KR20040089567A - 자외선의 생성을 억제하는 유기 전계발광소자 및 이 유기전계발광소자를 가진 조명 시스템 - Google Patents

자외선의 생성을 억제하는 유기 전계발광소자 및 이 유기전계발광소자를 가진 조명 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전계발광 특성을 가진 유기 발광재료를 포함하며 자외선의 생성을 억제하는 유기 전계발광소자를 제공한다. 유기 발광재료는 380nm 이상 800nm 이하인 파장을 가진 광을 방사하는 재료만을 포함한다.

Description

자외선의 생성을 억제하는 유기 전계발광소자 및 이 유기 전계발광소자를 가진 조명 시스템{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT THAT SUPPRESSES GENERATION OF ULTRAVIOLET LIGHT AND LIGHTING SYSTEM THAT HAS ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT}
본 발명은 자외선의 생성을 억제하는 유기 전계발광소자, 및 이 유기 전계발광소자를 가진 조명 시스템에 관한 것이다.
특수목적에 이용되는 조명 시스템은 억제된 양의 자외선을 생성하는 것이 필요하다. 이러한 조명 시스템은, 곤충들의 유인을 원하지 않는 위치, 또는 광에 민감한 질환을 가진 환자나 색소성 건피증을 가진 환자가 광에 노출되기 적당한 위치를 조명하는데 이용되는 발광시스템을 포함한다. 또한, 조명 시스템은 전시회를 조명하는 조명 시스템을 포함한다. 일본공개특허공보 평9-92213호 및 평9-49922호에는, 이들 요건을 충족시킬 정도로 향상된 조명 시스템이 개시되어 있다. 상술한 공개특허공보의 조명 시스템들에는, 조명 시스템에 의해 생성되는 자외선을 감소시키는 자외선 흡수코팅 또는 자외선 보호 필터가 제공된다.
따라서, 본 발명의 목적은 자외선의 생성을 최소화하는 신규의 유기 전계발광소자를 제공하며 이 유기 전계발광소자를 가진 신규의 조명 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 유기 전계발광소자를 제공한다. 이 유기 전계발광소자는 전계발광 특성을 가진 유기 발광재료를 포함하며 자외선의 생성을 억제한다. 유기 발광재료는 380nm 이상 800nm 이하인 파장을 가진 광을 방사하는 재료만을 포함한다.
본 발명은 또 다른 유기 전계발광소자를 제공한다. 유기 전계발광소자는 전계발광특성을 가진 복수의 유기 발광재료를 포함하며 자외선의 생성을 억제한다. 유기발광재료들은 380nm 이상인 파장을 가진 광을 방사하는 재료만을 포함한다.유기 발광재료들 중 하나 이상의 유기 발광재료로부터 방사되는 광은 800nm 이하인 파장을 가진다.
본 발명은 또 다른 유기 전계발광소자를 제공한다. 이 유기 전계발광소자는 전계발광특성을 가진 유기 발광재료를 포함하며 자외선의 생성을 억제한다. 유기 발광재료는 가시광선 범위내에 있는 피크 파장을 가진 광을 방사하는 재료만을 포함한다.
본 발명의 또 다른 태양에서, 자외선의 생성을 억제하기 위한 조명 시스템이 제공된다. 조명 시스템은 기판, 및 이 기판 상에 위치된 유기 전계발광소자를 포함한다. 유기 전계발광소자는 전계발광 특성을 가지며 자외선 생성을 억제하는 유기 발광재료를 포함한다. 유기 발광재료는 380nm 이상 800nm 이하인 파장을 가진 광을 방사하는 재료만을 포함한다.
본 발명은 자외선 생성을 억제하기 위한 또 다른 조명 시스템을 제공한다. 이 조명 시스템은 기판 및 이 기판 상에 위치된 유기 전계발광소자를 포함한다. 유기 전계발광소자는 전계발광 특성을 가지며 자외선 생성을 억제하는 복수의 유기 발광재료를 포함한다. 유기발광재료는 380nm 이상인 파장을 가진 광을 방사하는 재료만을 포함한다. 유기 발광재료들 중 하나 이상의 유기발광재료로부터 방사되는 광의 파장은 800nm 이하이다.
본 발명은 지외선의 생성을 억제하기 위한 또 다른 조명 시스템을 제공한다. 이 조명 시스템은 기판과 이 기판 상에 위치된 유기 전계발광소자를 포함한다. 유기 전계발광소자는 전계발광 특성을 가지며 자외선 생성을 억제하는 유기 발광재료를 포함한다. 유기발광재료는 가시광선 범위 내에 있는 피크 파장을 가진 광을 방사하는 재료만을 포함한다.
이하, 본 발명의 또 다른 태양과 이점을, 본 발명의 원리를 예로 들어 설명한 첨부 도면을 통하여 자세히 설명한다.
본 발명은 목적 및 이점과 함께, 첨부도면들과 함께 제공되는 바람직한 실시형태를 통하여 자세히 후술한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 조명 시스템을 나타내는 사시도.
도 2 는 도 1 에 나타낸 조명 시스템에서의 유기 전계발광소자를 나타내는 단면도.
도 3 은 도 1 에 나타낸 조명 시스템에서의 유기 전계발광소자로부터 방사되는 광스펙트럼을 나타내는 그래프.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 유기 전계발광소자 10 : 애노드
11 : 홀 주입수송층 12 : 광방사층
13 : 전자 주입수송층 14 : 캐소드
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 도 1 내지 도 3 을 통하여 설명한다.
도 1 에 나타낸 바와 같이, 바람직한 실시형태의 조명 시스템에는, 기판 (20) 과, 이 기판 (20) 상에 부착되는 유기 전계발광소자 (10) 가 제공된다. 전계발광소자 (1) 는 한 쌍의 전극 (애노드와 캐소드) 과, 이 전극 사이에 배치되는 발광층을 포함한다. 전극과 발광층은 도 1 에 도시하지 않는다. 발광층의 주요 구성요소는 유기 발광재료를 포함하는 유기재료이다. 발광층에서의 유기 발광재료는 전극 사이에 전압이 인가되는 경우 광을 방사한다. 즉, 유기발광재료는 전계발광특성을 가진다.
발광층은 전기장의 전력에 의해 하나 이상의 홀과 전자를 수송하고, 이 발광층에서, 애노드로부터 발광층으로 주입되는 홀과 캐소드로부터 발광층으로 주입되는 전자를 재결합한다. 홀과 전자의 재결합은 여기자를 생성시키는데, 이 여기자는 기저상태를 향하여 되돌아갈 때 광을 방사한다. 즉, 발광층은 애노드로부터 홀들을 수용하고 캐소드로부터 전자들을 수용하는 기능, 하나 이상의 홀과 전자를 수송하는 기능, 즉, 하나 이상의 캐리어를 수송하는 기능, 홀과 전자의 재결합에 의해 여기자를 생성시키는 기능, 및 여기자가 기저 상태로 되돌아올때 광을 방사하는 기능을 가진다.
발광층에서의 유기발광재료 또는 유기 전계발광소자 (1) 에 포함된 유기 발광재료는 380nm 이상 800nm 이하인 파장을 가진 광을 방사하는 재료만을 포함한다. 따라서, 여기자가 기저상태로 되돌아올때 방사되는 광 즉, 유기 전계발광소자 (1) 의 발광층으로부터 방사되는 광은 380nm 이상 800nm 이하인 파장만을 가진 광이다.
유기발광재료는 형광 증백제 (Fluorescent Brightener) 를 포함한 형광성 재료 (형광성 염료) 나 인광성 재료일 수 있다. 형광성 재료는 유기재료로 주로 구성되며, 단일항 (singlet) 여기자가 상온에서 기저 상태로 천이하는 경우 광을 방사한다. 인광성 재료는 유기재료로 주로 구성되며, 단일항과 삼중항 여기자가 상온에서 기저 상태로 천이하는 경우 광을 방사한다.
유기발광재료는 발광층에서, 전계발광을 방사하는 제 1 기능 뿐만 아니라 홀과 전자를 재결합시키는 제 2 기능과 하나 이상의 홀과 전자를 수송하는 제 3 기능, 및 각각의 전극으로부터 하나 이상의 홀과 전자를 수용하는 제 4 기능 중 하나 이상의 기능을 지원할 수 있다.
통상적으로, 제 1 기능 내지 제 4 기능, 또는 특히 제 1 기능 내지 제 3 기능을 지원할 수 있는 재료는 Alq3 및 BeBq2로서 약술되는 Be-벤조퀴놀리놀이 있다. 또 다른 재료의 예들은 2,5-비스(5,7-디-t-펜틸-2-벤족사졸릴)-1,3,4-티아디아졸, 4,4'-비스(5,7-벤틸-2-벤족사졸릴)스틸벤, 4,4'-비스[5,7-디-(2-메틸-2-부틸)-2-벤족사졸릴]스틸벤, 2,5-비스(5,7-디-t-벤틸-2-벤족사졸릴)티오펜, 2,5-비스([5-α,α-디메틸벤질]-2-벤족사졸릴)티오펜, 2,5-비스[5,7-디-(2-메틸-2-부틸)-2-벤족사졸릴]-3,4-디페닐티오펜, 2,5-비스(5-메틸-2-벤족사졸릴)티오펜, 4,4'-비스(2-벤족사졸릴)비페닐, 5-메틸-2-[2-[4-(5-메틸-2-벤족사졸릴)페닐]비닐]벤족사졸릴 및 2-[2-(4-클로로페닐)비닐]나프토[1,2-d]옥사졸과 같은 벤족사졸계 형광증백제; 2,2'-(p-페닐렌디비닐렌)-비스벤조티아졸과 같은 벤조티아졸계 형광증백제; 2-[2-[4-(2-벤조이미다졸릴)페닐]비닐]벤조이미다졸 및 2-[2-(4-카르복시페닐)비닐]벤조이미다졸과 같은 벤조이미다졸계 형광증백제; 비스(8-퀴놀리놀)마그네슘, 비스(벤조-8-퀴놀리놀)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄 산화물, 트리스(8-퀴놀리놀)인듐, 트리스(5-메틸-8-퀴놀리놀)알루미늄, 8-퀴놀리놀 리튬, 트리스(5-클로로-8-퀴놀리놀)갈륨, 비스(5-클로로-8-퀴놀리놀)칼슘, 폴리[아연-비스(8-하이드록시-5-퀴놀리놀)메탄]와 같은 8-하이드록시퀴놀린 금속착물 (complex) ; 디리튬 에핀돌리디온과 같은 금속킬레이트 옥시노이드 화합물; 1,4-비스(2-메틸스티릴)벤젠, 1,4-(3-메틸스티릴)벤젠, 1,4-비스(4-메틸스티릴)벤젠, 디스티릴벤젠, 1,4-비스(2-에틸스티릴)벤젠, 1,4-비스(3-에틸스티릴)벤젠, 1,4-비스(2-메틸스티릴)2-메틸벤젠과 같은 스티릴벤젠 화합물; 2,5-비스(4-메틸스티릴)피라진, 2,5-비스(4-에틸스티릴)피라진, 2,5-비스[2-(1-나프틸)비닐]피라진, 2,5-비스(4-메톡시스티릴)피라진, 2,5-비스[2-(4-비페닐)비닐]피라진, 2,5-비스[2-(1-피레닐)비닐]피라진과 같은 디스티릴피라진 유도체; 나프탈이미드 유도체; 페릴렌 유도체, 옥사디아졸 유도체, 알다진 유도체; 시클로펜타디엔 유도체; 스티릴아민 유도체; 쿠마린 유도체; 방향족 디메틸리딘 (dimethylidyne) 유도체; 안트라센; 살리실레이트; 피렌; 및 코로넨을 포함한 형광성 재료가 있다. 또한, 이 재료는 팩-트리스(2-헤닐피리딘)이리듐과 같은 인광성 재료일 수 있다.
다른 방법으로, 유기 발광재료가 제 1 기능 내지 제 4 기능 중에서 제 1 기능만을 지원할 수도 있으며, 유기 발광재료 이외의 발광층에서의 재료들이 제 2 기능 내지 제 4 기능을 지원할 수도 있다. 이 경우, 제 1 기능을 지원하는 유기 발광재료는 도펀트이며, 제 2 기능 내지 제 4 기능을 지원하는 재료는 호스트이다.
도펀트의 예들은 유로퓸 착물, 벤조피란 유도체, 로다민 (rhodamine) 유도체, 벤조티옥산텐 유도체, 포르피린 유도체, 나일 레드 (nile red), DCJTB로 약술되는 2-(1,1-디메틸에틸)-6(2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1,1,7,7-테트라메틸-1H,5H-벤조(ij)퀴놀리진-9-일)에테닐)-4H-피란-4-일리덴)프로판디니트릴, DCM, 쿠마린 유도체, 퀴나크리돈 유도체, 디스티릴라민 유도체, 피렌 유도체, 페릴렌 유도체, 안트라센 유도체, 벤족사졸 유도체, 벤조티아졸 유도체, 벤조이미다졸 유도체, 크리센 유도체, 페난트렌 유도체, 디스티릴벤젠 유도체, 테트라페닐부타디엔 및 루브렌과 같은 형광성 재료를 포함한다. 또한, 도펀트는 중금속 착물로 이루어진 인광성 재료일 수 있다. 이 인광성 재료는 트리스(2-페닐피리딘)이리듐과 같은 녹색 인광을 방사하는 재료들 및 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H23H-포르핀 플라티늄(Ⅱ)과 같은 적색 인광을 방사하는 재료들을 포함한다. 중금속 착물의 중심금속은 또 다른 금속 또는 비금속으로 대체될 수 있다.
호스트 재료의 예들은 디스티릴알릴렌 유도체, 디스트릴벤젠 유도체, 디스트릴아민 유도체, 퀴놀리놀라토 금속착물, 트리아릴아민 유도체, 아조메틴 유도체, 옥사디아졸 유도체, 피라졸로퀴놀린 유도체, 실롤레 (silole) 유도체, 나프탈렌 유도체, 안트라센 유도체, 디카르바졸 유도체, 페릴렌 유도체, 올리고티오펜 유도체, 쿠마린 유도체, 피렌 유도체, 테트라페닐부타디엔 유도체, 벤조피란 유도체, 유로퓸 착물, 루브렌 유도체, 퀴나크리돈 유도체, 트리아졸 유도체, 벤족사졸 유도체 및 벤조티아졸 유도체를 포함한다.
호스트 재료에 대한 도펀트의 첨가비율 (도핑량) 은 0.01wt% 내지 15wt% 인 것이 바람직하다.
발광층에서의 유기 발광재료의 종 수는 하나 이상일 수 있다. 발광층은 유기 발광재료로 각각 형성된 복수의 층들을 가질 수 있다. 층들 각각에 포함된 유기 발광재료는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
유기 발광재료를 선택하는 경우, 각각의 유기 발광재료가 다른 하나 이상의 유기 발광재료로부터 방사되는 광의 색과는 상이한 색의 광을 방사하거나, 각각의 유기 발광재료가 다른 하나 이상의 유기 발광재료로부터 방사되는 광의 피크파장과 는 상이한 피크파장의 광을 방사한다면, 발광층으로부터 방사되는 광은 유기 발광재료의 각각으로부터 방사되는 광이 혼합한 색을 가진다. 예를들면, 발광층에 포함되어질 유기 발광재료에 대하여 각각 적색, 청색, 녹색 광을 방사하는 유기 발광재료들을 선택하는 경우, 발광층에서 방사되는 광은 백색으로 된다.
단일층이 수개의 종의 도펀트 (유기 발광재료들) 를 포함하는 경우, 이 층에서 방사되는 광은 각각의 도펀트로부터 방사되는 광의 혼합색을 갖는다. 또한,이것은 호스트로부터 도펀트로의 에너지 이동의 효율을 증가시킨다.
적색광을 방사하는 유기 발광재료의 예들은 유로퓸 착물, 벤조피란 유도체, 로다민 유도체, 벤조티옥산텐 유도체, 포르피린 유도체, 나일 레드, DCJTB 및 DCM을 포함한다. 녹색광을 방사하는 유기 발광재료의 예들은 쿠마린 유도체 및 퀴나크리돈 유도체를 포함한다. 청색광을 방사하는 유기 발광재료의 예들은 디스티릴아민 유도체, 피렌 유도체, 페릴렌 유도체, 안트라센 유도체, 벤족사졸 유도체, 벤조티아졸 유도체, 벤지미다졸 유도체, 크리센 유도체, 페난트렌 유도체, 디스티릴벤젠 유도체 및 테트라페닐부타디엔을 포함한다. 황색광을 방사하는 유기 발광재료의 예들은 루브렌을 포함한다.
상술한 어떤 유기발광재료가 도펀트로서 이용되는 경우, 다음 재료들이 호스트로서 바람직하다. 적색, 녹색 또는 황색광을 방사하는 발광층에 대한 바람직한 호스트의 예들은 디스티릴알릴렌 유도체, 디스티릴벤젠 유도체, 디스티릴아민 유도체, 퀴놀리놀라토 금속 착물, 트리아릴아민 유도체, 옥사디아졸 유도체, 실롤레 유도체, 디카르바졸 유도체, 올리고티오펜 유도체, 벤조피란 유도체, 트리아졸 유도체, 벤족사졸 유도체, 벤조티아졸 유도체, Alq3, 트리페닐아민 4량체 및 DPVBi로 약술되는 4,4'-비스(2,2'-디페닐비닐)비페닐을 포함한다. 청색광을 방사하는 발광층에 대한 바람직한 호스트의 예들은 디스트릴알릴렌 유도체, 스틸벤 유도체, 카르바졸 유도체, 트리아릴아민 유도체 및 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(p-페닐페놀라토)알루미늄을 포함한다.
발광층은 진공증기증착방법, 스핀 코팅 방법, 캐스트 방법 또는 Langmuir-Blodgett (LB) 방법에 의해 형성될 수 있다. 발광층의 두께는 1nm 내지 100nm 일 수 있으며, 바람직하게는 2nm 내지 50nm 일 수 있다.
발광층으로부터 방사되는 광의 색도, 채도, 휘도 및 조도는 발광층을 구성하는 재료들의 종을 선택하는 것에 의해서 뿐만 아니라 발광층의 두께와 각각의 재료의 첨가 비율에 의해서도 조정될 수 있다.
유기 전계발광소자 (1) 는 발광층에 더하여 하나 이상의 홀 주입기능, 전자 주입기능, 애노드와 캐소드 간의 홀 수송기능과 전자 수송기능을 지원하는 층을 포함할 수 있다. 즉, 유기 전계발광소자 (1) 는 아래 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 나타낸 소자들의 그룹을 포함할 수 있다. 각각의 그룹에서의 소자들의 순서는 유기 전계발광소자 (1) 에서의 소자들의 배열순서와 동일하다.
(1) 애노드/홀 주입층/홀 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/캐소드;
(2) 애노드/홀 주입층/홀 수송층/발광층/전자 주입수송층/캐소드;
(3) 애노드/홀 주입수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/캐소드;
(4) 애노드/홀 주입수송층/발광층/전자 주입수송층/캐소드;
(5) 애노드/발광층/전자 수송층/전자 주입층/캐소드;
(6) 애노드/발광층/전자 주입수송층/캐소드;
(7) 애노드/홀 주입층/홀 수송층/발광층/캐소드;
(8) 애노드/홀 주입수송층/발광층/캐소드; 및
(9) 애노드/발광층/캐소드
발광층을 제외한 애노드와 캐소드 간에 배열된 각각의 층은 홀 주입기능, 전자 주입기능, 홀 수송기능 및 전자 수송기능 이외의 기능을 더 가질 수 있다. 유기 전계발광소자 (1) 는 애노드와 캐소드 간의 상술한 층들 이외의 다른 층을 포함할 수도 있다.
도 2 에 나타낸 유기 전계발광소자 (1) 는 도 1 에 나타낸 조명 시스템에 결합시킨 유기 전계발광소자 (1) 의 일 예이다. 유기 전계발광소자 (1) 는 애노드 (10), 홀 주입수송층 (11), 발광층 (12), 전자주입수송층 (13), 캐소드 (14) 및 구동수단 (구동회로) (15) 를 포함한다. 이하, 도 2 에 나타낸 유기 전계발광소자 (1) 에서의 발광층 (12) 이외의 소자들 및 도 1 에 나타낸 조명 시스템의 유기 전계발광소자 (1) 이외의 소자들을 설명한다.
<애노드 (10)>
애노드 (10) 는 홀을 홀 주입수송층 (11) 에 주입하도록 기능한다. 홀 주입수송층 (11) 과 접촉하는 표면의 일함수는 바람직하게는 4eV이다. 애노드 (10) 를 형성하는 재료들은 금속, 합금, 도전성 화합물 또는 이들의 혼합물과 같은 어떤 종의 재료도 될 수 있다. 이들 재료의 예는 인듐주석산화물 (ITO), 인듐아연산화물 (IZO), 주석산화물, 아연산화물 및 아연 알루미늄 산화물과 같은 금속 산화물; 티타늄 질화물과 같은 금속 질화물; 금, 백금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 코발트, 납, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈륨 및 니오븀과 같은 금속; 이들 금속, 또는 구리 요오드화물을 포함한 합금; 및 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리피르롤, 폴리페닐렌 비닐렌, 폴리(3-메틸티오펜), 및 폴리페닐렌 황화물과 같은 도전성 고급 폴리머를 포함한다.
조명 시스템이 하부방사형인 경우, 즉, 발광층 (12) 으로부터 방사되는 광이 기판 (20) 에 대향하는 유기 전계발광소자 (1) 의 표면을 통하여 방사되는 경우, 또는 조명 시스템이 하부 및 상부방사형인 경우, 즉, 발광층 (12) 으로부터 방사되는 광이 기판 (20) 에 대향하는 유기 전계발광소자 (1) 의 표면과, 기판 (20) 으로부터 이격되어 대향하는 유기 전계발광소자 (1) 의 표면을 통하여 방사되는 경우, 애노드 (10) 는 발광층 (12) 으로부터 방사되는 광이 통과하는 것을 허용해야 한다. 이 경우, 애노드 (10) 는 발광층 (12) 으로부터 방사되는 광의 10% 이상의 광을 전달하는 것이 바람직하다. 조명 시스템으로부터 가시광선 범위의 광을 방사하기 위해, 애노드 (10) 를 형성하는 재료는 ITO 가 바람직하며, 이 ITO는 가시광선 범위에서 광을 신뢰성있게 전송한다. 반면, 조명 시스템이 상부방사형인 경우, 즉, 발광층 (12) 으로부터 방사되는 광이 기판 (20) 으로부터 이격되어 대향하는 유기 전계발광소자 (1) 의 표면을 통하여 방사되는 경우, 애노드 (10) 는 광반사기능을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 애노드 (10) 는 금속, 합금, 또는 금속성 화합물로 형성된다.
애노드 (10) 는 단일 재료, 또는 2 개 이상의 재료로 형성될 수 있다. 또한, 애노드 (10) 는 동일한 형태의 부재들 또는 상이한 형태의 부재들 중 수개를 결합하여 형성될 수도 있다.
애노드 (10) 에는, 보조 전극이 제공될 수도 있다. 이 보조 전극은 구리, 크롬, 알루미늄, 티타늄 및 알루미늄합금과 같은 금속 또는 이들 금속을 적층시켜 형성될 수 있다. 애노드 (10) 일부에 보조 전극을 부착하는 것은 애노드(10) 의 전기저항을 감소시킨다.
애노드 (10) 는 스퍼터링 방법, 이온도금 방법, 진공증기증착 방법, 스핀코트 방법, 또는 전자빔 증기증착 방법에 의해 형성될 수 있다. 애노드 (10) 의 표면은 오존 세정 또는 산소 플라즈마 세정을 받는 것이 바람직하다. 그 이유는, 오존 세정 또는 산소 플라즈마 세정을 받은 후 애노드 (10) 의 표면이 높은 일함수를 갖기 때문이다. 애노드 (10) 의 표면 조면도의 평균제곱값은 유기 전계발광소자들 상의 단락회로와 같은 결함을 감소시킬 정도로 바람직하게는 20nm 이하이다. 애노드 (10) 의 표면조면도는 애노드 (10) 를 미세한 입경의 재료로 형성함으로써 또는 그 형성된 애노드 (10) 의 표면을 그라인딩함으로써 감소시킬 수 있다.
애노드 (10) 의 두께는, 바람직하게는 5nm 내지 1㎛ 이며, 더욱 바람직하게는 10nm 내지 500nm이며, 좀더 바람직하게는 10nm 내지 300nm이며, 가장 바람직하게는 10nm 내지 200nm이다. 애노드 (10) 의 전기저항은 바람직하게는 수백 Ω/시트 이하이며, 더욱 바람직하게는 5 Ω/시트 및 50 Ω/시트이다.
<홀 주입수송층 (11)>
홀 주입수송층 (11) 은 애노드 (10) 와 발광층 (12) 간에 제공된다. 홀 주입수송층 (11) 은 애노드 (10) 로부터 주입되는 홀을 수용하여 그 주입된 홀을 발광층 (12) 으로 수송한다. 홀 주입수송층 (11) 의 이온화 에너지는 애노드 (10) 의 일함수와 발광층 (12) 의 이온화 에너지 사이에 있을 수 있으며, 더욱 자세하게는, 5.0eV 내지 5.5eV 에 있다.
홀 주입수송층 (11) 은 도 2 에 나타낸 유기 전계발광소자 (1) 에 다음 4가지 이점을 제공한다. 제 1 이점은 유기 전계발광소자 (1) 의 구동전압이 감소된다는 점이다. 제 2 이점은 애노드 (10) 로부터 발광층 (12) 으로의 홀 주입이 안정화되기 때문에, 유기 전계발광소자 (1) 의 수명이 연장된다는 점이다. 제 3 이점은 애노드 (10) 가 발광층 (12) 과 직접 접촉하기 때문에, 유기 전계발광소자 (1) 의 발광면의 균일성이 향상된다는 점이다. 제 4 이점은 애노드 (10) 의 표면에 대한 돌기부들이 피복되어 있기 때문에 장애율이 감소된다는 점이다.
홀 주입수송층 (11) 은 예를들면, 프탈로시아닌 유도체, 트리아졸 유도체, 트리아릴메탄 유도체, 트리아릴아민 유도체, 옥사졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 하이드라존 유도체, 스틸벤 유도체, 피라졸린 유도체, 피라졸론 유도체, 폴리실란 유도체, 이미다졸 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 아미노기가 치환된 칼콘 (chalcone) 유도체, 스티릴 안트라센 유도체, 플루오레논 유도체, 하이드라존 유도체, 실라잔 유도체, 아닐린 코폴리머, 포르피린 화합물, 폴리아릴알칸 유도체, 폴리페닐렌비닐렌 또는 이들의 유도체, 폴리티오펜 또는 이들의 유도체, 폴리-N-비닐카르바졸 유도체, 티오펜 올리고머와 같은 도전성 고급 폴리머 올리고머, 구리 프탈로시아닌 및 테트라(t-부틸)구리 프탈로시아닌과 같은 금속 프탈로시아닌, 무금속 프탈로시아닌, 퀴나크리돈 화합물, 방향족 3차 아민 화합물, 스티릴아민 화합물 및 방향족 디메틸리딘 화합물중에서 하나 이상의 것으로 형성된다.
트리아릴아민 유도체의 예들은 4,4'-비스[N-페닐-N-(4''-메틸페닐)아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-페닐-N-(3''-메틸페닐)아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-페닐-N-(3''-메톡시페닐)아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-페닐-N-(1''-나프틸)아미노]비페닐, 3,3'-디메틸-4,4'-비스[N-페닐-N-(3''-메틸페닐)아미노]비페닐, 1,1-비스[4'-[N,N-디(4''-메틸페닐)아미노]페닐]시클로헥산, 9,10-비스[N-(4'-메틸페닐)-N-(4''-n-부틸페닐)아미노]페난트렌, 3,8-비스[N,N-디페닐아미노)-6-페닐페난트리딘, 4-메틸-N,N-비스[4'',4'''-비스[N',N''-디(4-메틸페닐)아미노]비페닐-4-일]아닐린, N,N''-비스[4-(디페닐아미노)페닐]-N,N'-디페닐-1,3-디아미노벤젠, N,N'-비스[4-(디페닐아미노)페닐]-N,N'-디페닐-1,4-디아미노벤젠, 5,5''-비스[4-(비스[4-메틸페닐]아미노)페닐]-2,2':5',2''-테르티오펜, 1,3,5-트리스(디페닐아미노)벤젠, 4,4',4''-트리스(N-카르바졸릴)트리페닐아민, 4,4',4''-트리스(N-3'''-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민, 4,4',4''-트리스(N,N-비스(4'''-tert-부틸비페닐-4''''-일)아미노]트리페닐아민, 및 1,3,5-트리스[N-(4'-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠을 포함한다.
포르피린 화합물의 예들은 포르핀, 1,10,15,20-테트라페닐-21H,23H-포르핀 구리(Ⅱ), 1,10,15,20-테트라페닐-21H,23H-포르핀-아연(Ⅱ), 5,10,15,20-테트라키스(펜타플루오르페닐)-21H,23H-포르핀, 실리콘 프탈로시아닌 산화물, 알루미늄 프탈로시아닌 염화물, 무금속 프탈로시아닌, 디리튬 프탈로시아닌, 구리 테트라메틸 프탈로시아닌, 구리 프탈로시아닌, 크롬 프탈로시아닌, 아연 프탈로시아닌, 납 프탈로시아닌, 티타늄 프탈로시아닌 산화물, 마그네슘 프탈로시아닌 및 구리 옥타메틸 프탈로시아닌을 포함한다.
방향족 3차 아민 화합물과 스티릴아민 화합물의 예들은 N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노페닐, N,N'-디페닐-N,N'-비스-(3-메틸페닐)-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민, 2,2-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)프로판, 1,1-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)시클로헥산, N,N,N',N'-테트라-p-톨릴-4,4'-디아미노페닐, 1,1-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)-4-페닐시클로헥산, 비스(4-디메틸아미노-2-메틸페닐)페닐메탄, 비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)페닐메탄, N,N'-디페닐-N,N'-디(4-메톡시페닐)-4,4'-디아미노비페닐, N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노페닐 에테르, 4,4'-비스(디페닐아미노)쿼드리페닐, N,N,N-트리(p-톨릴)아민, 4-(디-p-톨릴아미노)-4'-[4(디-p-톨릴아미노)스티릴]스틸벤, 4-N,N-디페닐아미노-(2-디페닐비닐)벤젠, 3-메톡시-4'-N,N-디페닐아미노스틸벤젠 및 N-페닐카르바졸을 포함한다.
조명 시스템이 하부 방사형 또는 상부 및 하부 방사형인 경우, 홀 주입수송층 (11) 은 발광층 (12) 으로부터 방사되는 광이 통과하는 것을 허용해야 한다. 이 경우, 홀 주입수송층 (11) 은 발광층 (12) 으로부터 방사되는 광의 10% 이상을 전달하는 것이 바람직하다.
홀 주입수송층 (11) 은 단일 재료 또는 2개 이상의 재료로 형성될 수 있다. 또한, 홀 주입수송층 (11) 은 동일한 형태의 부재들 또는 상이한 형태의 부재들 중에서 수개를 결합하여 형성될 수도 있다.
홀 주입수송층 (11) 은 진공증기증착 방법, 스핀코트 방법, 캐스트 방법 또는 LB 방법에 의해 형성될 수 있다. 홀 주입수송층 (11) 의 두께는 5nm 내지 5㎛에 있을 수 있다.
<전자 주입수송층 (13)>
전자 주입수송층 (13) 은 발광층 (12) 과 캐소드 (14) 간에 제공된다. 전자 주입수송층 (13) 은 캐소드 (14) 에 의해 주입되는 전자를 수용하여, 그 전자를 발광층 (12) 으로 수송한다. 전자 주입수송층 (13) 은 도 2 에 나타낸 유기 전계발광소자 (1) 에 대하여 다음 4 가지 이점을 제공한다. 제 1 이점은 유기 전계발광소자 (1) 의 구동전압이 감소된다는 점이다. 제 2 이점은 캐소드 (14) 로부터 발광층 (12) 으로의 홀 주입이 안정화되기 때문에, 유기 전계발광소자 (1) 의 수명이 연장된다는 점이다. 제 3 이점은 캐소드 (14) 가 발광층 (12) 과 직접 접촉하기 때문에, 유기 전계발광소자 (1) 의 발광면의 균일성이 향상된다는 점이다. 제 4 이점은 캐소드 (14) 의 표면에 대한 돌기부들이 피복되어 있기 때문에 장애율이 감소된다는 점이다.
전자 주입수송층 (13) 은 캐소드 (14) 의 일함수와 발광층 (12) 의 전자 친화도 사이에 있는 전자 친화도를 가진 임의의 재료로 형성된다. 전자 주입수송층 (13) 을 형성하는 재료의 예들은 1,3-비스[5'-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2'-일]벤젠, 2-(4-비페닐릴)-5-(4-t-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸과 같은 옥사디아졸 유도체; 3-(4'-tert-부틸페닐)-4-페닐-5-(4''-비페닐)-1,2,4-트리아졸과 같은 트리아졸 유도체; 트리아진 유도체; 페릴렌 유도체; 퀴놀린 유도체; 퀴녹살린 유도체; 디페닐퀴논 유도체; 니트로기가 치환된 플루오레논 유도체; 티오피란 디옥사이드 유도체; 안트라퀴노디메탄 유도체; 나프탈렌 페릴렌과 같은 헤테로시클릭 테트라카르복실산 무수물; 카르보디이미드; 플루오레닐리덴 메탄 유도체; 안트라퀴노 디메탄 유도체; 안트론 유도체; 디스티릴피라진 유도체; 비스(10-벤즈(h)퀴놀리놀라토)베릴륨, 5-하이드록시플라본의 베릴륨염 및 5-하이드록시플라본의 알루미늄염과 같은 유기금속 착물; 8-하이드록시퀴놀린의 금속착물 또는 8-하이드록시퀴놀린 유도체의 금속착물; 및 무금속 또는 금속 프탈로시아닌, 또는 그 말단기가 알킬기 또는 술폰기로 치환되는 무금속 또는 금속 프탈로시아닌을 포함한다. 8-하이드록시퀴놀린 또는 8-하이드록시퀴놀린 유도체의 금속착물의 예들은 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄, 트리스(5,7-디브로모-8-퀴놀리놀)알루미늄, 트리스(5,7-디클로로-8-퀴놀리놀)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-퀴놀리놀)알루미늄과 같은 옥시노이드 킬레이트 금속 화합물을 포함한다. 이들 금속착물의 중앙금속은 인듐, 마그네슘, 구리, 칼슘, 주석 또는 납으로 치환될 수 있다.
조명 시스템이 상부 방사형 또는 상부 및 하부 방사형인 경우, 전자 주입수송층 (13) 은 발광층 (12) 으로부터 방사되는 광이 통과하는 것을 허용해야 한다. 이 경우, 전자 주입수송층 (13) 은 발광층 (12) 으로부터 방사되는 광의 10% 이상을 전달하는 것이 바람직하다.
전자 주입수송층 (13) 은 단일 재료 또는 2 가지 이상의 재료들로 형성된다. 또한, 전자 주입수송층 (13) 은 동일한 형태의 부재들 또는 상이한 형태의 부재들 중에서 수개를 결합하여 형성될 수 있다.
전자 주입수송층 (13) 은 스퍼터링방법, 이온도금방법, 진공증기증착방법, 스핀코트 방법 또는 전자빔증기증착방법에 의해 형성될 수 있다. 전자 주입수송층 (13) 의 두께는 5nm 내지 5㎛에 있을 수 있다.
<캐소드 (14)>
캐소드 (14) 는 전자 주입수송층 (13) 에 전자를 주입하도록 기능한다. 캐소드 (14) 의 일함수는 4eV 미만일 수 있다. 전자 주입효율을 증가시키기 위해, 캐소드 (14) 의 일함수는 바람직하게는 4eV 이하이고, 더욱 바람직하게는 3.7eV 이하이다. 캐소드 (14) 를 형성하는 재료들은 금속, 합금, 도전성 화합물 또는 이들의 혼합물과 같은 어떤 종의 재료도 될 수 있다. 이들 재료의 예는 리튬, 나트륨, 마그네슘, 금, 은, 구리, 알루미늄, 인듐, 칼슘, 주석, 루테늄, 티타늄, 망간, 크롬, 이트륨, 알루미늄-칼슘 합금, 알루미늄-리튬 합금, 알루미늄-마그네슘 합금, 마그네슘-은 합금, 마그네슘-인듐 합금, 리튬-인듐 합금, 나트륨-칼륨 합금, 마그네슘과 구리의 혼합물, 및 알루미늄과 알루미늄 산화물의 혼합물을 포함한다. 애노드 (10) 를 형성하기 위한 상술한 재료를, 캐소드 (14) 를 형성하기 위한 재료로서 이용할 수도 있다.
조명 시스템이 상부 방사형 또는 상부 및 하부 방사형인 경우, 캐소드 (14) 은 발광층 (12) 으로부터 방사되는 광이 통과하는 것을 허용해야 한다. 이 경우, 캐소드 (14) 는 발광층 (12) 으로부터 방사되는 광의 10% 이상을 전달하는 것이 바람직하다. 반면, 조명 시스템이 하부 방사형인 경우, 캐소드 (14) 는 광반사기능을 가진다. 이 경우, 캐소드 (14) 는 금속, 합금, 또는 금속성 화합물로 형성된다.
캐소드 (14) 는 마그네슘-은 합금과 투명도전성 산화물로 형성되는 박막을 적층시켜 형성될 수 있다. 이 경우, 구리 프탈로시아닌이 첨가되는 버퍼층은 캐소드 (14) 와 전자 주입수송층 (13) 간에 위치되는 것이 바람직하며, 발광층(12) 이 도전성 산화물의 스퍼터링 동안 플라즈마에 의해 손상받는 것이 방지된다.
캐소드 (14) 는 단일 재료 또는 2 가지 이상의 재료로 형성될 수 있다. 예를 들면, 5 내지 10%의 은 또는 구리가 첨가된 마그네슘으로 형성되는 경우, 캐소드 (14) 는 거의 산화되지 않으며, 전자 주입수송층 (13) 과 더욱 밀접한 접촉이 생길 수 있다.
또한, 캐소드 (14) 는 동일한 형태의 부재들 또는 상이한 형태의 부재들 중에서 수개를 결합하여 형성될 수도 있다. 예를 들면, 산화를 방지하기 위해, 은과 알루미늄과 같은 내부식성을 가진 금속보호층이, 전자 주입수송층 (13) 과 접촉하지 않는 캐소드 (14) 의 표면상에 형성될 수도 있다. 다른 방법으로, 캐소드 (14) 의 일함수를 감소시키기 위해, 산화물, 플루오르화물, 금속, 및 작은 일함수를 가진 화합물들 중 어느 것으로 형성된 층이, 전자 주입수송층 (13) 과 접촉하는 캐소드 (14) 의 표면상에 형성될 수도 있다. 예를 들면, 캐소드 (14) 가 알루미늄으로 형성되는 경우, 리튬 플루오르화물 또는 리튬 산화물로 형성된 층이, 전자 주입수송층 (13) 과 접촉하는 캐소드 (14) 의 표면상에 형성될 수도 있다.
캐소드 (14) 는 진공증기증착 방법, 스퍼터링방법, 이온화 증착방법, 이온도금방법 또는 전자빔 증기증착방법에 의해 형성될 수 있다. 캐소드 (14) 의 두께는 5nm 내지 1㎛에 있을 수 있으며, 바람직하게는 10nm 내지 500nm에 있을 수 있으며, 더욱 바람직하게는 50nm 내지 200nm에 있을 수 있다. 캐소드 (14) 의 전기저항은 바람직하게는 수백 Ω/시트 미만이다.
<구동수단 (구동회로; 15)>
구동수단 (구동회로; 15) 은 애노드 (10) 로부터 캐소드 (14) 로 전류를 공급하며 공지된 구성을 가진다.
<기판 (20)>
기판 (20) 은 유기 전계발광소자 (1) 를 지원하는 판형부재이다. 기판 (20) 의 표면은 평활한 것이 바람직하다. 조명 시스템이 하부 방사형 또는 상부 및 하부 방사형인 경우, 기판 (20) 은 발광층 (12) 으로부터 방사되는 광이 통과하는 것을 허용해야 한다. 예를 들면, 기판 (20) 은 플라스틱, 금속 또는 유리, 실리콘 및 석영과 같은 세라믹으로 형성될 수 있다. 기판 (20) 은 수개의 동일한 형태의 부재들 또는 상이한 형태의 부재들을 결합하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 기판 (20) 은 플라스틱 베이스부에 금속 포일을 오버레이시킴으로써 형성될 수도 있다.
<원주형 지지부 (21) 및 시트 (seat; 22)>
원주형 지지부 (21) 와 시트 (22) 는 유기 전계발광소자 (1) 를 지지하기 위한 지지부 (stand) 를 형성하는데, 이 지지부는 기판 (20) 에 소정의 위치에 부착된다. 원주형 지지부 (21) 는 시트 (22) 에 연결되는 근접단부와 기판 (20) 에 연결되는 말단부를 가진다. 시트 (22) 의 그라운드 접촉영역은 유기 전계발광소자 (1) 를 지지하기에 충분하다.
이러한 바람직한 실시형태는 다음과 같은 이점을 제공한다.
(1) 바람직한 실시형태의 유기 전계발광소자 (1) 는 380nm 이상 800nm 이하인 파장을 가진 광을 방사하며, 380nm 보다 작은 파장을 가진 광을 방사하지 않는다. 따라서, 이 유기 전계발광소자 (1) 를 가진 바람직한 실시형태의 조명 시스템은 380nm 보다 작은 파장을 가진 광을 방사하지 않는다. 일반적으로, 곤충들은 대략 360nm (자외선) 인 파장을 가진 광에 유인된다. 따라서, 380nm 보다 작은 파장을 가진 광을 방사하지 않는 바람직한 실시형태의 조명 시스템은 의료시술이 행해지거나 음식이 조리되는 위치와 같이 곤충의 유인을 원하지 않는 위치를 조명하는데 적합하다. 또한, 바람직한 실시형태의 조명 시스템은 예를 들면, 자외선의 노출에 의한 퇴색에 의해 열화되기 쉬운 미술품 또는 의상과 같은 전시물을 조명하는데 적합하다. 또한, 바람직한 실시형태의 조명 시스템은 광에 민감한 질환을 가진 환자나 색소성 건피증을 가진 환자와 같이 자외선에 노출되지 말아야 하는 사람이 광에 노출되기 쉬운 위치를 조명하기에 적합하다.
(2) 바람직한 실시형태의 유기 전계발광소자 (1) 는 380nm 이상 800nm 이하인 파장을 가진 광을 방사하며, 800nm 보다 큰 파장을 가진 광을 방사하지 않는다. 따라서, 이 유기 전계발광소자 (1) 를 가진 바람직한 실시형태의 조명 시스템은 800nm 보다 큰 파장을 가진 광을 방사하지 않는다. 따라서, 바람직한 실시형태의 조명 시스템은 800nm 보다 큰 파장을 가진 광이나 적외선에 노출되어 열화되기 쉬운 물체를 조명하는 것과 같이, 적외선 노출을 원하지 않는 위치를 조명하는데 적합하다.
(3) 바람직한 실시형태의 유기 전계발광소자 (1) 는 피크 파장을 가진 광 뿐만 아니라 피크 파장 이외의 파장을 가진 광 (도 3 참조) 을 방사한다. 따라서, 바람직한 실시형태의 조명 시스템은 형광조명과 같은 종래의 조명 시스템에 비해 넓은 스펙트럼의 파장을 가진 광을 방사한다. 따라서, 중간색을 가진 물체, 특히, 중간색을 많이 이용하는 예술품이나 의상이 바람직한 실시형태의 조명 시스템을 조사받는 경우, 그 조사받은 물체는 생생한 색을 낼 수 있다.
도 3 에 나타낸 스펙트럼을 가진 광을 방사하는 유기 전계발광소자 (1) 는 다음과 같은 바람직한 과정에 의해 제조된다.
먼저, 투명유리기판 (20) 이 준비된다. 이 기판 (20) 에, ITO로 이루어진 애노드 (10) 가 형성된다. 애노드 (10) 의 두께는 220nm이다. 이후, 이 기판 (20) 은 알칼리 세정과 탈이온수 세정을 수행받는다. 건조된 후, 또한, 기판 (20) 은 자외선 오존 세정을 수행받는다. 세정 공정을 통과한 기판 (20) 은 진공증착장치로 이동된다. 애노드 (10) 의 표면 상에, 트리페닐아민 4량체 (화학식 1) 가 카본 도가니를 이용하여 0.1 nm/s로의 증착속도와 대략 5.0 x 10-5Pa 의 진공에서 증착된다. 따라서, 애노드 (10) 의 표면상에, 두께가 80nm 인 홀 주입수송층 (11) 이 형성된다.
이후, 홀 주입수송층 (11) 부분이, 각각이 50nm의 폭과 1mm 의 길이를 가진 몇몇 부분을 제외하고 제 1 마스크로 피복한다. 99wt% Alq3(화학식 2) 와 1wt% DCJTB (화학식 3) 의 혼합물이 제 1 마스크에 의해 피복되지 않는 부분에 증착된다. 이 증착은 카본 도가니를 이용하여 0.1 nm/s로의 증착속도와 대략 5.0 x 10-5Pa 의 진공에서 수행된다. 이는 각각이 30nm의 두께를 가진 적색발광부분을 형성한다. 제 1 마스크를 제거한 후, 홀 주입수송층 (11) 의 표면의 부분이, 각각이 대응 적색발광부분으로부터 이격되어 위치되고 50nm의 폭과 1mm 의 길이를 가진 몇몇 부분을 제외하고 제 2 마스크로 피복된다. 99wt% Alq3와 1wt% 2,3,5,6-1H,4H-테트라하이드로-9-(2'벤조티아졸릴)퀴놀리지노[9,9a,1-gh]쿠마린의 혼합물이 제 2 마스크에 의해 피복되지 않는 홀 주입수송층 (11) 의 표면부분에 증착된다. 이 증착은 카본 도가니를 이용하여 0.1 nm/s로의 증착속도와 대략 5.0 x 10-5Pa 의 진공에서 수행된다. 이는 각각이 30nm의 두께를 가진 녹색발광부분을 형성한다. 제 2 마스크를 제거한 후, 홀 주입수송층 (11) 의 표면의 부분이, 각각이 대응 녹색발광부분으로부터 이격되어 위치되고 50nm의 폭과 1mm 의 길이를 가진 몇몇 부분을 제외하고 제 3 마스크로 피복된다. 97wt% DPVBi (화학식 4) 와 3wt% BCzVBi (화학식 5) 의 혼합물이 제 3 마스크에 의해 피복되지 않는 홀 주입수송층 (11) 의 표면부분에 증착된다. 이 증착은 카본 도가니를 이용하여 0.1 nm/s로의 증착속도와 대략 5.0 x 10-5Pa 의 진공에서 수행된다. 이는 각각이 30nm의 두께를 가진 청색발광부분을 형성한다. 이 적색발광부분, 녹색발광부분 및 청색발광부분은 발광층 (12) 을 구성한다.
또한, 발광층 (12) 의 표면 상에, 2,5-비스(6'-(2'-2''-비피리딜))-1,1-디메틸-3,4-디페닐실롤(화학식 6) 이 카본 도가니를 이용하여 0.1 nm/s로의 증착속도와 대략 5.0 x 10-5Pa 의 진공에서 증착된다. 이는 15nm의 두께를 가진 전자 주입수송층 (13) 을 형성한다. 전자 주입수송층 (13) 을 형성한 후, 이 전자 주입수송층 (13) 의 표면 상에, 알루미늄이 텅스텐 보트 (boat) 상에서 0.1 nm/s로의 증착속도와 대략 5.0 x 10-5Pa 의 진공에서 증착된다. 이는 150nm의 두께를 가진 캐소드 (14) 를 형성한다. 후속하여, 상술한 과정을 통하여 제조한 유기 전계발광소자 (1) 는 보호막으로 밀봉된다. 또한, 구동수단 (구동회로; 15) 이 애노드 (10) 와 캐소드 (14) 에 접속된다.
도 3 에 나타낸 그래프의 수직축의 수치값은 유기 전계발광소자 (1) 로부터 방사되는 500nm인 파장을 가진 광의 휘도를 1로 정의한 조건하에서의 관련휘도를 나타낸다. 이 휘도는 "TOPCON CORPORATION" 에서 제조된 휘도계를 이용하여 측정된다. 이 휘도계의 상품명은 "BM7"이다.
(4) 유기 전계발광소자 (1) 로부터 방사되는 광의 스펙트럼은 발광층 (12) 에 포함된 유기 발광재료의 양과 종, 발광층 (12) 에 대한 첨가제의 첨가 및 발광층 (12) 의 두께에 따라 변한다. 따라서, 바람직한 실시형태에 따르면, 상술한 목적에 적합한 조명 시스템이 제공된다.
(5) 바람직한 실시형태에 따른 조명 시스템은 형광조명과 인광조명과 같은 종래의 조명 시스템에 비해 설계에 대한 유연성을 제공한다. 이는, 바람직한 실시형태의 조명 시스템의 설계가 기판 (20) 의 설계에 의해 결정되기 때문이며 이에 의해 설계에 큰 유연성을 제공한다.
(6) 유기 전계발광소자 (1) 의 두께는 매우 얇다. 따라서, 조명 시스템의 두께가 기판 (20) 의 두께와 실질적으로 동일하게 된다. 따라서, 바람직한 실시형태의 조명 시스템은 종래의 조명 시스템에 비해 그 두께가 감소된다. 또한, 조명 시스템의 두께는 유기 전계발광소자 (1) 가 상부에 형성되어 있는 표면과 대향하는 기판 (20) 의 표면을 샌드블라스팅함으로써 더욱 감소될 수 있다. 박형의 조명 시스템은 종래의 두꺼운 조명 시스템에 비해 적합하게 폭넓은 여러 애플리케이션을 제공한다. 예를 들면, 박형의 조명 시스템은 협소한 장소에도 이용될 수 있다.
(7) 조명 시스템의 물리적 강도는 형광조명 또는 인광조명을 이용하는 조명 시스템에 비해 증가된다. 예를 들면, 기판 (20) 이 아크릴수지로 형성되기 때문에 기판 (20) 이 가요성을 가진 경우, 바람직한 실시형태의 조명 시스템은 유리로 형성된 형광조명 또는 인광조명과 같은 종래의 조명 시스템에 비해 보다 큰 물리적 강도를 가진다.
본 발명은 본 발명의 범위의 의미를 벗어남이 없이 여러 특정 형태로 실시될 수 있다. 더욱 자세하게는, 본 발명은 다음과 같은 형태로 실시될 수도 있다.
바람직한 실시형태에서, 발광층 (12) 의 유기 발광재료는 380nm 이상 800nm 이하인 파장을 가진 광을 방사하는 재료만을 포함한다. 그러나, 유기 발광재료는 가시광선 범위 내에 있는 피크 파장을 가진 광을 방사하는 재료만을 포함할 수도 있다. 이러한 변형예는 바람직한 실시형태와 실질적으로 동일한 이점을 제공한다. 가시광선 범위 내에 있는 피크 파장을 가진 광만을 방사하는 재료는 바람직한 실시형태에서 설명된 유기 발광재료를 포함한다.
발광층 (12) 의 유기 발광재료는 하나 이상의 재료가 800nm 이하인 파장을 가진 광을 방사하는 조건하에서 380nm 이상인 파장을 가진 광을 방사하는 재료만을 포함할 수도 있다. 또한, 이러한 변형예는 바람직한 실시형태와 실질적으로 동일한 이점을 제공한다. 380nm 이상인 파장을 가진 광을 방사하는 재료와, 380nm 이상 800nm 이하인 파장을 가진 광을 방사하는 재료는 바람직한 실시형태에서 설명된 유기 발광재료를 포함한다.
바람직한 실시형태에 따른 조명 시스템은 디스플레이에 대한 백라이트로서이용될 수 있다.
원주형 지지부 (21) 와 시트 (22) 는 생략될 수도 있다.
바람직한 실시형태의 유기 전계발광소자 (1) 는 애노드 (10), 홀 주입수송층 (11), 발광층 (12), 전자 주입수송층 (13), 캐소드 (14) 및 구동수단 (구동회로; 15) 뿐만 아니라 다른 여러 소자들을 포함할 수 있다. 홀이나 전자를 보다 원활하게 주입하기 위한 소자 또는 인접한 소자들 간의 밀접한 접촉을 향상시키기 위한 소자가 제공될 수도 있다.
예를 들면, 전자 주입수송층 (13) 과 캐소드 (14) 간에 캐소드 계면층이 제공될 수도 있다. 캐소드 계면층은 캐소드 (14) 로부터 발광층 (12) 으로의 전자주입에 대한 에너지장벽을 낮추며 전자 주입수송층 (13) 과 캐소드 (14) 간에 밀접한 접촉을 향상시킨다. 캐소드 계면층은 알칼리 금속 플루오르화물, 알칼리 금속 산화물, 알칼리 금속 염화물, 알칼리 금속 황화물, 알칼리토류 금속 플루오르화물, 알칼리토류 금속 산화물, 알칼리토류 금속 염화물, 또는 알칼리토류 금속 황화물로 형성될 수 있다. 더욱 자세하게는, 캐소드 계면층은 리튬 플루오르화물, 리튬 산화물, 마그네슘 플루오르화물, 칼슘 플루오르화물, 스트론튬 플루오르화물 또는 바륨 플루오르화물로 형성될 수 있다. 캐소드 계면층은 단일 재료 또는 2 가지 이상의 재료들로 형성될 수 있다. 캐소드 계면층의 두께는 0.1nm 내지 10nm 에 있을 수 있으며, 바람직하게는 0.3nm 내지 3nm 에 있을 수 있다. 캐소드 계면층은 균일한 두께 또는 불균일한 두께를 가질 수도 있다. 캐소드 계면층은 섬모양으로 성형될 수도 있다. 캐소드 계면층은 진공증기증착 방법에의해 형성될 수 있다.
다른 방법으로, 유기 전계발광소자 (1) 는 산소 또는 물에 대하여 소자 (1) 를 밀봉하는 보호층 (보호막) 에 의해 피복될 수도 있다. 보호층은 유기 폴리머 재료, 무기 재료 또는 광경화수지로 형성될 수 있다. 이 보호층은 단일재료 또는 2가지 이상의 재료들로 형성될 수 있다. 또한, 보호층은 다층구조를 가질 수도 있다. 유기 폴리머 재료의 예들은 클로로트리플루오로에틸렌 폴리머, 디클로로디플루오로에틸렌 폴리머 또는 클로로트리플루오로에틸렌 폴리머 및 디클로로디플루오로에틸렌 폴리머의 코폴리머와 같은 플루오로카본 수지; 폴리메틸 메타크릴레이트 및 폴리아크릴레이트와 같은 아크릴 수지; 에폭시 수지; 실리콘 수지; 에폭시 실리콘 수지; 폴리스티렌 수지; 폴리에스테르 수지; 폴리카보네이트 수지; 폴리아미드 수지; 폴리이미드 수지; 폴리아미드이미드 수지; 폴리파라크실렌 수지; 폴리에틸렌 수지; 및 폴리페닐렌 산화물 수지를 포함한다. 무기재료의 예는 다이아몬드막, 비정질 실리카, 전기절연 유리, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 카바이드 및 금속 황화물을 포함한다. 형광전환물질이 보호층에 첨가될 수도 있다.
산소 또는 물과의 접촉을 방지하기 위해, 유기 전계발광소자 (1) 는 파라핀, 액체 파라핀, 실리콘 오일, 플루오로카본 오일, 및 제올라이트가 첨가된 플루오로카본 오일과 같은 비활성 물질로 밀봉될 수도 있다.
바람직한 실시형태에서, 애노드 (10), 홀 주입수송층 (11), 발광층 (12), 전자 주입수송층 (13) 및 캐소드 (14) 가 첨가제 (도펀트) 로 도핑될 수 있다.
예를 들면, 홀 주입수송층 (11) 또는 전자 주입수송층 (13) 은 형광재료 또는 인광재료와 같은 유기 발광재료 (도펀트) 로 도핑될 수도 있다. 이 경우, 홀 주입수송층 (11) 과 전자 주입수송층 (13) 은 전계발광을 방사할 수 있다.
다른 방법으로, 캐소드 (14) 는 알루미늄과 같은 금속으로 형성되며, 전자 주입수송층 (13) 은 알칼리 금속 또는 알칼리 금속 화합물로 도핑되어 캐소드 (14) 와 발광층 (12) 간의 에너지 장벽을 낮출 수도 있다. 도핑된 알칼리 금속 또는 알칼리 금속 화합물은 발광층 (12) 을 감소시킨다. 그 결과, 음이온들이 발광층 (12) 에서 발생된다. 이는 캐소드 (14) 로부터 발광층 (12) 으로의 전자주입을 촉진시킨다. 따라서, 전계발광에 필요한 전압이 낮아진다. 알칼리 금속 화합물의 예들은 산화물, 플루오르화물 및 리튬 킬레이트를 포함한다.
본 예들과 실시형태들은 본 발명을 설명하기 위한 것이지 범위를 한정하기 위한 것이 아니며 본 발명은 상술한 설명으로 제한되지 않으며 첨부된 청구범위의 범위와 균등물 내에서 변형될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 자외선의 생성을 거의 억제할 수 있는 신규의 조명 시스템을 제공할 수 있다.

Claims (17)

  1. 전계발광 특성을 가진 유기 발광재료를 포함하며 자외선의 생성을 억제하는 유기 전계발광소자로서,
    유기 발광재료는 380nm 이상 800nm 이하인 파장을 가진 광을 방사하는 재료만을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    유기 발광재료는 유기 전계발광소자에 포함되는 복수의 유기 발광재료 중 하나의 유기 발광재료이며,
    각각의 유기 발광재료는 다른 하나 이상의 유기 발광재료로부터 방사되는 광의 색과는 상이한 색을 가진 광을 방사하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    유기 발광재료는 유기 전계발광소자에 포함되는 복수의 유기 발광재료 중 하나의 유기 발광재료이며,
    각각의 유기 발광재료는 다른 하나 이상의 유기 발광재료로부터 방사되는 광의 피크파장과는 상이한 피크파장을 가진 광을 방사하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    유기 발광재료는 유기 전계발광소자에 포함되는 복수의 유기 발광재료 중 하나의 유기 발광재료이며,
    유기 발광재료들은 적색광을 방사하는 유기 발광재료, 청색광을 방사하는 유기 발광재료 및 녹색광을 방사하는 유기 발광재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광소자.
  5. 전계발광특성을 가진 복수의 유기 발광재료를 포함하며 자외선의 생성을 억제하는 유기 전계발광소자로서,
    유기 발광재료들은 380nm 이상인 파장을 가진 광을 방사하는 재료만을 포함하며,
    상기 유기 발광재료들 중 하나 이상의 유기 발광재료로부터 방사되는 광은 800nm 이하인 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광소자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    각각의 유기 발광재료는 다른 하나 이상의 유기 발광재료로부터 방사되는 광의 색과는 상이한 색을 가진 광을 방사하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광소자.
  7. 제 5 항에 있어서,
    각각의 유기 발광재료는 다른 하나 이상의 유기 발광재료로부터 방사되는 광의 피크파장과는 상이한 피크파장을 가진 광을 방사하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광소자.
  8. 제 5 항에 있어서,
    유기 발광재료들은 적색광을 방사하는 유기 발광재료, 청색광을 방사하는 유기 발광재료 및 녹색광을 방사하는 유기 발광재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광소자.
  9. 전계방출특성을 가진 유기 발광재료를 포함하며 자외선의 생성을 억제하는 유기 전계방출소자로서,
    유기 발광재료는 가시광선 범위 내에 있는 피크파장을 가진 광을 방사하는 재료만을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계방출소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    유기 발광재료는 유기 전계발광소자에 포함되는 복수의 유기 발광재료 중 하나의 유기 발광재료이며,
    각각의 유기 발광재료는 다른 하나 이상의 유기 발광재료로부터 방사되는 광의 색과는 상이한 색을 가진 광을 방사하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광소자.
  11. 제 9 항에 있어서,
    유기 발광재료는 유기 전계발광소자에 포함되는 복수의 유기 발광재료 중 하나의 유기 발광재료이며,
    각각의 유기 발광재료는 다른 하나 이상의 유기 발광재료로부터 방사되는 광의 피크파장과는 상이한 피크파장을 가진 광을 방사하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광소자.
  12. 제 9 항에 있어서,
    유기 발광재료는 유기 전계발광소자에 포함되는 복수의 유기 발광재료 중 하나의 유기 발광재료이며,
    유기 발광재료들은 적색광을 방사하는 유기 발광재료, 청색광을 방사하는 유기 발광재료 및 녹색광을 방사하는 유기 발광재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광소자.
  13. 자외선의 생성을 억제하는 조명 시스템으로서,
    기판; 및
    상기 기판 상에 위치된, 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 유기 전계발광소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 조명 시스템은 곤충의 유인을 원하지 않는 위치를 조명하는데 이용되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 조명 시스템은 광에 민감한 질환을 가진 환자가 광에 노출되기 쉬운 위치를 조명하는데 이용되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 조명 시스템은 색소성 건피증을 가진 환자가 광에 노출되기 쉬운 위치를 조명하는데 이용되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 조명 시스템은 전시물을 조명하는데 이용되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
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