KR101377966B1 - Lighting device using organic electro-luminescent device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 조명 장치에 관한 것으로 특히, 유기 전계 발광소자 조명 장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 제 1기판; 상기 제 1기판 상에 위치하는 제 1전극; 상기 제 1전극 상에 위치하는 유기 발광층; 상기 유기 발광층 상에 위치하는 제 2전극; 상기 제 2전극 상에 위치하는 봉지층; 상기 봉지층 상에 위치하는 접착층; 및 상기 접착층 상에 위치하며 상기 접착층과 접촉하는 방열층을 포함하는 제 2기판을 포함하여 구성된다.The present invention relates to a lighting device, and more particularly, to an organic light emitting device lighting device. This invention, the first substrate; A first electrode on the first substrate; An organic light emitting layer on the first electrode; A second electrode on the organic light emitting layer; An encapsulation layer on the second electrode; An adhesive layer positioned on the encapsulation layer; And a second substrate on the adhesive layer and including a heat dissipation layer in contact with the adhesive layer.
Description
본 발명은 조명 장치에 관한 것으로 특히, 유기 전계 발광소자 조명 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a lighting device, and more particularly, to an organic light emitting device lighting device.
유기 전계 발광소자는 전자(electron) 주입전극(cathode)과 정공(hole) 주입전극(anode)으로부터 각각 전자(electron)와 정공(hole)을 발광층 내부로 주입시켜, 주입된 전자(electron)와 정공(hole)이 결합한 엑시톤(exciton)이 기저 상태로 떨어질 때 발광하는 소자이다.The organic electroluminescent device injects electrons and holes into the light emitting layer from electron injection holes and hole injection electrodes, respectively, to inject injected electrons and holes. It is a device that emits light when excitons combined with holes fall to the ground state.
유기 전계 발광소자는 고품위 패널특성(저전력, 고휘도, 고반응속도, 저중량)을 나타낸다. 이러한 특성 때문에 이동통신 단말기, CNS(car navigation system), PDA, PC 등 대부분의 전자 응용제품에 사용될 수 있는 차세대 디스플레이로 여겨지고 있다.The organic electroluminescent device exhibits high quality panel characteristics (low power, high brightness, high reaction rate, low weight). Because of these characteristics, it is regarded as the next generation display that can be used in most electronic applications such as mobile communication terminal, CNS (car navigation system), PDA, PC.
또한, 유기 전계 발광소자를 이용하는 조명은 LED 조명과 함께 백열등과 형광 램프를 대체할 조명 후보 중에 하나로 여겨지고 있다.
이러한 유기 전계 발광소자가 조명에 응용되는 경우에는 소자의 안정성 및 수명을 보다 개선할 필요가 대두되고 있다. 또한, 이러한 소자의 안정성 및 수명은 소자에서 발생하는 열 또는 습기에 대한 보호와 관련이 있다.
유기 전계 발광소자의 유기 발광층에서 발생하는 열은 소자 내부의 온도를 증가시킬 수 있으며, 이로 인하여 유기 발광층의 퇴화 및 유기물과 전극 사이의 계면 특성 저하 등의 현상이 발생할 수 있기 때문이다.
따라서, 이러한 소자에서 발생하는 열을 효과적으로 방출시킬 수 있으면서 소자의 열적 및 전기적 특성을 향상시키기 위한 방안이 필요하다.In addition, lighting using an organic EL device is considered to be one of lighting candidates to replace incandescent and fluorescent lamps with LED lighting.
When such an organic electroluminescent device is applied to lighting, there is a need to further improve the stability and lifespan of the device. In addition, the stability and longevity of these devices are related to the protection against heat or moisture generated in the device.
This is because heat generated in the organic light emitting layer of the organic light emitting device may increase the temperature inside the device, which may cause degradation of the organic light emitting layer and deterioration of interface characteristics between the organic material and the electrode.
Therefore, there is a need for a method for improving the thermal and electrical characteristics of the device while being able to effectively dissipate heat generated in such devices.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 유기 전계 발광소자 조명 장치에 있어서, 그래핀을 이용하는 방열층을 적용함으로써, 열 방출 효과를 향상시키고, 구동 시 전압 강화를 최소화할 수 있는 유기 전계 발광소자 조명 장치를 제공하고자 한다.The technical problem to be achieved by the present invention, in the organic electroluminescent device lighting apparatus, by applying a heat radiation layer using graphene, an organic electroluminescent device lighting device that can improve the heat dissipation effect and minimize the voltage enhancement during driving To provide.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은, 제 1기판; 상기 제 1기판 상에 위치하는 제 1전극; 상기 제 1전극 상에 위치하는 유기 발광층; 상기 유기 발광층 상에 위치하는 제 2전극; 상기 제 2전극 상에 위치하는 봉지층; 상기 봉지층 상에 위치하는 접착층; 및 상기 접착층 상에 위치하며 상기 접착층과 접촉하는 방열층을 포함하는 제 2기판을 포함하여 구성된다.In order to achieve the above technical problem, the present invention, the first substrate; A first electrode on the first substrate; An organic light emitting layer on the first electrode; A second electrode on the organic light emitting layer; An encapsulation layer on the second electrode; An adhesive layer positioned on the encapsulation layer; And a second substrate on the adhesive layer and including a heat dissipation layer in contact with the adhesive layer.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있는 것이다.The present invention has the following effects.
첫째, 유기 발광 소자를 이용하는 조명 장치의 열 방출 효율을 향상시킬 수 있다.First, the heat dissipation efficiency of the lighting apparatus using the organic light emitting element can be improved.
둘째, 조명 장치의 구동 시 발생하는 전압 강하에 의한 효율 감소 및 수명 감소를 최소할 수 있다.Second, efficiency reduction and life reduction due to voltage drop generated when driving the lighting device can be minimized.
셋째, 더 얇은 그리고 휘어질 수 있는 조명 장치의 구현이 가능하고, 투명 조명 구현이 가능하여 양면 발광이 가능해진다. Third, a thinner and more flexible lighting device can be implemented, and transparent lighting can be realized, thereby enabling double-sided light emission.
도 1은 유기 전계 발광소자 조명 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 그래핀의 분자 구조도이다.
도 4는 유기 발광 소자의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 5는 유기 전계 발광소자 조명 장치의 구체적인 예를 나타내는 단면도이다.
도 6은 기판에 유기 발광 소자가 제작된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 6에서 방열층이 위치하는 상태를 나타내는 평면도이다.
도 8은 방열층의 다른 예를 나타내는 평면도이다.1 is a cross-sectional view showing an example of an organic light emitting display device.
2 is a plan view of Fig.
3 is a molecular structure diagram of graphene.
4 is a cross-sectional view showing an example of an organic light emitting element.
5 is a cross-sectional view showing a specific example of an organic light emitting device lighting apparatus.
6 is a plan view illustrating a state in which an organic light emitting diode is manufactured on a substrate.
7 is a plan view illustrating a state in which a heat dissipation layer is positioned in FIG. 6.
8 is a plan view illustrating another example of the heat dissipation layer.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. Rather, the intention is not to limit the invention to the particular forms disclosed, but rather, the invention includes all modifications, equivalents and substitutions that are consistent with the spirit of the invention as defined by the claims.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. It will be appreciated that when an element such as a layer, region or substrate is referred to as being present on another element "on," it may be directly on the other element or there may be an intermediate element in between .
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.Although the terms first, second, etc. may be used to describe various elements, components, regions, layers and / or regions, such elements, components, regions, layers and / And should not be limited by these terms.
도 1에서 도시하는 바와 같이, 유기 전계 발광소자 조명 장치는, 하부 기판인 제 1기판(10) 상에 유기 발광 소자(20)가 위치한다.As shown in FIG. 1, in the organic light emitting diode lighting apparatus, the organic
이러한 유기 발광 소자(20) 상에는 이를 밀봉하는 봉지층(30)이 위치하는데, 이러한 봉지층(30)은 유기 발광 소자(20)의 전면을 감싸는 면 봉지(Face Seal) 방법을 이용한다.An
이 봉지층(30)은 패시베이션 막으로서, 무기 단일층이거나 유기막 및 무기막을 포함하는 복수층이 적용될 수 있다. 이때, 무기 단일층은 실리콘 산화물(SiNx) 또는 실리콘 질화물(SiOx), 그리고 실리콘 산화질화물(SiONx)을 포함할 수 있다.The
유기 발광 소자(20) 상에 위치하는 상부 기판인 제 2기판(60)에는 방열층(50)이 구비된다. 이러한 방열층(50)은 제 2기판(60)에서 봉지층(30)을 향하여 구비될 수 있다.The
이러한 방열층(50)과 봉지층(30) 사이에는 접착층(40)이 위치하여 유기 발광 소자(20)가 밀봉될 수 있다. The adhesive layer 40 may be disposed between the
이와 같은 유기 전계 발광소자 조명 장치의 상면은 도 2와 같은 모습을 보이게 되는데, 이러한 상면은 조명 장치의 빛이 방출되는 주 발광면이 될 수 있다. 또한, 제 1기판(10)이 위치하는 하면이 주 발광면이 될 수도 있다.The upper surface of the organic light emitting device illuminating device as shown in FIG. 2 may be the same as that of FIG. In addition, the lower surface where the
방열층(50)은, 탄소를 포함하여 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 이러한 방열층(50)은 전도성 탄소를 포함할 수 있으며, 그 예로 그래핀(Graphene)을 이용할 수 있다.The
그래핀(Graphene)은 탄소 원자로 만들어진 2차원 물질로서, 도 4에서와 같이, 벌집 모양의 구조를 가지며 단층의 그래핀은 3Å의 두께를 가지므로 매우 얇은 반금속성(Semi-metallic) 물질이다. Graphene (Graphene) is a two-dimensional material made of carbon atoms, as shown in Figure 4, has a honeycomb-like structure and a single layer of graphene has a thickness of 3 Å is a very thin semi-metallic material.
이러한 탄소층을 3차원으로 쌓으면 흑연(Graphite)이 되고 1차원으로 말면 탄소나노튜브(Carbon nanotube)가 되며 공 모양으로 만들면 버키 볼(Buckyball)이 된다.When the carbon layer is stacked in three dimensions, it becomes graphite, and in one dimension, it becomes carbon nanotube, and when it is made into a ball, it becomes a Buckyball.
이와 같이, 그래핀은 매우 얇고 200,000 cm2/Vs의 매우 뛰어난 전자 이동도를 가지고, 통상의 실리콘이나 탄소나노튜브 소자 제작 공정에 쉽게 적용을 할 수 있기 때문에 산업계에서도 많은 주목을 받고 있다. As such, graphene is very thin and has a very good electron mobility of 200,000 cm 2 / Vs, and has been attracting much attention in the industry because it can be easily applied to a conventional silicon or carbon nanotube device fabrication process.
따라서, 방열층(50)으로 이용하는 그래핀은 단일층을 구비하여도 방열층(50)으로 충분히 작용할 수 있으며, 이러한 단일층의 그래핀은 광학적 투명성(대략 2.3%의 빛을 흡수)을 가지므로 빛의 진행을 막지 않아서 발광면에 적용할 수 있다.Therefore, the graphene used as the
제 1기판(10)과 제 2기판(60)은 유리, 플라스틱, 및 금속 모두가 이용될 수 있다. 이때, 제 1기판(10)과 제 2기판(60) 모두에 유리와 투명 플라스틱을 이용하는 경우에는 투명 조명 장치 또는 투명 디스플레이에 이용될 수 있다.The
플라스틱 기판과 금속 기판을 이용하는 경우에는 유리 기판과 실질적으로 동일한 열팽창 계수를 갖도록 하는 것이 유리하다.When using a plastic substrate and a metal substrate, it is advantageous to have substantially the same thermal expansion coefficient as a glass substrate.
또한, 휘어질 수 있는(flexible) 조명을 구현할 수 있으며, 이때 제 1기판(10)과 제 2기판(60) 중 적어도 어느 하나는 플라스틱 기판이나 유리 기판을 사용할 수 있다. 이와 같이 휘어질 수 있는 조명을 구현하는 경우에 그 두께는 100 ㎛ 이하인 것이 유리하다.In addition, flexible lighting may be implemented, and at least one of the
한편, 접착층(40)에는 열전도성 물질이 포함되어, 유기 발광 소자(20)에서 발생하는 열이 이 접착층(40)을 통하여 전도되어 방열층(50)으로 효과적으로 전달될 수 있도록 할 수 있다.Meanwhile, the adhesive layer 40 may include a thermally conductive material, so that heat generated from the organic
이러한 열전도성 물질은, 탄소를 포함하는 물질을 이용할 수 있으며, 예를 들어, 카본 블랙 또는 카본 나뉴 튜브를 이용할 수 있다.As the thermally conductive material, a material containing carbon may be used, and for example, carbon black or carbon nanotubes may be used.
도 4에서는 유기 발광 소자(20)의 구조의 일례를 나타내고 있다. 즉, 제 1기판(10) 상에 양극(anode)으로 이용될 수 있는 제 1전극(21)이 위치하고, 이 제 1전극(21) 상에는 유기 발광층(26)이 위치하며, 이 유기 발광층(26) 상에는 음극(cathode)으로 이용될 수 있는 제 2전극(25)이 위치할 수 있다.In FIG. 4, an example of the structure of the organic
도 4는 양극으로 투명 전극이 사용되어 제 1기판(10) 측이 주 발광면이 되는 실시예를 나타내고 있다.4 shows an embodiment in which a transparent electrode is used as the anode so that the
도 5에서는 이러한 유기 발광 소자(20)를 포함하는 조명 장치의 보다 구체적인 예를 나타내고 있다.FIG. 5 shows a more specific example of a lighting device including the organic
유기 발광층(26)은, 정공 주입층(hole injection layer; HIL; 22), 발광층(emission layer; EML; 23), 및 전자 수송층(electron transport layer; ETL; 24)가 포함될 수 있다.The
발광층(23)과 전자 수송층(24) 사이에는 전자 주입층(electron injection layer)이 더 구성될 수 있고, 제 1전극(21)과 정공 주입층(22) 사이에는 정공 수송층(hole transport layer; HTL)이 더 구성될 수 있다.An electron injection layer may be further formed between the
이때, 정공 주입층(22)으로는 복수의 유기물층 또는 유기물층과 무기물층을 매우 얇게 동시에 증착하는 경우에는 조명 장치의 구동 시 발생하는 전압 강하에 의한 효율 감소 및 수명 감소를 최소화할 수 있다.In this case, when the plurality of organic material layers or the organic material layers and the inorganic material layers are deposited very thin simultaneously at the same time, the
즉, 구동 시 발생하는 전압 강하를 최소화하기 위해서 각 층간 에너지 차이를 최소화하기 위해 정공 주입층(22)을 위에서 설명한 바와 같이 형성하여 정공 주입(hole Injection)이 원활히 일어날 수 있도록 할 수 있다.That is, the
또한, 반도체와 같이, 극미량의 불순물을 주입하여 HOMO나 LOMO 에너지 밴드(Energy Band) 사이에 불순물에 의한 에너지 준위(Energy Level)를 형성시켜 정공이나 전자의 이동도(Mobility)를 증가시킬 수 있다.In addition, it is possible to increase the mobility of holes and electrons by injecting trace impurities such as semiconductors to form energy levels due to impurities between HOMO and LOMO energy bands.
따라서, 정공 수송층은 p-형 불순물을 포함할 수 있고 전자 수송층(24)은 n-형 불순물을 포함할 수 있다.Accordingly, the hole transport layer may include p-type impurities and the
한편, 그래핀을 적용하는 전도성의 방열층(50)은 제 1전극(21) 또는 제 2전극(25)와 연결되도록 하여 보조 전극으로도 이용될 수 있도록 할 수 있다. 따라서 제 1전극(21) 또는 제 2전극(25)의 저항값을 최소화할 수 있다.Meanwhile, the conductive
즉, 그래핀을 적용하는 방열층(50)이 보조 전극으로 작용할 수 있어, 조명 장치의 구동 시 발생하는 전압 강하를 최소화하여 조명 장치의 효율과 수명을 향상시킬 수 있다.That is, the
이러한 방열층(50)으로 이용되는 그래핀은 제 2기판(60)에 직접 또는 간접적으로 증착하거나 패터닝하여 제 1전극(21) 또는 제 2전극(25)과 연결될 수 있다.The graphene used as the
그래핀을 이용하는 방열층(50)은 투과도 감소가 거의 없어서 투명 조명 구현이 가능하여 양면 발광이 가능해진다. Since the
또한, 위에서 설명한 봉지층(30)이 유기 발광 소자(20)의 전면을 감싸는 면 봉지(Face Seal) 방법을 이용을 이용하면 조명 장치를 더 얇게 그리고 휘어질 수 있게 구현하는 것이 가능하다.In addition, when the
도 6에서는 제 1기판(10) 상에 유기 발광 소자(20)가 구비된 상태를 나타내고 있다. 즉, 제 1기판(10) 상에 제 1전극(21)이 구비되고, 이 제 1전극(21)은 테두리측에 제 1패드부(21a)를 가진다.6 illustrates a state in which the organic
이러한 제 1전극(21) 상에는 유기 발광층(26)이 형성되고, 이 유기 발광층(26) 상에는 제 2전극(25)이 제 1전극(21)의 영역과 겹치지 않도록 구비된다. 이러한 제 2전극(25)은 테두리측에 제 2패드부(25a)를 가진다.The organic
이와 같은 유기 발광층(26) 상에 봉지층(30) 및 접착층(40)이 차례로 형성되고, 접착층(40) 상에는 방열층(50)을 구비한 제 2기판(60)이 결합된다.The
도 7에서는 제 1전극(21), 제 2전극(25) 및 유기 발광층(26)과 방열층(50)의 상대적 위치를 나타내고 있으며, 방열층(50)은 제 1전극(21)의 제 1패드부(21a) 또는 제 2전극(25)의 제 2패드부(25a)와 연결될 수 있다.In FIG. 7, the relative positions of the
이러한 방열층(50)과 제 1패드부(21a) 또는 제 2패드부(25a)의 연결은 Au 도전볼이나 Ag 페이스트를 방열층(50)을 이루는 그래핀 막 위에 점 패턴 또는 선 패턴을 형성함으로써 이루어질 수 있다.The connection between the
이때, Au 도전볼이나 Ag 페이스트 패턴을 패터닝된 접착층(40) 내측으로 채워 넣을 수 있다. At this time, Au conductive balls or Ag paste patterns may be filled into the patterned adhesive layer 40.
그래핀을 이용하는 방열층(50)은 도 8에서와 같이, 여러 부분으로 패터닝된 부분(51)을 포함할 수 있다.The
위에서 설명한 바와 같이, 제 1기판(10) 또는 제 2기판(60)의 재료로 플라스틱 기판 또는 두께 100 ㎛ 이하의 유리 기판을 이용하는 경우에는 더 얇은 그리고 휘어질 수 있는 조명 장치의 구현이 가능하다.As described above, when a plastic substrate or a glass substrate having a thickness of 100 μm or less is used as the material of the
이러한 조명 장치의 특성은 양면 발광이 가능해지면서 디스플레이로도 활용이 가능하고, 디자인 측면에서 다양한 형태의 조명 장치의 구현이 가능한 것이다.The characteristics of such a lighting device can be used as a display while being able to emit light on both sides, it is possible to implement various types of lighting device in terms of design.
한편 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.On the other hand, embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are merely presented specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.
10: 제 1기판 20: 유기 발광층
30: 봉지층 40: 접착층
50: 방열층 60: 제 1기판10: first substrate 20: organic light emitting layer
30: sealing layer 40: adhesive layer
50: heat dissipation layer 60: first substrate
Claims (12)
상기 제 1기판 상에 위치하는 제 1전극;
상기 제 1전극 상에 위치하는 유기 발광층;
상기 유기 발광층 상에 위치하는 제 2전극;
상기 제 2전극 상에 위치하는 봉지층;
상기 봉지층 상에 위치하고 카본 블랙 또는 카본 나노 튜브로 이루어지는 열전도 물질을 포함하는 접착층;
상기 접착층 상에 접촉하여 위치하며, 상기 제 1전극 또는 제 2전극과 전기적으로 연결되어 보조전극의 기능을 갖는 그래핀을 포함하는 방열층; 및
상기 방열층 상에 위치하는 제 2기판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광소자 조명 장치.A first substrate;
A first electrode on the first substrate;
An organic light emitting layer on the first electrode;
A second electrode on the organic light emitting layer;
An encapsulation layer on the second electrode;
An adhesive layer disposed on the encapsulation layer and including a thermally conductive material made of carbon black or carbon nanotubes;
A heat dissipation layer positioned on and in contact with the adhesive layer, the heat dissipation layer including graphene electrically connected to the first electrode or the second electrode and having a function of an auxiliary electrode; And
And a second substrate positioned on the heat dissipation layer.
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