이스(32, 34, 36 및 38)는 3개의 개별 발광 디바이스를 포함한다. OLED 디바이스(32)는 예컨대 3개의 개별 발광 디바이스(32a, 32b, 32c)를 포함한다. 상부 개별 발광 디바이스(32a)는 이격된 상부 전극(62a), 이격된 발광 소자(42a) 및 이격된 중간-디바이스 전극(22a)를 포함하고; 중간부 개별 발광 디바이스(32b)는 이격된 중간-디바이스 전극(62b), 이격된 발광 소자(42b) 및 이격된 중간-디바이스 전극(22b)을 포함하고; 하부 개별 발광 디바이스(32c)는 이격된 중간-디바이스 전극(62c), 이격된 발광 소자(42c) 및 이격된 하부 전극(22c)을 포함한다. OLED 디바이스(34)의 상부 개별 발광 디바이스(34a)의 이격된 상부 전극(64a)은 OLED 디바이스(32)의 하부 개별 발광 디바이스(32c)의 이격된 하부 전극(22c)과 연결되고; OLED 디바이스(36)의 상부 개별 발광 디바이스(36a)의 이격된 상부 전극(66a)은 OLED 디바이스(34)의 하부 개별 발광 디바이스(34c)의 이격된 하부 전극(24c)과 연결되고; OLED 디바이스(38)의 상부 개별 발광 디바이스(38a)의 이격된 상부 전극(68a)은 OLED 디바이스(36)의 하부 개별 발광 디바이스(36c)의 이격된 하부 전극(26c)과 연결되어 있다. OLED 디바이스(32, 34, 36 및 38)는 이와 같이 직렬로 연결된다. 장치를 작동시키기 위해, OLED 디바이스(32)의 상부 개별 발광 디바이스(32a)의 이격된 상부 전극(62a)과 OLED 디바이스(38)의 하부 개별 발광 디바이스(38c)의 이격된 하부 전극(28c) 사이에 전류가 인가된다. 이 전류는 모든 OLED 디바이스(32, 34, 36 및 38)의 개별 발광 디바이스 모두를 통해 흘러 모든 개별 발광 디바이스에서 발광을 생성시킨다. 동일한 디바이스 면적을 갖고 동일한 휘도 수준으로 작동하는 종래 OLED 디바이스에 비해, 본 발명에 따른 장치(400)는 전압은 12배이나 단지 12분의 1의 전류로 작동할 것이다. 따라서, 직렬 저항으로 인한 손실은 급격히 감소된다.

도 7a에서 개별 발광 디바이스(32b)를 예로 들어 보면, 중간-디바이스의 이격된 상부 전극(62b) 및 이격된 하부 전극(22b)은 높은 측면 전기적 도전성을 가질 필요는 없는 것으로 보여질 수 있다. 이들 전극의 기능은 음 전하 및 양 전하를 개별 유기 EL 소자(42b)내로 공급하고 전류가 이들 층의 두께를 통해 흐르기에 충분한 전기적 도전성을 갖게 하는 것이다. 10⁸ohm-㎝ 만큼 높은 전기적 저항을 갖는 물질이 이들 전극의 두께가 작은 경우 이 중간-디바이스 전극으로 사용될 수 있다. 반면, 최상부의 개별 발광 디바이스(32a, 34a, 36a 및 38a)의 이격된 상부 전극(62a, 64a, 66a 및 68a), 및 최하부의 개별 발광 디바이스(32c, 34c, 36c 및38c)의 이격된 하부 전극(22c, 24c, 26c 및 28c)은 직렬 저항으로 인한 에너지 손실을 저감시키도록 높은 측면 전기적 도전성을 가질 필요가 있다. 이들 층의 경우, 전기적 저항은 10^-3ohm-㎝ 이하일 필요가 있다. 적층된 OLED 디바이스를 사용하는 본 발명에 따른 OLED 장치를 제작하기 위해서는 중간-디바이스 전극에 대한 전기 저항이 높은 물질을 사용하는 것이 사실상 바람직하다. 도 7a의 OLED 디바이스(38)에 시선을 집중하면, 이격된 상부 전극(68a)은 모든 다른 층(48a, 28a, 68b, 48b, 28b, 68c, 48c 및 28c)의 말단부를 지나 좌측으로 연장되어 인접 OLED 디바이스(36)의 이격된 하부 전극(26c)과 연결된다. 중간-디바이스 전극 층(28a, 68b, 28b 및 68c)에 데해 저항이 높은 물질을 사용하면, 이격된 전극(68a)과 다른 전극 층(28a, 68b, 28b 및 68c) 사이에 우발적인 연결이 발생하는 경우 개별 발광 디바이스가 단락되는 것을 방지하도록 도와준다.

중간-디바이스 전극을 대신하여, 도핑된 유기 커넥터가 적층된 개별 발광 장치들 사이에 사용된다. 도 7b는 도핑된 유기 커넥터를 기초로 한 직렬 연결 적층된 OLED 디바이스를 포함하는 본 발명에 따른 OLED 장치(410)를 도시한 것이다. 통상의 기판(10) 상에는 4개의 OLED 디바이스(32, 34, 36 및 38)가 존재하며 각각은 3개의 개별 발광 디바이스의 적층물을 포함한다. 이에 상응하여 4개의 이격된 상부 전극(62a, 64a, 66a 및 68a), 및 4개의 이격된 하부 전극(22c, 24c, 26c 및 28c)이 존재한다. 각각의 이격된 상부 전극과 이격된 하부 전극 쌍(즉, 62a와 22c, 64a와 24c, 66a와 26c, 68a와 28c) 사이에는, 도핑된 유기 커넥터에 의해 연결된 3개의 개별 발광 디바이스가 존재한다. 예를 들어, 도핑된 유기 커넥터(23c 및 23b)가 OLED 디바이스(32)에서의 3개의 적층된 개별 디바이스를 연결하는데 사용되고, 도핑된 유기 커넥터(83a 및 83b)가 OLED 디바이스(38 등)에서의 3개의 적층된 개별 디바이스를 연결하는데 사용된다. OLED 디바이스(34)의 이격된 상부 전극(64)은 OLED 디바이스(32)의 이격된 하부 전극(22c)과 연결되고; OLED 디바이스(36)의 이격된 상부 전극(66a)은 OLED 디바이스(34)의 이격된 하부 전극(24c)과 연결되고; OLED 디바이스(38)의 이격된 상부 전극(68a)은 OLED 디바이스(36)의 이격된 하부 전극(26c)과 연결되어 있다. OLED 디바이스(32, 34, 36 및 38)는 이와 같이 직렬로 연결된다. 상기 장치를 작동시키기 위해, OLED 디바이스(32)의 이격된 상부 전극(62a)과 OLED 디바이스(38)의 이격된 하부 전극(28c) 사이에 전류가 인가된다. 이 전류는 모든 OLED 디바이스(32, 34, 36 및 38)의 개별 발광 디바이스 모두를 통해 흘러 모든 개별 발광 디바이스에서 발광을 생성시킨다. 동일한 디바이스 면적을 갖고 동일한 휘도 수준으로 작동하는 종래 OLED 디바이스에 비해, 본 발명에 따른 장치(400)는 전압은 12배이나 단지 12분의 1의 전류로 작동할 것이다. 따라서, 직렬 저항으로 인한 손실이 급격히 감소된다.

도 8은 OLED 디바이스(32, 34, 36 및 38), 이에 상응하는 이격된 상부 전극(62, 64, 66 및 68) 및 하나의 이격된 하부 전극(28)을 도시하는 OLED 장치(300)의 대표적인 상면도이다.

직렬 저항으로 인한 전력 손실이 저감되는 것에 부가하여, 본 발명의 또다른 이점은 OLED 장치가 직렬로 연결된 OLED 디바이스로 분획되는 경우 비-작동되는OLED 디바이스에 대해서만 단락 결함이 발생한다는 것이다. 직렬로 연결되어 있는 나머지 OLED 디바이스는 지속적으로 발광할 수 있다. OLED 디바이스의 출력은 전체적으로 감소되지만, 이 경우는 디바이스 전체가 단락 결함을 인해 전체적으로 비-작동을 갖는 경우보다는 훨씬 우수하다.

도 9는 직렬 연결 OLED 디바이스의 5개의 스트링(11a, 11b, 11c, 11d 및 11e)의 배열을 갖는 배열(500)을 나타내는 본 발명의 또다른 실시양태를 도시한 것이다. 각각의 5개의 스트링(11a, 11b, 11c, 11d 및 11e)은 본 발명에 따라 직렬 연결되는 4개의 OLED 디바이스를 포함한다. 예를 들어, 스트링(11a)은 직렬로 연결된 OLED 디바이스(132, 134, 136 및 138)를 포함한다. 스트링(11a, 11b, 11c, 11d 및 11e)은 서로 전기적으로 절연되어 있다. 이 실시양태는 여러 장점을 갖는다. 단락 결함이 존재하는 경우, 단지 귀속된 OLED 디바이스만이 영향을 받는다. 예를 들어, 스트링(11c)의 OLED 디바이스(236)에 단락 결함이 존재하면 단지 OLED 디바이스(236)만이 영향을 받게 되고 배열(500)의 전체 출력은 20분의 1로만 감소한다. 따라서, 단락 결함의 충격은 크게 감소한다.

본 발명의 또다른 실시양태에서는, 직렬 연결 OLED 디바이스의 각각의 스트링(11a, 11b, 11c, 11d 및 11e)은 상이한 색의 발광을 위해 상이한 유기 EL 소자를 함유할 수 있다. 일부 스트링은 청색광을 발광하도록 제조될 수 있으며, 일부는 적색광을 발광하도록 또한 일부는 녹색광을 발광하도록 제조될 수 있다. 직렬 연결 OLED 디바이스의 각각의 스트링은 상이한 착색광의 반복하는 패턴을 형성하도록 단일 착색광을 발광할 수 있다. 종래의 전기적 구조는 동일한 착색광을 생성하는직렬 연결 OLED 디바이스의 모든 스트링의 첫번째 OLED 디바이스의 하부 전극을 연결하는데 사용될 수 있다. 유사하게, 동일한 착색광을 생성하는 모든 스트링의 마지막 OLED 디바이스의 상부 전극이 연결될 수 있다. 직렬 연결 OLED 디바이스의 스트링(11a, 11b, 11c, 11d 및 11e)은 또한 상이한 세기 수준을 달성하도록 독립적으로 구동될 수 있다. 다르게는, 직렬 연결 OLED 디바이스의 스트링(11a, 11b, 11c, 11d 및 11e)이 동등하게 효과적이지 않은 경우 이들은 균일한 세기 수준을 달성하도록 상이한 수준으로 구동될 수 있다.

다르게는, 직렬 연결 OLED 디바이스의 각각의 스트링 배열에서 첫 번째 OLED 디바이스의 상부 전극은 전기적으로 연결될 수 있고 각각의 OLED 장치 배열의 마지막 OLED 디바이스의 하부 전극은 전기적으로 연결될 수 있다. OLED 장치 모두는 이와 같이 평행하게 연결되고 통상의 전력 공급원으로 구동시킬 수 있다.

도 10은 이격된 유기 EL 소자(42, 44, 46 및 48) 및 이격된 상부 전극(62, 64, 66 및 68)을 제조하기 위한 빌트 인 쉐도우 마스크로서 필라 구조가 사용되는 경우의 본 발명의 또다른 실시양태를 도시한 것이다. 이 구조에서, 다수의 이격된 하부 전극(22, 24, 26 및 28)이 기재(10) 상에 제공된다. 이후 다수의 이격된 필라 구조(72 및 74)는 이격된 하부 전극(22, 24, 26 및 28) 상에 사진석판 공정에 의해 조립될 수 있다. 이후 진공 침착 방법이, 필라(72 및 74)를 빌트 인 쉐도우 마스크로서 사용하면서 이격된 유기 EL 소자(42, 44, 46 및 48) 및 이격된 상부 전극(62, 64, 66 및 68)을 제조하는데 사용된다. 필라(72 및 74) 상부의 유기 소자 물질의 코팅층(43, 45 및 47) 및 필라(72 및 74) 상부의 전극 물질의 코팅층(63,65 및 67)에 의해 이격된 유기 EL 소자(42, 44, 46 및 48) 및 이격된 상부 전극(62, 64, 66, 및 68)가 서로 이격된다. 이격된 필라(72 및 74)는 각각의 이격된 상부 전극이 인접하는 이격된 하부 전극과 연결되어 직렬 연결을 형성하는 곳에 위치한다.

본 발명에 따른 직렬 연결 OLED 디바이스를 사용하면 간단한 구조이면서 저가인 효과적인 OLED 영역조명장치를 제공할 수 있다.

Claims

(a) 통상의 기판, 및 상기 통상의 기판 상에 동시에 형성시킨 각각의 OLED 디바이스를 포함하는 전기적으로 직렬로 연결되는 다수의 이격된 OLED 디바이스; 및

(b) 상기 직렬의 이격된 OLED 디바이스의 처음과 마지막에 연결된 전력 공급원

을 포함하는 영역조명장치.
제 1 항에 있어서,

전력 공급원이 60Hz에서 120V의 단상 교류이고(120V alternating single-phase current) 영역조명장치에 직접 연결되어 있는 영역조명장치.
제 1 항에 있어서,

전력 공급원이 50Hz에서 240V의 단상 교류이고 영역조명장치에 직접 연결되어 있는 영역조명장치.
제 1 항에 있어서,

소켓을 추가로 포함하고 전력 공급원이 상기 소켓을 통해 영역조명장치와 연결되는 영역조명장치.
제 4 항에 있어서,

통상의 기판이 소켓내로 제거가능하게 삽입될 수 있는 영역조명장치.
제 1 항에 있어서,

전력 공급원에 의해 제공된 전력을 조정하는 수단을 추가로 포함하는 영역조명장치.
제 6 항에 있어서,

소켓, 및 전력 공급원으로부터의 전력을 조정하기 위한 전력 조정 회로소자를 추가로 포함하고, 상기 전력 조정 회로소자가 소켓내에 배치되는 영역조명장치.
제 7 항에 있어서,

전력 공급원으로부터의 전력을 조정하기 위한 전력 조정 회로소자가 반파장 또는 전파장 정류기를 포함하는 영역조명장치.
제 1 항에 있어서,

(a) 통상의 기판, 및 상기 통상의 기판 상에 동시에 형성시킨 각각의 이격된 OLED 디바이스를 포함하는 다수의 이격된 OLED 디바이스로서, 각각의 이격된 OLED 디바이스가 기판 상에 배치된 이격된 하부 전극을 포함하고,

(b) 상기 이격된 OLED 디바이스중 각각의 하나는 그에 상응하는 이격된 하부 전극의 단부에 걸쳐 연장하는 유기 층을 하나 이상 포함하고,

(c) 상기 다수의 OLED 디바이스중 각각의 하나는, OLED 디바이스의 직렬 연결이 제공되고 전류가 각각의 OLED 디바이스의 이격된 상부 전극과 하부 전극 사이에서 이러한 OLED 디바이스의 이격된 하부 전극으로부터 인접 OLED 디바이스의 이격된 상부 전극으로 흘러 직렬 저항으로 인한 전력 손실을 감소시키도록 다른 상부 전극으로부터 이격되어 이웃하는 OLED 디바이스의 이격된 하부 전극과의 전기 연결부로 연장된 상부 전극을 포함하는 영역조명장치.
제 9 항에 있어서,

전력 공급원이 60Hz에서 120V의 단상 교류이고 영역조명장치에 직접 연결되어 있는 영역조명장치.
(a) 통상의 기판, 및 상기 통상의 기판 상에 동시에 형성시킨 각각의 OLED 디바이스를 포함하는 다수의 직렬 연결 OLED 디바이스의 스트링(string), 및

(b) 상기 직렬 연결 OLED 디바이스의 각각의 스트링의 처음과 마지막 OLED에 연결된 전력 공급원

을 포함하는 영역조명장치.