KR20040029283A - 유기 발광 다이오드 램프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판; 상기 기판의 제 1 가장자리로부터 기판의 반대쪽 제 2 가장자리를 향해 연장되면서 기판 위에 형성된 제 1 전극, 기판의 제 1 가장자리에 인접한 상기 제 1 전극의 일부를 노출된 상태로 유지하면서 상기 제 1 전극의 상부에 형성된 유기 발광 다이오드(OLED) 발광 구조물, 및 상기 기판의 제 2 가장자리로 연장되면서 OLED 발광 구조물 위에 형성된 제 2 전극을 포함하며 기판 위에 형성된 비화소화된 OLED; 및 램프와 전기적 접촉을 위한 상기 제 1 전극 및 제 2 전극의 일부를 노출된 상태로 유지하면서 비화소화된 OLED 위에 배치된 캡슐화 커버를 포함하는 OLED 램프에 관한 것이다.

Description

유기 발광 다이오드 램프{OLED LAMP}

본 발명은 영역 조명을 위한 유기 발광 다이오드(OLED)의 용도, 더욱 구체적으로는 OLED 영역 조명 램프의 구조물 및 상기 램프의 제조방법에 관한 것이다.

발광 다이오드(light emitting diode; LED)를 사용하는 고체 상태의 발광 디바이스는, 견고하면서도 장기간 수명이 요구되는 용도에 대한 유용성이 증가하고 있다. 예를 들어 고체 상태의 LED는 오늘날 자동차 용도에서 발견된다. 이들 디바이스는 전형적으로 특정한 용도에 바람직한 광을 조절하도록 적합하게 설계된 유리 렌즈와 함께 다중의 작은 점광원 LED를 단일 모듈로 결합시킴으로써 형성된다[참조: 1999년 11월 11일에 공개된 WO 99/57945 호]. 상기 다중 장치들은 단일 영역 조명장치로 제조하여 집적하기에는 비싸고 복잡하다. 더욱이, 종래의 LED는 점광원을 제공하며, 이들중 다수는 영역 조명으로 사용된다.

유기 발광 다이오드(OLED)는 기판 상의 전극 사이에 유기 반도체 물질을 침착시킴으로써 제조된다. 이러한 공정은 단일 기판 상에 연장된 표면 영역을 갖는 광원의 생성을 가능하게 한다. 종래 기술은 종래 조명기구에 대한 부가물로서 전기 발광 물질의 용도를 개시하고 있다[예를 들어 치엔(Chien)에게 2001년 1월 2일자로 허여된 미국 특허 제 6,168,282 호]. 이 경우에 있어서, 전기발광 물질로부터의 제한된 광 방출량으로 인하여 전기발광 디바이스는 일차 조명용으로 유용하지 못하다. 2001년 8월 1일자로 공개된 EP 1120838A2는 영역 조명 광원을 생성하는 설치 기판에 다중의 유기 발광 디바이스를 설치하는 방법을 기술하고 있다. 그러나, 기판 상에 다중 광원을 설치하는 상기 접근법은 복잡성을 증가시키고, 따라서영역조명 광원의 단가를 상승시키게 된다.

따라서, 높은 밝기와 단순한 제조공정과 함께 확실한 조명을 제공하는 개선된 고체 상태의 플랫 패널 영역 조명 장치에 대한 필요성이 존재한다.

본 발명에 따라 기판; 상기 기판의 제 1 가장자리로부터 기판의 반대쪽 제 2 가장자리를 향해 연장되면서 기판 위에 형성된 제 1 전극, 기판의 제 1 가장자리에 인접한 상기 제 1 전극의 일부를 노출된 상태로 유지하면서 상기 제 1 전극의 상부에 형성된 유기 발광 다이오드(OLED) 발광 구조물, 및 상기 기판의 제 2 가장자리로 연장되면서 OLED 발광 구조물 위에 형성된 제 2 전극을 포함하며 기판 위에 형성된 비화소화된 OLED; 및 램프와 전기적 접촉을 위한 상기 제 1 전극 및 제 2 전극의 일부를 노출된 상태로 유지하면서 비화소화된 OLED 위에 배치된 캡슐화 커버를 포함하는 OLED 램프를 제공함으로써 상기 요구에 부응하게 된다.

본 발명은 높은 밝기를 갖는 영역 OLED 조명원을 저렴하고 간단하게 제조할 수 있는 이점을 제공한다.

도 1은 종래기술의 유기 발광 다이오드(Organic light emitting diode; OLED)의 부분 횡단면도이다.

도 2는 본 발명의 한 실시양태에 따른 OLED 램프의 횡단면도이다.

도 3은 본 발명의 추가적인 실시양태에 따른 OLED 램프의 횡단면도이다.

도 4는 본 발명의 또다른 실시양태에 따른 OLED 램프의 횡단면도이다.

도 5는 본 발명의 한 실시양태에 따른 다수의 OLED 램프를 갖는 웨브(web)의 평면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 OLED 램프의 제조방법을 개략적으로 도시한 것이다.

도 7은 종래기술의 OLED를 개략적으로 도시한 횡단면도이다.

본원의 도 1 내지 7을 도시함에 있어서, 개별 층들의 두께가 너무 얇고 다양한 층들 사이의 두께 차가 지나치게 커서 일정한 비율로 도시할 수 없기 때문에, 각 구성요소들은 축적 비율이 무시한 채 도시되었음을 이해하여야 한다.

도 1은 2개의 전극 (14, 16), 예를 들어 캐쏘드와 애노드 사이에 배치된 유기 발광층(12)을 포함하는 종래기술의 OLED를 개략적으로 도시한 것이다. 유기발광 구조물(12)은 다층 구조이고 전극에 대해 전원(17)으로부터의 전압의 인가시 광을 방출한다. OLED 광 이미터는 전형적으로 기판(20) 예를 들어 유리 또는 플라스틱을 포함한다. 애노드와 캐쏘드의 상대적 위치는 유기 발광층(12)이 뒤바뀌는 경우 마찬가지로 기판(20)에 대해 뒤바뀔 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

도 2와 관련한 본 발명의 실시양태에 따르면, OLED 램프(10)는 기판(20); 상기 기판 위에 형성된 비화소화된 OLED를 포함하며, 상기 OLED는 기판(20)의 제 1 가장자리(22)로부터 기판(20)의 반대쪽 제 2 가장자리(26)를 향해 연장되면서 기판(20) 위에 형성된 제 1 전극(14)을 포함한다. 제 1 전극은 기판(20)의 제 1 가장자리로 계속해서 연장될 수 있지만 반드시 그럴 필요는 없다. OLED 발광 구조물(12)은 기판의 제 1 가장자리(22)에 인접한 제 1 전극의 일부를 노출시키는 상태로 제 1 전극(14)의 상부에 형성된다. 제 2 전극(16)은 OLED 발광 구조물(12) 위에 형성되며 기판의 제 2 가장자리(26)를 향해 연장한다. 제 2 전극은 기판의 제 2 가장자리로 계속해서 연장할 수 있으나, 반드시 그럴 필요는 없다. 캡슐화 커버(18)는 램프에 전기적으로 접촉시키는 제 1 전극(14) 및 제 2 전극(16)을 노출시키는 상태로 비화소화된 OLED 위에 위치된다. 캡슐화 커버(18)은 피복층 또는 밀봉된 커버일 수 있거나 가장자리(22, 26)로 계속해서 연장할 수 있으나, 전극에 대한 전기적 접촉이 될 수 있도록 전극(14, 16)의 적어도 일부를 노출시켜야 한다. 본원에 사용되는 용어 "비화소화된"은 OLED 발광층 및 제 1 및 제 2 전극이 기판의 연장된 영역에 대해 연속적이고 이미지를 형성하도록 독립적으로 활성화시키는 다수의 작은 보조구역 또는 화소로 분할되지 않는 것을 의미한다. 전술한 구조의 OLED 램프는 층들이 침착 스테이션을 통과하는 기판의 이동 방향에 대해 수직방향으로 배열된 일련의 침착 스테이션에서 선형 공급원에 의해 이동 기판에 적용될 수 있으므로 연속적인 조립 라인 상에서 용이하게 제조할 수 있게 한다. 단순한 구조로 인하여, 각각의 침착 스테이션에서 기판을 마스킹하는 것에 대해 제한적일 필요가 있으며 적절한 마스킹은 침착 스테이션의 일부인 고착된 마스크에 의해 달성될 수 있다.

조작시, 본 발명의 OLED 램프는 부분(22, 26)의 좌우에 있는 노출된 전극(14, 16)으로부터 전원(도시되지 않음)으로의 커넥터를 제공함으로써 전력이 인가된다. 전력의 인가시, 전류는 캡슐화 커버(18) 아래의 전극을 통해 흐르고 OLED 발광 구조물(12)은 광을 발생시킨다.

본 발명은 적층된 OLED 발광 구조물(12)을 포함하도록 연장될 수 있다. 다중의 적층된 OLED 구조물을 사용하는 경우 기판의 수의 인자에 의해 총 광 방출량을 증가시킬 수 있으나 또한 OLED 램프(10)의 전류 요건을 증가시키기도 한다. OLED 발광 구조물의 수는 전극(14, 16)의 실제 전류 수송 캐퍼시터가 도달될 때까지 또는 전극(14, 16) 또는 OLED 발광층(12)의 불완전한 투명도가 추가적인 층을 실행하지 못하게 할 때까지 증가될 수 있다.

도 3과 관련하여 다중 OLED 램프에서 제 2 OLED 발광 구조물(12')은 제 2 전극(16) 위에 위치된다. 제 1 전극(14)과 전기적으로 접촉되어 있는 제 3 전극(14')은 제 2 OLED 발광 구조물(12') 상부에 위치되며 다중 층은 도 2에서와 같이 커버(18)로 캡슐화된다. 이러한 다층 배열은 도 4에서 도시된 바와 같이 보다 많은 층으로 연장될 수 있다. 도 4와 관련하여 제 3 OLED 발광 구조물(12")은제 3 전극(14') 상부에 침착된다. 제 2 전극(16)과 전기적으로 연결된 제 4 전극(16')은 OLED 발광 구조물(12") 상부에 위치된다. 캡슐화 커버(18)는 제 4 전극(16') 상부에 위치된다. 교대 전극 쌍(14, 16) 사이에 OLED 발광 구조물(12)을 반복적으로 위치시키는 상기 공정에서, 통상적으로 연결되어 있는 쌍으로 된 각각의 전극은 독자적으로 연장될 수 있다. 직류 조작에 있어서, OLED 발광 구조물의 극성은 OLED 구조물의 전부가 동시에 광을 방출하도록 하나의 구조물에서 다음 구조물로 교대된다. 이러한 배열에서, OLED 층은 전기적으로 병렬 연결되며 모든 OLED는 동일한 방향으로 정렬된다. 이러한 배열은 OLED 발광 구조물 중의 하나가 개방을 실패하면 다른 것이 작동을 계속할 수 있는 장점을 갖는다. OLED 램프로부터의 광 방출량의 방향성은 OLED 발광 구조물의 극성에 의해 영향받지 않는다.

전술한 배열의 OLED 램프가 교류로 구동되는 경우 OLED 발광 구조물은 단지 교류의 1/2 사이클 마다 동시에 발광하게 된다. 이것은 실질적인 플리커(flicker)를 야기할 수 있다. 플리커를 감소시키는 방법은 OLED 발광 구조물 중의 일부가 교류의 각 1/2 사이클 동안 광을 방출하도록 OLED 발광 구조물의 극성을 배열시키는 것이다. 이것은 적층물에서 OLED 발광 구조물을 모두 동일하게 구성함으로써 달성된다. 이러한 배열은 OLED 구조물이 개방을 실패하는 경우 다른 것이 계속해서 작동될 수 있는 것과 동일한 이점을 갖는다. 교류로 구동시키는 경우 OLED 램프의 수명을 연장시키는 추가적인 이점을 갖는 것으로 관측되었다.

다층 OLED 램프의 색 온도는 OLED 발광 구조물에 사용된 물질을 상이한 색의 광을 방출하도록 선택함으로써 맞추어질 수 있다.

전술한 바와 같이 광원(10)은 기판(20) 및 캡슐화 커버(18) 둘 다를 통해 정상적으로 광을 방출할 수 있다. 본 발명의 또다른 실시양태에 있어서, 반사층은 기판(20)에 제공되거나 캡슐화 커버(18)는 광을 캡슐화 커버 또는 기판으로 각각 보내어 광원이 오로지 한쪽 측부로부터만 광을 방출함으로써 광원의 방향성을 조절하도록 제공될 수 있다. 또한, 기판에 침착된 전극 또는 캡슐화 커버 다음의 전극은 반사성일 수 있다.

도 5 및 도 6과 관련하여, 본 발명은 간단한 제조공정에 특히 적합하다. 기판의 좌측부와 중앙부, 중앙부, 또는 중앙부와 우측부에서만 물질을 침착하도록 침착장치를 제공함으로써 간단한 제조공정이 구성될 수 있다. 도 6에 도시한 바와 같이 다중 침착 스테이션(70)은 기판(20) 상에 물질(74)을 순차적으로 침착시켜 일련의 OLED 램프를 순차적으로 생성하도록 웨브 수송부(72)를 따라 배열될 수 있다.

본 발명은 OLED 램프가 연속적인 웨브 기판에 형성되는 연속적인 웨브 공정으로 적용될 수 있다. 개별 OLED 램프는 도 5에 도시된 바와 같이 전극의 침착 및 발광 물질을 주기적으로 차단함으로써 기판에 형성된다. 캡슐화 커버 물질의 침작은 연속적일 수 있으며, 개별 OLED 램프(56)는 OLED 램프들 사이의 기판을 절단함으로써 연속적인 기판(50)으로부터 분리될 수 있다. 램프들 사이의 분리부(60)는 스코어 또는 천공 라인에 의해 제공될 수 있으며, 개별 램프는 이들이 스코어(score) 또는 천공 라인을 따라 인열시킴으로써 적층부 또는 롤로부터 수동으로 또는 기계적으로 분리되는 경우 사용전까지 연결상태를 유지할 수 있다. 따라서, 다수의 램프는 아코디언식으로 접힌 적층부 또는 롤에서 경제적이고 편리하게 제공될 수 있으며, 이로부터 개별 램프가 사용을 위해 제거될 수 있다.

본 발명의 이점은 구역 내에서 적절한 침착을 달성하기 위해서 오로지 매우 한정된 마스킹이 필요하다는 것이다. 예를 들어 캡슐화 코팅은 전극(14, 16)의 노출부(52, 54)를 각각 유지하는 연속적인 리본으로 적용될 수 있다. 이러한 마스킹은 제한되는 것은 아니나 예를 들어 미국 특허 제 5,276,380 호 및 EP 0 732 868 호에서 기술한 쓰루-마스크(through-mask) 침착 또는 통합 쉐도우 마스킹, 레이저 애블레이션(ablation) 및 선택적인 화학 증착을 포함하는 다수의 공지 방법을 통해 달성될 수 있다. 일반적으로, 침착이 일어나는 것을 의미하지 않는 구역을 흐릿하게 하는 간단한 음영 마스크가 만족스럽다. 기판의 이동방향에 대해 수직으로 배열된 침착 슬릿을 갖는 선형 침착 공급원은 종래기술에 공지되어 있는 물질을 침착시키는데 사용될 수 있다. 캡슐화 커버는 예를 들어 공지의 코팅 기술에 의해 적용될 수 있다.

또한, OLED 램프의 층들은 웨브 상에 연속적으로 침착될 수 있으며, 개별 램프는 웨브로부터 절단된다. 이 경우, OLED 램프의 층들은 웨브의 수송 방향에서 가장자리에 대해 계속해서 연장한다. 웨브의 노출된 가장자리는 예를 들어 가장자리를 사용된 동일 물질의 가장자리를 침지시켜 캡슐화 커버를 형성함으로써 밀봉될 수 있다.

기판(20)은 경질이거나 가요성일 수 있다. 경질 기판, 예를 들어 유리는 보다 큰 구조강도를 제공하며 일반적으로는 평평하지만 본 발명은 또한 플라스틱과 같은 가요성 기판과 함께 사용되어 다양한 형상으로 벤딩될 수 있다.

본 발명은 광원이 효율적인 저장, 포장 및 선적을 가능하게 하는 치밀하고 평평한 배열을 갖는 추가적인 이점을 갖는다.

본 발명은 광범위한 통상적인 용도 예를 들어 탁상용 램프, 바닥용 램프 또는 칸델라(chandelier)에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명은 통상적인 서스펜딩된 천장(suspended ceiling)을 위한 평판 조명장치로서 사용될 수 있다. 본 발명은 또한 DC 전원을 사용하는 휴대용 조명장치에 사용될 수 있다.

바람직한 양태에 있어서, OLED 발광 구조물(12)은 제한되는 것은 아니나 탕(Tang) 등에게 1998년 9월 6일자로 허여된 미국 특허 제 4,769,292 호 및 반슬라이케(VanSlyke) 등에게 1991년 9월 6일자로 허여된 미국 특허 제 5,061,569 호에 개시된 저분자 또는 중합체성 OLED 물질로 구성된다. 본 발명이 성공적으로 실시될 수 있는 다수 배열의 층이 존재한다. 전형적인 구조는 도 7에 도시된 것이며, 이는 기판(101), 애노드(103), 정공 주입층(105), 정공 수송층(107), 발광층(109), 전자수송층(111) 및 캐쏘드(113)로 구성된다. 이들 층은 하기에서 상세하게 기술된다. 기판은 캐쏘드에 인접하여 교대로 위치될 수 있거나 기판은 실제로 애노드 또는 캐쏘드를 구성할 수 있다. 애노드와 캐쏘드 사이의 유기 층은 편리하게는 유기 EL 소자로 지칭된다. 유기 층들의 두께의 총합은 바람직하게는 500nm 미만이다.

OLED의 애노드 및 캐쏘드는 전기 전도체(260)를 통해 전압/전류 공급원(250)과 연결된다. OLED는 애노드가 캐쏘드 보다 양전위가 되도록 애노드와 캐쏘드 사이에 전위를 인가함으로써 조작된다. 정공은 애노드로부터 유기 EL 소자내로 주입되고 전자는 애노드에서 유기 EL 소자내로 주입된다. 향상된 장치 안정성은, OLED가 사이클에서 일부 시간 주기 동안 전위 바이어스가 역전되고 전류 흐름이 없는 AC 방식으로 조작될 때 종종 달성될 수 있다. AC 구동 OLED의 예는 미국 특허 제 5,552,878 호에 개시되어 있다.

본 발명의 OLED 디바이스는, 캐쏘드 또는 애노드가 기판과 접촉될 수 있는 지지 기판 상에 전형적으로 제공된다. 기판과 접촉하는 전극을 편리하게 하부 전극으로 지칭한다. 통상적으로, 하부 전극은 애노드이지만, 본 발명에서는 그 구조가 제한되지 않는다. 기판은 의도된 방향의 발광에 따라 광투과성이거나 또는 불투과성일 수 있다. 광투과성은 기판을 통해 EL 방출을 관찰하는데 바람직하다. 이러한 경우에는 통상적으로 투명 유리 또는 플라스틱이 사용된다. EL 방출이 상부 전극을 통해 관찰되는 경우, 하부 지지체의 투과 특성은 중요하지 않으므로 광투과이거나 광반사적일 수 있다. 이 경우에 사용되는 기판으로는 유리, 플라스틱, 반도체 물질, 실리콘, 세라믹, 회로판 물질을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 물론, 이들 디바이스 구조에서 광-투명성 상부 전극이 제공될 필요가 있다.

EL 방출이 애노드(103)를 통해 관찰되는 경우, 애노드는 상기 방출에 대해 투명하거나 실질적으로 투명해야 한다. 본 발명에서 사용된 통상의 투명 애노드 물질은, 인듐-주석 산화물(ITO), 인듐-아연 산화물(IZO) 및 주석 산화물이며, 알루미늄- 또는 인듐-도핑된 아연 산화물(IZO), 마그네슘-인듐 산화물 및 니켈-텅스텐 산화물을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 금속 산화물도 사용될 수 있다. 이들 산화물 이외에, 금속 질화물(예: 갈륨 질화물), 금속 셀렌화물(예: 아연 셀렌화물) 및 금속 황화물(예: 아연 황화물)이 애노드에 사용될 수 있다. EL 방출이 캐쏘드 전극을 통해서만 관찰되는 경우, 애노드의 투과 특성은 중요하지 않으므로, 투명, 불투명 또는 반사적인 임의의 전도성 물질이 사용될 수 있다. 이 용도를 위한 전도체의 예로는 금, 이리듐, 몰리브덴, 팔라듐 및 백금이 있지만 이에 한정되지 않는다. 전형적인 애노드 물질은 투과적이거나, 그렇지 않으면 4.1 eV 이상의 일함수를 갖는 것이다. 바람직한 애노드 물질은 증발, 스퍼터링, 화학 증착 또는 전기화학적 수단에 의해 통상적으로 침착된다. 애노드는 잘 공지된 사진석판 공정을 사용하여 패턴화될 수 있다. 선택적으로, 애노드는 다른 층에 적용하기 전에 단락을 최소화하거나 반사성을 증강시키기 위해 연마되어 표면 조도를 감소시킬 수 있다.

항상 필수적인 것은 아니지만, 애노드(103)와 정공 수송층(107) 사이에 정공 주입층(105)을 제공하는 것이 종종 유용하다. 정공 주입층을 제공하여 후속의 유기 층의 막 형성 특성을 개선시키고 정공 주입층으로의 정공 주입을 촉진시킬 수 있다. 정공 주입층에 사용하기 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 중합체, 및 일부 방향족 아민, 예컨대 m-MTDATA(4,4',4"-트리스[(3-메틸페닐)페닐아미노]트리페닐아민)을 포함하지만 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(107)은 방향족 3급 아민과 같은 정공 수송 화합물을 하나 이상함유하는데, 방향족 3급 아민은 오직 탄소원자(이들중 1개 이상은 방향족 고리의 구성원이다)에만 결합하는 3가 질소원자를 하나 이상 함유하는 화합물인 것으로 이해된다. 한 형태에서, 방향족 3급 아민은 모노아릴아민, 디아릴아민, 트리아릴아민 또는 중합체성 아릴아민과 같은 아릴아민일 수 있다. 단량체성 트리아릴아민의 예는 클룹펠(Klupfel) 등의 미국 특허 제 3,180,730 호에 예시되어 있다. 1개 이상의 비닐 라디칼로 치환되고/치환되거나 1개 이상의 활성 수소-함유 그룹을 포함하는 다른 적합한 트리아릴아민은, 브랜틀레이(Brantley) 등에 의해 미국 특허 제 3,567,450 호와 미국 특허 제 3,658,520 호에 개시되어 있다.

방향족 3급 아민의 더욱 바람직한 종류는 미국 특허 제 4,720,432 호 및 미국 특허 제 5,061,569 호에 기술된 바와 같이 방향족 3급 아민 잔기를 2개 이상 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-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,

1,5-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]나프탈렌,

4,4',4"-트리스[(3-메틸페닐)페닐아미노]트리페닐아민.

또다른 종류의 유용한 정공 수송 물질로는 EP 1 009 041 호에 기술된 바와 같은 다환식 방향족 화합물이 있다. 올리고머성 물질을 비롯하여 2개 이상의 아민 그룹을 갖는 3급 방향족 아민이 사용될 수 있다. 또한, 중합체 정공 수송 물질은, 예컨대 폴리(N-비닐카바졸)(PVK), 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리아닐린, 및 공중합체 예컨대 PEDOT/PSS로도 지칭되는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌설포네이트)가 사용될 수 있다.

미국 특허 제 4,769,292 호 및 제 5,935,721 호에 더욱 충분히 기술된 바와 같이, 유기 EL 소자의 발광층(LEL)은 그 영역에서 전자-정공 쌍 재결합의 결과로서 전기발광이 생성되는 발광 또는 형광 물질을 함유한다. 발광층은 단일 물질로 구성될 수 있으나, 더욱 통상적으로는 도판트로부터 주로 발광되어 임의의 색으로 이루어질 수 있는 게스트 화합물(들)로 도핑된 호스트 물질로 구성된다. 발광층에서의 호스트 물질은, 하기 전자 수송 물질, 상기 정공 수송 물질, 또는 정공-전자 재결합을 지지하는 또다른 물질 또는 이의 조합물일 수 있다. 도판트는 통상적으로 고도의 형광 염료로부터 선택되나, 인광 화합물, 예컨대 WO 98/55561 호, WO00/18851 호, WO 00/57676 호, 및 WO 00/70655 호에 기술된 전이금속 착체가 또한 유용하다. 도판트는 전형적으로 0.01 내지 10 중량%로서 호스트 물질 내로 도포된다. 폴리플루오렌 및 폴리비닐아릴렌[예컨대, 폴리(p-페닐렌비닐렌), PPV]과 같은 중합체 물질이 호스트 물질로서 또한 사용될 수 있다. 이 경우, 저분자 도판트는 중합체 호스트내에 분자상태로 분산될 수 있거나, 또는 상기 도판트는 부성분을 호스트 중합체내로 공중합시킴으로써 첨가될 수 있다.

염료를 도판트로서 선택하는데 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 필수적인 조건은 도판트의 밴드갭을 호스트 물질의 것보다 작게 하는 것이다. 인광 이미터의 경우, 호스트의 트리플릿(triplet) 에너지 수준이 호스트에서 도판트로의 에너지 전달이 가능할 수 있을 정도로 높은 것이 또한 중요하다.

유용한 것으로 공지된 호스트 및 방출 분자는, 미국 특허 제 4,768,292 호, 5,141,671 호, 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 5,755,999호, 제 5,928,802 호, 5,935,720 호, 제 5,935,721 호 및 제 6,020,078 호에 개시된 것들을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.

8-하이드록시퀴놀린(옥신)의 금속 착체 및 유사한 유도체는 전기발광을 지지할 수 있는 유용한 호스트 화합물의 한 부류를 구성한다. 유용한 킬레이트화 옥시노이드 화합물의 예는 다음과 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: 갈륨 옥신[별칭, 트리스(8-퀴놀리놀라토)갈륨(III)]

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

다른 호스트 물질의 부류는 미국 특허 제 5,935,721 호에 기술된 바와 같은 9,10-디-(2-나프틸)안트라센 및 그의 유도체와 같은 안트라센의 유도체, 미국 특허 제 5,121,029 호에 기술된 바와 같은 디스티릴아릴렌 유도체, 및 벤즈아졸 유도체, 예컨대 2,2',2"-(1,3,5-페닐렌)트리스[1-페닐-1H-벤즈이미다졸]을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 카바졸 유도체가 인광 이미터에 특히 유용한 호스트이다.

유용한 형광 도판트는 안트라센, 테트라센, 크산텐, 페릴렌, 누브렌, 쿠마린, 로다민 및 퀴나크리돈의 유도체들, 디시아노메틸렌피란 화합물, 티오피란 화합물, 폴리메틴 화합물, 피릴륨 및 티아피릴륨 화합물, 플루오렌 유도체, 페리플란텐유도체, 인데노페릴렌 유도체, 비스(아지닐)아민 보론 화합물, 비스(아지닐)메탄 화합물, 및 카보스티릴 화합물을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 유기 EL 소자에서의 전자 수송층(111)을 형성하는데 사용되는 바람직한 박막-형성 물질은, 옥신 자체(8-퀴놀리놀 또는 8-하이드록시퀴놀린으로도 지칭됨)의 킬레이트를 비롯한 금속 킬레이트화 옥시노이드 화합물이다. 이러한 화합물은, 전자의 주입 및 수송을 도우며, 높은 수준의 성능을 나타내고, 또한 박막의 형태로 용이하게 제작될 수 있다. 옥시노이드 화합물의 예는 앞서 열거하였다.

다른 전자 수송 물질로는 미국 특허 제 4,356,429 호에 개시된 바와 같은 다양한 부타디엔 유도체, 및 미국 특허 제 4,539,507 호에 개시된 다양한 이환식 광학적 광택제를 들 수 있다. 또한, 벤즈아졸 및 트리아진은 유용한 전자 수송 물질이다.

발광이 단지 애노드를 통해 일어나는 경우, 본 발명에서 사용된 캐쏘드 층(113)은 거의 임의의 전도성 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, 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 전도성 금속 층으로 둘러싸인 유기 층(예컨대 ETL)과 접촉하는 전자 주입층(EIL)을 포함하는 이중층을 포함한다. 여기서 상기 EIL은 바람직하게는 낮은 일함수 금속또는 금속 염을 포함하며, 그러한 경우 더욱 두껍게 둘러싸인 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 이루어지는 경우, 캐쏘드는 투명하거나 거의 투명해야 한다. 이러한 적용의 경우, 금속은 얇아야 하거나 투명 전도성 산화물 또는 이들 물질을 조합하여 사용해야 한다. 광학적 투명 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, EP 1 076 368 호, 미국 특허 제 6,278,236 호 및 미국 특허 제 6,284,393 호에 더욱 상세하게 기술되어 있다. 캐쏘드 물질은 전형적으로 증발, 스퍼터링 또는 화학 증착에 의해 침착된다.

일부 예에서, 층(109, 111)은 발광 및 전자 수송 모두를 지지하는 작용을 하는 단일 층으로 선택적으로 합체될 수 있다. 또한 방출 도판트가 정공 수송층에 첨가될 수 있는 것으로 당해 분야에 공지되어 있는데, 이때 도판트는 호스트로서 작용한다. 다수의 도판트가, 예컨대 청색과 황색 방출 물질, 시안과 적색 방출 물질, 또는 적색, 녹색 및 청색 방출 물질을 조합함으로써 백색 방출 OLED를 생성시기키 위해 하나 이상의 층에 첨가될 수 있다. 백색 방출 디바이스는, 예컨대 EP 1 187 235 호, 미국 특허 공개공보 2002/0025419 호, EP 1 182 244 호, 미국 특허 제 5,683,823 호, 미국 특허 제 5,503,910 호, 미국 특허 제 5,405,709 호 및 미국 특허 제 5,283,182 호에 기술되어 있다.

당해 분야에 교지된 바와 같은 전자 또는 정공 차단층과 같은 추가의 층이 본 발명의 디바이스에 사용될 수 있다. 정공 차단층은 예컨대 미국 특허 공개공보 2002/0015859 호에서와 같이 인광 이미터 디바이스의 효율을 향상시키기 위해 통상 사용된다.

전술한 유기 물질은 승화와 같은 기상법을 통해 적합하게 침착되나, 선택적 결합제를 사용하여 유체로부터, 예컨대 용매로부터 침착시켜 막 형성을 개선시킬 수 있다. 상기 물질이 중합체이면, 용매 침착이 유용하나 다른 방법들, 예컨대 도너 시이트로부터의 열 전달 또는 스퍼터링 방법도 사용될 수 있다. 승화에 의해 침착되는 물질은, 예컨대 미국 특허 제 6,237,529 호에 기술된 바와 같이 탄탈륨 물질로 종종 이루어지는 승화기 "보우트(boat)"로부터 증발될 수 있거나, 또는 도너(donor) 시이트 상에 먼저 도포된 후, 기판과 아주 근접한 위치에서 승화될 수 있다. 물질들의 혼합물을 갖는 층은 개별적인 승화기 보우트를 사용할 수 있거나, 상기 물질들은 예비 혼합되고 단일 보우트 또는 도너 시이트로부터 도포될 수 있다.

대부분의 OLED 디바이스는 수분 및/또는 산소에 민감하여, 이들은데시칸트(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 통상 봉입된다. 캡슐화 및 데시케이션(desiccation) 방법은 미국 특허 제 6,226,890 호에 기술된 방법들을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 또한, 차단 층은 SiOx, 테프론, 및 다른 무기/중합체 층이 캡슐화에 관해 당해 분야에 공지되어 있다.

본 발명의 OLED 디바이스는 목적에 따라 그의 특성을 향상시키기 위해 익히 공지된 다양한 광학 효과를 사용할 수 있다. 이는, 층 두께를 최적화하여 최대 광 투과율을 수득하거나, 유전성 거울 구조를 제공하거나, 반사 전극을 광-흡수 전극으로 대체하거나, 디스플레이 상에 눈부심 방지 또는 반사 방지 코팅층을 제공하거나, 디스플레이 상에 편광 매질을 제공하거나, 디스플레이 상에 유색 중성 밀도 또는 색전환 필터를 제공함을 포함한다. 필터, 편광판, 및 눈부심 방지 코팅층 또는 반사 방지 코팅층은 커버 상에 또는 커버의 일부로서 특별히 제공될 수 있다.

본 발명은, 그의 특정의 바람직한 실시양태를 특별히 참고하여 상세하게 기술되어 있지만, 이는 발명의 취지 및 범주내에서 변화 및 변경이 가능함을 이해할 것이다.

본 발명의 OLED 램프는 높은 밝기와 확실한 조명을 제공하며 영역 OLED 조명원으로서 저렴하고 간단하게 제조될 수 있다.

Claims (1)

1. (a) 기판;

   (b) (i) 상기 기판의 제 1 가장자리로부터 기판의 반대쪽 제 2 가장자리를 향해 연장되면서 기판 위에 형성된 제 1 전극,

   (ii) 기판의 제 1 가장자리에 인접한 상기 제 1 전극의 일부를 노출된 상태로 유지하면서 상기 제 1 전극의 상부에 형성된 유기 발광 다이오드(OLED) 발광 구조물, 및

   (iii) 상기 기판의 제 2 가장자리로 연장되면서 OLED 발광 구조물 위에 형성된 제 2 전극을 포함하며 기판 위에 형성된 비화소화된 OLED; 및

   (c) 램프와 전기적 접촉을 위한 상기 제 1 전극 및 제 2 전극의 일부를 노출된 상태로 유지하면서 비화소화된 OLED 위에 배치된 캡슐화 커버를 포함하는,

   유기 발광 다이오드(OLED) 램프.