KR20100076995A - 파장 변환기를 포함한 발광 소자 및 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
광 방출 표면에 변환층(5)이 증발 증착된다. 변환층(5)은 증발 증착될 수 있는 매트릭스 물질 및 증발 증착될 수 있는 변환 물질을 포함할 수 있고, 상기 두 물질들은 특히 저분자 유기 화합물들을 함유할 수 있다. 복사를 생성하도록 예정된 층들을 포함하는 층 구조체(3)도, 마찬가지로 저분자 유기 화합물들로 구성될 수 있어서, 모든 화합물들은 동일한 증발 증착 장치에서 도포될 수 있다.
Description
본 발명은 파장 변환기를 포함한 발광 소자, 특히 면 광원용으로서 파장 변환기를 포함한 발광 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
파장 변환기는, 특히, 예를 들면 유기 발광 다이오드(OLED)와 같은 면 광원에 사용된다. 문헌 Appl. Phys. Lett. 80, 3470-3472(2002)에 기재된 전계 발광 소자의 경우, 유기성 및 무기성 형광 변환기들 그리고 폴리머 매트릭스 물질로 이루어진 혼합물이 기판의 후측에 도포된다. 변환 물질로서 구비된 물질 입자들 또는 분자들은 액상 폴리머 유기 물질로 이루어진 매트릭스에서 분산되거나 용해된 후, 얇은 층으로서 기판의 후측에 도포된다. 이러한 방식의 제조 시, 매트릭스 물질은 층 또는 얇은 필름의 형성에 적합해야 하며; 따라서 이 경우 폴리머 유기 물질이 사용된다.
본 발명의 과제는, 스퀴징(squeegeeing), 스크린 인쇄 또는 접착법을 이용하는 경우와 같이 소모적인 종래 제조 공정을 도입할 필요 없이, 면 광원이 간단한 방식으로 파장 변환기를 구비할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 적어도 일 실시예에 따르면, 파장 변환을 위해 구비된 변환층에 매트릭스 물질 및 변환 물질이 사용되고, 이러한 두 물질들은 고 진공 상태에서 기화될 수 있으며, 특히 저분자 유기 화합물들을 함유할 수 있다.
"고 진공 상태에서 기화될 수 있음"이란, 예를 들면 매트릭스 물질 및 변환 물질이 고 진공 상태에서 기화됨으로써 복사 방출을 위해 구비된 표면에 손상 없이 도포될 수 있음을 의미할 수 있다.
본 발명의 견지에서, "저분자 유기 물질들"이란 반복적(repetitive)으로 구성되지 않는 유기 분자들로 이루어진 군을 의미할 수 있다. 상기 분자들은 -예를 들면 폴리머의 경우와 달리- n배 반복된 유닛들로 구성되지 않는다. 또한, 본 발명의 견지에서, "저분자 유기 물질들"이란 개념은 올리고머, 즉 반복적으로 구성된 분자군에 속하는 물질들로 이해할 수 있으며, 이 때 n ≤ 10 이다. 또한, 본 발명의 견지에서, "저분자 유기 물질들"이란 개념은 덴드리머(dendrimer), 즉 외부쪽으로 분기화(branching)가 증가하는 분자군에 속하는 물질들로 이해할 수 있다.
저분자 유기 매트릭스 물질로서, 특히, 방향 아민, 카르바졸 또는 방향 실란 유도체가 적합하다.
유기 매트릭스 물질 대신, 기화성 무기 물질계가 사용될 수 있으며, 예를 들면 MoO3, ZnS, MgF2, Ta2O5, TiO, Al2O3 중 적어도 하나가 사용될 수 있다. 즉, 매트릭스 물질은 상기 물질들 중 하나로 구성될 수 있거나, 상기 물질들 중 적어도 하나를 함유할 수 있다.
고 진공 상태에서 기화될 수 있는 적합한 변환 물질들은, 페릴렌, 벤조피렌, 쿠마린, 로다민 그리고 아조-, 테릴렌-, 쿼터릴렌-, 나프탈이미드-, 시아닌-, 크산텐-, 옥사진-, 안트라센-, 나프타센-, 안트라퀴논- 및 티아진-색소들을 포함한 군으로부터 선택될 수 있다. 즉, 변환 물질은 상기 물질들 중 적어도 하나로 구성될 수 있거나, 상기 물질들 중 적어도 하나를 함유할 수 있다.
이러한 변환층은, 특히, 예를 들면 유기 발광 다이오드와 같이 면으로 방출하는 변환계 전계 발광 소자를 위해 사용되며, 상기 유기 발광 다이오드는 특히 저분자 유기 화합물들로 구성될 수 있다. 저분자 유기 화합물들은 고 진공 상태에서 승화될 수 있고, 소자의 복사 생성층들이 도포될 때 이용하는 것과 동일한 증발 증착 장치(evaporation apparatus)에서 고진공 상태로 도포될 수 있다. 동일한 증발 증착 장치에서 도포되는 전체층들을 위해 저분자 유기 화합물들을 사용함으로써, 제조 공정이 실질적으로 간단해질 수 있다.
본 발명은 발광 소자, 특히 무기성 또는 유기성 물질들로 구성된 전계 발광 면 소자를 위해 사용될 수 있다. 예를 들면 유기 발광 다이오드와 같은 유기 발광 소자들은 광 생성 및 전하 수송을 위한 저분자 유기층들을 포함할 수 있으나, 폴리머 유기 물질들로 구성될 수도 있다. 복사 생성 및 전류 주입을 위해 구비되는 층들의 수는 제한이 없다. 전극을 위해 금속 또는 반도체 물질, 무기 물질, 유기 물질이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 전극들 중 적어도 하나는 생성된 복사에 대해 투명한 층의 형태로 형성되며, 직접적 또는 간접적으로 변환층을 구비한다.
본 발명을 이용하면 방출 파장, 스펙트럼의 대역폭에 있어 제한이 없다. 변환 물질은 변환층에서 형광 변환기로 역할하고, 이를 위해 매트릭스 물질에 서로 다른 농도로 제공될 수 있다; 상기 변환기 물질의 흡수 대역은 방출된 복사의 파장 영역과 적어도 일부 겹칠 수 있다. 또한, 변환층들에 복수 개의 변환 물질들이 삽입될 수 있다. 변환 물질들은 동일하거나 서로 다른 방출 파장들을 위해 구비될 수 있다. 제조는 예를 들면 복수 개의 물질원들(material sources)의 동시 기화에 의해 이루어진다.
매트릭스 물질은 모든 관련 파장들에 대해 투명할 수 있다; 또한 방출된 복사를 흡수하는 물질일 수 있어서, 그 이후 상기 흡수된 복사 에너지는 푀스터- 또는 덱스터 전달(Foerster- or Dexter-Transfer)에 의해 변환 물질에 제공된다. 또한, 기재된 방식으로 복수 개의 변환층들이 포개어져 도포되거나, 증발 증착 시 그림자 마스크를 이용하여 나란히 도포될 수 있다. 변환 소자의 색 위치는 증발 증착된 변환층의 두께, 매트릭스에서 방출 분자의 농도, 그리고 나란히 도포된 변환층들 사이의 면적비에 따라 영향을 받을 수 있다.
상기 발광 소자 외에, 파장 변환기를 포함한 발광 소자의 제조 방법도 제공되며, 본 방법에서 복사 방출을 위해 구비된 표면에 변환층이 증발 증착된다.
바람직하게는, 본 방법을 이용하여 본 명세서에 기술된 소자가 제조될 수 있다. 소자와 관련하여 개시된 전체 특징들은 본 방법에 대해서도 개시된다.
이하, 다양한 실시예들의 단면을 도시한 첨부 도면들에 의거하여, 본 발광 소자 및 제조 방법의 예가 더 상세히 기술된다.
도 1은 전기 전도 기판을 포함한 탑이미터 LED(Top-Emitter LED)의 실시예를 단면도로 도시한다.
도 2는 전기 전도 기판을 포함한 보톰이미터 LED(Bottom-Emitter LED)의 실시예를 단면도로 도시한다.
도 3은 후방 전극을 포함하지 않은 탑이미터 OLED의 실시예를 단면도로 도시한다.
도 4는 후방 전극을 포함하지 않은 보톰이미터 OLED의 실시예를 단면도로 도시한다.
도 2는 전기 전도 기판을 포함한 보톰이미터 LED(Bottom-Emitter LED)의 실시예를 단면도로 도시한다.
도 3은 후방 전극을 포함하지 않은 탑이미터 OLED의 실시예를 단면도로 도시한다.
도 4는 후방 전극을 포함하지 않은 보톰이미터 OLED의 실시예를 단면도로 도시한다.
도 1은 제1실시예를 개략적 단면도로 도시한다. 후방 전극으로서 구비된 제1전극층(1)은 전기 전도 기판(2)의 후측에 도포된다. 기판(2)의 전면측에 층 구조체(3)가 위치하고, 상기 층 구조체는 발광 소자의 공지된 층들을 포함할 수 있으며, 상기 층들에 대한 상세 사항은 본 발명에 있어 중요하지 않으므로 도시되지 않는다. 층 구조체(3)는 특히 복사 생성을 위해 구비된 활성층들을 포함한다. 또한, 경계층들 또는 전류 주입을 위한 클래딩층들이 구비될 수 있다. 기판(2)과 반대 방향인 층 구조체(3)의 측에 제2전극층(4)이 위치하고, 상기 실시예에서 제2전극층은 전면으로 도포되며, 방출될 복사에 대해 투명한 물질로 구성된다. 상측에서 볼 때, 제2전극층(4)상에 변환층(5)이 도포되며, 상기 변환층은 매트릭스 물질 및 변환 물질을 포함하고, 상기 두 물질들은 저분자 유기 화합물들인 것이 바람직하다. 복사는 화살표로 표시된 방향으로 상측을 향해 전면으로 방출된다.
도 2는 도 1에 상응하여 다른 실시예의 개략적 단면도를 도시하며, 이 때 변환층(5)은 소자의 하측 또는 후측에, 즉 제1전극층(1)의 후측 표면에 도포되어 있다. 이 때, 기판(2) 및 제1전극층(1)은 방출될 복사에 대해 투명한 물질로 형성되고, 화살표로 표시된 방향으로 광이 방출된다.
방출측에 위치한 전극층은 예를 들면 투광성일 수 있고, 방출면을 링형 또는 프레임형으로 둘러쌀 수 있다. 이러한 실시예에서, 변환층은 층 구조체의 표면에 위치한 전극층내의 광출사면에 도포되거나, 기판 물질상에 직접 도포될 수 있다.
본 발명의 매우 유리한 이점은, 발광 소자가 저분자 유기 발광 다이오드인 실시예에서 도출되는데, 이 때 상기 발광 다이오드의 전계 발광층들뿐만 아니라 변환층의 성분들도 동일한 장치로 증발 증착될 수 있다는 것이다.
도 3에 따라 박막 봉지부를 포함한 탑이미터 OLED에서, 변환층(5)은 투명한 덮개 전극, 즉 제2전극층(4)의 도포 직후에 제조될 수 있다. 즉, 변환 물질로 코팅되기 위한 부가적 공정(예를 들면 스쿼징, 스크린 인쇄, 접착)이 더 이상 필요하지 않다. 상기 실시예에서, 제1전극층(1)은 기판(2)의 전면측에서 기판(2)과 층 구조체(3)사이에 배치된다.
도 4에 따른 보톰이미터 OLED에서, 변환층(5)은 유기 층 구조체(3)의 제조와 동시에 기판(2)의 후측에 증착될 수 있다. 상기 실시예에서도, 변환 물질로의 코팅을 위한 부가적 공정(예를 들면 스쿼징, 스크린 인쇄, 접착)은 더 이상 필요하지 않다.
본 특허 출원은 독일 특허 출원 DE 10 2007 046 338.5 및 10 2007 053 069.4의 우선권을 주장하며, 이의 개시 내용은 참조로 포함된다.
본 발명은 실시예들에 의거한 기재에 의해 상기 실시예에 한정되지는 않는다. 오히려, 본 발명은 각각의 새로운 특징 및 특징들의 각 조합을 포함하며, 이는 특히 특허 청구 범위에서 특징들의 각 조합을 포함하고, 비록 이러한 특징 또는 이러한 조합이 그 자체로 명백하게 특허 청구 범위 또는 실시예들에 제공되지 않더라도 그러하다.
Claims (15)
- 파장 변환기를 포함하고, 광 방출 표면에서 매트릭스 물질 및 변환 물질을 함유한 변환층(5)을 구비하는 발광 소자에 있어서,
상기 매트릭스 물질뿐만 아니라 상기 변환 물질도 고 진공 상태에서 기화될 수 있는 물질인 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 청구항 1에 있어서,
상기 매트릭스 물질 및 상기 변환 물질은 복사 생성층들과 함께 증발 증착(evaporation)될 수 있는 것으로 선택되는 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 매트릭스 물질뿐만 아니라 상기 변환 물질도 저분자 유기 화합물들을 함유하는 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 청구항 3에 있어서,
상기 매트릭스 물질은 방향 아민, 카르바졸 및 방향 실란 유도체를 포함한 군으로부터 선택된 물질을 함유하는 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 매트릭스 물질은 MoO3, ZnS, MgF2, Ta2O5, TiO, Al2O3이란 물질로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광 소자는 유기 발광 다이오드를 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 소자. - 파장 변환기를 포함한 발광 소자를 제조하는 방법에 있어서,
복사 방출을 위해 구비된 표면에 변환층(5)이 증발 증착되는 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 7에 있어서,
상기 증발 증착은 고 진공 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
상기 변환층(5)은 증발 증착된 매트릭스 물질 및 적어도 하나의 증발 증착된 변환 물질을 함유하는 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 9에 있어서,
상기 매트릭스 물질 및 상기 변환 물질은 저분자 유기 화합물들을 함유하는 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 10에 있어서,
상기 매트릭스 물질은 방향 아민, 카르바졸 및 방향 실란 유도체를 포함한 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 9에 있어서,
상기 매트릭스 물질은 MoO3, ZnS, MgF2, Ta2O5, TiO, Al2O3이란 물질로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 7 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
상기 증발 증착은 소자의 복사 생성층들이 증발 증착될 때 이용하는 것과 동일한 장치에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 7 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
상기 변환층(5)은 방출될 복사에 대해 투명한 물질로 구성된 전극층(1, 4)상에 도포되는 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 7 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법으로 유기 발광 다이오드를 제조하는 것을 특징으로 하는 방법.
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Free format text: TRIAL NUMBER: 2016101002533; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20160428 Effective date: 20170925 |