KR20060130495A - 유기 발광 부품을 동작시키는 방법 및 유기 발광 부품 - Google Patents

유기 발광 부품을 동작시키는 방법 및 유기 발광 부품 Download PDF

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KR20060130495A
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마르쿠스 부르가르트
얀 빔스톡
스벤 무라노
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노발레드 아게
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Abstract

혼합된 컬러의 광이 유기층(1c)으로부터 방출되도록 상이한 컬러의 광을 방출하는 다수의 상이한 방출 물질을 포함하는 유기층(1c) 및 상기 유기층(1c)에 전기적 제어 펄스를 인가하는 전극 장치(1a, 1b)를 가지는 유기 발광 다이오드(OLED)와 같은 유기 발광 부품(1)을 동작시키는 방법으로서, 상기 방법은, 펄스 동작 모드에서 적어도 약 25Hz의 동작 주파수를 가지는 상기 전기적 제어 펄스의 도움으로 상기 유기 발광 부품(1)을 동작시키는 단계 ; 상기 유기 발광 부품(1)의 러닝 펄스 동작을 특징화시키는 적어도 하나의 동작 파라미터 및 대략적으로 공지된 노화 유도 가변 컬러 변화에 대한 종속 관계를 기록하고, 적어도 하나의 상기 기록된 동작 파라미터 및 상기 적어도 하나의 동작 파라미터와 상기 노화 유도 가변 컬러 변화 사이의 적어도 대략적으로 공지된 종속 관계에 따라 상기 전기적 제어 펄스의 펄스 높이를 조절함으로써, 상기 펄스 동작 과정 동안 상기 유기층(1c)으로부터 방출된 혼합된 컬러 광의 노화 유도 가변 컬러를 적어도 부분적으로 보상하는 단계; 및 상기 펄스 동작 과정 동안 상기 유기층(1c)으로부터 방출된 혼합된 컬러 광의 예정된 휘도를 조절하기 위해 상기 전기적 제어 펄스의 펄스 길이를 조절함으로써 상기 유기층(1c)으로부터 방출된 혼합된 컬러 광의 예정된 휘도를 조절하는 단계를 포함한다.

Description

유기 발광 부품을 동작시키는 방법 및 유기 발광 부품{METHOD FOR OPERATING AN ORGANIC LIGHT EMITTING COMPONENT AND ORGANIC LIGHT EMITTING COMPONENT}
도 1은 CIE 컬러 다이어그램을 나타내는 도면;
도 2는 유기 발광 부품 및 펄스 동작시 유기 발광 부품을 작동시키는 해당 회로를 포함하는 장치의 개략도.
도 3은 유기 발광 부품에 대한 층 구조물의 개략도.
도 4는 동일한 펄스 기간 및 상이한 펄스 높이의 전압 펄스 형태인 전기적 제어 펄스의 개략도.
도 5는 상이한 펄스 높이 및 동일한 펄스 주기의 전류 펄스 형태인 전기적 제어 펄스의 개략도.
도 6은 포지티브 전압 영역에서 동일한 펄스 길이 및 동일한 펄스 높이의 2개의 전압 펄스의 개략도.
도 7은 상이한 펄스 길이 및 동일한 펄스 높이의 2개 전압 펄스의 개략도.
도 8은 상이한 펄스 길이 및 동일한 펄스 높이의 2개의 펄스의 개략도.
도 9는 전기적 제어 펄스에 대한 다수의 펄스 형상의 개략도.
도 10은 노화에 따라 유기 발광 부품 및 인가된 제어 펄스의 펄스 높이의 순차적 교정에 대해 측정된 CIE 컬러 좌표들을 나타내는 그래프.
* 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 *
1 : 유기 발광 부품 1a, 1b : 전극
1c : 유기 영역 2 : 해당 회로
3 : 제어 회로 4 : 보상 장치
5 : 기록 수단 6, 7 : 조절 장치
8 : 제어 장치
본 발명은 유기 발광 부품을 작동시키는 방법, 특히 유기 발광 다이오드(OLED), 및 유기 발광 부품에 관한 것이다.
최근 몇 년에 유기 발광 다이오드에 대한 관심이 집중되고 있다. 또한, 본 발명에는 백색 유기 발광 다이오드가 포함된다. 일반적으로 상기 기술은 조명(lighting) 기술 분야에서 가능한 애플리케이션들에 대해 큰 전위를 갖는 것으로 여겨지고 있다. 한편, 유기 발광 다이오드는 통상적인 전기적 광벌브(light bulbs)의 범위에서 성능 계수를 달성한다(Forrest et al., Adv. Mater, 7, 624(2004)); 또 다른 개선안이 기대된다. 따라서 백색광 발광 OLED는 예를 들어 백열 램프, 할로겐 램프, 저전압 형광 튜브 등과 같이 현재 시장을 지배하는 조명 기술에 대한 대안을 제공하기 위한 가능성이 있다.
그러나 조명 시장에서 백색 OLED의 기술적 돌파구를 위한 기술적 개선이 여 전히 요구되고 있다. 지금까지 여전히 만족스럽게 해결되지 못한 문제점으로 수명에 따른 고도로 효율적인 백색 OLED의 실현성이 포함된다. 현재 기술에 상응하는 조명 기술은 수백 내지 수만 시간의 작동 수명을 갖는다. 이러한 정도의 수명은 단색 OLED, 특히 적색 OLED에 대해서는 논증 될 수 있으나, 백색 OLED에 대해서는 그렇지 못하다.
상이한 컬러의 광을 방출하는 다수의 유기 영역의 적절한 장치에 의해 백색광을 방출하는 유기 발광 다이오드들은 수명과 관련하여 개별 방출기(emitter) 시스템의 수명에 의해 제한된다. 개별 컬러 부품 중 하나가 다른 컬러 부분에 비해 강도가 감소하면, 다른 부품의 방향으로 전체 방출 스펙트럼이 이동하여 "백색" 방출의 일반적인 임프레션의 손실이 야기된다. 따라서 백색광 방출 OLED의 수명은 개별 부품의 수명에 의해 제한된다. 특히 백색광 방출을 위해 필수적인 청색 방출기 시스템과 같은 유기 발광 부품들 내의 기본 컬러들의 수명차로 인해, 백색 OLED의 컬러 부품들의 짧은 수명, 상이한 노화가 기술적인 문제가 되고 있다.
도 1은 CIE 컬러 다이어그램을 나타내며, 여기서 상이한 컬러의 영역들이 표시된다. CIE 컬러 다이어그램 상에서 백색 영역은 햇빛의 컬러 좌표에 해당하는 포인트 E 부근에서 중심에 위치된다.
통상적으로, 유기 발광 다이오드는 전압 관련 방출 스펙트럼에 의해 특징화되며, 이는 광 방출의 CIE 컬러 좌표가 다이오드의 휘도(luminance)의 함수가 된다. 특히 이러한 특성은 예를 들어 OLED가 백색광 발광 다이오드와 같은 다수의 방출기 시스템을 포함하는 경우 두드러진다. 이러한 특성은 소정의 경우에서는 바 람직하지만, 그럼에도 방출 위치 및 필요에 따른 휘도 간의 관계를 분리시키는 것이 요구된다. 이는 일정 휘도에서 상이한 CIE 컬러 좌표를 가지는 다이오드의 동작을 가능케 하거나, 또는 동일한 컬러 좌표에 대해 상이한 휘도를 얻는 것을 가능케 한다.
상이한 컬러의 광을 방출하는 유기 물질에 대한 상이한 노화는 특히 녹색 및 적색 방출기 시스템과 관련하여 청색 방출기 시스템의 비교적 짧은 수명에서 나타난다. 상이한 노화는 백색 OLED의 전체 수명을 제한하며, 이는 감소하는 청색 부품이 백색 영역으로부터 녹색 및/또는 적색을 향해 컬러를 이동시키기 때문이다.
또한, 인광성 녹색 및 청색 방출기 뿐만 아니라 형광성 청색 방출기의 방출에 기초한 백색 OLED에서, 녹색 인광성 방출기의 수명은 전체 수명의 제한 효과를 가진다.
EP 1 227 466 A2는 발광 부품을 개시하며, 여기서는 광을 방출하는 부품이 단일 색상의 광을 방출하도록 단일의 방출 물질이 유기층 영역에 배열된다. 컬러 디스플레이는 단일 컬러의 광을 방출하는 다수의 부품의 도움으로 형성된다. 특히, 컬러 디스플레이는 적색, 녹색 및 청색 광을 방출하는 유기 발과 다이오드를 포함한다. 단일 컬러 유기 발광 다이오드가 작동하는 경우, 동작 파라미터, 특히 구동 전압이 기록된다. 작동하는 동안, 구동 전압이 교정되어 개별 발광 다이오드에 대해 일정한 구동 전류를 유지할 수 있다. 이런 방식으로, 다이오드의 노화로 인한 휘도 변화가 개별 발광 다이오드에 대해 교정된다. 이러한 교정은 각각의 단일 컬러 발광 다이오드에 대해 수행된다. 이들 개별 휘도 교정의 도움으로, 컬러 디스플레이시 개별적 단일 컬러 다이오드의 상당부가 실질적으로 일정하게 유지되어 컬러 디스플레이의 컬러 형상(appearance)이 유지될 수 있다.
본 발명의 목적은 유기 발광 부품을 작동시키는 방법 및 방출된 광의 컬러 안정도가 유기 발광 부품의 수명에 걸쳐 보장되는 유기 발광 부품을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라 상기 목적은 본원 독립항 제 1 항에 따른 유기 발광 부품을 작동시키는 방법 및 독립항 제 9 항에 따른 유기 발광 부품에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속항들의 범주에 포함된다.
본 발명의 일면에 따라, 유기층으로부터 혼합된 컬러의 광이 방출되도록 상이한 컬러의 광을 방출하는 다수의 상이한 방출 물질 및 유기층에 전기적 제어 펄스를 인가하는 전극 장치를 포함하는 유기층을 갖춘 유기 발광 부품, 특히 유기 발광 다이오드(OLED)를 동작시키는 방법이 제공되며, 상기 방법은,
- 펄스 동작 모드에서 약 25 Hz 이상의 동작 주파수를 가지는 전기적 제어 펄스의 도움으로 유기 발광 부품을 동작시키는 단계 ;
- 상기 유기 발광 부품의 러닝 펄스 동작을 특징화시키는 적어도 하나의 동작 파라미터 및 대략적으로 공지된 노화 유도 가변 컬러 변화에 대한 종속 관계를 기록하고, 적어도 하나의 상기 기록된 동작 파라미터 및 상기 적어도 하나의 동작 파라미터와 상기 노화 유도 가변 컬러 변화 사이의 적어도 대략적으로 공지된 종속 관계에 따라 상기 전기적 제어 펄스의 펄스 높이를 조절함으로써, 상기 펄스 동작 과정 동안 상기 유기층으로부터 방출된 혼합된 컬러 광의 노화 유도 가변 컬러를 적어도 부분적으로 보상하는 단계; 및
- 유기층으로부터 방출된 혼합 컬러 광의 예정된 휘도를 조절하기 위해 전기적 제어 펄스의 펄스 길이를 조절함으로써 펄스 동작 과정 동안 유기층으로부터 방출된 혼합 컬러 광의 예정된 휘도를 조절하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 면에 따라,
- 혼합된 컬러 광이 유기층으로부터 방출되도록, 상이한 컬러의 광을 방출하는 다수의 상이한 방출 물질을 포함하는 유기층;
- 전기적 에너지를 유기층에 공급하도록 유기층에 전기적으로 접속된 전극 장치 ;
- 약 25Hz 이상의 동작 주파수를 갖는 전기적 제어 펄스를 인가하기 위해 전극 장치에 접속된 제어 회로;
- 제어 회로에 접속되며, 전기적 제어 펄스의 펄스 높이가 유기층에 의해 방출된 광의 예정된 혼합 컬러를 조절할 수 있는 조절 장치; 및
- 제어 회로에 접속되며, 전기적 제어 펄스의 펄스 길이가 유기층에 의해 방출된 혼합된 컬러 광의 예정된 휘도를 조절할 수 있는 또 다른 조절 장치를 포함하는, 유기 발광 부품, 특히 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공된다.
광방출 유기 시스템의 노화는 통상적으로 주어진 초기 동작 휘도 및 일정한 동작 전류에 대해, 유기 발광 부품이 오리지널 휘도의 절반에 도달하는 동안의 시간 주기, 소위 절반 시간에 의해 개시된다. 본 발명은 방출된 광의 컬러 좌표 및 휘도 제어의 언커플링이 달성되도록, 방출된 광의 전압 관련 가변 컬러 좌표로 유기 발광 부품을 동작시키는 방법을 제공한다. 이에 대한 결과는 유기 발광 부품의 방출 컬러 좌표가 특정 휘도에 대해 가변하거나, 또는 유기 발광 부품의 휘도가 특정 컬러 좌표에 대해 가변한다는 것이다. 방출된 광의 노화 유도 컬러 변화가 이러한 방식으로 보상될 수 있다.
전압 또는 전류 펄스를 통한 펄스 제어는 방출된 광의 컬러 좌표의 선택적 조절 및 유기 발광 부품의 휘도의 동시적 제어를 가능케 한다. 이러한 조절 수단은 유기 발광 전압 관련 부품의 상이한 컬러 노화의 보상을 가능케 한다.
본 발명은 방출된 광의 컬러 및 휘도의 개별적 제어가 가능하도록, 유기 발광 부품이 작동하게 한다. 이러한 제어능력은 특히 예를 들어, 디스플레이의 화질보정(room lighting) 또는 역광(backlighting)과 같이, 조명 분야의 유기 발광 다이오드에 대해 바람직하다. 방출된 광 컬러의 이러한 선택적 조절로, 방출된 광의 컬러 좌표는 사용자의 요구에 따라 개별적으로 조절될 수 있다. 이런 방식으로, 특히 백색광 방출 부품에서 컬러 온도 또한 조절될 수 있다.
유기 발광 부품에 대해, 전기적 제어 펄스의 펄스 높이를 조절하는 조절 장치 및 수동 동작으로 개별적으로 제공되는 전기적 제어 펄스의 펄스 주기를 조절하는 추가의 조절 장치가 제공될 수 있어, 펄스 높이/펄스 길이의 수동적 조절이 서로와 무관하게 양쪽 특성 값에 대해 수행될 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 적어도 하나의 동작 파라미터의 기록을 위한 기록 수단이 제공되며, 상기 동작 파라미터는 유기 발광 부품의 러닝 펄스 동작 및 적어도 대략적으로 공지된 노화 유도 가변 컬러 변화에 대한 종속 관계를 특징화시킨다. 본 실시예에 대해, 조절 장치 및 추가의 조절 장치에 결합된 제어 장치가 부가로 제공되며, 전기 회로의 펄스 높이가 적어도 하나의 기록된 동작 파라미터 및 적어도 하나의 동작 파라미터와 노화 유도 가변 컬러 변화 사이에 적어도 대략적으로 공지된 종속 관계에 따라 조절될 수 있다. 전기적 제어 펄스의 펄스 높이에 대한 자동 조절 수단이 구현된다.
유기 발광 부품의 펄스 동작에 대해 방출된 광의 휘도는 포워드 펄스 동안(유기 발광 부품이 "온") 세기 및 리버스(reverse) 펄스 동안(유기 발광 부품이 "오프") 세기의 평균으로부터 유도된다. 따라서 휘도는 일정한 주기 기간 동안 포워드 펄스의 주기를 연장시킴으로써 증가될 수 있다. 그러나 방출된 광의 컬러는 제어 펄스 동안 전류, 특히 펄스 높이에 의해 가변한다. 방출된 광의 컬러와 휘도 사이의 관계를 언커플링시키기 위해, 인가되는 제어 펄스의 펄스 길이 및 펄스 높이가 조절될 수 있다. 펄스 높이의 적절한 제어는 방출 컬러의 조절을 가능케 하며, 펄스 길이는 휘도를 결정한다. 따라서 휘도의 개별적 조절뿐만 아니라 방출 스펙트럼의 개별적 조절이 가능하다.
이로써, 유기 발광 부품의 연속적인 동작의 임프레션이 관찰자에게 관찰되도록 조절될 수 있지만, 펄스 주파수는 넓은 범위에서 자유롭게 선택될 수 있다. 이는 특히 고주파수에서 달성된다. 가장 높은 가능 주파수는 유기 발광 부품의 캐패시턴스에 의해 제한되며, 이는 유기 발광 부품의 면적에 따라 증가한다. 일반적으로 OLED는 수 나노초 범위에서 스위치-온 지연을 가지는 매우 빠른 부품이다.
본 발명의 추가 개선에 있어 상이한 컬러의 광을 방출하는 유기 방출 시스템 을 사용하는 경우, 방출된 광의 컬러 부품 동작이 동작하는 동안 선택적인 재조절이 가능하여 상이한 방출 시스템의 가장 짧은 수명이 제공된다. 이러한 재조절은 특히 유기 백색광 방출 부품의 청색 부분에 대해 민감하며, 이는 청색 유기 발광 시스템의 수명이 일반적으로 백색광 생성에 기여하는 다른 방출 시스템의 것들보다 짧기 때문이다. 백색광 방출 부품의 상이한 노화를 감소시키기 위해, 청색광 방출부가 감소되는 경우, 이는 펄스를 선택적으로 증가시킴으로써 재조절되어, 유기 발광 부품의 전체 휘도는 펄스 길이를 동시적으로 단축시킴으로써 일정하게 유지될 수 있다. 이는 백색광 방출을 유지하면서 전체 동작 수명을 상당히 연장시킬 수 있게 한다.
특히, 이러한 조절 수단은 유기 발광 부품의 개별적 컬러 부품의 상이한 컬러 노화를 방지한다. 이러한 상이한 노화는 백색광 방출 OLED에 대해 특히 공지되어 있으며, 이는 유기 발광 시스템의 경우, 청색광에 대해 전류 또는 양자 효율이 먼저 감소되기 때문이다. 상이한 컬러 시스템이 혼합된 OLED에 대해, 이는 방출된 광의 스펙트럼에서 주어진 휘도와 프로세싱 동작에 대해 청색 부분이 점차적으로 감소되게 하여 컬러 좌표가 녹적색(green-red) 방출을 향해 이동하게 된다. 이러한 노화를 방지하기 위해, OLED의 펄스 동작 동안 방출 위치는 동작 시간에 걸쳐 통상적으로 발생하는 청색 부분을 감소시키는 범위로 청색 영역을 향해 연속적으로 이동한다. 방출 위치, 특히 방출의 컬러 좌표는 전체 안정한 레벨에서 유지된다.
본 발명은 하기에 첨부되는 도면을 참조로 한 실시예들에 의해 상세히 설명된다.
도 2는 펄스 동작 모드에서 유기 발광 부품(1)을 동작시키기 위한 대응 회로(2)를 갖춘 유기 발광 부품(1)의 개략도이다. 전극(1a, 1b)은 제어 회로(3)에 접속되며, 상기 두 개의 전극(1a, 1b) 사이에 배열된 유기 영역(1c)에 전기적 제어 펄스를 인가하는 역할을 한다. 전기적 제어 펄스가 제어 회로(3)를 통해 유기 발광 부품(1)에 인가되어 광을 방출하도록 유기 영역(1c)의 방출 물질을 여기시킨다. 유기 영역(1c)에는 상이한 컬러의 광을 각각 방출하는 다수의 상이한 방출 물질이 배열된다. 이런 방식으로, 특히 백색광일 수 있는, 유기 영역(1c)으로부터 방출된 광이 혼합된 컬러가 된다.
회로(2)의 도움으로, 유기 발광 부품(1)에 전기적 제어 펄스가 공급되고, 펄스 높이 및 펄스 길이는 서로 독립적으로 조절될 수 있다. 전기적 제어 펄스의 이러한 특징적인 값을 수동으로 조절하기 위해, 예를 들어 푸시 버튼 또는 회전식 스위치 형태인 수동 작동 부재(6a, 7a)가 펄스 높이를 조절하는 조절 장치(6)와 펄스 길이를 조절하는 또 다른 조절 장치(7)에 제공된다. 이런 방식으로, 유기 영역(1c)으로부터 방출된 혼합된 컬러 광의 노화 유도 가변 컬러 변화를 적어도 부분적으로 보상할 수 있다.
자동 조절 수단이 부가적으로 수동 작동 부재(6a, 7a)에, 또는 다른 실시예에서(미도시) 대체물로 제공된다. 이를 위해, 도 2에 따라, 기록 수단(5) 및 제어 장치(8)를 포함하는 보상 장치(4)가 제공된다. 기록 수단(5)의 도움으로, 적어도 하나의 유기 발광 부품(1)의 러닝(running) 펄스 동작을 특성화시키고 노화 유 도 가변 컬러 변화에 대한 종속 관계에 대해 적어도 개략적으로 공지된 동작 파라미터가 측정될 수 있다. 이를 테면 유기 영역(1c)의 방출 물질중 하나에 대해 그의 방사율(emissivity)은 동작 주기가 증가함에 따라 감소된다는 것이 공지되었다. 동작 주기는 기록 수단(5)으로 측정된다. 제어 장치(8)의 도움으로, 전기적 제어 펄스의 펄스 높이는 적어도 하나의 기록된 동작 파라미터, 즉, 동작 기간 및 동작 파라미터와 노화 유도 가변 컬러 변화 간의 적어도 개략적으로 공지된 종속 관계에 따라, 조절 장치(6)를 통해 조절된다. 이런 방식으로, 유기 영역(1c)에서의 방출 물질중 하나에 의한 혼합된 컬러 광에 대한 기여도는 노화로 인해 감소될 때 다시 증가될 수 있다. 이를 테면, 전기적 제어 펄스의 펄스 높이는 유기 영역(1c)에서 다른 방출 물질에 대한 노화 방출 물질의 광 기여도와 같아지도록 증가된다.
측정된 동작 파라미터, 예를 들면 동작 기간 또는 방출된 광의 광학적 컬러 분석과 방출된 광의 노화 유도 가변 컬러 변화 사이의 종속 관계는 이를 테면 비교되는 부품상의 보정 측정(calibration measurements)으로 미리 알 수 있거나 또는 러닝 펄스 동작 동안 결정될 수 있다.
펄스 높이의 조절과 상관없이, 전기적 제어 펄스의 길이는 또 다른 조절 장치(7)로 조절되며, 제어 장치(8)에 의해 수동으로 또는 자동으로 이루어질 수 있다. 펄스 기간의 조절은 유기 영역(1c)으로부터 방출되는 광의 휘도에 본질적으로 영향을 미친다.
펄스 높이 및 펄스 길이의 독립적인 조절로 인해, 회로(2)를 이용하여 예정된 컬러 범위 및 동시에 예정된 휘도 범위 내에서 유기 발광 부품(1)으로부터 방출 된 혼합된 컬러 광을 유지하는 것이 가능하다. 특히, 노화 유도 가변 컬러 변화를 보상하기 위한 펄스 높이의 조절의 결과로 발생된 휘도 변화는 펄스 기간의 순차적 또는 동시적 변화에 의해 상쇄될 수 있다.
도 3은 도 2의 유기 발광 부품(1)에 대한 예시적인 층 구조물을 상세하게 나타낸 개략도이다. 기판(12) 상에 형성된 전극(11) 상에는, 적절한 층 생성 방법에 의해 유기 물질의 층 구조물(13)이 제공된다. 도 3에 따라, 2개의 전하 캐리어 이송층들(14, 15)이 형성되며, 이들 이송층들 사이에는 방출층(16)이 제공된다. 추가 전극(17)이 최종적으로 스택 상에 제공된다. 2개 전극(11, 17) 중 적어도 하나는 방출층(16)에서 발생된 광이 방출되도록 투명하다. 또한, 전하 캐리어 이송층(14, 15)은 통상적으로 한가지 형태의 전하 캐리어, 즉, 홀들 또는 전자들의 이송을 위해 최적화되어, 바람직하게 홀들을 전도하는 전하 캐리어 이송층은 애노드에 접속되며 전자들을 전도하는 전하 캐리어 이송층은 캐소드에 접속된다.
도 3은 OLED에 대한 예시적인 구조물을 나타낸다. 그러나 하기에 보다 상세히 설명된 본 발명의 원리는 도 3에 따른 구조물로 제한되지 않는다. 특히 다수의 층들이, 예를 들어 다수의 방출층 또는 전하 캐리어 투과층들과 방출 영역 사이의 인터페이스에 전하 캐리어 또는 여기를 차단하는 추가 층들의 형태로 또는 전하 캐리어 투과층들과 전극들 사이 또는 전하 캐리어 투과층들과 방출 영역 사이에 전하 캐리어 주입층들의 형태로 사용될 수 있다. 또한, 단지 하나 또는 두 개의 유기층들을 갖는 OLED 구조물은 폴리머 OLED 분야에 공지되어 있으며, 본 발명은 이러한 OLED에도 적용될 수 있다.
또한, 본 발명은 공급 전압에 개별적으로 접속되지 않는 한, 다수의 OLED 유니트가 적층되는 유기 발광 부품에도 사용될 수 있다.
유기 발광 부품의 펄스 제어가 제공되어, 방출된 광의 휘도 및 컬러 좌표의 분리가 달성된다. 이를 위해 통상적으로 OLED는 공급 전압에 따라 방출 컬러가 관련된다는 사실이 이용된다. 이는 브로드 스펙트럼에 대한 방출을 제공하는 OLED에 대한 경우, 특히 CIE 컬러 다이어그램(도 1 참조)의 스펙트럼의 백색 영역에서 방출이 제공되는 OLED에 대한 경우에 그러하다. 공급 전압에 대한 방출 컬러의 이러한 관계는 선택적으로 활용된다. 휘도 및 방출 색도 좌표의 언커플링을 달성하기 위해, 펄스 공급 전압을 이용한 제어가 제공된다.
도 4는 상이한 펄스 높이를 갖지만 동일한 펄스 기간을 갖는 전압 펄스(42, 43) 형태의 전기적 제어 펄스를 개략적으로 나타낸다. 부가적으로 직류 전압(41)이 도시된다.
도 5는 상이한 펄스 높이 및 동일한 펄스 기간을 갖는 전류 펄스(45, 46) 형태의 전기적 제어 펄스를 개략적으로 나타낸다. 또한, 비교를 위해 직류 전압(44)이 도시된다. 상이한 방출 물질이 유기 영역에 적용될 때, 상이한 펄스 높이는 상이한 컬러의 방출이 유도하며, 이는 보다 높은 전류에 대해 대응하게 높은 공급 전압이 요구되기 때문이다; 또한, 방출된 광에 대한 휘도 값은 상이한 높이의 전류 펄스에 대해 상이하다.
도 6은 포지티브 전압 영역에 동일한 펄스 길이 및 동일한 펄스 높이를 가지는 2개의 전압 펄스(47, 48)를 나타낸다; 그러나 전압 펄스(47)는 부품의 스위치- 오프 조건에 네거티브 전압이 인가되는 방식으로, 전압 펄스(48)와 구별되며, 이는 포지티브 전압이 인가되지 않는다는 것을 의미한다.
방출된 광의 컬러 및 휘도의 언커플링 조절을 위해, 바람직한 작동 모드에서 방출된 광의 원하는 컬러는 펄스 높이를 통해 먼저 조절된다. 휘도는 펄스 길이를 변화시킴으로써 순차적으로 조절된다. 도 7은 예로 2개 전압 펄스(49, 50)를 사용하는 조절을 나타내며, 전압 펄스(50)는 작은 펄스 길이로 인해 방출된 광의 보다 낮은 전체 휘도를 유도하는 반면, 방출된 혼합 컬러 광의 컬러는 동일한 펄스 높이로 인해 동일하게 유지된다.
도 8은 2개의 전류 펄스(51, 52)에 대해 방출된 광에 대한 휘도와 컬러 조절의 아날로그 언커플링을 나타내며, 전류 펄스(52)를 사용하는 제어는 감소된 펄스 길이로 인해 부품의 방출을 전반적으로 덜 밝게 한다.
도 9는 직사각형 펄스(53)와 비교되는 전기적 제어 펄스에 대한 다수의 펄스의 형상을 나타낸다. 삼각형 펄스(54), 톱니형 펄스(55) 및 사인곡선형 펄스(56)가 도시된다. 펄스 높이 및 펄스 길이의 변화 이외에, 제어 펄스 동안 전압 및 흐르는 전류 모두의 변화가 유도하는 제어 펄스의 형상이 가변 될 수 있다. 도 4 내지 도 8에 도시된 직사각형 펄스와 달리, 예를 들어 삼각형 펄스, 톱니형 펄스 및 사인곡선형 펄스가 가능하며, 원칙적으로 보다 복잡한 펄스 형상 또한 구현될 수 있다. 상이한 펄스 형상에 의해, 방출되는 광에 의해 야기되는 동일한 휘도에 대해 동일한 펄스 진폭 및 동일한 펄스 길이의 상이한 컬러가 생성될 수 있다. 특히, 발생되는 특정 컬러에 대해, 적어도 유기 발광 부품의 "로딩(loading)"으로 구 현되는 이러한 컬러에 대한, 즉 예를 들어 가장 낮은 펄스 높이에 대한 펄스 형상이 제공된다. 이러한 펄스 형상의 선택은 부품의 수명을 증가를 보조한다.
펄스에 의해 달성되는 휘도와 관련하여 전류와 전압 펄스 간에 차이가 있지만, 상이한 펄스 형상은 전압 및 전류 조절 제어 형태를 위해 구현될 수 있다. OLED는 작은 전류 흐름에서 이미 광을 방출하지만, 다양한 경우에 있어 OLED에 대해 대략 일정한 부품의 일정한 전류 효율의 가정하에, 휘도는 펄스 펑크션 하에서 면적(area)에 비례하며, 이는 OLED 구조물 각각에 대해 상이한 쓰레숄드 전압에 도달한 이후에만 OLED가 광을 방출하기 때문이다.
상이한 노화에 대한 보상이 구현되는 유기 발광 부품에 대한 바람직한 실시예가 하기에 개시된다. 2개의 상이한 방출 물질, 즉 청색 및 적황색(orange-red) 방출층을 포함하는 방출기 구조물을 갖춘 OLED가 제공된다. 또 다른 실시예에서, 상이한 컬러의 3개 이상의 방출층이 제공될 수도 있다. 또한, 층 내부에 다수의 방출 물질을 가지는 OLED가 제공될 수도 있다.
예시적 실시예에서 OLED는 하기의 층 구조물을 포함한다.
1) 애노드 : 인듐 주석 산화물(ITO)
2) p-도핑 홀 이송층 : 4 질량%의 F4-TCNQ가 도핑된 80nm MeO-TPD
3) 홀-측 중간층 : 10nm Spiro-TAD
4) 적황색 방출층 : 15 질량%의 이리듐(III) 트리스(1-페닐이소이소퀴놀린)가 도핑된 10nm Spiro-TAD
5) 청색 방출층 : 6 질량%의 이리듐(III) 비스(2-(4,6-디플로페닐)피리디나 토-N, C2')피콜리네이트가 도핑된 15nm 4,4'-비스(9-카르바졸리)-비페닐
6) 전자-측 중간층 : 10nm 바토페난트롤린
7) n-도핑 전자 이송층 : Cs로 도핑된 30nm 바토페난트롤린(분자 비율 1:1)
8) 캐소드 : 100nm 알루미늄
5V 공급 전압에서, 상기 OLED는 530 cd/m2의 휘도에 대해 x=0.26/y=0.34의 CEE 컬러 좌표를 가지는 CIE 다이아그램의 백색광 영역에서 방출을 나타낸다.
가속된 노화를 위해, 상기 OLED는 초기에 70분 동안 31.5 mA/㎠의 전류 밀도로 동작하고 순차적으로 추가 30 분 동안 63 mA/㎠의 전류 밀도로 동작한다. 이러한 동작 스켐(scheme)은 부품의 가속된 노화를 유도하는데 사용되며, 이는 선택된 전류 밀도가 정상 동작 조건하에서 이용되는 것보다 높기 때문이다.
OLED의 가속된 노화 동안 5V의 오리지널 동작 전압에서 방출의 컬러 좌표는 일정한 간격에서 검출된다(도 10 참조). 상기 결과는 CIE 컬러 다이어그램에서 오리지널 출발 포인트로부터 방출의 컬러 좌표가 멀리 이동한 것으로, 방출은 황등색(yellow-orange)을 향해 이동한다. 20분의 노화 이후, 부품의 방출은 이미 최대 허용된 톨러런스를 넘게되어, CIE 다이어그램의 +/-0.02 좌표 포인트로 컬러 좌표가 설정된다. 노화 단계의 마지막에서, OLED의 방출은 5V의 공급 전압에 대해 X=0.30/Y=0.37에서 발견되어, 오리지널 방출 위치로부터 떨어져 0.04 좌표 포인트를 넘게 된다.
100 분의 노화 시간 완료 이후, 적절한 공급 전압 선택에 의해 부품의 방출 이 다시 컬러 좌표를 향해 이동할 수 있다. 7.5V 공급 전압에서는 x=0.26/y=0.36에서 방출이 관찰되어, 다시 설정 톨러런스 제한치 이내가 된다. 여기서 관찰된 부품의 휘도는 1150 cd/m2이며 5V에서 오리지널 휘도의 2배를 약간 넘게 된다. 5V의 공급 전압에서 530 cd/m2의 오리지널 휘도에 대해, 7.5V의 펄스 높이를 가지는 펄스 길이는 오리지널 펄스 길이의 46%인 펄스 동작하에서 요구된다. 대응하는 펄스 길이의 단축이 다시 도달되는 오리지널 휘도값에서 야기된다.
청구항 및 도면에서 언급되는 상기 개시된 본 발명의 특징은 개별적 및 임의의 조합에 따른 다양한 실시예에서 본 발명을 구현하는 데 있어 중요하다.
본 발명에 따라 유기 발광 부품을 작동시키는 방법 및 방출된 광의 컬러 안정도가 유기 발광 부품의 수명에 걸쳐 보장되는 유기 발광 부품이 제공된다.

Claims (16)

  1. 혼합된 컬러의 광이 유기층(1c)으로부터 방출되도록 상이한 컬러의 광을 방출하는 다수의 상이한 방출 물질을 포함하는 유기층(1c) 및 상기 유기층(1c)에 전기적 제어 펄스를 인가하는 전극 장치(1a, 1b)를 가지는 유기 발광 다이오드(OLED)와 같은 유기 발광 부품(1)을 동작시키는 방법으로서, 상기 방법은,
    펄스 동작 모드에서 적어도 약 25Hz의 동작 주파수를 가지는 상기 전기적 제어 펄스의 도움으로 상기 유기 발광 부품(1)을 동작시키는 단계 ;
    상기 유기 발광 부품(1)의 러닝 펄스 동작을 특징화시키는 적어도 하나의 동작 파라미터 및 대략적으로 공지된 노화 유도 가변 컬러 변화에 대한 종속 관계를 기록하고, 적어도 하나의 상기 기록된 동작 파라미터 및 상기 적어도 하나의 동작 파라미터와 상기 노화 유도 가변 컬러 변화 사이의 적어도 대략적으로 공지된 종속 관계에 따라 상기 전기적 제어 펄스의 펄스 높이를 조절함으로써, 상기 펄스 동작 과정 동안 상기 유기층(1c)으로부터 방출된 혼합된 컬러 광의 노화 유도 가변 컬러를 적어도 부분적으로 보상하는 단계; 및
    상기 펄스 동작 과정 동안 상기 유기층(1c)으로부터 방출된 혼합된 컬러 광의 예정된 휘도를 조절하기 위해 상기 전기적 제어 펄스의 펄스 길이를 조절함으로써 상기 유기층(1c)으로부터 방출된 혼합된 컬러 광의 예정된 휘도를 조절하는 단계
    를 포함하는, 유기 발광 부품(1)을 동작시키는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기적 제어 펄스의 펄스 길이는 상기 노화 유도 가변 컬러 변화를 적어도 부분적으로 보상하는 동안 상기 전기적 제어 펄스의 펄스 높이를 조절함으로써 야기된 휘도를 보상하도록 조절되는 것을 특징으로 하는, 유기 발광 부품(1)을 동작시키는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유기층(1c)의 다수의 상이한 방출 물질로부터 방출된 상이한 컬러의 광은 백색광으로 혼합되는 것을 특징으로 하는, 유기 발광 부품(1)을 동작시키는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기층(1c)으로부터 방출된 혼합된 컬러의 광은 상기 노화 유도 가변 컬러 변화의 적어도 부분적인 보상에 의해 CIE 다이어그램의 예정된 컬러 영역내에서 유지되는 것을 특징으로 하는, 유기 발광 부품(1)을 동작시키는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    펄스 동작 동안 상기 유기층(1c)으로부터 방출된 혼합된 컬러의 광의 CIE값은 상기 적어도 하나의 동작 파라미터에 따라 기록되는 것을 특징으로 하는, 유기 발광 부품(1)을 동작시키는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펄스 동작의 동작 기간에 대한 시간 값은 상기 적어도 하나의 동작 파라미터에 따라 기록되는 것을 특징으로 하는, 유기 발광 부품(1)을 동작시키는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기적 제어 펄스는 직사각형, 삼각형, 톱니형 또는 사인곡선형 펄스 또는 이들의 조합으로 구현되는 것을 특징으로 하는, 유기 발광 부품(1)을 동작시키는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기적 제어 펄스는 전류 조절 또는 전압 조절 제어 펄스로서 인가되는 것을 특징으로 하는, 유기 발광 부품(1)을 동작시키는 방법.
  9. 유기 발광 다이오드(OLED)와 같은 유기 발광 부품(1)으로서,
    상이한 컬러의 광을 방출하는 다수의 상이한 방출 물질을 포함하는 유기층(1c) - 상기 유기층(1c)으로부터 혼합된 컬러의 광이 방출됨 - ;
    상기 유기층에 전기적 에너지를 공급하도록 상기 유기층(1c)에 전기적으로 접속된 전극 장치(1a, 1b) ;
    적어도 약 25Hz의 동작 주파수를 가지는 전기적 제어 펄스를 인가하도록 상기 전극 장치(1a, 1b)에 접속된 제어 회로(3) ;
    상기 제어 회로(3)에 접속된 조절 장치(6) - 상기 전기적 제어 펄스의 펄스 높이는 상기 유기층(1c)에 의해 방출된 광의 예정된 혼합 컬러를 조절하도록 조절가능함 - ; 및
    상기 제어 회로에 접속된 추가의 조절 장치(7) - 상기 전기적 제어 펄스의 펄스 길이는 상기 유기층(1c)에 의해 방출된 혼합된 컬러 광의 예정된 휘도를 조절하돌고 조절가능함 -
    를 포함하는, 유기 발광 부품(1).
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 조절 장치(6) 및 상기 추가의 조절 장치(7)는 조절가능한 상기 펄스 높이 및 펄스 길이를 가진 하나의 수동 동작 부재(6a, 7a)를 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 부품(1).
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    보상 회로(4)가 상기 유기 발광 부품(1)의 러닝 펄스 동작을 특징화시키는 적어도 하나의 동작 파라미터 및 노화 유도 가변 컬러 변화에 대해 대략적으로 공지된 종속 관계를 기록하는 기록 수단을 포함하며, 제어 장치(8)가 상기 조절 장치 (6) 및 선택적으로 상기 추가의 조절 장치(7)에 결합되며, 상기 전기적 제어 펄스의 펄스 높이는 상기 적어도 하나의 동작 파라미터 및 상기 적어도 하나의 동작 파라미터와 상기 노화 유도 가변 컬러 변화 사이의 적어도 대략적으로 공지된 종속 관계에 따라 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 유기 발광 부품(1).
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어 회로(3) 및/또는 상기 조절 장치(6) 및/또는 상기 추가의 조절 장치(7) 및/또는 상기 보상 장치(4)는 공통 회로에 배열되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 부품(1).
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 기록 수단(5)은 상기 유기층(1c)으로부터 방출된 혼합된 컬러의 광의 광학적 특성을 측정하기 위한 광학 측정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 부품(1).
  14. 제 11 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기록 수단(5)은 동작 기간을 측정하는 시간 측정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 부품(1).
  15. 제 9 항 내지 제 14 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기층(1c)은 백색광이 방출되도록 다수의 상이한 방출 물질로 구현되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 부품(1).
  16. 제 9 항 내지 제15 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기층(1c)은 다수의 층을 포함하며 몇 개의 상기 방출 물질은 몇 개의 층들 위에 분포되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 부품(1).
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